1、第三章 废水的生物处理,-活性污泥法 activated sludge process,第一节 基 本 概 念,什么是活性污泥？,由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。,一、活性污泥,4,一组活性污泥图片,活性污泥法的基本组成, 曝气池：反应主体。 二沉池： a）进行泥水分离，保证出水水质；b）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。 回流系统：a）维持曝气池的污泥浓度；b）改变回流比，改变曝气池的运行工况。 剩余污泥排放系统： a）是去除有机物的途径之一；b）维持系统的稳定运行。 供氧系统： 提供足够
2、的溶解氧 。,活性污泥法有效运行的基本条件, 废水中含有足够的可溶性易降解有机物； 混合液含有足够的溶解氧； 活性污泥连续回流，使混合液保持一定浓度的活性污泥，及时排除剩余污泥； 活性污泥在池内呈悬浮状态； 无有毒有害的物质流入。,1、 栖息着的微生物,（一）活性污泥的组成,大量的细菌,真菌,原生动物,后生动物,真菌,有菌丝 (霉菌等),无菌丝 (酵母菌等),大量的细菌,真菌,原生动物,大量的细菌,真菌,2、按有机性和无机性成分：,MLSS,MLVSS: 70%,MLNVSS: 30%,MLSS混合液悬浮固体浓度，指曝气池中单位体积混合液中活性污泥悬浮固体的质量，也叫污泥浓度（g/L)。MLV
3、SS混合液挥发性悬浮固体浓度，表示混合液悬浮固体中有机物含量，但不仅是微生物的量，由于测定方便，目前还是近似用于表示污泥。MLNVSS灼烧残量，表示无机物含量。,MLVSS: 一般范围为5575，,即MLVSS/MLSS=0.70.8，,（二）曝气池活性污泥的性状,1、正常,10,（二）活性污泥的性状,供氧不足或厌氧,黑色,灰白色,供养过多或营养不足,1、不正常,11,曝气池,12,13,曝气池出水堰,14,曝气池混合液配水进入二沉池,曝气池中的曝气头的布置,（三）活性污泥的评价方法,1、生物相观察光学显微镜或电子显微镜,2、混合液悬浮固体浓度（MLSS）和混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS
4、）。,3、污泥沉降比：SV,（三）活性污泥的评价方法,取混合液至1000mL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。可反映污泥的沉降性能。,污泥沉淀30min后密度接近最大，故SV可反映沉降性能。 能反映污泥膨胀等异常情况，可控制剩余污泥的排放量。 城市污水正常值为15%30%左右。 简单易行但SV不能确切表示污泥沉降性能。,SV的测定,0min,15min,30min,SV = 40%,4、污泥体积指数：SVI(污泥指数、污泥容积指数）,曝气池出口处出混合液，经30分钟静沉后，每单位质量干泥所形成的湿污泥的体积，简称污泥指数，
5、单位为mL/g。,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),反映污泥的凝聚、沉降性能。 SVI应在100150。 影响SVI的最重要的因素是微生物群体所在的增殖期。 太高，沉降性能差，可能膨胀； 太低，可能处在内源呼吸期，泥粒细小而紧密，易沉降，活性差，无机物多。 实际运行中，一般用SV了解SVI，因为曝气池MLSS变化不大。,=,习题：,1、若曝气池中的污泥浓度为2200mg/L，混合液在100mL量筒内经30min沉淀的污泥量为18mL，计算污泥体积指数SVI。,影响好氧处理的主要因素,溶解氧(DO),水温
