水的生物處理理論與應(yīng)用 活性污泥法

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1、會(huì)計(jì)學(xué)1水的生物處理理論與應(yīng)用水的生物處理理論與應(yīng)用 活性污泥法活性污泥法2活性污泥組成 活性污泥M =Ma + Me + Mi + Mii 1） Ma具有代謝功能的活性微生物群體 好氧細(xì)菌（異養(yǎng)型原核細(xì)菌） 真菌、放線菌、酵母菌 原生動(dòng)物 后生動(dòng)物 2） Me微生物自身氧化的殘留物 3） Mi活性污泥吸附的污水中不能降解的惰性有機(jī)物 有機(jī)物（7585%） 4） Mii活性污泥吸附污水中的無機(jī)物 無機(jī)物（由原污水帶入的）（1525%） 揮發(fā)性活性污泥 M v + X v= Ma + Me + Mi第2頁/共191頁3活性污泥微生物的分類（Ma） 1）細(xì)菌： （1）異養(yǎng)型原核細(xì)菌（107108個(gè)

2、/mL） 動(dòng)膠桿菌屬 假單胞菌屬（在含糖類、烴類污水中占優(yōu)勢） 產(chǎn)堿桿菌屬（在含蛋白質(zhì)多的污水中占優(yōu)勢） 黃桿菌屬 大腸埃希式桿菌 （2）特征：G=2030min，結(jié)合成菌膠團(tuán)的絮凝體狀團(tuán)粒 2）真菌：微小的腐生或寄生絲狀菌 3）原生動(dòng)物：肉是蟲 鞭毛蟲，纖毛蟲等。通過辨認(rèn)原生物的種 類，能夠判斷處理水質(zhì)的優(yōu)劣，它是一種指示性生 物。原生物攝食水中的游離細(xì)菌，是細(xì)菌的首次捕 食者。 4）后生動(dòng)物：主要是輪蟲，它在活性污泥中的不經(jīng)常出現(xiàn)，輪蟲 的出現(xiàn)是水性穩(wěn)定的標(biāo)志。后生動(dòng)物是細(xì)菌的第二 捕食者。第3頁/共191頁1絮凝體的形成與凝聚沉淀主要取決于NS（BOD污泥負(fù)荷率）2污泥沉降比SV：又稱3

3、0min沉降率，指混合液在100ml量筒內(nèi)靜 置30min后所形成的沉淀污泥的容積占原混合液容積的百分率。 城市污水：SV取15%-30%3衡量活性污泥沉淀性能好壞的指標(biāo)SVI（污泥指數(shù)） （1）SVI=70100 其活性污泥凝聚沉淀性能很好 SVI值過低，活性污泥顆粒細(xì)小，無機(jī)物含量高，缺乏活性。 SVI值過高，沉淀性能不好，可能產(chǎn)生污泥膨脹。 （2）影響SVI值的主要因素 1）NS 的影響：見圖17-2 2）絲狀菌的大量繁殖，引起污泥膨脹，SVI值 影響絲狀菌大量繁殖的因素： DO不足 NS大 PH4.5 缺乏N、P、Fe 3）T水太高17.1.2 17.1.2 評價(jià)活性污泥性能的指標(biāo)評價(jià)

4、活性污泥性能的指標(biāo)第4頁/共191頁01002005004003002.52.00.51.52.50SVI高負(fù)荷一般負(fù)荷低負(fù)荷BOD-污泥負(fù)荷率(kgBOD/kgMLSSd)圖 17-2 污泥負(fù)荷與SVI值之間的關(guān)系第5頁/共191頁1初期吸附去除（物理吸附和生物吸附） 活性污泥巨大的表面積（200010000m2/m3活性污泥）其表面 為多糖類的粘質(zhì)層，污水中懸浮和膠體狀態(tài)的有機(jī)物被其凝 聚和吸收而得到去除。在30min 內(nèi)能去除70% BOD。 一般處于饑餓狀態(tài)的內(nèi)源呼吸期的微生物其活性最強(qiáng)，吸附 能力也強(qiáng) 初期吸附去除的過程2微生物的代謝進(jìn)行代謝反應(yīng)內(nèi)透過細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞體小分子大分子內(nèi)透

5、過細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞體小分子各種內(nèi)酶透膜酶催化作用胞外酶（水解酶）透膜酶催化作用17.1.3 17.1.3 活性污泥凈化反應(yīng)過程活性污泥凈化反應(yīng)過程第6頁/共191頁HOH2yxCOO)2z4yx(OHC222zyx酶HOH)4y(2nCO)5x(n)NOHC(O)52z4yx(nnNHOHnC22n27523zyx式微生物細(xì)胞組織的化學(xué)酶HnNHOnH2nCO5nO5)NOHC(3222n275酶1氧化分解2合成代謝（合成新細(xì)胞）3內(nèi)源代謝（171） （172）第7頁/共191頁tK0011eMaMatMaSKdtdMa，2 . 2MFmaxmaxdtdMa，dtds，營養(yǎng)物過剩MaSKdtdM

6、a，2 . 2MF1 . 02 1適應(yīng)期（延遲期或調(diào)整期）：是微生物的細(xì)胞內(nèi)各種酶系統(tǒng) 對環(huán)境的適應(yīng)過程 2對數(shù)增殖期（等速增殖期）活性污泥能量水平很高，活性污泥處于松散狀態(tài)3減速增殖期（減速增長期、私定期、平衡期）營養(yǎng)物不過剩，它已成為微生物生長的限制因素活性污泥水平的能量低下，污泥絮凝。17.1.4 17.1.4 活性污泥的增殖規(guī)律活性污泥的增殖規(guī)律第8頁/共191頁MaKdtdMa，1 . 0MF3對數(shù)增長期減速增殖期a內(nèi)源呼吸期量X0bcdS(BOD)（污泥）時(shí)間0氧的利用速度圖 17-3 活性污泥增長曲線及其和有機(jī)污染物（BOD）降解、氧利用速度的關(guān)系 （有機(jī)污染物一次投加）4內(nèi)源呼

7、吸期（衰亡期） 營養(yǎng)物缺乏，為了獲得能 量維持生命，分解代謝自身的能量物質(zhì)，開始衰亡。同時(shí)內(nèi)酶分解細(xì)胞壁，使污泥量減少。后來有機(jī)物幾乎被耗盡，能量水平極低，微生物活動(dòng)能力非常低，絮凝體形成速率增大，處理水顯著澄清，水質(zhì)良好。第9頁/共191頁17. 2 17. 2 活性污泥法處理系統(tǒng)活性污泥法處理系統(tǒng)17.2.1 17.2.1 活性污泥法的基本流程活性污泥法的基本流程17.2.2 17.2.2 活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)17.2.3 17.2.3 幾個(gè)重要的參數(shù)幾個(gè)重要的參數(shù)17.2.4 17.2.4 活性污泥凈化反應(yīng)影響因素活性污泥凈化反應(yīng)影響因素第10頁/共191頁1產(chǎn)生：從間歇

8、式發(fā)展到連續(xù)式2基本工藝流程：圖 17-4 活性污泥法基本流程圖17.2.1 17.2.1 活性污泥法的基本流程活性污泥法的基本流程第11頁/共191頁3活性污泥法特征 1）曝氣池是一個(gè)生物化學(xué)反應(yīng)器 2）曝氣池內(nèi)混合是一個(gè)三相混合系統(tǒng)：液相固相氣相；混 合=污水+活性污泥+空氣 3）傳質(zhì)過程：氣象中 O2液相中的溶解氧DO進(jìn)入微生物體 內(nèi)（固相）液相中的有機(jī)物被微生物（固相）所吸收降解 降解產(chǎn)物返回空氣相（CO2）和液相（H2O） 4）物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程：有機(jī)物降解活性污泥增長第12頁/共191頁bXaSXr)SS(QSear07. 0) 1 . 005. 0(075. 007. 0)k(b5 .

