推荐-活性污泥法的工艺设计与运行管理 精品
国家精品课程《水污染控制工程》3-活性污泥法
第四章、污水的生物处理
教学要求
1、掌握活性污泥法的基本原理及其反应机理 2、理解活性污泥法的重要概念与指标参数：如活性 污泥、剩余污泥、MLSS、MLVSS、SV、SVI、Qc、 容积负荷、污泥产率等。 3、理解活性污泥反应动力学基础及其应用。 4、掌握活性污泥的工艺技术或运行方式； 5、掌握曝气理论。 6、熟练掌握活性污泥系统的计算与设计； 时间安排 20h（其中机动2h）
7
后生动物(主要指轮虫），捕食菌胶团和原生动物，是水质稳 定的标志。因而利用镜检生物相评价活性污泥质量与污水处 理的质量。
• 思考题：后生动物的出现反映了处理水质较好，因此能否说 明出水氨氮较低，氨氮在生物处理过程中被硝化？
③微生物增殖与活性污泥的增长：
a、微生物增值：在污水处理系统或曝气池内微生物的增殖规 律与纯菌种的增殖规律相同，即停滞期（适应期），对数期， 静止期（也减速增殖期）和衰亡期（内源呼吸期）。
③泥龄（Sludge age）Qc：生物固体平均停留时间或活性污泥在 曝气池的平均停留时间，即曝气池内活性污泥总量与每日排 放污泥量之比，用公式表示：θc＝VX/⊿X＝VX/QwXr 。式中： ⊿X为曝气池内每日增长的活性污泥量，即要排放的活性污泥 量。
Qw为排放的剩余污泥体积。 Xr为剩余污泥浓度。其与SVI的关系为(Xr) max＝106 /SVI • Qc是活性污混处理系统设计、运行的重要参数，在理论上也 具重要意义。因为不同泥龄代表不同微生物的组成，泥龄越 长，微生物世代长，则微生物增殖慢，但其个体大；反之， 增长速度快，个体小，出水水质相对差。 Qc长短与工艺组合 密切相关，不同的工艺微生物的组合、比例、个体特征有所 不同。污水处理就是通过控制泥龄或排泥，优选或驯化微生 物的组合，实现污染物的降解和转化。
活性污泥法
活性污泥法活性污泥法是一种生物废水处理方法.处理过程中将废水与活性污泥的混合液搅拌并加以曝气.接下来经过沉淀把活性污泥从处理过的废水中分离开,根据需要活性污泥可以排掉或者回用.处理过的废水从沉淀池出水堰流出去.活性污泥就是废水经过一段时间自然曝气和搅拌之后沉淀下来的污泥.这种活性污泥含有许多细菌和其他微生物.当污泥与饱含氧的原废水混合时,利用污泥中的细菌可以氧化有机固体,提高混凝和絮凝效果,把胶体固体和悬浮固体转变为可降解的固体.在活性污泥处理过程中,利用悬浮好氧微生物培养物处理流入的废水.当反应期结束时,从处理的废水中把微生物培养物分离出来.大部分微生物培养物返回到流入的废水中,并与之混合.在有活性污泥作用的条件下,微生物培养物成团状或絮状体生长，这些团状或絮状体含有大量的由聚集在它们荚膜上的分泌聚合物结合在一起的细菌。
一般絮状体可以电子扫描显微照片显示。
细菌细胞在絮状体内部分散开，实际上仅占絮状体体积的10%-25%左右，正如在电子显微照片中见到的一样。
反应器内的剪应力控制最大絮状体的尺寸；用于把细菌培养物与处理过的污水分开的重力沉淀法控制最小絮状体的尺寸。
除了细菌（真菌，原生动物等）以外的生物生活在絮状体内部或表面上，但是一般不大量出现。
在活性污泥中也发现一些游离生物，如线虫和轮虫。
原生动物和轮虫以游离细菌为食，因而有助于生产低浊度的出水。
由于很难测定实际的细菌种类，，所以将曝气池中的悬浮固体或挥发性悬浮固体的浓度作为细菌含量的估量。
废水和悬浮培养物的混合体称为混合液，悬浮固体浓度分别称为混合液悬浮固体（MLSS）和混合液挥发性悬浮固体(MLVSS).【工艺构型】使用中的三种基本活性污泥工艺构型为标准式(PF)，连续流搅拌池(CFST)和间歇池。
标准推流式是最常见的。
反应器内的混合通常是游曝气系统提供的。
