活性污泥系统的设计

第5章水的生物处理技术

（三）活性污泥法的实际应用及设计计算

主讲人：王璇上期回顾2023/5/17新疆农业职业技术学院王璇1.活性污泥外观形态是什么样的？3.污泥体积指数的英文简写？在什么范围是比较好的？过高过低能说明什么问题？2.MLSS和MLVSS的意义是什么？MLSS/MLVSS的值的意义，比值在什么范围内？目录2023/5/17新疆农业职业技术学院王璇5.1活性污泥法的主要运行方式5.2活性污泥法的新工艺5.3活性污泥法的设计计算5.4活性污泥法的运行管理第一节活性污泥法的主要运行方式2023/5/17新疆农业职业技术学院王璇1.1传统活性污泥法第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.1传统活性污泥法工艺原理

传统活性污泥法又称普通活性污泥法，是最早开始使用并沿用至今的一种活性污泥法，采用推流式曝气池，原污水与回流污泥同步注入曝气池首端，立刻得到充当混合，废水在池内呈推流式至池的末端，从池末端流出至二次沉淀池，然后活性污泥与处理够污水分离、沉淀，一部分回流至曝气池，另一部分作为剩余污泥排放。活性污泥从曝气池首端到末端经历了对数增长期、减速增长期和内源呼吸期的完全生长周期。第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.1传统活性污泥法特点对污水的处理效果极好，BOD去除率可达到90%以上，适用于处理净化程度和稳定程度要求较高的污水。池体简单。第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.1传统活性污泥法曝气池长度

供氧速率

需氧速率曲线需氧量供氧速率与需氧速率第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.1传统活性污泥法问题曝气池容积大，占用的土地较多，基建费用高。推流式曝气方式可能会使前端出现耗氧速度高于供氧速度的现象，池后端有可能出现溶解氧过剩的现象，浪费动力费用。对进水水质、水量变化的适应性较低，运行效果易受水质、水量变化的影响。第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.2阶段曝气活性污泥法工艺原理

又称分段进水活性污泥法系统或多段进水活性污泥法处理系统。是传统活性污泥法系统的改进工艺。污水沿曝气池的长度分散均衡的进入。第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.2阶段曝气活性污泥法特点曝气池有机污染物负荷及需氧率得到均衡，有助于能耗的降低。活性污泥微生物的降解功能也得以正常发挥。污水分散均衡注入，提高了曝气池对水质、水量冲击负荷的适应能力。混合液中的活性污泥浓度沿池长逐步降低，出流混合液的污泥较低，减轻二次沉淀池的负荷，有利于提高二次沉淀池固、液分离。第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.2阶段曝气活性污泥法第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/20231.2阶段曝气活性污泥法多点进水活性污泥法的工艺流程出水进水二沉池进水点剩余污泥回流污泥回流污泥出水进水点进水剩余污泥二沉池进水点第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.3吸附再生活性污泥法工艺原理

