污水的好氧生物處理

1、第二節(jié) 活性污泥法的發(fā)展和演變 傳統(tǒng)活性污泥法傳統(tǒng)活性污泥法 漸漸 減減 曝曝 氣氣 分分 步步 曝曝 氣氣 完全混合法完全混合法 淺淺 層層 曝曝 氣氣 深深 層層 曝曝 氣氣 高負荷曝氣或變形曝氣高負荷曝氣或變形曝氣 克克 勞勞 斯斯 法法 延延 時時 曝曝 氣氣 接觸穩(wěn)定法接觸穩(wěn)定法 氧氧 化化 溝溝 純純 氧氧 曝曝 氣氣 活性污泥生物濾池（活性污泥生物濾池（ABFABF工藝）工藝） 吸附生物降解工藝（吸附生物降解工藝（ABAB法）法） 序批式活性污泥法（序批式活性污泥法（SBRSBR法）法） 活性污泥法的多種運行方式活性污泥法的多種運行方式 有機物去除和氨氮硝有機物去除和氨氮硝 化化

2、 1.Conventional plug flow 1.Conventional plug flow 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。的。 實際情況是：前半段氧遠遠不夠，后半段供氧量超過需要。實際情況是：前半段氧遠遠不夠，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散器，使布氣沿程變化，而總的漸減曝氣的目的就是合理地布置擴散器，使布氣沿程變化，而總的 空氣量不變，這樣可以提高處理效率。空氣量不變，這樣可以提高處理效率。 2. 漸 減 曝 氣 把入流的一部分從池端引入到池的中部分點進水。 3. 階

3、段曝氣（分 步 曝 氣 ） 分步曝氣示意圖 4. 完 全 混 合 法 在分步曝氣的基礎(chǔ)上，進一步大大增加進水點，同時相應(yīng)增加回流污泥并 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)。 完全混合的概念 （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)沖擊負荷時，池液的組成變化也較小，因為驟然增加的負荷可為全 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。 （3）池液里各個部分的需氧量比較均勻。 （4）易于產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象 完全混合法的特征 4. 完 全 混

4、合 法 5. 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。 5. 淺 層 曝 氣 擴散器的深度以在水面以下0.60.8m范圍為宜，可以節(jié)省動力費用，動力效率可達 1.82.6kg（O2） / kWh。 可以用一般的離心鼓風(fēng)機。 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

5、于中小型規(guī)模的污水廠。 由于布氣系統(tǒng)進行維修上的困難，沒有得到推廣利用。 6. 深 層 曝 氣 深井曝氣法處理流程 深井曝氣池簡圖 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，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。 6. 深 層 曝 氣 部分污水廠只

6、需要部分處理，因此產(chǎn)生了高負 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7075 左右，有別于傳統(tǒng)的活性污泥法，故常稱變形 曝氣。 負荷高 曝氣時間比較短 活性污泥處于生長旺盛期 7.高負荷曝氣或改良曝氣法 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。 8. 克 勞 斯 法（Kraus） 延時曝氣的特點： 曝氣時間很長

7、，達24h甚至更長，MLSS較高，達到 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)， 剩余污泥少而穩(wěn)定，無需消化，可直接排放； 是污水、污泥綜合好氧處理系統(tǒng) 池體容積大基建費用和運行費用都較高 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。 9. 延 時 曝 氣 10. 接 觸 穩(wěn) 定 法（吸附再生法） 混合液曝氣過程中第一階段BOD5的下降是由于吸附作用造成的，對于溶解的有 機物，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?；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。 直接用于原污水的處理比用于初沉池的出流處

8、理效果好；可省去初沉池；此 方法剩余污泥量增加。 吸附時間短，所需容積較小 有一定的抗沖擊負荷能力 接 觸 穩(wěn) 定 法 氧化溝是延時曝氣法的一種特殊形式，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)。 結(jié)合了推流和完全混合的優(yōu)點 11. 氧 化 溝 Oxidation Ditch 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)造見右圖。 12. 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)管理較麻煩。 在密閉的容器中，溶解氧的

