《水污染控制技术》课件-5.6活性污泥法工艺类型

活性污泥法任务6活性污泥法工艺类型（1）1传统推流式活性污泥法2基于供氧和需氧率曲线的工艺3基于生物吸附的工艺4基于氧传递速率的工艺5基于活性污泥负荷的工艺6各工艺设计、运行参数总结传统推流式活性污泥法1）有机物的吸附与代谢在曝气池中连续进行。2）活性污泥微生物经历一个生长周期：对数增长期→减速增长期→内源呼吸期。3）废水浓度由大→小，dO2/dt大→小。特点：基建费、运行费高；管理复杂；易出现污泥膨胀、污泥上浮等。缺点：基于供氧和需氧率曲线的工艺原理：传统推流式活性污泥法，需氧量沿曝气池在长度方向是逐步下降的，供氧沿池长方向是均匀的，表现为曝气池前半段供氧不足，后半段供氧过剩。工艺改进方向：从提高耗养效率即实现供氧、需氧曲线趋近重合入手，改进工艺。基于供氧和需氧率曲线的工艺1.渐减曝气活性污泥法渐减曝气活性污泥法通过改进曝气系统布置，使供氧量和需氧量相适应。目前传统活性污泥法一般都采用这种供氧方式。基于供氧和需氧率曲线的工艺2.分段进水（阶段曝气）活性污泥法阶段曝气法将废水沿曝气池长分多处注入，既平衡曝气池供氧量，还能使微生物营养供应均匀。基于供氧和需氧率曲线的工艺3.完全混合活性污泥（CMAS）在阶段曝气基础上，进一步增加进水点，同时相应增加回流污泥进水点并使其在曝气池中迅速混合，长形池子也可做到完全混合状态。主要结构形式：

合建式（曝气池与沉淀池合建）

分建式（曝气池与沉淀池分建）基于生物吸附的工艺原理：初期吸附造成BOD急剧下降。胞外酶水解将吸附的非溶解态的有机物水解成为溶解性小分子后，部分有机物又进入污水中使BOD上升，然后在微生物的作用下，有机物浓度又开始缓慢下降。工艺改进方向：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。胶体有机物的去除过程基于生物吸附的工艺1.吸附－再生法优点：A吸附池:小容积,废水与污泥短接触时间

再生池:接纳回流污泥，小容积

两池容积之和低于传统法曝气池，基建费用降低；B一定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。基于生物吸附的工艺1.吸附－再生法缺点：去除率低于传统法，特别是对于溶解性有机物含浓度较高的废水，处理效果更差。反应器型式：廊道式(吸附池和再生池可合建，也可分建)反应器流态：再生池与吸附池中间进水，推流式基于生物吸附的工艺2.吸附－生物降解法（AB法）工艺特征：A段（吸附段）：

较高污泥负荷，短泥龄，短水力停留时间（30min）；

增殖速度较快微生物，且吸附能力强，高污泥产率。

作用：可生化性有所提高；BOD去除率40～70％。B段（生物氧化段）：

类似于传统活性污泥法，较低负荷，较长水力停留时间（2～6h）,长泥龄为15～20d。基于生物吸附的工艺A段对B段的运行带来良好影响，主要表现在：1）使B段的有机负荷降低，在系统给定的容积负荷下，曝气池总容积减小。2）水质变化在A段得到明显缓冲，B段在较稳定的低负荷下运行，保证了污水处理厂的净化效果。3）由于A段对部分氮和有机物的去除，以及B段泥龄的加长，改善了B段硝化的工艺条件，可提高硝化效果。基于生物吸附的工艺A段对B段的运行带来良好影响，主要表现在：运行稳定，具有抗冲击负荷能力；去除率高于传统活性污泥法；工程投资和运行费用较低。优点：缺点：产泥量较大，出水水质达不到防止富营养化的要求基于氧传递速率的工艺原理：在废水生物处理过程中，氧气的扩散过程满足菲克（Fick）定律

式中：——氧传递速率，mg/L·h；

KLa——氧总传递系数，m/h;

cs、c——分别为液体的饱和溶解氧的和实际溶解氧的浓度，mg/L。基于氧传递速率的工艺为了提高气体传递速率，可以从两方改进工艺：①提高KLa值：加强液相主体的紊流程度，降低液膜厚度；加速气、液界面的更新；增大气、液接触面积等。②提高饱和浓度值：提高气相中的氧分压。基于氧传递速率的工艺1.浅层曝气法气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率最大。在浅层处用大量空气曝气，可获得较高的KLa

