活性污泥法的发展与新工艺

No. 20
工艺主要特点
间歇式活性污泥法处理系统最主要特征是采用集有机 物降解与混合液沉淀于—体的反应器——间歇曝气池。
★与连续流式活性污泥法系统相比，不需要污泥回流及其 设备和动力消耗，不设二次沉淀池。
★工艺流程简单，基建与运行费用低； ★生化反应推动力大，速率快、效率高，出水水质好； ★通过对运行方式的调节，在单一的曝气池内能够进行脱
No. 14
A段与B段各自拥有独立的污泥回流系统，两段完 全分开，每段能够培育出适于本段污水水质的微生 物种群。
格栅
进 水
沉砂池
A段
中沉池
曝 气 池
B段
二沉池
曝
气 池
出 水
A段回 流污泥
污水经过沉砂池进入A段 系统，在A段曝气池中短时 间停留（30～60min）,进 入中间沉淀池，进行泥水分 离。
氮和除磷； ★耐冲击负荷能力较强，处理有毒或高浓度有机废水的能
力强； ★不易产生污泥膨胀现象，是防止污泥膨胀的最好工艺；
No. 21
Lipp制罐技术
No. 22
SBR：空池、滗水器、曝气系统
No. 23
SBR：运行中、滗水器
No. 24
第四节 活性污泥法的设计计算
No. 25
活性污泥系统工艺设计
的一组沟渠。
出水
出水—般采用溢 流堰式，宜于采 用可升降式的， 以调节池内水深。 采用交替工作系 统时，溢流堰应 能自动启闭，并 与进水装置相呼 应以控制沟内水 流方向。
调节出水堰高度可改变氧化沟的水深，进而改变曝气装
置的淹没深度，使其充氧量适应运行的需要，并可对水的
流速起一定的调节作用。
No. 4
No. 8
常用的氧化沟系统
卡罗塞尔氧化沟系 统在国外得到了广泛 应用。规模大小不等， 从200m3／d到 650000m3／d， BOD去除率达95 ％～99％，脱氮效果 可达90％以上。
卡罗塞尔(Carrousel)氧化沟
2
3
65
卡罗塞尔氧化沟在我 国也得到了应用，处 理对象有城市污水也 有有机性工业废水.
2.而且在A段存活的只是抗冲击负荷能力强的原核细 菌，其他微生物不能存活。废水经过A段处理后，BOD 去除40％～70％，可生化性有所提高，有利于B段的工 作；
3.A段污泥产率较高，吸附能力强，重金属、难降解 物质以及氮、磷等植物性营养物质等，都可能通过污泥 的吸附作用得以去除。
No. 16
B 段
活性污泥法的发展与新工艺
(1)氧化沟
(2)AB法
(3)SBR法
No. 1
(1)氧化沟
氧化沟又称连续循
环反应器（Continuous
Loop Reactor），氧化沟
是20世纪60年代初荷兰
的pasveer
首先研
究开发的，第一座化沟
污水处理厂是pasveer
于1954年在荷兰的
Voorshoten建造的。
山西针织厂废水处理站 西安杨森制药厂废水处理站
城市污水 肉联废水 纺织废水 制药废水
40000 1200 5000 1000
4廊道 4廊道
No. 10
交替工作氧化沟系统
有二沟（分为V-R型、D型）
和三沟两种系统。
两
沟
交
D型氧化沟（如右图）由容积相
替 工
同的A、B两池组成，串联运行， 作
交替作为曝气池和沉淀池，勿需
在流态上属完全混合，在有机物降解上，却是时 间上的推流，有机物是随着时间的推移而被降解 的。
No. 19
SBR工艺的一个完整操 作周期有五个阶段
进水阶段
(Fill)
反应阶段
(React)
沉淀阶段
(Stettle)
排水阶段
(Draw)
闲置阶段
(Idle)
SBR反应器
水推淀了短。流，排反。闲式沉反沉水应置反淀淀应阶阶阶应效阶阶段段段过果段段利适的程 好属具用应长， 。于有滗期短反静理水的决应止想器长定推沉的排 动力大。
劳伦斯和麦卡蒂法
2.微生物的增长和基质的去除关系式
dX
dt
y dS
dt
KdX
式中：y——合成系数，mg(VSS)/mg(BOD5)； Kd——内源代谢系数，h-1 。
No. 35
dX
dt
y dS
dt
KdX
上式表明曝气池中的微生物的变化是由合成 和内源代谢两方面综合形成的。不同的运行方式和 不同的水质，y和Kd值是不同的。活性污泥法典型 的系数值可参见下表：
