第四章-活性污泥

第四章污水的生物處理—活性污泥法4.

1活性污泥法的基本原理4.

2活性污泥法凈化反應(yīng)影響因素與主要設(shè)計參數(shù)4.

3活性污泥反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)4.4活性污泥處理系統(tǒng)的運行方式與曝氣池工藝參數(shù)4.5活性污泥處理系統(tǒng)的新工藝4.

6

曝氣的基礎(chǔ)理論4.

7曝氣系統(tǒng)與空氣擴散裝置4.

8活性污泥反應(yīng)器——曝氣池4.

9活性污泥處理系統(tǒng)的工藝設(shè)計4.10活性污泥處理系統(tǒng)的運行管理0概述

1.活性污泥法在污水處理中的重要地位

我國的河流97%以上都受到有機物的污染（1）應(yīng)用的普遍性：95%以上的城市污水，5%以上工業(yè)廢水（2）高效性：SS、COD，90%以上（3）靈活性：大，中，小水廠高，中，低負荷（4）連續(xù)運行，可自動化（5）工藝(運行方式多樣)/功能多樣化，可脫氮，除磷2.活性污泥法研究及應(yīng)用的現(xiàn)狀和發(fā)展（1）超大型化(集中化)微型化（2）高效快速(高負荷，節(jié)省體積)（3）節(jié)能（4）多功能化(N，P)（5）自動化控制管理，參數(shù)精密化，控制自動化4.1.1活性污泥法的基本概念與流程一、活性污泥:

向生活污水注入空氣進行曝氣，每天保留沉淀物，更換新鮮污水，在持續(xù)一段時間后，在污水中形成一種呈黃褐色的絮凝體，這種絮凝體主要是由大量繁殖的微生物群體所構(gòu)成，它易于沉淀與水分離，并使污水得到凈化、澄清----“活性污泥”。二、活性污泥法特征:曝氣池是核心處理設(shè)備曝氣池內(nèi)混合液是一個三相混合系統(tǒng)：液相—固相—氣相；（混合液=污水+活性污泥+空氣)傳質(zhì)過程：氣象中O2→液相中的溶解氧DO→進入微生物體（固相）液相

中的有機物→被微生物（固相）所吸收降解→降解產(chǎn)物（CO2）和（H2O）

返回氣相和液相。物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程：有機物降解→活性污泥增長二次沉淀池三、活性污泥法的基本流程曝氣池曝氣池混合液曝氣池出水堰曝氣池混合液配水進入二沉池一、活性污泥的形態(tài)由細菌、菌膠團、原生動物、后生動物等微生物群體及吸附的污水中有機和無機物質(zhì)組成的、有一定活力的、具有良好的凈化污水功能的絮絨狀污泥。4.1.2活性污泥的形態(tài)與活性污泥微生物（1）什么是活性污泥?

一組活性污泥圖片顏

色黃褐色狀

態(tài)似礬花絮絨顆粒味

道土腥味相

對

密

度曝氣池混合液：1.002～1.003回流污泥：1.004～1.006粒

經(jīng)0.02～0.2mm>99%比

含

水

率：（2）活性污泥的性質(zhì)粒

經(jīng)0.02～0.2mm>99%固體物質(zhì)含量：（3）活性污泥的組成:

（1）Ma——活性污泥微生物；（2）Me——活性污泥代謝產(chǎn)物；（3）Mi——活性污泥吸附的難降解惰性有機物；（4）Mii——活性污泥吸附的無機物。微生物組成細菌、真菌、原生動物、后生動物活性污泥數(shù)量的評價指標(biāo)（1）混合液懸浮固體濃度(mg/L)MLSS=Ma+Me+Mi+Mii

（2）混合液揮發(fā)4.性懸浮固體濃度(mg/L)MLVSS=Ma+Me+Mi

二、活性污泥微生物及其在活性污泥反應(yīng)中的作用（1）活性污泥微生物是由細菌類、真菌類、原生動物、后生動物等異種群體所組成的混合培養(yǎng)體，這些微生物群體在活性污泥上形成食物鏈和相對穩(wěn)定的生態(tài)系。（2）性微生物（Ma）的分類及作用

1.

細菌：凈化污水的第一承擔(dān)者，即主要承擔(dān)者

①異養(yǎng)型原核細菌（107～108個/mL）——好養(yǎng)細菌●動膠桿菌屬

●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=20～30min，結(jié)合成菌膠團的絮凝體狀團粒

2.

真菌：微小的腐生或寄生絲狀菌，具有分解有機物的功能。若大量繁殖則會引起污泥膨脹。

3.

原生動物：肉足蟲、鞭毛蟲、纖毛蟲等。通過辨認原生動物的種類，能夠判斷處理水質(zhì)的優(yōu)劣，它是一種指示性生物。原生動物攝食水中的游離細菌，是細菌的首次捕食者，它是污水凈化的第二承擔(dān)者。

4.后生動物：主要是輪蟲，它在活性污泥中不經(jīng)常出現(xiàn)，輪蟲的出現(xiàn)是水質(zhì)穩(wěn)定的標(biāo)志。后生動物是細菌的第二捕食者。三、活性污泥微生物的增殖與活性污泥的增長（1）活性污泥的增殖規(guī)律一般是用增殖曲線來表示。

