污水的好養(yǎng)生物處理法活性污泥法學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1污水污水(w shu)的好養(yǎng)生物處理法活性污泥的好養(yǎng)生物處理法活性污泥法法第一頁，共114頁。傳統(tǒng)活性污泥法 漸 減 曝 氣分 步 曝 氣完全混合法淺 層 曝 氣深 層 曝 氣高負(fù)荷曝氣或變形(bin xng)曝氣克 勞 斯 法延 時 曝 氣接觸穩(wěn)定法氧 化 溝純 氧 曝 氣活性污泥生物濾池（ABF工藝）吸附生物降解工藝（AB法）序批式活性污泥法（SBR法）活性污泥法的多種運行(ynxng)方式有機(jī)物去除(q ch)和氨氮硝化第1頁/共114頁第二頁，共114頁。第2頁/共114頁第三頁，共114頁。在推流式的傳統(tǒng)曝氣池中，混合液的需氧量在長度方向是逐步下降的。實際情況是：前半段氧遠(yuǎn)遠(yuǎn)

2、不夠，后半段供氧量超過需要。漸減曝氣的目的就是合理地布置擴(kuò)散器，使布?xì)庋爻套兓?，而總的空氣量不變，這樣可以提高處理(chl)效率。 漸 減 曝 氣 第3頁/共114頁第四頁，共114頁。 漸 減 曝 氣 第4頁/共114頁第五頁，共114頁。 把入流(r li)的一部分從池端引入到池的中部分點進(jìn)水。 分 步 曝 氣 分步曝氣示意圖第5頁/共114頁第六頁，共114頁。 完 全 混 合 法 在分步曝氣的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步大大增加進(jìn)水點，同時相應(yīng)增加回流(hu li)污泥并使其在曝氣池中迅速混合，長條形池子中也能做到完全混合狀態(tài)。完全混合(hnh)的概念第6頁/共114頁第七頁，共114頁。第7頁/共

3、114頁第八頁，共114頁。 （1）池液中各個部分的微生物種類和數(shù)量基本相同，生活環(huán)境也基本相同。 （2）入流出現(xiàn)沖擊負(fù)荷時，池液的組成變化也較小，因為驟然增加的負(fù)荷可為全池混合液所分擔(dān)，而不是像推流中僅僅由部分回流污泥來承擔(dān)。完全混合池從某種意義上來講，是一個大的緩沖器和均和池，在工業(yè)污水的處理中有一定優(yōu)點(yudin)。（3）池液里各個部分的需氧量比較均勻。（4） 活性污泥易于產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象完全(wnqun)混合法的特征 完 全 混 合 法 第8頁/共114頁第九頁，共114頁。 淺 層 曝 氣 特點：氣泡形成和破裂瞬間的氧傳遞速率是最大的。在水的淺層處用大量空氣進(jìn)行(jnxng)曝氣，就可

4、以獲得較高的氧傳遞速率。 1953年派斯維爾（Pasveer）的研究：氧在10靜止水中的傳遞特征(tzhng)，如下圖所示。第9頁/共114頁第十頁，共114頁。 淺 層 曝 氣 擴(kuò)散器的深度以在水面以下0.60.8m范圍為宜，可以節(jié)省動力(dngl)費用，動力(dngl)效率可達(dá)1.82.6kg（O2） / kWh?？梢杂靡话愕碾x心鼓風(fēng)機(jī)。淺層曝氣與一般曝氣相比，空氣量增大，但風(fēng)壓僅為一般曝氣的1/41/6左右，約10kPa，故電耗略有下降。曝氣池水深一般34m，深寬比1.01.3，氣量比3040m3/（m3 H2O.h）。淺層池適用于中小型規(guī)模的污水廠。由于布?xì)庀到y(tǒng)進(jìn)行維修上的困難，沒有得

5、到推廣利用。第10頁/共114頁第十一頁，共114頁。 深 層 曝 氣 深井曝氣法處理(chl)流程深井曝氣池簡圖第11頁/共114頁第十二頁，共114頁。一般曝氣池直徑約16m，水深約1020m。深井曝氣法深度為50150m，節(jié)省了用地面積。在深井中可利用空氣作為動力，促使液流循環(huán)。深井曝氣法中，活性污泥經(jīng)受壓力變化較大，實踐表明這時微生物的活性和代謝能力并無異常變化，但合成和能量分配有一定的變化。深井曝氣池內(nèi)，氣液紊流大，液膜更新快，促使KLa值增大(zn d)，同時氣液接觸時間延長，溶解氧的飽和度也由深度的增加而增加。當(dāng)井壁腐蝕或受損時，污水可能會通過井壁滲透，污染地下水。 深 層 曝

6、氣 第12頁/共114頁第十三頁，共114頁。 部分污水廠只需要(xyo)部分處理，因此產(chǎn)生了高負(fù)荷曝氣法。 曝氣池中的MLSS約為300500mg/L，曝氣時間比較短，約為23h，處理效率僅約65左右，有別于傳統(tǒng)的活性污泥法，故常稱變形曝氣。 高負(fù)荷曝氣或變形(bin xng)曝氣第13頁/共114頁第十四頁，共114頁。 克勞斯工程師把厭氧消化的上清液加到回流污泥中一起曝氣，然后再進(jìn)入曝氣池，克服了高碳水化合物的污泥膨脹問題，這個方法稱為克勞斯法。 消化池上清液中富有氨氮，可以供應(yīng)大量碳水化合物代謝(dixi)所需的氮。 消化池上清液夾帶的消化污泥相對密度較大，有改善混合液沉淀性能的功效。