，同时可降低风压。设导流板，将水池分为两部分，迫使曝气池液体形成环流起混合作用。基于氧传递速率的工艺1）扩散器的深度以在水面以下0.6～0.8m范围为宜，动力效率可达1.8～2.6kg（O2）/kW·h。2）与一般曝气相比，空气量增大，但风压仅为一般曝气的1/4—1/6左右，约10kPa，故电耗略有下降。3）曝气池水深一般3～4m，深宽比1.0～1.3，气量比30～40m3/（m3H2O.h）。特点：基于氧传递速率的工艺可以用一般的离心鼓风机节省动力费用，动力效率高，适用于中小型规模的污水厂。优点：布气系统进行维修时较困难。缺点：基于氧传递速率的工艺2.深水曝气法1)深水中层曝气水深在10m左右，但空气扩散装置设在深4m左右，使用5m风机。2)深水底层曝气水深仍在10m左右，空气扩散装置设于池底部，需使用高风压的风机，但无需设倒流装置，自然在池内形成环流。分类：基于氧传递速率的工艺2.深水曝气法特点：1）曝气池深度7m以上，由于水压加大，饱和溶解氧浓度增加，气泡直径降低，气泡表面积增大，进而提高了氧的传递速率，利于微生物的增殖与有机污染物的降解。2）曝气池向深部发展，节省占地。基于氧传递速率的工艺3.深井曝气1）深度为50～150m，节省了用地面积。2）可利用空气作为动力，促使液流循环。3）压力变化对微生物的活性和代谢能力并无异常变化，但合成和能量分配有一定的变化。特点：基于氧传递速率的工艺3.深井曝气深井曝气池内，气液紊流大，液膜更新快，促使KLa值增大，同时气液接触时间延长，溶解氧的饱和度也由深度的增加而增加。优点：当井壁腐蚀或受损时，污水可能会通过井壁渗透，污染地下水。缺点：基于氧传递速率的工艺4.纯氧（富氧）曝气活性污泥法液相中饱和溶胶浓度升高，氧的总传递速率也升高。可以通过提高气象中氧的分压来实现，也就是提高气相中氧的浓度来实现。纯氧或富氧曝气活性污泥法，就是基于这种原理产生的。基于氧传递速率的工艺4.纯氧（富氧）曝气活性污泥法1）处理效果好，纯氧代替空气，可以提高生物处理速度。在密闭容器中，溶解氧饱和度提高，氧推动力也随着提高，KLa增加；2）污泥的沉淀性好，纯氧曝气并没有改变活性污泥或微生物的性质，但使微生物充分发挥了作用。特点：纯氧发生器容易出现故障，装置复杂，运转管理较麻烦。缺点：基于污泥负荷的工艺1.高负荷活性污泥法结构：与传统活性污泥法相同优点：污泥负荷率高，曝气时间短（1.5—3h）；

曝气池容积小，占地面积较小。缺点：处理效果较差，BOD5去除率60～70％；产污泥量高。适用范围：出水水质不高，适合做预处理基于污泥负荷的工艺2.延时曝气活性污泥法结构：与传统活性污泥法相同优点：污泥处于内源代谢期，剩余污泥少且稳定；出水水质较稳定，对冲击负荷有较强的适应性；可以不设初沉池。缺点：池容大、曝气时间长；建设费用和运行费用都较高；占地大。适用范围：一般适用于处理水质要求高的小型城镇污水和工业污水。各工艺设计、运行参数总结BOD污泥负荷0.2～0.4kgBOD/kgMLSS.d，延时曝气法低(<0.1kgBOD/kgMLSS.d)，高负荷活性污泥法(>1.5kgBOD/kgMLSS.d)，深井曝气和纯氧曝气因氧传质改善，BOD负荷设计在0.5～1.5kgBOD/kgMLSS.d之间。BOD负荷：各工艺设计、运行参数总结如下：大多数工艺泥龄一般在5～15d，多为6～8d；高负荷活性污泥法泥龄在2.5d以下；延时曝气一般在20d以上。泥龄：一般在3000mg/L左右。纯（富）氧曝气与深井曝气略高。曝气池混合液浓度：一般在100％以下，多数在50％左右；而延时曝气、合建式完全混合活性污泥法回流比在100％以上。污泥回流比：一般在8h以下，多数为4～6h。延时曝气一般在20h以上；高负荷工艺以及深井曝气工艺曝气时间较短。曝气时间：各工艺设计、运行参数总结各工艺设计、运行参数总结某厂倒伞形型叶轮曝气器的技术性能指标举例活性污泥法运行方式BOD5-污泥负荷率NS（KgBOD5/KgMLVSS*d）BOD5-容积负荷率NV（KgBOD5/Kgm3*d）污泥龄θc（d）混合液悬浮固体浓度（mg/L）污泥回流比R(%)曝气时间t(h)MLSSMLVSS传统活性污泥法0.2～0.4※

