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1、第三章第三章 污水的好氧生物污水的好氧生物处理（二）处理（二）活性污活性污泥法泥法Activated Sludge Process第一节 基本概念第二节 气体传递原理和曝气池第三节 活性污泥法的发展和演变第四节 设计和运行中的重要问题第五节 二次沉淀池 活性污泥法活性污泥法第一节 基 本 概 念 曝气池曝气池出水堰活性污泥混合液1.活性污泥的形态颜色黄褐色状态似矾花絮绒颗粒味道土腥味相对密度1.0021.006kg/L粒径0.020.2mm20100cm2/mL比表面积99%以上含水率2.活性污泥的微生物组成细菌、真菌、原生动物、后生动物等。一组活性污泥图片（细菌）菌胶团菌胶团污泥细碎污泥细碎
2、菌胶团菌胶团菌胶团菌胶团肉足虫（变形虫）肉足虫（变形虫）游泳型纤毛虫游泳型纤毛虫固着型纤毛虫（累枝虫）固着型纤毛虫（累枝虫）一组活性污泥图片（原生动物）游泳型纤毛虫（草履虫）游泳型纤毛虫（草履虫）轮虫轮虫轮虫轮虫 一组活性污泥图片（后生动物）原生动物和后生动物可以作为指示微生物 Ma具备活性细胞成分；Me内源代谢残留的微生物有机体；Mi难为细菌降解的有机悬浮固体；Mii吸附的无机悬浮固体。活性污泥的组成按有机性和无机性成分二、活性污泥法的基本流程 活性污泥系统组成活性污泥系统组成曝气池曝气池剩余污泥排放系统剩余污泥排放系统污泥回流系统污泥回流系统二沉池二沉池扩散系统扩散系统生物反应器生物反应器
3、泥水分离泥水分离供氧，搅拌供氧，搅拌保持曝气池微生物浓度保持曝气池微生物浓度排放增殖污泥，保持系统稳定排放增殖污泥，保持系统稳定活性污泥法是活性污泥法是水体自净水体自净人工强化人工强化的模拟的模拟 曝气曝气 污泥回流污泥回流菌胶团的作用菌胶团的作用：促进活性污泥絮凝体的形成促进活性污泥絮凝体的形成 污水与污泥混合曝气后BOD的变化曲线1.污泥吸附污泥吸附吸附过程进行的较快，可以在30min内完成，BOD去除率70。一般，处于饥饿状态的内源呼吸期的微生物吸附活性最强。初期吸附去除的有机物数量有一定限度1氧化分解2合成代谢（合成新细胞）3内源代谢2.微生物代谢微生物代谢微生物对有机物的分解代谢及合
4、成代谢及其产物的模式图对活性污泥必须进行妥善处理，否则可能造成二次对活性污泥必须进行妥善处理，否则可能造成二次污染。污染。1.混合液中活性污泥微生物量的指标混合液悬浮固体浓度（mixed liquor suspended solids,MLSS)表示悬浮固体物质总量MLSS=Ma+Me+Mi+Mii混合液挥发性悬浮固体浓度（mixed liquor volatile suspended solids,MLVSS)表示有机性固体物质含量MLVSS=Ma+Me+Mi一般情况下，生活污水f值为0.75左右。四、主要设计运行参数污泥沉降比：SV(setting velocity)取混合液至1000mL
5、或100mL量筒，静止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的体积，以占混合液体积的比例（%）表示污泥沉降比。城市污水：SV取15%-30%.污泥体积指数：SVI(sludge volume index)1L混合液沉淀30min的活性污泥体积（mL）SV(mL/L)SVI=1升混合液中悬浮固体干重（g）MLSS(g/L)SVI=70100 其活性污泥凝聚沉淀性能很好SVI值过低，活性污泥颗粒细小，无机物含量高，缺乏活性。SVI值过高，沉淀性能不好，可能产生污泥膨胀。2.活性污泥的沉降性能及其评定指标第二节 气体传递和曝气池 一、气 体 传 递 原 理 ！双膜理论1.气液界面存在着处于层流状态的气膜
