1、第十二章 活性污泥法第一节第一节 基基 本本 概概 念念 什么是活性污泥？由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。活性污泥的性质颜色黄褐色黄褐色状态似矾花絮绒颗粒似矾花絮绒颗粒味道土腥味土腥味相对密度曝气池混合液：曝气池混合液：1.0021.003回流污泥：回流污泥：1.0041.00620100cm2/mL比表面积细菌：以异养型原核生物细菌：以异养型原核生物(细菌细菌)为
2、主，数量为主，数量107108个个/mL，自养菌数量略低。其优势，自养菌数量略低。其优势菌种：菌种：产碱杆菌产碱杆菌属等，它是降解污染物质的属等，它是降解污染物质的主体，具有分解有机物的能力。主体，具有分解有机物的能力。真菌：由细小的腐生或寄生菌组成，具分解真菌：由细小的腐生或寄生菌组成，具分解碳水化合物，脂肪、蛋白质的功能，但碳水化合物，脂肪、蛋白质的功能，但丝状丝状菌菌大量增殖会引发污泥膨胀。大量增殖会引发污泥膨胀。原生动物：肉足虫，鞭毛虫和纤毛虫原生动物：肉足虫，鞭毛虫和纤毛虫3类，类，捕食游捕食游离细菌离细菌。其出现的顺序反映了处理水质的好坏。其出现的顺序反映了处理水质的好坏（这里的好
3、坏是指有机物的去除），最初是肉足（这里的好坏是指有机物的去除），最初是肉足虫，继之虫，继之鞭毛虫鞭毛虫和和游泳型纤毛虫游泳型纤毛虫；当处理水质良；当处理水质良好时出现好时出现固着型纤毛虫，如钟虫固着型纤毛虫，如钟虫、等枝虫、独缩、等枝虫、独缩虫、聚缩虫、盖纤虫等。虫、聚缩虫、盖纤虫等。后生动物后生动物(主要指主要指轮虫轮虫、线虫线虫、甲壳虫如水骚类），、甲壳虫如水骚类），捕食菌胶团和原生动物捕食菌胶团和原生动物，是水质稳定的标志。，是水质稳定的标志。产碱杆菌丝状菌丝状菌草履虫草履虫游泳型纤毛虫游泳型纤毛虫钟虫固着型纤毛虫固着型纤毛虫轮虫线虫曝气池曝气池曝气池出水堰曝气池出水堰曝气池混合液配水进
4、入二沉池曝气池混合液配水进入二沉池生物量分析：处理生活污水的活性污泥MLVSS:70%NVSS:30%MLSS表示悬浮固体物质总量，MLVSS挥发性固体成分表示有机物含量，MLNVSS灼烧残量，表示无机物含量。MLVSS包含了微生物量，但不仅是微生物的量，由于测定方便，目前还是近似用于表示微生物的量。污泥沉降比：污泥沉降比：SVSV活性污泥的沉降浓缩性能取混合液至1000mL或100mL量筒，静止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的体积，以占混合液体积的比例（%）表示污泥沉降比。通常，曝气池混合液的沉降比正常范围为15-30%。污泥体积指数：污泥体积指数：SVISVISV不能确切表示污泥沉降性
5、能，故人们想起用单位干泥形成湿泥时的体积来表示污泥沉降性能，简称污泥指数，单位为mL/g。）（）（）（混合液中悬浮固体干重）的活性污泥体积（混合液沉淀LMLSSLLSVLLLSVI/g/mg1mmin301活性污泥法的基本流程 活性污泥降解污水中有机物的过程 活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解（去除）过程可分为两个阶段：吸附阶段稳定阶段 由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含有多糖类的黏性物质，导致污水中的有机物转移到活性污泥上去。主要是转移到活性污泥上的有机物为微生物所利用。活性污泥降解污水中有机物的过程活性污泥降解污水中有机物的过程污水与污泥混合曝气后污水与污泥混合曝气后BODBOD的
6、变化曲线的变化曲线对活性污泥法曝气过程中污水中有机物的变化分对活性污泥法曝气过程中污水中有机物的变化分析得到结论：析得到结论：污污水水中中的的有有机机物物残留在污残留在污水中的有水中的有机物机物从污水中从污水中去除的有去除的有机物机物微生物不能利用的有机物微生物不能利用的有机物微生物能利用的有机物微生物能利用的有机物微生物能利用而尚未微生物能利用而尚未利用的有机物利用的有机物微生物不能利用的有微生物不能利用的有机物机物微生物已利用的有机微生物已利用的有机物（氧化和合成）物（氧化和合成）（吸附量）（吸附量）增殖的微生物体增殖的微生物体氧化产物氧化产物P105曲线曲线反映污水中有机反映污水中有机物