0.4～0.9※

5～151500～30001520～2500※25～75※

4～8阶段曝气活性污泥法0.2～0.4※0.4～1.25～152000～35001500～250025～953～5吸附-再生活性污泥法0.2～0.4※0.9～1.8※5～15吸附池1000～3000再生池4000～10000吸附池800～2400再生池3200～800050～100※吸附池0.5～1.0再生池3～6.0延时曝气活性污泥法0.05～0.1※0.15～0.3※20～303000～60002500～500050～100※20～36～48各工艺设计、运行参数总结带※号者为我国国标《室外排水设计规范》所规定的数据。活性污泥法运行方式BOD5-污泥负荷率NS（KgBOD5/KgMLVSS*d）BOD5-容积负荷率NV（KgBOD5/Kgm3*d）污泥龄θc（d）混合液悬浮固体浓度（mg/L）污泥回流比R(%)曝气时间t(h)MLSSMLVSS高负荷活性污泥法1.5～3.0※1.5～0.3※0.2～2.5200～500500～1500※10～30※1.5～3.0合建式完全混合活性污泥法0.25～0.5※0.5～1.8※5～153000～60002000～4000※100～400※___纯氧曝气活性污泥法0.4～0.82.0～3.05～15____________活性污泥法任务7活性污泥法工艺类型（2）1氧化沟工艺2间歇式活性污泥工艺（SBR法）氧化沟（循环曝气池）1.氧化沟的工作原理与特征池型呈环形沟渠状，平面为椭圆或圆形；单池进水装置简单、出水采用溢流堰式。构造：流态介于完全混合与推流之间；平均流速>0.3m/s；缺氧好氧交替。流动形态：氧化沟（循环曝气池）1.氧化沟的工作原理与特征可考虑不设初沉池；可考虑不单设二沉池；泥龄长，一般污泥龄为10～30d；BOD负荷低，在0.05～0.10kgBOD5/kgMLSS.d之间。工艺条件：对水温、水质水量的变动有较强的适应性；可进行硝化反应；污泥产率低，稳定性好，无需消化处理。处理效果：氧化沟（循环曝气池）2.氧化沟的曝气装置横轴曝气装置：曝气转刷、曝气转盘纵轴曝气装置:表面机械曝气机其它：射流曝气器、导管式曝气机、混合曝气系统氧化沟（循环曝气池）3.氧化沟的命名：根据采用的特殊曝气设备命名，如将采用立式表曝机曝气的氧化沟命名为表曝氧化沟，将采用射流曝气的氧化沟命名为射流曝气氧化沟等。根据氧化沟的运行方式和氧化沟的主要特点方式命名，例如将目前的双沟氧化沟和三沟式氧化沟命名为交替(工作)式氧化沟，将沉淀设备在氧化沟内的氧化沟命名为一体化氧化沟等。氧化沟（循环曝气池）3.氧化沟的命名：在引进项目上直接采用原名，如奥贝尔氧化沟、卡罗塞氧化沟等。对应用曝气转刷和曝气转盘的氧化沟没作命名，这是因为这类设备应用非常广泛，几乎可以应用于各种类型的氧化沟。氧化沟（循环曝气池）4.氧化沟的类型传统转刷曝气氧化沟（帕斯韦尔氧化沟）；双沟氧化沟（DE型氧化沟）；三沟式氧化沟（T型氧化沟）；

一体化氧化沟；卡罗塞氧化沟；奥贝尔氧化沟；氧化沟（循环曝气池）交替工作氧化沟A、C交替作为沉淀池，B池一直作为曝气池。A、B交替作为曝气池和沉淀池氧化沟（循环曝气池）二次沉淀池交替运行氧化沟系统氧化沟连续运行，设两座二次沉淀池，交替运行，交替回流污泥。氧化沟（循环曝气池）曝气—沉淀一体氧化沟将二次沉淀池建在氧化沟内。氧化沟（循环曝气池）卡罗塞氧化沟氧化沟（循环曝气池）奥贝尔氧化沟由多个呈椭圆形同心沟渠组成的氧化沟系统。污水首先进入最外环的沟渠，然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。曝气设备均采用曝气转盘。运行时，应使外、中、内3层沟渠内混合液的溶解氧保持较大的梯度，如分别为0、1及2mg/L。即有利于提高充氧效果，又有可能使沟渠具有脱氮除磷的功能。间歇式活性污泥工艺（SBR法）1.工作原理与操作SBR工艺的基本运行模式由流入、反应、沉淀、排放和闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行。间歇式活性污泥工艺（SBR法）进水时段

：反应器接受废水。但不仅仅是废水的流入与反应器水位的升高的过程，伴随一定的生化反应。曝气时段：曝气和搅拌，同时进行生化反应，去除污染物如BOD、氮、磷。沉淀时段：固液分离过程，在静止下实现分离过程。排水时段：上清液中的一部分由溢流堰或滗水器排出。反应器底部沉降的活性污泥大部分下一周期使用，剩余污泥排放。闲置时段：一个周期内从排水结束到下一个周期开始进水的时间。微生物活性得到恢复。间歇式活性污泥工艺（SBR法）2.SBR工艺的优缺点SBR工艺与连续流工艺相比