增殖曲線：在某些關(guān)鍵性的環(huán)境因素，如溫度一定、溶解氧含量充足的條件下，營養(yǎng)物質(zhì)一次充分投加，微生物種群隨時間以量表示的增殖和衰減動態(tài)。（2）.活性污泥增長曲線①對數(shù)增長:F(有機物)/M(微生物)較大，營養(yǎng)充分，氧利用最大，微生物增殖速率和有機物降解速率最大。污泥活動力強，污泥松散，不易沉降(利用有機物不足)②減速期F/M減小，有機物量成為增殖的限制因素，微生物增殖速率和有機物降解速率下降，污泥沉降性好，出水效果好。③衰減期

F/M最小，(內(nèi)源呼吸期)微生物活動能力低，絮凝體，沉降性好，此時污泥量出現(xiàn)下降，出水水質(zhì)較好。（3）活性污泥絮體的形成機制

活性污泥絮凝體：也稱為生物絮凝體，骨干部分是由

千萬個細菌為主體結(jié)合形成的通稱為“菌膠團”的團粒；

菌膠團：對活性污泥的形成及其各項功能的發(fā)揮，起著十分重要的作用，只有在它發(fā)育正常的條件下，活性污泥絮凝體才能很好的形成，其對周圍的有機污染物的吸附功能以及絮凝、沉降性能，才能夠得到正常的發(fā)揮。

形成機制：兩個菌體之間，既存在著電斥力，也存在著范德華引力，這兩種力的強弱與菌體間的距離有關(guān);當(dāng)曝氣池內(nèi)有機營養(yǎng)物質(zhì)充沛，F(xiàn)/M值高，細菌處于對數(shù)增殖期，運動性能活潑，動能大于范德華引力，菌體難以結(jié)合，活性污泥絮凝體不能很好形成；當(dāng)曝氣池內(nèi)有機營養(yǎng)物質(zhì)降到某種程度，細菌增殖速度低下或停止，處于內(nèi)源呼吸期或減速增殖期后段，運動性能較弱，不能與范德華引力相抗衡，并且在布朗運動作用下，菌體互相碰撞，互相結(jié)合，使活性污泥絮凝體形成，初步形成的凝聚體又與其他的細菌相結(jié)合，絮凝體之間也相互粘接，凝聚速度加快，最終能夠形成顆粒較大的活性污泥絮凝體。4.1.3活性污泥凈化反應(yīng)過程凈化反應(yīng)過程的實質(zhì)：有機污染物作為營養(yǎng)物質(zhì)被活性污泥微生物攝取、代謝與利用的過程，也就是“活性污泥反應(yīng)”的過程；結(jié)果:污水得到凈化，微生物獲得能量合成新的細胞，活性污泥得到增長。1.構(gòu)成活性污泥三要素

a.微生物———吸附氧化分解作用(污泥)

b.有機物———廢水的處理對象微生物底物(營養(yǎng))

c.充足氧氣、充分接觸————好氧處理的條件2.污泥凈化反應(yīng)過程

對有機物的降解可分為兩個階段

a.吸附階段————巨大的比表面積

b.微生物降解作用

有機固形物

膠體有機物

溶解性有機物

具體分一下幾個階段：一、初期吸附去除在污水開始與活性污泥接觸后的較短時間（5~10min）內(nèi)，污水中的有機物即被大量去除；活性污泥有著很大的表面積（2000~10000m2/m3混合液），在表面上富集著大量的微生物，在其外部覆蓋著多糖類的粘質(zhì)層，當(dāng)其與污水接觸時，污水中呈懸浮和膠體狀態(tài)的有機污染物即被活性污泥所凝聚和吸附而得到去除，這一現(xiàn)象就是“初期吸附去除”作用；初期吸附過程進行較快，能夠在30min內(nèi)完成，污水BOD的去除率可達70%，它的速度取決于：微生物的活性程度；反應(yīng)器內(nèi)水力擴散程度與水動力學(xué)的規(guī)律。二、微生物的代謝污水中的有機污染物，首先被吸附在有大量微生物棲息的活性污泥表面，并與微生物細胞表面接觸，在微生物透膜酶的催化作用下，透過細胞壁進入微生物細胞體內(nèi)，小分子的有機物能夠直接透過細胞壁進入微生物體內(nèi)，而如淀粉、蛋白質(zhì)等大分子有機物，則必須在細胞外酶—水解酶的作用下，被水解為小分子后再為微生物攝入細胞體內(nèi)。合成：分解：對比:分解代謝和合成代謝，都能夠去除污水中的有機污染物，但產(chǎn)物有所不同；

分解代謝產(chǎn)物：CO2和H2O，可直接排入環(huán)境。

合成代謝產(chǎn)物：新生的微生物細胞，并以剩余污泥的方式排出活性污泥處理系統(tǒng)。4.2活性污泥凈化反應(yīng)影響因素

與主要設(shè)計、運行參數(shù)4.2.1

活性污泥反應(yīng)的影響因素

(P101-105)1.BOD負荷率

Ns過低，絲狀菌膨脹；

Ns過高，絮體活性高，不易沉降；

Ns↗污泥增長效率μ↗，底物降解v↗，Se↗V↓θc↓

Ns↓污泥增長效率μ↓，v↓，Se↓V↓θc↗

2.溫度

酶的溫度活性20～300C3.DO

DO↗，↗，↗Se↓

運行費用高

4.PH

=6.5～8.5

PH<6.5時，真菌增長利于絲狀菌易膨脹

PH>8.5時，菌膠易解體活性污泥凝體遭到破壞。

5.營養(yǎng)物

BOD5∶N∶P=100∶5∶1

6.有毒物質(zhì)重金屬、硫化氫、有毒有機物4.2.2活性污泥處理系統(tǒng)的控制指標(biāo)與設(shè)計、運行操作參數(shù)

