廢水好氧生物處理

廢水好氧生物處理第1頁/共262頁緒：廢水好氧生物處理原理◆好氧：是指這類生物必須在有分子態(tài)氧氣（O2）的存在下，才能進(jìn)行正常的生理生化反應(yīng).◆厭氧：是指在無分子態(tài)氧存在的條件下，能進(jìn)行正常的生理生化反應(yīng)的生物，如厭氧細(xì)菌、酵母菌等.1.好氧生物處理的基本生物過程第2頁/共262頁A、好氧生物處理過程的生化反應(yīng)方程式其它各類微生物細(xì)胞物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)分子式分別是：

細(xì)菌：C5H7NO2；真菌：C16H17NO6；藻類：C5H8NO2；原生動(dòng)物：C7H14NO3內(nèi)源呼吸（也稱細(xì)胞物質(zhì)的自身氧化）C5H7NO2+O2

CO2

+H2O+NH3+SO42-++能量

合成反應(yīng)（也稱合成代謝、同化作用）

分解反應(yīng)（又稱氧化反應(yīng)、異化代謝、分解代謝）

C、H、O、N、S+O2CO2+H2O+NH3+SO42-++能量C、H、O、N+能量

C5H7NO2第3頁/共262頁廢水好氧生物處理中異養(yǎng)微生物的代謝途徑內(nèi)源呼吸產(chǎn)物+能量(CO2、H2O、NH3、SO42-…)污水中的可降解有機(jī)物新細(xì)胞物質(zhì)（C5H7NO2）代謝產(chǎn)物(CO2、H2O、NH3、SO42-…)(1/3)分解代謝(2/3)合成代謝+異養(yǎng)微生物O2＋能量凈增細(xì)胞物質(zhì)內(nèi)源呼吸～80%～20%內(nèi)源呼吸殘留物O2無機(jī)代謝產(chǎn)物少量能量剩余污泥第4頁/共262頁廢水好氧生物處理中自養(yǎng)微生物的代謝途徑新的細(xì)胞物質(zhì)（C5H7NO2）代謝產(chǎn)物+（N02、NO3、SO42、Fe3+…）氧化合成污水中的無機(jī)污染物(NH3、NO2、H2S、Fe2+…)+自養(yǎng)菌O2能量內(nèi)源呼吸內(nèi)源呼吸產(chǎn)物+能量（CO2、H2O、NH3、SO42…）內(nèi)源呼吸殘留物O2CO2凈增細(xì)胞物質(zhì)無機(jī)代謝產(chǎn)物少量能量剩余污泥第5頁/共262頁1）二者不可分，而是相互依賴的；

a、分解過程為合成提供能量和前物，而合成則給分解提供物質(zhì)基礎(chǔ)；

b、分解過程是一個(gè)產(chǎn)能過程，合成過程則是一個(gè)耗能過程。

2)對有機(jī)物的去除，二者都有重要貢獻(xiàn)；

3）合成量的大小，對于后續(xù)污泥的處理有直接影響；B、分解與合成的相互關(guān)系：第6頁/共262頁◆

結(jié)構(gòu)簡單、小分子、可溶性物質(zhì)，直接進(jìn)入細(xì)胞壁；◆

結(jié)構(gòu)復(fù)雜、大分子、膠體狀或顆粒狀的物質(zhì)，則首先被微生物吸附，隨后在細(xì)胞外酶的作用下被水解液化成小分子有機(jī)物，再進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。C、有機(jī)物被生物降解的歷程第7頁/共262頁2.影響好氧生物處理的主要因素1）溶解氧：約12mg/l；2）水溫：

1530C；3）營養(yǎng)物質(zhì)：

BOD5

N

P=10051（好氧工藝）；其它無機(jī)營養(yǎng)元素：K、Mg、Ca、S、Na等；微量元素：Fe、Cu、Mn、Mo、Si、硼等；4）pH值：一般好氧微生物的最適宜pH在6.58.5之間；

pH4.5時(shí)，真菌將占優(yōu)勢，引起污泥膨脹；第8頁/共262頁2.影響好氧生物處理的主要因素5）有毒物質(zhì)（抑制物質(zhì)）重金屬、氰化物、H2S、鹵族元素及其化合物；酚、醇、醛等6）有機(jī)負(fù)荷率：污水中的有機(jī)物本來是微生物的食物，但太多時(shí)，也會(huì)不利于微生物。7）氧化還原電位：好氧細(xì)菌：+300400mV，至少要求大于+100mV。厭氧細(xì)菌：要求小于+100mV，對于嚴(yán)格厭氧細(xì)菌， 則-100mV，甚至-300mV。第9頁/共262頁A、生物降解性：是指在微生物的作用下，使某一物質(zhì)改變原來的化學(xué)和物理性質(zhì)，在結(jié)構(gòu)上引起的變化程度?？煞譃槿悾?/p>

1)初級生物降解

2)環(huán)境可接受的生物降解

3)完全降解3.廢水可生化性原理及其判別第10頁/共262頁3.廢水可生化性原理及其判別B、有機(jī)物生物降解性能的分類：

◆易生物降解：易于被微生物作為碳源和能源物質(zhì)而被利用；◆可生物降解：能夠逐步被微生物所利用；◆難生物降解：降解速率很慢或根本不降解；注意：1）“難、易”是相對的；

2）同一種化合物在不同種屬微生物的作用下，其降解情況也會(huì)有不同。第11頁/共262頁

鑒定和評價(jià)廢水中有機(jī)污染物的好氧生物降解性的方法：

根據(jù)氧化所耗氧量

:水質(zhì)指標(biāo)法

瓦呼儀法

根據(jù)有機(jī)物的去除效果

:

靜置燒瓶篩選試驗(yàn)

振蕩培養(yǎng)試驗(yàn)法半連續(xù)活性污泥法活性污泥模型試驗(yàn)

根據(jù)CO2量:斯特姆測試法根據(jù)微生物生理生化指標(biāo)主要有：ATP測試法、脫氫酶測試法、細(xì)菌標(biāo)準(zhǔn)平板計(jì)數(shù)測試法等第12頁/共262頁（1）BOD5/COD比值法

BOD5/COD>0.58為完全可生物降解

BOD5/COD=0.45-0.58生物降解性能良好

BOD5/COD=0.30-0.45可生物降解

BOD5/COD<0.30難生物降解該法比較簡單，但精度不高，可粗略反映有機(jī)物的降解性能。C、廢水可生化性評價(jià)方法：第13頁/共262頁C、廢水可生化性評價(jià)方法：（2）瓦呼儀法根據(jù)有機(jī)物的生化呼吸線與內(nèi)源呼吸線的比較來判斷有機(jī)物的生物降解性能。耗氧量（mg/L）時(shí)間(d)b基質(zhì)耗氧曲線（有機(jī)物可降解）a內(nèi)源呼吸曲線c基質(zhì)耗氧曲線（對微生物有抑制作用）微生物呼吸耗氧曲線第14頁/共262頁C、廢水可生化性評價(jià)方法：（3）振蕩培養(yǎng)試驗(yàn)法

在燒瓶中加入接種物、營養(yǎng)液及受試物等，在一定溫度下振蕩培養(yǎng)，在不同的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)測定反應(yīng)液中受試物含量，以評價(jià)受試物的生物降解性；（4）其它：斯特姆測試法、

ATP測試法、脫氫酶測試法、細(xì)菌標(biāo)準(zhǔn)平板計(jì)數(shù)測試法等

第15頁/共262頁廢水好氧生物處理工藝（1）活性污泥法ActivatedSludgeProcessesSuspendedGrowthBiologicalTreamentProcess第16頁/共262頁第一節(jié)