9、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。 13.活性生物濾池（ABF工藝） 上圖為ABF的流程，在通常的活性污泥過程之前設(shè)置一個塔式濾池，它同曝 氣池可以是串聯(lián)或并聯(lián)的。 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，塔是一外置的強烈充氧 器。因而ABF可以認為是一種復(fù)合式活性污泥法。 活性生物濾池（ABF工藝） 14.吸附生物降解工藝 （AB法adsorption-biodegration p

10、rocess） A級以高負荷或超高負荷運行，B級以低負荷運行，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，具有抗沖擊負荷和pH變化的能力。該工藝還可以根據(jù)經(jīng)濟 實力進行分期建設(shè)。 14.吸附生物降解工藝（AB法） 15.序批式活性污泥法（SBR法） SBR工藝的基本運行模式由進水、反應(yīng)、沉淀、出水和閑置五個基本過程組成， 從污水流入到閑置結(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)依次進行的。 (1)工藝系統(tǒng)組成簡單，

11、不設(shè)二沉池，曝氣池兼具二沉池的功能，無污泥回 流設(shè)備； (2)耐沖擊負荷，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)可通過計算機加以控制，便于自控 運行，易于維護管理。 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 (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)運行控制

12、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 CASS Decant 潷水 (2)MBR工藝 膜生物反應(yīng)器工藝(簡稱MBR)是一種將膜分離技術(shù)和傳統(tǒng)生 化方法進行有機結(jié)合的新型水處理技術(shù)。其最大的優(yōu)勢及特 點是可以通過對活性微生物的完全截留使生化系統(tǒng)的活性污 泥濃度上限得到大大提高，同時可以保證系統(tǒng)出水的水質(zhì)穩(wěn) 定性。 MBR系統(tǒng)的超濾部分?jǐn)M采用的管式超濾膜，其過濾孔徑為 0.03m,可以有效截留所有的微生物菌體和懸浮物。同時， 超濾系統(tǒng)可以對大顆粒的有機污染物進行截留，進一步保證 MBR系統(tǒng)出水的穩(wěn)定。 本套超濾系統(tǒng)采用大流量高速循環(huán)的方式，膜管內(nèi)的水力流

13、速達到35m/s，可以有效的防止污染物的沉積，減少膜污 染的風(fēng)險，延長膜使用壽命。同時，系統(tǒng)設(shè)置嚴(yán)格的流量、 溫度、壓力監(jiān)控，并培植清洗系統(tǒng)，可以保證系統(tǒng)在各種復(fù) 雜的運行條件下安全穩(wěn)定的工作。 MBR的主要特點： a)主要污染物COD,BOD和氨氮有效降解，無二 次污染； b)100%生物菌體分離；出水無細菌和固性物； c)反應(yīng)器高效集成，占地面積??；運行費用合 理。 d)污泥負荷(F/M)低，剩余污泥量??； 有兩種，有內(nèi)置式的和外置式的 沉浸式，將膜組直接浸入曝氣池，抽水 在垃圾滲濾液處理工藝中用的比較多 各種活性污泥法的設(shè)計參數(shù)(處理城市污水，僅為參考值) 設(shè)計參數(shù) 傳統(tǒng)活性污泥法 完全

14、混合活性污泥法 階段曝氣活性污泥法 BOD5SS 負荷 (kgBOD5/kgMLSS.d) 0.20.4 0.20.6 0.20.4 容積負荷(kgBOD5/m3.d) 0.30.6 082.0 0.61.0 污泥齡(d) 515 515 515 MLSS(mg/l) 15003000 30006000 20003500 MLVSS(mg/l) 12002400 24004800 16002800 回流比(%) 2550 25100 2575 曝氣時間 HRT(h) 48 35 38 BOD5去除率(%) 8595 8590 8590 設(shè)計參數(shù) 吸附再生活性污泥法 延時曝氣活性污泥法 高負荷活

15、性污泥法 BOD5SS 負荷 (kgBOD5/kgMLSS.d) 0.20.6 0.050.15 1.55.0 容積負荷(kgBOD5/m3.d) 1.01.2 0.10.4 1.22.4 污泥齡(d) 515 2030 0.252.5 MLSS(mg/l) 吸附池 10003000 再生池 400010000 30006000 200500 MLVSS(mg/l) 吸附池 8002400 再生池 32008000 24004800 160400 回流比(%) 25100 75100 515 曝氣時間 HRT(h) 吸附池 0.51.0 再生池 36 1848 1.53.0 BOD5去除率(%