又称生物吸附活性污泥法系统或接触稳定法。是将活性污泥对有机污染物降解的两个过程——吸附与代谢稳定，分别在各自的反应器内进行。

一般将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、沉淀与浓缩曝气过程第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.3吸附再生活性污泥法工艺原理降解初期吸附BOD第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.3吸附再生活性污泥法回流污泥进水出水吸附池二沉池剩余污泥再生池回流污泥出水进水剩余污泥吸附段再生段二沉池工艺流程第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.3吸附再生活性污泥法优点污水与活性污泥在吸附池内接触的时间短（30~60min）因此吸附池容积较小，再生池接纳的仅是浓度较高的回流污泥，因此，再生池的容积也是小的。吸附池与再生池容积之和仍低于传统法曝气池的容积，建筑费用较低。对水质、水量的冲击负荷具有一定的承受能力。第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.3吸附再生活性污泥法缺点对废水的处理效果低于传统法，此外，对溶解性有机物含量较高的废水，处理效果更差。第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.4延时曝气活性污泥法特点曝气时间一般多在24h以上，活性污泥在池内长期处于内源呼吸期。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，无需再进行处理；处理出水出水水质稳定性较好，对废水冲击负荷有较强的适应性；在某些情况下，可不设初沉池。第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.4延时曝气活性污泥法缺点池容大、曝气时间长，占地面积大建设费用和运行费用高适用条件：出水水质高，小规模，水量一般在1000m3/d以下。第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.5高负荷活性污泥法主要特点又称短时曝气法或不完全曝气活性污泥法有机负荷率高，曝气时间短，对废水的处理效果较低；在系统和曝气池的构造等方面与传统法相同。适用于处理对处理水要求不高的污水。第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.6完全混合活性污泥法工艺特点污水与回流污泥进入曝气池后，立即与池内混合液充分混合，可以认为池内混合液是已经处理而未经泥水分离的处理水。可以方便地通过对F/M的调节，使反应器内的有机物降解反应控制在最佳状态；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；适合于处理较高浓度的有机工业废水第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.6完全混合活性污泥法第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.6完全混合活性污泥法缺点微生物对有机物的降解动力低下，因此，活性污泥易于产生膨胀现象。一般情况下，其处理水水质低于采用推流式曝气池的活性污泥法系统。第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.7AB法工艺特点是吸附-生物降解工艺的简称，系统共分为三段：预处理段、A段和B段。曝气池分为高、低负荷两段，各有独立的沉淀和污泥回流系统。吸附段（A段）采用高负荷或超高负荷运行，停留时间短（30－60分钟），主要为吸附过程，去除BOD达50％以上。氧化段（B段）采用低负荷运行，停留时间2－4小时。第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.7AB法曝气池二沉池剩余污泥空气出水中沉池废水剩余污泥曝气池回流污泥回流污泥空气A段B段由于不设初沉池，A段在直接接受城市排水系统中污水的同时，也接种和充分利用了经排水系统所有选的适应原污水的微生物种群。由于A段负荷高，所以能够成活的微生物种群只能是抗冲击符合能力强的原核细菌，而原生动物和后生动物不能存活。A段对污染物的出去主要依靠活性污泥的吸附作用，这样某些重金属、难降解有机物等都能通过A段得到一定程度的去除。B段接受A段的处理水，符合较低，水质、水量也较稳定，许多原生动物可以很好的生长繁殖。由于不受冲击负荷影响，经净化功能得以充分发挥，较传统活性污泥处理系统，曝气池的容积可减小40%左右。第一节活性污泥法的主要运行方式5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.7AB法A段B段吸附段高有机负荷F>2kg/kg·d缺氧DO=0.2-0.5HRT=30-40min泥龄=0.3-0.5d污泥产量大，且由于吸附作用，有机物含量较高，如用厌氧消化处理污泥，多产气25%以上。耐冲击负荷，适应性很强生物氧化低负荷F<0.15kg/kg·d好氧DO=2-3HRT=2-4h泥龄=15-20d泥量小，仅为传统工艺（CAS）的1/4-1/3第二节活性污泥法的新工艺5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇2.1SBR（序批式活性污泥法）工艺流程序批式活性污泥法(sequencingbatchreactor,SBR)：是一种间歇运行的污水生物处理工艺。该工艺每个运行周期可以划分为：进水期、反应期、沉降期、排放期和闲置期五个阶段。第二节活性污泥法的新工艺5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇2.1SBR（序批式活性污泥法）工艺流程第二节活性污泥法的新工艺5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇2.1SBR（序批式活性污泥法）工艺流程第二节活性污泥法的新工艺5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇工艺特点处理构筑物的构成简单，设备费，运行管理费较连续式少。由于活性污泥交替处在好养、厌氧状态，反应池从时间上来看呈典型的推流式，因此其活性污泥的SVI值较低，易于沉淀，一般不会产生污泥膨胀现象。通过运行中的调节，可实现脱氮除磷。易于实现自动化控制。如运行管理得当，处理出水水质将优于连续式。2.1SBR（序批式活性污泥法）第二节活性污泥法的新工艺5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇2.2纯氧曝气活性污泥法工艺流程纯氧进水尾气出水气体循环泵气体分散及搅拌装置第二节活性污泥法的新工艺5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇工艺特点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；氧的转移率可提高到80-90%，而一般的鼓风曝气仅为5~25%左右；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；剩余污泥产量少，SVI值也低，污泥膨胀较少发生。2.2纯氧曝气活性污泥法第二节活性污泥法的新工艺5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇2.3浅层低压曝气活性污泥法工艺原理理论基础：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。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；其氧转移率较低，一般只有2.5%；池中设有导流板，可使混合液呈循环流动状态。第二节活性污泥法的新工艺5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇2.3浅层低压曝气活性污泥法微孔板0.6~0.80.6~0.8导流板一般平面呈圆形，直径约16m，深度为50150m。第二节活性污泥法的新工艺5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇2.4深井曝气活性污泥法工艺流程回流污泥进水出水空气第二节活性污泥法的新工艺5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇氧转移率高，约为常规法的10倍以上动力效率高，占地少，易于维护运行耐冲击负荷，产泥量少一般可以不建初次沉淀池但受地质条件的限制。主要特点2.4深井曝气活性污泥法第二节活性污泥法的新工艺5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇2.5活性污泥脱氮除磷氧转移率高，约为常规法的10倍以上动力效率高，占地少，易于维护运行耐冲击负荷，产泥量少一般可以不建初次沉淀池但受地质条件的限制。主要特点第三节活性污泥法的设计计算5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇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主要内容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；