最初活性污泥工艺构型是一个单元的间歇反应器。
由于工作周期闲置阶段的水力问题导致了连续流系统的开发，该系统利用分离池将培养物或液体分离出去。
第四章活性污泥法全解课件
机械曝气：①曝气装置的转动，把大量混合因为以液幕、 液滴抛向空中，增大接触面，液面呈剧烈的搅 动状，将空气卷入；②曝气器转动产生提升作 用，使混合液连续地上、下循环流动，气、液 界面不断更新，将空气中的氧转移到液体内； ③曝气器转动，在其后侧形成负压区，吸入部 分空气。
dM / dt — 单位时间内通过界面扩散的物质数量； A — 界面面积。
曝气过程中的双膜理论基本论点： (1)膜两侧两相均处于紊流状态，紊流程度越高层流膜越薄。 (2)气液相主体的浓度是均匀的，所有的传质阻力只存在两层流
膜中。 (3)界面上不存在传质阻力。 (4)传质阻力主要存在于液膜上。
设液相主体体积为V(m3)，上式同除以V得：
微孔曝气设备
微孔曝气设备安装
2、机械曝气设备
（1）竖轴式曝气器
①泵型叶轮曝气机 a、叶轮外缘最佳线速度应在4.5~5.0 m/s的 范围内；b、叶轮在水中浸没深度应不大于40 mm，过深影响 曝气量，过浅易于引起脱水，运行不稳定；c、叶轮不能反转。
② K型叶轮曝气机 最佳运行线速度在4.0 m/s左右，浸没深度为 0~10 mm，叶轮直径与曝气池直径或正方形边长之比大致为1： 6~1：10.
推流式曝气池
平面布置 推流式曝气池的长宽比一般为5～10； 进水方式不限；出水用溢流堰。 横断面布置 推流式曝气池的池宽和有效水深之比一般为1～2。 根据横断面上的水流情况，可分为 平流推移式 旋流推移式 完全混合曝气池
池形：圆形、方形、矩形
（三）气体传递原理
在曝气过程中，空气中的氧从气相传递到液相，是个传质过 程，由于物质传递是借助于扩散作用从一相到另一相的，故传质 过程实质上是个扩散过程，主要是由于界面两侧物质存在着浓度 差值而产生。
12.1-2活性污泥法
完全混合式曝气池
封闭环流式反应池
序批式反应池（SBR）
二、 活性污泥法的发展和演变
1 传统活性污泥法
传统活性污泥法（CAS）：早期工艺，反应器为矩形，水流为 准推流，底部或一侧设曝气设备。
2 渐减曝气和分段进水活性污泥法
在推流式曝气池中，混合液的需氧量在长度方向上是逐步 下降的，因此，等距离均量布置扩散器是不合理的，实际 情况是：前半段水中氧量远远不够，而后半部分则超出了 需要。基于以上分析，有人提出并采用了渐减曝气和分段
污水中的有机物转移到活性污泥上去。
吸附阶段
活性污泥具有巨大的表面积，含有多糖类粘性物质，极易吸 附水中的各种悬浮物质。
稳定阶段
转移到活性污泥上的有机物被微生物利用的过程。 微生物将可以降解的有机物分解，部分形成新的细胞，部分 矿化为二氧化碳和水。从而达到净化污水的目的。
一般，吸附阶段时间很短，大约15-45 min左右。 而稳定阶段时间持续较长，是活性污泥法降解有机污染物的主要阶段。
推流式曝气池
完全混合式曝气池
池型可以为圆形，也可以为方形或矩形。曝气设备可采用表面
曝气机，置于池的表面中心，废水从池底进入，在曝气机的搅 拌下和全池混合，水质均匀。不像推流曝气池那样上下段有明 显的区别。完全混合曝气池可以和沉淀池分建或合建，因此可 分建式：表面曝气机的充氧和混合性能同池型关系密切，因而表面曝气机 以分为分建式和合建式。
SVI值可以衡量活性污泥的沉降浓缩特性。他的测量受到很多因素影响， 如容器直径、污泥浓度等，所以，各个污水处理厂的SVI值没有可比性。
3）溶解氧（DO）及溶解氧消耗速率：
活性污泥系统曝气池中的溶解氧浓度一般要维持在2-4 mg/L，不宜低于1 mg/L。 DO消耗速率：即单位时间、单位体积的溶解氧消耗量（ mg/L· min），该参数可以看作污泥活性的量化指标。 获得方法：不同时间测 量混合溶液的DO值，
