1、目的、适用范围、实质Activated Sludge Treatment Process2022-10-22第五节第五节 活性污泥法设计活性污泥法设计1、选择类型、选择类型2、曝气池体积的确定、曝气池体积的确定3、回流比、回流比4、所需供氧量和供氧设备的选择、所需供氧量和供氧设备的选择5、剩余污泥量的处置、剩余污泥量的处置经验与理论的结合；经验方法向理论计算过渡经验与理论的结合；经验方法向理论计算过渡有机物负荷率法、劳伦斯和麦卡蒂法、麦金尼法有机物负荷率法、劳伦斯和麦卡蒂法、麦金尼法曝气池的设计计算内容曝气池的设计计算内容2022-10-22一、曝气池容积计算一、曝气池容积计算A、活性污泥负荷
2、率：、活性污泥负荷率：LS基于微生物增殖曲线，以基于微生物增殖曲线，以F:M为控制因素为控制因素XVQSLS0sXLQSV01 1、有机物负荷率法、有机物负荷率法seXLSSQV)(0B、曝气区容积负荷率：、曝气区容积负荷率：LVXLVQSLSV0VSLQSXLQSV002022-10-22一、曝气池容积计算一、曝气池容积计算2 2、污泥龄法、污泥龄法cdecKVSSQYX10cdecKXSSQYV102022-10-22二、剩余污泥量计算二、剩余污泥量计算1 1、污泥龄法、污泥龄法cVXX2 2、产率系数、产率系数2022-10-22三、需氧量计算三、需氧量计算1、有机物降解、有机物降解+内
3、源呼吸需氧量内源呼吸需氧量2、微生物降解有机物、微生物降解有机物+内源呼吸需氧量内源呼吸需氧量vrVXbQSaO2srvrLbaQSVXbaQSO12bLabVXQSaVXOsvrv2veXbCODbCODQO42.102veXSSQO42.168.002常用常用2022-10-22例题：例题：1212022-10-22第六节第六节 生物脱氮除磷工艺及其设计生物脱氮除磷工艺及其设计 传统活性污泥法去除率较低传统活性污泥法去除率较低 环境要求越来越高环境要求越来越高2022-10-22一、生物脱氮工艺一、生物脱氮工艺A）活性污泥法脱氮传统工艺）活性污泥法脱氮传统工艺 三段生物脱氮工艺三段生物脱氮
4、工艺 氧化段、硝化段、反硝化段氧化段、硝化段、反硝化段 将有机物氧化、硝化以及反硝化段独立开来，每一部分都有其自己的沉淀池和各自独立的污泥回流系统。2022-10-22改进类型改进类型2022-10-22B）前置缺氧好氧活性污泥法脱氮系统）前置缺氧好氧活性污泥法脱氮系统将将BOD去除与反硝化脱氮在同一池中完成去除与反硝化脱氮在同一池中完成缺氧缺氧/好氧好氧(Anoxic/Oxic，简称，简称A/O)系统系统较常用。较常用。反硝化反应以水中的有反硝化反应以水中的有机物为碳源，曝气池中含有机物为碳源，曝气池中含有大量的硝酸盐的回流混合液，大量的硝酸盐的回流混合液，在缺氧池中进行反硝化脱氮。在缺氧池
5、中进行反硝化脱氮。2022-10-22C）后置缺氧好氧活性污泥法脱氮系统）后置缺氧好氧活性污泥法脱氮系统2022-10-22D）Bardenpho生物脱氮工艺生物脱氮工艺取消三段生物脱氮工艺的中间沉淀池取消三段生物脱氮工艺的中间沉淀池 设立两个缺氧段，第一段利用原水中的有机物为碳源和第一好氧池中回流的设立两个缺氧段，第一段利用原水中的有机物为碳源和第一好氧池中回流的含有硝态氮的混合液进行反硝化反应。含有硝态氮的混合液进行反硝化反应。2022-10-22E）同步硝化反硝化过程（）同步硝化反硝化过程（SNdN）在无明显缺氧区时出现显著的脱氮过程在无明显缺氧区时出现显著的脱氮过程解释：解释：1、反应
6、器、反应器DO分布不均分布不均2、缺氧微环境理论、缺氧微环境理论3、微生物学、微生物学2022-10-22生物脱氮工艺设计生物脱氮工艺设计1、缺氧区设计、缺氧区设计基于反硝化速率基于反硝化速率NNO3=VnKdeXv=Q(Nk-Nte)-0.12XrvderteknXKXNNQV12.01029.003.0dMFKde2022-10-222、好氧区设计、好氧区设计cudecuKXSSQYV10ncuF1nnnnmnNKN)15(098.0)(47.0TnnnTneNKN2022-10-223、需氧量计算、需氧量计算vkekveXNNQXSSQO12.057.442.168.002氨氮氨氮NH4