7、的去除规律；物的去除规律；曲线曲线反映活性污泥利反映活性污泥利用有机物的规律；用有机物的规律；曲线曲线反映了活性污泥反映了活性污泥吸附有机物的规律。吸附有机物的规律。这三条曲线反映出，在曝气过程中：这三条曲线反映出，在曝气过程中：污水中有机物的去除在较短时间污水中有机物的去除在较短时间(图中是图中是5h左右左右)内就基本内就基本完成了完成了(见曲线见曲线)；污水中的有机物先是转移到污水中的有机物先是转移到(吸附吸附)污泥上污泥上(见曲线见曲线),然后逐然后逐渐为微生物所利用渐为微生物所利用(见曲线见曲线)；吸附作用在相当短的时间吸附作用在相当短的时间(图中是图中是45min左右左右)内就基本完
8、成内就基本完成了了(见曲线见曲线)；微生物利用有机物的过程比较缓慢微生物利用有机物的过程比较缓慢(见曲线见曲线)。第二节第二节 活性污泥法的发展活性污泥法的发展 传统活性污泥法传统活性污泥法 渐渐 减减 曝曝 气气分分 步步 曝曝 气气完全混合法完全混合法浅浅 层层 曝曝 气气深深 层层 曝曝 气气高负荷曝气或变形曝气高负荷曝气或变形曝气克克 劳劳 斯斯 法法延延 时时 曝曝 气气接触稳定法接触稳定法氧氧 化化 沟沟纯纯 氧氧 曝曝 气气活性污泥生物滤池（活性污泥生物滤池（ABF工艺）工艺）吸附生物降解工艺（吸附生物降解工艺（AB法）法）序批式活性污泥法（序批式活性污泥法（SBR法）法）二、活
9、性污泥法的发展与演变有机物去除和有机物去除和氨氮硝化氨氮硝化在推流式的传统曝气池中，混合液的需在推流式的传统曝气池中，混合液的需氧量在长度方向是逐步下降的。氧量在长度方向是逐步下降的。实际情况是：前半段氧远远不够，后半实际情况是：前半段氧远远不够，后半段供氧量超过需要。段供氧量超过需要。渐减曝气的目的就是合理地布置扩散器，渐减曝气的目的就是合理地布置扩散器，使布气沿程变化，而总的空气量不变，这使布气沿程变化，而总的空气量不变，这样可以提高处理效率。样可以提高处理效率。渐 减 曝 气 渐 减 曝 气 把入流的一部分从池端引入到池的中部分把入流的一部分从池端引入到池的中部分点进水。点进水。阶段（分
10、 步）曝 气 分步曝气示意图分步曝气示意图 完 全 混 合 法 在分步曝气的基础上，进一步大大增加进水点，同时在分步曝气的基础上，进一步大大增加进水点，同时相应增加回流污泥并使其在曝气池中迅速混合，长条形池相应增加回流污泥并使其在曝气池中迅速混合，长条形池子中也能做到完全混合状态。子中也能做到完全混合状态。完全混合的概念完全混合的概念（1）池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同，生）池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同，生活环境也基本相同。活环境也基本相同。（2）入流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小，因）入流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小，因为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担
11、，而不是像推流为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担，而不是像推流中仅仅由部分回流污泥来承担。完全混合池从某种意义上中仅仅由部分回流污泥来承担。完全混合池从某种意义上来讲，是一个大的缓冲器和均和池，在工业污水的处理中来讲，是一个大的缓冲器和均和池，在工业污水的处理中有一定优点。有一定优点。（3）池液里各个部分的需氧量比较均匀。）池液里各个部分的需氧量比较均匀。完全混合法的特征完全混合法的特征 完 全 混 合 法 浅 层 曝 气 特点：气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率是最大的。在水的特点：气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率是最大的。在水的浅层处用大量空气进行曝气，就可获得较高的氧传递速率。浅层处用大量空