人工強化、控制，使活性污泥處理系統(tǒng)能夠達到下列各項目標(biāo)：被處理的原污水的水質(zhì)、水量得到控制，使其能夠適應(yīng)活性污泥處理系統(tǒng)的要求；活性污泥微生物量，在系統(tǒng)中保持數(shù)量一定，并相對穩(wěn)定具有活性；在混合液中保持能夠滿足微生物需要的溶解氧濃度；在曝氣池內(nèi)，活性污泥、有機污染物、溶解氧三者能夠充分接觸，以強化傳質(zhì)過程。一、表示及控制混合液中活性污泥微生物量的指標(biāo)：（1）混合液懸浮固體濃度（MLSS）MLSS=Ma+Me+Mi+Mii（2）混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（MLVSS）MLVSS=Ma+Me+Mi生活污水：MLVSS/MLSS=0.75二、活性污泥的沉降性能及其評定指標(biāo)（1）污泥沉降比SV：混合液在量簡內(nèi)靜置30min后所形成沉淀污泥的容積占原混合液容積的百分比。（2）污泥容積指數(shù)SVI：曝氣池出口處的混合液，在經(jīng)過30min沉淀后，每g干污泥所形成的沉淀污泥所占有的容積。三、污泥齡（SRT，SolidsRetentionTime）排泥量：污泥齡：（4）BOD—污泥負荷（Ns）正常的活性污泥反應(yīng)進程中：有機污染物被降解而含量降低；微生物增殖而使活性污泥得到增長；溶解氧為微生物所利用必須連續(xù)地加以補充；BOD—污泥負荷（F/M）：決定有機物的降解速率、活性污泥的增長速率、溶解氧的消耗速率。BOD—污泥負荷所表示的是曝氣池內(nèi)單位重量（kg）活性污泥，在單位時間（1d）內(nèi)能夠接受，并將其降解到預(yù)定程度的有機污染物量（BOD）。BOD—容積負荷（Nv）單位曝氣池容積（m3），在單位時間（1d）內(nèi)，能夠接受，并將其降解到預(yù)定程度的有機污染物量（BOD）。（Nv與Ns的關(guān)系）污泥負荷，是影響有機污染物降解、活性污泥增長的重要因素；采用高的污泥負荷，將加快有機污染物的降解速度與活性污泥增長速度，降低曝氣池的容積，在經(jīng)濟上比較適宜，但處理水水質(zhì)未必能夠達到預(yù)定的要求；污泥負荷還與活性污泥的膨脹現(xiàn)象有直接關(guān)系。五、有機污染物的降解與活性污泥增長活性污泥微生物的增殖是微生物合成反應(yīng)和內(nèi)源代謝二項生理活動的綜合結(jié)果：凈增殖速度：每日凈增殖量：——污泥齡——BOD--污泥去除負荷六、有機污染物降解與需氧在曝氣池內(nèi)，活性污泥微生物對有機污染物的氧化分解和其本身在內(nèi)源代謝期的自身氧化都是耗氧過程：4.3.1概述活性污泥反應(yīng)在活性污泥反應(yīng)器——曝氣池內(nèi)，在各項環(huán)境因素，如水溫、溶解氧濃度、pH值等都滿足要求的條件下，活性污泥（即活性污泥微生物）對混合液中有機污染物（有機底物）的代謝；活性污泥本身的增長（即活性污泥微生物的增殖）及活性污泥微生物對溶解氧的利用等生物化學(xué)反應(yīng)。4.3活性污泥反應(yīng)動力學(xué)研究活性污泥反應(yīng)動力學(xué)的主要內(nèi)容：有機底物的降解速率與有機底物濃度、活性污泥微生物量等因素之間的關(guān)系；活性污泥微生物的增殖速率（亦即活性污泥的增長速率）與有機底物濃度、微生物量等因素之間的關(guān)系。4.3.2莫諾方程式微生物的比增殖速率μ：有機物的比降解速率v：底物降解速率：

——單位質(zhì)量微生物的增殖速率(kg/kg?d)d-1——微生物最大比增殖速度f-1

——飽和常數(shù)，半速度常數(shù)

S

——微生物周圍的即反應(yīng)器曝氣池中的底物濃度(mg/L)莫若方程式的推論在高底物濃度的條件下，S>>Ks：在低底物濃度的條件下，S<<Ks：表示：在活性污泥反應(yīng)系統(tǒng)中，經(jīng)過t時反應(yīng)后，混合液中殘存的

有機底物值s與原污水中有機底物量So的關(guān)系城市污水：城市污水一般有機物濃度低，常用

描述，一級反應(yīng)莫諾方程式對完全混合曝氣池的應(yīng)用（1）有機物物料平衡

將（3）代入（2）得

——(3)

----(4)負荷率：

對一定污水，

、

、

是常數(shù)（2）動力學(xué)常數(shù)的計算方法①求

形如

②求

形如y=kx+b1.微生物增殖基本方程4.3.3勞倫斯—麥卡蒂方程

勞—麥氏對污泥齡的定義：單位重量的微生物在活性污泥反應(yīng)系統(tǒng)中的平均停留時間，“生物固體平均停留時間”，θc；單位底物利用率q：

其中：——單位微生物量——微生物對有機底物的利用（降解）速度。凈增=合成-內(nèi)源

積分

其中：----有機物利用速率

Y----產(chǎn)率系數(shù)，kgMLVSS/kgBOD。

----自身氧化率，d-1。

即：勞—麥第一基本方程式：（勞倫斯－麥卡蒂方程式P119）2.剩余污泥量計算式中Δx——污泥增長量(kg/d)y——產(chǎn)率系數(shù)(kg污泥/kgBOD)kd——微生物自身氧化(減)速率常數(shù)(kg污泥/kg污泥)微生物凈增長量=微生物增長量-微生物衰減量污泥回流比R與θc之間的關(guān)系：