16、) 8090 95 6075 設(shè)計參數(shù) 純氧曝氣活性污泥法 深井曝氣活性污泥法 BOD5SS 負荷 (kgBOD5/kgMLSS.d) 0.41.0 1.01.2 容積負荷(kgBOD5/m3.d) 2.03.2 3.03.6 污泥齡(d) 515 5 MLSS(mg/l) 600010000 30005000 MLVSS(mg/l) 40006500 24004000 回流比(%) 2550 4080 曝氣時間 HRT(h) 1.53.0 1.02.0 溶解氧濃度 DO(mg/l) 610 SVI(ml/g) 3050 BOD5去除率(%) 7595 8590 二、曝氣池的型式與構(gòu)造 1、曝

17、氣池的類型 根據(jù)混合液在曝氣池內(nèi)的流態(tài)根據(jù)混合液在曝氣池內(nèi)的流態(tài) 根據(jù)曝氣方式根據(jù)曝氣方式 根據(jù)曝氣池的形狀根據(jù)曝氣池的形狀 根據(jù)曝氣池與二沉池之間的關(guān)系根據(jù)曝氣池與二沉池之間的關(guān)系 圓形 推流式曝氣池(plug- flow aeration basin) 推流式曝氣池的長寬比一般為510； 進水方式不限；出水用溢流堰。 1.平面布置 推流式曝氣池的池寬和有效水深之比一般為12。 2.橫斷面布置 根據(jù) 橫斷 面上 的水 流情 況 ，可 分為 完全混合曝氣池 池 形 根據(jù)和沉淀池的關(guān)系 圓 形 方 形 矩 形 分建式 合建式 完 全 混 合 曝 氣 池 封閉環(huán)流式處理系統(tǒng)流程 序批式反應(yīng)池序批式

18、反應(yīng)池 SBR工藝的一個完整操作周期有五個階段: 進水 期(fill)、反應(yīng)期(react)、沉淀期(settle)、排水期 (draw) 和閑置期(idle) 進水 反應(yīng) 沉淀 排水 閑置 SBR 運行工序圖 第三節(jié)第三節(jié) 活性污泥法數(shù)學(xué)模型基活性污泥法數(shù)學(xué)模型基 礎(chǔ)礎(chǔ) 一、建立模型的假設(shè)一、建立模型的假設(shè) （1 1）曝氣池處于完全混合狀態(tài)）曝氣池處于完全混合狀態(tài) （2 2）進水中的微生物濃度可假設(shè)為零）進水中的微生物濃度可假設(shè)為零 （3 3）全部可生物降解的底物都處于溶解狀態(tài)）全部可生物降解的底物都處于溶解狀態(tài) （4 4）系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)（穩(wěn)態(tài)假設(shè)）系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)（穩(wěn)態(tài)假設(shè)） （5 5）

19、二沉池中沒有微生物的活動）二沉池中沒有微生物的活動 （6 6）二沉池中沒有污泥的積累）二沉池中沒有污泥的積累 2.勞倫斯和麥卡蒂模型勞倫斯和麥卡蒂模型 Lawrence-Mc Carty model SRT-Solids retention time () (/) T c T X Xt c -c -污泥齡污泥齡(SRT-Solids retention time)(SRT-Solids retention time) (X)(X)T T-處理系統(tǒng)（曝氣池）中總的活性污泥質(zhì)量，處理系統(tǒng)（曝氣池）中總的活性污泥質(zhì)量，kgVSSkgVSS； ( (X/X/t)t)T T-每日排出的剩余微生物量，每日

20、排出的剩余微生物量，kg/dkg/d 微生物平均停留時間，又稱污泥齡，是指反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的微生物全微生物平均停留時間，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間，在工程上，就是指反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)微生物總量與部更新一次所用的時間，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。以每日排出的剩余微生物量的比值。以C C表示，單位為表示，單位為d d。 () c wewR XV QQXQ X 1. 系統(tǒng)微生物量的物料平衡： ()0 wRg dX Q XV dt 0we QX -(Q-Q ）X Q Q進水流量進水流量, ,m m3 3/d /d ； Q Qw w剩余污泥排放

