污水的好氧生物處理 活性污泥法PPT學(xué)習(xí)教案

會(huì)計(jì)學(xué)1污水的好氧生物處理污水的好氧生物處理 活性污泥法活性污泥法傳統(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)荷曝氣或變形曝氣克 勞 斯 法延 時(shí) 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(yùn)行方式有機(jī)物去除和氨氮硝化第1頁(yè)/共112頁(yè)在推流式的傳統(tǒng)曝氣池中，混合液的需氧量在長(zhǎng)度方向是逐步下降的。實(shí)際情況是：前半段氧遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，后半段供氧量超過(guò)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偟目諝饬坎蛔?，這樣可以提高處理效率。漸 減 曝 氣 第2頁(yè)/共112頁(yè) 漸 減 曝 氣 第3頁(yè)/共112頁(yè) 把入流的一部分從池端引入到池的中部分點(diǎn)進(jìn)水。分 步 曝 氣 分布曝氣示意圖第4頁(yè)/共112頁(yè) 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(diǎn)，同時(shí)相應(yīng)增加回流污泥并使其在曝氣池中迅速混合，長(zhǎng)條形池子中也能做到完全混合狀態(tài)。完全混合的概念第5頁(yè)/共112頁(yè)第6頁(yè)/共112頁(yè) （1）池液中各個(gè)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(shí)，池液的組成變化也較小，因?yàn)轶E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(lái)承擔(dān)。完全混合池從某種意義上來(lái)講，是一個(gè)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(diǎn)。（3）池液里各個(gè)部分的需氧量比較均勻。完全混合法的特征 完 全 混 合 法 第7頁(yè)/共112頁(yè) 淺 層 曝 氣 特點(diǎn)：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)行曝氣，就可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，如下圖所示。第8頁(yè)/共112頁(yè) 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(dòng)力費(fèi)用，動(dòng)力效率可達(dá)1.82.6kg（O2）/kWh。可以用一般的離心鼓風(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(méi)有得到推廣利用。第9頁(yè)/共112頁(yè) 深 層 曝 氣 深井曝氣法處理流程深井曝氣池簡(jiǎn)圖第10頁(yè)/共112頁(yè)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(dòng)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(shí)踐表明這時(shí)微生物的活性和代謝能力并無(wú)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，同時(shí)氣液接觸時(shí)間延長(zhǎng)，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(shí)，污水可能會(huì)通過(guò)井壁滲透，污染地下水。深 層 曝 氣 第11頁(yè)/共112頁(yè) 部分污水廠只需要部分處理，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(shí)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)荷曝氣或變形曝氣第12頁(yè)/共112頁(yè) 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(wèn)題，這個(gè)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所需的氮。消化池上清液夾帶的消化污泥相對(duì)密度較大，有改善混合液沉淀性能的功效。克 勞 斯 法 第13頁(yè)/共112頁(yè)第14頁(yè)/共112頁(yè) 延時(shí)曝氣的特點(diǎn)：曝氣時(shí)間很長(zhǎng)，達(dá)24h甚至更長(zhǎng)，MLSS較高，達(dá)到30006000mg/L；活性污泥在時(shí)間和空間上部分處于內(nèi)源呼吸狀態(tài)，剩余污泥少而穩(wěn)定，無(wú)需消化，可直接排放；適用于污水量很小的場(chǎng)合，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)小型污水處理系統(tǒng)多有使用。