12、气进行曝气，就可获得较高的氧传递速率。1953年派斯维尔（年派斯维尔（Pasveer）的研究：氧在）的研究：氧在10静止水中的静止水中的传递特征，如下图所示。传递特征，如下图所示。浅 层 曝 气 扩散器的深度以在水面以下扩散器的深度以在水面以下0.60.8m范围为宜，可范围为宜，可以节省动力费用，动力效率可达以节省动力费用，动力效率可达1.82.6kg（O2）/kWh。浅层曝气与一般曝气相比，空气量增大，但风压仅为浅层曝气与一般曝气相比，空气量增大，但风压仅为一般曝气的一般曝气的1/41/6左右，约左右，约10kPa，故电耗略有下降。，故电耗略有下降。曝气池水深一般曝气池水深一般34m，深宽比
13、，深宽比1.01.3，气量比，气量比3040m3/（m3 水水.h）。）。浅层池适用于中小型规模的污水厂。浅层池适用于中小型规模的污水厂。部分污水厂只需要部分处理，因此产生了高负荷部分污水厂只需要部分处理，因此产生了高负荷曝气法。曝气法。曝气池中的曝气池中的MLSS约为约为300500mg/L，曝气时间，曝气时间比较短，约为比较短，约为23h，处理效率仅约，处理效率仅约65左右，左右，有别于传统的活性污泥法，故常称变形曝气。有别于传统的活性污泥法，故常称变形曝气。高负荷曝气或变形曝气延时曝气的特点：延时曝气的特点：曝气时间很长，达曝气时间很长，达24h甚至更长，甚至更长，MLSS较高，达较高，
14、达到到30006000mg/L；活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态，活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态，剩余污泥少而稳定，无需消化，可直接排放；剩余污泥少而稳定，无需消化，可直接排放；适用于污水量很小的场合，近年来，国内小型污适用于污水量很小的场合，近年来，国内小型污水处理系统多有使用。水处理系统多有使用。延 时 曝 气 氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，它的池体狭长，池氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，它的池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置。深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置。曝气装置的转动，推动沟内液体迅速流动，具有曝气和搅曝气装置的转动，推动沟内液体迅速流动，具有
15、曝气和搅拌两个作用，沟中混合液流速约为拌两个作用，沟中混合液流速约为0.250.3m/s，使活性污，使活性污泥呈悬浮状态。泥呈悬浮状态。氧 化 沟 吸附生物降解工艺（AB法）A A级以高负荷或超高负荷运行，级以高负荷或超高负荷运行，B B级以低负荷运级以低负荷运行，行，A A级曝气池停留时间短，级曝气池停留时间短，303060min60min，B B级停级停留时间留时间2 24h4h。该系统不设初沉池，该系统不设初沉池，A A级曝气池是一个开放性的级曝气池是一个开放性的生物系统。生物系统。A A、B B两级各自有独立的污泥回流系统，两级各自有独立的污泥回流系统，两级的污泥互不相混。两级的污泥互
16、不相混。处理效果稳定，具有抗冲击负荷和处理效果稳定，具有抗冲击负荷和pHpH变化的能变化的能力。该工艺还可以根据经济实力进行分期建设。力。该工艺还可以根据经济实力进行分期建设。吸附生物降解工艺（AB法）项目项目段段推荐设计参数推荐设计参数容积负荷容积负荷(kgBOD5/(m3d)AB6100.9污泥负荷污泥负荷(kgBOD5/(kgMLSSd)AB250.3泥龄泥龄/dAB0.30.51520曝气时间曝气时间/hAB0.50.7524沉淀时间沉淀时间/hAB1224BOD5去除率去除率/%AAB45559095AB两段的主要工艺参数对比及推荐取值两段的主要工艺参数对比及推荐取值序批式活性污泥法