7、 克 勞 斯 法 第14頁/共114頁第十五頁，共114頁。第15頁/共114頁第十六頁，共114頁。 延時曝氣的特點：曝氣時間很長，達(dá)24h甚至更長，MLSS較高，達(dá)到30006000mg/L；活性污泥在時間和空間上部分處于內(nèi)源呼吸狀態(tài)(zhungti)，剩余污泥少而穩(wěn)定，無需消化，可直接排放；適用于污水量很小的場合，近年來，國內(nèi)小型污水處理系統(tǒng)多有使用。 延 時 曝 氣 第16頁/共114頁第十七頁，共114頁。Oxidation ditch第17頁/共114頁第十八頁，共114頁。 接 觸 穩(wěn) 定 法 混合液曝氣過程(guchng)中第一階段BOD5的下降是由于吸附作用造成的，對于溶解的

8、有機(jī)物，吸附作用不大或沒有，因此，把這種方法稱為接觸穩(wěn)定法，也叫吸附再生法。混合液的曝氣完成了吸附作用，回流污泥的曝氣完成穩(wěn)定作用。第18頁/共114頁第十九頁，共114頁。直接(zhji)用于原污水的處理比用于初沉池的出流處理效果好；可省去初沉池；此方法剩余污泥量增加。 接 觸 穩(wěn) 定 法 第19頁/共114頁第二十頁，共114頁。氧化溝是延時曝氣法的一種(y zhn)特殊形式，它的池體狹長，池深較淺，在溝槽中設(shè)有表面曝氣裝置。曝氣裝置的轉(zhuǎn)動，推動溝內(nèi)液體迅速流動，具有曝氣和攪拌兩個作用，溝中混合液流速約為0.30.6m/s，使活性污泥呈懸浮狀態(tài)。 氧 化 溝Oxidation ditch

9、第20頁/共114頁第二十一頁，共114頁。 純氧代替(dit)空氣，可以提高生物處理的速度。純氧曝氣池的構(gòu)造見右圖。 純 氧 曝 氣 純氧曝氣的缺點是純氧發(fā)生器容易出現(xiàn)故障，裝置復(fù)雜，運轉(zhuǎn)管理(gunl)較麻煩。 在密閉的容器中，溶解氧的飽和度可提高，氧溶解的推動力也隨著提高，氧傳遞速率增加了，因而(yn r)處理效果好，污泥的沉淀性也好。純氧曝氣并沒有改變活性污泥或微生物的性質(zhì)，但使微生物充分發(fā)揮了作用。第21頁/共114頁第二十二頁，共114頁?；钚晕勰嗌?shngw)濾池（ABF工藝） 上圖為ABF的流程，在通常的活性污泥過程(guchng)之前設(shè)置一個塔式濾池，它同曝氣池可以是串聯(lián)

10、或并聯(lián)的。第22頁/共114頁第二十三頁，共114頁。塔式濾池濾料表面附著很多的活性污泥，因此濾料的材質(zhì)和構(gòu)造不同于一般生物濾池。濾池也可以看作采用表面曝氣特殊形式的曝氣池，塔是一外置的強(qiáng)烈充氧器。因而(yn r)ABF可以認(rèn)為是一種復(fù)合式活性污泥法?；钚晕勰嗌?shngw)濾池（ABF工藝）第23頁/共114頁第二十四頁，共114頁。吸附生物降解(shn w jin ji)工藝（AB法）第24頁/共114頁第二十五頁，共114頁。A級以高負(fù)荷或超高負(fù)荷運行，B級以低負(fù)荷運行，A級曝氣池停留時間短，3060min，B級停留時間24h。該系統(tǒng)不設(shè)初沉池，A級曝氣池是一個開放性的生物系統(tǒng)。A、B

11、兩級各自有獨立的污泥回流系統(tǒng)，兩級的污泥互不相混。處理效果穩(wěn)定(wndng)，具有抗沖擊負(fù)荷和pH變化的能力。該工藝還可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)實力進(jìn)行分期建設(shè)。吸附生物降解(shn w jin ji)工藝（AB法）第25頁/共114頁第二十六頁，共114頁。序批式活性污泥法（SBR法） SBR工藝的基本運行模式由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水和閑置(xinzh)五個基本過程組成，從污水流入到閑置(xinzh)結(jié)束構(gòu)成一個周期，在每個周期里上述過程都是在一個設(shè)有曝氣或攪拌裝置的反應(yīng)器內(nèi)依次進(jìn)行的。 第26頁/共114頁第二十七頁，共114頁。 (1)工藝系統(tǒng)組成簡單，不設(shè)二沉池，曝氣池兼具二沉池的功能，無污泥回流設(shè)

12、備； (2)耐沖擊負(fù)荷，在一般情況下（包括工業(yè)污水處理）無需設(shè)置調(diào)節(jié)池； (3)反應(yīng)推動力大,易于得到優(yōu)于連續(xù)流系統(tǒng)的出水(ch shu)水質(zhì); (4)運行操作靈活，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)各單元操作的狀態(tài)可達(dá)到脫氮除磷的效果； (5)污泥沉淀性能好,SVI值較低,能有效地防止絲狀菌膨脹; (6)該工藝的各操作階段及各項運行指標(biāo)可通過計算機(jī)加以控制，便于自控運行，易于維護(hù)管理。 序批式活性污泥法（SBR法）SBR工藝與連續(xù)流活性污泥工藝相比(xin b)的優(yōu)點第27頁/共114頁第二十八頁，共114頁。 (1)容積利用率低； (2)水頭損失大； (3)出水不連續(xù)(linx)； (4)峰值需氧量高； (5)