處理水有機底物濃度Se與生物固體平均停留時間θc的關(guān)系：反應(yīng)器內(nèi)活性污泥濃度

Xa與θc之間的關(guān)系：低濃度有機底物的條件下，有機底物的降解速度：對于完全混合曝氣池：推導(dǎo)：活性污泥的二種產(chǎn)率與θc的關(guān)系：合成產(chǎn)率Y：活性污泥微生物攝取、利用、代謝一個重量單位有機底物而使自身增殖的重量；表觀產(chǎn)率Yobs：實測所得的微生物增殖量沒有包括由于內(nèi)源呼吸作用而減少的那部分微生物質(zhì)量。4.4活性污泥處理系統(tǒng)的運行方式與曝氣池的工藝參數(shù)4.4.1傳統(tǒng)活性污泥法1.運行

水流一端進，另一端出，沿途曝氣，推流前進。2.特點①吸附→(減速)增長→內(nèi)源呼吸②處理效果好③不易污泥膨脹④供氧與需氧不平衡⑤耐沖擊負荷能力差(尤其對有毒或高濃度工業(yè)廢水)

需氧速率沿池長逐漸降低；BOD去除率大于90%。傳統(tǒng)活性污泥的不足之處：1.曝氣池首端有機污染物負荷高，耗氧速率也高，為了避免由于缺氧形成厭氧狀態(tài)，進水有機物負荷不宜過高，因此，曝氣池容積大，占用的土地較多，基建費用高；2.耗氧速率沿池長變化，而供氧速率難于與其相吻合，對此，采用漸減供氧方式，可在一定程度上解決這一問題；3.對進水水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)性較低、運行效果易受水質(zhì)、水量變化的影響。4.4.2階段曝氣活性污泥法

污水

延曝氣池的長度分散地、均衡地進入。1.型式：廊道式2.流態(tài)：推流式(多點進水)3.特點：①需氧和供氧較平衡②耐沖擊負荷力強③處理效果好階段曝氣活性污泥法系統(tǒng)具有以下各項效果：1.曝氣池內(nèi)有機污染物負荷及需氧率得到均衡，一定程度地縮小了耗氧速率與充氧速率之間的差距，有助于能耗的降低，活性污泥微生物的降解功能也得以正常發(fā)揮；2.污水分散均衡注入，提高了曝氣池對水質(zhì)、水量沖擊負荷的適應(yīng)能力；3.混合液中的活性污泥濃度沿池長逐步降低，出流混合液的污泥較低，減輕二沉池的負荷，有利于提高二次沉淀池固液分離效果。4.4.3再生曝氣活性污泥法

工藝流程：從二層池排出的回流污泥，不直接進入曝氣池，而是先進入再生池進行曝氣，污泥活性恢復(fù)后再進

入曝氣池與污水混合、接觸，進行降解有機污染物。再生曝氣活性污泥處理系統(tǒng)主要特征：1.再生曝氣活性污泥處理系統(tǒng)的曝氣池，一般按傳統(tǒng)活性污泥法系統(tǒng)曝氣池的方式運行；2.處理水水質(zhì)良好，BOD去除率可達90%以上；3.再生曝氣活性污泥法系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)同傳統(tǒng)法系統(tǒng)，再生池的容積無需另行增設(shè)。4.4.4吸附—再生活性污泥法運行方式特征：將活性污泥對有機污染物降解的兩個過程——吸附與代謝穩(wěn)定，分別在各自的反應(yīng)器內(nèi)進行。1.型式：廊道式(吸附池和再生池可合建)2.流態(tài)：中間進水，推流3.特點：①處理質(zhì)量較差②耐沖擊負荷強③適合處理膠體物質(zhì)含量高的工業(yè)廢水

吸附——再生活性污泥系統(tǒng)的主要特征：1.污水與活性污泥在吸附池內(nèi)接觸的時間較短（30~60min），因此，吸附池的容積一般較小，而再生池接納的是已排除剩余污泥的回流污泥，因此，再生池的容積也是較小的，吸附池與再生池容積之和，仍低于傳統(tǒng)活性污泥法曝氣池的容積；2.本工藝對水質(zhì)、水量的沖擊負荷具有—定的承受能力，當(dāng)在吸附池內(nèi)的污泥遭到破壞時，可由再生池內(nèi)的污泥予以補救；3.處理效果低于傳統(tǒng)法、不宜處理溶解性有機污染物含量較多的污水。4.4.5延時曝氣活性污泥法BOD—SS負荷非常低，曝氣反應(yīng)時間長，一般多在24h以上，活性污泥在池內(nèi)長期處于內(nèi)源呼吸期，剩余污泥量少且穩(wěn)定，無需再進行厭氧消化處理，這種工藝是污水、污泥綜合處理工藝；