9、 04 . 0)65. 05 . 0(73. 049. 0)Y(ad城市污水：城市污水：對于生活污水：曝氣池內(nèi)，在活性污泥微生物的代謝作用下，污水中的有機(jī)物得到降解去除，同時(shí)活性污泥得到增長。1.活性污泥微生物在曝氣池內(nèi)每日凈增殖量X（kg/d）是微生物合成反應(yīng)和內(nèi)源代謝的綜合結(jié)果，即 式中：a污泥產(chǎn)率（污泥轉(zhuǎn)換率） Sr污水中被降解、去除的有機(jī)污染物量（BOD），kg/dX曝氣池混合液含有的活性污泥量，kg/db自身氧化率（衰減系數(shù)），d1（17-3）17.2.2 17.2.2 活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第13頁/共191頁esgdtdxdtdxdtdxusdtdsYdtdx）（d

10、tds：u利用速度物的降解活性污泥微生物對有機(jī)式中2曝氣池內(nèi)活性污泥微生物的凈增殖量X（kg/d）1）單位曝氣池容積內(nèi)活性污泥的凈增殖速度： 凈增殖速度 合成速度 內(nèi)源代謝速 （17-5）Y 污泥產(chǎn)率系數(shù)：MLVSS kg數(shù)/1kgBOD 對于生活污水：Y0.50.65 而（17-4）第14頁/共191頁式中：Kd微生物自身氧化率（衰減系數(shù)），d-1 對于生活污水：Kd0.050.1 XvMLVSSvdeXKdtdx而vdugXKdtdsYdtdx均為常數(shù)在曝氣池穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)ugdtds、dtdx，2）活性污泥微生物凈增殖的基本方程式： 第15頁/共191頁vdeavVXK)SS(YQXkg/d

11、VSS，）（Xv的排放每日增長kg/d，)SS(Qea每日有機(jī)物降解量MLVSSX ，kgVXvv懸浮固體總量曝氣池內(nèi)混合液揮發(fā)性dvrvvKVXQSYVXX3）在曝氣池中MLVSS的凈增殖量Xv（17-6） 將（17-6）式各項(xiàng)除以VXv得（17-7） 式中：第16頁/共191頁vrvearsVXQSVX)SS(QNdrsvvKYNVXXCvv1VXXdrsCKYN1 3NrsBOD污泥去除負(fù)荷率kg BOD 5/kgMLSSd則（17-7）式可寫為：而 （17-8）第17頁/共191頁1.061.02： KKNt20tt20ddtcrs成反比與vvCvrsXVXXdtdxN當(dāng)tSSV)SS

12、(QNeaearv（17-8）式分析 NrvBOD污泥容積去除負(fù)荷率kg BOD 5/kgMLSSda、b一般在工程設(shè)計(jì)與運(yùn)行中應(yīng)用，并以MLSS為基準(zhǔn)考慮Y、Kd一般在科研和學(xué)術(shù)探討上應(yīng)用，且以MLVSS為計(jì)算基準(zhǔn) 第18頁/共191頁17.2.3 17.2.3 幾個(gè)重要的參數(shù)幾個(gè)重要的參數(shù)1vmax 有機(jī)底物的最大比降解速度，t-12Ks 飽和常數(shù)，為當(dāng)=1/2max時(shí)的底物濃度， 也稱之為半速度常數(shù)，質(zhì)量/容積3Y 產(chǎn)率系數(shù)，即微生物每代謝1kgBOD所合成的 MLVSS kg數(shù)4Kd 活性污泥微生物的自身氧化率，d-1，亦稱為衰 減系數(shù)；5a 活性污泥微生物對有機(jī)污染物氧化分解過程的需

13、 氧率，即活性污泥微生物每項(xiàng)代謝1kg BOD 所需要 的氧量，以kg計(jì)；6b 活性污泥微生物代謝活動(dòng)被降解的有機(jī)污染物 量，以BOD值計(jì)第19頁/共191頁營養(yǎng)物質(zhì)：碳源、氮源、無機(jī)鹽類、某些生長素1） 碳源：組成生物細(xì)胞的主要物質(zhì)，對碳源的需求量較大，一 般BOD5100mg/L2） 氮源：組成細(xì)胞的重要元素，其需要按BOD：N=100：5考慮3） 鹽類：必不可少（1） 主要的無機(jī)鹽類 P：按BOD5:N:P=100:5:1考慮，它是微生物需要量最多的 無機(jī)元素，約占全部無機(jī)鹽元素的50% 還有K、Ca、F e 、S無機(jī)元素（2） 微量無機(jī)元素 對于生活污水，BOD5:N:P的比值為100

14、:5:1，但經(jīng)沉淀池 處理后，其BOD5:N:P=100:20:2517.2.4 17.2.4 活性污泥凈化反應(yīng)影響因素活性污泥凈化反應(yīng)影響因素第20頁/共191頁沉淀性能變差有機(jī)物降解數(shù)率污泥增長數(shù)率曝氣池SeVNS沉淀性能變好有機(jī)物降解數(shù)率污泥增長數(shù)率曝氣池SeVNSdtdc2BOD污泥負(fù)荷NS3DO溶解氧 1）曝氣池在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，微生物的耗氧速率（Rr 需氧速率） 曝氣器的供氧速率時(shí)NsSVI的關(guān)系（圖 17-1），其池中的溶解氧DO不變。2）曝氣池中DO濃度大小將取決于：（1）生物絮體的大?。阂笊镄躞w大，則要求DO濃度高， DO才能擴(kuò)散轉(zhuǎn)移到生物絮體內(nèi)部,反之則不能。對此要求 DO

15、濃度為2mg/L左右為好。第21頁/共191頁（2）考慮沖擊負(fù)荷與中毒的影響，以便于操作以了解供氧量的變化急性中毒慢性中毒DO逐漸增加 沖擊負(fù)荷DO突然DO突然stdsstds0dtds4水溫：1535之間 2030，效果好，活動(dòng)旺盛，15，35，效果，活動(dòng)弱，5，45，效果很差，5pH值 最佳的pH值為6.58.5 當(dāng)pH6.5，絲狀菌繁殖，pH4.5，絲狀菌占優(yōu)勢 當(dāng)pH9.0，代謝速率6有毒物質(zhì) 主要是重金屬，H2S、CN、酚等，當(dāng)超過一定濃度時(shí)， 就破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，抑制代謝。第22頁/共191頁17173 3 活性污泥法主要設(shè)計(jì)參數(shù)活性污泥法主要設(shè)計(jì)參數(shù)17.3.1 17.3.1 表示混

16、合液中活性污泥數(shù)量的指標(biāo)（曝氣池）表示混合液中活性污泥數(shù)量的指標(biāo)（曝氣池） 17.3.2 17.3.2 表示活性污泥的沉降性能及評定指標(biāo)（二沉池）表示活性污泥的沉降性能及評定指標(biāo)（二沉池）第23頁/共191頁17.3.1 17.3.1 表示混合液中活性污泥數(shù)量的指標(biāo)（曝氣池）表示混合液中活性污泥數(shù)量的指標(biāo)（曝氣池）1. MLSS濃度混合液懸浮固體濃度混合液污泥濃度： mg/L混合液；g/L混合液；g/m3混合液； kg/m3混合液 MLSSM=X=Ma + Me + Mi + Mii2. MLVSS濃度混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度 MLVSSMV=XV=Ma + Me + Mi 。0.75f，；0