延 時(shí) 曝 氣 第15頁(yè)/共112頁(yè)第16頁(yè)/共112頁(yè) 接 觸 穩(wěn) 定 法 混合液曝氣過(guò)程中第一階段BOD5的下降是由于吸附作用造成的，對(duì)于溶解的有機(jī)物，吸附作用不大或沒(méi)有，因此，把這種方法稱為接觸穩(wěn)定法，也叫吸附再生法?；旌弦旱钠貧馔瓿闪宋阶饔?，回流污泥的曝氣完成穩(wěn)定作用。第17頁(yè)/共112頁(yè)直接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18頁(yè)/共112頁(yè)氧化溝是延時(shí)曝氣法的一種特殊形式，它的池體狹長(zhǎng)，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(dòng)，推動(dòng)溝內(nèi)液體迅速流動(dòng)，具有曝氣和攪拌兩個(gè)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 第19頁(yè)/共112頁(yè) 純氧代替空氣，可以提高生物處理的速度。純氧曝氣池的構(gòu)造見(jiàn)右圖。純 氧 曝 氣 純氧曝氣的缺點(diǎn)是純氧發(fā)生器容易出現(xiàn)故障，裝置復(fù)雜，運(yùn)轉(zhuǎn)管理較麻煩。在密閉的容器中，溶解氧的飽和度可提高，氧溶解的推動(dòng)力也隨著提高，氧傳遞速率增加了，因而處理效果好，污泥的沉淀性也好。純氧曝氣并沒(méi)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20頁(yè)/共112頁(yè)活性污泥生物濾池（ABF工藝）上圖為ABF的流程，在通常的活性污泥過(guò)程之前設(shè)置一個(gè)塔式濾池，它同曝氣池可以是串聯(lián)或并聯(lián)的。第21頁(yè)/共112頁(yè)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ABF可以認(rèn)為是一種復(fù)合式活性污泥法?；钚晕勰嗌餅V池（ABF工藝）第22頁(yè)/共112頁(yè)吸附生物降解工藝（AB法）第23頁(yè)/共112頁(yè)A級(jí)以高負(fù)荷或超高負(fù)荷運(yùn)行，B級(jí)以低負(fù)荷運(yùn)行，A級(jí)曝氣池停留時(shí)間短，3060min，B級(jí)停留時(shí)間24h。該系統(tǒng)不設(shè)初沉池，A級(jí)曝氣池是一個(gè)開(kāi)放性的生物系統(tǒng)。A、B兩級(jí)各自有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，兩級(jí)的污泥互不相混。處理效果穩(wěn)定，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(shí)力進(jìn)行分期建設(shè)。吸附生物降解工藝（AB法）第24頁(yè)/共112頁(yè)序批式活性污泥法（SBR法）SBR工藝的基本運(yùn)行模式由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水和閑置五個(gè)基本過(guò)程組成，從污水流入到閑置結(jié)束構(gòu)成一個(gè)周期，在每個(gè)周期里上述過(guò)程都是在一個(gè)設(shè)有曝氣或攪拌裝置的反應(yīng)器內(nèi)依次進(jìn)行的。第25頁(yè)/共112頁(yè) (1)工藝系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單，不設(shè)二沉池，曝氣池兼具二沉池的功能，無(wú)污泥回流設(shè)備；(2)耐沖擊負(fù)荷，在一般情況下（包括工業(yè)污水處理）無(wú)需設(shè)置調(diào)節(jié)池；(3)反應(yīng)推動(dòng)力大,易于得到優(yōu)于連續(xù)流系統(tǒng)的出水水質(zhì);(4)運(yùn)行操作靈活，通過(guò)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(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)可通過(guò)計(jì)算機(jī)加以控制，便于自控運(yùn)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的優(yōu)點(diǎn)第26頁(yè)/共112頁(yè) (1)容積利用率低；(2)水頭損失大；(3)出水不連續(xù)；(4)峰值需氧量高；(5)設(shè)備利用率低；(6)運(yùn)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工藝的缺點(diǎn)第27頁(yè)/共112頁(yè)第九節(jié) 活性污泥法的設(shè)計(jì)計(jì)算 第28頁(yè)/共112頁(yè)活性污泥系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì) 應(yīng)把整個(gè)系統(tǒng)作為整體來(lái)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(jì)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(jì)；（4）供氧系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（5）污泥回流設(shè)備設(shè)計(jì)。