污水的好氧生物处理活性污泥法

1、会计学1污水的好氧生物处理活性污泥法污水的好氧生物处理活性污泥法内源呼吸产物内源呼吸产物 + 能量能量(CO2、H2O、NH3、SO42-)污水中的可污水中的可降解有机物降解有机物新细胞物质新细胞物质（C5H7NO2）代谢产物代谢产物 (CO2、H2O、NH3、SO42-)(1/3)分解代谢分解代谢(2/3)合成代谢合成代谢+ 异养微生物异养微生物O2 能量能量净增细胞物质净增细胞物质内源呼吸内源呼吸80%20%内源呼吸残留物内源呼吸残留物O2无机代谢产物无机代谢产物少量能量少量能量剩余污泥剩余污泥5 A A细菌：细菌：是活性污泥净化功能最活跃的成分是活性污泥净化功能最活跃的成分 l主要菌种有

2、：主要菌种有： 动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等等 l特征：特征： 1 1）多属好氧和兼性异养型的原核细菌；）多属好氧和兼性异养型的原核细菌； 2 2）在有氧条件下，具有较强的分解有机物的功能；）在有氧条件下，具有较强的分解有机物的功能； 3 3）具有较高的增殖速率，其世代时间为）具有较高的增殖速率，其世代时间为2020 3030分钟；分钟； 4 4）其中的动胶杆菌具有将大量细菌结成为）其中的动胶杆菌具有将大量细菌结成为“菌胶团菌胶团”的功能。的功能。 a ) 变形虫（

3、原生动物肉足纲） b ) 表壳虫（原生动物肉足纲） c ) 油滴虫（原生动物鞭毛纲） d ) 粗袋鞭虫（原生动物鞭毛纲） e ) 草履虫（原生动物纤毛纲） f ) 纺锤全列虫（原生动物纤毛纲） g ) 纤毛虫（原生动物纤毛纲） h ) 瓶累枝虫（原生动物纤毛纲） i ) 漫游虫（原生动物纤毛纲） j ) 漫游虫（原生动物纤毛纲） k ) 有助盾纤虫（原生动物纤毛纲） l ) 纤虫（原生动物纤毛纲） e )大口钟虫 f )念珠钟虫 11 l活性污泥系统活性污泥系统启动初期启动初期，游离细菌居多，原生动物，游离细菌居多，原生动物肉足虫（如变形虫）肉足虫（如变形虫）游泳型纤毛虫（如豆形虫游泳型纤毛虫

4、（如豆形虫、草履虫）。、草履虫）。 l菌胶团培育成熟菌胶团培育成熟，细菌多，细菌多“聚居聚居”在活性污泥上，在活性污泥上，处理水水质良好；原生动物以带柄固着型的纤毛虫处理水水质良好；原生动物以带柄固着型的纤毛虫（如钟虫、等枝虫等）为主。（如钟虫、等枝虫等）为主。 l原生动物能不断摄食水中的游离细菌，起到进一步原生动物能不断摄食水中的游离细菌，起到进一步净化水质的作用。净化水质的作用。 l后生动物后生动物（主要指轮虫）在活性污泥中是不经常出（主要指轮虫）在活性污泥中是不经常出现的，仅在处理水质优异的完全氧化型活性污泥系现的，仅在处理水质优异的完全氧化型活性污泥系统（如延时曝气）中出现，因此，统（

5、如延时曝气）中出现，因此，轮虫轮虫出现是水质出现是水质非常稳定的标志。非常稳定的标志。 a ) 线虫 b ) 台氏合甲轮虫 c ) 无常胶鞘轮虫 d ) 对刺同尾轮虫 活性污泥的增殖曲线活性污泥的增殖曲线 活性污泥的增殖曲线活性污泥的增殖曲线 活性污泥的增殖曲线活性污泥的增殖曲线 活性污泥的增殖曲线活性污泥的增殖曲线 活性污泥的增殖曲线活性污泥的增殖曲线 活性污泥增殖规律的应用有机物有机物7585%SSVSSMLSSMLVSS在条件一定时， 较稳定；对于处理城市污水的活性污泥系统，一般为0.750.856 污泥体积指数（污泥体积指数（SVI） （Sludge Volume Index）定义：曝