6、,pH值,营养平衡,有毒物质,影响好氧处理的主要因素,溶解氧(DO),水温,pH值,营养平衡,有毒物质,影响好氧处理的主要因素,溶解氧(DO),水温,pH值,营养平衡,有毒物质,影响好氧处理的主要因素,溶解氧(DO),水温,pH值,营养平衡,有毒物质,影响好氧处理的主要因素,溶解氧(DO),水温,pH值,营养平衡,有毒物质,目前，活性污泥法是废水生物处理应用最为广泛的一种方法，该法已成为污水处理的主体技术。 1912年，英国人克拉克和盖奇的废水曝气试验。 1914年，英国曼切斯特建成了第一座活性污泥水处理厂。 特别在近2030年，对生物反应的净化机理进行了深入研究，出现了多种工艺流程。,工艺流
7、程,回流污泥以保证曝气池内有足够的活性污泥（微生物） 排放剩余污泥以保证系统的正常运行,运行条件,良好的活性污泥,充足的氧,二沉池,二.活性污泥法的基本流程,活性污泥系统有效运行的基本条件是：,废水中含有足够的可溶性易降解有机物；混合液含有足够的溶解氧；活性污泥在池内呈悬浮状态；活性污泥连续回流，剩余污泥及时排放，维持曝气池内稳定的活性污泥浓度；进水中不含有对微生物有毒有害的物质,29,二.活性污泥法的基本流程,初沉池：去除悬浮固体，减轻生物处理负荷； 曝气池：废水、微生物和氧气在此充分混合和反应； 二沉池：使泥水分离，去除剩余污泥； 回流系统：保持曝气池中一定的污泥浓度； 曝气系统：供氧，使
8、污泥呈悬浮态。,2 活性污泥的性能指标,2 活性污泥的性能指标,2 活性污泥的性能指标,2 活性污泥的性能指标,2 活性污泥的性能指标,2 活性污泥的性能指标,2 活性污泥的性能指标,2 活性污泥的性能指标,2 活性污泥的性能指标,3 活性污泥增长规律,活性污泥中微生物是多菌种的混合群体，仍可用纯菌种的生长曲线表示。,活性污泥增长受营养物质(food)和微生物量(microorganism)的影响，即F/M值。F/M=QS0/XV式中：Q: 污水流量S0: 污水起始浓度X: MLSS浓度V: 反应器体积,对数增长期,静止期,内源呼吸期（衰老期）,对数增长期,静止期,内源呼吸期（衰老期）,对数增
9、长期,静止期,内源呼吸期（衰老期）,三、活性污泥降解污水中有机物的过程,活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解（去除）过程可分为两个阶段：,吸附阶段,稳定阶段,由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含有多糖类的黏性物质，导致污水中的有机物转移到活性污泥上去。,主要是转移到活性污泥上的有机物为微生物所利用。,对活性污泥法曝气过程中污水中有机物的变化分析得到结论：,废水中的有机物,残留在废水中的有机物,从废水中去除的有机物,微生物不能利用的有机物,微生物能利用的有机物,微生物能利用而尚未利用的有机物,微生物不能利用的有机物,微生物已利用的有机物（氧化和合成）,（吸附量）,增殖的微生物体,氧化产物,4
10、7,曲线表示曝气池中有机物的的去除量，反映去除规律；曲线表示微生物已经氧化和合成的量，反映活性污泥利用有机物的规律；曲线表示活性污泥的吸附量反映了活性污泥吸附有机物的规律。,这三条曲线反映出，在曝气过程中： 污水中有机物的去除在较短时间( 图中是5h左右)内就基本完成了(见曲线)； 污水中的有机物先是吸附到污泥上(见曲线),然后逐渐为微生物所利用(见曲线)； 吸附作用在相当短的时间(图中是45min左右)内就基本完成了(见曲线)； 微生物利用有机物的过程比较缓慢(见曲线)。,第二节 活性污泥法的发展,封闭环流式,序批式,一、活性污泥法曝气反应池的基本形式,其他曝气池基本上是这四种池型的组合或变
11、形,1、推流式曝气池,工艺流程：见p107,水流：推流型 底物浓度分布：进口最高，沿池长逐渐降低，出口端最低。 理想推流：横断面上浓度均匀，纵向无掺混,根据横断面上的水流情况 ，可分为,平流推移式,旋转推移式,推流式曝气池,推流式曝气池,2.完全混合曝气池,池 形,根据和沉淀池的关系,圆 形,方 形,矩 形,分建式,合建式,污水与回流污泥在进入曝气池后，立即与池中的混合液完全混合池中微生物的种类和浓度、底物浓度需氧速率各点相同与推流式不同；对冲击负荷有较强的适应能力；出水水质不及推流式。,完全混合法的特征,完 全 混 合 法,60,机械曝气完全混合曝气池,61,鼓风曝气完全混合曝气池,62,局