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(jì)經(jīng)驗(yàn) 工業(yè)廢水：試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)參數(shù)第29頁(yè)/共112頁(yè)工藝流程的選擇 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)資料 水量關(guān)系到處理規(guī)模，多種方法分析計(jì)算，注意收集率和地下水滲入量；水質(zhì)決定選用的處理流程和處理程度。2.接納污水的對(duì)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(jì)中的首要問(wèn)題，關(guān)系到日后運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定可靠以及經(jīng)濟(jì)和環(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30頁(yè)/共112頁(yè)曝氣池的計(jì)算：純經(jīng)驗(yàn)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31頁(yè)/共112頁(yè)有機(jī)物負(fù)荷率的兩種表示方法活性污泥負(fù)荷率NS（簡(jiǎn)稱污泥負(fù)荷）曝氣區(qū)容積負(fù)荷率NV（簡(jiǎn)稱容積負(fù)荷）第32頁(yè)/共112頁(yè) 根據(jù)某種工藝的經(jīng)驗(yàn)停留時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)去除率，確定曝氣池的水力停留時(shí)間。例如：流量200m3/h，曝氣池進(jìn)水BOD濃150mg/L,出水要求為15mg/L，采用多點(diǎn)進(jìn)水，求曝氣池容積。多點(diǎn)進(jìn)水經(jīng)驗(yàn)去除率：85%90 經(jīng)驗(yàn)停留時(shí)間：35h 取停留時(shí)間為4.5h，則曝氣池容積：V2004.5m3=900m3經(jīng)驗(yàn)水力停留時(shí)間：t第33頁(yè)/共112頁(yè) 污泥負(fù)荷率是指單位質(zhì)量活性污泥在單位時(shí)間內(nèi)所能承受的BOD5量，即:式中：Ns污泥負(fù)荷率,kg BOD5/（kgMLVSSd）;qv與曝氣時(shí)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曝氣池中的污泥濃度，mg/L。污泥負(fù)荷率VqNXS0vS第34頁(yè)/共112頁(yè) 容積負(fù)荷是指單位容積曝氣區(qū)在單位時(shí)間內(nèi)所能承受的BOD5量，即：式中：Nv容積負(fù)荷率，kg(BOD5)/(m3d)。容積負(fù)荷率XSS0vVNVqN第35頁(yè)/共112頁(yè)根據(jù)上面任何一式可計(jì)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(duì)于某些工業(yè)污水，要通過(guò)試驗(yàn)來(lái)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(yàn)。VqNXS0vSXSS0vVNVqNVS0vXSS0vNqNqV第36頁(yè)/共112頁(yè)勞倫斯和麥卡蒂法 1.曝氣池中基質(zhì)去除速率和微生物濃度的關(guān)系方程式中：ds/dt基質(zhì)去除率，即單位時(shí)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(shí)間內(nèi)，單位微生物量去除的基質(zhì)，mg(BOD5)/(mgVSSh)；s微生物周?chē)幕|(zhì)濃度，mg(BOD5)/L；Ks飽和常數(shù)，其值等于基質(zhì)去除速率的1/2K時(shí)的基質(zhì)濃度，mg/L；x微生物的濃度，mg/L。SSXSSddKKt第37頁(yè)/共112頁(yè)當(dāng)Ks時(shí)，該方程可簡(jiǎn)化為當(dāng)Ks時(shí)，該方程可簡(jiǎn)化為當(dāng)曝氣池出水要求高時(shí)，常處于Ks狀態(tài) SSXSSddKKtXSddKtSXSSddKKt第38頁(yè)/共112頁(yè)勞倫斯和麥卡蒂法 2.微生物的增長(zhǎng)和基質(zhì)的去除關(guān)系式 式中：y合成系數(shù)，mg(VSS)/mg(BOD5)；Kd內(nèi)源代謝系數(shù)，h-1。XdSXddddKtyt第39頁(yè)/共112頁(yè) 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。