活性污泥法的基本原理2.1.1

活性污泥法的基本概念與流程向生活污水注入空氣進(jìn)行曝氣，并持續(xù)一段時(shí)間以后，污水中即生成一種絮凝體。這種絮凝體主要是由大量繁殖的微生物群體所構(gòu)成，它有巨大的表面積和很強(qiáng)的吸附性能，稱為活性污泥(activatedsludge)?；钚晕勰嗟?7頁/共262頁一組活性污泥圖片第18頁/共262頁曝氣池中的活性污泥第19頁/共262頁曝氣池中的活性污泥第20頁/共262頁活性污泥法的基本流程第21頁/共262頁⑤供氧系統(tǒng)：提供足夠的溶解氧活性污泥法的基本組成①曝氣池：反應(yīng)主體②二沉池：

1）進(jìn)行泥水分離，保證出水水質(zhì)；

2）保證回流污泥，維持曝氣池內(nèi)的污泥濃度。③回流系統(tǒng)：

1）維持曝氣池的污泥濃度；

2）改變回流比，改變曝氣池的運(yùn)行工況。④剩余污泥排放系統(tǒng)：

1）是去除有機(jī)物的途徑之一；

2）維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。第22頁/共262頁①廢水中含有足夠的可溶性易降解有機(jī)物；②混合液含有足夠的溶解氧；③活性污泥在池內(nèi)呈懸浮狀態(tài)；④活性污泥連續(xù)回流、及時(shí)排除剩余污泥，使混合液保持一定濃度的活性污泥；⑤無有毒有害的物質(zhì)流入?；钚晕勰嘞到y(tǒng)有效運(yùn)行的基本條件第23頁/共262頁2.1.2活性污泥的形態(tài)與活性污泥微生物1.活性污泥的基本性質(zhì)①物理性能：“菌膠團(tuán)”、“生物絮凝體”：顏色：黃褐色狀態(tài)：似礬花絮絨顆粒味道：土腥味比重：曝氣池混合液：1.002-1.003；g/cm3

回流污泥：1.004-1.006；g/cm3粒經(jīng)：0.02-0.2mm比表面積：20-100cm2/mL第24頁/共262頁2.1.2活性污泥的形態(tài)與活性污泥微生物1.活性污泥的基本性質(zhì)②生化性能：

1）活性污泥的含水率：99.299.8%；

2）固體物質(zhì)的組成：

活細(xì)胞（Ma）;

微生物內(nèi)源代謝的殘留物（Me）;

吸附的原廢水中難于生物降解的有機(jī)物（Mi）;

無機(jī)物質(zhì)（Mii）.第25頁/共262頁2、活性污泥中的微生物①細(xì)菌:是活性污泥凈化功能最活躍的成分；②真菌:具有分解碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)的功能；但大量異常增殖會(huì)引發(fā)污泥膨脹現(xiàn)象。③其它微生物：原生動(dòng)物、后生動(dòng)物（P98）；在凈化污水系統(tǒng)中：細(xì)菌是第一承擔(dān)者，原生動(dòng)物是第二承擔(dān)者。第26頁/共262頁活性污泥中微生物食物鏈第27頁/共262頁活性污泥中原生動(dòng)物及指示作用第28頁/共262頁3.活性污泥微生物的增殖與活性污泥的增長活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝氣池內(nèi)發(fā)生反應(yīng)、有機(jī)物被降解的必然結(jié)果;活性污泥的增長則是微生物增殖的結(jié)果。污泥增長的一般過程：第29頁/共262頁微生物量時(shí)間微生物的增殖曲線注意：1）間歇靜態(tài)培養(yǎng)；2）底物是一次投加對數(shù)增殖減速增殖內(nèi)源呼吸氧利用速率曲線微生物增殖曲線（M）BOD變化曲線（F）適應(yīng)期第30頁/共262頁增長曲線的四個(gè)階段①適應(yīng)期:（延遲期或調(diào)整期）：

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)增長期:

活性污泥能量水平很高，活性污泥處于松散狀態(tài).③減數(shù)增長期:

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。④內(nèi)源呼吸期能量水平極低，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31頁/共262頁活性污泥增殖規(guī)律的應(yīng)用①活性污泥的增殖狀況，主要是由F/M值所控制；②處于不同增值期的活性污泥，其性能不同，出水水質(zhì)也不同；③通過調(diào)整F/M值，可以調(diào)控曝氣池的運(yùn)行工況，達(dá)到不同的出水水質(zhì)和不同性質(zhì)的活性污泥；④活性污泥法的運(yùn)行方式不同，其在增值曲線上所處位置也不同。第32頁/共262頁2.1.3活性污泥凈化廢水的實(shí)際過程一般將這整個(gè)凈化反應(yīng)過程分為三個(gè)階段：①初期吸附；②微生物代謝；③活性污泥的凝聚、沉淀與濃縮。第33頁/共262頁BOD吸附降解曝氣過程初期較短時(shí)間(1030min)內(nèi)，由于活性污泥具有很大的表面積因而具有很強(qiáng)的吸附能力，因此能夠去除廢水中大量的呈懸浮和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物，使廢水的BOD5值(或COD值)大幅度下降。但這并不是真正的降解，隨著時(shí)間的推移，混合液的BOD5值會(huì)回升，再之后，BOD5值才會(huì)逐漸下降。第34頁/共262頁第二節(jié)活性污泥凈化反應(yīng)影響因

素與主要設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)2.2.1活性污泥凈化反應(yīng)影響因素1）營養(yǎng)物質(zhì)(nutrients)：

BOD5

N

P=10051；2）溶解氧(dissolvedoxygen,DO)

：約12mg/l；3）pH值：6.58.5；4）水溫(temperature)：1530C；5）有毒物質(zhì)(toxicmaterials)：重金屬離子等；第35頁/共262頁2.2.2活性污泥處理系統(tǒng)的控制指標(biāo)

與設(shè)計(jì)、運(yùn)行操作參數(shù)1.表示及控制混合液中微生物量的指標(biāo)①混合液懸浮固體濃度（MLSS）（MixedLiquorSuspendedSolids）：曝氣池單位容積混合液內(nèi)所含有的污泥固體物的總重量。單位：mg/l；g/m3MLSS=Ma+Me+Mi+Mii計(jì)量曝氣池中活性污泥數(shù)量多少的指標(biāo)。一般活性污泥法中，MLSS濃度一般為2－4g/L。第36頁/共262頁②混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（MLVSS）（MixedVolatileLiquorSuspendedSolids）：指混合液懸浮固體中的有機(jī)物的重量，單位：mg/L、g/L或kg/m3。

MLVSS=Ma+Me+Mi；一般在活性污泥法中用MLVSS表示活性污泥中生物的含量（相對）。在條件一定時(shí)，MLVSS/MLSS是較穩(wěn)定的，對城市污水，一般是0.75~0.85第37頁/共262頁①污泥沉降比（SV）（SludgeVolume）是指將曝氣池中的混合液在量筒中靜置30分鐘，其沉淀污泥與原混合液的體積比，一般以%表示；正常數(shù)值為2030%。污泥沉降比可以反映曝氣池正常運(yùn)行時(shí)的污泥量?？捎糜诳刂剖Ｓ辔勰嗟呐欧拧＿€能及時(shí)反映出污泥膨脹等異常情況。2.活性污泥的沉降性能及其評定指標(biāo)第38頁/共262頁污泥沉降比（SV）的測定第39頁/共262頁②污泥體積指數(shù)（SVI）