17、（SBR法）SBRSBR工艺的基本运行模式由进水、反应、沉淀、出水和工艺的基本运行模式由进水、反应、沉淀、出水和闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的。搅拌装置的反应器内依次进行的。(1)工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，无污泥回流设备；无污泥回流设备；(2)耐冲击负荷，在一般情况下（包括工业污水处理）无需设置耐冲击负荷，在一般情况下（包括工
18、业污水处理）无需设置调节池；调节池；(3)时间上呈推流式时间上呈推流式,易于得到优于连续流系统的出水水质；易于得到优于连续流系统的出水水质；(4)运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果；除磷的效果；(5)污泥沉淀性能好污泥沉淀性能好,SVI值较低值较低,能有效地防止丝状菌膨胀；能有效地防止丝状菌膨胀；(6)具有较好的脱氮除磷效果。具有较好的脱氮除磷效果。序批式活性污泥法（SBR法）SBRSBR工艺与连续流活性污泥工艺与连续流活性污泥工艺相比的优点工艺相比的优点 (1)容积利用率低；容积利用率低；(2)水头损失大；水头损
19、失大；(3)出水不连续；出水不连续；(4)峰值需氧量高；峰值需氧量高；(5)设备利用率低；设备利用率低；(6)运行控制相对复杂；运行控制相对复杂；(7)不适用于大水量。不适用于大水量。序批式活性污泥法（SBR法）SBRSBR工艺的缺点工艺的缺点(1)生物选择器生物选择器(2)缺氧区缺氧区(3)好氧区好氧区(4)回流污泥和剩余污泥回流污泥和剩余污泥 (5)滗水器滗水器循环式活性污泥法工艺循环式活性污泥法工艺1530回流污泥回流污泥第三节第三节 活性污泥法数学模型基础活性污泥法数学模型基础活性污泥法动力学模型劳伦斯（劳伦斯（Lawrence）和麦卡蒂和麦卡蒂(McCarty)模型模型Eckenfe
20、lder模型麦金尼麦金尼(McKinney)模型模型底物降解速率与底物浓度、生物量等因素之间的关系底物降解速率与底物浓度、生物量等因素之间的关系微生物增殖速率与底物浓度、生物量等因素之间的关系微生物增殖速率与底物浓度、生物量等因素之间的关系一、建立模型的假设一、建立模型的假设（1）曝气池处于完全混合状态）曝气池处于完全混合状态（2）进水中微生物可忽略）进水中微生物可忽略（3）全部可生物降解的底物处于完全溶解状态）全部可生物降解的底物处于完全溶解状态（4）系统处于稳定状态）系统处于稳定状态（5）二沉池中没有微生物活动）二沉池中没有微生物活动（6）二沉池中没有污泥积累，泥水分离良好）二沉池中没有污
21、泥积累，泥水分离良好进水进水 Q S0 X0Se、X、V曝气池二沉池剩余污泥回流污泥系统边界RQ、Se、XRQW、Se、XR(Q-QW)、Se、Xe出水（1+R）QSe、XQW、Se、X剩余污泥完全混合活性污泥法系统的典型流程完全混合活性污泥法系统的典型流程劳伦斯和麦卡蒂劳伦斯和麦卡蒂（LawrenceMcCarty)模型模型RWWcXQXeQQXV）(污泥龄（SRT）SRT：曝气池中污泥全部更新一次所需：曝气池中污泥全部更新一次所需 要的时间。要的时间。0)0VdtdXXQXeQQQXgRWW（）（一）在稳态下，作系统活性污泥的物料平衡：（一）在稳态下，作系统活性污泥的物料平衡：活性污泥的净
22、增长速率，活性污泥的净增长速率，gMLVSS/（m3d）XKdtdSYdtdXdug)()（ducKdtdSXY)(11ducKdtdSXY)(11duKdtdSXY)(1c1通过控制污泥龄，可以控制微生物的比增长速率通过控制污泥龄，可以控制微生物的比增长速率ducKdtdSXY)(11SKSrrSmaxXdtdSr deSecKSKSrYmax1代入代入deSecKSKSrYmax111max）（）（dccdSeKYrKKS出水有机物浓度仅仅是污泥龄和动力学参数出水有机物浓度仅仅是污泥龄和动力学参数的函数，与进水有机物浓度无关。的函数，与进水有机物浓度无关。（二）在稳态下，作曝气池底物的物料