21、量，剩余污泥排放量，m m3 3/d/d； （dX/dtdX/dt）g g活性污泥的凈增長速率，活性污泥的凈增長速率， gVSS/mgVSS/m3 3 d d； X X曝氣池中活性污泥濃度曝氣池中活性污泥濃度, gVSS/m, gVSS/m3 3 ； X Xe e出水中帶走的微生物濃度，出水中帶走的微生物濃度，gVSS/mgVSS/m3 3 ； X XR R回流污泥中的微生物濃度，回流污泥中的微生物濃度， gVSS/mgVSS/m3 3 ； X X0 0進水中微生物濃度，進水中微生物濃度，gVSS/mgVSS/m3 3 ； V V曝氣池體積，曝氣池體積，m m3 3。 1 c ()1 () w

22、ewR ud QQXQ XdS YK XVXdt 11 ()u d c dS YK Xdt () wRg d X QXV d t we （ Q - Q） X If control SRT equal to control 根據(jù)假設(shè)，有根據(jù)假設(shè)，有X0=0，則：，則： max 1 e d cSe rS YK KS max (1) () 1 Sdc e cd KK S YrK SeEffluent soluble substrate concentration, gBOD5/m3 Y活性污泥的產(chǎn)率系數(shù)，活性污泥的產(chǎn)率系數(shù)，gVSS/gBOD5 Kd內(nèi)源代謝系數(shù)，內(nèi)源代謝系數(shù)，d-1 (dS/dt)

23、u底物利用速率，底物利用速率，gBOD5/(m3 d) rmax最大比底物利用速率，最大比底物利用速率，gBOD5/(gVSS d); KS 飽和常數(shù)，或半速率常數(shù)，飽和常數(shù)，或半速率常數(shù)，gBOD5/m3 活性污泥法系統(tǒng)的出水有機物濃度僅僅是污泥泥齡和動力學(xué) 參數(shù)的函數(shù)，與進水有機物濃度無關(guān) 0 1() e d c QSS YK X V (2)Substrate Mass Balance on in - out aeration tank 曝氣池的底物物料平衡 0 ()0 eu dS QSRQSV dt e （1+R)QS 0 () () e u dSQ SS dtV 11 ()u d c

24、dS YK Xdt 0 () (1) ec dc YQ SS X VK V max 1 e d cSe rS YK KS 0 1() e d c QSS YK X V 0 max () ee Se Q SSS r XVKS 0maxmax 11 () S ee XVK Q SSrSr Y and Kd Calculating Rmax, Ks V HRTt Q 0maxmax 11 () S ee XtK SSrSr 0 () e Xt SS 1 e S 水力停留時間（Hydraulic Retention Time）： Rmax, Ks 0 () (1) ec dc YQ SS X VK 1

25、 obs d Y Y K 1 obs dC Y Y K 0 () obseC Y Q SS X V 0 () obs eC Xt Y SS 0 ()1 eCd C SSK XtYY Y and Kd Calculating C WR XV Q X WR C XV XQ X C W V Q If XR=X () c wewR XV QQXQ X If Xe=0 X剩余污泥量，gVSS/d ()(1)0 Rg dX RQXVQR X dt ()(1)0 RUd dS RQXYK X VQR X dt ()U e dS KXS dt (1)0 Red RQXYKXSK X VQR X 1 ed C

26、YKSK 1 dC e C K S YK 1 (1) R C QX RR VX 6 max 10 () R X SVI (3)Biomass Mass Balance on in - out aeration tank 曝氣池的微生物物料平衡 max s S rr KS R-sludge return ratio,QR/Q K=rmax/KS 第四節(jié) 活性污泥法的設(shè)計計算 活性污泥系統(tǒng)工藝設(shè)計 應(yīng)把整個系統(tǒng)作為整體來考慮，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)、

27、污泥區(qū)的工藝設(shè)計； （4） 供氧系統(tǒng)設(shè)計； （5）污泥回流設(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) 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 和環(huán)境效益，必須在詳盡調(diào)查的基礎(chǔ)上進行技術(shù)、經(jīng)濟比較，以