6、气池出口处混合液经定义：曝气池出口处混合液经30分钟静沉后，每分钟静沉后，每g干污泥所形干污泥所形成的污泥体积，成的污泥体积，( ml/g) )/()/(lgMLSSlmlSVSVI 功能：能更准确地评价污泥的功能：能更准确地评价污泥的凝聚凝聚性能和性能和沉降沉降性能，性能， 其值过低，说明泥粒小，密实，无机成分多；其值过低，说明泥粒小，密实，无机成分多； 其值过高，说明其沉降性能不好，将要或已经发生膨胀；其值过高，说明其沉降性能不好，将要或已经发生膨胀；正常范围：正常范围： 50 150 ml/g（处理城市污水时）（处理城市污水时）)/()/(0100(%)lgMLSSlmlSVSVI回流污

7、泥回流污泥二次二次沉淀池沉淀池废水废水曝气池曝气池初次初次沉淀池沉淀池出水出水空气空气剩余活性污泥剩余活性污泥回流活性污泥回流活性污泥二沉池二沉池出水出水进水进水 初沉池初沉池曝气池曝气池剩余污泥剩余污泥初沉污泥初沉污泥回流活性污泥回流活性污泥二沉池二沉池出水出水进水进水 初沉池初沉池曝气池曝气池剩余污泥剩余污泥初沉污泥初沉污泥回流活性污泥回流活性污泥二沉池二沉池出水出水进水进水曝气池曝气池剩余污泥剩余污泥封闭环流式反应池（封闭环流式反应池（CLR）反应反应（曝气）（曝气）沉淀沉淀出水出水进水进水闲置闲置反应反应（曝气）（曝气）5个不同阶段个不同阶段初沉池曝气池二期曝气池初沉池二沉池二沉池降解

8、降解初期吸附初期吸附BOD回流污泥回流污泥进水进水出水出水吸附池吸附池二沉池二沉池剩余污泥剩余污泥再生池再生池4 4 延时曝气活性污泥法延时曝气活性污泥法纯氧纯氧进水进水尾气尾气出水出水回流污泥回流污泥气体循气体循环泵环泵气体分散及气体分散及搅拌装置搅拌装置6 纯氧曝气活性污泥法氧化沟几种典型的构造形式氧化沟几种典型的构造形式1、Carrousel 式氧化沟2、Orbal氧化沟3、交替工作氧化沟4、曝气沉淀一体化氧化沟隔墙隔墙曝气转刷曝气转刷燕山石化公司第四期废水处理厂燕山石化公司第四期废水处理厂(60000m3/d)；吸附池吸附池曝气池曝气池沉砂池沉砂池格栅格栅废水废水回流污泥回流污泥回流污

9、泥回流污泥剩余污泥剩余污泥剩余污泥剩余污泥出水出水中间沉淀池中间沉淀池二次沉淀池二次沉淀池A段段B段段1）A段：段： 污泥负荷率污泥负荷率 2.02.0 6.06.0kgBOD/kgMLSS.dkgBOD/kgMLSS.d 水力停留时间（水力停留时间（HRTHRT） 3030minmin 污泥龄（污泥龄（ c c） 0.30.3 0.50.5d d 溶解氧（溶解氧（DODO） 0.20.2 0.70.7mg/lmg/l 2）B段：段： 污泥负荷率污泥负荷率 0.150.15 0.30.3kgBOD/kgMLSS.dkgBOD/kgMLSS.d 水力停留时间（水力停留时间（HRTHRT）2.02

10、.0 3.03.0h h 污泥龄（污泥龄（ c c）1515 2020d d 溶解氧（溶解氧（DODO）1.01.0 2.02.0mg/lmg/l 二二 主要设计参数主要设计参数吸附池吸附池中间沉淀池中间沉淀池曝气池曝气池二次沉淀池二次沉淀池污泥浓缩池污泥浓缩池污泥消化池污泥消化池沼气池沼气池A级级B级级A A段曝气池：段曝气池： l水力停留时间（水力停留时间（t t） 0.80.8h h l污泥负荷污泥负荷 4.04.0kgBODkgBOD5 5/kgMLSS.d/kgMLSS.d lDODO 0.5 0.5mg/lmg/l l均耗氧率均耗氧率 0.380.38kgOkgO2 2/kgBOD