13、設(shè)備利用率低； (6)運行控制復(fù)雜； (7)不適用于大水量。 序批式活性污泥法（SBR法）SBR工藝(gngy)的缺點第28頁/共114頁第二十九頁，共114頁。第29頁/共114頁第三十頁，共114頁。第四節(jié) 活性污泥法的設(shè)計(shj)計算 第30頁/共114頁第三十一頁，共114頁?；钚晕勰嘞到y(tǒng)工藝(gngy)設(shè)計 應(yīng)把整個系統(tǒng)作為整體(zhngt)來考慮，包括曝氣池、二沉池、曝氣設(shè)備、回流設(shè)備等，甚至包括剩余污泥的處理處置。 主要設(shè)計內(nèi)容： （1） 工藝流程選擇； （2） 曝氣池容積和構(gòu)筑物尺寸的確定； （3）二沉池澄清區(qū)、污泥區(qū)的工藝設(shè)計； （4） 供氧系統(tǒng)(xtng)設(shè)計； （5）污

14、泥回流設(shè)備設(shè)計。 主要依據(jù)：水質(zhì)水量資料 生活污水或生活污水為主的城市污水：成熟設(shè)計經(jīng)驗 工業(yè)廢水：試驗研究設(shè)計參數(shù)第31頁/共114頁第三十二頁，共114頁。工藝流程(n y li chn)的選擇 需要調(diào)查研究和收集的基礎(chǔ)資料： 1. 污水的水量水質(zhì)(shu zh)資料 水量關(guān)系到處理規(guī)模，多種方法分析計算，注意收集率和地下水滲入量； 水質(zhì)(shu zh)決定選用的處理流程和處理程度。 2. 接納污水的對象資料 3. 氣象水文資料 4. 污水處理廠廠址資料 廠址地形資料；廠址地質(zhì)資料。 5. 剩余污泥的出路調(diào)研 流程選擇是活性污泥設(shè)計(shj)中的首要問題，關(guān)系到日后運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定可靠以及經(jīng)濟(jì)和

15、環(huán)境效益，必須在詳盡調(diào)查的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，以得到先進(jìn)合理的流程。第32頁/共114頁第三十三頁，共114頁。曝氣池的計算(j sun)：純經(jīng)驗方法勞倫斯（Lawronce）和麥卡蒂(McCarty)法有機(jī)物負(fù)荷率法麥金尼(McKinney)法第33頁/共114頁第三十四頁，共114頁。有機(jī)物負(fù)荷(fh)率的兩種表示方法活性污泥負(fù)荷率NS（簡稱污泥負(fù)荷）曝氣區(qū)容積負(fù)荷率NV（簡稱容積負(fù)荷）第34頁/共114頁第三十五頁，共114頁。 根據(jù)某種工藝的經(jīng)驗(jngyn)停留時間和經(jīng)驗(jngyn)去除率，確定曝氣池的水力停留時間。 例如：流量200m3/h，曝氣池進(jìn)水BOD濃150mg/L

16、, 出水要求(yoqi)為15mg/L，采用多點進(jìn)水，求曝氣池容積。 多點進(jìn)水經(jīng)驗去除率：85%90 經(jīng)驗停留時間：35h 取停留時間為4.5h，則曝氣池容積： V2004.5m3=900m3經(jīng)驗(jngyn)水力停留時間：t第35頁/共114頁第三十六頁，共114頁。 污泥負(fù)荷率是指單位質(zhì)量(zhling)活性污泥在單位時間內(nèi)所能承受的BOD5量，即:式中：Ns污泥(w n)負(fù)荷率,kg BOD5/（kgMLVSSd）; qv與曝氣時間相當(dāng)?shù)钠骄M(jìn)水流量，m3/d； s0曝氣池進(jìn)水的平均BOD5值，mg/L； s曝氣池中的污泥(w n)濃度，mg/L。 污泥(w n)負(fù)荷率VqNXS0vS第

17、36頁/共114頁第三十七頁，共114頁。 容積(rngj)負(fù)荷是指單位容積(rngj)曝氣區(qū)在單位時間內(nèi)所能承受的BOD5量，即：式中：Nv容積(rngj)負(fù)荷率，kg (BOD5)/(m3d)。容積(rngj)負(fù)荷率XSS0vVNVqN第37頁/共114頁第三十八頁，共114頁。根據(jù)(gnj)上面任何一式可計算曝氣池的體積，即: s0和qv是已知的，x和N可參考教材中表145選擇。對于某些工業(yè)污水，要通過(tnggu)試驗來確定x和N值。污泥負(fù)荷率法應(yīng)用方便，但需要一定的經(jīng)驗。 VqNXS0vSXSS0vVNVqNVS0vXSS0vNqNqV第38頁/共114頁第三十九頁，共114頁。勞倫

18、斯和麥卡蒂法 1.曝氣池中基質(zhì)去除速率和微生物濃度(nngd)的關(guān)系方程式中：ds/dt基質(zhì)去除率，即單位時間內(nèi)單位體積去除的基質(zhì)量，mg(BOD5)/(Lh)；K最大的單位微生物基質(zhì)去除速率，即在單位時間內(nèi)，單位微生物量去除的基質(zhì)，mg(BOD5)/(mgVSSh)；s微生物周圍的基質(zhì)濃度，mg(BOD5)/L；Ks飽和(boh)常數(shù)，其值等于基質(zhì)去除速率的1/2K時的基質(zhì)濃度，mg/L；x微生物的濃度，mg/L。 SSXSSddKKt第39頁/共114頁第四十頁，共114頁。當(dāng)Ks時，該方程可簡化為當(dāng)Ks時，該方程可簡化為當(dāng)曝氣池出水要求高時，常處于Ks狀態(tài) SSXSSddKKtXSddK