28、得到先進合理的流 程。 一、曝氣池的計算： 有機物 負荷法 純經(jīng)驗 方法 勞倫斯 （Lawronce） 和麥卡蒂 (McCarty) 法 根據(jù)某種工藝的經(jīng)驗停留時間和經(jīng)驗去除率， 確定曝氣池的水力停留時間。 例如：流量200m3/h，曝氣池進水BOD濃150mg/L, 出水 要求為15mg/L，采用多點進水，求曝氣池容積。 多點進水經(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 1.經(jīng)驗水力停留時間：HRT 一、曝氣池容積設(shè)計計算一、曝氣池容積設(shè)計計算 （1）活性污泥負荷）活性污泥負荷LS （2）曝氣池容積負荷）曝氣池容積負荷

29、LV （3）污泥泥齡）污泥泥齡SRT 污泥負荷率是指單位質(zhì)量活性污泥在單位時間 內(nèi)所能承受的BOD5量，即: 式中：Ls污泥負荷率,kg BOD5/（kgMLVSSd） or kg(BOD5)/(KgMLSSd)。 Q與曝氣時間相當(dāng)?shù)钠骄M水流 量，m3/d；S0曝氣池進水的平均BOD5值，gBOD5/m3； X曝氣池中的污泥濃度，gVSS/m3。 （1）污泥負荷率 0 () () S F total applied substrate rateQ S L M total microbial biomassXV 0 S Q S V LX 0 () e S Q SS V LX 容積負荷是指單位容

30、積曝氣區(qū)在單位時間內(nèi)所能承受的BOD5量，即： 式中：Lv容積負荷率，kg (BOD5)/(m3d)。 （2）容積負荷率 0 V Q S L V 0 V Q S V L Q和S0是已知的，X和L可參考教材中表121選擇。對于某些工業(yè)污水，要 通過試驗來確定X和L值。污泥負荷率法應(yīng)用方便，但需要一定的經(jīng)驗。 0 () (1) eC dC YQSS V XK (3) SRT method Vaeration tank volume, m3 Ysynthesis yield coefficient, gVSS/gBOD5; QAverage influent wastewater flowrate,

31、 m3/d S0Average influent wastewater BOD5 concentration, mg/L or g/m3 SeAverage effluent wastewater BOD5 concentration, mg/L or g/m3 cSRT,d Xmixed liquor biomass concentration in the aeration tank, MLVSS,mg/L Kdendogenous decay coefficient, gVSS/ gVSSd 二、剩余污泥量計算 Calculating the amount of Solids Produ

32、ction The Solids Production from a biological reactor represents the mass of material that must be removed each day to maintain the process. (1)By definition of SRT 按污泥泥齡計算 C VX X Xsolids wasted daily, gVSS/d X MLVSS concentration in the aeration tank, gVSS/m3 V volume of reactor, m3 cSRT,d (2) Calc

33、ulating bysynthesis yield coefficient or observed yield coefficient 按產(chǎn)率系數(shù)和表觀產(chǎn)率系數(shù)計算按產(chǎn)率系數(shù)和表觀產(chǎn)率系數(shù)計算 dX dX dt Y dS dS dt 0 () VedV XY SS QK VX XVamount of Volatile activated sludge produced each day, Kg/d Ysynthesis yield coefficient, KgVSS/KgBOD5; Q(S0-Se) amount of removed organic pollutant each day,

34、Kg/d VXV Total of Volatile suspended solids in the aeration tank,Kg obs dX dX dt Y dS dS dt 0 () Vobse XYSS Q Yobsobserved yield coefficient, KgVSS/KgBOD5 dX net production of microorganism XV volatile 三、需氧量設(shè)計計算三、需氧量設(shè)計計算（Oxygen Requirements ） (1)By the required Oxygen rate for organic biodegradation

35、 and the required Oxygen rate for endogenous respiration 2rV OaQSbVX O2Oxygen required for mixed liquor, kg athe required Oxygen rate for the biodegradation of organic matter, kgO2/kgBOD5 b the required Oxygen rate for endogenous respiration, kgO2/(kgVSS d) QAverage influent wastewater flowrate, m3/

36、d Sr wastewater BOD5 concentration, Kg/m3 Sr=S0-Se 2 V rrS OX Vb aba QSQSL 2r S VV OQS aba Lb X VX V O2/QSr Ls O2/XvV a-0.420.53 b-0.190.11 每降解1kgBOD5的需氧量 單位質(zhì)量活性污泥的需氧量 高負荷條件下，活性污泥內(nèi)源代謝作用弱，前者較低；一部分 被吸附而未被攝入細胞內(nèi)的有機物隨剩余污泥排出，后者較高 (2)The amount of oxygen required of biooxidation of organic matter Oxygen us