主要優(yōu)點：處理水穩(wěn)定性高，對原污水水質(zhì)、水量變化有較強適應(yīng)性，無需設(shè)初次沉淀池。主要缺點：1.曝氣時間長，池容大，基建費用和運行費用都較高，占用較大的土地面積；2.適用于對處理水質(zhì)要求高且又不宜采用污泥處理技術(shù)的小城鎮(zhèn)污水和工業(yè)廢水，水量不宜超過1000m3/d；3.延時曝氣活性污泥法一般都采用完全混合式的曝氣池。4.4.6高負荷活性污泥法主要特點：1.BOD—SS負荷高2.曝氣時間短3.處理效果較低4.BOD去除率不超過70%~75%；5.系統(tǒng)和曝氣池的構(gòu)造方面，與傳統(tǒng)活性污泥法及再生曝氣活性污泥法相同；6.適用于處理對處理水水質(zhì)要求不高的污水。4.4.7完全混合活性污泥法工藝主要特征：污水與回流污泥進入曝氣池后，立即與池內(nèi)混合液充分混合，可以認為池內(nèi)混合液是已經(jīng)處理而未經(jīng)泥水分離的處理水。完全混合活性污泥法系統(tǒng)的各項特點：1.對沖擊負荷有較強的適應(yīng)能力，適用于處理工業(yè)廢水，特別是濃度較高的工業(yè)廢水；2.在處理效果相同的條件下，其負荷率較高于推流式曝氣池；3.曝氣池內(nèi)混合液的需氧速率均衡，動力消耗低于推流式曝氣池。完全混合活性污泥法系統(tǒng)存在的主要問題：1.活性污泥易于產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象；2.處理水水質(zhì)低于采用推流式曝氣池的活性污泥系統(tǒng)；3.完全混合曝氣池可分為合建式和分建式，合建式曝氣池宜采用圓形，導(dǎo)流區(qū)也作為曝氣區(qū)的有效容積考慮；4.沉淀區(qū)的表面水力負荷取值：0.5~1.0m3/(m2·d)。4.4.8多級活性污泥法選擇方法：1.當(dāng)原污水含有高濃度的有機污染物時，可以考慮采用二級或三級活性污泥法；2.污水BODu>300mg/L時，首級活性污泥法宜采用完全混合式曝氣池。3.150mg/L<BODu<300mg/L時，首級活性污泥法宜采用推流式曝氣池；4.污水BODu<150mg/L時，不宜采用多級活性污泥法。4.4.9深水曝氣活性污泥法主要特征：采用深度在7m以上的深水曝氣池：優(yōu)點：1.由于水壓增大，加快了氧的傳遞速率，提高了混合液的飽和溶解氧濃度，有利于活性污泥微生物的增殖和對有機物的降解；

2.曝氣池向豎向深度發(fā)展，降低了占地面積。深水曝氣活性污泥法分兩種：

1.深水中層曝氣池：水深在l0m左右，但空氣擴散裝置設(shè)在深4m左右處，這樣可使用風(fēng)壓為5m的風(fēng)機，為了在池內(nèi)形成環(huán)流和減少底部水層的死角，一般在池內(nèi)設(shè)導(dǎo)流板或?qū)Я魍玻?/p>

2.深水底層曝氣池：水深在10m左右，空氣擴散裝置設(shè)于池底部，需使用高風(fēng)壓的風(fēng)機裝置，自然在池內(nèi)形成環(huán)流。4.4.10深井曝氣活性污泥法

深井曝氣池：直徑介于1~6m，深度可達50~100m，井中間設(shè)隔墻將井一分為二，或在井中心設(shè)內(nèi)井筒，將井分為內(nèi)、外兩部分。特點：1.氧的利用率高2.有機物降解速度快，動力效率高3.占地少，處理功能不受氣候條件影響，適用于各種氣候條件4.可考慮不設(shè)初次沉淀池，適用于處理高濃度有機廢水。4.4.8純氧曝氣（P130）

特點：①DO≥8mg/L

②MLSS很高，高達4000～7000

③ΔX很少

④SVI低，沉降性好缺點：建設(shè)和運行費用高補充：傳統(tǒng)活性污泥法計算處理效率（%）：曝氣池容積（m3）：水力停留時間（h）：每日產(chǎn)泥量（kg/d）：

污泥齡（d）：剩余污泥排量（m3/d）：由曝氣池排出：由二沉池排出：

曝氣池需氧量：每kg污泥日需氧量：去除每kgBOD需氧量：例題：設(shè)城市污水一級出水BOD5=200mg/L，曝氣池設(shè)計流量Q=400m3/h（9600m3/d），要求二級出水BOD5=20mg/L，求曝氣池的有關(guān)數(shù)據(jù)。處理效率：設(shè)MLSS=3g/L，f=0.7，