23、平衡：（二）在稳态下，作曝气池底物的物料平衡：0)1()(0eueQSRVdtdSRQSQSVSSQdtdSeu）（0)(ducKdtdSXY)(11decKXVSSQY)(10decKXVSSQY)(10）（cdceKVSSYQX1)(0活性污泥浓度与进出水水质、污泥泥龄活性污泥浓度与进出水水质、污泥泥龄和动力学参数密切相关。和动力学参数密切相关。）（cdceKVSSYQX1)(011max）（）（dccdSeKYrKKSLawrence、McCarty导出的活性污泥数学模型导出的活性污泥数学模型第四节 气体传递原理和曝气设备 活性污泥法的三个要素构成一是引起吸附和氧化分解作用的微生物，也一
24、是引起吸附和氧化分解作用的微生物，也就是活性污泥；就是活性污泥；二是污水中的有机物，它是处理对象，也是二是污水中的有机物，它是处理对象，也是微生物的食料；微生物的食料；三是溶解氧，没有充足的溶解氧，好氧微生三是溶解氧，没有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存，也不能发挥氧化分解作用。物既不能生存，也不能发挥氧化分解作用。气气 体体 传传 递递 原原 理理 双膜理论的基点是认双膜理论的基点是认为在气液界面存在着二为在气液界面存在着二层膜（即气膜和液膜）层膜（即气膜和液膜）这一物理现象。这一物理现象。这两层薄膜使气体分子这两层薄膜使气体分子从一相进入另一相时受从一相进入另一相时受到了阻力。当气体分子
25、到了阻力。当气体分子从气相向液相传递时，从气相向液相传递时，若气体的溶解度低，则若气体的溶解度低，则阻力主要来自液膜。阻力主要来自液膜。RrFccKtcTST024.1dd)()2020La（）（气压修正系数气压修正系数=当地气压当地气压/标准大气压标准大气压总传质系数总传质系数 KLa值受污水水质的影响，把用于清水测出的值值受污水水质的影响，把用于清水测出的值用于污水，要采用修正系数用于污水，要采用修正系数，同样清水的，同样清水的cs0值值要用于污水要乘以系数要用于污水要乘以系数，因而上式变为：，因而上式变为：)(ddLaccKtcS)()()()(ssLaLa清水污水清水污水ccKK在标准
26、条件下，转移到一定体积脱氧清水中总氧量在标准条件下，转移到一定体积脱氧清水中总氧量（OS，单位：，单位：kg/h）为：）为：VFccKOTTSLa)20()()20(2024.1VcKOSLaS)20()20(而在实际情况下，同样的曝气系统设备，能够转移到而在实际情况下，同样的曝气系统设备，能够转移到同样体积曝气池混合液中总氧量（同样体积曝气池混合液中总氧量（O2，kg/h）为：）为：FcccOOTTSSs)20()()20(2024.1根据生化过程计算实际需氧量根据生化过程计算实际需氧量O2换算为OS根据氧利用效率根据氧利用效率EA计算供气量计算供气量GS曝气系统需要的供气量曝气系统需要的供
27、气量GS（m3/h）：）：ASSEOG28.0风机工作台数风机工作台数3，1台备用台备用风机工作台数风机工作台数4，2台备用（备用风机同时可台备用（备用风机同时可用于高峰负荷时补充供气量）用于高峰负荷时补充供气量）鼓风机的选型鼓风机的选型根据扩散设备的淹没水深及风压损失、根据扩散设备的淹没水深及风压损失、风管的压力损失、管道中调节阀门等配风管的压力损失、管道中调节阀门等配件的局部压力损失等确定件的局部压力损失等确定p=H+Hd+Hf+安全压头安全压头机械曝气的选型机械曝气的选型KDQS88.18.2379.0QS在标准条件下脱氧清水中的充氧量，在标准条件下脱氧清水中的充氧量，kg/h叶轮线速度