12、部完全混合推流式曝气池,思考：,比较推流式曝气池和完全混合式曝气池的优缺点,64,3.封闭环流式反应池,结合了推流和完全混合两种流态 与推流式的区别:污水有40300次循环,4.序批式反应池（SBR）,SBR工艺的基本运行模式由进水、反应、沉淀、出水和闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的。,传统推流式活性污泥法 渐 减 曝 气 分 步 曝 气 完全混合法 浅 层 曝 气 深 层 曝 气 高负荷曝气或变形曝气 克 劳 斯 法 延 时 曝 气 接触稳定法 氧 化 沟 纯 氧 曝 气 活性污泥生物滤池（ABF工艺
13、） 吸附生物降解工艺（AB法） 序批式活性污泥法（SBR法）,二、活性污泥法的发展和演变,有机物去除和氨氮硝化,67,一般采用35条廊道。 充氧设备沿池长均匀分布。 在推流式的传统曝气池中，混合液的需氧量在长度方向是逐步下降的。 前半段氧远远不够，后半段供氧量超过需要，而充氧设备沿池长均匀分布。 易受冲击负荷的影响，适应水质水量变化的能力差：污泥进入池后不能立即与混合液充分混合。,1、传统推流式,1. 传统推流式,曝 气 池,狭长方形,供O2,回流污泥,2、渐 减 曝 气： 特征： 充氧设备沿池长布置与需氧量匹配。 节能,在推流式的传统曝气池中，混合液的需氧量在长度方向是逐步下降的。实际情况是
14、：前半段氧远远不够，后半段供氧量超过需要。渐减曝气的目的就是合理地布置扩散器，使布气沿程变化，而总的空气量不变，这样可以提高处理效率。,渐 减 曝 气,二. 渐减曝气活性污泥法 （Tapered Aeration activated sludge ）,渐减曝气池供氧曲线,曝气过程（曝气池长度）,需氧量,定常供氧速率,特征:把入流的一部分从池端引入到池的中部分点进水。 优点：均衡了污染负荷和需氧率提高了耐冲击负荷的能力,3、阶段曝气（分步曝气）,部分污水厂只需要部分处理，因此产生了高负荷曝气法。 曝气池构造与传统推流式相同。 曝气时间比较短，约为1.53h，BOD5处理效率仅约70%75左右。
15、活性污泥处于旺盛生长期。,4.高负荷曝气（改良曝气）,延时曝气的特点： 曝气时间很长，达24h甚至更长，MLSS较高，达到30006000mg/L；活性污泥处于生长曲线的内源呼吸期 污泥泥龄长，SRT在20-30d 剩余污泥主要是一些难于生物降解的微生物内源代谢残留物，少而稳定，无需消化，可直接排放；适用于污水量很小的场合，近年来，国内小型污水处理系统多有使用。 耐冲击负荷，无需初沉池， 缺点：池体积大，基建费运行费高,5、延 时 曝 气,76,6.接 触 稳 定 法（吸附再生法）,混合液曝气过程中第一阶段BOD5的下降是由于吸附作用造成的，对于溶解的有机物，吸附作用不大或没有，因此，把这种方
16、法称为接触稳定法，也叫吸附再生法。,间隔较短时间测得的曲线， 下降由吸附引起,间隔较长时间测得的曲线,直接用于原污水的处理比用于初沉池的出流处理效果好；可省去初沉池；此方法接触时间短，氨氮难硝化，不适于处理溶解性有机污染物较多废水，剩余污泥量多。,吸附再生法,回流污泥的曝气使污泥再生,曝气的同时吸附,7. 完 全 混 合 法,长条形池子的完全混合法：在分步曝气的基础上，进一步大大增加进水点，同时相应增加回流污泥并使其在曝气池中迅速混合，长条形池子中也能做到完全混合状态。,进水,二次沉淀池,回流污泥,剩余污泥排放,处理水,空气,完全混合式曝气池,鼓风曝气完全混合式曝气池,7. 完 全 混 合 法