17、.75f：XXMLSSMLVSSfv對于城市污水對于生活污水第24頁/共191頁原混合液體積后形成沉淀污泥容積100min30SV)L/gMLSS)L/LmSVgL1mLmin30L1SVI（）（混合液中懸浮固體干重）容積（靜沉后形成的活性污泥混合液經(jīng) 1.SV污泥沉降比，又叫30min污泥沉降率 SV反應(yīng)了曝氣池正常運(yùn)行的污泥量，可用于控制剩余污泥排放量， 同時(shí)通過它能及早發(fā)現(xiàn)污泥膨脹等異?，F(xiàn)象的發(fā)生。 2. SVI污泥容積指數(shù)（污泥指數(shù)） 曝氣池出口處的混合液經(jīng)30min靜沉后，每g干污泥所形成的沉淀污 泥所占的容積mL/g17.3.2 17.3.2 表示活性污泥的沉降性能及評定指標(biāo)（二沉

18、池）表示活性污泥的沉降性能及評定指標(biāo)（二沉池）第25頁/共191頁Xe)QwQ(QwXrX)d(XVXC曝氣池內(nèi)活性污泥總量式中VX ：每日排放污泥量X SVI在習(xí)慣上只稱數(shù)字，而把單位略去 SVI值能夠反映活性污泥的凝聚、沉降性能 要維持曝氣池一定的MLSS（如3000mg/L）的情況下，SVI值越高， 則要求的污泥回流比R就越大，但當(dāng)SVI值高達(dá)400mL/g時(shí)，則難于 用提高R來維持曝氣池一定的MLSS濃度。3.C污泥齡（生物固體平均停留時(shí)間）系統(tǒng)中每日增長的活性污泥量應(yīng)等于每日排出的剩余污泥量（X）C的定義式（1710） 活性污泥在曝氣池內(nèi)的平均停留時(shí)間生物固體平均停留時(shí)間。 （179

19、） 將X（17-9）式代入（17-10）式：第26頁/共191頁Xe)QwQ(QwXrVXC可忽略不計(jì)0Xe QwXrVXCSVI10Xr6max（17-11）（17-12）(17-13)Xr是活性污泥特性和二沉池沉淀效果的函數(shù)。drsCKYN1(17-14)第27頁/共191頁容積負(fù)荷污泥負(fù)荷BODNBODNVSd/kgMLSS BOD kgXVQSNFN5aSd/m BOD kgVQSN35aV曝氣池XNNSV4. 曝氣池中有機(jī)污染物與活性污泥微生物比值的指標(biāo)： 式中：S0原污水中有機(jī)污染物的濃度（BOD），mg/LX混合液懸浮固體（MLSS）濃度，mg/L V曝氣池容積，m3 （17-1

20、6） Ns=f(SVI) 見圖17-2（17-15） （17-17）第28頁/共191頁17.4.1 17.4.1 概述概述17.4.2 17.4.2 莫諾方程式莫諾方程式17.4.3 17.4.3 勞倫斯勞倫斯麥卡蒂方程式麥卡蒂方程式第29頁/共191頁 MFNSdtdsdtdxdtdo2SKXSVdtdsSKSVVx, sfdtdsSmaxSmaxSKXSdtdxSKS)X, S(gdtdxSmaxSmaxvr22VXbQSao)X, SHdtdo17.4.1 17.4.1 概述概述其值不同，就會(huì)導(dǎo)致、動(dòng)力學(xué)是研究討論下列函數(shù)關(guān)系： 、的變化第30頁/共191頁maxmaxmax0SS=K

21、sS=SSKs+SmaxS=2=圖 17-5 莫諾方程式與其=f(S)關(guān)系曲線dtdsX1Vdtds比降解速率：降解速率：17.4.2 17.4.2 莫諾方程式莫諾方程式1. Monod（莫諾）公式的由來與演變第31頁/共191頁vmaxv=vmaxv=2vmax圖 17-6 米-門方程式與其v=f(S)關(guān)系曲線SKSVXdtds)hkg/kg(SKSVdtdsX1VSmaxSmax1）米門公式：（1913年） 純酶單一基質(zhì)酶促反應(yīng)中基質(zhì)比降解速率第32頁/共191頁)hkg/kg(SKSdtdsX1Smax2） Monod公式（1942年）微生物的比增長速率 純菌種單一基質(zhì)SKdtdxX1S

22、max3） Monod公式（1950年）微生物的比增長速率（17-18） 異養(yǎng)微生物群體單一基質(zhì)第33頁/共191頁dtdsX1VrVVrVrmaxmaxmaxmaxSKSVSKSrSKSr1rVSmaxSmaxSmax莫諾方程式SKSXVdtdsX1VSmax（17-19）（17-20） 第34頁/共191頁4） Lawrence公式：（19601970年） 異養(yǎng)微生物群體（活性污泥）污水中混合有機(jī)物 證實(shí)有機(jī)物降解速率也符合Monod公式）（）（呈一級反應(yīng)2217 XSKXSKVSKXSVdtds2117SKSKVSKSVV2SmaxSmax2SmaxSmaxXtKSSLn20XtK02e

23、SS2Monod公式的推論 1）當(dāng)混合液中SKS則（17-20）式中KS可忽略不計(jì)高有機(jī)物濃度 將（17-22）積分： (17-23) (17-24)第35頁/共191頁SKXSVdtdsSKSVVSmaxSmax呈分?jǐn)?shù)級反應(yīng)是連續(xù)函數(shù)SKSVVSmaxXKXVdtdsKVV ：1max1max高有機(jī)物濃度XSKdtdsSKV ：22低有機(jī)物濃度2） 當(dāng)混合液中S在SS之間中等有機(jī)物濃度3）一相說與二相說 一相說Monod公式 二相說Eckenfelder二相說非連續(xù)函數(shù) 第36頁/共191頁公式的推導(dǎo)完全混合曝氣池中dtds曝氣池 二次沉淀池處理水回流污泥剩余污泥QS0Q+RQSeXQSeQ

24、wXrRQSeXr圖17-7 完全混合活性污泥系統(tǒng)的物料平衡3Monod公式的應(yīng)用與參數(shù)的確定第37頁/共191頁XSKdtds2 SSeS并為定值且處于減速生長期，屬一級反應(yīng)： 適合于 XSKdtds2 （17-25） 在穩(wěn)定條件下，對有機(jī)物進(jìn)行物料平衡：e0RQSQSeS)RQQ(Vdtds +（17-26） 進(jìn)入曝氣池 流出曝氣池 在曝氣池降解的V)SS(Qdtdse0（17-27） 第38頁/共191頁：）2717（XSKdtds）2517（2式得出代入將e2e0e0SKXtSSXV)SS(Q（17-28）當(dāng)以Se代替莫諾方程式（17-22）式中的S得出： eSemaxSKXSVdtd

25、s（17-29） V)SS(QSKXSV ：）2917（）2717（e0eSemax式后代入將 并在等式兩邊同時(shí)除以X得出： tX)SS(XV)SS(QSKSVe0e0eSemax第39頁/共191頁SKSVSKXtSSNSemaxe2e0rseSemaxe2e0e0rvSKXSVXSKtSSV)SS(QN（17-30）（17-31）0e0SSS 有機(jī)物的去除率由（17-30）式可知： e2e0SKXtSS(17-32) )XtK1 (SXtSKSSXtSKSS2ee2e0e2e0第40頁/共191頁XtK11SS20e有機(jī)物地殘留率XtK1XtKXtK111SS1SSS2220e0e0去除率