取污泥負荷Ns=0.4kgBOD/(kgMLVSS·d)，曝氣池容積：

取R=0.5，實際水力停留時間：

名義水力停留時間：設(shè)Y=0.6，Kd=0.08，系統(tǒng)每日產(chǎn)泥量：污泥齡：系統(tǒng)每日排泥量由曝氣池排泥：由二沉池排泥：設(shè)a’=0.5，b’=0.16，曝氣池每日需氧量：去除每kgBOD需氧量：4.5活性污泥處理系統(tǒng)的新工藝4.5.1概述一、活性污泥法存在的問題：1.曝氣池占地面積大；2.電耗高；3.管理復(fù)雜。二、工藝系統(tǒng)發(fā)展方向：開創(chuàng)多種旨在提高充氧能力、增加混合液污泥濃度、強化活性污泥微生物的代謝功能的高效活性污泥處理系統(tǒng)。4.5.2氧化溝氧化溝：又稱循環(huán)曝氣池，是于50年代由荷蘭的巴斯維爾（Pasveer）所開發(fā)的一種污水生物處理技術(shù)，屬活性污泥法的一種變形。一、氧化溝的工作原理與特征（1）構(gòu)造特征1.呈環(huán)形溝渠狀，平面多為橢圓形或圓形，總長可達幾十米至百米以上，溝深2m~6m；2.單池的進水裝置：一根進水管；3.雙池以上平行工作：設(shè)配水井；4.采用交替工作系統(tǒng)：配水井內(nèi)設(shè)自動控制裝置，以變換水流方向；5.出水：一般采用溢流堰式，宜于采用可升降式的，以調(diào)節(jié)池內(nèi)水深；6.采用交替工作系統(tǒng)：溢流堰應(yīng)能自動啟閉，并與進水裝置相呼應(yīng)以控制溝內(nèi)水流方向。（2）水力特征：1.流態(tài)介于完全混合與推流之間；2.氧化溝的水流狀態(tài)，有利于活性污泥的生物凝聚作用；3.將其分為富氧區(qū)、缺氧區(qū)、（厭氧區(qū)），用以進行硝化和反硝化，達到脫氮的效果。（3）工藝特征：1.可不設(shè)初沉池，有機性懸浮物在氧化溝內(nèi)能夠達到好氧穩(wěn)定的程度；2.可與二次沉淀池合建，省去污泥回流裝置；3.BOD負荷低，同活性污泥法的延時曝氣系統(tǒng)：對水溫、水質(zhì)、水量的變動有較強的適應(yīng)性；污泥齡（生物固體平均停留時間）一般可達15~30d，為傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)的3~6倍；污泥產(chǎn)率低，且多已達到穩(wěn)定的程度，無需再進行消化處理。二、氧化溝的曝氣裝置曝氣裝置的功能：1.向混合液供氧；2.使混合液中有機污染物、活性污泥、溶解氧三者充分混合、接觸；3.推動水流以一定的流速（不低于0.25m/s）沿池長循環(huán)流動。橫軸曝氣裝置曝氣轉(zhuǎn)刷：軸長：4~9m；轉(zhuǎn)刷直徑：0.8~1.0m；充氧能力：2kgO2/kWh；采用轉(zhuǎn)刷曝氣器的氧化溝，深度多介于2~2.5m之間，間有采用3.0m者。曝氣轉(zhuǎn)盤：軸長可達6.0m，安裝l~25個轉(zhuǎn)盤；轉(zhuǎn)盤直徑可達1.372m，轉(zhuǎn)盤上有凸出的三角塊并留有小孔，以提高充氧能力；轉(zhuǎn)速一般為45~60r/min；充氧能力可達2.0kgO2/kWh；采用曝氣轉(zhuǎn)盤的氧化溝，深度可達3.5m?？v軸曝氣裝置表面機械曝氣器各種類型的表面機械曝氣器都可用于氧化溝；一般安裝在溝渠的轉(zhuǎn)彎處；氧化溝的水深可增大到4~4.5m。常用的氧化溝系統(tǒng)卡羅塞（Carrousel）氧化溝由多溝串聯(lián)氧化溝、二次沉淀池及污泥回流系統(tǒng)組成?？拷貧馄鞯南掠螢楦谎鯀^(qū)，上游為低氧區(qū)，外環(huán)還可能成為缺氧區(qū)；規(guī)模：200m3/d~65萬m3/d；BOD去除率達95%~99%；脫氮效果可達90%以上；除磷率在50%左右。Carrousel2000系統(tǒng)在普通Carrousel氧化溝前增加了一個缺氧區(qū)和厭氧區(qū)（又稱前反硝化區(qū)）；缺氧：無分子氧（O2）；厭氧：既無分子氧，也無化合物氧（NO3-）；全部回流污泥和10%~30%的污水進入缺氧區(qū)，可將回流污泥中的殘留硝酸氮在缺氧和10~30%碳源條件下完成反硝化；厭氧區(qū)中70%~90%的污水可提供足夠的碳源，使聚磷菌能充分釋磷；厭氧區(qū)后接普通Carrousel氧化溝系統(tǒng)，進一步完成去除BOD、脫氮和除磷；混合液在氧化溝富氧區(qū)排出，在富氧環(huán)境下聚磷菌過量攝磷，將磷從水中轉(zhuǎn)移到污泥中，隨剩余污泥排出系統(tǒng)。交替工作氧化溝系統(tǒng)2池交替工作氧化溝：由容積相同的A、B池組成，串聯(lián)運行交替作為曝氣池和沉淀池，無需設(shè)污泥回流系統(tǒng)；處理水質(zhì)優(yōu)良，污泥也比較穩(wěn)定。3池交替工作氧化溝：兩側(cè)的A、C池交替作為曝氣池和沉淀池，中間的B池一直為曝氣池；原污水交替地進入A池或C池，處理水則相應(yīng)地從沉淀池流出；能夠完成BOD去除和硝化、反硝化過程，取得優(yōu)異的BOD去除與脫氮效果；無需污泥回流系統(tǒng)。交替工作的氧化溝系統(tǒng)必須安裝自動控制系統(tǒng)，以控制進、出水的方向，溢流堰的啟閉以及曝氣轉(zhuǎn)刷的開動與停止。二次沉淀池交替運行氧化溝系統(tǒng)氧化溝連續(xù)運行，設(shè)兩座二次沉淀池，交替運行，交替回流污泥（只需一套污泥回流裝置）。奧巴勒（Orbal）型氧化溝系統(tǒng)多個呈橢圓形同心溝渠組成；污水首先進入最外環(huán)的溝渠，然后依次進入下一層溝渠，最后由位于中心的溝渠流出進入二次沉淀池；多采用3層溝渠，最外層溝渠的容積最大，約為總?cè)莘e的60%~70%，第二層溝渠為20%~30%，第三層溝渠則僅占10%左右；外、中、內(nèi)3層溝渠內(nèi)混合液的溶解氧保持較大的梯度，分別為0、1及2mg/L，有利于提高充氧效果，也有可能使溝渠具有脫氮除磷的功能。曝氣—沉淀一體式氧化溝在氧化溝的一個溝渠內(nèi)設(shè)沉淀槽，在沉淀槽的兩側(cè)設(shè)隔墻；底部設(shè)一排三角形的導(dǎo)流板，在水面設(shè)集水管以收集處理水；混合液從沉淀區(qū)底部流過，部分混合液從導(dǎo)流板間隙上升進人沉淀槽，沉淀污泥從間隙回流至氧化溝。船形一體式氧化溝船形沉淀槽設(shè)在氧化溝的一側(cè)，混合液從其兩側(cè)及底部流過；沉淀槽一端設(shè)進水口，部分混合液由此導(dǎo)入，處理水則由設(shè)于沉淀槽另一端的溢流堰收集排出；沉淀槽內(nèi)的水流方向與氧化溝內(nèi)的水流方向相反。一體式氧化溝集曝氣、沉淀于一體，可減少占地面積，免除污泥回流系統(tǒng)。