17、,84,（1）池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同，生活环境也基本相同。（2）入流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小，因为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担，而不是像推流中仅仅由部分回流污泥来承担。完全混合池从某种意义上来讲，是一个大的缓冲器和均和池，在工业污水的处理中有一定优点。（3）池液里各个部分的需氧量比较均匀。 易产生污泥膨胀。,完全混合法的特征,完 全 混 合 法,一般深层曝气池直径约16m，水深约1020m。但深井曝气法深度可达150300m，节省了用地面积。在深井中可利用空气作为动力，促使液流循环。深井曝气法中，活性污泥经受压力变化较大，实践表明这时微生物的活性和代谢能力并
18、无异常变化，但合成和能量分配有一定的变化。深井曝气池内，气液紊流大，液膜更新快，促使KLa值增大，同时气液接触时间延长，溶解氧的饱和度也随深度的增加而增加。需解决的问题：当井壁腐蚀或受损时，污水可能会通过井壁渗透，污染地下水。,8. 深 层 曝 气,普通曝气池经济深度：56m，占地面积大。,86,8.深 层 曝 气,深井曝气法处理流程,深井曝气池简图,纯氧代替空气，可以提高生物处理的速度。纯氧曝气池的构造见右图。,9.纯 氧 曝 气,缺点：纯氧发生器容易出现故障，装置复杂，运转管理较麻烦。,在密闭的容器中，溶解氧的饱和度可提高，氧溶解的推动力也随着提高，氧传递速率增加了，因而处理效果好，污泥的
19、沉淀性也好。纯氧曝气并没有改变活性污泥或微生物的性质，但使微生物充分发挥了作用。,采用密闭池,克劳斯工程师把厌氧消化的上清液加到回流污泥中一起曝气，然后再进入曝气池，克服了高碳水化合物的污泥膨胀问题，这个方法称为克劳斯法。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。,10.克 劳 斯 法,11.吸附生物降解工艺（AB法）,特征： 分为预处理段、A级和B级三段，无初沉池 A级以高负荷或超高负荷运行，B级以低负荷运行，A级曝气池停留时间短，3060min，B级停留时间24h。该系统不设初沉池，A级曝气池是一个开放性
20、的生物系统。A、B两级各自有独立的污泥回流系统，两级的污泥互不相混。处理效果稳定，具有抗冲击负荷和pH变化的能力。该工艺还可以根据经济实力进行分期建设。,11.吸附生物降解工艺（AB法）,氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，它的池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置。 曝气装置的转动，推动沟内液体迅速流动，具有曝气和搅拌两个作用，沟中混合液流速约为0.30.6m/s，使活性污泥呈悬浮状态。5 15min完成一次循环。 廊道水流呈推流式，但总体接近完全混合反应器,12. 氧 化 沟,13.浅 层 曝 气,特点：气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率是最大的。在水的浅层处用大量空气进行曝气，就可以获得
21、较高的氧传递速率。,1953年派斯维尔（Pasveer）的研究：氧在10静止水中的传递特征，如下图所示。,浅 层 曝 气,扩散器的深度以在水面以下0.60.8m范围为宜，可以节省动力费用，动力效率可达1.82.6kg（O2） / kWh。可以用一般的离心鼓风机。浅层曝气与一般曝气相比，空气量增大，但风压仅为一般曝气的1/41/6左右，约10kPa，故电耗略有下降。 曝气池水深一般34m，深宽比1.01.3，气量比3040m3/（m3 H2O.h）。浅层池适用于中小型规模的污水厂。由于布气系统进行维修上的困难，没有得到推广利用。,14.活性污泥生物滤池（ABF工艺）,上图为ABF的流程，在通常的