26、 （17-33）（17-34）4K2、Vmax、KS的求定 1） K2的求定（圖17-8） SKN SKXtSSe2rse2e02erse0K，S，NXtSS則直線的斜率即為則直作圖為橫坐標(biāo)作圖以為縱坐標(biāo)即以（17-32）第41頁/共191頁0Se(mg/L)S0-SeXt(kgBOD/kgMLSSd)K21組2組3組4組5組圖17-8 圖解法確定K2值第42頁/共191頁2） Vmax、KS的求定（圖17-9）1XtvmaxS0-Se=Ks11( ) )(vmaxSevmax+XtS0-SeKsvmaxSe1Ks1圖17-9 確定常數(shù)值vmaxKs的圖解法第43頁/共191頁 將（17-30

27、）式取倒數(shù)得： e0SSXtmaxSVKeS1maxV1 = + （17-35） 為縱坐標(biāo) 斜率 為橫坐標(biāo) 截距 5對推流式曝氣池的分析1）分析與問題的提出Q、S0RQ、Se、Xr Q-QwSe、XeQw、Xr處理水X、Se(Q+RQ)S由大?。籉/M變化X變化，取XVPF圖 17-10 推流式曝氣池 QwQ，Xe0第44頁/共191頁QVt ：水力停留時(shí)間定義) 1CC(K1CSTR ；CCLnK1PF ：i0i0一級反應(yīng)2） 完全混合式、推流式二者水力停留時(shí)間的比較給水工程（第四版）：P249 表143，（17-36）1SSXK11SSXKQVt：e02e012CFSTRCFSTR對于完全

28、混合式（17-37）e02PFPFSSLnXK1QV：t而對于推流式（17-38）第45頁/共191頁QVQVttPFCFSTRPFCFSTRPFCFSTRVV則 CFSTR ContinuousFlow Stirred Tank Rector PFPlugFlow相同要使出水相同時(shí)當(dāng)eCFSTRPF0S，XXX,S,Q第46頁/共191頁1概述1） 單位微生物量的底物利用率qauXdtdsq（17-39）dcKYq1drscKYN1 ：1717式而 以C、q作為基本參數(shù)，并以第一、二兩個(gè)基本方程式表達(dá)。 2） 勞麥第一基本方程式（17-40）17.4.3 17.4.3 勞倫斯勞倫斯麥卡蒂方程

29、式麥卡蒂方程式第47頁/共191頁SKSXVSKSXKdtdssamaxsau3） 勞麥第一基本方程式：由Vq推出有機(jī)物的降解速度等于其被微生物的利用速度。 有機(jī)底物的利用速率（降解速率）與曝氣池內(nèi)微生物濃度 Xa及有機(jī)底物濃度S之間的關(guān)系。 （17-41）2勞麥方程式的推論與應(yīng)用 1） 處理水有機(jī)底物濃度Se計(jì)算dcmaxdcseK1YVK1KS（17-42）Y微生物產(chǎn)率：mg微生物量/mg有機(jī)物量Ks半速度系數(shù)第48頁/共191頁（17-42）公式的推導(dǎo)： 由（17-8）與（17-30）式可得出：desemaxdrscKSKSVYKYN1（17-43）：c上面等式兩邊都cdcesemaxK

30、SKSVY1： SKes上面等式兩邊都scdcdcmaxeecdscdcemaxescdcemaxesKKKYVSSKKKSYVSKKSYVSK第49頁/共191頁移項(xiàng)整理：1KYVSKKKcdmaxescds1KYVK1KSdmaxccdsedcmaxdcseK1YVK1KS 均為常數(shù)僅取決于污泥齡處理水有機(jī)底物的濃度maxdceV,Y,K,S第50頁/共191頁2） 反應(yīng)器內(nèi)活性污泥濃度Xa的計(jì)算cde0caK1tSSYX（17-44）公式的推導(dǎo)： 由（17-8）與（17-30）公式得出：（17-44）dae0dae0drscKVXSSQYKtXSSYKYN1移項(xiàng)： ae0dcVXSSYQ

31、K1第51頁/共191頁：VXa等式兩邊同e0dcaSSTQK1VXcde0cde0aK1tSSYK1VSSYQX（17-45） 3） 污泥回流比R與c值之間的關(guān)系arcXXRR1VQ1（17-46）而SVI10X6maxr第52頁/共191頁SKV2qV SKq24）完全混合式曝氣池有機(jī)底物降解速度的推導(dǎo)：Monod式在低有機(jī)物濃度下，有機(jī)底物的降解速度 勞麥?zhǔn)剑河袡C(jī)底物的降解速度等于其被微生物的利用速度 （17-47）而auXdtdsq則a2uSXKdtds（17-48）VSSQtSSdtds ：eee0u在穩(wěn)定條件下（17-49） 第53頁/共191頁ae2e0XSKVSSQ ：對于完混

32、合式曝氣池qSKVSSQe2e0或（17-51）（17-50）5）活性污泥的二種產(chǎn)率（合成產(chǎn)率Y與表觀產(chǎn)率Yobs）與c的關(guān)系 Y合成產(chǎn)率，表示微生物的增殖總量，沒有去除內(nèi)源呼吸 而消亡的那一部分 Yobs表觀產(chǎn)率，實(shí)測所得微生物的增殖量，即微生物的凈 增殖量，已去除了因內(nèi)源呼吸而消亡的那一部分。cdobsK1YY第54頁/共191頁第55頁/共191頁%90 ，BOD處理效果好1傳統(tǒng)活性污泥法的特征：1) 有機(jī)物的吸附與代謝在一個(gè)曝氣池中連續(xù)進(jìn)行2) 活性污泥經(jīng)歷了一個(gè)生長周期：對數(shù)增長期減速增長期 內(nèi)源呼吸期。經(jīng)歷了吸附與代謝二個(gè)階段3) S由大小，dO2/dt由大小。 3缺點(diǎn)： 1)不適

33、應(yīng)沖擊負(fù)荷和有毒物質(zhì) 因?yàn)槭峭屏魇?，進(jìn)入池中的污水和回流污泥在理論上不與池 中原有的混合液混合。水質(zhì)的變化對活性污泥影響較大 2)前段供氧不足，后段供氧過剩 3)Ns不高，曝氣池V大，占地大2優(yōu)點(diǎn)：池首往往供氧不足，后段供氧過剩，池前段DO濃度較低，沿池長逐漸增高17.5.1 17.5.1 傳統(tǒng)活性污泥法（普通活性污泥法）傳統(tǒng)活性污泥法（普通活性污泥法）傳統(tǒng)活性污泥法流程圖（圖17-11）第56頁/共191頁17.5.2 17.5.2 階段曝氣活性污泥法階段曝氣活性污泥法特點(diǎn) 1) 分段多點(diǎn)進(jìn)水，負(fù)荷分布均勻，均化了需氧量，避免 了前段供氧不足，后段供氧過剩的缺點(diǎn) 2) 提高了耐水質(zhì)，水量沖擊

34、負(fù)荷的能力 3) 活性污泥濃度沿池長逐漸降低階段曝氣活性污泥法工藝流程圖（圖17-12）第57頁/共191頁17.5.3 17.5.3 再生曝氣活性污泥法系統(tǒng)再生曝氣活性污泥法系統(tǒng)積較大而吸附段占的時(shí)間與容曝氣池再生池 ，V2141V而吸附再生活性污泥法系統(tǒng)V再生池很大，V吸附僅3060min，容積小第58頁/共191頁17.5.4 17.5.4 吸附吸附再生活性污泥法系統(tǒng)再生活性污泥法系統(tǒng)特點(diǎn) 1) 吸附與再生分別進(jìn)行，二沉池在二者之中 2) 吸附時(shí)間較短（3060min），再生池只對回流污泥再生。 整個(gè)池容小于普通活性污泥法 3) 處理效果低于普通活性污泥法 4) 具有一定的耐沖擊負(fù)荷的能