11、/kgBOD5 5 中间沉淀池：中间沉淀池： l表面水力负荷表面水力负荷 2.02.0m m3 3/m/m2 2.d.d l停留时间停留时间 1.31.3h h B B段曝气池：段曝气池： l水力停留时间（水力停留时间（t t） 4.24.2h h l污泥负荷污泥负荷 0.370.37kgBODkgBOD5 5/kgMLSS.d/kgMLSS.d lDODO 1.5 1.5mg/lmg/l l平均耗氧率平均耗氧率 0.930.93kgOkgO2 2/kgBOD/kgBOD5 5 二次沉淀池：二次沉淀池： l表面水力负荷表面水力负荷 1.11.1m m3 3/m/m2 2.d.d l停留时间停留

12、时间 3.93.9h h进水进水曝气曝气反应反应沉淀沉淀排水排水等待等待连续进水鼓风机滗水器剩余污泥出水污泥回流主反应区选择区接触区曝气池曝气池沉淀池沉淀池qv，s0，V，x，qvw，xrqvqvw，xeqvr，xrV：曝气池容积：曝气池容积s0:进水有机物浓度进水有机物浓度x：曝气池污泥浓度：曝气池污泥浓度 xe：沉淀池出水中污泥浓度：沉淀池出水中污泥浓度 xr：回流（排出）污泥浓度：回流（排出）污泥浓度qv：曝气池进水流量：曝气池进水流量qvw：排出剩余污泥流量：排出剩余污泥流量qvr：回流污泥流量：回流污泥流量VqNsvv0)(35dmkgBODNv:容积负荷，容积负荷，kgBOD5/m

13、3*dqv：与曝气时间相当的平均进水流量，：与曝气时间相当的平均进水流量，m3/ds0:曝气池进水的有机物浓度（曝气池进水的有机物浓度（BOD5），）， mg/LVqNXsvs0dkgMLSSkgBOD5Ns：污泥负荷，：污泥负荷，kgBOD5/kgMLSS*dX：曝气池污泥浓度，：曝气池污泥浓度，mg/L4、曝气池的污泥停留时间（、曝气池的污泥停留时间（SRT，Sludge Retention Time、 c）：曝气池中污泥全部更新一次所需要时间：曝气池中污泥全部更新一次所需要时间vqVHRT （h）eXwvXrvwXXXqqqVVSRT)(（d）5、污泥回流比：曝气池中回流污泥的流量与进水

14、流量的比值。、污泥回流比：曝气池中回流污泥的流量与进水流量的比值。 R=qvr/qvdydCDvLdAdtdMvd/)(dydCADdtdMLdydCDvLd边界层紊流紊流紊流紊流层流层流层流层流ygCLCiPiPg液膜液膜气膜气膜气气相相主主体体液液相相主主体体yl对流扩散对流扩散对流扩散对流扩散分子扩散分子扩散对于难溶于水的对于难溶于水的氧来说，分子扩散氧来说，分子扩散的阻力大于对流扩的阻力大于对流扩散，散，传质的阻力传质的阻力主主要集中在要集中在气膜气膜和和液液膜膜上；上；在气膜中存在着在气膜中存在着氧分压梯度氧分压梯度，而液，而液膜中同样也存在着膜中同样也存在着氧的浓度梯度氧的浓度梯度

15、，由，由此形成了此形成了氧转移的氧转移的推动力推动力1923年年，Lewis & Whitman边界层紊流紊流紊流紊流层流层流层流层流ClPiPg液膜液膜气膜气膜气气相相主主体体液液相相主主体体yl对流扩散对流扩散对流扩散对流扩散分子扩散分子扩散CsCs：与气相主体中氧分压相当的饱和溶解氧浓度；：与气相主体中氧分压相当的饱和溶解氧浓度；CL：液相主体中所要求的溶解氧浓度：液相主体中所要求的溶解氧浓度氧转移过程中氧转移过程中的的传质推动力传质推动力就就可以认为主要是可以认为主要是界面上的饱和溶界面上的饱和溶解氧浓度值解氧浓度值(Cs)与液相主体中的与液相主体中的溶解氧浓度值溶解氧浓度值(