（SludgeVolumeIndex）

曝氣池出口處混合液經(jīng)30分鐘靜沉后，1g干污泥所形成的污泥體積，單位:ml/g。第40頁/共262頁SVI值能較好地反映出活性污泥的松散程度(活性)和凝聚、沉降性能。其值過低，說明泥粒小，密實(shí)，無機(jī)成分多；其值過高，說明其沉降性能不好，將要或已經(jīng)發(fā)生膨脹現(xiàn)象(sludgebulking)；一般認(rèn)為，處理生活污水時(shí)SVI<100時(shí)，沉降性能良好；SVI為100-200時(shí)，沉降性能一般；SVI>200時(shí)，沉降性能不好。城市污水的SVI一般為50150ml/g.第41頁/共262頁3.污泥齡(ts或c)和水力停留時(shí)間（t）污泥齡（sludgeage)是曝氣池中活性污泥總量與每日排放的污泥量之比，單位是d。正常情況下Xe很小，可忽略，所以：Xr（max）=106/SVI第42頁/共262頁Q,S0,X0進(jìn)水曝氣池V,Se,X二次沉淀池回流污泥RQ,Se,XrQ+RQSe,XQ-QwSe,Xe排放污泥IQw,X,Se排放污泥IIQw,Xr,Se出水活性污泥法各符號的意義第43頁/共262頁3.污泥齡(ts或c)和水力停留時(shí)間（t）水力停留時(shí)間(HRT)(hydraulicretentiontime,HRT)是指水在處理系統(tǒng)中的停留時(shí)間，單位也是d。

HRT＝V/QV是曝氣池的體積；

Q是廢水的流量。第44頁/共262頁4.BOD-污泥負(fù)荷與BOD-容積負(fù)荷在活性污泥法中，一般將有機(jī)物（BOD5）與活性污泥(MLSS)的重量比值(foodtobiomass,F/M)，稱為有機(jī)負(fù)荷，一般用N表示。有機(jī)負(fù)荷又分為污泥負(fù)荷和容積負(fù)荷。第45頁/共262頁4.BOD-污泥負(fù)荷與BOD-容積負(fù)荷污泥負(fù)荷(sludgeloadingrate,NS）即單位重量活性污泥在單位時(shí)間內(nèi)所承受的BOD5量，單位為kgBOD5/(kgMLSSd)。容積負(fù)荷（volumetricloadingrate,NV）是曝氣池單位有效容積在單位時(shí)間內(nèi)所承受的BOD5量，單位為kgBOD5/(m3d)。第46頁/共262頁有機(jī)負(fù)荷的計(jì)算公式：式中：Q－廢水的處理量，m3/d；V－曝氣池的有效容積，m3；S0－進(jìn)水BOD5濃度，kg/m3；X－活性污泥濃度，kgMLSS/m3

。第47頁/共262頁為了表示有機(jī)物的去除情況，也采用去除負(fù)荷Nr，即單位重量活性污泥在單位時(shí)間所去除的有機(jī)物重量。Nr－去除負(fù)荷；Se－出水BOD濃度。第48頁/共262頁污泥負(fù)荷對處理效果的影響：污泥負(fù)荷是影響有機(jī)污染物降解、活性污泥增長的重要因素。是活性污泥處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行最基本參數(shù)之一。污泥負(fù)荷較高，將加快有機(jī)污染物的降解速度與活性污泥增長的速度，降低曝氣池容積，經(jīng)濟(jì)上比較適宜，但處理水質(zhì)未必能達(dá)到預(yù)定的要求。實(shí)踐表明，在一定的活性污泥法系統(tǒng)中，污泥的SVI值與污泥負(fù)荷之間有復(fù)雜的變化關(guān)系。第49頁/共262頁BOD負(fù)荷及水溫對污泥SVI的影響（P108）010020030040050000.51.01.52.02.5BOD負(fù)荷(kgBOD/kgMLSSd)SVI(mL/g)低SVI負(fù)荷區(qū)2高SVI負(fù)荷區(qū)2高SVI負(fù)荷區(qū)1低SVI負(fù)荷區(qū)1低SVI負(fù)荷區(qū)3第50頁/共262頁SVI與污泥負(fù)荷曲線是具有多峰的波形曲線，有三個(gè)低SVI的負(fù)荷區(qū)和兩個(gè)高SVI的負(fù)荷區(qū)。如果在運(yùn)行時(shí)負(fù)荷波動(dòng)進(jìn)入高SVI負(fù)荷區(qū)（0.5-1.50kgBOD/kgMLSS·d），污泥沉降性差，將會(huì)出現(xiàn)污泥膨脹。高負(fù)荷：1.5-2.0kgBOD/kgMLSS·d，中負(fù)荷：0.2-0.4kgBOD/kgMLSS·d，低負(fù)荷：0.03－0.05kgBOD/kgMLSS·d思考題能否通過增加污泥濃度，減少構(gòu)筑物的體積，節(jié)省投資？第51頁/共262頁

活性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化(內(nèi)源呼吸)兩項(xiàng)作用的綜合結(jié)果，所以，微生物的凈增殖速率為：

5.有機(jī)物降解與微生物增殖：

式中:ΔX=每日污泥增長量(VSS),kg/d；

Q—每日處理廢水量(m3/d)；

Sr=Si-Se

Si—進(jìn)水BOD5濃度（kgBOD5/m3）;Se—出水BOD5濃度（kgBOD5/m3）;a—降解每kgBOD5所產(chǎn)生的值，即產(chǎn)率系數(shù)（kgVSS/kgBOD5.d）；

b—每KgVSS每日自身氧化的數(shù)，即自身氧化系數(shù)（d-1）；第52頁/共262頁式中：—活性污泥微生物的凈增殖速（kgVSS/d）

活性污泥微生物的合成速率；

活性污泥微生物自身氧化速率；第53頁/共262頁

因此，活性污泥微生物增殖的基本方程式:

積分后，得出活性污泥微生物在曝氣池內(nèi)每日得凈增長量為:式中:ΔX=每日增長（排放）的揮發(fā)性污泥量

(VSS),kg/d；

QSr—

每日的有機(jī)污染物降解量(Kg/d)；

VXV

—

混合液中揮發(fā)性懸浮固體總量Kg

第54頁/共262頁◆Y、Kd的經(jīng)驗(yàn)值：（1）對于生活污水活與之性質(zhì)相近的工業(yè)廢水；

Y=0.5-0.65Kd=0.05-0.1（2）城市污水：Y=0.4-0.5Kd=0.07左右（3）幾種工業(yè)廢水的值:通過實(shí)際測定確定。◆Y、Kd值應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)或運(yùn)行所取得的數(shù)據(jù)按下式以圖解法（P112）確定：第55頁/共262頁c=VX/X

Nrs=Q(S0－Se)/VX

污泥齡與污泥去除負(fù)荷成反比關(guān)系第56頁/共262頁

6.有機(jī)物降解與需氧：◆微生物的代謝需要氧：

(1)需要將一部分有機(jī)物氧化分解；

(2)也需要對自身細(xì)胞的一部分物質(zhì)進(jìn)行自身氧化?！粜柩趿坑?jì)算:

式中：

O2—曝氣池混合液的需氧量，kgO2/d；

a’—代謝每kgBOD5所需的氧量，kgO2/kgBOD5·d；

b’—每kgVSS每天進(jìn)行自身氧化所需的氧量，

kgO2/kgVSS·d；第57頁/共262頁或

上式可改寫成：

其中：—單位重量污泥的需氧量，kgO2/kgVSS·d；－每降解1kgBOD5的需氧量，

kgO2/kgBOD5·d。第58頁/共262頁a’、b’值的確定:a′、b′可以通過一組試驗(yàn)結(jié)果作圖求得(P113圖4－10)。a′值：對生活污水為0.4～0.53。b′值：介于0.11～0.188之間。試驗(yàn)法:第59頁/共262頁例3.1

某污水處理廠，設(shè)計(jì)流量Q=500000m3，原廢水的BOD5濃度為240mg/l，初沉池對BOD5的去除率為25%，處理工藝為活性污泥法，要求處理出水的BOD5為15mg/l，曝氣池容積V=150000m3，曝氣池中MLSS濃度為3000mg/l，VSS/SS=0.75，回流污泥中的MLSS濃度為10000mg/l。有關(guān)參數(shù)：

a’=0.5KgO2/KgBOD5,b’=0.1KgO2/KgVss.d;a=0.6KgVss/KgBOD5,b=0.08d-1;試求：（1）曝氣池的水力停留時(shí)間；（2）曝氣池的F/M值、容積去除負(fù)荷及污泥去除負(fù)荷；（3）剩余污泥的產(chǎn)量及體積；（4）污泥齡；（5）所需要的氧量；第60頁/共262頁解：（1）曝氣池的水力停留時(shí)間第61頁/共262頁（2）曝氣池的F/M值、容積去除負(fù)荷及污泥去除負(fù)荷；第62頁/共262頁（3）剩余污泥的產(chǎn)量及體積；第63頁/共262頁（4）污泥齡；第64頁/共262頁（5）所需要的氧量；第65頁/共262頁◆

基本概念

1.動(dòng)力學(xué):研究反應(yīng)速度和各種關(guān)系的學(xué)說.

