污水的好氧生物处理活性污泥法
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ρsO——液相中氧的饱和浓度，mg/L； ρO——液相内氧的实际浓度，mg/L。
dm dt
Kg
A sO
O
由于dm＝V·dρO (V为液体的 体积)，则前式可改写为：
dO
dt
K
g
A V
sO
O
d O
dt
Kg
A V
sO
O
令
K La
Kg
A V
，则：
dO
dt
K La sO
O
式中：ddtO——液相中氧的变化速率，mg/(L·h)； KLa ——总的传质系数，1/h，是总阻力的倒数。当氧
污 泥 1.0021.003 ， 回 流 污 泥 1.0041.006 ； ✓ 颗粒直径：0.020.2 mm； ✓ 比表面积：20100cm2/mL。
§14-2 气体传递原理和曝气池
本节重点
❖双膜理论 ❖影响KLa的因素 ❖机械曝气与鼓风曝气
构成活性污泥法有3个基本要素:
一是引起吸附和氧化分解作用的微生物， 也就是活性污泥； 二是废水中的有机物，它是处理对象，也 是微生物的食料； 三是DO，没有充足的DO，好氧微生物 既不能生存，也不能发挥氧化分解作用。
二
、
活
性
污
泥 法
基
本 流
活性污泥工艺主要由曝气池、曝
程 气装置、二沉池、污泥回流系统和
剩余污泥排放系统组成。
曝气池是由微生物组成的活性污泥 与污水中的有机污染物质充分混合接 触，进而将其吸收并分解的场所，是 活性污泥工艺的核心。
曝气装置的作用:
❖向曝气池供给微生物增长及分解 有机污染物所必需的氧气 ❖进行混合搅拌，使活性污泥与有 机污染物质充分接触
§14-1 概述
概念
活性污泥法是水体自净的人工强化方法， 是一种依靠在曝气池内呈悬浮、流动状 态的微生物群体的凝聚、吸附、氧化分 解等作用来去除污水中有机物的方法。
活性污泥法的提出
1912年英国的Clark和Gage Arden和Lockett对这一现象进行了研究。 1914年建成第一个活性污泥厂。
三、活性污泥降解污水中有机 物的过程
BOD
吸附 降解
曝气过程
一般将这整个净 化反应过程分为三 个阶段：① 初期吸 附；② 微生物代谢； ③ 活性污泥的凝聚、 沉淀与浓缩。
三、活性污泥降解污水中有机 物的过程
所谓“初期吸附”是指：在活性 污泥系统内，在污水开始与活性污泥 接触后的较短时间(1030min)内， 由于活性污泥具有很大的表面积因而 具有很强的吸附能力，因此在这很短 的时间内，就能够去除废水中大量的 呈悬浮和胶体状态的有机污染物，使 废水的BOD5值(或COD值)大幅度下 降。但这并不是真正的降解，随着时 间的推移，混合液的BOD5值会回升 (这是由于固体有机物被吸附并经微 生物酶作用后，变成可溶性物质而扩 散到液体中去的缘故；对于溶解性的 有机物则没有扩散现象)，再之后， BOD5值才会逐渐下降。
(4) 氧 难 溶 于 水，并且氧转 移决定性的阻 力又集中在液 膜上，因此， 氧分子通过液 膜的转移速度 是氧转移过程 的控制速度。
在气膜中，氧分子的传递动力很小，气相 主体与界面之间的氧的分压差值p－pi很低， 一般认为p≈pi。这样，界面处的溶解氧浓 度值ρso，是在氧分压为p条件下的溶解氧的 饱和浓度值。
紊流 p
分
压 或
气体
浓
度
层流
紊流
Pi
ρ源自文库O 气膜
ρO 液膜
内表面
液体
0 膜厚
图14-3 气体传递双膜理论简图
如果气相主体 中的分压为一个 大气压，则p就是 大气压中的氧分 压(约为1个大气 压的1/5)。
∴ 气体传递速率为
dm dt
Kg
A sO
O
式中：dm ——氧的传递速率，g/h； dt Kg——液膜部分氧的扩散系数，m/h； A——气液界面接触面积，m2；
紊流 p
分
压 或
气体
浓
度
层流
紊流
Pi
ρsO 气膜
ρO 液膜
内表面
液体
0 膜厚
图14-3 气体传递双膜理论简图
(3) 在 气 膜 中 存在着氧的分 压梯度，在液 膜中存在着氧 的浓度梯度， 它们是氧转移 的推动力。
紊流 p
分
压 或
气体
浓
度
层流
紊流
Pi
ρsO 气膜
ρO 液膜
内表面
液体
0 膜厚