37、ed=bCOD removed-COD of waste sludge bCOD 可生物降解可生物降解COD 20 () 1.42 eV OQ bCODbCODX O2Oxygen required, Kg/d XVbiomass as VSS wasted per day, Kg/d 1.42the Oxygen equivalent of the biomass is approximately 1.42gCOD/gbiomass VSS 0 2 () 1.42 0.68 e V Q SS OX 看書中的例子 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/d

38、t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。 SS XSS d d K K t 當(dāng)sKs時，該方程可簡化為 當(dāng)sKs時，該方程可簡化為 當(dāng)曝氣池出水要求高時，常處于sKs狀態(tài) SS XSS d d K K t X S d d K t SX S S d d K K t 勞倫斯和麥卡蒂法 2.微生物的增長和基

39、質(zhì)的去除關(guān)系式 式中：y y合成系數(shù)，mg(VSS)/mg(BODmg(VSS)/mg(BOD5 5) )； K Kd d內(nèi)源代謝系數(shù)，h h-1 -1 。 Xd SX d d d d K t y t 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 參見下表： Xd SX d d d d K t y t 這里的y yobs obs實質(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 y為理論合成系數(shù)。 也 可 以 表 達 為 Xd SX d d d d K t y t ) d d ( d d S

40、 obs X t y t 勞倫斯和麥卡蒂法 3.完全混合曝氣池的計算模式 (1)曝氣池體積的計算 q qv v進水流量； QQvw vw排除的剩余活性污泥流量； q qvr vr污泥回流量； x x 曝氣池中的微生物濃度； xe xe出流水中帶走的微生物濃度； xr xr回流污泥中的微生物濃度； s0 s0進水基質(zhì)濃縮； s s出流基質(zhì)濃度； V V曝氣池體積。 微生物平均停留時間，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。 XevvXv X C )( ww qqq V 對上圖所示系統(tǒng)進

41、行微生物量的物料平衡計算： Xd S XevvXvX0v X d d )( d d ww K t yVqqqqV t 整理后即得 Xd S XevvXvX0v X d d )( d d ww K t yVqqqqV t 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 tt SS0S d d )1 ( )( CdX SS0vC K yq V 勞倫斯和麥卡蒂法 3.完全混合曝氣池的計算模式 (2)排出的剩余活性污泥量計算 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： Cd obs 1K y y )( SS0

42、vobsX qyP 勞倫斯和麥卡蒂法 3.完全混合曝氣池的計算模式 (3)確定所需的空氣量 有機物在生化反應(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。 X SS0v 42. 1 68. 0 )( P q 所需的氧量 勞倫斯和麥卡蒂法 4.推流式曝氣池的計算模式 由于當(dāng)前兩種形式的曝氣池實際效果差不多，因而完全混合的計算模式 也可用于推流式曝氣池的計算。 處理污水量為21600m21600m3 3/d/d，經(jīng)沉淀后的BODBOD5 5為2

43、50mg/L,250mg/L, 希望處理后的出水BODBOD5 5為20mg/L20mg/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 1）污水溫度為2020； （2 2）曝氣池中混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSSMLVSS）同混合液懸浮 固體（MLSSMLSS）之比為0.80.8； （3 3）回流污泥SSSS濃度為10000mg/L10000mg/L； （4 4）曝氣池中MLSSMLSS為3500 mg/L3500 mg/L； （5 5）設(shè)計的c c為10d10d； （6 6）出水中含有22mg/L22mg/L生物固體，其中6565是可生化的； （7 7）污水中含

44、有足夠的生化反應(yīng)所需的氧、磷和其他微量元素； （8 8）污水流量的總變化系數(shù)為2.52.5。 例 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 25020 92% 250 E 2506.2 9

45、7.5% 250 E 1.估計出水中溶解性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 已知 則： 解2.計算曝氣池的體積 )(06d. 0 3500mg/L 2mg/L. 6 )(mg/mg5 . 0 /dm21600 d10 1 d X Se 3 v C 查表選定 查表選定 K y q 33 CdX SS0vC m4702m )1006.013500 2 .62505 .02160010 )1 ( )( K yq V 解3.計算每天排除的剩余活性污泥量 計算yobs 計算排除的以揮發(fā)性懸浮固體計的污泥量 計算排除的以SS計的污泥量 3125. 0 100