6、和液膜；2.推动力：气膜中的氧分压梯度，液膜中的氧浓度梯度。3.氧难溶于水，阻力主要来自液膜。二、曝气设备 曝气方式曝气方式1.鼓风曝气系统2.机械曝气装置3.鼓风+机械曝气系统曝气作用曝气作用1.充氧2.搅拌、混合鼓风曝气：将空压机送出的压缩空气通过一系列管道系统送到安装在曝气池底的空气扩散装置，以微小气泡形式逸出，转移到混合液中，同时混合液搅拌、混合。机械曝气：利用安装在水面上、下的叶轮高速转动，剧烈搅动水面，产生水跃，液面与空气接触表面不断更新，使空气中的氧转移到混合液中。1.鼓风曝气空气净化器 鼓 风 机 空气输配管系统 扩 散 器 空气净化器的目的是改善整个曝气系统的运行状态和防止扩
7、散器阻塞。鼓风曝气空气净化器 鼓 风 机 空气输配管系统 扩 散 器 鼓风机供应压缩空气风量要满足生化反应所需的氧量和能保持混合液悬浮固体呈悬浮状态。风压要满足克服管道系统和扩散器的摩阻损耗以及扩散器上部的静水压。罗茨鼓风机：适用于中小型污水厂，噪声大，必须采取消音、隔音措施离心式鼓风机：噪声小，效率高，适用于大中型污水厂三叶式罗茨鼓风机常用鼓风机形式多极离心风机多级风机鼓风曝气空气净化器 鼓 风 机 扩 散 器 空气输配管系统 负责将空气输送到空气扩散器。要求沿程阻力损失小,曝气设备各点压力均衡,空气干管和支管流速符合设计要求，配备必要的手动阀和电动调节阀门。鼓风曝气空气净化器 鼓 风 机
8、扩 散 器 扩散器的作用是将空气分散成小气泡,增大空气和混合液之间的接触界面，把空气中的氧溶解于水中。空气输配管系统小气泡扩散器中气泡扩散器大气泡扩散器微气泡扩散器扩散器的类型（1 1）小气泡扩散装置：）小气泡扩散装置：微孔材料制成的扩散板和扩散管等，其特点是气泡小（直径在微孔材料制成的扩散板和扩散管等，其特点是气泡小（直径在1.5mm以下），氧利用率以下），氧利用率15%-20%，但阻力大，易阻塞；，但阻力大，易阻塞；（2 2）中气泡扩散装置：）中气泡扩散装置：常用穿孔管，孔直径为常用穿孔管，孔直径为23mm，孔眼气体流速不小于，孔眼气体流速不小于10m/s,以以防堵塞，其特点是氧利用率防堵
9、塞，其特点是氧利用率8%-12%，但空气压力损失较小；，但空气压力损失较小；（3 3）大气泡扩散装置：）大气泡扩散装置：常用曝气竖管，直径为常用曝气竖管，直径为15mm左右，底口敞开，其特点是气泡大左右，底口敞开，其特点是气泡大（直径（直径3mm以上），分布不匀，氧利用率以上），分布不匀，氧利用率4%-6%，不易堵塞；，不易堵塞；竖管，气泡直径竖管，气泡直径15mm15mm。（4 4）微气泡扩散装置：）微气泡扩散装置：气泡直径气泡直径100um100um左右，左右，与混合液充分接触混合，促进氧的传递，与混合液充分接触混合，促进氧的传递，氧利用率氧利用率20%-30%，气压损失较大，易堵塞。气压
10、损失较大，易堵塞。扩 散 器 微孔曝气盘 微孔曝气管 ZDB型振动曝气器膜片式微孔曝气器KBB型可变微孔曝气器微孔曝气设备安装 微孔曝气设备的清水检验 微孔曝气设备的运行状况 穿孔曝气管机械曝气竖式曝气机卧式曝气刷2.机械曝气表曝机的转动轴和水面垂直，装有叶轮。曝气机的转动轴与水面平行,主要用于氧化沟。充氧原理：(1)曝气设备的提水和输水作用，使曝气池内液体不断循环流动,从而不断更新气液接触面,不断吸氧；(2)曝气设备旋转时在周围形成水跃，并把液体抛向空中，剧烈搅动而卷进空气；(3)曝气设备高速旋转时，在后侧形成负压区而吸入空气。竖式表面曝气机 沉水曝气机表面曝气机倒伞形机械曝气器倒伞形机械曝
11、气器平板形机械曝气器卧式曝气刷 充氧原理：在垂直于转动轴的方向装有不锈钢丝（转刷）或板条，转动时，钢丝或板条把大量液滴抛向空中，并使液面剧烈波动，促进氧的溶解；同时推动混合液在池内回流，促进溶解氧的扩散。曝气转刷曝气转碟测试中的曝气转刷氧化沟曝气转刷曝气转刷比较各种曝气设备性能的主要指标氧转移率：单位为mg（O2）/（Lh）。充氧能力（或动力效率）：即每消耗1kWh动力能传递到水中的氧量（或氧传递速率）,单位为kg（O2）/（kWh）。氧利用率：通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧的比例，单位为。3.曝 气 设 备 性 能 指 标 三、曝气池的类型（1 1）根根据据混混合合液液流流动动