图14-3 气体传递双膜理论简图
BOD 吸附 降解
曝气过程
2、活性污泥的组成
(1)具有活性的微生物(好氧微生物和兼性 厌氧微生物(兼有少量的厌氧微生物))
(2)微生物自身氧化的残留物 (3)吸附在活性污泥上不能降解的有机物和
无机固体物
3、好氧活性污泥的性质
✓ 颜色：褐色、(土)黄色、铁红色； ✓ 气味：泥土味（城市污水）； ✓ 比重：略大于1，(1.0021.006)，混合液
一、气体传递原理
紊流 p
分
压 或
气体
浓
度
层流
紊流
Pi
ρsO 气膜
ρO 液膜
内表面
液体
0 膜厚
图14-3 气体传递双膜理论简图
双膜理论
1924年Lewis 和Whitman提出
基本点
紊流 p
分
压 或
气体
浓
度
层流
紊流
Pi
ρsO 气膜
ρO 液膜
内表面
液体
0 膜厚
图14-3 气体传递双膜理论简图
(1) 在气、液两相接 触的界面两侧存在着 处于层流状态的气膜 和液膜，在其外侧则 分别为气相主体和液 相主体，两个主体均 处于紊流状态。
曝气系统总体上可分为鼓风曝气 和机械曝气2大类。
二沉池的作用是使活性污泥与处 理完的污水分离，井使污泥得到一 定程度的浓缩。
回流污泥系统把二沉池中沉淀 下来的绝大部分活性污泥再回流 到曝气池，以保证曝气池有足够 的微生物浓度。
随着有机污染物质被分解，曝气池 每天都净增一部分活性污泥，这部 分活性污泥称之为剩余活性污泥， 应通过剩余污泥排放系统排出。
气体分子以分子扩 散方式从气相主体通 过气膜与液膜而进入 液相主体。
紊流 p
分
压 或
气体
浓
度
层流
紊流
Pi
ρsO 气膜
ρO 液膜
内表面
液体
0 膜厚
图14-3 气体传递双膜理论简图
(2) 由于气液两相的 主体均处于紊流状态， 其中物质浓度基本上 是均匀的，不存在浓 度差，也不存在传质 阻力，气体分子从气 相主体传递到液相主 体，阻力仅存在于气、 液两层层流膜中。
转移阻力较大时，KLa较小，而阻力较小时，则KLa较大。 ρsO——液相内氧的饱和浓度，mg/L； ρO——液相内氧的实际浓度，mg/L。
dO
dt
K La sO
O
将上式进行积分，可求得总的传质系数：
2 dO
1 sO O
K La
t2 dt
dm dt
Kg
A sO
O
由于dm＝V·dρO (V为液体的 体积)，则前式可改写为：
dO
dt
K
g
A V
sO
O
d O
dt
Kg
A V
sO
O
令
K La
Kg
A V
，则：
dO
dt
K La sO
O
式中：ddtO——液相中氧的变化速率，mg/(L·h)； KLa ——总的传质系数，1/h，是总阻力的倒数。当氧
污 泥 1.0021.003 ， 回 流 污 泥 1.0041.006 ； ✓ 颗粒直径：0.020.2 mm； ✓ 比表面积：20100cm2/mL。
§14-2 气体传递原理和曝气池
本节重点
❖双膜理论 ❖影响KLa的因素 ❖机械曝气与鼓风曝气
构成活性污泥法有3个基本要素:
一是引起吸附和氧化分解作用的微生物， 也就是活性污泥； 二是废水中的有机物，它是处理对象，也 是微生物的食料； 三是DO，没有充足的DO，好氧微生物 既不能生存，也不能发挥氧化分解作用。
二
、
活
性
污
泥 法
基
本 流
活性污泥工艺主要由曝气池、曝
程 气装置、二沉池、污泥回流系统和
剩余污泥排放系统组成。
曝气池是由微生物组成的活性污泥 与污水中的有机污染物质充分混合接 触，进而将其吸收并分解的场所，是 活性污泥工艺的核心。
曝气装置的作用:
❖向曝气池供给微生物增长及分解 有机污染物所必需的氧气 ❖进行混合搅拌，使活性污泥与有 机污染物质充分接触
§14-1 概述
概念
活性污泥法是水体自净的人工强化方法， 是一种依靠在曝气池内呈悬浮、流动状 态的微生物群体的凝聚、吸附、氧化分 解等作用来去除污水中有机物的方法。
活性污泥法的提出
1912年英国的Clark和Gage Arden和Lockett对这一现象进行了研究。 1914年建成第一个活性污泥厂。
三、活性污泥降解污水中有机 物的过程
BOD
吸附 降解
曝气过程
一般将这整个净 化反应过程分为三 个阶段：① 初期吸 附；② 微生物代谢； ③ 活性污泥的凝聚、 沉淀与浓缩。