2.生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué):研究污水生物處理中有機(jī)物降解速度和微生物增長速率的動(dòng)力學(xué)模式.3.反應(yīng)速度:

單位時(shí)間里底物的減少量,最終產(chǎn)物的增加量.

4.生化反應(yīng)速度:底物(S)->細(xì)胞（X）+殘留物(P).

以底物濃度的減少率或細(xì)胞的增加率表示反應(yīng)速度。

5.反應(yīng)級數(shù):第三節(jié)活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第66頁/共262頁第三節(jié)

活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)◆

活性污泥法反應(yīng)動(dòng)力學(xué):

A、作用：可定量或半定量地揭示系統(tǒng)內(nèi)有機(jī)物降解污泥增長、耗氧等作用與各項(xiàng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù)以及環(huán)境因素之間的關(guān)系；

B、研究內(nèi)容：（1）基質(zhì)降解的動(dòng)力學(xué)；（2）微生物增長動(dòng)力學(xué)；（3）還研究底物降解與生物量增長、底物降解與需氧、營養(yǎng)要求等的關(guān)系。

第67頁/共262頁第三節(jié)

活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

C、基本假設(shè)

(1)反應(yīng)器內(nèi)物料是完全混合；（2)活性污泥系統(tǒng)的運(yùn)行條件絕對穩(wěn)定；（3）二次沉淀池內(nèi)無微生物活動(dòng)；（4）進(jìn)水基質(zhì)均為溶解性的，并且濃度不變，也不含微生物；（5）系統(tǒng)中不含有毒物質(zhì)和抑制物質(zhì)。第68頁/共262頁主要介紹酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)公式（米—門公式）（Michaelis—Menton）

莫諾德（Monod）模式勞倫斯——麥卡蒂（Lawrence—McCarty）模式

第69頁/共262頁2.3.2活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)

Michaelis—Menton提出酶的“中間產(chǎn)物”學(xué)說，通過理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，提出了含單一基質(zhì)單一反應(yīng)的酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)公式，即米—門公式：(米—門公式與莫諾德模式)A、米—門公式（酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)公式）.第70頁/共262頁(推導(dǎo))

式中：

:產(chǎn)物生成的反應(yīng)速率；

:產(chǎn)物生成的最高速率；

:米氏常數(shù)（又稱飽和常數(shù)，半速常數(shù)）；

:基質(zhì)濃度；第71頁/共262頁第72頁/共262頁2.3.1活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)(米—門公式與莫諾德模式)B、莫諾德模式：

Monod經(jīng)過大量的試驗(yàn)研究，提出類似表達(dá)微生物比增值速率與基質(zhì)濃度之間的動(dòng)力學(xué)關(guān)系式。也可以用來描述曝氣池中

活性污泥的增長速度。.第73頁/共262頁式中：：微生物的比增殖速率；：基質(zhì)達(dá)到飽和濃度時(shí)，微生物的最大比增殖速率；：反應(yīng)器內(nèi)的基質(zhì)濃度，mg/l；：飽和常數(shù)，也是半速常數(shù)。（公式討論）第74頁/共262頁對污水研究領(lǐng)域，v比u更實(shí)際。v:有機(jī)物的比降解速度（單位生物量的降解速度）S0-進(jìn)水有機(jī)物濃度S-t時(shí)反應(yīng)后殘存的有機(jī)物濃度t–

活性污泥反應(yīng)時(shí)間X–

混合液中活性污泥總量第75頁/共262頁1）在高底物濃度條件下，S>>Ks,Ks可忽略不計(jì)；則上式簡化為：

即有機(jī)物降解與基質(zhì)濃度無關(guān)，呈零級反應(yīng)；與污泥濃度（生物量）有關(guān)，并呈一級反應(yīng)。莫諾方程的推論：v=vmaxS/Ks+S

dS/dt=vX第76頁/共262頁2）在低底物濃度時(shí)，S<<Ks，S可忽略不計(jì)；則有：此時(shí)，v∝S，與底物濃度或正比，呈一級反應(yīng)。莫諾方程的推論：v=vmaxS/Ks+S

dS/dt=vX第77頁/共262頁3）隨著底物濃度逐步增加，微生物增長速度和底物濃度呈v=vmaxS/Ks+S，即不成正比關(guān)系，此時(shí)0＜n＜1呈混合反應(yīng)區(qū)的生化反應(yīng)。莫諾方程的推論：v=vmaxS/Ks+S

dS/dt=vX第78頁/共262頁莫諾方程式與其u=f(s)關(guān)系曲線圖第79頁/共262頁Q,S0,X0進(jìn)水曝氣池V,Se,X二次沉淀池回流污泥RQ,Se,XrQ+RQSe,XQ-QwSe,Xe排放污泥IQw,X,Se排放污泥IIQw,Xr,Se出水4.3.3Lawrence—McCarty模式：第80頁/共262頁方式I：剩余污泥從污泥回流系統(tǒng)排出；

簡化后第81頁/共262頁方式II：剩余污泥從曝氣池直接排出；簡化后方式II優(yōu)點(diǎn)：1）減輕了二沉池的負(fù)擔(dān)；

2）可將剩余污泥單獨(dú)濃縮處理；

3）便于控制曝氣池的運(yùn)行。第82頁/共262頁

1.基本概念：

a、微生物比增殖速率：

b、單位基質(zhì)利用率：

c、生物固體平均停留時(shí)間（又稱細(xì)胞平均停留時(shí)間，在工程上習(xí)稱污泥齡）

———從工程上來說，就是反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)微生物總量與每日排放的剩余污泥量的比值:第83頁/共262頁2.L—M

基本方程(1)

第一基本方程式：(2)

第二基本方程式：第84頁/共262頁2.方程的應(yīng)用

A、第一導(dǎo)出方程出水水質(zhì)（Se）與污泥齡之間的關(guān)系：適用條件：對于完全混合式代入第一基本方程。第85頁/共262頁2.方程的應(yīng)用

B、第二導(dǎo)出方程

曝氣池內(nèi)微生物濃度與污泥齡的關(guān)系代入第一基本方程。第86頁/共262頁2.方程的應(yīng)用

C、第三導(dǎo)出方程回流比與污泥齡之間的關(guān)系代入第一基本方程。第87頁/共262頁2.方程的應(yīng)用產(chǎn)率系數(shù)：是指單位時(shí)間內(nèi)，微生物的合成量與基質(zhì)降解量的比值；D、產(chǎn)率系數(shù)（Y）與表觀產(chǎn)率系數(shù)(Yobs）之間的關(guān)系：表觀產(chǎn)率系數(shù)：是指單位時(shí)間內(nèi)，實(shí)際測定的污泥產(chǎn)量與基質(zhì)降解量的比值；第88頁/共262頁2.方程的應(yīng)用E、對方程式的推論：第89頁/共262頁4.4活性污泥處理系統(tǒng)的運(yùn)行方式4.4.1傳統(tǒng)活性污泥法（普通活性污泥法）4.4.2階段曝氣活性污泥法4.4.3再生曝氣活性污泥法系統(tǒng)4.4.4吸附—再生活性污泥法系統(tǒng)4.4.5延時(shí)曝氣活性污泥法4.4.6高負(fù)荷活性污泥法4.4.7完全混合活性污泥法4.4.8多級活性污泥法系統(tǒng)4.4.9