19、tSXSSddKKt第40頁/共114頁第四十一頁，共114頁。勞倫斯和麥卡蒂法 2.微生物的增長(zngzhng)和基質(zhì)的去除關(guān)系式 式中：y合成(hchng)系數(shù)，mg(VSS)/mg(BOD5)； Kd內(nèi)源代謝系數(shù)，h-1 。XdSXddddKtyt第41頁/共114頁第四十二頁，共114頁。 上式表明曝氣池中的微生物的變化是由合成和內(nèi)源代謝兩方面綜合形成的。不同(b tn)的運行方式和不同(b tn)的水質(zhì)，y和Kd值是不同(b tn)的?；钚晕勰喾ǖ湫偷南禂?shù)值可參見下表： XdSXddddKtyt第42頁/共114頁第四十三頁，共114頁。 這里的yobs實質(zhì)是扣除了內(nèi)源代謝后的凈合

20、成系數(shù)，稱為(chn wi)表觀合成系數(shù)。y為理論合成系數(shù)。 也可以表達(dá)為XdSXddddKtyt)dd(ddSobsXtyt第43頁/共114頁第四十四頁，共114頁。勞倫斯和麥卡蒂法 3.完全混合曝氣池的計算(j sun)模式 (1)曝氣池體積(tj)的計算第44頁/共114頁第四十五頁，共114頁。qv進(jìn)水流量；Qvw排除的剩余(shngy)活性污泥流量；qvr污泥回流量；x 曝氣池中的微生物濃度；xe出流水中帶走的微生物濃度；xr回流污泥中的微生物濃度；s0進(jìn)水基質(zhì)濃縮；s出流基質(zhì)濃度；V曝氣池體積。 第45頁/共114頁第四十六頁，共114頁。 微生物平均停留時間，又稱污泥齡，是指反

21、應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的微生物全部更新(gngxn)一次所用的時間，在工程上，就是指反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)微生物總量與每日排出的剩余微生物量的比值。以C表示，單位為d。XevvXvXC)(wwqqqV第46頁/共114頁第四十七頁，共114頁。 對上圖所示系統(tǒng)進(jìn)行微生物量的物料(w lio)平衡計算：XdSXevvXvX0vXdd)(ddwwKtyVqqqqVt第47頁/共114頁第四十八頁，共114頁。整理(zhngl)后即得XdSXevvXvX0vXdd)(ddwwKtyVqqqqVt 污水中的x0很小,可以忽略不計,因而x0=0,在穩(wěn)定狀態(tài)下dx/dt=0且ttSS0Sdd)1 ()(CdXSS0vCKyqV第4

22、8頁/共114頁第四十九頁，共114頁。勞倫斯和麥卡蒂法 3.完全(wnqun)混合曝氣池的計算模式 (2)排出(pi ch)的剩余活性污泥量計算 第49頁/共114頁第五十頁，共114頁。 根據(jù)yobs以及(yj)上面的物料平衡式可推得： 則剩余(shngy)活性污泥量Px（以揮發(fā)性懸浮固體表示的剩余(shngy)活性污泥量）為：Cdobs1Kyy)(SS0vobsXqyP第50頁/共114頁第五十一頁，共114頁。勞倫斯和麥卡蒂法 3.完全(wnqun)混合曝氣池的計算模式 (3)確定(qudng)所需的空氣量第51頁/共114頁第五十二頁，共114頁。 有機(jī)物在生化反應(yīng)(fnyng)中有

23、部分被氧化，有部分合成微生物，形成剩余活性污泥量。因而所需氧量為： 空氣中氧的含量為23.2,氧的密度(md)為1.201kg/ m3 。將上面求得的氧量除以氧的密度(md)和空氣中氧的含量，即為所需的空氣量。XSS0v42. 168. 0)(Pq所需的氧量第52頁/共114頁第五十三頁，共114頁。勞倫斯和麥卡蒂法 4.推流式曝氣池的計算(j sun)模式 由于當(dāng)前兩種形式的曝氣池實際效果差不多，因而完全混合(hnh)的計算模式也可用于推流式曝氣池的計算。 第53頁/共114頁第五十四頁，共114頁。 處理污水量為21600m3/d，經(jīng)沉淀后的BOD5為250mg/L,希望處理后的出水BOD

24、5為20mg/L。要求確定曝氣池的體積、排泥量和空氣量。經(jīng)研究，還確立下列條件： （1）污水溫度(wnd)為20； （2）曝氣池中混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS）同混合液懸浮固體（MLSS）之比為0.8； （3）回流污泥SS濃度為10000mg/L； （4）曝氣池中MLSS為3500 mg/L； （5）設(shè)計的c為10d； （6）出水中含有22mg/L生物固體，其中65是可生化的； （7）污水中含有足夠的生化反應(yīng)所需的氧、磷和其他微量元素； （8）污水流量的總變化系數(shù)為2.5。 例第54頁/共114頁第五十五頁，共114頁。解 確定出水中懸浮固體的BOD5 ： (a)懸浮固體中可生化的部分為0

25、.6522 mg/L =14.2mg/L (b)可生化懸浮固體的最終BODL 0.65221.4 mg/L 20.3mg/L (c)可生化懸浮固體的BODL為BOD50.6820.3 mg/L13.8mg/L (d)確定經(jīng)曝氣池處理后的出水溶解性BOD5 ，即s 20 mg/Ls13.8 mg/L s6.2 mg/L 計算處理效率E ： 若沉淀池能去除全部懸浮固體，則處理效率可達(dá)2502092%250E2506.297.5%250E1.估計(gj)出水中溶解性BOD5的濃度出水中總的BOD5出水中溶解性的BOD5出水中懸浮固體的BOD5第55頁/共114頁第五十六頁，共114頁。已知則：解2.