16、CL)之差。之差。lisyCCdydCLLsLyCCADdtdM式中式中: dM/dt 氧传递速率，氧传递速率，kgO2/h； DL氧分子在液膜中的扩散系数，氧分子在液膜中的扩散系数，m2/h； A 气、液两相接触界面面积，气、液两相接触界面面积，m2； (Cs CL)/yL在液膜内溶解氧的浓度梯度，在液膜内溶解氧的浓度梯度，kgO2/m3.m；dydCADdtdML)(/LsLLCCVyADVdtdM)(LsLCCVAKdtdC式中式中: dC/dt 液相主体溶解氧浓度变化速率液相主体溶解氧浓度变化速率(或氧转移速率或氧转移速率)，kgO2/m3.h； KL液膜中氧分子传质系数，液膜中氧分子

17、传质系数，m/h。LLLyDK/VAKL)(LsLaCCKdtdC 式中：式中： KLa氧总转移系数，氧总转移系数，h-1，VyADVAKKLLLLa KLa值表示在曝气过程中氧的总传递性，当传递过程中阻力大，则值表示在曝气过程中氧的总传递性，当传递过程中阻力大，则KLa值低，反之则值低，反之则KLa值高。值高。其倒数其倒数1/KLa的单位为（的单位为（h），它所表示的是曝气池中溶解氧浓度从），它所表示的是曝气池中溶解氧浓度从CL提提高到高到Cs所需要的时间。所需要的时间。VyADVAKKLLLLa)(LsLaCCKdtdC 式中：C0当 t = 0时，液体主体中的溶解氧浓度(mg/l)； C

18、t当 t = t 时，液体主体中的溶解浓度(mg/l)； Cs液相主体中的饱和溶解氧浓度(mg/l)。)(LsLaCCKdtdCdtKCCdCLastKCCCCLatss0lntKCCCCLatss3 . 2)lg(0tKLa/2.3tssCCCC0lg0扩散管扩散管扩散板扩散板C.大气泡型曝气装置大气泡型曝气装置 气泡直径为气泡直径为15mm左右。左右。常采用竖管。常采用竖管。 115 设备类型设备类型 氧利用率氧利用率/ / 动力效率动力效率/kg O/kg O2 2/kWh /kWh 标准标准实际实际小气泡扩散器小气泡扩散器 101030 30 1.2 1.2 2.02.00.7 0.7

19、 1.41.4中气泡扩散器中气泡扩散器 6 6 15151.0 1.0 1.61.60.6 0.6 1.01.0大气泡扩散器大气泡扩散器 4 48 80.6 0.6 1.21.20.3 0.3 0.90.9射流曝气器射流曝气器 101025 25 1.5 1.5 2.42.40.7 0.7 1.41.4低速表面曝气器低速表面曝气器 1.2 1.2 2.72.70.7 0.7 1.31.3高速表面曝气器高速表面曝气器 1.2 1.2 2.42.40.7 0.7 1.31.3转刷式曝气器转刷式曝气器 1.2 1.2 2.42.4各类曝气设备的性能各类曝气设备的性能标准状态是指用清水作曝气标准状态是

20、指用清水作曝气实验，水温实验，水温2020，标准大气，标准大气压，初始水中溶解氧为压，初始水中溶解氧为0 0实际数据是指用废水作实实际数据是指用废水作实验，水温验，水温1515，海拔，海拔150m150m，水中溶解氧保持，水中溶解氧保持2mg/L2mg/L曝气设备比较曝气设备比较l生活污水或城市污水生活污水或城市污水设计规范设计规范试验或经验确定设试验或经验确定设计参数计参数l工业废水工业废水回流活性污泥回流活性污泥二沉池二沉池出水出水进水进水剩余污泥剩余污泥曝气池曝气池(Q-Qw),Se,XeQw,Se,XRRQ,Se,XRQ,S0,X0(1+R)Q,Se,XV,Se,XQ：流量：流量m3/

21、dS0: 进水有机物浓度，进水有机物浓度，g/m3。X0：进水微生物浓度，：进水微生物浓度，gVSS/m3；V：反应池体积：反应池体积 m3X: 反应池污泥浓度反应池污泥浓度gVSS/m3 Xe：出水微生物浓度：出水微生物浓度gVSS/m3 Se：出水有机物浓度，：出水有机物浓度，g/m3XR：回流活性污泥浓度：回流活性污泥浓度gVSS/m3Qw：剩余污泥量：剩余污泥量m3/dR：污泥回流比：污泥回流比 v00LQSXLQSsVLs:污泥负荷率，（污泥负荷率，（kgBOD5/kgMLSS*d)Lv:容积负荷率，（容积负荷率，（ kgBOD5/m3*d)Q:进水量，（进水量，（m3/d)S0 :