深水曝氣活性污泥法系統(tǒng)4.4.10深井曝氣池活性污泥法系統(tǒng)4.4.11淺層曝氣活性污泥法系統(tǒng)4.4.12純氧曝氣活性污泥法系統(tǒng)第90頁/共262頁4.4.1傳統(tǒng)活性污泥法：第91頁/共262頁

工藝特征：

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?！喑厥淄┭醪蛔?，后段供氧過剩，池前段DO濃度較低，沿池長逐漸增高

存在不足：

1)不適應(yīng)沖擊負(fù)荷和有毒物質(zhì)因?yàn)槭峭屏魇剑M(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?！嗨|(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，占地大第92頁/共262頁4.4.2階段曝氣活性污泥法（分階段進(jìn)水或多階段進(jìn)水）工藝特點(diǎn)：a、污水均勻分散地進(jìn)入，使負(fù)荷及需氧趨于均衡，利于生物降解，降低能耗。b、混合液中Xa濃度逐步降低，減輕二次池負(fù)荷，利于固液分離。c、污水均勻分散地進(jìn)入，增強(qiáng)了系統(tǒng)對水質(zhì)、水量沖擊負(fù)荷的適應(yīng)能力。第93頁/共262頁第94頁/共262頁4.4.3再生曝氣活性污泥法工藝特點(diǎn)：a、提高污泥活性，使其充分代謝。b、再生池不另行設(shè)置，而是將曝氣池的一部分在再生池。曝氣池一般3或6廊道，1/3或1/6作再生段。c、處理效果與傳統(tǒng)活性污泥法相近，

BOD去除率90％以上。第95頁/共262頁4.4.4吸附—再生活性污泥法系統(tǒng)第96頁/共262頁4.4.4吸附—再生活性污泥法系統(tǒng)工藝特點(diǎn)：

1)將吸附與代謝過程分二個(gè)池或二段,吸附與再生分別進(jìn)行。

2)吸附時(shí)間較短（30～60min），再生池只對回流污泥再生?！嗾麄€(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

出水BOD去除率一般小于90％

4)具有一定的耐沖擊負(fù)荷的能力

5)不宜處理溶解性有機(jī)物較多的污水第97頁/共262頁4.4.5延時(shí)曝氣活性污泥法

第98頁/共262頁4.4.5延時(shí)曝氣活性污泥法

工藝特點(diǎn)：

1)負(fù)荷低(Ns非常小,0.05～0.10kgBOD/kgMLSS·d)，

2)曝氣時(shí)間長（24h以上），活性污泥處于內(nèi)源呼吸期，剩余污泥少且穩(wěn)定，污泥不需要消化處理，工藝也不需要設(shè)初沉池。

3)出水水質(zhì)好，對原污水有較強(qiáng)的適應(yīng)能力,只適合于小城鎮(zhèn)污水處理（Q≤1000m3/d）工藝不足：池容大、負(fù)荷小、曝氣量大、投資與運(yùn)行費(fèi)用高。第99頁/共262頁4.4.6高負(fù)荷活性污泥法工藝特點(diǎn)：

構(gòu)筑物與普通活性污泥法以及吸附再生工藝相同，但其停留時(shí)間短，BOD負(fù)荷高、曝氣時(shí)間短。曝氣時(shí)間短（1.5～3.0h）。

Ns高（1.5～3.0kgBOD/kgMLSS·d），工藝不足：

BOD去除率不高（ηBOD<（65～75）%），出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。第100頁/共262頁4.4.7完全混合活性污泥法第101頁/共262頁4.4.7完全混合活性污泥法工藝特點(diǎn)：a、污水進(jìn)入曝氣池后迅速被稀釋混勻，水質(zhì)水量變化對系統(tǒng)影響小。b、由于水質(zhì)在各處相同，因而各處微生物群體與組成相同，降解工況相同。c、需氧速度均衡，動(dòng)力消耗略省。工藝不足：池內(nèi)未有污染物濃度、微生物濃度與種群的梯度或鏈群，導(dǎo)致微生物的有機(jī)物降解動(dòng)力低下，易出現(xiàn)污泥膨脹。類型：按構(gòu)筑物形狀分合建式與分建式。第102頁/共262頁第103頁/共262頁4.4.8多級活性污泥法系統(tǒng)當(dāng)進(jìn)水有機(jī)污染濃度很高時(shí)采用此工藝工藝特點(diǎn)：

a、污水處理單元串聯(lián)。

b、負(fù)荷高（一級），且賴沖擊負(fù)荷，二級負(fù)荷低。

c、各級污泥Qc不同，微生物種群各異.不足：投資與運(yùn)行費(fèi)用高，管理麻煩（各種設(shè)備多）。第104頁/共262頁4.4.9深水曝氣活性污泥法1.概述1)亨利定律：C＝H·P

式中：C——水中溶解氧飽和濃度

H——亨利常數(shù)

P——壓力2)

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第105頁/共262頁4.4.9深水曝氣活性污泥法工藝特點(diǎn)：

a、由于水壓加大，提高了飽和溶解氧濃度以及降低氣泡直徑，提高氣泡的表面積，進(jìn)而提高了氧的傳遞速率，從而利于微生物的增殖與有機(jī)污染物的降解。

b、向深部發(fā)展，節(jié)省占地。按機(jī)械（曝氣）設(shè)備的利用情況，分中層曝氣和底層曝氣，前者可以利用常用風(fēng)機(jī)（5m風(fēng)機(jī)），對10m深井曝氣；后者需用高壓風(fēng)機(jī)（10m風(fēng)機(jī)）。第106頁/共262頁4.4.10深井曝氣活性污泥法工藝特點(diǎn)：

a、由于水壓很大（井深50-100m），明顯提高了飽和溶解氧濃度以及降低氣泡直徑，提高氣泡的表面積，進(jìn)而顯著提高氧的傳遞速率，從而利于微生物的增殖與有機(jī)污染物的降解。

b、向深部發(fā)展，節(jié)省占地，并利用進(jìn)出水位差以及曝氣提升力循環(huán)。不足之處：施工難度大，對地質(zhì)條件和防滲要求高。第107頁/共262頁4.4.11淺層曝氣活性污泥法理論基礎(chǔ)：氣泡只是在形成與破碎瞬間，有著最高的氧轉(zhuǎn)移率，而與水深無關(guān)。工藝特點(diǎn)：曝氣器安裝深度0.6～0.8m，適宜低壓風(fēng)機(jī)曝氣，節(jié)省電耗。第108頁/共262頁4.4.12純氧曝氣活性污泥法系統(tǒng)原理：提高氧的分壓，強(qiáng)化氧的傳質(zhì)能力，增加MLSS濃度和容積負(fù)荷，提高生化反應(yīng)速率。不足之處：要密閉運(yùn)行，工藝運(yùn)行管理復(fù)雜。第109頁/共262頁a、

BOD負(fù)荷：一般BOD污泥負(fù)荷0.2～0.4，延時(shí)曝氣法低（<0.1），高負(fù)荷活性污泥法BOD污泥負(fù)荷>1.5，而對特殊的深井曝氣和純氧曝氣因氧的傳質(zhì)改善，可以把BOD負(fù)荷設(shè)計(jì)在0.5～1.5之間。b、泥齡：對一般的活性污泥法工藝以及深井曝氣和純氧曝氣工藝，其泥齡一般在5～15d，多數(shù)6～8d；高負(fù)荷活性污泥法泥齡2.5d以下；而延時(shí)曝氣則一般在20d以上。工藝設(shè)計(jì)參數(shù)總結(jié)如下：第110頁/共262頁c、