废水好氧生物处理工艺(1)——活性污泥法
废水好氧生物处理工艺——活性污泥法第一节活性污泥法的基本原理一、活性污泥法的基本工艺流程1、活性污泥法的基本组成①曝气池：反应主体②二沉池：1）进行泥水分离，保证出水水质；2）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。
③回流系统：1）维持曝气池的污泥浓度；2）改变回流比，改变曝气池的运行工况。
④剩余污泥排放系统：1）是去除有机物的途径之一；2）维持系统的稳定运行。
⑤供氧系统：提供足够的溶解氧2、活性污泥系统有效运行的基本条件是：①废水中含有足够的可容性易降解有机物；②混合液含有足够的溶解氧；③活性污泥在池内呈悬浮状态；④活性污泥连续回流、及时排除剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥；⑤无有毒有害的物质流入。
二、活性污泥的性质与性能指标1、活性污泥的基本性质①物理性能：“菌胶团”、“生物絮凝体”：颜色：褐色、（土）黄色、铁红色；气味：泥土味；比重：略大于1，（1.002~1.006）；粒径：0.02~0.2 mm；比表面积：20~100cm2/ml。
②生化性能：1) 活性污泥的含水率：99.2~99.8%；固体物质的组成：活细胞（M a）、微生物内源代谢的残留物（M e）、吸附的原废水中难于生物降解的有机物（M i）、无机物质（M ii）。
2、活性污泥中的微生物：①细菌：是活性污泥净化功能最活跃的成分，主要菌种有：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、无色杆菌属等；基本特征：1) 绝大多数都是好氧或兼性化能异养型原核细菌；2) 在好氧条件下，具有很强的分解有机物的功能； 3) 具有较高的增殖速率，世代时间仅为20~30分钟；4) 其中的动胶杆菌具有将大量细菌结合成为“菌胶团”的功能。
② 其它微生物------原生动物、后生动物----在活性污泥中大约为103个/ml 3、活性污泥的性能指标：① 混合液悬浮固体浓度（MLSS ）：我们平常说的悬浮物。
MLSS = M a + M e + M i + M ii 单位： mg/l g/m 3② 混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS ）：MLVSS = M a + M e + M i ；（有机部分）在条件一定时，MLVSS/MLSS 是较稳定的， 0.75~0.85③ 污泥沉降比（SV 30）：是指将曝气池中的混合液在量筒中静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示； 能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀； 正常数值为20~30%。
废水好氧生物处理工艺-——活性污泥法
式中: x——每日的污泥增长量(kgVSS/d)；= Qw·Xr Q ——每日处理废水量(m3/d)；
a、b经验值的获得：
(1) 对于生活污水或相近的工业废水: a = 0.5~0.65，b = 0.05~0.1； (2) 对于工业废水，则：
合成纤维废水
0.38
0.10
含酚废水
0.55
0.13
制浆与造纸废水
0.76
0.016
制药废水
0.77
酿造废水
0.93
工业废水
a
b
亚硫酸浆粕废水
0.55
0.13
a、b经验值的获得：
（3）通过小试获得：
可改写为：
a
b
QSr/VXv(kgBOD/kgVSS.d)
x/VXv(1/d)
一、活性污泥法的工艺流程
回流污泥