28、，叶轮线速度，m/sD叶轮直径叶轮直径K池型修正系数池型修正系数 曝 气 设 备 鼓风曝气鼓风曝气机械曝气机械曝气空气净化器空气净化器 鼓鼓 风风 机机 空气输配管系统空气输配管系统 扩扩 散散 器器 竖式曝气机竖式曝气机表面曝气机表面曝气机卧式曝气机卧式曝气机 旁通消音器旁通消音器 旁通阀 生化处理系统生化处理系统 过滤器 进风消音器 鼓风机 空气总管 调节阀 曝气扩散装置 进口导叶片调节 出口导叶片调节 压力 DO 鼓风机控制系统鼓风机控制系统 鼓风曝气空气净化器空气净化器 鼓鼓 风风 机机 空气输配管系统空气输配管系统 扩扩 散散 器器 空气净化器的目的是改善整个空气净化器的目的是改善整
29、个曝气系统的运行状态和防止扩散曝气系统的运行状态和防止扩散器阻塞。器阻塞。过过滤滤器器与与进进口口消消音音器器 过滤器压力损失监测过滤器压力损失监测鼓风机旁通与旁通消音器鼓风机旁通与旁通消音器鼓风曝气鼓风曝气空气净化器空气净化器 鼓鼓 风风 机机 空气输配空气输配管系统管系统 扩扩 散散 器器 鼓风机鼓风机供应压供应压缩空气缩空气风量要满足生化反应所需的氧量和能保风量要满足生化反应所需的氧量和能保持混合液悬浮固体呈悬浮状态。持混合液悬浮固体呈悬浮状态。风压要满足克服管道系统和扩散器的摩风压要满足克服管道系统和扩散器的摩阻损耗以及扩散器上部的静水压。阻损耗以及扩散器上部的静水压。罗茨鼓风机：适用
30、于中小型罗茨鼓风机：适用于中小型污水厂，噪声大，必须采取污水厂，噪声大，必须采取消音、隔音措施消音、隔音措施离心式鼓风机：噪声小，效离心式鼓风机：噪声小，效率高，适用于大中型污水厂率高，适用于大中型污水厂1.容积式风机容积式风机:罗茨鼓风机、回转风机罗茨鼓风机、回转风机2.2.单级高速离心鼓风机单级高速离心鼓风机丹麦HV-Turbo风机英国Howden风机美国美国Power MizerPower Mizer多级风机多级风机多极离心风机离心鼓风机外型离心鼓风机外型离心鼓风机房离心鼓风机房鼓风曝气鼓风曝气空气净化器空气净化器 鼓鼓 风风 机机 扩扩 散散 器器 空气输配空气输配管系统管系统负责将空
31、气输送到空气扩散器。要求沿程负责将空气输送到空气扩散器。要求沿程阻力损失小阻力损失小,曝气设备各点压力均衡曝气设备各点压力均衡,空气空气干管和支管流速符合设计要求，配备必要干管和支管流速符合设计要求，配备必要的手动阀和电动调节阀门。的手动阀和电动调节阀门。鼓风曝气空气净化器空气净化器 鼓鼓 风风 机机 扩扩 散散 器器 扩散器的作用是将空气分散成空气泡扩散器的作用是将空气分散成空气泡,增增大空气和混合液之间的接触界面，把空气大空气和混合液之间的接触界面，把空气中的氧溶解于水中。中的氧溶解于水中。空气输配空气输配管系统管系统小气泡扩散器小气泡扩散器中气泡扩散器中气泡扩散器大气泡扩散器大气泡扩散器
32、微气泡扩散器微气泡扩散器扩散器的类型扩散器的类型穿孔曝气管穿孔曝气管膜片式微孔曝气器膜片式微孔曝气器微孔曝气设备微孔曝气设备微孔曝气盘微孔曝气盘 ZDB型振动曝气器型振动曝气器KBB型可变微孔曝气器型可变微孔曝气器微孔曝气器实际安装情况微孔曝气器实际安装情况微孔曝气管微孔曝气管 微孔曝气设备测试微孔曝气设备测试 微孔曝气设备安装微孔曝气设备安装 微孔曝气设备的清水检验微孔曝气设备的清水检验 微孔曝气设备的运行状况微孔曝气设备的运行状况 机械曝气：表面曝气机机械曝气：表面曝气机 表面曝气机充氧原理：表面曝气机充氧原理：(1)曝气设备的提水和输水作用，使曝气池内液体不曝气设备的提水和输水作用，使曝
33、气池内液体不断循环流动断循环流动,从而不断更新气液接触面从而不断更新气液接触面,不断吸氧；不断吸氧；(2)曝气设备旋转时在周围形成水跃，并把液体抛向曝气设备旋转时在周围形成水跃，并把液体抛向空中，剧烈搅动而卷进空气；空中，剧烈搅动而卷进空气；(3)曝气设备高速旋转时，在后侧形成负压区而吸入曝气设备高速旋转时，在后侧形成负压区而吸入空气。空气。机械曝气：表面曝气机机械曝气：表面曝气机 曝气的效率取决于：曝气的效率取决于：曝气机的性能曝气机的性能曝气池的池形曝气池的池形倒伞形倒伞形平板形平板形泵泵 形形 这类曝气机的转动轴与水这类曝气机的转动轴与水面平行面平行,主要用于氧化沟主要用于氧化沟。竖式曝
