第八章活性污泥

1、传统推流式活性污泥法：
• ① 工艺流程及特点： • ②主要优点：1) 处理效果好：BOD5的去 除率可达90-95%；2) 对废水的处理程度 比较灵活，可根据要求进行调节。 • ③主要问题：1) 为了避免池首端形成厌氧 状态，不宜采用过高的有机负荷，因而池 容较大，占地面积较大；2) 供需氧的矛盾 大；
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，就可以获得较高的氧传递 速率。
• 8、纯氧曝气活性污泥法 • ① 主要特点： • a.纯氧中氧的分压比空气约高5倍，纯氧曝气 可大大提高氧的转移效率； • b.氧的转移率可提高到80~90%，而一般的鼓 风曝气仅为10%左右； • c.可使曝气池内活性污泥浓度高达 40007000mg/l，能够大大提高曝气池的容积 负荷； • d.剩余污泥产量少，SVI值也低，一般无污泥 膨胀之虑。 • ② 曝气池结构：
设计——工程设计
• 按进度分类： l项目申请、立项申请； l方案设计； l初步设计； l扩初设计； l施工图设计； l竣工图等
工艺设计
• （2）、设计基础资料 • 进行活性污泥系统的工艺计算和设计时，首先 应比较充分地掌握与废水、污泥有关的原始资料 并确定设计的基础数据，主要有：①废水的水量、 水质及其变化规律；②对处理后出水的水质要求； ③对处理中产生的污泥的处理要求；以上属 于设计所需要的原始资料；④污泥负荷率与 BOD5的去除率；⑤混合液浓度与污泥回流比。 以上属于设计所需的基础数据。对生活污水 和城市污水以及与其类似的工业废水，已有一套 成熟和完整的设计数据和规范，一般可以直接应 用；对于一些性质与生活污水相差较大的工业废 水或城市废水，一般需要通过试验来确定有关的 设计参数。
• 7、浅层低压曝气法 • ① 理论基础：只有在气泡形成和破碎的瞬间， 氧的转移率最高，因此，没有必要延长气泡在 水中的上升距离； • ② 其曝气装置一般安装在水下0.80.9米处， 因此可以采用风压在1米以下的低压风机，动 力效率较高，可达1.802.60kgO2/kw.h； • ③ 其氧转移率较低，一般只有2.5%； • ④ 池中设有导流板，可使混合液呈循环流动状 态。
160400
515 1.53.0 6075
第五节活性污泥系统的工艺设计
1、概述 工艺设计基础资料 工艺流程的选择与确定 曝气池的工艺设计 曝气系统的工艺设计 二沉池的工艺设计 污泥回流及处理
（1）、设计——工程设计分类
• 按专业分类： l工艺设计； l结构设计； l电气、自控设计； l建筑设计； l给水排水、通风设计；等
完全混合法
• 5、吸附再生活性污泥法 • ——又称生物吸附法或接触稳定法。 • 主要特点是将活性污泥法对有机污染 物降解的两个过程——吸附、代谢稳 定，分别在各自的反应器内进行。 • ① 工艺流程：
• ② 主要优点： • a.耗氧低. • b.池体小.废水与活性污泥在吸附池的接触时间 较短，吸附池容积较小，再生池接纳的仅是浓 度较高的回流污泥，因此，再生池的容积也较 小。吸附池与再生池容积之和低于传统法曝气 池的容积，基建费用较低； • c.具有一定的承受冲击负荷的能力.当吸附池的 活性污泥遭到破坏时，可由再生池的污泥予以 补充。 • ③ 主要缺点：处理效果低于传统法，特别是对 于溶解性有机物含量较高的废水，处理效果更 差。
第四节活性污泥法的运行参数
• 1、污泥负荷 • 单位重量的活性污泥在单位时间内所能承受的有 机物量。
LsBOD5 Q S0 X V
kgBOD 5 kgMLSS d
3 (kgBOD m d) 5
• 容积负荷
LVBOD5
去除负荷
LrBOD5
Q S0
V
X V
Q (S0 Se)
V c Qw
• （1）泥龄与污泥负荷的关系 1 YLr K d
c
• （2）出水水质与污泥龄之间的关系：（对于 完全混合式）