不同的運(yùn)行方式和不同的水質(zhì)，y和Kd值是不同的?；钚晕勰喾ǖ湫偷南禂?shù)值可參見(jiàn)下表：XdSXddddKtyt第40頁(yè)/共112頁(yè) 這里的yobs實(shí)質(zhì)是扣除了內(nèi)源代謝后的凈合成系數(shù)，稱為表觀合成系數(shù)。y為理論合成系數(shù)。也可以表達(dá)為XdSXddddKtyt)dd(ddSobsXtyt第41頁(yè)/共112頁(yè)勞倫斯和麥卡蒂法 3.完全混合曝氣池的計(jì)算模式 (1)曝氣池體積的計(jì)算第42頁(yè)/共112頁(yè)qv進(jìn)水流量；Qvw排除的剩余活性污泥流量；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43頁(yè)/共112頁(yè) 微生物平均停留時(shí)間，又稱污泥齡，是指反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的微生物全部更新一次所用的時(shí)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44頁(yè)/共112頁(yè) 對(duì)上圖所示系統(tǒng)進(jìn)行微生物量的物料平衡計(jì)算：XdSXevvXvX0vXdd)(ddwwKtyVqqqqVt第45頁(yè)/共112頁(yè)整理后即得XdSXevvXvX0vXdd)(ddwwKtyVqqqqVt 污水中的x0很小,可以忽略不計(jì),因而x0=0,在穩(wěn)定狀態(tài)下dx/dt=0且ttSS0Sdd)1()(CdXSS0vCKyqV第46頁(yè)/共112頁(yè)勞倫斯和麥卡蒂法 3.完全混合曝氣池的計(jì)算模式 (2)排出的剩余活性污泥量計(jì)算 第47頁(yè)/共112頁(yè) 根據(jù)yobs以及上面的物料平衡式可推得：則剩余活性污泥量Px（以揮發(fā)性懸浮固體表示的剩余活性污泥量）為：Cdobs1Kyy)(SS0vobsXqyP第48頁(yè)/共112頁(yè)勞倫斯和麥卡蒂法 3.完全混合曝氣池的計(jì)算模式 (3)確定所需的空氣量第49頁(yè)/共112頁(yè) 有機(jī)物在生化反應(yīng)中有部分被氧化，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,氧的密度為1.201kg/m3。將上面求得的氧量除以氧的密度和空氣中氧的含量，即為所需的空氣量。XSS0v42.168.0)(Pq所需的氧量第50頁(yè)/共112頁(yè)勞倫斯和麥卡蒂法 4.推流式曝氣池的計(jì)算模式 由于當(dāng)前兩種形式的曝氣池實(shí)際效果差不多，因而完全混合的計(jì)算模式也可用于推流式曝氣池的計(jì)算。第51頁(yè)/共112頁(yè) 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BOD5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(jì)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52頁(yè)/共112頁(yè)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0.6522 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(jì)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(jì)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53頁(yè)/共112頁(yè)已知?jiǎng)t：解2.計(jì)算曝氣池的體積)(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54頁(yè)/共112頁(yè)解3.計(jì)算每天排除的剩余活性污泥量 計(jì)算yobs計(jì)算排除的以揮發(fā)性懸浮固體計(jì)的污泥量計(jì)算排除的以SS計(jì)的污泥量3125.01006.015.01CdobsKyykg/d7.1645kg/d10)2.6250(216003125.0)(3SS0vobsXqyPkg/d1.2057kg/d457.1645X(SS)P第55頁(yè)/共112頁(yè)解4.計(jì)算回流污泥比r 曝氣池中VSS濃度3500mg/L回流污泥VSS濃度8000mg/L78.08000)(3500vvvvvrrrqqrqqq第56頁(yè)/共112頁(yè)解5.計(jì)算曝氣池的水力停留時(shí)間 h2.5d217.0d216004702vqVth2.5d217.0d216004702vqVt第57頁(yè)/共112頁(yè)解6.計(jì)算曝氣池所需的空氣量 (1)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(jì)算曝氣池所需的氧量 (2)生化反應(yīng)所需氧量:kg/d7744kg/d68.010)2.6250(216000.68)(BOD3S0SvLq第58頁(yè)/共112頁(yè)解6.