AIS一体式活性污泥系统

绪论多年来, 为了克服传统活性污泥法的一些缺点，提高生化处理的效率，从中衍生出很多改进的工艺。

然而，几乎所有的改进工艺都脱离不了一个传统模式，那就是曝气池和二沉池分建，沉淀浓缩后的污泥需要从二沉池回流到曝气池（如图1）。

英环的AIS（ADVENT Integral System）一体式活性污泥系统将曝气池和二沉池合为一体，从而实现了“无内部移动部件”的构想（见图2）。

图1. 传统活性污泥系统图2. Advent AIS活性污泥系统与合建式沉淀系统不同，AIS采用了高效经济的气提泵将曝气池污泥输送到二沉池内沉淀，从而实现了回流污泥的“导入式下沉流”构想。

实践证明，AIS 的运行和出水优于或等于传统活性污泥法，而投资费用和运行费用都低于传统活性污泥法。

传统活性污泥法传统活性污泥法（图1）的污泥循环外置，二沉池实现了四个重要功能：• 提供足够的污泥沉淀表面积和静置的水力环境，使得污泥可以和澄清的出水通过重力沉降作用分离。

• 提供充分的停留时间和底部表面积来压缩沉降的污泥，从而降低污泥回流比，减少二沉池中的紊流扰动。

• 提供一种可靠的方法来排放剩余污泥，尽可能地减少低浓度污泥的短流，提高排放剩余污泥的浓度。

• 减少污泥在二沉池的滞留，从而防止出现缺氧/厌氧环境，避免发生反硝化、污泥上浮和产生臭气。

传统二沉池在设计、运行和费用控制方面有三个重要的考虑因素：• 运行复杂性：传统二沉池需要压缩污泥，并提供可靠的污泥回流。

• 投资费用：传统二沉池需要有连续运行的污泥回流泵、内置机械刮泥和排泥系统、以及容纳3-5米水深的结构体。

• 运行和维护：污泥回流泵和机械刮泥机的运行能耗高，日常维护复杂。

Influent WastewaterReturn Activated SludgeTreated Effluent CENTRALMOTORGEARDRIVE MECHANISMSLUDGESCRAPPERMECHANISMSECONDARYCLARIFIERSTRUCTURALSHELLSLUDGERETURN PUMPS“50年来废水生化处理的最大革新”AIS系统AIS将曝气池和二沉池融为一体，无内部移动部件。

这使得污泥可以在操作工的控制下，从二沉池中心导入沉淀区，通过下沉流，直接将污泥回流至曝气池，同时澄清出水。

和传统的二沉池相比， AIS系统中污泥导入式下沉流能够更持续、高效地去除不容易沉淀的小颗粒悬浮物和泡沫。

AIS的“无内部移动部件”的特点不但节省了投资和运行成本，并且使整个活性污泥系统的设计和运行更加灵活。

AIS是通过大型曝气罐的实验研究而发展起来的。

在最初的AIS开发中，污泥底流排泥和导入式污泥沉降流的设想在实验中进行了验证和优化。

AIS的优势AIS• 是运行最为简单的活性污泥系统。

由于不需要实现污泥浓缩，AIS 运行可以通过系统自身来调节，操作工只需要定期排放污泥，将曝气池污泥浓度控制在设定范围就可以了。

AIS• 都是投资和运行成本最低的活性污泥系统。

“无内部移动部件”是AIS的一个最主要的特点。

AIS中的二沉池只是一个薄壳，而不是一个复杂的独立构筑体，并且不需要污泥回流泵和刮泥设备。

AIS• 是占地面积最小活性污泥系统。

通过将二沉池融合到曝气池和调节曝气池的深度，AIS的占地仅仅是传统活性污泥系统中曝气池的占地。

AIS• 是曝气废气控制最简单的活性污泥系统。

通过二沉池和曝气池的合并，减少了曝气池的表面积，相应的曝气废气控制也变得简单了。

AIS的构造基于可用场地面积和二沉池、曝气池的体积比，AIS可以提供多种灵活的结构设计。

图3 展示了五种最为普通的设计结构图3 二沉池类型圆型和椭圆型圆型和椭圆型的设计通常用于较深的曝气池和较大的二沉池的设计（比如高浓度废水）。

此结构的二沉池所需结构支撑非常少。

方型和长方型 方型和长方型的二沉池通常应用在中等规模的系统中，以达到所需要的沉淀池表面积，并保持二沉池底喉道速率和实现底部清理。

外环型和锥体型 外环型和锥体型通常用在二沉池体积相对较大的情况下（比如低浓度废水）。

AIS的应用AIS除了用于去除含碳有机物（COD和 BOD）之外，也广泛应用在其它领域，包括：• 单一池体中的硝化-反硝化• 加载生物选择器来进行丝状菌控制• 改造现有曝气塘• 提高现有活性污泥系统的水力负荷• 更为经济的曝气废气排放控制硝化-反硝化和使用生物选择器图4 显示了传统的硝化-反硝化的活性污泥系统构造。