22、活性污泥过程之前设置一个塔式滤池，它同曝气池可以是串联或并联的。,塔式滤池滤料表面附着很多的活性污泥，因此滤料的材质和构造不同于一般生物滤池。滤池也可以看作采用表面曝气特殊形式的曝气池，塔是一外置的强烈充氧器。因而ABF可以认为是一种复合式活性污泥法。,活性污泥生物滤池（ABF工艺）,15.序批式活性污泥法（SBR法）,SBR工艺的基本运行模式由进水、反应、沉淀、出水和闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的。,(1)工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，无污泥回流设备；(2)耐冲击负荷，在一般
23、情况下（包括工业污水处理）无需设置调节池；(3)反应推动力大,易于得到优于连续流系统的出水水质;(4)运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果；(5)污泥沉淀性能好,SVI值较低,能有效地防止丝状菌膨胀;(6)该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制，便于自控运行，易于维护管理。,序批式活性污泥法（SBR法）,SBR工艺与连续流活性污泥工艺相比的优点,(1)容积利用率低；(2)水头损失大；(3)出水不连续；(4)峰值需氧量高；(5)设备利用率低；(6)运行控制复杂；(7)不适用于大水量。,序批式活性污泥法（SBR法）,SBR工艺的缺点,四、膜生物反应器（MBR
24、）反应原理,膜生物反应器是常规活性污泥法的进一步发展。它主要由膜组件和生物反应器两部分组成，大量的微生物(活性污泥)在膜生物反应器内与基质(废水中的可降解有机物等)充分接触，通过氧化分解作用进行新陈代谢以维持自身生长、繁殖，同时使有机污染物降解。膜组件通过机械筛分、截留等作用对废水和污泥混合液进行固液分离。生物处理系统和膜组件的有机结合，不仅提高了系统的出水水质和运行的稳定性，还延长了大分子物质在生物反应器中的水力停留时间，使之得到最大限度的降解。,内置式膜生物反应器（MBR）,外置式膜生物反应器（MBR）,以MitsubishiRayon(Japan)公司为代表，它具有膜面积大，易于安装，清
25、洗方便等特点,三种常见的MBR膜组件,以GE的Zenon公司为代表，它具有膜面积大，占地面积小等特点 。,三种常见的MBR膜组件,以Kubota公司为代表，具有膜通量大，易于组装，清洗方便等特点。,三种常见的MBR膜组件,1、容积负荷高，水力停留时间短。,2、污泥龄较长，剩余污泥量少。,MBR的优势,3、克服了传统活性污泥法易发生污泥膨胀的弊端。,4、可以同时进行硝化和反硝化。,5、出水水质好，甚至病原微生物都可以被去除。,6、设施占地面积小。,MBR工艺优越性,MBR工艺的不足,1、投资大：膜组件的造价高，导致工程的投资 比常规处理方法增加约3050。,MBR的不足,2、能耗高：泥水分离的膜
26、驱动压力;高强度曝 气；为减轻膜污染需增大流速。,3、膜污染清洗。,4、膜的寿命及更换，导致运行成本高。膜组件 一般使用寿命在5年左右，到期需更换。,渗滤液处理应用项目,渗滤液处理应用项目,第三节 气体传递原理和曝气设备,活性污泥：引起吸附和氧化分解作用；,有机物：是处理对象，也是微生物的食料；,溶解氧：没有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存，也不能发挥氧化分解作用。,1扩散过程的基本规律菲克（Fick）定律,式中：Vd物质的扩散速率，单位时间、单位断面上通过的物质数量D 扩散系数,一、气 体 传 递 原 理,一、气 体 传 递 原 理,双膜理论 认为在气液界面存在着二层做层流流动的膜：气膜和