46、6. 01 5 . 0 1 Cd obs K y y kg/d7 .1645 kg/d10)2 . 6250(216003125. 0)( 3 SS0vobsX qyP kg/d1 .2057kg/d 4 5 7 .1645 X(SS) P 解 4.計算回流污泥比r 曝氣池中VSS濃度3500mg/L 回流污泥VSS濃度8000mg/L 78. 0 8000)(3500 v v vvv r rr q q r qqq 解 5.計算曝氣池的水力停留時間 h2 . 5d217. 0d 21600 4702 v q V t h2 .5d217.0d 21600 4702 v q V t 解 6.計算曝

47、氣池所需的空氣量 (1)生化反應(yīng)中含碳有機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)生化反應(yīng)所需氧量: kg/d7744kg/d 68. 0 10)2 . 6250(21600 0.68 )( BOD 3 S0Sv L q 解 6.計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)實際所需的空氣量為: 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/dm 0.2321.201 5407 33 /m

48、inm168/dm575.242/dm 0.08 19406 333 /minm218/minm1683 .1 33 麥金尼(McKinney)法 1.麥?zhǔn)险J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 無機懸浮固體污 染物 有機懸浮固體污 染物 無機溶解性污 染物 有機溶解性污 染物 不可生物降解有機 懸浮固體污染物 可生物降解的有機 懸浮固體污染物 可生物降解 的有機物 不可生物降 解有機物 污染物的吸附轉(zhuǎn)化情況 廢 水 中 的 污 染 物 無機懸浮固體污染物 不可生物降解有機懸浮固體污染物 可生物降解有機懸浮固體污染物 可生物降解的有機溶解

49、性污染物 無機溶解性污染物 不可生物降解有機溶解性污染物 基本吸附于微生物表 面混入污泥 轉(zhuǎn)化為新的微生物機體和 CO2、H2O 部分轉(zhuǎn)移到新的生物機體中 部分留于廢水中 基本留于廢水中 活性污泥法過程中污染物吸附轉(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)對于城市生活污水，其中可生物降解的有機物量約為2/3轉(zhuǎn)化為微生物細胞， 1/3氧化為CO2和水。氧化過程釋放的能量供微生物繁殖和活動之需。 (3)活性污泥法統(tǒng)中，既存在著有機物質(zhì)的代謝和微生物的增長繁殖，也存在著 細胞物質(zhì)的自身代謝和微生物之間通過食物鏈進行的代

50、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)的活性污泥的細胞組成基本相同。根據(jù)分析，其組成可用 C5H9O2.5N或C5H7NO2表示。 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)有機物完全處理時，出流中的BOD5很低，Ks s, 則上式變?yōu)椋?SS SXS d d K K t S SXS d d K K t (2)在完全混合曝氣池中的混合液是均勻的，因而有機物在曝氣池中 的代謝速率是均勻的，則： tt SS0S d d 式中：Km代謝速率系數(shù)， K

51、m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)律適用于535的溫度范圍。 tt SS0S d d SS SXS d d K K t tK m S0 S 1 Sm SS0 K t 麥金尼(McKinney)法 3.混合液懸浮固體濃度的計算 混合液的懸浮 固體,即活性污 泥的組成部分 活性細胞Ma 內(nèi)源代謝殘留的微生物 有機體Me 未代謝的不可生化的 有機懸浮固體Mi 無機懸浮固體Mii 混合液揮發(fā) 性懸浮固體 MLVSS 混 合 液 懸 浮 固 體 MLSS Ca CSS0 Ca CSS0m a 1 /)(84

52、.0 1 t/)( K t K y M a C SS0me )(2 .0M t yM t MM C iOi )( 1 . 0inf eaiiii MMMM 活性污泥各組成部分的計算 對完全混合曝氣池進行物料平衡，得： Mi在處理過程中不發(fā)生反應(yīng)，而隨C累積： 式中：MiOt 小時內(nèi)污水流入曝氣池中的不可生化的有機懸浮固體量。 麥金尼(McKinney)法 4.出流污水的BOD5計算 式中：Eff表示出流，M表示MLSS。 出流污水中的可降解有機物包括兩部分 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( ff a S5ff E M M E 麥金尼