26、計算(j sun)曝氣池的體積)(06d. 03500mg/L2mg/L. 6)(mg/mg5 . 0/dm21600d101dXSe3vC查表選定查表選定Kyq33CdXSS0vCm4702m)1006.0135002 .62505 .02160010)1 ()(KyqV第56頁/共114頁第五十七頁，共114頁。解3.計算(j sun)每天排除的剩余活性污泥量 計算(j sun)yobs計算排除(pich)的以揮發(fā)性懸浮固體計的污泥量計算排除的以SS計的污泥量3125. 01006. 015 . 01CdobsKyykg/d7 .1645kg/d10)2 . 6250(216003125.

27、 0)(3SS0vobsXqyPkg/d1 .2057kg/d457 .1645X(SS)P第57頁/共114頁第五十八頁，共114頁。解4.計算(j sun)回流污泥比r 曝氣池中VSS濃度3500mg/L回流(hu li)污泥VSS濃度8000mg/L78. 08000)(3500vvvvvrrrqqrqqq第58頁/共114頁第五十九頁，共114頁。解5.計算(j sun)曝氣池的水力停留時間 h2 . 5d217. 0d216004702vqVth2 .5d217.0d216004702vqVt第59頁/共114頁第六十頁，共114頁。解6.計算(j sun)曝氣池所需的空氣量 (1)

28、生化反應(yīng)中含碳有機(jī)物全部生化所需的氧量:所需氧量(7744-1.421645.7) kg/d 5407.1 kg/d 首先計算曝氣池所需的氧量 (2)生化(shn hu)反應(yīng)所需氧量:kg/d7744kg/d68. 010)2 . 6250(216000.68)(BOD3S0SvLq第60頁/共114頁第六十一頁，共114頁。解6.計算(j sun)曝氣池所需的空氣量 (1)若空氣密度為1.201kg/m3,空氣中含有的氧量為23.2，則所需的理論空氣量為： (2)實際(shj)所需的空氣量為: 其次根據(jù)所需的氧量計算相應(yīng)的空氣量 (3)設(shè)計所需的空氣量為: /dm19406/dm0.2321

29、.201540733/minm168/dm575.242/dm0.0819406333/minm218/minm1683 .133第61頁/共114頁第六十二頁，共114頁。麥金尼(McKinney)法1.麥?zhǔn)险J(rèn)為污水(w shu)中污染物的狀態(tài)和組成可圖示如下 污染物懸浮固體污染物（包括膠體）溶解性污染物 無機(jī)懸浮固體污染物有機(jī)懸浮固體污染物 無機(jī)溶解性污染物 有機(jī)溶解性污染物 不可生物降解有機(jī)懸浮固體污染物 可生物降解的有機(jī)懸浮固體污染物 可生物降解的有機(jī)物 不可生物降解有機(jī)物 第62頁/共114頁第六十三頁，共114頁。污染物的吸附轉(zhuǎn)化(zhunhu)情況廢水中的污染物無機(jī)懸浮固體污染物

30、 不可生物降解有機(jī)懸浮固體污染物 可生物降解有機(jī)懸浮固體污染物 可生物降解的有機(jī)溶解性污染物 無機(jī)溶解性污染物 不可生物降解有機(jī)溶解性污染物 基本吸附于微生物表面混入污泥 轉(zhuǎn)化為新的微生物機(jī)體和CO2、H2O部分轉(zhuǎn)移到新的生物機(jī)體中 部分留于廢水中基本留于廢水中第63頁/共114頁第六十四頁，共114頁?；钚晕勰喾ㄟ^程(guchng)中污染物吸附轉(zhuǎn)化定量關(guān)系的要點 (1)在良好的狀態(tài)下，無機(jī)(wj)和不可降解的懸浮固體經(jīng)活性污泥法處理，基本上被微生物吸附，其量不變。 (2)對于(duy)城市生活污水，其中可生物降解的有機(jī)物量約為2/3轉(zhuǎn)化為微生物細(xì)胞，1/3氧化為CO2和水。氧化過程釋放的能量

31、供微生物繁殖和活動之需。 (3)活性污泥法統(tǒng)中，既存在著有機(jī)物質(zhì)的代謝和微生物的增長繁殖，也存在著細(xì)胞物質(zhì)的自身代謝和微生物之間通過食物鏈進(jìn)行的代謝過程。 (4)由于內(nèi)源代謝產(chǎn)物的不可生物降解性，使可生物降解有機(jī)物的化學(xué)需氧量CODB不等于完全生化需氧量BODL 。 (5)各種形態(tài)的活性污泥的細(xì)胞組成基本相同。根據(jù)分析，其組成可用C5H9O2.5N或C5H7NO2表示。 第64頁/共114頁第六十五頁，共114頁。麥金尼(McKinney)法2.完全混合(hnh)曝氣池中的基質(zhì)去除率方程 基質(zhì)(j zh)去除率方程: (1)當(dāng)有機(jī)物完全(wnqun)處理時，出流中的BOD5很低，Ks s, 則