12、形形态态，可分为推流式、完全混合式和循环混合式三种；（2 2）根根据据采采用用曝曝气气方方法法，可分为鼓风曝气池、机械曝气池以及二者联合使用的机械鼓风曝气池；（3 3）根根据据平平面面形形状状，可分为长方廊道形、圆形、方形以及环状跑道形等四种；（4 4）根根据据曝曝气气池池与与二二沉沉池池之之间间的的关关系系，可分为合建式（即曝气沉淀池）和分建式两种。1.推流式曝气池 推流式曝气池的长宽比一般为510；进水方式不限；出水用溢流堰。（1）平面布置（2）横断面布置推流式曝气池的池宽和有效水深之比一般为12。推流式曝气池推流式曝气池 池 形 根据和沉淀池的关系 圆 形 方 形 矩 形 分建式合建式完
13、全混合曝气池鼓风曝气完全混合曝气池特点负荷低，延时曝气时间长，池容积大，占地面积较大；产生的污泥量少，无需消化处理；对水质水量的变动抗冲击性强；处理效果好。延时曝气活性污泥法延时曝气活性污泥法污水、污泥综合处理设备，适用于污水量很小的场合。构造特征：池体狭长，环形沟渠状，平面多椭圆或圆形。池深较浅，设有表面曝气装置。曝气装置作用：1、充氧 2、搅拌 3、推动水流流态特征：流态特征：介于推流式和完全混合式之间。氧氧 化化 沟沟（oxidation ditchoxidation ditch）氧化沟种类氧化沟种类氧化沟处理厂俯视图采用曝气转刷的氧化沟采用曝气转碟的氧化沟采用表曝机的氧化沟吸附生物降解
14、工艺（AB法）Adsorption-Biodegration A，B段各拥有自己的回流系统，有各自的微生物群体A段：无初沉池，开放性生物系统；A段以高负荷或超高负荷运行，停留时间短，3060minA段主要依靠微生物吸附作用；BOD去除4070，可生化性改善。AB法特点B段：水质、水量稳定，净化功能充分发挥；以低负荷运行，停留时间24h。处理效果稳定，具有抗冲击负荷和pH变化的能力。可以分期建设，条件成熟时候建设二级处理设备。SBR工艺操作过程1.进水2.反应3.沉淀4.排放5.待机序批式活性污泥法（SBR法）Sequencing Batch Reactor SBR池 (1)容积利用率低；(2)
15、出水不连续；(3)运行控制复杂；(4)不适用于大水量。SBR法缺点 十三、克十三、克 劳劳 斯斯 法法 污泥膨胀 消化池上清液中富有氨氮，可以供应大量碳水化合物代谢所需的氮。消化池上清液夹带的消化污泥相对密度较大，有改善混合液沉淀性能的功效。活性污泥法发展方向提高氧利用率减少占地面积减少运行费用提高运行管理自动化深度净化功能（脱N除P）第四节 活性污泥法的设计计算 根据某种工艺的经验停留时间和经验去除率，确定曝气池的水力停留时间。例如：流量200m3/h，曝气池进水BOD浓150mg/L,出水要求为15mg/L，采用多点进水，求曝气池容积。多点进水经验去除率：85%90 经验停留时间：35h 取停留时间为4.5h，则曝气池容积：V2004.5m3=900m31、经验水力停留时间：t有机负荷率法有机负荷率法指单位质量活性污泥在单位时间内所能承受的BOD5量，即式中：Ns污泥负荷率,kg BOD5/（kgMLVSSd）;qv与曝气时间相当的平均进水流量，m3/d；s0曝气池进水的平均BOD5值，mg/L；s曝气池中的污泥浓度，mg/L。2、污泥负荷率有机负荷率法有机负荷率法 容积负荷是指单位容积曝气区在单位时间内所能承受的BOD5量，即：式中：Nv容积负荷率，kg(BOD5)/(m3d)。3、容积负荷率有机负荷率法有机负荷率法