No. 17
(3)SBR法
间歇式活性污泥法〔或序批式〕活性污泥法
（Sequencing Batch Reactor，简称SBR法。
SBR是活性污泥法的一种变形，它的反应机理 和污染物去除机制和传统活性污泥法相同，只是 在运行操作不同。
No. 18
工艺特征：
SBR是在单一的反应器内, 在时间上进行各种目 的的不同操作, 故称之为时间序列上的废水处理 工艺，它集调节池、曝气池、沉淀池为一体, 不 需设污泥回流系统。
污水进口 污泥回流
中央岛
混合液 二沉池
奥贝尔型氧化沟
No. 12
No. 13
(2)AB法
吸附—生物降解(Adsorption—Biodegration) 工艺，简称AB法污水处理工艺。为解决传统的二 级生物处理系统，即“预处理—初沉池—曝气池— 二沉池”存在的去除难降解有机物和脱氮除磷效率 低及投资运行费用高等问题，开发的新型污水生物 处理工艺。
剩余污泥
B段回流 污泥
剩余污泥
污水在B段曝气池停留时间较长，
一般为2～4h，完成微生物对污水中有No. 15 机物的生物降解作用。
A 段
工艺主要特点
1.污水由排水系统经格栅和沉砂池直接进入A 段，该 段为吸附段，负荷较高，泥龄短, 水力停留时间很短, 约为30min， 有利于增殖速度较快的微生物生长繁殖，
污水
转刷
二沉池
处理水
回流污泥
污泥泵房
污泥处理
以氧化沟为生物处理单元的污水处理流程
No. 3
氧化沟的基本构造和工艺简况
a. 氧化沟的基本构造
进水
单池的进水 装置比较简单， 只要伸入一根 进水管即可， 如双池以上平 行工作时，则 应考虑均匀配 水。
氧化沟的构造形式多样化、运行 灵活。氧化沟一般呈环形沟渠状， 平面多为椭圆形、圆形或马蹄形， 总长可达几十米，甚至百米以上。 氧化沟可是单沟或多沟系统。多沟 系统可以是一组互相连通的同心沟 渠，也可以是互相平行、尺寸相同
No. 32
劳伦斯和麦卡蒂法
1.曝气池中基质去除速率和微生物浓度的关系方程
dS KS X
dt
KS S
式中：dρs/dt——基质去除率，即单位时间内单位体积
去除的基质量，mg(BOD5)/(L·h)；
K——最大的单位微生物基质去除速率，即在单位时间内，
单位微生物量去除的基质，mg(BOD5)/(mgVSS·h)；
1
4
卡罗塞氧化沟（一）
1-污水泵站；'-回流污泥泵站；2-氧化沟；3-转刷曝气器； 4-剩余污泥排放；5-处理水排放；6-二次沉淀池
No. 9
国内采用卡罗塞氧化沟厂家及其各项特性
厂（站）名
处理对象 规模(m3/d) 形式与功能特性
昆明市兰花沟污水处理厂
城市污水
55000
6廊道用于脱氮除磷
桂林市东区污水处理厂 上海市龙华肉联废水处理厂
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：
V＝200×4.5m3=900m3
No. 29
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:
代时间长、增殖速度慢的微生物，如硝化菌，在
氧化沟内可以发生硝化反应。如设计、运行得当，
氧化沟具有反硝化的效果。
No. 7
由于活性污泥在系统中的停留时间很长，排 出的剩余污泥已趋于稳定，因此一般只需进行浓 缩和脱水处理，可以省去污泥消化池。
工艺主要缺点
主要表现在占地及能耗方面。由于沟深的限制以 及沟型方面的原因，使得氧化沟工艺的占地面积大 于其它活性污泥法；另外，由于采用机械曝气，动 力效率较低，能耗也较高。
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； （2） 曝气池容积和构筑物尺寸的确定； （3）二沉池澄清区、污泥区的工艺设计； （4） 供氧系统设计； （5）污泥回流设备设计。
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
ρs——微生物周围的基质浓度，mg(BOD5)/L；
Ks——饱和常数，其值等于基质去除速率的1/2K时的基
质浓度，mg/L；