32、上式變?yōu)椋?SSSXSddKKtSSXSddKKt第65頁/共114頁第六十六頁，共114頁。 (2)在完全混合曝氣池中的混合液是均勻的，因而(yn r)有機(jī)物在曝氣池中的代謝速率是均勻的，則： ttSS0Sdd第66頁/共114頁第六十七頁，共114頁。式中：Km代謝速率系數(shù)， Km隨水溫變化。當(dāng)水溫為20時，城市污水的Km15/h；當(dāng)水溫為10時，Km7.5/h；當(dāng)水溫為30時，Km=30/h。上述規(guī)律適用(shyng)于535的溫度范圍。 ttSS0SddSSSXSddKKttKmS0S1SmSS0Kt第67頁/共114頁第六十八頁，共114頁。麥金尼(McKinney)法3.混合液懸浮

33、固體濃度(nngd)的計算混合液的懸浮固體,即活性污泥的組成部分(z chn b fn)活性細(xì)胞Ma內(nèi)源代謝殘留的微生物有機(jī)體Me未代謝的不可生化的有機(jī)懸浮固體Mi無機(jī)懸浮固體Mii 混合液揮發(fā)性懸浮固體MLVSS混合液懸浮固體MLSS第68頁/共114頁第六十九頁，共114頁。CaCSS0CaCSS0ma1/)(84.01t/)(KtKyMaCSS0me)(2 .0MtyMtMMCiOi)( 1 . 0infeaiiiiMMMM活性污泥各組成部分(z chn b fn)的計算對完全混合曝氣池進(jìn)行物料(w lio)平衡，得：Mi在處理過程中不發(fā)生(fshng)反應(yīng)，而隨C累積：式中：MiOt

34、小時內(nèi)污水流入曝氣池中的不可生化的有機(jī)懸浮固體量。第69頁/共114頁第七十頁，共114頁。麥金尼(McKinney)法4.出流污水(w shu)的BOD5計算 式中：Eff表示(biosh)出流，M表示(biosh)MLSS。 出流污水中的可降解有機(jī)物包括(boku)兩部分出流污水BOD5：溶解于水中的隨水從二沉池漂出的污泥即Ma中的)SS(8 . 0)BOD(ffaS5ffEMME第70頁/共114頁第七十一頁，共114頁。麥金尼(McKinney)法5.需氧速率(sl) 曝氣池中氧的用途(yngt)代謝基質(zhì)內(nèi)源代謝需氧速率為二部分之和 aaSS01 . 1)(57. 0ddMKttO第7

35、1頁/共114頁第七十二頁，共114頁。麥金尼(McKinney)法 麥?zhǔn)险J(rèn)為上面完全混合曝氣池體積的計算式同樣可以用于推流的計算，但活性污泥中各組分的計算則要根據(jù)供氧的情況(qngkung)來確定。 第72頁/共114頁第七十三頁，共114頁。 設(shè)城市污水廠的BOD5為200mg/L，SS為200mg/L,其中80為VSS，VSS中40為不可降解的惰性物質(zhì)。污水經(jīng)過初次(ch c)沉淀后，BOD5的去除率為30，SS的去除率為60，污水最大流量為420m3/h，要求處理后出流的SS為20mg/L左右，BOD5小于10mg/L。計算曝氣池的體積和需氧量。 例第73頁/共114頁第七十四頁，共1

36、14頁。解 若出水BOD5為7 mg/L，一般曝氣池的MLSS為2000 mg/L，其中Ma35左右(zuyu)，則可以計算出流中溶解性BOD5為：曝氣池體積(tj)為：1.計算(j sun)曝氣池的體積h6h5 .225 .138h11.51.5-140mg/L140mg/L)3 . 01 (200mg/L5 . 120)10035(8 . 07)SS(8 . 0)BOD(S0SSffaS5fftEMME332520mm6420第74頁/共114頁第七十五頁，共114頁。解2.計算(j sun)MLSS 泥齡c一般為t的20倍，故采用(ciyng)5d，即120h，所以:(1) Ma的計算(

37、j sun)mg/L685mg/L12002. 016120)5 . 1140(84. 01)(84. 0CaCSS0aKtM第75頁/共114頁第七十六頁，共114頁。解2.計算(j sun)MLSS (2)Me的計算(j sun)mg/L328mg/L6856120)5 . 1140(84. 02 . 0)(84. 02 . 0aCSS0eMtM第76頁/共114頁第七十七頁，共114頁。解2.計算(j sun)MLSS (3)Mi的計算(j sun)mg/L520mg/L612026)(ln)(mg/L264 . 08 . 080lnCiiitfMMfM第77頁/共114頁第七十八頁，共

38、114頁。解2.計算(j sun)MLSS (4)Mii的計算(j sun)mg/L421mg/L)328685(1 . 0mg/L612016)( 1 . 0)(ln(mg/L)16)8 . 01 (80lneaCiiiiiiMMtfMMfM第78頁/共114頁第七十九頁，共114頁。解2.計算(j sun)MLSS (5)MLSS的計算(j sun)mg/L1954mg/L)421520328685(MLSSiiieaMMMM第79頁/共114頁第八十頁，共114頁。解3.計算(j sun)理論需氧速率 每天的理論(lln)需氧量為：)/dkg(O1707)/dkg(O24252023.2