27、液膜。 传质阻力仅存于这两层膜。气液界面达到平衡态，无阻力。 传质推动力 气膜：氧分压差 液膜：氧浓度差 氧的传质阻力主要在液膜上，故液膜内的氧的传质是控制步骤。,在废水生物处理系统中，氧的传递速率可用下式表示：,式中：dM/dt氧传递率；M氧的质量；D 液膜中氧的扩散系数；A 气液接触面的面积；cs 氧在溶液中的饱和浓度；c 溶液中溶解氧的浓度。 而dM=Vdc，V为液相主体体积，则上式可改写成：,为液膜中氧分子的传质系数。,表示氧分子的总传质系数。,为氧转移速率液相中溶解氧浓度变化速率,氧传递率：单位时间通过气液界面的氧的质量,由此上式变为：将上式进行积分，可求得总的传质系数：,KLa值受
28、污水水质的影响，把用于清水测出的值用于污水，要采用修正系数，同样清水的cs值要用于污水要乘以系数，因而上式变为：,式中：,c1，c2t1，t2时溶液中氧的浓度。,提高氧转移速率的措施,提高KLa值 提高紊流程度，降低液膜厚度； 加速气液界面的更新； 微孔曝气，增大气液接触面积。 2. 提高cs值 提高气相氧分压，如采用纯氧曝气、深井曝气。,二、氧气转移影响因素（1）污水水质污水中的杂质对氧气的转移以及溶解度有一定影响，如表面活性物质会形成一层膜，增加氧传递阻力所以引入小于1的修正系数，则有：,（2）水温水温上升，水的粘度降低，液膜厚度减小，Kla值增高；氧气在水中的溶解度随温度上升而降低。温度
29、对氧气转移有二种相反的影响，但不能相互抵消，总体上，低温有利于氧气的转移。,（3）氧分压氧分压越高，越有利于氧气的转移。,四、曝气的作用与曝气方式,曝气的作用： 1、供气 2、混合搅拌 曝气方式： 1、鼓风曝气系统 2、机械曝气装置：竖轴表面曝气机、卧轴表面曝气器 3、鼓风+机械曝气系统 4、其他：富氧曝气、纯氧曝气,曝 气 设 备,鼓风曝气,机械曝气,空气过滤器,鼓 风 机,空气输配管系统,扩 散 器,竖式曝气机,表面曝气机,卧式曝气机,液面以下,安装于液面,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散器阻塞。,鼓风曝气
30、系统的组成,过滤器与进口消音器,过滤器压力损失监测,130,鼓风机旁通与旁通消音器,131,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,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
31、电动调节阀门。,鼓风曝气,空气净化器,鼓 风 机,扩 散 器,扩散器的作用是将空气分散成空气泡,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,微孔曝气设备,圆盘式微孔扩散器,管式微孔扩散器,微孔曝气盘,136,微孔曝气管,137,微孔曝气管,微孔曝气设备测试,139,微孔曝气设备安装,141,微孔曝气设备的运行状况,ZDB型振动曝气器,KBB型可变微孔曝气器,可变微孔曝气器安装,机械曝气：表面曝气机,机械曝气：表面曝气机,曝气的效率取决于： 曝气机的性能 曝气池的池形,这类曝气机的转动轴与水面平行
32、,主要用于氧化沟 。,竖式曝气机,卧式曝气刷,泵 形,倒伞形,平板形,伞形曝气器,152,倒伞形机械曝气器,155,曝气转刷,157,测试中的曝气转碟,表面曝气机充氧原理：(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。,曝 气 设 备 性 能 指 标,氧转移速率：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：