ρx——微生物的浓度，mg/L。
No. 33
dS KS X
dt
KS S
当ρ>Ks时，该方程可 简化为
dS
dt
KX
当ρ<Ks时，该方程可简化为
dS
dt
K KS
X S
当曝气池出水要求高时，常处于ρ<Ks状态No. 34
池体狭长，池身较浅，曝气池一 般呈封闭的环状沟渠形，污水和活 性污泥的混合液在其中作不停的循 环流动，水力停留时间长达10～40h。 在曝气池的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，取得曝气和搅拌两个 作用。
No. 2
氧化沟是常规活性污泥法的一种改型和发 展，是延时曝气法的一种特殊形式。
No. 6
工艺主要优点 氧化沟工艺流程简单，构筑物少，运行管理方便。
可考虑 不设初 沉池
可考虑不单设二次沉淀 池，使氧化沟与二次沉 淀池合建（如交替工作 氧化沟）
可省去污泥 回流装置。
氧化沟BOD负荷低，同活性污泥法的延时曝气
系统类似，对水温、水质、水量的变动有较强的
适应性；污泥龄一般可达15～30d。可以繁殖世
No. 26
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
No. 27
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）
No. 28
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。
1、 B段接受A段的处理水，以低负荷运行（污 泥负荷一般为0.1～0.3 kgBOD5/kgMLSS·d ），出 水水质较好。
2、去除有机物是B段的主要净化功能。B段的污 泥龄较长，氮在A段得到了部分的去除，BOD/N比 值有所降低，因此，B段具有产生硝化反应的条件， 有时也可将B段设计成A/O工艺。B段承受的负荷为 总负荷的40％一70％，较传统活性污泥法处理系统， 曝气池的容积可减少40％左右。
No. 36
dX
dt
y dS
dt
KdX
也 可
以
表
dX
dt
yobs
(
dS
dt
)
达 为
NV
qv S0
V
NSX
式中：Nv——容积负荷率，kg(BOD5)/(m3·d)。
No. 31
NS
qv S0 XV
NV
qv S0
V
NSX
根据上面任何一式可计算曝气池的体积，即:
V qv S0 qv S0 NSX 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。污泥负荷率法应用方便，但需 要一定的经验。
ห้องสมุดไป่ตู้ 酒仙桥污水处理厂
No. 5
b. 氧化沟的工艺简况
流态特征
氧化沟兼有完全混合式和推流式的特点，氧化沟内的 流态是完全混合式的，但是又具有某些推流式的特征， 如在曝气装置的下游，溶解氧浓度从高向低变动，甚至 可能出现缺氧段。
在控制适宜的条件下，沟内同时具有好氧区和缺氧 区，可以进行硝化和反硝化反应，取得脱氮效果，同时 使得活性污泥具有良好的沉降性能。
NS
qv S0 XV
式中：Ns——污泥负荷率,kg BOD5/ （kgMLVSS·d）;
qv——与曝气时间相当的平均进水流量， m3/d；
ρs0——曝气池进水的平均BOD5值，mg/L； ρs——曝气池中的污泥浓度，mg/L。
No. 30
容积负荷率
容积负荷是指单位容积曝气区在单位时间内 所能承受的BOD5量，即：
氧 化
设污泥回流系统。该系统处理水 沟
质较好，污泥也比较稳定。缺点
是曝气转刷的利用率低。
出水
AB
进水 1-沉砂池；2-曝气转刷； 3-出水堰；4-排泥管； 5-污泥井；6-氧化沟 No. 11
奥贝尔(Orbal)型氧化沟系统
其最主要特点是采用同心 圆式的多沟串联系统。污水 和回流污泥首先进入最外环 的沟渠，后依次进入下一层 沟渠，最后由位于中心的沟 渠流出进入二次沉淀池。这 种氧化沟系统多采用三层沟 渠。外沟的容积最大，约为 总容积的60％～70％，主 要的生物氧化和脱氮过程在 此完成；中沟为20％～30 ％，内沟则仅占10％左右。