4.5.3間歇式活性污泥處理系統(tǒng)序批式活性污泥處理系統(tǒng)（SBR：SequencingBatchReactor）SBR最主要特征是采用集有機污染物降解與混合液沉淀于一體的反應(yīng)器——間歇曝氣曝氣池；SBR系統(tǒng)組成簡單，無需設(shè)污泥回流設(shè)備，不設(shè)二次沉淀池，曝氣池容積小于連續(xù)式，建設(shè)費用與運行費用較低。SBR工藝特征：在大多數(shù)情況下，無需設(shè)置調(diào)節(jié)池；SVI值較低，污泥易于沉淀，—般情況下不產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象；通過對運行方式的調(diào)節(jié)，在單一的曝氣池內(nèi)能夠進行脫氮和除磷反應(yīng)；應(yīng)用自控儀表，能使本工藝過程實現(xiàn)全部自動化；運行管理得當(dāng)，處理水水質(zhì)優(yōu)于連續(xù)式。SBR系統(tǒng)中，有機物延時間的推移而降解。流入：在污水注入之前，反應(yīng)器處于閑置段，處理后的廢水已經(jīng)排放，反應(yīng)器內(nèi)殘存著高濃度的活性污泥混合液；污水注滿后再進行反應(yīng)，反應(yīng)器起到調(diào)節(jié)池的作用，對水質(zhì)、水量的變動有一定的適應(yīng)性；污水注入過程中可配合進行其他的操作過程，如曝氣，也緩速攪拌；所用時間，根據(jù)實際排水情況和設(shè)備條件確定，越短越好。反應(yīng)：根據(jù)污水處理的目的，采取相應(yīng)的技術(shù)措施：有機物去除、硝化、攝磷：曝氣；反硝化：緩速攪拌；有機物去除—硝化—反硝化反應(yīng)：先曝氣進行有機物降解與硝化反應(yīng)；繼而停曝氣開始緩速攪拌，進行反硝化反應(yīng)，此時應(yīng)投加甲醛或注入少量有機污水以補充電子受體；本工序后期，應(yīng)進行短暫的微量曝氣，以吹脫污泥近旁的氣泡或氮，以保證沉淀過程的正常進行，排泥也在本工序后期進行。沉淀：停止曝氣和攪拌后，混合液處于靜止?fàn)顟B(tài)，活性污泥與水分離，沉淀效果較好；沉淀工序采取的時間基本同二次沉淀池，—般為1.5~2.0h。排放：經(jīng)過沉淀后產(chǎn)生的上清液作為處理水排放，活性污泥作為種污泥。待機：在處理水排放后，反應(yīng)器處于停滯狀態(tài)，等待下一個周期開始。SBR工藝功能的改善與強化待機與進水工序與多項功能相結(jié)合1.SBR工藝對污水水質(zhì)、水量的調(diào)節(jié)作用主要通過待機與進水工序?qū)嵤?.與水解酸化反應(yīng)相結(jié)合，通過水解酸化反應(yīng)能夠改善污水的可生化性，有利于提高“曝氣反應(yīng)”的效果；3.如待機工序時間較長，為了防止種污泥被鈍化，應(yīng)進行間斷曝氣，還可在新的工作周期開始之前，對保留的種污泥進行一定時間的曝氣，使其得到再生，提高與強化。BOD—污泥負荷：0.2~0.3kgBOD/(kgMLSS·d)；混合液污泥濃度：3000~5000mg/L；SBR的耗氧與供氧：采用隨時間漸減的曝氣方式。間歇式循環(huán)延時曝氣活性污泥工藝ICEAS：IntermittentCyclicExtendedActivatedSludge運行方式：連續(xù)進水、間歇排水；在反應(yīng)階段，污水多次反復(fù)地經(jīng)受曝氣好氧、閑置缺氧的狀態(tài)，從而產(chǎn)生有機物降解、硝化、反硝化，攝磷、釋磷等反應(yīng)，能夠取得比較徹底的BOD去除、脫氮和除磷的效果；主要優(yōu)點：將同步去除BOD、脫氮、除磷的工藝集于一池，無污泥回流和混合液的內(nèi)循環(huán)，能耗低；污泥齡長，沉降性能好，剩余污泥少。循環(huán)式活性污泥工藝CAST：CyclicActivatedSludgeTechnology主要技術(shù)特征：在進水區(qū)設(shè)置生物選擇器；活性污泥由反應(yīng)器回流，在生物選擇器內(nèi)與進入的新鮮污水混合、接觸，創(chuàng)造微生物種群在高濃度、高負荷環(huán)境下競爭生存的條件，從而選擇出適應(yīng)該系統(tǒng)生存的獨特微生物種群，并有效地抑制絲狀菌的過分增殖，從而避免污泥膨脹現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性?；旌弦涸谏镞x擇器的水力停留時間為1h，活性污泥從反應(yīng)器的回流率一般取值20%；將反應(yīng)階段設(shè)計成為缺氧—好氧—厭氧環(huán)境，污泥得到再生并取得脫氮除磷的效果。DAT—IAT工藝由需氧池為主體處理構(gòu)筑物的預(yù)反應(yīng)區(qū)和以間歇曝氣池為主體的主反應(yīng)區(qū)組成的連續(xù)進水、間歇排水的工藝系統(tǒng)；需氧池：污水、回流污泥連續(xù)流入，進行連續(xù)的高強度曝氣，強化活性污泥的生物吸附作用，大部分可溶性有機污染物被去除；間歇曝氣池：進水水質(zhì)穩(wěn)定、負荷低，對水質(zhì)變化的適應(yīng)性提高，由于C/N較低，有利于硝化菌的繁殖，能夠產(chǎn)生硝化反應(yīng)；又由于進行間歇曝氣和攪拌，能夠形成缺氧—好氧—厭氧—好氧的交替環(huán)境，在去除BOD的同時，取得脫氮除磷的效果。在預(yù)反應(yīng)區(qū)的需氧池內(nèi)，強化了生物吸附作用，在微生物的細菌中，貯存了大量的營養(yǎng)物質(zhì)，在主反應(yīng)區(qū)的間歇曝氣池內(nèi)可利用這些物質(zhì)提高內(nèi)源呼吸的反硝化作用；在沉淀和排放階段也連續(xù)進水，這樣能夠綜合利用進水中的碳源和前述的貯存性反硝化作用，在理論上有很強的脫氮功能；采用延時曝氣方式，污泥齡長、排泥量少，除磷能力不可能太高。4.5.4AB法污水處理工藝吸附—降解工藝（Adsorption—Biodegration）AB法主要特征：分為預(yù)處理段、A段、B段，在預(yù)處理段只設(shè)格柵、沉砂池，不設(shè)初沉池；A段由吸附池和中間沉淀池組成，B段由曝氣池及二次沉淀池所組成；A段與B段各自擁有獨立的污泥回流系統(tǒng)，兩段完全分開，每段能夠培育出各自獨特的，適于本段水質(zhì)特征的微生物種群。A段的效應(yīng)、功能與設(shè)計運行參數(shù)1.A段連續(xù)不斷地從排水系統(tǒng)中接受污水，同時也接種在排水系統(tǒng)中存活的微生物種群，能夠培育、馴化、誘導(dǎo)出與原污水適應(yīng)的微生物種群；2.A段負荷高，為增殖速度快的微生物種群提供良好的環(huán)境條件；3.A段污泥產(chǎn)率高，并有一定的吸附能力，某些重金屬和難降解有機物質(zhì)以及氮、磷等植物性營養(yǎng)物質(zhì)，都得到一定的去除，大大地減輕了B段的負擔(dān)；4.A段對BOD的去除率大致介于40%~70%之間，并可改善污水的可生化性；5.A段對負荷、溫度、pH值以及毒性等作用具

