活性污泥法2

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氧 化 沟
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。
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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0.3～0.6m/s，使活性污泥呈悬浮状态。
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纯氧曝气
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。
该系统不设初沉池，A级曝气池是一个开放性的生物系 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。
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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。
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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。
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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1/4~1/6左右，约10kPa，故电耗略有下降。 •曝气池水深一般3～4m，深宽比1.0～1.3，气量比30～40m3/ （m3 H2O.h）。
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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。
深层曝气
活性污泥生物滤池（ABF工艺）
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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。
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吸附－生物降解工艺（AB法）
吸附－生物降解工艺（AB法）
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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，30～60min，B级停留时间2～4h。
200 − 20 × 100％＝90％ 200
根据提供的条件，采用传统推流式活性污泥法，曝气池 采用推流廊道式，运行时考虑阶段曝气法和生物吸附再生法 运行的可能性，其流程如下：
原废水 → 初沉池 → 曝气池 → 二沉池 → 处理出水 回流污泥 剩余污泥
2.曝气池的计算与设计
解
(a)污泥负荷的确定： 根据实验或经验以及所要求的处理效果，本曝气池采用的污泥负荷率（ Ns）为：0.27kgBOD5/kgMLSS.d。（一般为0.2~0.4kgBOD5/kgMLSS.d） (b)污泥浓度的确定： 根据Ns值，SVI值在80～150之间，设计取SVI＝130，污泥回流比为35％ (50%左右)，经计算曝气池污泥的污泥浓度ρx为：
深井曝气法处理流程
深井曝气池简图
深层曝气
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一般曝气池直径约1~6m，水深约10～20m。深井曝气法深 度为50～150m，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。
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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无异常变化，但合成和能量分配有 一定的变化。
接触稳定法
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，把这种方法称为接触稳定法，也叫吸附再生法。混 合液的曝气完成了吸附作用，回流污泥的曝气完成稳定作 用。
接触稳定法
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；此方法剩余污泥量增加。
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。 纯氧曝气的缺点是纯氧发生器容易出现故障，装置复 杂，运转管理较麻烦。
活性污泥生物滤池（ABF工艺）
上图为ABF的流程，在通常的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。
曝气池的计算：纯经验方法
有机物负 荷率法
劳伦斯（Lawronce） 和麦卡蒂(McCarty) 法
麦金尼 (McKinney) 法
经验水力停留时间：t
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：3~5h 取停留时间为4.5h，则曝气池容积：
第二章 活性污泥法（2）
第三节 活性污泥法的发展和演变 第四节 活性污泥法的设计计算 第五节 二次沉淀池 第六节 活性污泥法系统设计和 运行中的一些重要问题
第三节 活性污泥法的发展和演变
活性污泥法的多种运行方式
传统活性污泥法 • 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） • 吸附－生物降解工艺（AB法） • 序批式活性污泥法（SBR法）
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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，溶解氧的饱和度也由深度的增加而增 加。 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。
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高负荷曝气或变形曝气
部分污水厂只需要部分处理，因此产生了高 负荷曝气法。 曝气池中的MLSS约为300～500mg/L，曝气 时间比较短，约为2～3h，处理效率仅约65％左 右，有别于传统的活性污泥法，故常称变形曝气。
浅层曝气
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。 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，就可以获得较高的氧传递 速率。
浅层曝气
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扩散器的深度以在水面以下0.6～0.8m范围为宜，可以节省动 力费用，动力效率可达1.8～2.6kg（O2） / kW·h。 可以用一般的离心鼓风机。
克劳斯法
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。
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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。
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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。
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延时曝气
延时曝气的特点： • 曝气时间很长，达24h甚至更长，MLSS较高，达 到3000～6000mg/L； • 活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态， 剩余污泥少而稳定，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。 • 由于符合率低，所需要的池容积大，占地面积大， 微生物长期处于内源呼吸期，污泥龄长。因此基建 费用和动力消耗较大。
完全混合法
完全混合的概念 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。
完全混合法
完全混合法的特征 （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。 （4）操作灵活，可以通过改变F：M值，使其工作点处 于污泥增长曲线上所期望的某一点，从而可以得到所期望 的出水水质。
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传统活性污泥法
污水与回流污泥从池首端流入，呈推流式至池的 末端流出。 • 进口处有机物浓度高，沿池长逐渐降低。 • 处理效率高，适用与大中型污水处理厂。
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进水浓度不能过高，抗冲击负荷能力较差。 • 需氧量沿池长逐渐降低，可能造成前半段氧远远 不够，后半段供氧量超过需要。 • 体积负荷率低，曝气池庞大，占用土地较多，基 建费用较高。
V＝200×4.5m3=900m3
有机物负荷率的两种表示方法
活性污泥负荷率NS （简称污泥负荷）
曝气区容积负荷率NV （简称容积负荷）
污泥负荷率
污泥负荷率是指单位质量活性污泥在单位时间内所 能承受的BOD5量，即:
q v ρ S0 NS = ρ XV
式中：Ns——污泥负荷率,kg BOD5/（kgMLVSS·d）;
活性污泥——膜生物反应器（MBR法）
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以超滤膜分离活性污泥，污泥浓度可达10g/l~15g/l，污 泥负荷率低，出水水质好，SS去除率可达100％。
该系统可不设初沉池，不设沉淀池，一体式MBRA无需 污泥回流。容积符合率高，占地面积小。
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处理效果稳定，具有抗冲击负荷和pH变化的能力。适 合与处理高浓度、难降解工业废水的处理。
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膜组件投资较高，膜污染是影响MBR推广应用的主要障 碍。
第四节 活性污泥法的设计计算
活性污泥系统工艺设计
应把整个系统作为整体来考虑，包括曝气池、二沉池、曝 气设备、回流设备等，甚至包括剩余污泥的处理处置。 主要设计内容： （1） 工艺流程选择（包括运行方式与曝气池型）； （2） 曝气池容积和构筑物尺寸的确定； （3）需氧量、供气量的计算和供氧系统设计； （4）污泥回流量、剩余污泥量的计算与污泥回流设 备设计。 （5）二沉池的工艺设计； 主要依据：水质水量资料 生活污水或生活污水为主的城市污水：成熟设计经验 工业废水：试验研究设计参数
NS
q v ρ S0 = ρ XV
NV
q v ρ S0 = = NSρX V
根据上面任何一式可计算曝气池的体积，即:
qv ρS0 qv ρS0 V= = NS ρ X NV
ρs0和qv是已知的，ρx和N可参考教材中表14－5选 择。对于某些工业污水，要通过试验来确定ρx和N值。