7、NvoeketvkekveXNNNQXNNQXSSQO12.086.212.057.442.168.002硝氮硝氮NOxN2022-10-224、混合液回流量、混合液回流量好氧区产生的硝酸盐量内回流中的硝酸盐好氧区产生的硝酸盐量内回流中的硝酸盐+污泥回流中的硝酸盐污泥回流中的硝酸盐+出水中含的硝酸盐出水中含的硝酸盐QNNO=QRiNNOe+QRNNOe+QNNOe0.1RNNRNOeNOi5、碱度平衡、碱度平衡2022-10-22二、生物除磷工艺及其设计二、生物除磷工艺及其设计1、Ap/O工艺工艺2022-10-222、Phostrip除磷工艺除磷工艺2022-10-22生物除磷工艺设计生物除
8、磷工艺设计1、厌氧区容积、厌氧区容积VpQ tPtP=1-2hcdecKXSSQYV102、好氧区容积、好氧区容积c：2-3d(20)；4-5d(10)2022-10-22三、生物脱氮除磷工艺三、生物脱氮除磷工艺1、A2/O工艺工艺2022-10-222、改进的、改进的Bardenpho工艺工艺2022-10-223、UCT工艺工艺2022-10-224、SBR工艺工艺2022-10-22四、脱氮除磷工艺影响因素四、脱氮除磷工艺影响因素1 环境因素：温度、环境因素：温度、pH、溶解氧、溶解氧2 工艺因素：泥龄、各反应区水力停留时间工艺因素：泥龄、各反应区水力停留时间3 污水成分：营养物质比例污
9、水成分：营养物质比例2022-10-22功能：澄清；污泥浓缩功能：澄清；污泥浓缩第六节第六节 二次沉淀池二次沉淀池二沉池的工作性能直接影响整个系统的运行和处理效果二沉池的工作性能直接影响整个系统的运行和处理效果沉淀效果不好，不但影响出水水质，而且会降低回流污泥浓度沉淀效果不好，不但影响出水水质，而且会降低回流污泥浓度其结果是：要保证曝气池的设计污泥负荷，就得加大回流比，如果保证原其结果是：要保证曝气池的设计污泥负荷，就得加大回流比，如果保证原定的回流比不变，就会降低曝气池混合液浓度。定的回流比不变，就会降低曝气池混合液浓度。增大回流比的结果，减小了废水在曝气池内的停留时间；降低混合液浓度增大回
10、流比的结果，减小了废水在曝气池内的停留时间；降低混合液浓度的结果，增大了污泥负荷。可见沉淀效果将从各方面影响到出水水质。的结果，增大了污泥负荷。可见沉淀效果将从各方面影响到出水水质。2022-10-222022-10-222022-10-222022-10-22二沉池沉淀特点二沉池沉淀特点二沉池澄清能力与混二沉池澄清能力与混合液进入池后的絮凝合液进入池后的絮凝情况相关，也与二沉情况相关，也与二沉池表面积相关池表面积相关二沉池浓缩能力主要二沉池浓缩能力主要与污泥性质及泥斗容与污泥性质及泥斗容积有关积有关2022-10-22构造和设计构造和设计要考虑的问题要考虑的问题1)进水要布水均匀，利于泥花结
11、大；进水要布水均匀，利于泥花结大；2)限制出流堰流速不超过限制出流堰流速不超过10m3mh，防止挟走污泥絮体；，防止挟走污泥絮体；3)污泥斗容积要考虑污泥浓缩要求，停留时间不超过污泥斗容积要考虑污泥浓缩要求，停留时间不超过2h，防止缺氧时间过长产生反硝化，造成污泥上浮。防止缺氧时间过长产生反硝化，造成污泥上浮。竖流式沉淀池：能获得较大的污泥浓度，占地少以及排泥竖流式沉淀池：能获得较大的污泥浓度，占地少以及排泥方便，应用较广方便，应用较广辐流式沉淀池：流量较大时可采用辐流式沉淀池：流量较大时可采用圆型辐流式沉淀池多采用机械排泥，方形辐流式沉淀池常用多斗静压圆型辐流式沉淀池多采用机械排泥，方形辐流
12、式沉淀池常用多斗静压排泥。排泥。2022-10-22二沉池计算二沉池计算较常采用的沉淀时间为较常采用的沉淀时间为l.52.5h，水力表面负荷为，水力表面负荷为1.l1.8mh，污泥浓度高时用低值。，污泥浓度高时用低值。A=qV/u V=rqvt一般按沉淀时间计算容积，然后确定池水深度，如果一般按沉淀时间计算容积，然后确定池水深度，如果采用平流式沉淀池，水平流速最大值比初沉池小一半，采用平流式沉淀池，水平流速最大值比初沉池小一半，原因是异重流导致有效过水断面减小原因是异重流导致有效过水断面减小2022-10-22第七节第七节 活性污泥法系统设计与运行活性污泥法系统设计与运行2022-10-22影