33、通过曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧的比例，单位为。,曝 气 设 备 性 能,第四节 二次沉淀池,二次沉淀池的功能要求,1.澄清（固液分离）,2.污泥浓缩（使回流污泥的含水率降低，回流污泥的体积减少）,一、基本原理 泥层下沉速度与悬浮固体浓度有关，浓度越大沉速越小。,量筒中混合液,开始沉淀时, 液体均匀一致, 片刻后, 泥、水分层, 泥面清晰, 上清液中只有少量不易沉降的微细泥花, 而B中固体浓度均匀,继续沉淀, 泥面逐渐下沉出现泥层C; 泥层B的固体浓度不变，整个泥层整体等速下沉(成层沉淀), 泥花相对位置保持不变。,而C层中, 随泥面下降, 泥花之间距离缩小, 泥层变浓, 出现D层,
34、上层泥花挤压下层泥花，泥层浓缩(污泥浓缩),167,二沉池的实际工作情况,（1）二沉池中普遍存在着四个区：清水区、絮凝区、成层沉降区、压缩区。两个界面：泥水界面和压缩界面。,（2）混合液进入二沉池以后，立即被稀释，固体浓度大大降低，形成一个絮凝区。絮凝区上部是清水区，两者之间有一泥水界面。,（3）絮凝区后是一个成层沉降区，在此区内，固体浓度基本不变，沉速也基本不变。絮凝区中絮凝情况的优劣，直接影响成层沉降区中泥花的形态、大小和沉速。,（4）靠近池底处形成污泥压缩区。,168,二沉池的实际工作情况,二沉池的澄清能力与混合液进入池后的絮凝情况密切相关，也与二沉池的表面面积有关。,二沉池的浓缩能力主
35、要与污泥性质及泥斗的容积有关。,对于沉降性能良好的活性污泥，二沉池的泥斗容积可以较小。,169,基本原理,170,二次沉淀池的构造和计算,二次沉淀池在构造上要注意以下特点：,（1）二次沉淀池的进水部分，应使布水均匀并造成有利于絮凝的条件，使泥花结大。,（2）二沉池中污泥絮体较轻,容易被出流水挟走,要限制出流堰处的流速,使单位堰长的出水量不超过10m3/(m.h)。,（3）污泥斗的容积，要考虑污泥浓缩的要求。在二沉池内，活性污泥中的溶解氧只有消耗，没有补充，容易耗尽。缺氧时间过长可能影响活性污泥中微生物的活力，并可能因反硝化而使污泥上浮，故浓缩时间一般不超过2h。,171,二次沉淀池的容积计算方
36、法可用下列两个公式反映：,式中：A澄清区表面积，m2； qv废水设计流量，用最大时流量，m3/h； u沉淀效率参数，m3/（m2h）或m/h； V污泥区容积，m3； r最大污泥回流比； t污泥在二次沉淀池中的浓缩时间，h。,二次沉淀池的构造和计算,第五节 活性污泥法系统的设计、运行与管理,水力负荷 有机负荷 微生物浓度 曝气时间 微生物平均停留时间（MCRT） 氧传递速率 回流污泥浓度 回流污泥率 曝气池的构造 十、pH和碱度 十一、溶解氧浓度 十二、污泥膨胀及其控制,流向污水厂的流量变化,一、水 力 负 荷,水力负荷的变化影响活性污泥法系统的曝气池和二次沉淀池。当流量增大时，污水在曝气池内的
37、停留时间缩短，影响出水质量，同时影响曝气池的水位。若为机械表面曝气机，由于水面的变化，它的运行就变得不稳定。对二次沉淀池为水力影响。,一、水 力 负 荷,二、有机负荷,污泥负荷和MLSS的设计值采用得大一些，曝气池所需的体积可以小一些。但出水水质要降低，而且使剩余污泥量增多，增加了污泥处置的费用和困难，同时，整个处理系统较不耐冲击，造成运行中的困难。为避免剩余污泥处置上的困难和保持污水处理系统的稳定可靠，可以采用低的污泥负荷率（0.1），把曝气池建得很大，这就是延时曝气法。,曝气区容积的计算，设计中要考虑的主要问题是如何确定污泥负荷和MLSS的设计值。,177,三、微生物浓度,在设计中采用高的
38、MLSS并不能提高效益，原因如下：,四、曝 气 时 间,在通常情况下，城市污水的最短曝气时间为3h或更长些，这和满足曝气池需氧速率有关。,五、微生物平均停留时间(SRT)(又称泥龄),微生物平均停留时间至少等于水力停留时间，此时，曝气池内的微生物浓度很低，大部分微生物是充分分散的。,微生物的停留时间应足够长，促使微生物能很好地絮凝，以便重力分离，但不能过长，过长反而会使絮凝条件变差。,微生物平均停留时间还有助于说明活性污泥中微生物的组成。世代时间长于微生物平均停留时间的那些微生物几乎不可能在该活性污泥中繁殖。,六、氧 传 递 速 率,氧传递速率要考虑二个过程,要提高氧的传递速率,七、回流污泥浓