39、824dd22VtO)hmg/(L23.28)hmg/(L68502. 01 . 1)hmg/(L6)5 . 1140(57. 01 . 16)(57. 0ddaass0MKtO第80頁/共114頁第八十一頁，共114頁。第五節(jié) 二次沉淀池 第81頁/共114頁第八十二頁，共114頁。第82頁/共114頁第八十三頁，共114頁。第83頁/共114頁第八十四頁，共114頁。第84頁/共114頁第八十五頁，共114頁。二次沉淀池的功能(gngnng)要求1.澄清(chngqng)（固液分離）2.污泥濃縮（使回流污泥的含水率降低(jingd)，回流污泥的體積減少）第85頁/共114頁第八十六頁，共1

40、14頁。二沉池的實際工作(gngzu)情況 （1）二沉池中普遍存在著四個區(qū)：清水區(qū)、絮凝區(qū)、成層沉降區(qū)、壓縮區(qū)。兩個界面(jimin)：泥水界面(jimin)和壓縮界面(jimin)。 （2）混合液進(jìn)入二沉池以后，立即被稀釋，固體(gt)濃度大大降低，形成一個絮凝區(qū)。絮凝區(qū)上部是清水區(qū)，兩者之間有一泥水界面。 （3）絮凝區(qū)后是一個成層沉降區(qū)，在此區(qū)內(nèi)，固體濃度基本不變，沉速也基本不變。絮凝區(qū)中絮凝情況的優(yōu)劣，直接影響成層沉降區(qū)中泥花的形態(tài)、大小和沉速。 （4）靠近池底處形成污泥壓縮區(qū)。第86頁/共114頁第八十七頁，共114頁。二沉池的實際(shj)工作情況 二沉池的澄清能力(nngl)與混合

41、液進(jìn)入池后的絮凝情況密切相關(guān)，也與二沉池的表面面積有關(guān)。 二沉池的濃縮能力主要與污泥性質(zhì)(xngzh)及泥斗的容積有關(guān)。 對于沉降性能良好的活性污泥，二沉池的泥斗容積可以較小。第87頁/共114頁第八十八頁，共114頁。基本原理第88頁/共114頁第八十九頁，共114頁。二次沉淀池的構(gòu)造(guzo)和計算二次沉淀池在構(gòu)造(guzo)上要注意以下特點： （1）二次沉淀池的進(jìn)水部分，應(yīng)使布水均勻(jnyn)并造成有利于絮凝的條件，使泥花結(jié)大。 （2）二沉池中污泥絮體較輕,容易被出流水挾走,要限制出流堰處的流速,使單位堰長的出水量不超過10m3/（m h）。 （3）污泥斗的容積，要考慮污泥濃縮的要求

42、。在二沉池內(nèi)，活性污泥中的溶解氧只有消耗，沒有補(bǔ)充，容易耗盡。缺氧時間過長可能影響活性污泥中微生物的活力，并可能因反硝化而使污泥上浮，故濃縮時間一般不超過2h。第89頁/共114頁第九十頁，共114頁。二次沉淀池的容積計算方法可用下列兩個(lin )公式反映：式中：A澄清區(qū)表面積，m2；qv廢水設(shè)計流量，用最大時流量，m3/h；u沉淀(chndin)效率參數(shù)，m3/（m2h）或m/h；V污泥區(qū)容積，m3；r最大污泥回流比；t污泥在二次沉淀(chndin)池中的濃縮時間，h。 二次沉淀池的構(gòu)造(guzo)和計算trqVuqAvvtrqVuqAvv第90頁/共114頁第九十一頁，共114頁。第六節(jié)

43、 活性污泥法系統(tǒng)設(shè)計(shj)和運行中的一些重要問題第91頁/共114頁第九十二頁，共114頁。水力負(fù)荷有機(jī)負(fù)荷微生物濃度(nngd)曝氣時間微生物平均停留時間（MCRT）氧傳遞速率回流污泥濃度(nngd)回流污泥率曝氣池的構(gòu)造十、pH和堿度十一、溶解氧濃度(nngd)十二、污泥膨脹及其控制第92頁/共114頁第九十三頁，共114頁。流向污水廠的流量(liling)變化 一、水 力 負(fù) 荷 一天內(nèi)的流量變化隨季節(jié)的流量變化雨水造成的流量變化泵的選擇不當(dāng)造成的流量變化第93頁/共114頁第九十四頁，共114頁。水力負(fù)荷的變化影響活性污泥法系統(tǒng)的曝氣池和二次沉淀池。當(dāng)流量增大時，污水在曝氣池內(nèi)的停

44、留時間縮短，影響出水質(zhì)量，同時影響曝氣池的水位。若為機(jī)械表面曝氣機(jī)，由于(yuy)水面的變化，它的運行就變得不穩(wěn)定。對二次沉淀池為水力影響。 一、水 力 負(fù) 荷 第94頁/共114頁第九十五頁，共114頁。 二、有機(jī)(yuj)負(fù)荷率N 污泥負(fù)荷率N和MLSS的設(shè)計值采用得大一些，曝氣池所需的體積可以小一些。但出水水質(zhì)(shu zh)要降低，而且使剩余污泥量增多，增加了污泥處置的費用和困難，同時，整個處理系統(tǒng)較不耐沖擊，造成運行中的困難。為避免剩余污泥處置上的困難和保持污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，可以采用低的污泥負(fù)荷率（0.1），把曝氣池建得很大，這就是延時曝氣法。 曝氣區(qū)容積的計算，設(shè)計中要考慮(