22、进水平均进水平均BOD5值，（值，（mg/L）X:池中污泥浓度，（池中污泥浓度，（mg/L）应用比较方便，但应用比较方便，但X和和Ls确定需要经验确定需要经验RXQX)QQ(XwewcVc:污泥龄污泥龄(solids retention time,SRT)，污泥停留时间，污泥停留时间 指处理系统（曝气池）中微生物的平均停留时间。指处理系统（曝气池）中微生物的平均停留时间。劳伦斯和麦卡蒂（劳伦斯和麦卡蒂（Lawrence-Mc Carty）模型）模型 （p122）回流活性污泥回流活性污泥二沉池二沉池出水出水进水进水剩余污泥剩余污泥曝气池曝气池(Q-Qw),Se,XeQw,Se,XRRQ,Se,X

23、RQ,S0,X0(1+R)Q,Se,XV,Se,X0V)dtdX(XQX)QQ(QXgwe0Rw1）进水微生物浓度可以忽略：3）对照公式（11-34）P99可得：V)dtdX(XQX)QQ(gweRwK-dtdSX1YXXQX)QQ(duweRVwc1 2）将微生物增长基本方程式（11-33）代入)1 (X)SS(QYe0cdcKVKdXVSe)-Q(S0Y1c转化可得污泥泥龄计算曝气池体积公式：转化可得污泥泥龄计算曝气池体积公式：0QS)R1 (V)dtdS(RQSQSeue0整理得：V)S-Q(S)dtdS(e0u代入得：QVHRT c：水力停留时间法（：水力停留时间法（HRT）按污泥泥龄

24、计算（按污泥泥龄计算（SRT) cVXX：剩余污泥量：剩余污泥量,gVSS/d。b根据污泥产率系数或表观产率系数计算根据污泥产率系数或表观产率系数计算 Y：产率系数：产率系数,kgMLVSS/kgBOD。Yobs:表观产率系数。表观产率系数。Kd：内源代谢系数，：内源代谢系数，d-1.vde0VXKQ)SS(YXvXvQ)SS(Ye0obs5-1 需氧量计算需氧量计算O2 = aQ (S0Se)b VXvO O2 2 ：需氧量：需氧量, ,kgO2/D;O O2max2max ：最大需氧量；：最大需氧量；a a：活性污泥微生物对有机物氧化过程的需氧率，：活性污泥微生物对有机物氧化过程的需氧率，

25、(kgO(kgO2 2/kgBOD)/kgBOD)b b：活性污泥内源代谢的自身氧化过程的需氧率，：活性污泥内源代谢的自身氧化过程的需氧率，(d(d-1-1) )；K K：日变化系数。：日变化系数。1.21.2。生活污水，生活污水， a通常取值通常取值0.42-0.530.42-0.53； b 0.19-0.110.19-0.11。O2max = kO25-1 需氧量计算需氧量计算O2 = Q (bCOD0 bCODe)-1.42XvbCOD:可生物降解的可生物降解的COD浓度，浓度，g/m3；1.42：污泥的氧当量系数，完全氧化：污泥的氧当量系数，完全氧化1个单位的细胞，需要个单位的细胞，需

26、要 1.42单位的氧。单位的氧。0.68：BOD5=0.68BODLXv：剩余污泥量，：剩余污泥量，gMLVSS/d。耗氧量= 去除的bCOD-合成微生物的CODO2 = Q (S0-Se）/0.68-1.42Xv5-2 供气量计算供气量计算G 充氧量。EA空气扩散装置的氧的转移效率。R0 水温20，气压1013X105Pa时，转移到曝气池混合液的总氧量R 在实际条件下，转移到曝气池混合液的总氧量，kg/h；Cs(20)水温为20时，大气压力条件下氧的饱和度，mg/L；污水中杂质影响修正系数，a=0.78-0.99； 污水含盐量影响修正系数；气压修正系数；c混合液溶解氧浓度。R = O2max uqAvtrqVvA:澄清区面积，澄清区面积，m2qv:废水设计流量废水设计流量,m3/hu:沉淀效率参数（表面负荷）沉淀效率参数（表面负荷）,m3/m2*h,或或m/hV:污泥区