35、力 5) 不宜處理溶解性有機(jī)物較多的污水吸附再生活性污泥法工藝流程圖（圖17-13）第59頁/共191頁17.5.5 17.5.5 延時(shí)曝氣活性污泥法延時(shí)曝氣活性污泥法 tQVQVt ；、. 1低負(fù)荷長時(shí)間曝氣2.特點(diǎn) 1) Ns非常小，只有0.050.10 kgBOD/kgMLSSd 2) 曝氣時(shí)間t長（24h以上），污泥處于內(nèi)源呼吸期，剩余污泥量 少且穩(wěn)定，池容大 3) 出水水質(zhì)好，對原污水有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，無需設(shè)初沉池，只 適合于小城鎮(zhèn)污水處理（Q1000m3/d）。污泥不需進(jìn)行厭氧 消化處理 4) 基建費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)較高吸附再生活性污泥法工藝流程圖第60頁/共191頁17.5.6 17.5

36、.6 高負(fù)荷活性污泥法高負(fù)荷活性污泥法tQVQVt ；，. 1不完全處理活性污泥法短時(shí)曝氣2.特點(diǎn) 1).曝氣時(shí)間短（1.53.0h）。Ns高（1.5 3.0kgBOD/kgMLSSd），BOD（6575）%。低 2).池容小，出水水質(zhì)不好第61頁/共191頁17.5.7 17.5.7 完全混合活性污泥法完全混合活性污泥法sNNFNF特點(diǎn) 1) 耐沖擊負(fù)荷，特別適應(yīng)于工業(yè)廢水處理 2) 池內(nèi)水質(zhì)均勻一致，各點(diǎn)相同，3) 池內(nèi)需氧均勻，動(dòng)力消耗小于推流式4) 出水水質(zhì)比推流式差，活性污泥易產(chǎn)生膨脹各部分工況幾乎完全一致，可通過來調(diào)整工作情況完全混合活性污泥法工藝流程圖（圖17-14）第62頁/共

37、191頁 特點(diǎn) 1) 當(dāng)污水BODu300mg/L，一級曝氣池以采用完全混合式曝氣 池為好；（對水質(zhì)水量沖擊負(fù)荷承受力強(qiáng)） 2) 當(dāng)污水BODu300mg/L，一級曝氣池可采用推流式 3) 當(dāng)污水BODu150mg/L，不應(yīng)采用多級 4) 處理水水質(zhì)好，但建設(shè)費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)均較高17.5.8 17.5.8 多級活性污泥法系統(tǒng)多級活性污泥法系統(tǒng)第63頁/共191頁1.概述1)亨利定律：CHP 式中：C水中溶解氧飽和濃度 H亨利常數(shù) P壓力2)有利于微水中溶解氧飽和濃度dtdCCCaKdtdCCPs2s 生物的增殖和有機(jī)物降解2 深水曝氣池 深水中層曝氣池 深水底層曝氣池占地少混合液中，DO，dtdC

38、17.5.9 17.5.9 深水曝氣活性污泥法系統(tǒng)深水曝氣活性污泥法系統(tǒng)第64頁/共191頁17.5.10 17.5.10 深井曝氣池活性污泥法系統(tǒng)深井曝氣池活性污泥法系統(tǒng)1. H50100m，16m2. 特征：1) 氧的利用效率EA高達(dá)90，動(dòng)力效率EP高達(dá)6kgO2/KWh；占地少 （傳統(tǒng)活性污泥法EA10，EP23）2) 適用于各種氣候條件，可不設(shè)初沉池3) 適用于處理高濃度有機(jī)廢水總供氧量轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量氧的利用效率100E：EAAEP動(dòng)力效率：1KWh電能轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量，以kgO2/KWh深井曝氣池活性污泥法工藝流程圖（圖17-15）第65頁/共191頁17.5.11 17

39、.5.11 淺層曝氣活性污泥法系統(tǒng)（殷卡曝氣法）淺層曝氣活性污泥法系統(tǒng)（殷卡曝氣法）1.氣泡只有在形成與破碎的一瞬間有著最高的氧轉(zhuǎn)移率，而與 其在液體中的移動(dòng)高度無關(guān)2.可使用低壓鼓風(fēng)機(jī)，節(jié)省電耗，EP1.82.6kgO2/KWh淺層曝氣活性污泥法工藝流程圖（圖17-16）第66頁/共191頁1概述17.5.12 17.5.12 純氧曝氣活性污泥法系統(tǒng)純氧曝氣活性污泥法系統(tǒng)aK40CCKdtdC2sa2空氣純氧20 Po20.21atmCs9.2mg/LPo2（4.44.7）0.21atmCs（4.44.7）9.2mg/L當(dāng)維持曝氣池DO（C）2mg/L則氧轉(zhuǎn)移的推動(dòng)力：（CsC）9.227.

40、2mg/L（CsC）9.227.2mg/LaK2 . 7CCKdtdC2sa2第67頁/共191頁。5 . 5aK2 . 7aK40dtdC22倍提高了對比空氣氧轉(zhuǎn)移速率也純氧曝氣氧轉(zhuǎn)移推動(dòng)（CsC）比空氣曝氣氧轉(zhuǎn)移的推動(dòng)力提高了40/7.2=5.5倍，同時(shí)純氧曝氣氧轉(zhuǎn)移推速率2特征 1) 氧的利用率EA（8090），而傳統(tǒng)活性污泥法EA僅為 10 2) MLSS47g/L，使Nrv 3) SVI100，一般不會(huì)發(fā)生污泥膨脹 4) 剩余污泥量小V純氧曝氣活性污泥法工藝流程圖（圖17-17）第68頁/共191頁11068792354 圖 17-11 傳統(tǒng)活性污泥法系統(tǒng)1-經(jīng)預(yù)處理后的污水；2-活

41、性污泥反應(yīng)器-曝氣池；3-從曝氣池流出的混合液；4-二次沉淀池；5-處理后污水；6-污泥泵站；7-回流污泥系統(tǒng)；8-剩余污泥；9-來自空壓機(jī)站的空氣；10-曝氣系統(tǒng)與空氣擴(kuò)散裝置第69頁/共191頁圖17-12 階段曝氣活性污泥法系統(tǒng)第70頁/共191頁圖17-13 吸附再生活性污泥法系統(tǒng)第71頁/共191頁延時(shí)曝氣活性污泥法系統(tǒng)第72頁/共191頁圖17-14 完全混合活性污泥法系統(tǒng)第73頁/共191頁處理水空氣空氣提升原污水回流污泥圖17-15 深井曝氣活性污泥法系統(tǒng)圖17-15 深井曝氣活性污泥法系統(tǒng)第74頁/共191頁32 2/3- 3/4BB 2 0.6-0.8 0.6-0.81/4

42、-1/3B13 圖 17-16 淺層曝氣曝氣池1-空氣管；2-曝氣柵；3-導(dǎo)流板圖17-16 淺層曝氣活性污泥法系統(tǒng)第75頁/共191頁阻流板回流污泥原污水氧曝氣池蓋攪拌用電機(jī)氣體循環(huán)攪拌用空壓機(jī)廢氣混合液流向沉淀池?cái)嚢枞~輪噴氣管圖 17-14 純氧曝氣曝氣池構(gòu)造圖 (有蓋密封式)圖17-17 純氧曝氣活性污泥法系統(tǒng)第76頁/共191頁第77頁/共191頁dXdCDVLd值單位長度內(nèi)的濃度變化濃度梯度：dXdC1擴(kuò)散過程的基本規(guī)律菲克（Fick）定律 式中：Vd物質(zhì)的擴(kuò)散速率，單位時(shí)間、 單位斷面上通過的物質(zhì)數(shù)量 DL擴(kuò)散系數(shù) （17-52）17.6.1 17.6.1 氧轉(zhuǎn)移原理氧轉(zhuǎn)移原理第7