曝氣池混合液濃度（X）：一般在3000mg/L左右。延時(shí)曝氣、合建式完全混合活性污泥法以及深井曝氣略高。d、污泥回流比：一般在100％以下，多數(shù)在50％左右；而延時(shí)曝氣、合建式完全混合活性污泥法回流比在100％以上。e、

曝氣時(shí)間：一般在8h以下，多數(shù)為4～6h。但延時(shí)曝氣一般在20h以上；高負(fù)荷工藝以及深井曝氣工藝曝氣時(shí)間很短。工藝設(shè)計(jì)參數(shù)總結(jié)如下：第111頁/共262頁①強(qiáng)化不同微生物的作用（群落），如高負(fù)荷、多級、延時(shí)曝氣等工藝。②提高氧的傳質(zhì)，降低能耗（純氧曝氣、深水曝氣、深井曝氣以及淺層曝氣等）。③節(jié)省占地（深井）。④保證出水水質(zhì)（延時(shí)曝氣、多級曝氣等）。⑤活性污泥特性（收附再生、再生以及高負(fù)荷活性污泥法等）。⑥易管理與構(gòu)筑物單元少，如合建式完全混合活性污泥法與SBR等。⑦利于污泥處置，延時(shí)曝氣以及A2/0等。各種工藝技術(shù)的著重點(diǎn)包括：第112頁/共262頁第五節(jié)曝氣的原理、方法與設(shè)備曝氣原理；曝氣系統(tǒng)的計(jì)算方法曝氣設(shè)備；曝氣池第113頁/共262頁曝氣的作用：供氧；攪拌混合作用，使活性污泥在混合液中保持懸浮狀態(tài)，與廢水充分接觸混合。曝氣的方法

鼓風(fēng)曝氣機(jī)械爆氣鼓風(fēng)機(jī)械曝氣聯(lián)合一、曝氣的原理第114頁/共262頁曝氣的原理與過程：氣泡細(xì)胞BODDOCO2/H2O空氣O221%N279%壓力、氣量供氧：FICK定律與雙膜理論、KLa需氧：曝氣：供氣（實(shí)際廢水）O2<21%N2>79%DO=1~2mg/L供氧與需氧供氧與供氣實(shí)際與標(biāo)準(zhǔn)曝氣設(shè)備：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下供氣量、阻力第115頁/共262頁1、Fick定律Fick定律認(rèn)為：擴(kuò)散過程的推動(dòng)力是物質(zhì)在界面兩側(cè)的濃度差，物質(zhì)的分子會(huì)從濃度高的一側(cè)向濃度低的一側(cè)擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移。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)第116頁/共262頁氣液傳質(zhì)過程通常遵循一定的傳質(zhì)擴(kuò)散理論，氣液傳質(zhì)理論目前有：雙膜理論淺層理論表面更新理論目前工程和理論上應(yīng)用較多的為雙膜理論。第117頁/共262頁2.氧轉(zhuǎn)移的雙膜理論邊界層紊流紊流層流層流ygCLCiPiPg液膜氣膜氣相主體液相主體yl對流擴(kuò)散對流擴(kuò)散分子擴(kuò)散Pg

PiCs氧傳遞的阻力主要集中在氣液膜內(nèi)；氧傳遞的推動(dòng)力是界面上飽和溶解氧濃度Cs與液相主體中的溶解氧濃度CL之差。第118頁/共262頁氧轉(zhuǎn)移的雙膜理論模式圖邊界層紊流紊流層流層流CLPiPg液膜氣膜氣相主體液相主體yl對流擴(kuò)散對流擴(kuò)散分子擴(kuò)散CsCs：與氣相主體中氧分壓相當(dāng)?shù)娘柡腿芙庋鯘舛?；CL：液相主體中所要求的溶解氧濃度氧轉(zhuǎn)移過程中的傳質(zhì)推動(dòng)力就可以認(rèn)為主要是界面上的飽和溶解氧濃度值(Cs)與液相主體中的溶解氧濃度值(CL)之差。第119頁/共262頁雙膜理論式中：KLa——氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)，h-1為了提高氣體傳遞速率，可以從兩方面考慮：①

提高KLa值：加強(qiáng)液相主體的紊流程度，降低液膜厚度；加速氣、液界面的更新；增大氣、液接觸面積等。②

提高飽和濃度值：提高氣相中的氧分壓，如純氧曝氣、深井曝氣等。第120頁/共262頁

3.氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)（）的求定將氧轉(zhuǎn)移速率公式整理，得：積分后得：積分換成的以10為底，則:第121頁/共262頁實(shí)驗(yàn)裝置圖第122頁/共262頁第123頁/共262頁◆標(biāo)準(zhǔn)氧轉(zhuǎn)移速率與實(shí)際氧轉(zhuǎn)移速率*標(biāo)準(zhǔn)氧轉(zhuǎn)移速率：指脫氧清水在20C和1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下測得的氧轉(zhuǎn)移速率，一般以R0表示（kgO2/h）；*實(shí)際氧轉(zhuǎn)移速率：以城市廢水或工業(yè)廢水為對象，按當(dāng)?shù)貙?shí)際情況（指水溫、氣壓等）進(jìn)行測定，所得到的為實(shí)際氧轉(zhuǎn)移速率，以R表示，單位為kgO2/h。4.氧轉(zhuǎn)移速率的影響因素

第124頁/共262頁

影響氧轉(zhuǎn)移速率的主要因素水質(zhì)

水溫

氣壓影響氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa=0.80.85影響飽和溶解氧濃度Cs0.90.97影響氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa影響飽和溶解氧濃度Cs水溫升高，Cs值會(huì)下降;反之，則升高。影響飽和DO濃度Cs鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)中Csm的計(jì)算第125頁/共262頁鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng):

Ot——從曝氣池逸出氣體中含氧量的百分率，%；Pb——安裝曝氣裝置處的絕對壓力，可以按下式計(jì)算：第126頁/共262頁二、曝氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計(jì)算

氧轉(zhuǎn)移速率的計(jì)算氧轉(zhuǎn)移效率與供氣量的計(jì)算曝氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)機(jī)械曝氣系統(tǒng)第127頁/共262頁2.1氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計(jì)算1、氧轉(zhuǎn)移速率的計(jì)算R0－標(biāo)準(zhǔn)氧轉(zhuǎn)移速度，R－水溫為T，壓力為P條件下的廢水中的實(shí)際氧轉(zhuǎn)移速率，CL——曝氣池混合液中的溶解氧濃度，一般按2mg/l來考慮。第128頁/共262頁2、氧轉(zhuǎn)移效率與供氣量的計(jì)算(1)氧利用率EA

各種曝氣裝置的EA值是制造廠家通過清水試驗(yàn)測出的，隨產(chǎn)品向用戶提供。(2)供氣量Gs(3)需氧量活性污泥系統(tǒng)中的供氧速率與耗氧速率應(yīng)保持平衡，因此，曝氣池混合液的供氧量應(yīng)等于需氧量。需氧量是可以根據(jù)下式求得：第129頁/共262頁1.鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)風(fēng)量（空氣量）(m3/d)供氧速率(kgO2/d)需氧速率(kgO2/d)風(fēng)壓＋=實(shí)際條件標(biāo)準(zhǔn)條件？風(fēng)機(jī)選擇標(biāo)準(zhǔn)條件曝氣系統(tǒng)的計(jì)算方法第130頁/共262頁鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般程序：(1)求風(fēng)量即供氣量：