45、kol)的主要問題是如何確定污泥負(fù)荷率N和MLSS的設(shè)計值。 第95頁/共114頁第九十六頁，共114頁。 三、微生物濃度(nngd) 在設(shè)計中采用高的MLSS并不能提高效益，原因(yunyn)如下： 其一，污泥量并不就是微生物的活細(xì)胞量。曝氣池污泥量的增加意味著泥齡的增加，泥齡的增加就使污泥中活細(xì)胞的比例減小。 其二，過高的微生物濃度使污泥在后續(xù)的沉淀池中難以沉淀，影響出水水質(zhì)。 其三，曝氣池污泥的增加，就要求曝氣池中有更高的氧傳遞速率，否則，微生物就受到抑制，處理效率降低。采用一定的曝氣設(shè)備系統(tǒng)，實際上只能夠采用相應(yīng)的污泥濃度，MLSS的提高是有限度的。第96頁/共114頁第九十七頁，共1

46、14頁。 四、曝 氣 時 間 在通常情況下，城市污水的最短曝氣時間(shjin)為3h或更長些，這和滿足曝氣池需氧速率有關(guān)。 當(dāng)曝氣池做得較小時，曝氣設(shè)備是按系統(tǒng)的負(fù)荷峰值控制設(shè)計的。這樣，在非高峰時間，供氧量過大，造成浪費，設(shè)備的能力不能得到充分利用。 若曝氣池做得大些，可降低需氧速率，同時由于負(fù)荷率的降低，曝氣設(shè)備可以減小，曝氣設(shè)備的利用率得到提高。 第97頁/共114頁第九十八頁，共114頁。五、微生物平均(pngjn)停留時間(MCRT)(又稱泥齡) 每日排放的剩余污泥量工作著的活性污泥總量微生物平均停留時間 微生物平均停留時間至少等于(dngy)水力停留時間，此時，曝氣池內(nèi)的微生物濃

47、度很低，大部分微生物是充分分散的。 微生物的停留時間應(yīng)足夠長，促使微生物能很好地絮凝，以便(ybin)重力分離，但不能過長，過長反而會使絮凝條件變差。 微生物平均停留時間還有助于說明活性污泥中微生物的組成。世代時間長于微生物平均停留時間的那些微生物幾乎不可能在該活性污泥中繁殖。 第98頁/共114頁第九十九頁，共114頁。 六、氧 傳 遞 速 率 氧傳遞速率要考慮(kol)二個過程要提高(t go)氧的傳遞速率氧傳遞到水中氧真正傳遞到微生物的膜表面必須有充足的氧量必須使混合液中的懸浮固體保持懸浮狀態(tài)和紊動條件第99頁/共114頁第一百頁，共114頁。七、回流污泥(w n)濃度 回流污泥濃度是活

48、性污泥沉降特性和回流污泥回流速率的函數(shù)。 按右圖進(jìn)行物料(w lio)衡算，可推得下列關(guān)系式：式中：sa曝氣池中的MLSS,mg/L;sr回流(hu li)污泥的懸浮固體濃度,mg/L;r 污泥回流(hu li)比。 根據(jù)上式可知，曝氣池中的MLSS不可能高于回流污泥濃度，兩者愈接近，回流比愈大。限制MLSS值的主要因素是回流污泥的濃度。 SrSaSavvSrv1)(rrrqqrq第100頁/共114頁第一百零一頁，共114頁。 衡量活性污泥的沉降濃縮特性的指標(biāo)，它是指曝氣池混合液沉淀30min后，每單位(dnwi)質(zhì)量干泥形成的濕泥的體積，常用單位(dnwi)是mL/g。 （1）在曝氣池出口

49、處取混合液試樣； （2）測定MLSS（g/L）； （3）把試樣放在一個1000mL的量筒中沉淀(chndin)30min，讀出活性污泥的體積（mL）； （4）按下式計算：活性污泥體積(tj)指數(shù)SVI)g/L(MLSS)mL/L(SVI活性污泥體積SVI的測定七、回流污泥濃度 第101頁/共114頁第一百零二頁，共114頁。八、污泥(w n)回流率 高的污泥回流率增大(zn d)了進(jìn)入沉淀池的污泥流量，增加了二沉池的負(fù)荷，縮短了沉淀池的沉淀時間，降低了沉淀效率，使未被沉淀的固體隨出流帶走。 活性污泥回流率的設(shè)計應(yīng)有彈性，并應(yīng)操作在可能(knng)的最低流量。這為沉淀池提供了最大穩(wěn)定性。第102

50、頁/共114頁第一百零三頁，共114頁。九、曝氣池的構(gòu)造(guzo) 推流式曝氣池完全(wnqun)混合式曝氣池示蹤劑的研究表明：推流式曝氣池的縱向混合很嚴(yán)重氧消耗率的數(shù)據(jù)表明：氧的傳遞受到限制處理量小時，只配有一個機(jī)械曝氣機(jī)，很容易圍繞曝氣機(jī)形成混合區(qū)處理量大時，曝氣池也相應(yīng)增大，曝氣池不是充分完全混合的第103頁/共114頁第一百零四頁，共114頁。十、pH和堿度 活性污泥pH通常為6.58.5。 pH之所以能保持在這個范圍，是由于污水中的蛋白質(zhì)代謝后產(chǎn)生碳酸銨堿度和從天然水中帶來的堿度所致。 工業(yè)污水中經(jīng)常缺少蛋白質(zhì)，因而產(chǎn)生pH過低的問題。工業(yè)廢水中的有機(jī)酸通常在進(jìn)入曝氣池前進(jìn)行中和。 生活污水中有足夠的堿度使pH保持在較好的水平。 第104頁/共114頁第一百零五頁，共114頁。十一(ShY)、溶解氧濃度 通常溶解氧濃度不是一個關(guān)鍵因素，除非溶解氧濃度跌落到接近于零。只要細(xì)菌能獲得所需要的溶解