二次 沉淀池
废水
曝气池
初次 沉淀池
出水
空气
剩余活性污泥
活性污泥系统的主要组成
曝气池：反应的主体，有机物被降解，微生物得以增殖； 二沉池：1）泥水分离，保证出水水质； 2）浓缩污泥，保证污泥回流，维持曝气池内的污泥浓度。 回流系统：1）维持曝气池内的污泥浓度； 2）回流比的改变，可调整曝气池的运行工况。 剩余污泥： 1）去除有机物的途径之一； 2）维持系统的稳定运行 供氧系统：为微生物提供溶解氧
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0.75~0.85
4、活性污泥的性能指标：
（3）污泥沉降比（SV） （Sludge Volume） 定义：将曝气池中的混合液在量筒中静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示； 功能：能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀； 正常范围： 2030%
活性污泥运行方式与工艺
活性污泥运行方式与工艺：活性污泥法的工艺类型： 根据不同的反应器类型、曝气方式以及有机负荷，活性污泥法的工艺可被分为3类。
这3类工艺之间是相互交叉的。
我们可以对这3种类型进行合理选择从而组合出最佳的工艺。
一、反应器类型 二、供氧类型 三、负荷类型1. 推流式活性污泥法（传统法） 1. 传统曝气法 1. 传统负荷法2. 阶段曝气法 2. 渐减曝气法 2. 高负荷法3. 完全混合法 3. 纯氧曝气法 3. 延时曝气法4. 吸附再生法5. 生物选择器活性污泥法按混合方式分类：推流式、完全混合式、循环混合式按供氧方式分类：鼓风曝气、机械曝气按运行方式分类：1.普通曝气法2.渐减曝气法3.阶段曝气法4.吸附再生法（生物吸附法）5.完全混合法等(加速延时曝气法)反应器类型1. 传统活性污泥法（1）工艺构型：传统曝气：（2）曝气池池型：长形，廊道形（3）流态特征：推流式（4）运行：水流一端进，另一端出，沿途曝气，推流前进（5）特点①吸附→减速增长→内源呼吸②处理效果好③不易污泥膨胀④供氧与需氧不平衡⑤耐冲击负荷能力差(尤其对有毒或高浓度工业废水) （6）改进：扩大污泥负荷范围：高、低负荷法；调整曝气池进水点位置：阶段曝气法、生物吸附法；改进曝气方法及技术：渐减曝气法、纯氧曝气法；改进曝气池池型及流态特征：完全混合式活性污泥法2. 阶段曝气法更准确地，该工艺又称为阶段进水工艺。
与传统法相比，该工艺曝气池沿程污染物浓度分布和溶解氧消耗明显改善。
由于污水中含有抑制物质或浓度过高的现象在实际情况中经常出现，因此，阶段曝气法得到了广泛应用。
Q（1）型式：廊道式（2）流态：推流式(多点进水)（3）特点：①需氧和供氧较平衡②耐冲击负荷力强③活性污泥浓度沿池长逐渐降低，有利于二沉池的泥水分离。
3. 完全混合法或称带回流的CSTR工艺，出现在20世纪50年代。
因为：有更多的工业废水需要处理，使用传统推流式活性污泥法处理工业废水往往不成功，主要原因是进水端污染物浓度过高。
活性污泥法
活性污泥法作为有较长历史的活性污泥法生物处理系统,在长期的工程实践过程中,根据水质的变化、微生物代谢活性的特点和运行管理、技术经济及排放要求等方面的情况,又发展成为多种运行方式和池型。
其中按运行方式,可以分为普通曝气法、渐减曝气法、阶段曝气法、吸附再生法（即生物接触稳定法）、高速率曝气法等。
―、推流式活性污泥法推流式活性污泥法,又称为传统活性污泥法。
推流式曝气池表面呈长方形,在曝气和水力条件的推动下,曝气池中的水流均匀地推进流动,废水从池首端进入,从池尾端流出,前段液流与后段液流不发生混合。
其工艺流程图见图2-5-18所示。