計(jì)算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(shí)際所需的空氣量為:其次根據(jù)所需的氧量計(jì)算相應(yīng)的空氣量(3)設(shè)計(jì)所需的空氣量為:/dm19406/dm0.2321.201540733/minm168/dm575.242/dm0.0819406333/minm218/minm1683.133第59頁(yè)/共112頁(yè)麥金尼(McKinney)法1.麥?zhǔn)险J(rèn)為污水中污染物的狀態(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(wú)機(jī)懸浮固體污染物有機(jī)懸浮固體污染物 無(wú)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60頁(yè)/共112頁(yè)污染物的吸附轉(zhuǎn)化情況廢水中的污染物無(wú)機(jī)懸浮固體污染物 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(wú)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61頁(yè)/共112頁(yè)活性污泥法過(guò)程中污染物吸附轉(zhuǎn)化定量關(guān)系的要點(diǎn) (1)在良好的狀態(tài)下，無(wú)機(jī)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(duì)于城市生活污水，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(guò)程釋放的能量供微生物繁殖和活動(dòng)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(zhǎng)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(guò)食物鏈進(jìn)行的代謝過(guò)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62頁(yè)/共112頁(yè)麥金尼(McKinney)法2.完全混合曝氣池中的基質(zhì)去除率方程 基質(zhì)去除率方程:(1)當(dāng)有機(jī)物完全處理時(shí)，出流中的BOD5很低，Ks s,則上式變?yōu)椋篠SSXSddKKtSSXSddKKt第63頁(yè)/共112頁(yè) (2)在完全混合曝氣池中的混合液是均勻的，因而有機(jī)物在曝氣池中的代謝速率是均勻的，則：ttSS0Sdd第64頁(yè)/共112頁(yè)式中：Km代謝速率系數(shù)，Km隨水溫變化。當(dāng)水溫為20時(shí)，城市污水的Km15/h；當(dāng)水溫為10時(shí)，Km7.5/h；當(dāng)水溫為30時(shí)，Km=30/h。上述規(guī)律適用于535的溫度范圍。ttSS0SddSSSXSddKKttKmS0S1SmSS0Kt第65頁(yè)/共112頁(yè)麥金尼(McKinney)法3.混合液懸浮固體濃度的計(jì)算混合液的懸浮固體,即活性污泥的組成部分活性細(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(wú)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66頁(yè)/共112頁(yè)CaCSS0CaCSS0ma1/)(84.01t/)(KtKyMaCSS0me)(2.0MtyMtMMCiOi)(1.0infeaiiiiMMMM活性污泥各組成部分的計(jì)算對(duì)完全混合曝氣池進(jìn)行物料平衡，得：Mi在處理過(guò)程中不發(fā)生反應(yīng)，而隨C累積：式中：MiOt 小時(shí)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67頁(yè)/共112頁(yè)麥金尼(McKinney)法4.出流污水的BOD5計(jì)算 式中：Eff表示出流，M表示MLSS。出流污水中的可降解有機(jī)物包括兩部分出流污水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68頁(yè)/共112頁(yè)麥金尼(McKinney)法5.需氧速率 曝氣池中氧的用途代謝基質(zhì)內(nèi)源代謝需氧速率為二部分之和 aaSS01.1)(57.0ddMKttO第69頁(yè)/共112頁(yè)麥金尼(McKinney)法 麥?zhǔn)险J(rèn)為上面完全混合曝氣池體積的計(jì)算式同樣可以用于推流的計(jì)算，但活性污泥中各組分的計(jì)算則要根據(jù)供氧的情況來(lái)確定。第70頁(yè)/共112頁(yè) 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(guò)初次沉淀后，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(jì)算曝氣池的體積和需氧量。