34、气机竖式曝气机卧式曝气刷卧式曝气刷泵 形倒伞形平板形伞形曝气器倒伞形机械曝气器倒伞形机械曝气器表面曝气机表面曝气机沉水曝气机沉水曝气机曝气转刷曝气转刷转刷曝气机转刷曝气机水平轴曝气转刷或转盘水平轴曝气转刷或转盘测试中的曝气转碟测试中的曝气转碟射流曝气器射流曝气器 曝曝 气气 设设 备备 性性 能能 指指 标标 比较各种曝气设备性能的主要指标比较各种曝气设备性能的主要指标 氧转移速率氧转移速率：单位为：单位为mgmg（OO2 2）/（L Lh h）。）。充氧能力充氧能力（或动力效率）：即每消耗（或动力效率）：即每消耗1kW1kWh h动力能动力能传递到水中的氧量（或氧传递速率）传递到水中的氧量（
35、或氧传递速率）,单位为单位为kgkg（OO2 2）/（kWkWh h）。氧利用率氧利用率：通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧：通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧的比例，单位为。量占总供氧的比例，单位为。曝曝 气气 设设 备备 性性 能能注意：注意：各类曝气设备除了要满足充氧要求外，还应满足最低混各类曝气设备除了要满足充氧要求外，还应满足最低混合强度要求：合强度要求：u采用鼓风曝气，处理采用鼓风曝气，处理1m3污水的曝气量污水的曝气量3m3；如曝气池水位较深，则可以按最低曝气强度（每单位如曝气池水位较深，则可以按最低曝气强度（每单位池底面积、单位时间内的曝气量）控制：池底面积、单位时间
36、内的曝气量）控制：大中气泡扩散器：大中气泡扩散器：1.2m3/（m2 h）小气泡扩散器：小气泡扩散器：2.2m3/（m2 h）u机械曝气：机械曝气：混合池功率混合池功率 25W/m3；氧化沟；氧化沟15W/m3第五节第五节 去除有机污染物的去除有机污染物的 活性污泥法过程设计活性污泥法过程设计确定工艺流程确定工艺流程选择曝气池的类型选择曝气池的类型计算曝气池的容积计算曝气池的容积确定污泥回流比确定污泥回流比计算所需供氧量计算所需供氧量曝气设备选择曝气设备选择剩余污泥量计算剩余污泥量计算主要依据：水质水量资料主要依据：水质水量资料生活污水或生活污水为主的城市污水：成熟设计经验生活污水或生活污水为
37、主的城市污水：成熟设计经验工业废水：试验研究设计参数工业废水：试验研究设计参数一、曝气池容积设计计算一、曝气池容积设计计算污泥泥龄法污泥泥龄法有机物负荷法有机物负荷法1.有机物负荷法有机物负荷法活性污泥负荷活性污泥负荷L LS S（简（简称污泥负荷）称污泥负荷）曝气区容积负荷率曝气区容积负荷率L LV V（简称容积负荷）（简称容积负荷）污泥负荷率是指单位质量活性污泥在污泥负荷率是指单位质量活性污泥在单位时间内所承受的单位时间内所承受的BODBOD5 5量，即量，即:式中：式中：Ls污泥负荷率污泥负荷率,kg BOD5/（kgMLVSSd）;Q与曝气时间相当的平均进水流量，与曝气时间相当的平均进
38、水流量，m3/d；S0曝气池进水的平均曝气池进水的平均BOD5值，值，mg/L；X曝气池中的污泥浓度，曝气池中的污泥浓度，mg/L。污泥负荷污泥负荷VXSQMFLS0 容积负荷是指单位容积曝气区在单位时容积负荷是指单位容积曝气区在单位时间内所承受的间内所承受的BODBOD5 5量，即：量，即：式中：式中：Lv容积负荷率，容积负荷率，kg(BOD5)/(m3d)。容积负荷容积负荷VSQLV0根据上面任何一式可计算曝气池的体积，即根据上面任何一式可计算曝气池的体积，即:Q和和S0是已知的，是已知的，X、LS、LV可参考教材中可参考教材中P118表表12-1选选择。对于某些工业污水，要通过试验来确定
39、择。对于某些工业污水，要通过试验来确定X、LS、LV。污泥负荷率法应用方便，但需要一定的经验。污泥负荷率法应用方便，但需要一定的经验。V0S0LQSXLQSVVXSQMFLS0VSQLV0XLQSVS0Note：XLSSQVeS0）（室外排水设计规范室外排水设计规范（GB50014-2006)）（cdVceKXSSYQV1)(0P124二、剩余污泥量计算 1.按污泥龄计算按污泥龄计算cVXX每天排出的总固体量，每天排出的总固体量，gVSS/d2.根据污泥产率系数或表观产率系数计算VdeVVXKQSSYX)(0)(0eobsVSSQYX或：P142三、需氧量设计计算三、需氧量设计计算VeVrVX