求需氧速率O2根據(jù)供氧速率=需氧速率，則有：R=O2求標(biāo)準(zhǔn)氧轉(zhuǎn)移速率R0：Gs（m3/min)第131頁/共262頁鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)Csm的計(jì)算第132頁/共262頁(2)求要求的風(fēng)壓（風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓）：根據(jù)管路系統(tǒng)的沿程阻力、局部阻力、靜水壓力再加上一定的余量，得到所要求的最小風(fēng)壓。(3)根據(jù)風(fēng)量與風(fēng)壓選擇合適的風(fēng)機(jī)。第133頁/共262頁曝氣系統(tǒng)的計(jì)算方法2.機(jī)械曝氣系統(tǒng)供氧速率(kgO2/d)需氧速率(kgO2/d)=實(shí)際條件標(biāo)準(zhǔn)條件？曝氣機(jī)械的選擇標(biāo)準(zhǔn)條件第134頁/共262頁機(jī)械曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般程序：

（1）充氧能力R0的計(jì)算：

求需氧量O2R=O2進(jìn)而根據(jù)R0值選配合適的機(jī)械曝氣設(shè)備。第135頁/共262頁一個(gè)城市污水處理廠，設(shè)計(jì)流量Q＝10000m3/d，一級處理出水BOD5＝150mg/l，采用活性污泥法處理，處理水BOD515mg/l。采用中微孔曝氣盤作為曝氣裝置。曝氣池容積V＝3000m3，px=2000mg/l，EA=10%，曝氣池出口處溶解氧2mg/l，水溫T=250C，曝氣盤安裝在水下4.5m處。有關(guān)參數(shù)為：a’=0.5,b’=0.1,=0.85,=0.95，=1.0求：(1)采用鼓風(fēng)曝氣時(shí)，所需的供氣量Gs（m3/min）

(2)采用表面機(jī)械曝氣器時(shí)的充氧量R0(kgO2/h)[例題]第136頁/共262頁(1)計(jì)算需氧量：A．鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)第137頁/共262頁(2)計(jì)算20C和25C時(shí)曝氣池內(nèi)飽和溶解氧濃度的平均值：②氣泡逸出曝氣池表面時(shí)，氧含量的百分比計(jì)算：③查表得20C和25C時(shí)的飽和溶解氧濃度分別為：

Cs(20)=9.17mg/l;Cs(25)=8.38mg/l①曝氣裝置出口處的壓力Pb：第138頁/共262頁（3）標(biāo)準(zhǔn)供氧速率R0：（4）計(jì)算供氣量：第139頁/共262頁B.機(jī)械曝氣器求充氣能力R0：第140頁/共262頁鼓風(fēng)曝氣裝置表面（機(jī)械）曝氣裝置三、曝氣設(shè)備第141頁/共262頁曝氣裝置的技術(shù)性能指標(biāo)

◆動(dòng)力效率（Ep）：每消耗1度電轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量（kgO2/kw.h）；

◆氧的利用率（EA）：又稱氧轉(zhuǎn)移效率，是指通過鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量占總供氧量的百分比（%）；

◆充氧能力（R0）：通過表面機(jī)械曝氣裝置在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量（kgO2/h）。第142頁/共262頁1、鼓風(fēng)曝氣（1）鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)組成：鼓風(fēng)機(jī)(壓力系統(tǒng))

空氣輸送管道擴(kuò)散器（擴(kuò)散裝置）第143頁/共262頁（2）擴(kuò)散裝置分類：◆氣泡型☆微氣泡型（100um）;☆小氣泡型（<1.5mm）;☆中氣泡型（2-3mm）;☆大氣泡型（15mm）;◆水力剪切型：倒盆形曝氣器、固定螺旋曝氣器；◆水力沖擊型：

密集多噴嘴和射流擴(kuò)散裝置第144頁/共262頁①小氣泡擴(kuò)散器：

由微孔透氣材料制成的擴(kuò)散板、擴(kuò)散盤和擴(kuò)散管等；氣泡直徑在1.5mm以下；氧的利用率較高。②中氣泡擴(kuò)散器：氣泡直徑為23mm。常用穿孔管、莎綸管。③大氣泡擴(kuò)散器氣泡直徑為15mm，常用豎管。第145頁/共262頁④微氣泡擴(kuò)散器氧的利用率較高。缺點(diǎn)：易堵塞，空氣需經(jīng)過濾處理凈化，擴(kuò)散阻力大。第146頁/共262頁膜片微孔曝氣器第147頁/共262頁盤式橡膠膜微孔曝氣頭的工作狀況第148頁/共262頁安裝中的膜微孔曝氣器第149頁/共262頁第150頁/共262頁第151頁/共262頁第152頁/共262頁鼓風(fēng)機(jī)常用羅茨鼓風(fēng)機(jī)、離心式鼓風(fēng)機(jī)。第153頁/共262頁分類：按轉(zhuǎn)動(dòng)軸的安裝形式，可分為豎軸式和橫軸式兩大類。2、機(jī)械曝氣第154頁/共262頁1）水躍——曝氣機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，表面的混合液不斷地從周邊被拋向四周，形成水躍，液面被強(qiáng)烈攪動(dòng)而卷入空氣；2)提升——曝氣機(jī)具有提升作用，使混合液連續(xù)地上下循環(huán)流動(dòng)，不斷更新氣液接觸界面，強(qiáng)化氣、液接觸；3)負(fù)壓吸氣——曝氣器的轉(zhuǎn)動(dòng)，使其在一定部位形成負(fù)壓區(qū)，而吸入空氣。曝氣的原理第155頁/共262頁(1)豎式曝氣機(jī)泵型葉輪曝氣器、倒傘型葉輪曝氣器、平板型葉輪曝氣器等。第156頁/共262頁泵形葉輪曝氣器第157頁/共262頁倒傘形葉輪曝氣器第158頁/共262頁第159頁/共262頁曝氣轉(zhuǎn)刷、曝氣轉(zhuǎn)盤等。(2)臥式曝氣機(jī)第160頁/共262頁臥式曝氣刷第161頁/共262頁第162頁/共262頁第163頁/共262頁動(dòng)力效率（Ep）：每消耗1度電轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量（kgO2/kw.h）；

氧的利用率（EA）：是指通過鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量占總供氧量的百分比（%）；充氧能力（R0）：通過表面機(jī)械曝氣裝置在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量（kgO2/h）。3、曝氣設(shè)備性能指標(biāo)第164頁/共262頁

從混合液流型可分為推流式、完全混合式和二池結(jié)合型三種。四、曝氣池池型第165頁/共262頁1、推流曝氣池平面布置橫斷面布置曝氣裝置曝氣總管曝氣池壁曝氣池壁第166頁/共262頁推流式曝氣池第167頁/共262頁第168頁/共262頁第169頁/共262頁第170頁/共262頁2、完全混合曝氣池

完全混合式曝氣池常采用表面曝氣機(jī)供氧。池子多采用圓形、方形或多邊形。分建式、合建式第171頁/共262頁圓形曝氣池第172頁/共262頁方形曝氣池第173頁/共262頁3、推流完全混合結(jié)合式