43、8頁/共191頁2雙膜理論與氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLaxfPgPiCiC紊流氣相主體氣膜液膜液相主體紊流界面（層流）圖 17-18 雙膜理論模型第79頁/共191頁dXdCDAdtdMV ：VLdd的定義式擴(kuò)散速率dXdCADdtdML：54)-(17XCCdXdCfs得出代入上式將fsLXCCADdtdMCCVXADVdtdMsfLCCKdtdCsLa1) (17-53) （17-54） 將（17-55）式兩邊同除以V： KLa小，則氧轉(zhuǎn)移過程中阻力大KLa大，則氧轉(zhuǎn)移過程中阻力?。?7-55）（17-56）（17-57）第80頁/共191頁 d)/m(kgO RdtdC32r/d)(kgO ORV

44、RVdtdC22r2) 曝氣原理(1) O2在氣膜、液膜中進(jìn)行分子擴(kuò)散，而在氣相和液相主體中進(jìn)行 對流擴(kuò)散(2)傳質(zhì)的阻力集中在雙膜，但因O2是難溶氣體，氧轉(zhuǎn)移的決定性 阻力又集中在液膜內(nèi)(3)O2通過液膜的轉(zhuǎn)移速率是氧擴(kuò)散轉(zhuǎn)移全過程的控制速率第81頁/共191頁 通過液膜的氧轉(zhuǎn)移速率 （kgO2/h）CCAKCCAKXCCADdtdMsLsLfsL/h)(m D ：2L液膜中氧分子擴(kuò)散系數(shù)式中(m) Xf液膜厚度/m)(kg/m XCC3fs液膜中氧的濃度梯度(m/h) XDKfLL液膜中氧轉(zhuǎn)移系數(shù) 第82頁/共191頁在單位容積內(nèi)氧的轉(zhuǎn)移速率（kg/m3h）CCaKCCVAKdtdCdtd

45、MV1s2sLVAKKLLaCCaKdtdCsLt3 . 2KCCCClgLas0sm1VA，hm：K VAKaKLLL的單位為的單位為式中將（17-55）式兩邊都除以V（曝氣池容積）：令 式中：KLa氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù)（h1），KLa大則阻力小，反之亦然。 整理后積分得： （17-58）第83頁/共191頁所需要的時(shí)間提高到濃度從表示曝氣池的單位為而的單位為saLLaCCDO，hK1，h1K如純氧曝氣、深井曝氣提高氣相中氧分壓提高而提高提高:CVAXDaK:aKdtdCsfLLL KLa氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)是評價(jià)空氣擴(kuò)散裝置的重要參數(shù)。 值求出曲線作出dtdC，tC直線作CdtdC3KLa的測定1) 水

46、中無氧狀態(tài)下的測定法 用清水，用Na2SO3（或N2）對清水脫氧，使C0 然后進(jìn)行曝氣充氧，每隔一定時(shí)間，測定DO值，直至飽和為止第84頁/共191頁RCCaKdtdCsLmg/L ，C ：s度混合液的溶解氧飽和濃式中0，DO，CCaKR，sL直至為混合液中此時(shí)使活性污泥懸浮采用小曝氣量，逐時(shí)定點(diǎn)測定直至飽和值混合液中然后用大曝氣量ssLCDOCCaK，RdtdC，tC求出曲線作出直線作CdtdC2) 對曝氣池混合液的測定 對于混合液，氧的變化率是氧的轉(zhuǎn)移率與活性污泥微生物耗氧率R之差，即：（17-59）R活性污泥微生物的耗氧速率R（mg/Lmin） RCCaKdtdCsL根據(jù)（17-60）d

47、tdCRCaKsLaCKL可寫為：（17-61）截 距 斜率 第85頁/共191頁CCaKdtdCVdtdMsL氣壓溫度水中的含鹽的濃度PTL/mgSP,T, SfCsT, SfCatm1C)1961(rEckenfeldes(760)760s下的即推薦用下式計(jì)算年T5 .33s65. 2475C760s T5 .33s65. 247510013. 1CPCC5760s760sPs所在地實(shí)際氣壓17.6.2 17.6.2 影響氧轉(zhuǎn)移的因素影響氧轉(zhuǎn)移的因素 1Cs氧的飽和濃度 式中：S含鹽量 （mg/L） T溫度 式中：壓力修正系數(shù) （17-62）（mg/L） 而 第86頁/共191頁ssCC自

48、來水中的污水中的ssCCssCC則對于T，P一定時(shí)，Cs就只與含鹽量S有關(guān)，即Csf（S） 采用因子來修正溶解鹽類對Cs的影響 （17-63） 當(dāng)考慮氣壓和含鹽量的影響（17-64）第87頁/共191頁清水中污水中aKaKLLaKaKLL污水中2污水的水質(zhì)污水中存在著溶解性有機(jī)物，特別是表面活性物質(zhì)，如短鏈脂肪酸和乙醇，是一種兩親分子，極性端羧基COOH（親水）或羥基OH（親水）插入液相中，而非極性端（疏水）的碳基鏈則伸入氣相中。如 C17H35 COOH O 非極性端 極性端 疏水 親水 極性端 非極性端C17H35（親水）COOH （親氣相，疏水） 由于兩親分子聚集在氣液界面上，阻礙氧分子

49、的擴(kuò)散轉(zhuǎn)移，增加了氧轉(zhuǎn)移過程的阻力KLa引入因子來修正表面活性物質(zhì)對KLa的影響（17-65） （17-66） 第88頁/共191頁CCaKdtdCsL 20T20LTL024. 1aKaKdtdCCCCTdtdCaKT:aKTssLL擴(kuò)散。，dtdCT但并不會(huì)完全抵消有二種相反的影響對3水溫當(dāng) 1530時(shí)：水溫低對氧轉(zhuǎn)移有利 3035時(shí)：水溫較高對氧轉(zhuǎn)移有利第89頁/共191頁4紊動(dòng)強(qiáng)度1) 低紊動(dòng)程度 液體內(nèi)部對氧轉(zhuǎn)移過程的阻力比液膜的阻力大得多。 液體運(yùn)動(dòng)對值幾乎沒有影響2) 中等紊動(dòng)程度 液體內(nèi)部對氧擴(kuò)散過程的阻力減小，此時(shí)液膜阻力將控制氧擴(kuò) 散速率，此時(shí)值達(dá)到最小值3) 高度紊動(dòng) 打

50、碎液膜，值將接近于1第90頁/共191頁1曝氣系統(tǒng)1）鼓風(fēng)曝氣：空氣加壓設(shè)備（鼓風(fēng)機(jī)）管道系統(tǒng)擴(kuò)散裝置（曝氣器） 機(jī)械曝氣：曝氣葉輪 曝氣轉(zhuǎn)刷圖 17-19 兩種曝氣示意圖17.6.3 17.6.3 曝氣設(shè)備類型曝氣設(shè)備類型第91頁/共191頁攪拌混合充氧總供氧量轉(zhuǎn)移至混合液中的氧量100EA2） 曝氣器的作用3） 曝氣器的主要指標(biāo) （1) 動(dòng)力效率EP：（kgO2/KWh） （2) 氧利用效率EA（氧轉(zhuǎn)移效率）（3) 充氧能力EL：（kgO2/h） 對鼓風(fēng)曝氣性能以EP、EA來評定 對機(jī)械曝氣性能以EP、EL來評定。無法用EA來評定第92頁/共191頁2鼓風(fēng)曝氣空氣擴(kuò)散裝置（曝氣器）圖 17