K s (1 K d c ) Se c (Yk K d ) 1
• （3）曝气池内微生物浓度与污泥龄的关系 • 对曝气池作有机底物的物料衡算： • 底物的净变化率 = 底物进入曝气池的速 率 - 底物从曝气池中消失的速率
高负荷活性污泥 法
1.55.0 1.22.4 0.252.5 200500
MLVSS(mg/l)
回流比(%) 曝气时间HRT(h) BOD5去除率(%)
吸附池8002400 再生池32008000
25100 吸附池0.51.0 再生池36 8090
Байду номын сангаас
24004800
75100 1848 95
BOD5—SS负荷 (kgBOD5/kgMLSS.d) 容积负荷 (kgBOD5/m3.d) 污泥龄(d) MLSS(mg/l)
吸附再生活性污 泥法
0.20.6 1.01.2 515 吸附池10003000 再生池 400010000
延时曝气活性污 泥法
0.050.15 0.10.4 2030 30006000
• （3）、工艺流程的选择 • 主要依据：①废水的水量、水质及变化规 律；②对处理后出水的水质要求；③对处理 中所产生的污泥的处理要求；④当地的地理 位置、地质条件、气候条件等；⑤当地的施 工水平以及处理厂建成后运行管理人员的技 术水平等；⑥工期要求以及限期达标的要求； ⑦综合分析工艺在技术上的可行性和先进性 以及经济上的可能性和合理性等；⑧对于工 程量大、建设费用高的工程，则应进行多种 工艺流程的比较后才能确定。
• 4、完全混合活性污泥法 • ① 主要特点：a. 池内任一点F/M相同；b.进水 一进入曝气池，就立即被大量混合液所稀释， 所以对冲击负荷有一定的抵抗能力（抗冲击负 荷能力强.）；c.能够处理高浓度的有机废水而 不需要稀释. d.不存在供需氧的矛盾。 • ② 主要结构形式：a.合建式（曝气沉淀池）： b.分建式
纯氧曝气
• 9、深井曝气活性污泥法 • ——又称超深水曝气法 • ① 工艺流程：一般平面呈圆形，直径约介于 16m，深度一般为50150m。 • ② 主要特点：a.氧转移率高，约为常规法的 10倍以上；b.动力效率高，占地少，易于维护 运行；c.耐冲击负荷，产泥量少；d.一般可以 不建初次沉淀池；e.但受地质条件的限制。
c Y Q S 0 S e X V 1 K d c
t HRT V / Q
，则有：
c Y S0 Se X t 1 K d c
• （4）产率系数泥龄与 剩余污泥量的关系
X Yobs Q(S0 Se )
深层曝气
深井曝气法处理流程
深井曝气池简图
10、 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。 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。
（4）、工艺设计的主要内容
活性污泥系统由曝气池、曝气系统、二沉池及污 泥回流设备等组成。
工艺计算与设计主要包括： l 工艺流程的选择； l 曝气池的计算与设计； l 曝气系统的计算与设计； l 二沉池的计算与设计； l 污泥回流系统的计算与设计；等。
Δx— 每日污泥增长量
Q——每日处理废水量
；
kg / d
m /d
3
S r S 0 Se
X YVX v Lr K dVX v
（4） LS与营养比的关系
• 2、回流比 R • R：回流污泥量与污水流量之比。
QR R Q
• 3、水力停留时间 t • 无回流时
• 有回流时
V t Q
V t (1 R)Q
第三节活性污泥法的主要运行方式
• 各种活性污泥工艺 • 迄今为止，在活性污泥法工程领域，应用着多种 各具特色的运行方式。主要有以下几种：① 传统 推流式活性污泥法；② 完全混合活性污泥法；③ 阶段曝气活性污泥法；④ 吸附—再生活性污泥法； ⑤ 延时曝气活性污泥法；⑥ 高负荷活性污泥法； ⑦ 纯氧曝气活性污泥法；⑧ 浅层低压曝气活性污 泥法；⑨ 深井曝气活性污泥法；⑩克 劳 斯 活性 污泥法。