13、响水力特征的因素：影响水力特征的因素：水力负荷的变化对活性污泥系统的影响：水力负荷的变化对活性污泥系统的影响：污水在曝气池和二沉池的停留时间污水在曝气池和二沉池的停留时间方法：方法：设调节池设调节池泵站采用螺旋泵泵站采用螺旋泵预留安全流量预留安全流量1 1、水力负荷、水力负荷A 流量变化流量变化与当地生活方式及集流范围相关与当地生活方式及集流范围相关有日变化、季节变化，变幅与城市大小有关有日变化、季节变化，变幅与城市大小有关B 排水体制排水体制合流制排水系统中雨水流量的冲击合流制排水系统中雨水流量的冲击C 泵站的影响泵站的影响2022-10-22有机负荷率高有机负荷率高-曝气池体积小曝气池体积
14、小-出水水质下降，污泥处理困难出水水质下降，污泥处理困难有机负荷率低有机负荷率低-曝气池体积大曝气池体积大-出水水质好，污泥量少出水水质好，污泥量少2 2、有机负荷、有机负荷主要的设计参数主要的设计参数2022-10-223 3、微生物浓度、微生物浓度MLSS浓度提高：浓度提高：Ns降低，曝气池容积减少。降低，曝气池容积减少。常规鼓风曝气的活性污泥法的常规鼓风曝气的活性污泥法的MLSS约约2000mg/L1、MLSS不等于活性微生物量不等于活性微生物量 提高提高MLSS浓度使回流比增大，泥龄大，浓度使回流比增大，泥龄大，MLVSS/MLSS降低降低2、高、高MLVSS影响二沉池沉淀影响二沉池沉
15、淀3、高、高MLSS要求相应的曝气设施要求相应的曝气设施一般曝气设施有其合理的氧传递速率范围，否则将降低其充氧动一般曝气设施有其合理的氧传递速率范围，否则将降低其充氧动力效率力效率MLSS浓度不能无限提高浓度不能无限提高2022-10-22曝气时间曝气池容积有机负荷供氧关系曝气时间曝气池容积有机负荷供氧关系有除氮的要求：增加曝气时间有除氮的要求：增加曝气时间延时曝气法延时曝气法4 4、曝气时间、曝气时间曝气时间与有机负荷相关曝气时间与有机负荷相关城市污水曝气时间最短为城市污水曝气时间最短为3小时小时曝气池小曝气时间短有机负荷高需氧速率大供氧量大曝气池小曝气时间短有机负荷高需氧速率大供氧量大曝气
16、池大曝气时间长有机负荷低需氧速率小供氧量小曝气池大曝气时间长有机负荷低需氧速率小供氧量小曝气时间长可降低剩余活性污泥量曝气时间长可降低剩余活性污泥量2022-10-225 5、微生物平均停留时间、微生物平均停留时间表示活性污泥更新速度的快慢表示活性污泥更新速度的快慢停留时间长短对活性污泥絮凝条件的影响停留时间长短对活性污泥絮凝条件的影响过短：微生物浓度低，絮凝性差过短：微生物浓度低，絮凝性差过长，微生物老化，絮凝性差过长，微生物老化，絮凝性差有机负荷率和有机负荷率和MLSSMLSS浓度决定了微生物平均停留时间浓度决定了微生物平均停留时间停留时间与回流关系停留时间与回流关系无回流：无回流：微生物
17、平均微生物平均停留时间水力停留时间停留时间水力停留时间有回流：有回流：微生物平均微生物平均停留时间停留时间 水力停留时间水力停留时间通常活性污泥系统中通常活性污泥系统中微生物平均微生物平均停留时间：水力停留时间停留时间：水力停留时间20：12022-10-225 5、微生物平均停留时间、微生物平均停留时间微生物平均停留时间与微生物两阶段去除微生物平均停留时间与微生物两阶段去除 微生物平均停留时间微生物平均停留时间稳定时间稳定时间微生物平均停留时间与微生物组成微生物平均停留时间与微生物组成 世代时间世代时间 微生物平均停留时间微生物平均停留时间 则不能繁殖则不能繁殖2022-10-22氧的传递过
18、程包括氧的传递过程包括1）氧从气相向水相的传递和）氧从气相向水相的传递和 2）水相向生物表面的传递）水相向生物表面的传递表面曝气装置和水下曝气装置的传氧过程与设置表面曝气装置和水下曝气装置的传氧过程与设置6 6、氧传递速率、氧传递速率2022-10-227 7、回流污泥浓度、回流污泥浓度回流污泥浓度与活性污泥沉淀特性、污泥回流速率有关回流污泥浓度与活性污泥沉淀特性、污泥回流速率有关一般为一般为SVI=100，相应的，相应的Sr=10000mg/L曝气池曝气池二沉池二沉池rqV SrqV,S0 Sa,qV+rqVSrSarr 1按物料平衡按物料平衡SVISVMLSSLmLSVLgMLSSSr66