51、-20 新型高效曝氣器第93頁/共191頁1）微氣泡空氣擴(kuò)散裝置（EA10，氣泡直徑1.5mm）EA EP（kgO2/KWh）(1) 擴(kuò)散板匣擴(kuò)散板溝擴(kuò)散板30030035（mm）（714） 1.82.5(2) 擴(kuò)散管：組成擴(kuò)散管阻（1013） 2.060100mm；L500600mm(3) 固定式平板型微孔空氣擴(kuò)散器 圖17-21 （2025） 46 (4) 固定式鐘罩型微孔空氣擴(kuò)散器 圖17-22 （2025） 46第94頁/共191頁(5) 膜片式微孔空氣擴(kuò)散器 (圖） （2738） mm500Lmm70微孔擴(kuò)散管 (7) 曝氣軟管 （25.332.5） 4.58.6(6) 搖臂式微孔空

52、氣擴(kuò)散器 （1830）第95頁/共191頁2）中氣泡空氣擴(kuò)散裝置（氣泡直徑1.53.0mm）EA EP（kgO2/KWh）mm10050Lmm53d50，25間距小孔管徑(2) Wn180型網(wǎng)狀膜空氣擴(kuò)散裝置 (圖）（1215） 2.73.7(1) 穿孔管（單管，雙管，柵狀） （46） 1.0第96頁/共191頁3）水力剪切式空氣擴(kuò)散裝置 EA EP（kgO2/KWh）(1) 倒盆式空氣擴(kuò)散裝置 圖17-23 （6.58.8） 1.752.88(2) 固定螺旋空氣擴(kuò)散裝置 圖17-24 10 2(3) 金山型空氣擴(kuò)散裝置 圖17-25 8 EL0.41（kgO2/h）4）水力沖擊式空氣擴(kuò)散裝置

53、(1) 密集多噴嘴空氣擴(kuò)散裝置 圖17-26(2) 射流式空氣擴(kuò)散裝置 20 圖5）水下空氣擴(kuò)散裝置：充氧、攪拌(1) 上流式水下空氣擴(kuò)散裝置： 圖17-27(2) 下流式水下空氣擴(kuò)散裝置： 圖17-28 第97頁/共191頁3機(jī)械曝氣裝置1）豎軸式機(jī)械曝氣裝置(1) 泵型葉輪曝氣器 圖 (2) K型葉輪曝氣器 圖 (3) 倒傘型葉輪曝氣器 圖17-29 (4) 平板型葉輪曝氣器 圖17-302）臥軸式機(jī)械曝氣裝置 曝氣轉(zhuǎn)刷 圖17-31 第98頁/共191頁氣泡擴(kuò)散板通氣螺栓螺母膠粘支托板膠圈配氣管圖17-21 固定式平板型微孔空氣擴(kuò)散器第99頁/共191頁銅螺桿空氣擴(kuò)散管配氣管圖17-22

54、 固定式鐘罩型微孔空氣擴(kuò)散器第100頁/共191頁膜片式微孔空氣擴(kuò)散器第101頁/共191頁網(wǎng)狀膜空氣擴(kuò)散裝置第102頁/共191頁123456?15274G18.15(3/4) 圖17-23 塑料倒盆式空氣擴(kuò)散裝置1-倒盆式塑料殼體2-橡膠板；3-密封圈；4-塑料螺桿；5-塑料螺母；6-不銹鋼開口銷第103頁/共191頁圖 17-24 固定式單螺旋空氣擴(kuò)散裝置第104頁/共191頁18個(gè)牙140G50(2)?51(a)G50(2)R圖17-25 金山I型空氣擴(kuò)散裝置 (a)擴(kuò)散裝置；(b)鋼管接頭7000200035001500650300030001501300(長3600)水位6515(

55、a)(b)12345圖17-26 密集多噴嘴空氣擴(kuò)散裝置(a)反射板剖面圖；(b)裝置軸側(cè)圖1-空氣管；2-支柱接工作臺(tái)；3-反射板；4-曝氣筒；5-噴嘴第105頁/共191頁射流式水力沖擊空氣擴(kuò)散裝置第106頁/共191頁水氣泡空氣圖 17-27 上流式水下空氣擴(kuò)散裝第107頁/共191頁圖 17-28 下流式水下空氣擴(kuò)散裝置第108頁/共191頁泵型葉輪曝氣器第109頁/共191頁K型葉輪曝氣器第110頁/共191頁圖 17-29 倒傘型葉輪曝氣器第111頁/共191頁3124nDKh3Ha 圖 17-30 平板形葉輪曝氣器構(gòu)造示意圖1-驅(qū)動(dòng)裝置；2-進(jìn)氣孔；3-葉片；4-停轉(zhuǎn)時(shí)水位線第1

56、12頁/共191頁圖17-31 轉(zhuǎn)刷曝氣器第113頁/共191頁s1sCC(mg/L) atm1C ：s下的氧的飽和溶解度式中2121 濃度系數(shù)在池底氣泡生成時(shí)氧的45b5b10H10013. 1P，10013. 1P 而壓力修正系數(shù)5bs1s10013. 1P2121CC1Csb曝氣池中氧的平均飽和溶解度的計(jì)算Oldshue奧特休計(jì)算法1）Cs1曝氣池池底氣泡生成時(shí)氧飽和溶解度（mg/L） 17.6.4 17.6.4 需氧量與供氧量的計(jì)算需氧量與供氧量的計(jì)算第114頁/共191頁s2sCC分濃度氣泡升至液面時(shí)氧的百式中O21O ：tt5510013. 110013. 155ts2s10013

57、. 110013. 121OCC2）Cs2氣泡升至液面時(shí)氧飽和溶解度（mg/L）5btsts5bs2s1ssb10026. 2P42OC221OC10013. 1PC2CCC3） 第115頁/共191頁AAtE12179E121O氣泡內(nèi)空氣量氣泡內(nèi)氧量%100SRE0A供氧量氧轉(zhuǎn)移量百分?jǐn)?shù)氣泡中未被轉(zhuǎn)移的氧的E1A氣泡中未被轉(zhuǎn)移的氧量E121A氣泡離開池面的空氣量E12179A4）求Ot氣泡從曝氣池逸出時(shí)氧的百分?jǐn)?shù)（）式中： EA擴(kuò)散裝置（擴(kuò)散器）的利用效率，一般為612第116頁/共191頁2轉(zhuǎn)移到曝氣池總氧量的計(jì)算R的計(jì)算在穩(wěn)定狀態(tài)下，即曝氣池中DO濃度不變（供氧速率耗氧速率）， 即氧的轉(zhuǎn)

58、移速率d)/m(kgO R d)/m(kgO dtdC ：32r32速率/d)(kgOVR /d)(kgOVdtdC ：2r2供氧量而CCaKdtdCsbL（17-67）第117頁/共191頁溶解鹽的影響的影響溫度對考慮廢水水質(zhì)的影響，)024. 1aK( K ， )a ( 20T20L La（）及氣壓對Cs（T）的影響（）。 rTsb20T20LRCC024. 1aKdtdC（17-68）在上式（17-68）兩邊同乘以V（曝氣池容積），則得出轉(zhuǎn)移到曝氣池的總氧量R為： VRVCC024. 1aKdtdCVORrTsb20T20L2（17-69） 第118頁/共191頁VCaKdtdCVR20