53、(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 aa SS0 1 . 1 )(57. 0 d d MK tt O 麥金尼(McKinney)法 麥?zhǔn)险J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)供氧的情況來確定。 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

54、體積和需氧量。 例 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，則可以計算出流中溶解性BOD5為： 曝氣池體積為： 1.計算曝氣池的體積 h6h 5 .22 5 .138 h 11.5 1.5-140 mg/L140mg/L)3 . 01 (200 mg/L5 . 1 20) 100 35 (8 . 07 )SS(8 . 0)BOD( S0 S S ff a S5ff t E M M E 33 2520mm6420 解 2.計算MLSS 泥齡c一般為t的20倍，故采用5d，即120h，所以: (1) Ma的計算 mg/L685mg/L 120

55、02. 01 6 120 )5 . 1140(84. 0 1 )(84. 0 Ca C SS0 a K t M 解 2.計算MLSS (2)Me的計算 mg/L328 mg/L685 6 120 )5 . 1140(84. 02 . 0 )(84. 02 . 0 a C SS0e M t M 解 2.計算MLSS (3)Mi的計算 mg/L520mg/L 6 120 26)(ln )(mg/L264 . 08 . 080ln C ii i t fMM fM 解 2.計算MLSS (4)Mii的計算 mg/L421mg/L)328685(1 . 0mg/L 6 120 16 )( 1 . 0)(

56、ln (mg/L)16)8 . 01 (80ln ea C iiii ii MM t fMM fM 解 2.計算MLSS (5)MLSS的計算 mg/L1954mg/L)421520328685( MLSS iiiea MMMM 解 3.計算理論需氧速率 每天的理論需氧量為： )/dkg(O1707)/dkg(O24252023.2824 d d 22 V t O )hmg/(L23.28 )hmg/(L68502. 01 . 1)hmg/(L 6 )5 . 1140(57. 0 1 . 1 6 )(57. 0 d d aa ss0 MK t O 第五節(jié) 二次沉淀池 二次沉淀池的功能要求 1.

57、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） 二沉池的實際工作情況 （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：泥水界面和壓縮界面。 （2）混合液進入二沉池以后，立即 被稀釋，固體濃度大大降低，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)。 二沉池的實際工作情況 二沉池的澄清能力與混合液進入池后的絮凝情況密切相關(guān)，也與二沉池的

58、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)。 對于沉降性能良好的活性污泥，二沉池的泥斗容積可以較小。 基本原理 二次沉淀池的構(gòu)造和計算 二次沉淀池在構(gòu)造上要注意以下特點： （1）二次沉淀池的進水部分，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。在二沉池內(nèi)，活性污泥中的溶解 氧只有消耗，沒有補充，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。 二

59、次沉淀池的容積計算方法可用下列兩個公式反映： 式中：A A澄清區(qū)表面積，mm2 2； q qv v廢水設(shè)計流量，用最大時流量，mm3 3/h/h； u u沉淀效率參數(shù)，mm3 3/ /（mm2 2h h）或m/hm/h； V V污泥區(qū)容積，mm3 3； r r最大污泥回流比； t t污泥在二次沉淀池中的濃縮時間，h h。 二次沉淀池的構(gòu)造和計算 trqV u q A v v trqV u q A v v 第九節(jié) 活性污泥法系統(tǒng)設(shè)計和 運行中的一些重要問題 一一水力負荷水力負荷 二二有機負荷有機負荷 三三微生物濃度微生物濃度 四四曝氣時間曝氣時間 五五微生物平均停留時間（微生物平均停留時間（MC

60、RTMCRT） 六六氧傳遞速率氧傳遞速率 七七回流污泥濃度回流污泥濃度 八八回流污泥率回流污泥率 九九曝氣池的構(gòu)造曝氣池的構(gòu)造 十、十、p pH H和堿度和堿度 十一、十一、溶解氧濃度溶解氧濃度 十二、污泥膨脹及其控制十二、污泥膨脹及其控制 流向污水廠的流 量變化 一、水 力 負 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 水力負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 械表面曝氣機，由于水面的變化，它的運行就變 得不穩(wěn)定。 對二次沉淀池為水力影響。