有一定的適應(yīng)能力。對城市污水處理的A段，主要設(shè)計與運行數(shù)據(jù)的建議值：BOD—污泥負荷：2~6kgBOD/(kgMLSS·d)，為傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)的10~20倍；污泥齡：0.3~0.5d；水力停留時間：30min；吸附池內(nèi)溶解氧濃度：0.2~0.7mg/L。B段的效應(yīng)、功能與設(shè)計、運行參數(shù)1.B段接受A段的處理水，水質(zhì)、水量比較穩(wěn)定，凈化功能得以充分發(fā)揮；2.去除有機污染物是B段的主要目的；3.B段的污泥齡較長，氮在A段也得到了部分的去除，BOD:N比值有所降低，具有產(chǎn)生硝化反應(yīng)的條件；4.B段承受的負荷為總負荷的30%~60%，曝氣池的容積較傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)可減少40%左右。城市污水處理的B段，設(shè)計、運行參數(shù)的建議值：BOD—污泥負荷：0.15~0.3kgBOD/(kgMLSS·d)；污泥齡：15~20d；水力停留時間：2~3h；曝氣池內(nèi)溶解氧濃度：1~2mg/L。4.6曝氣的理論基礎(chǔ)鼓風(fēng)曝氣由空壓機（鼓風(fēng)機）送出的壓縮空氣通過一系列的管道系統(tǒng)送到安裝在曝氣池池底的空氣擴散裝置（曝氣裝置），空氣從那里以微小氣泡的形式逸出，并在混合液中擴散，使氣泡