59、sb20L0VCRaK20sb020L： aK ， 67)-(17 VCRaK20L20sb020L得出式中代入將 20TTsb20sb0024. 1CCRCR3曝氣設(shè)備在標(biāo)準(zhǔn)條件下（1atm、水溫20、脫氧清水）脫氧清水中氧 總轉(zhuǎn)移量R0的計(jì)算在標(biāo)準(zhǔn)條件下：1，1，1，C0在標(biāo)準(zhǔn)條件下曝氣設(shè)備的供氧量：（17-70）（17-71）第119頁/共191頁 RfR 61. 133. 1RR：00一般e0rSSS ：式中而上式中的R=O2=aQSr+bVXv實(shí)際上，處理廢水需要轉(zhuǎn)移到曝氣池混合液中的總氧量為R，我們選定的曝氣設(shè)備應(yīng)滿足在上述情況下總需氧量R的要求。然而曝氣設(shè)備的制造廠家是在標(biāo)準(zhǔn)條件

60、下測試得出曝氣設(shè)備的性能的KLa(20)。 首先要確定曝氣池混合液所需的總氧量R 再求出再標(biāo)準(zhǔn)條件下曝氣設(shè)備應(yīng)轉(zhuǎn)移的總氧量R0，這樣才能滿足實(shí)際廢水曝氣池混合液所需的總氧量R的要求選定設(shè)備。第120頁/共191頁%100SRE0A曝氣器供氧量氧轉(zhuǎn)移量s0AssG3 . 0RE (kg/h) G3 . 043. 1%21GS ：式中/h)(m 100E3 . 0RG /h)(m ：G3A0s3s供氣量式中4氧轉(zhuǎn)移效率EA（氧的里利用效率）與供氣量Gs（17-72）1）2） /h)(m 100E3 . 0RG 3A0s供氣量（17-73） 第121頁/共191頁/h)(kgO DV379. 0RQ

61、288. 18 . 20os/h)(kgO Q ：2os充氧量度泵型葉輪在標(biāo)準(zhǔn)條件下式中) m/s ( n601DV5機(jī)械曝氣標(biāo)準(zhǔn)條件下充氧量（氧轉(zhuǎn)移總量）Qos的計(jì)算1）Qos的計(jì)算（17-74）V葉輪線速度 （m/s）式中:n葉輪轉(zhuǎn)速 （轉(zhuǎn)/分） D葉輪直徑 K1池型修正系數(shù)（表17-14）第122頁/共191頁池型修正系數(shù)分 建 式圓形曝氣沉淀池圓池正方池長方池K1K2110.640.810.91.340.850.980.850.87池型修正系數(shù) 表17-14 K1充氧量Qos的池型修正系數(shù) K2泵型葉輪軸功率N公式中的池型修正系數(shù)第123頁/共191頁208. 23KDV0804. 0

62、N 際需氧量計(jì)算出曝氣池混合液實(shí)由 VXbQSaOR Vr2 20TTsb20sb0024. 1CCRCR188. 18 . 20osKDV379. 0RQ208. 23KDV0804. 0N 2）葉輪軸功率N的計(jì)算3）機(jī)械曝氣計(jì)算程序計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)情況下的供氧量R0由（17-74）公式確定葉輪直徑D確定葉輪軸功率N（17-77）（17-75）（17-76）第124頁/共191頁17.6.5 17.6.5 曝氣池的型式與構(gòu)造曝氣池的型式與構(gòu)造 1曝氣池的類型（1）根據(jù)混合液流動(dòng)形態(tài)，可分為推流式、完全混合式和循環(huán)混合式三種；（2） 根據(jù)采用曝氣方法，可分為鼓風(fēng)曝氣池、機(jī)械曝氣池以及二者聯(lián)合使用的機(jī)械

63、鼓風(fēng)曝氣池；（圖）（3）根據(jù)平面形狀，可分為長方廊道形、圓形、方形以及環(huán)狀跑道形等四種；（4）根據(jù)曝氣池與二沉池之間的關(guān)系，可分為合建式（即曝氣沉淀池）和分建式兩種。2、曝氣池的流態(tài) 推流式曝氣池 完全混合式曝氣池 循環(huán)混合式曝氣池：氧化溝3、曝氣池的構(gòu)造曝氣池在構(gòu)造上應(yīng)滿足曝氣充氧、混合的要求，因此，曝氣池的構(gòu)造首先取決于曝氣方式和所采用的曝氣裝置。第125頁/共191頁第126頁/共191頁循環(huán)混合式曝氣池第127頁/共191頁第128頁/共191頁第129頁/共191頁環(huán)狀跑道形曝氣池第130頁/共191頁氧化溝第131頁/共191頁第132頁/共191頁1工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容 1）工藝流程選擇

64、 2） V曝氣池、曝氣池工藝尺寸 3）需氧量、供氣量的計(jì)算及曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4）回流污泥量（RQ）剩余污泥排放量QW與回流污泥系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5）二沉池的設(shè)計(jì)計(jì)算2原始資料與數(shù)據(jù) 1） 曝氣時(shí)間t6h，曝氣池設(shè)計(jì)流量為Q平均日 2） 曝氣時(shí)間t2h，曝氣池設(shè)計(jì)流量為KzQ平均日 3） 曝氣時(shí)間t36h，曝氣池設(shè)計(jì)流量為KdQ平均日（最大平均日）3應(yīng)確定的主要參數(shù) 1） Ns MLSS（MLVSS） R SVI SV 2） Kz Y Kd a b4處理工藝流程的確定17.7.1 17.7.1 概述概述第133頁/共191頁d)LSS(kgBOD/kgM VXQSNasXNQSVsa17.7.2 17.

65、7.2 曝氣池（區(qū)）容積的計(jì)算曝氣池（區(qū)）容積的計(jì)算（17-9）（17-78）e2VeaSKtXSS由eaaaeaSSSSSSfXX,XXMLVSSMLSSfVV1Ns的確定1）完全混合式曝氣池 （17-32）第134頁/共191頁： VXQSN ) 12-17 ( X,Sasa中得出式代入將fSKtXfSSVXfQSSNe2VeaVeas 式中：K20.01680.0281 工業(yè)廢水K2值見表17-17 對于城市污水： Ns0.30.5（kgBOD5/kgMLSSd） 則90，SVI80150 （17-79）第135頁/共191頁fSKNe2s計(jì)算按完全混合式曝氣池來1918. 1esS01

66、295. 0N fNfSKNrse2sdrsCxrsKYN1fNN代入 3KYN1 drsC日求出2）推流式曝氣池按經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式計(jì)算 根據(jù)Ns值，復(fù)核SVI值如果要求進(jìn)入硝化階段，則應(yīng)使C3日 （17-80）第136頁/共191頁圖 17-32 運(yùn)行中的推流式曝氣池第137頁/共191頁2X的確定 X高，V小，但X不能太高，應(yīng)考慮以下三個(gè)因素1供氧的經(jīng)濟(jì)性與可能性 X太高，粘滯性，O2的擴(kuò)散阻力增大，擴(kuò)散器的動(dòng)力費(fèi)用X太高，需氧量太大，擴(kuò)散器的供氧活性污泥的需氧，滿足不了活性污泥對氧的需要。對空氣曝氣而言，要求供氧量太大則為不可能。 X太高，即不經(jīng)濟(jì)也不可能不經(jīng)濟(jì)2活性污泥的凝聚沉淀性能 XXr，而Xr與活性污泥的沉淀性能、濃縮時(shí)間有關(guān)1.2r ： rSVI10X6r一般為式中 Xr與SVI成反比，當(dāng)SVI100， 則Xr在800012000mg/L之間第138頁/共191頁 3二沉池與污泥回流設(shè)備的造價(jià) X太高，二沉池負(fù)荷大，二沉池造價(jià)高 X太高，RQ回流污泥量大，回流污泥設(shè)備的造價(jià)與動(dòng)力費(fèi)用ewrwrXQQXQRQXXRQQ0XQQ0XewerwrwrXQQXQRQXXRQQR1RR