例第71頁(yè)/共112頁(yè)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，則可以計(jì)算出流中溶解性BOD5為：曝氣池體積為：1.計(jì)算曝氣池的體積h6h5.225.138h11.51.5-140mg/L140mg/L)3.01(200mg/L5.120)10035(8.07)SS(8.0)BOD(S0SSffaS5fftEMME332520mm6420第72頁(yè)/共112頁(yè)解2.計(jì)算MLSS 泥齡c一般為t的20倍，故采用5d，即120h，所以:(1)Ma的計(jì)算mg/L685mg/L12002.016120)5.1140(84.01)(84.0CaCSS0aKtM第73頁(yè)/共112頁(yè)解2.計(jì)算MLSS(2)Me的計(jì)算mg/L328mg/L6856120)5.1140(84.02.0)(84.02.0aCSS0eMtM第74頁(yè)/共112頁(yè)解2.計(jì)算MLSS(3)Mi的計(jì)算mg/L520mg/L612026)(ln)(mg/L264.08.080lnCiiitfMMfM第75頁(yè)/共112頁(yè)解2.計(jì)算MLSS(4)Mii的計(jì)算mg/L421mg/L)328685(1.0mg/L612016)(1.0)(ln(mg/L)16)8.01(80lneaCiiiiiiMMtfMMfM第76頁(yè)/共112頁(yè)解2.計(jì)算MLSS(5)MLSS的計(jì)算mg/L1954mg/L)421520328685(MLSSiiieaMMMM第77頁(yè)/共112頁(yè)解3.計(jì)算理論需氧速率 每天的理論需氧量為：)/dkg(O1707)/dkg(O24252023.2824dd22VtO)hmg/(L23.28)hmg/(L68502.01.1)hmg/(L6)5.1140(57.01.16)(57.0ddaass0MKtO第78頁(yè)/共112頁(yè)第十節(jié) 二次沉淀池 第79頁(yè)/共112頁(yè)第80頁(yè)/共112頁(yè)第81頁(yè)/共112頁(yè)第82頁(yè)/共112頁(yè)二次沉淀池的功能要求1.澄清（固液分離）2.污泥濃縮（使回流污泥的含水率降低，回流污泥的體積減少）第83頁(yè)/共112頁(yè)二沉池的實(shí)際工作情況 （1）二沉池中普遍存在著四個(gè)區(qū)：清水區(qū)、絮凝區(qū)、成層沉降區(qū)、壓縮區(qū)。兩個(gè)界面：泥水界面和壓縮界面。（2）混合液進(jìn)入二沉池以后，立即被稀釋，固體濃度大大降低，形成一個(gè)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(gè)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84頁(yè)/共112頁(yè)二沉池的實(shí)際工作情況 二沉池的澄清能力與混合液進(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)及泥斗的容積有關(guān)。對(duì)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85頁(yè)/共112頁(yè)基本原理第86頁(yè)/共112頁(yè)二次沉淀池的構(gòu)造和計(jì)算二次沉淀池在構(gòu)造上要注意以下特點(diǎn)：（1）二次沉淀池的進(jìn)水部分，應(yīng)使布水均勻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(zhǎng)的出水量不超過(guò)10m3/（m h）。（3）污泥斗的容積，要考慮污泥濃縮的要求。在二沉池內(nèi)，活性污泥中的溶解氧只有消耗，沒(méi)有補(bǔ)充，容易耗盡。缺氧時(shí)間過(guò)長(zhǎng)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(shí)間一般不超過(guò)2h。第87頁(yè)/共112頁(yè)二次沉淀池的容積計(jì)算方法可用下列兩個(gè)公式反映：式中：A澄清區(qū)表面積，m2；qv廢水設(shè)計(jì)流量，用最大時(shí)流量，m3/h；u沉淀效率參數(shù)，m3/（m2h）或m/h；V污泥區(qū)容積，m3；r最大污泥回流比；t污泥在二次沉淀池中的濃縮時(shí)間，h。二次沉淀池的構(gòu)造和計(jì)算trqVuqAvvtrqVuqAvv第88頁(yè)/共112頁(yè)第十一節(jié) 活性污泥法系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中的一些重要問(wèn)題第89頁(yè)/共112頁(yè)一 水力負(fù)荷二 有機(jī)負(fù)荷三 微生物濃度四 曝氣時(shí)間五 微生物平均停留時(shí)間（MCRT）六 氧傳遞速率七 回流污泥濃度八 回流污泥率九 曝氣池的構(gòu)造十、pH和堿度十一、溶解氧濃度十二、污泥膨脹及其控制第90頁(yè)/共112頁(yè)流向污水廠的流量變化 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91頁(yè)/共112頁(yè)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(shí)，污水在曝氣池內(nèi)的停留時(shí)間縮短，影響出水質(zhì)量，同時(shí)影響曝氣池的水位。