通过将缺氧区和二沉池、好氧区结合在一起，AIS作为一个硝化-反硝化反应器独立运行。

图4：传统两阶段硝化-反硝化系统一体式的硝化-反硝化AIS大大简化了系统运行，减少了各反应器间机械泵流。

此外，由于利用了二沉池作为好氧、缺氧区的分隔，投资成本也大为降低。

同样一个缺氧区还可以作为活性污泥系统的生物选择器，从而减少丝状菌的生长、改善污泥沉淀性能。

图5为选择器设计和硝化-反硝化的图示。

InfluentTreatedEffluentAerobic BasinAnoxicBasinSecondary ClarifierNitrate RecycleReturn Activated Sludge成本因素AIS 能够大大降低投资成本，其中二沉池的造价比传统二沉池要低70-80%，AIS 的总造价比活性污泥系统低5%-10%。

这些费用的节省还没有包括节省的土地成本。

进水曝气网格图5. AIS 硝化-反硝化和选择器系统改造现有氧化塘AIS 是将现有的鼓风曝气或表面曝气的氧化塘改造成高效活性污泥系统的理想工艺。

所需的改造仅仅是在现有氧化塘内，加装二沉池。

如果使用表面曝气设备，那么就需采用耐侵蚀的设备来控制底流在一定范围内。

提高现有活性污泥系统的水力处理能力用AIS 技术在曝气池中增设二沉池可以解决原有二沉池中水力负荷过高的问题。

如有必要，增设的二沉池可以用“湿”法安装，却不影响现有曝气池的正常运行。

新建的预制二沉池可以直接“插入”到现有曝气池中，部分曝气池污泥可以在AIS 二沉池中沉淀，另外一部分则在原有传统二沉池中沉淀。

节省曝气废气控制费用如果有或将来有更严格的环保要求，需要处理曝气产生的废气，那么使用AIS 系统就更为经济。

AIS 将二沉池和曝气池合建，减少了曝气池的表面积，从而减少了挥发性有机物的释放。

另外二沉池的表面支撑结构能简化废气收集罩的安装，减少材料支出。

AIS 二沉池的运行费用要比传统二沉池低75%-95%，运行费的降低主要是由于AIS 没有内部移动部件、能耗低，以及二沉池的运行、维护简单节省的人力费用。

表1显示了AIS 和传统活性污泥法二沉池的费用对比。

这是一个基于流量160 m 3/hr ，进水BOD 浓度1,500 mg/L 的实际项目的成本估算。

表1: 传统二沉池和AIS 二沉池的成本对比花费项目 传统二沉池AIS 二沉池二沉池表面积 m 2 309 309二沉池体积 m 3 1,408 779二沉池深度, m周围水深 4.3 N/A 中心水深 5.2 7.0 资本费用结构外壳 $150,000 $60,000污泥装置 $ 80,000 ---污泥回流泵 $ 50,000 ---污泥回流管道 $ 20,000 $15,000电子/机械 $ 15,000 $ 7,000总投资费用$315,000 $82,000 运行费用二沉池的维护 $ 8,000 $ 1,000回流泵的维护 $ 11,200 --- 二沉池设备能耗 $ 1,060 ---回流泵能耗 $ 5,300 $ 1,700二沉池运行的人工$ 4,500 $ 1,500 总运行费用$30,060$ 4,200运行表现AIS 系统具有很多实际应用业绩，实践证明，从二沉池的角度来看，AIS要优于或至少等于传统活性污泥系统的二沉池。

它超越传统活性污泥系统之处在于提高了曝气池中的污泥浓度，但又不会对二沉池的运行带来不良后果。

AIS在投资和运行成本方面有相当大的优势，AIS 的占地仅仅是曝气池的占地。

业绩全球有很多工业废水处理工程和个别城市污水处理工程使用了AIS一体化活性污泥技术。

第一个AIS系统建于1993年，用于处理苏格兰一个塑料厂的废水。

目前，AIS已经用于15个国家的60多个项目。

大多用来处理高浓度工业废水，流量为10-2,000 m3/hr，曝气池的容积为200-20,000 m3。

去除有机物的AIS和硝化-反硝化的AIS都有广泛的应用。

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