三、活性污泥降解污水中有机 物的过程
所谓“初期吸附”是指：在活性 污泥系统内，在污水开始与活性污泥 接触后的较短时间(1030min)内， 由于活性污泥具有很大的表面积因而 具有很强的吸附能力，因此在这很短 的时间内，就能够去除废水中大量的 呈悬浮和胶体状态的有机污染物，使 废水的BOD5值(或COD值)大幅度下 降。但这并不是真正的降解，随着时 间的推移，混合液的BOD5值会回升 (这是由于固体有机物被吸附并经微 生物酶作用后，变成可溶性物质而扩 散到液体中去的缘故；对于溶解性的 有机物则没有扩散现象)，再之后， BOD5值才会逐渐下降。
(4) 氧 难 溶 于 水，并且氧转 移决定性的阻 力又集中在液 膜上，因此， 氧分子通过液 膜的转移速度 是氧转移过程 的控制速度。
在气膜中，氧分子的传递动力很小，气相 主体与界面之间的氧的分压差值p－pi很低， 一般认为p≈pi。这样，界面处的溶解氧浓 度值ρso，是在氧分压为p条件下的溶解氧的 饱和浓度值。
紊流 p
分
压 或
气体
浓
度
层流
紊流
Pi
ρ源自文库O 气膜
ρO 液膜
内表面
液体
0 膜厚
图14-3 气体传递双膜理论简图
如果气相主体 中的分压为一个 大气压，则p就是 大气压中的氧分 压(约为1个大气 压的1/5)。
∴ 气体传递速率为
dm dt
Kg
A sO
O
式中：dm ——氧的传递速率，g/h； dt Kg——液膜部分氧的扩散系数，m/h； A——气液界面接触面积，m2；
紊流 p
分
压 或
气体
浓
度
层流
紊流
Pi
ρsO 气膜
ρO 液膜
内表面
液体
0 膜厚
图14-3 气体传递双膜理论简图
(3) 在 气 膜 中 存在着氧的分 压梯度，在液 膜中存在着氧 的浓度梯度， 它们是氧转移 的推动力。
紊流 p
分
压 或
气体
浓
度
层流
紊流
Pi
ρsO 气膜
ρO 液膜
内表面
液体
0 膜厚
图14-3 气体传递双膜理论简图
BOD 吸附 降解
曝气过程
2、活性污泥的组成
(1)具有活性的微生物(好氧微生物和兼性 厌氧微生物(兼有少量的厌氧微生物))
(2)微生物自身氧化的残留物 (3)吸附在活性污泥上不能降解的有机物和
无机固体物
3、好氧活性污泥的性质
✓ 颜色：褐色、(土)黄色、铁红色； ✓ 气味：泥土味（城市污水）； ✓ 比重：略大于1，(1.0021.006)，混合液
一、气体传递原理
紊流 p
分
压 或
气体
浓
度
层流
紊流
Pi
ρsO 气膜
ρO 液膜
内表面
液体
0 膜厚
图14-3 气体传递双膜理论简图
双膜理论
1924年Lewis 和Whitman提出
基本点
紊流 p
分
压 或
气体
浓
度
层流
紊流
Pi
ρsO 气膜
ρO 液膜
内表面
液体
0 膜厚
图14-3 气体传递双膜理论简图
(1) 在气、液两相接 触的界面两侧存在着 处于层流状态的气膜 和液膜，在其外侧则 分别为气相主体和液 相主体，两个主体均 处于紊流状态。
曝气系统总体上可分为鼓风曝气 和机械曝气2大类。
二沉池的作用是使活性污泥与处 理完的污水分离，井使污泥得到一 定程度的浓缩。
回流污泥系统把二沉池中沉淀 下来的绝大部分活性污泥再回流 到曝气池，以保证曝气池有足够 的微生物浓度。
随着有机污染物质被分解，曝气池 每天都净增一部分活性污泥，这部 分活性污泥称之为剩余活性污泥， 应通过剩余污泥排放系统排出。
气体分子以分子扩 散方式从气相主体通 过气膜与液膜而进入 液相主体。
紊流 p
分
压 或
气体
浓
度
层流
紊流
Pi
ρsO 气膜
ρO 液膜
内表面
液体
0 膜厚
图14-3 气体传递双膜理论简图
(2) 由于气液两相的 主体均处于紊流状态， 其中物质浓度基本上 是均匀的，不存在浓 度差，也不存在传质 阻力，气体分子从气 相主体传递到液相主 体，阻力仅存在于气、 液两层层流膜中。
转移阻力较大时，KLa较小，而阻力较小时，则KLa较大。 ρsO——液相内氧的饱和浓度，mg/L； ρO——液相内氧的实际浓度，mg/L。
dO
dt
K La sO
O
将上式进行积分，可求得总的传质系数：
2 dO
1 sO O
K La
t2 dt