若為機(jī)械表面曝氣機(jī)，由于水面的變化，它的運(yùn)行就變得不穩(wěn)定。對(duì)二次沉淀池為水力影響。一、水 力 負(fù) 荷 第92頁(yè)/共112頁(yè) 二、有機(jī)負(fù)荷率N 污泥負(fù)荷率N和MLSS的設(shè)計(jì)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)要降低，而且使剩余污泥量增多，增加了污泥處置的費(fèi)用和困難，同時(shí)，整個(gè)處理系統(tǒng)較不耐沖擊，造成運(yùn)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(shí)曝氣法。曝氣區(qū)容積的計(jì)算，設(shè)計(jì)中要考慮的主要問(wèn)題是如何確定污泥負(fù)荷率N和MLSS的設(shè)計(jì)值。第93頁(yè)/共112頁(yè) 三、微生物濃度 在設(shè)計(jì)中采用高的MLSS并不能提高效益，原因如下：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(guò)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(shí)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94頁(yè)/共112頁(yè) 四、曝 氣 時(shí) 間 在通常情況下，城市污水的最短曝氣時(shí)間為3h或更長(zhǎng)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(shí)，曝氣設(shè)備是按系統(tǒng)的負(fù)荷峰值控制設(shè)計(jì)的。這樣，在非高峰時(shí)間，供氧量過(guò)大，造成浪費(fèi)，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(shí)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95頁(yè)/共112頁(yè)五、微生物平均停留時(shí)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(shí)間 微生物平均停留時(shí)間至少等于水力停留時(shí)間，此時(shí)，曝氣池內(nèi)的微生物濃度很低，大部分微生物是充分分散的。微生物的停留時(shí)間應(yīng)足夠長(zhǎng)，促使微生物能很好地絮凝，以便重力分離，但不能過(guò)長(zhǎng)，過(guò)長(zhǎng)反而會(huì)使絮凝條件變差。微生物平均停留時(shí)間還有助于說(shuō)明活性污泥中微生物的組成。世代時(shí)間長(zhǎng)于微生物平均停留時(shí)間的那些微生物幾乎不可能在該活性污泥中繁殖。第96頁(yè)/共112頁(yè) 六、氧 傳 遞 速 率 氧傳遞速率要考慮二個(gè)過(guò)程要提高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(dòng)條件第97頁(yè)/共112頁(yè)七、回流污泥濃度 回流污泥濃度是活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回流污泥的懸浮固體濃度,mg/L;r 污泥回流比。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98頁(yè)/共112頁(yè) 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，每單位質(zhì)量干泥形成的濕泥的體積，常用單位是mL/g。（1）在曝氣池出口處取混合液試樣；（2）測(cè)定MLSS（g/L）；（3）把試樣放在一個(gè)1000mL的量筒中沉淀30min，讀出活性污泥的體積（mL）；（4）按下式計(jì)算：活性污泥體積指數(shù)SVI)g/L(MLSS)mL/L(SVI活性污泥體積SVI的測(cè)定七、回流污泥濃度 第99頁(yè)/共112頁(yè)八、污泥回流率 高的污泥回流率增大了進(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(shí)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(jì)應(yīng)有彈性，并應(yīng)操作在可能的最低流量。這為沉淀池提供了最大穩(wěn)定性。第100頁(yè)/共112頁(yè)九、曝氣池的構(gòu)造 推流式曝氣池完全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?chē)?