39、度,回流污泥浓度是活性污泥沉降特性和回流污泥回流速率的函数。按右图进行物料衡算，可推得下列关系式：,式中：X曝气池中的MLSS,mg/L; XR回流污泥的悬浮固体浓度,mg/L; R 污泥回流比。,根据上式可知，曝气池中的MLSS不可能高于回流污泥浓度，两者愈接近，回流比愈大。限制MLSS值的主要因素是回流污泥的浓度。,衡量活性污泥的沉降浓缩特性的指标，它是指曝气池混合液沉淀30min后，每单位质量干泥形成的湿泥的体积，常用单位是mL/g。,（1）在曝气池出口处取混合液试样；（2）测定MLSS（g/L）；（3）把试样放在一个1000mL的量筒中沉淀30min，读出活性污泥的体积（mL）；（4）
40、按下式计算：,活性污泥体积指数SVI,SVI的测定,七、回流污泥浓度,八、污泥回流率,高的污泥回流率增大了进入沉淀池的污泥流量，增加了二沉池的负荷，缩短了沉淀池的沉淀时间，降低了沉淀效率，使未被沉淀的固体随出流带走。,活性污泥回流率的设计应有弹性，并应操作在可能的最低流量。这为沉淀池提供了最大稳定性。,九、曝气池的构造,推流式曝气池,完全混合式曝气池,十、pH和碱度,十一、溶解氧浓度,通常溶解氧浓度不是一个关键因素，除非溶解氧浓度跌落到接近于零。只要细菌能获得所需要的溶解氧来进行代谢，其代谢速率就不受溶解氧的影响。,一般认为混合液中溶解氧浓度应保持在0.52mg/L，以保证活性污泥系统的正常运
41、行。,过分的曝气使氧浓度得到提高，但由于紊动过于剧烈，导致絮状体破裂，使出水浊度升高。特别是对于好氧速度不快而泥龄偏长的系统，强烈混合使破碎的絮状体不能很好地再凝聚。,在实际运行中，污水处理厂发生的污泥膨胀绝大部分为丝状菌污泥膨胀。工业废水厂比城市污水厂更容易发生膨胀。完全混合活性污泥法比推流式活性污泥法易发生污泥膨胀。,污泥膨胀总体上分为：,丝状菌膨胀,非丝状菌膨胀,系活性污泥絮体中的丝状菌过度繁殖导致的膨胀,系菌胶团细菌本身生理活动异常，致使细菌大量积累高粘性多糖类物质，污泥中结合水异常增多，比重减轻，压缩性能恶化而引起的膨胀。,丝 状 菌 性 膨 胀,当污泥中有大量丝状菌时，大量有一定强
42、度的丝状体相互支撑、交错，大大恶化了污泥的沉降、压缩性能，形成了污泥膨胀。,大量的运行经验表明以下情况容易发生污泥膨胀：, 污泥龄过长及有机负荷过低，营养物不足； 混合液中溶解氧浓度太低； 氮、磷含量不平衡的废水； 高pH值或低pH值废水； 含有有毒物质的废水； 腐化或早期消化的废水，硫化氢含量高的废水； 缺乏一些微量元素的废水； 曝气池混合液受到冲击负荷； 碳水化合物含量高或可溶性有机物含量多的污水； 高有机负荷，且缺氧的情况下； 水温过高或过低。,丝 状 菌 性 膨 胀的主要因素,丝 状 菌 性 膨 胀的主要因素,污水水质,运行条件,工艺方法,丝 状 菌 性 膨 胀的主要因素,污水水质,运
43、行条件,工艺方法,非丝 状 菌 性 膨 胀,非丝状菌性膨胀主要发生在污水水温较低而污泥负荷太高时。微生物的负荷高，细菌吸收了大量的营养物，但由于温度低，代谢速度较慢，就积贮起大量高黏性的多糖类物质。这些多糖类物质的积贮，使活性污泥的表面附着水大大增加，使污泥形成污泥膨胀。,发生污泥非丝状菌性膨胀时，处理效率仍很高，上清液也清澈。,在运行中，如发生污泥膨胀，针对膨胀的类型和丝状菌的特性，可采取的抑制措施：,在设计时，对于容易发生污泥膨胀的污水，可以采用以下一些方法：,活性污泥法处理系统在运行过程中，有时会出现种种异常情况，处理效果降低，污泥流失。下面将在运行中可能出现的几种主要的异常现象和采取的相应措施加以简要阐述。,四、活性污泥系统运行中的异常现象,