在曝气过程中,从池首至池尾,随着环境的变化,生物反应速度是变化的,F/M值也是不断变化的,微生物群的量和质不断地变动,活性污泥的吸附、絮凝、稳定作用不断地变化,其沉降-浓缩性能也不断地变化。
推流式曝气的特点是：①废水浓度自池首至池尾是逐渐下降的,由于在曝气池内存在这种浓度梯度,废水降解反应的推动力较大,效率较高；②推流式曝气池可采用多种运行方式；③对废水的处理方式较灵活。
但推流式曝气也有一定的缺点,由于沿池长均匀供氧,会出现池首曝气不足,池尾供气过量的现象,增加动力费用。
推流式曝气池一般建成廊道型,根据所需长度,可建成单廊道、二鹿道或多廊道（见图2-5-18）。
廊道的长宽比一般不小于5:1,以避免短路。
用于处理工业废水,推流式曝气池的各项设计参数的参考值大体如下：BOD 负荷(Ns） 0.2~0.4kgBOD5/(kgMLSS.d)容积负荷(Nv） 0.3~0.6kgBOD5/(m3.d)污泥龄(生物固体平均停留时间)(θr、ts) 5~15d；混合液悬浮固体浓度(MLSS) 1500~3500mg/L；混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)1200~2500mg/L；污泥回流比(R) 25%~50%；曝气时间(t） 4~8h；BOD5去除率 85%~95%。
二、完全混合活性污泥法完全混合式曝气池,是废水进入曝气池后与池中原有的混合液充分混合,因此池内混合液的组成、F/M值、微生物群的量和质是完全均匀一致的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
采用叶轮曝气的完全混合式曝气池
分建式
合建式 ——曝气沉淀池
采用倒伞形叶轮曝气的Carrousal氧化沟
（2）采用机械曝气装置的曝气池的构造
②采用曝气转刷（盘）的曝气池的构造 ——环槽形曝气池（氧化沟）
平面呈环形跑道状； 沟槽的横断面可为方形、梯形； 水深较浅，早期一般为1.0~1.5m，现在多为3~4m； 混合液在沟内的流速不应小于0.4m/s，沟底流速不小于
④污泥负荷与BOD5的去除率； ⑤混合液浓度与污泥回流比。
设计所需的基础数据
生活污水或城市污水 ——设计规范
工业废水 ——试验确定设计参数
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： 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。
（2）采气池
a. 完全混合式： 表面为圆形或方形
b. 曝气沉淀池： 将曝气和沉淀过程结合在一个构筑物内完成； 曝气区，导流区，沉淀区 c. 兼具推流和完全混合的曝气池： 由一系列正方形单元连接而成的廊道式曝气池； 每一单元设一台叶轮曝气器，每个单元是完全混 合的。
Si
Si
HRT t V 24 Q
Xv f X
3、曝气池体积的计算
(2）设计参数的选择
负荷：容积负荷、污泥负荷； 处理效率：去除率； 污泥龄与SRT： 污泥浓度：
4、需氧量与供气量的计算
(1)需氧量： O2 a' QS r b'VX v
（kgO2/d）
最大时需氧量(O2)max：
第五节、活性污泥法的工艺设计 第六节、活性污泥法的运行管理
第五节、活性污泥法的工艺设计
什么是“工艺设计”？ 什么是“设计”？
设计——工程设计
按专业分类： 工艺设计； 结构设计； 电气、自控设计； 建筑设计； 给水排水、通风设计；等
设计——工程设计
按进度分类： 项目申请、立项申请； 方案设计； 初步设计； 扩初设计； 施工图设计； 竣工图等
工艺设计
第五节、活性污泥系统的工艺设计
一、工艺设计基础资料 二、工艺流程的选择与确定 三、曝气池的工艺设计 四、曝气系统的工艺设计 五、二沉池的工艺设计 六、污泥回流及处理