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(shí)，只配有一個(gè)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(shí)，曝氣池也相應(yīng)增大，曝氣池不是充分完全混合的第101頁(yè)/共112頁(yè)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(gè)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(lái)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(guò)低的問(wèn)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102頁(yè)/共112頁(yè)十一、溶解氧濃度 通常溶解氧濃度不是一個(gè)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氧來(lái)進(jìn)行代謝，其代謝速率就不受溶解氧的影響。一般認(rèn)為混合液中溶解氧濃度應(yīng)保持在0.52mg/L，以保證活性污泥系統(tǒng)的正常運(yùn)行。過(guò)分的曝氣使氧濃度得到提高，但由于紊動(dòng)過(guò)于劇烈，導(dǎo)致絮狀體破裂，使出水濁度升高。特別是對(duì)于好氧速度不快而泥齡偏長(zhǎng)的系統(tǒng)，強(qiáng)烈混合使破碎的絮狀體不能很好地再凝聚。第103頁(yè)/共112頁(yè)十二、污泥膨脹及其控制 正常的活性污泥沉降性能良好，其污泥體積指數(shù)SVI在50150之間；當(dāng)活性污泥不正常時(shí)，污泥不易沉淀，反映在SVI值升高?；旌弦涸?000mL量筒中沉淀30min后，污泥體積膨脹，上層澄清液減少，這種現(xiàn)象稱為活性污泥膨脹?；钚晕勰嗯蛎浛煞譃槲勰嘀薪z狀菌大量繁殖導(dǎo)致的絲狀菌性膨脹并無(wú)大量絲狀菌存在的非絲狀菌性膨脹 第104頁(yè)/共112頁(yè)絲狀菌性膨脹絮花狀物質(zhì)，其骨干是菌膠團(tuán)正常的活性污泥絲狀菌大量出現(xiàn)，主要是有鞘細(xì)菌和硫細(xì)菌不正常的情況下 當(dāng)污泥中有大量絲狀菌時(shí)，大量有一定強(qiáng)度的絲狀體相互支撐、交錯(cuò)，大大惡化了污泥的沉降、壓縮性能，形成了污泥膨脹。第105頁(yè)/共112頁(yè)絲狀菌性膨脹的主要因素污水水質(zhì)運(yùn)行條件工藝方法 污水水質(zhì)是造成污泥膨脹的最主要因素。含溶解性碳水化合物多的污水往往發(fā)生由浮游球衣細(xì)菌引起的絲狀膨脹。含硫化物多的污水往往發(fā)生由硫細(xì)菌引起的絲狀膨脹。水溫低于15時(shí)，一般不會(huì)發(fā)生膨脹。pH低時(shí)，容易產(chǎn)生膨脹。第106頁(yè)/共112頁(yè)絲狀菌性膨脹的主要因素污水水質(zhì)運(yùn)行條件工藝方法 污泥負(fù)荷對(duì)污泥膨脹在一定條件下有一定的影響，但兩者無(wú)必然的聯(lián)系。溶解氧濃度并不一定影響污泥的膨脹。第107頁(yè)/共112頁(yè)絲狀菌性膨脹的主要因素污水水質(zhì)運(yùn)行條件工藝方法 完全混合的工藝方法比傳統(tǒng)的推流方式較易發(fā)生污泥膨脹。間歇運(yùn)行的曝氣池最不容易發(fā)生污泥膨脹。不設(shè)初次沉淀池的活性污泥法，不容易發(fā)生污泥膨脹。葉輪式機(jī)械曝氣與鼓風(fēng)曝氣相比，易于發(fā)生絲狀菌性膨脹。射流曝氣的供氧方式可以有效地克制浮游球衣細(xì)菌引起的污泥膨脹。第108頁(yè)/共112頁(yè)非絲狀菌性膨脹 非絲狀菌性膨脹主要發(fā)生在污水水溫較低而污泥負(fù)荷太高時(shí)。微生物的負(fù)荷高，細(xì)菌吸收了大量的營(yíng)養(yǎng)物，但由于溫度低，代謝速度較慢，就積貯起大量高黏性的多糖類物質(zhì)。這些多糖類物質(zhì)的積貯，使活性污泥的表面附著水大大增加，使污泥形成污泥膨脹。發(fā)生污泥非絲狀菌性膨脹時(shí)，處理效率仍很高，上清液也清澈。第109頁(yè)/共112頁(yè) 在運(yùn)行中，如發(fā)生污泥膨脹，針對(duì)膨脹的類型和絲狀菌的特性，可采取的抑制措施：(1)控制曝氣量，使曝氣池中保持適量的溶解氧；(2)調(diào)整pH；(3)如磷、氮的比例失調(diào)，可適量投加氮化合物和磷化合物；(4)投加一些化學(xué)藥劑；(5)城市污水廠的污水在經(jīng)過(guò)沉砂池后，跳躍初沉池，直接進(jìn)入曝氣池。第110頁(yè)/共112頁(yè) 在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于容易發(fā)生污泥膨脹的污水，可以采用以下一些方法：(1)減少城市污水廠的初沉池或取消初沉池，增加進(jìn)入曝氣池的污水中的懸浮物，可使曝氣池中的污泥濃度明顯提高，污泥沉降性能改善；(2)兩級(jí)生物處理法，即采用沉砂池一級(jí)曝氣池中間沉淀池二級(jí)曝氣池二次沉淀池的工藝等工藝；(3)對(duì)于現(xiàn)有的容易發(fā)生污泥嚴(yán)重膨脹的污水廠，可以在曝氣池的前面部分補(bǔ)充設(shè)置足夠的填料（降低了曝氣池的污泥負(fù)荷，也改變了進(jìn)入后面部分曝氣池的水質(zhì)）；(4)用氣浮法代替二次沉淀池，可以有效地使這個(gè)處理系統(tǒng)維持正常運(yùn)行。第111頁(yè)/共112頁(yè)