40、bSSQaVXbQSaO)(02经活性污泥代谢活动被降解的有机污染物经活性污泥代谢活动被降解的有机污染物（BOD5）量，）量，kg/m3VeXbCODbCODQO42.1)02（VeXSSQO42.168.0)(02V0X42.168.0)(eSSQ所需的氧量注：考虑硝化耗氧注：考虑硝化耗氧微生物细胞的耗氧当量微生物细胞的耗氧当量(+4.57NNOr)BOD5=0.68BODL推流式曝气池的计算模式 由于当前两种形式的曝气池实际效果差不多，因而完全混合的计算模式也可用于推流式曝气池的计算。2.碱缺氧好氧/硝化二沉池出水出水污泥回流污泥反硝化VdenNOrXKVN缺氧池去除的硝酸盐，g/d；缺氧
41、池池体容积，缺氧池池体容积，m3；反硝化速率，反硝化速率，gNO3-N/（gMLVSS.d）VdenNOrXKVNVteKNOrXNNQN12.0）（VdeVteKnXKXNNQV12.0）（碳源温度反硝化速率的两大影响因素反硝化速率的两大影响因素 对于一般城镇污水，没有试验资料时，前置反硝化系统利用原污水碳源作为电子供体时，在20，Kde0.030.06gNO3-N/（gMLVSS.d）；对于没有外来碳源的后置反硝化系统，Kde0.010.03gNO3-N/（gMLVSS.d）另外：另外：1029.003.0dMFKde）（）（）（）（202008.1TdeTdeKK）（cdVceKXSSY
42、QV1)(0可参照：（仅考虑有机物去除）（仅考虑有机物去除）但硝化系统污泥龄要比仅有机物去除系统污泥但硝化系统污泥龄要比仅有机物去除系统污泥龄长，因为硝化菌的世代周期比去除有机物的龄长，因为硝化菌的世代周期比去除有机物的异养菌长得多，硝化速率将控制好氧硝化池的异养菌长得多，硝化速率将控制好氧硝化池的容积设计。容积设计。c1dnOananmnKDOKDONKN)(（)ananmnNKN（1）DO对硝化菌比生长速率的影响对硝化菌比生长速率的影响（2）T对硝化菌比生长速率的影响对硝化菌比生长速率的影响)15(103.147.0TanaTnNKN）（ncOF1好氧区设计污泥龄（考虑了硝化菌好氧区设计污
43、泥龄（考虑了硝化菌的正常生长），的正常生长），d污泥龄设计安全系数，可根据进水峰值TKN/TKN平均浓度确定，一般取1.52.5。无硝化污水处理厂的最小泥龄选择无硝化污水处理厂的最小泥龄选择45 d，是针对生活污水的水，是针对生活污水的水质并使处理出水达到质并使处理出水达到BOD=30 mg/L和和SS=30 mg/L确定的，确定的，这是多年实践经验的积累。这是多年实践经验的积累。）（cOdVcOeKXSSYQV1)(0曝气池容积确定：曝气池容积确定：12.057.4X42.168.0)(V0VKeKeXNNQSSQ）（12.086.212.057.4X42.168.0)(V0VoeKetVK
44、eKeXNNNQXNNQSSQ）（）（前置反硝化前置反硝化0.1RNNRQNQRNNQRQNNOeNOiNOeNOeNOeiNO123456510152025内回流比内回流比出水硝态氮浓度（出水硝态氮浓度（mg/L）LmgNNO/35LmgNNO/25内回流比对缺氧内回流比对缺氧/好氧过程中出水硝酸盐浓度的影响好氧过程中出水硝酸盐浓度的影响（R0.5）PPtQV）（cdVceKXSSYQV1)(0如果系统仅需除磷，则如果系统仅需除磷，则SRT即即c宜较短。宜较短。20，SRT取取23d；10，SRT取取45d。短时短时初沉池初沉池部分污水部分污水二沉池厌氧缺氧好氧缺氧好氧出水回流回流污泥回流污泥含磷剩余污泥进水进水二沉池厌氧缺氧好氧出水缺氧回流回流活性污泥回流活性污泥含磷剩余污泥进水进水好氧（硝酸盐）回流二沉池厌氧缺氧缺氧好氧出水缺氧回流回流污泥回流污泥含磷剩余污泥进水进水回流