设计所需要的原始资料

④污泥负荷；⑤混合液浓度与污泥回流比。

设计所需的基础数据第三节活性污泥法的设计计算5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇3.1工艺设计基础资料生活污水或城市污水——设计规范——试验确定设计参数工业废水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：工艺流程的选择；曝气池的计算与设计；曝气系统的计算与设计；二沉池的计算与设计；污泥回流系统的计算与设计；等。第三节活性污泥法的设计计算5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇3.1工艺设计基础资料第三节活性污泥法的设计计算5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇3.2工艺流程的选择与确定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工艺技术的可行性、先进性,以及经济上的可能性、合理性等；⑤当地的地理位置、地质条件、气候条件等；⑥进行多种工艺流程的技术经济比较。第三节活性污泥法的设计计算5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇3.3曝气池的工艺设计1、曝气池的类型；2、曝气池的构造；3、曝气池体积的计算；4、曝气池池体的设计计算.第四节活性污泥法的运行管理5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇4.1活性污泥接种

污泥接种就是将已正常运转的同类污水处理厂（站）的剩余污泥加入到新建的活性污泥处理系统中。由于污泥接种量受到运输、来源方面的限制，通常接种的污泥量达不到设计要求，此时还需对污泥进行培养，最终使新建系统的活性污泥量达到设计要求。若没有同类污水处理厂的剩余污泥，可接种相近污水厂或城市污水厂的污泥，同时可适当投加一定量的粪便，对其进行培养、驯化，使活性污泥类群达到设计要求。第四节活性污泥法的运行管理5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇4.2污泥的培养与驯化培养闷曝:将营养物投加至曝气池中，曝气池和二沉池接通循环不出水，1~2天。连续换水:生活污水或以生活污水为主的城市污水可采用连续换水的培养方法，进水量由小到大，直至达到设计处理负荷和要求。间歇换水:对于生活污水占比重不大的污水采用间歇换水的方法，使污泥逐步适应该种废水。为了能够使经曝气后的清液能排出曝气池，往往在曝气池的半高处设污泥培养排水管。

第四节活性污泥法的运行管理5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇4.2污泥的培养与驯化驯化1.异步培训法:先培养、后驯化（常用于工业废水）活性污泥培养成熟后，进水中逐渐增加工业废水比例，增加量按10~20％为宜，每增加一次工业废水量，均应曝气至BOD去除率较高（≥80%）才可进一步增加，一直增加至满负荷为止。第四节活性污泥法的运行管理5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇4.2污泥的培养与驯化驯化2.同步培训法:污泥培养的同时就加入少量处理废水，并逐渐增大比重。（适用于城市污水和相近的工业废水）优点：可缩短培养驯化时间缺点：缺乏经验时不够稳妥可靠，出现问题不易区分是培养还是驯化上的问题。第四节活性污泥法的运行管理5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇4.3异常情况污泥解体

现象:出水浑浊、污泥絮体微细，处理效果变差原因：——曝气过量：搅动剧烈、氧化分解快，能量高——进水含有毒物：导致微生物死亡，细胞解体解决办法：控制曝气；控制进水有毒物浓度

第四节活性污泥法的运行管理5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇4.3异常情况污泥膨胀

现象：沉淀池上部有较浅的一层清液，可观察到明显的污泥絮体，但污泥的SV高，出水