在推流式曝氣池中設(shè)置多個(gè)表面曝氣機(jī)。第174頁/共262頁第六節(jié)活性污泥新工藝一、氧化溝工藝（也稱氧化渠或循環(huán)曝氣池）1、氧化溝的工藝流程圖1以氧化溝為主的廢水處理流程第175頁/共262頁一、氧化溝工藝（也稱氧化渠或循環(huán)曝氣池）2、氧化溝的特征1)氧化溝屬于活性污泥處理工藝的一種變形工藝;2)氧化溝一般采用轉(zhuǎn)刷等表面曝氣設(shè)備；3)氧化溝結(jié)型式采用環(huán)形溝渠型式，混合液在氧化溝曝氣器的推動(dòng)下作水平流動(dòng)(平均流速>0.3m/s)；4)氧化溝采用延時(shí)曝氣，不需初沉池，且不采用污泥消化處理；5)氧化溝的污泥負(fù)荷在0.05～0.10kgBOD5/kgMLSS.d之間。6)污泥負(fù)荷和污泥齡的選取，要考慮污水硝化和污泥穩(wěn)定化兩個(gè)因素，一般污泥齡為10～30d。第176頁/共262頁一、氧化溝工藝（也稱氧化渠或循環(huán)曝氣池）3、氧化溝的類型1)傳統(tǒng)轉(zhuǎn)刷曝氣氧化溝；2)三溝式氧化溝；3)卡魯塞爾氧化溝；4)奧貝爾氧化溝；5)一體化氧化溝；6)微曝氧化溝等等；第177頁/共262頁一、氧化溝工藝（也稱氧化渠或循環(huán)曝氣池）4、氧化溝的命名（1）根據(jù)采用的特殊曝氣設(shè)備命名，例如將采用立式表曝機(jī)曝氣的氧化溝，命名為表曝氧化溝，將采用射流曝氣的氧化溝命名為射流曝氣氧化溝等。（2）根據(jù)氧化溝的運(yùn)行方式和氧化溝的主要特點(diǎn)方式命名，例如將目前的雙溝氧化溝和三溝式氧化溝命名為交替(工作)式氧化溝，將沉淀設(shè)備在氧化溝內(nèi)的氧化溝命名為一體化氧化溝等。而不宜將采用立式表曝機(jī)的氧化溝統(tǒng)稱為卡魯塞爾氧化溝。第178頁/共262頁一、氧化溝工藝（也稱氧化渠或循環(huán)曝氣池）4、氧化溝的命名(3)在引進(jìn)項(xiàng)目上可以直接采用原名，如奧貝爾氧化溝、卡魯塞爾氧化溝等等。在我們應(yīng)用時(shí)雖然采用同樣的工作原理，但是在其已有注冊商標(biāo)的情況下也不要采用同樣的名稱。(4)對應(yīng)用曝氣轉(zhuǎn)刷和曝氣轉(zhuǎn)盤的氧化溝沒作命名，這是因?yàn)檫@類設(shè)備應(yīng)用非常廣泛，幾乎可以應(yīng)用于各種類型的氧化溝。第179頁/共262頁一、氧化溝工藝（也稱氧化渠或循環(huán)曝氣池）5、幾種典型的的氧化溝圖采用立式表曝機(jī)的卡魯塞爾氧化溝

(英國ASHVale污水處理廠)（1）Carrousel式氧化溝第180頁/共262頁（1）Carrousel式氧化溝第181頁/共262頁

Carrousel式氧化溝是60年代末荷蘭DHV公司開創(chuàng)的。

采用豎軸低速表面曝氣器；

水深可達(dá)44.5m，溝內(nèi)流速達(dá)0.30.4m/s；

混合液在溝內(nèi)每520min循環(huán)一次；

溝內(nèi)混合液總量是入流廢水量的3050倍；

BOD5去除率可達(dá)95%以上，脫氮率可達(dá)90%，除磷效率可達(dá)50%；

應(yīng)用廣泛，最大規(guī)模為650000m3/d；

昆明蘭花溝污水處理廠、上海龍華肉聯(lián)廠、桂林市東區(qū)廢水廠等。第182頁/共262頁5、幾種典型的的氧化溝（2）Orbal式氧化溝第183頁/共262頁5、幾種典型的的氧化溝（2）Orbal式氧化溝第184頁/共262頁5、幾種典型的的氧化溝（2）Orbal式氧化溝第185頁/共262頁

Orbal式氧化溝圓形或橢圓形的溝渠，能更好地利用水流慣性，可節(jié)省能耗；多溝串聯(lián)可減少水流短路現(xiàn)象；最外層第一溝的容積為總?cè)莘e的6070%，其中的DO

接近于零，為反硝化和磷的釋放創(chuàng)造了條件；第二、三溝的容積分別為總?cè)莘e的2030%和10%，而DO則分別為1和2mg/l；這種溝渠間的DO濃度差，有利于提高充氧效率；第186頁/共262頁5、幾種典型的的氧化溝（3）交替工作式氧化溝第187頁/共262頁1、由丹麥Kruger公司所開發(fā)的；2、有二溝和三溝式兩種形式；3、主要特點(diǎn)：

1）其中的每一條溝均交替用做曝氣池和沉淀池，

2）無需二沉池和污泥回流裝置；

3）但其中的曝氣轉(zhuǎn)刷的利用率較低，D型二溝只有40%，三溝式則提高到了58%；交替工作氧化溝第188頁/共262頁5、幾種典型的的氧化溝（3）交替工作式氧化溝第189頁/共262頁5、幾種典型的的氧化溝（4）曝氣沉淀一體化氧化溝第190頁/共262頁1)采用的處理流程6、氧化溝的裝置第191頁/共262頁6、氧化溝的裝置2)曝氣裝置轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)盤曝氣器立式表面曝氣器射流曝氣器導(dǎo)管式曝氣機(jī)混合曝氣系統(tǒng)第192頁/共262頁6、氧化溝的裝置3)氧化溝曝氣設(shè)備a)水平軸曝氣轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)盤圖6-7曝氣轉(zhuǎn)刷設(shè)備(OTV-Gruger產(chǎn)品)第193頁/共262頁6、氧化溝的裝置3)氧化溝曝氣設(shè)備b)水平軸曝氣轉(zhuǎn)盤曝氣轉(zhuǎn)盤設(shè)備(美國USFilter產(chǎn)品)第194頁/共262頁6、氧化溝的裝置c)立式低速表曝機(jī)圖6-8荷蘭DHV公司表曝機(jī)第195頁/共262頁6、氧化溝的裝置4)進(jìn)、出水裝置圖6-9三溝式氧化溝可調(diào)式出水堰第196頁/共262頁5)導(dǎo)流和混合裝置6、氧化溝的裝置圖6-10潛水?dāng)嚢铏C(jī)圖6-11水下推進(jìn)器第197頁/共262頁6)附屬構(gòu)筑物如:二沉池刮泥機(jī)污泥回流泵房等這一部分與傳統(tǒng)活性污泥工藝相同。6、氧化溝的裝置第198頁/共262頁SBR法是間歇式活性污泥法,通過時(shí)間上的安排，在一個(gè)池子內(nèi)完成了進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀和排水等一系列工藝過程，構(gòu)成了一個(gè)周期。這種工藝近年來在我國已廣泛應(yīng)用。1、經(jīng)典SBR反應(yīng)器二、SBR工藝類型和發(fā)展去除碳源的典型的SBR運(yùn)行程序第199頁/共262頁2、SBR反應(yīng)器第200頁/共262頁

通過對以上SBR工藝特點(diǎn)和不同研究者的研究結(jié)果進(jìn)行匯總，不考慮一些由于SBR反應(yīng)器本身優(yōu)點(diǎn)導(dǎo)致的直接結(jié)果，如：投資低和運(yùn)行費(fèi)用低等，SBR反應(yīng)器的眾多優(yōu)點(diǎn)可以歸納成如下幾類：1)沉淀效果好；2)可以防止污泥膨脹；3)反應(yīng)效率高，特別對難降解有機(jī)物降解性能好；4)可以除磷脫氮等等。5)工藝簡單，如可省去二沉池，不需污泥回流等；3、經(jīng)典SBR反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)第201頁/共262頁表SBR的優(yōu)點(diǎn)匯總4、SBR反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)分析第202頁/共262頁（1）經(jīng)典SBR反應(yīng)器（2）ICEAS工藝5、SBR工藝類型和發(fā)展第203頁/共262頁（3）CASS工藝CASS工藝是Goronszy教授在ICEAS的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的(1)生物選擇器(2)缺氧區(qū)(3)好氧區(qū)(4)回流污泥和剩余污泥(5)潷水器圖循環(huán)式活性污泥法工藝(CASS)的組成5、SBR工藝類型和發(fā)展第204頁/共262頁（4）UNITANK系統(tǒng)

UNITANK系統(tǒng)是90年代初，比利時(shí)SEGHERS公司提出一種SBR的變型工藝。圖UNITANK工藝圖5、SBR工藝類型和發(fā)展第205頁/共262頁1、工藝流程三、