19、10101000)/(1000)/(2022-10-228 8、回流污泥率、回流污泥率常量污泥回流的优点常量污泥回流的优点SrSarr 1按按则则1101116 SaSaSrSVIr 高回流比增大了二沉池负担高回流比增大了二沉池负担2022-10-22推流式：短流问题（纵向混合）推流式：短流问题（纵向混合）完全混合式：池体较大时的混合问题完全混合式：池体较大时的混合问题9 9、曝气池的构造、曝气池的构造2022-10-221010、pHpH值和碱度值和碱度正常运行时正常运行时pH6.5-8.5污水中的碱度（缓冲）来源：污水中的碱度（缓冲）来源：1）蛋白质代谢产生碳酸铵）蛋白质代谢产生碳酸铵 2
20、）水中的天然碱度）水中的天然碱度污水中的酸的来源：污水中的酸的来源：微生物分解产生的微生物分解产生的CO2和有机酸和有机酸2022-10-221111、溶解氧浓度、溶解氧浓度混合液最低溶解氧浓度：混合液最低溶解氧浓度：0.5-2.0mg/L过分曝气不利于沉淀过分曝气不利于沉淀2022-10-22一、活性污泥沉降性能恶化与污泥膨胀一、活性污泥沉降性能恶化与污泥膨胀活性污泥沉降性能恶化现象：活性污泥沉降性能恶化现象：1、分散生长：、分散生长：出水混浊，没有成层沉降，没有絮体出水混浊，没有成层沉降，没有絮体2、微细或针状絮凝体：、微细或针状絮凝体：SVI低，雾状混浊出水低，雾状混浊出水3、污泥膨胀：
21、、污泥膨胀：SVI高，上清液清澈，回流污泥浓度低高，上清液清澈，回流污泥浓度低4、粘性污泥：、粘性污泥：污泥无法分离，有粘性泡沫污泥无法分离，有粘性泡沫5、污泥上浮：、污泥上浮：二沉池表面形成浮渣层，有大量气泡二沉池表面形成浮渣层，有大量气泡6、泡沫：、泡沫：二沉池表面形成大量泡沫，难以清除和破碎二沉池表面形成大量泡沫，难以清除和破碎1212、污泥膨胀及其控制、污泥膨胀及其控制2022-10-22一般一般SVI为为50-150，大于，大于200可认为处于污泥膨胀可认为处于污泥膨胀Palm：SVI150为污泥膨胀为污泥膨胀Pulol：SVI200为污泥膨胀为污泥膨胀实际情况：实际情况：SVI在在
22、200ml/g时，许多污水厂仍能正常运行。时，许多污水厂仍能正常运行。二、污泥膨胀的描述指标和标准二、污泥膨胀的描述指标和标准由于某种原因，活性污泥的沉降性能恶化，由于某种原因，活性污泥的沉降性能恶化，SVI不断上升，不断上升，沉淀池污泥面不断上升。造成污泥流失，曝气池中的沉淀池污泥面不断上升。造成污泥流失，曝气池中的MLSS浓度降低，从而破坏正常的处理工艺操作的现象浓度降低，从而破坏正常的处理工艺操作的现象1212、污泥膨胀及其控制、污泥膨胀及其控制2022-10-22主要因素主要因素：1）污水水质；）污水水质；2）运行条件；）运行条件；3）工艺方法）工艺方法低温高负荷时发生低温高负荷时发生
23、三、活性污泥膨胀类型：三、活性污泥膨胀类型：活性污泥是菌胶团细菌与丝状菌共生体系活性污泥是菌胶团细菌与丝状菌共生体系主要类型主要类型：1）低基质浓度型；）低基质浓度型；2）低）低DO型；型；3）营养缺）营养缺乏型；乏型；4）高硫化物型；）高硫化物型；5）低）低pH型型主要成因理论主要成因理论：表面积容积比（：表面积容积比（A/V）假说；积累）假说；积累/再生再生（AC/SC）假说；选择性准则等）假说；选择性准则等污泥膨胀及其控制污泥膨胀及其控制2022-10-221、控制曝气量、控制曝气量2、调整、调整pH 值值3、调整营养比例、调整营养比例4、投加药剂、投加药剂5、不经初沉池、不经初沉池1、减小初沉池、减小初沉池2、采用两级生物处理法、采用两级生物处理法3、曝气池前端加补填料、曝气池前端加补填料4、用气浮池代替二沉池、用气浮池代替二沉池污泥膨胀及其控制污泥膨胀及其控制2022-10-22