kgBOD 5 kgMLSS d
• （1）LS与η的关系 • （2） LS与O2的关系
O2 a' Q(S0 Se) b'VX
• O2——曝气池混合液的需氧量，； • a’——代谢每kgBOD5所需的氧量，； • b’——每 kgVSS每天进行自身氧化所需的氧量，
O2 a' XVLr b'VX O2 a' Lr b' XV
Yobs Y /(1 K d c )
X
VX
c
（5）与SVI的关系
• （6）回流比与泥龄之间的关系 • 对曝气池的生物量进行物料衡算： • （曝气池内生物量的净变化率）=（生物量 进入曝气池的速率）-（生物量离开曝气池的 速率）
Q XR 1 R R c V X 1
需氧量的计算方法 A、负荷法 B、折算系数法
Q S 0 S e O2 1.42 X v 0.68
• （3） LS与污泥生成量ΔX的关系
活性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化(内源呼吸)两项作用的综合结果， 活性污泥微生物在曝气池内每日的净增长量为
X YQSr KdVX v
曝气池
3) 对冲击负荷的适应性较弱。 适用于处理要求高而水质较稳定的污水
• 2、渐减曝气法 • 供气量沿池长方向递减. • 供需氧曲线
• 3、阶段曝气活性污泥法 • ——又称分段进水活性污泥法或多点进水活 性污泥法 • ① 工艺流程：
多点进水曝气示意图
② 主要特点：a.废水沿池长分段注 入曝气池，有机物负荷分布较均衡， 改善了供养速率与需氧速率间的矛盾， 有利于降低能耗；b.废水分段注入， 提高了曝气池对冲击负荷的适应能力； ③供需氧曲线
•
两种排泥方式：I.剩余污泥从污泥回流系统排出； II.剩余污 泥从曝气池直接排出。 • 第二种排泥方式的优点：1）减轻了二沉池的负担；2）可将 剩余污泥单独浓缩处理；3）便于控制曝气池的运行。 • 因此按这种排泥方式的污泥龄的计算就可以变得更简单， 如下： VX c Qw X (Q Qw ) X e
• 4、细胞平均停留时间（θc或MCRT）又称泥 龄 • 定义：每日新增的污泥平均停留在曝气池中的 天数。或指反应系统内的微生物全部更新一次 所用的时间，在工程上，就是指反应系统内微 生物总量与每日排出的剩余微生物量的比值。 以θC表示，单位为d。
c
X / t T
X T
• 有污泥回流的连续流混合系统
• XR——回流污泥的污泥浓度，可由下式估算 6 10 • XR SVI
各种活性污泥法的设计参数(处理城市污水，仅为参考值)
设计参数 BOD5—SS负荷 (kgBOD5/kgMLS S.d) 容积负荷 (kgBOD5/m3.d) 污泥龄(d) MLSS(mg/l) MLVSS(mg/l) 回流比(%) 曝气时间HRT(h) BOD5去除率(%) 传统活性污 泥法 0.20.4 完全混合活性 阶段曝气活性 污泥法 污泥法 0.20.6 0.20.4
0.30.6 515 15003000 12002400 2550 4 8 8595
082.0 515 30006000 24004800 25100 35 8590
0.61.0 515 20003500 16002800 2575 3 8 8590
设计参数
• 6、延时曝气活性污泥法 • ① 主要特点： • a.有机负荷率非常低，污泥持续处于内源代谢状态， 剩余污泥少且稳定，勿需再进行处理； • b.处理出水水质稳定性较好，对废水冲击负荷有较 强的适应性； • c.在某些情况下，可以不设初次沉淀池。 • ② 主要缺点： • 池容大、曝气时间长，建设费用和运行费用都较高， 而且占地大；一般适用于处理水质要求高的小型城 镇污水和工业污水，水量一般在1000m3/d以下。