一、工艺设计基础资料
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
5、曝气池池体的设计计算
单元数：不小于2组； 廊道数：不少于3个； 廊道长、宽、高：长 = (510) 宽，深度为45米，超高
0.5米；
进出水及污泥回流方式的设计； 曝气装置的安装方式与位置； 其它附属物的设计(消泡管等)。
0.3m/s。
采用转刷或转碟曝气的氧化沟
回流污泥 进水
出水
曝气转刷
采用转刷曝气的氧化沟
曝气转碟
3、曝气池体积的计算
(1)计算方法与计算公式 常用的是有机负荷法，有关公式有：
V Q Sr Q Sr
X v LsrBOD5
LvrBOD5
E Si Se 100 % Sr 100 %
三、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、需氧量和供气量的计算; 5、曝气池池体的设计计算
1、曝气池的类型
曝气池的分类：
根据曝气池内的流态，可分为推流式、完全混合式和 循环混合式三种；
根据曝气方式，可分为鼓风曝气池、机械曝气池以及 二者联合使用的机械鼓风曝气池；
有机物的降解速率、耗氧速率也都连续地变化； 活性污泥在池内是按增长曲线的一个线段进行增长； 一般呈廊道型，可有单廊道、双廊道、三廊道和五廊道等。
（2）完全混合式曝气池
废水一进入曝气池，即与池内原有混合液充分混合； 混合液组成、F/M值、微生物组成与数量等完全均匀一致； 有机物的降解速率、耗氧速率等在池内各部位都是不变的； 微生物在曝气池内的增殖速率是一定的，在增殖曲线上的位
置是一个点。
优点： ①稀释作用，能够承受高浓度废水，抗冲击负荷； ②需氧在整个池内的要求相同，能够节省动力； ③可与沉淀池合建，无需污泥回流系统，易于运行管理。
（3）循环混合式曝气池 氧化沟
2、曝气池的构造
曝气池在构造上应满足曝气充氧、混合 的要求，
曝气池的构造取决于曝气方式和所采用 的曝气装置。
（1）采用鼓风曝气系统的曝气池的构造
——多为廊道型的推流式曝气池
① 曝气池的数目、规模与廊道组合 ② 廊道的长度与宽度： （廊道长度以5070m为宜，长与宽之比为510 : 1） ③ 廊道的横断面与深度：
尽量共用空气管道和布水槽； 池深35m，超高0.5m（氧转移和出口风压）； 距池底1/2或1/3处设排水管，以备培养活性污泥用； 池底设放空管及0.2%的坡度，坡向放空管； 进水多采用淹没孔口形式，出水多采用平顶堰形式。
(O2 )max a' KQS r b'VX v / 24
（kgO2/h）
(2)供气量： 供气量应按鼓风曝气或机械曝气两种情况分别求定。
但应注意： ①日平均供气量(Gs)； ②最大时供气量(Gs)max：(O2)max (R0)max (Gs)max； ③最小时供气量(Gs)min：一般(Gs)min = 0.5Gs；
二、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 当地的地理位置、地质条件、气候条件等 ⑤ 当地的施工水平及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 工艺技术的可行性、先进性
以及 经济上的可能性、合理性等 ⑧ 进行多种工艺流程的技术经济比较
根据曝气池的形状，可分为长方廊道形、圆形、方形 以及环状跑道形等四种；
根据曝气池与二沉池之间的关系，可分为合建式（即 曝气沉淀池）和分建式两种。
（1）推流式曝气池
呈长方形；廊道的长度可达100m，但以5070m之间为宜； 长度应是宽度的510倍；
从池首到池尾，其F/M值、微生物的组成与数量、基质的 组成与数量等都在连续地变化；