第六章 活性污泥法—2
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(5)固定螺旋扩散器 由圆筒组成，内部装着按180度扭曲的固 定螺旋元件5～6个，相邻两个元件的螺旋方向相反。空 气由底部进入曝气筒，形成气水混合液在筒内反复与器 壁及螺旋板碰撞、分割、迂回上升。
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二、曝气设备
2．机械曝气 机械曝气大多以装在曝气池水面的叶轮快速转动，进 行表面充氧。 表面曝气叶轮的供氧是通过下述三种途径来实现的。 ①由于叶轮的提升和输水作用，使曝气池内液体不断 循环流动，更新气液接触面，不断从大气中吸氧。 ②叶轮旋转时，在周边处形成水跃，使液面剧烈搅 动，从大气中将氧卷入水中。 ③叶轮旋转时，叶轮中心及叶片背水侧出现背压，通 过小孔可以吸入空气。
18
三、曝气池池型
3、两种池型的结合 在推流曝气池中，也可用多个表曝机充氧和搅拌。对于
每一个表曝机所影响的范围内，流态为完全混合，而就全池 而言，又近似推流。此时相邻的表曝机旋转方向应相反，否 则两机间的水流会互相冲突，也可用横挡板将表曝机隔开， 避免相互干扰。
19
四、曝气池的设计计算
曝气池(区)的经验设计计算方法主要有负荷法和泥龄法。
引入一个总传递系数
K
La
KL
A V
,故式可改写为：
dc dt
K La cs
c
KLa同曝气设备及水的特性有关，可以通过试验求得。
K La
lncs
c0 /cs
tt t0
cL
测得的KLa为清洁水的氧总传递系数。由于废水含有大
量有机物和无机物，饱和溶解氧不同于清水饱和溶解氧。
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三、曝气池池型
(2)合建式 曝气和沉淀在一个池子不同部位完成，我国称为 曝气沉淀池，国外称为加速曝气池。由曝气区、导流区、 回流区、沉淀区几部分组成。曝气区相当于分建式系统的 曝气池，它是微生物吸附和氧化有机物的场所。
混合液经曝气后由导流区 流入沉淀区进行泥水分离。导 流区既可使曝气区出流中挟带 的小气泡分离，又可使细小的 活性污泥凝聚成较大的颗粒。
根据扩散器在竖向上的位置不同，又可分为底层曝气、中 层曝气和浅层曝气。
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三、曝气池池型
2、完全混合曝气池 (1)分建式 曝气池和沉淀池分别设置，既可使用表曝机，也 可用鼓风曝气装置。当采用泵型叶轮且线速在4～5m/s时， 曝气池直径与叶轮的直径之比宜为4.5～7.5，水深与叶轮直 径比宜为2.5～4.5。当采用倒伞型和平板型叶轮时，曝气池 直径与叶轮直径之比宜为3～5。分建式虽不如合建式紧凑， 且需专设污泥回流设备，但调节控制方便，曝气池与二次沉 淀池互不干扰，回流比明确，应用较多。
叶轮浸液深度适当时，充氧效率高；浸液深度过大，没 有水跃产生，叶轮只起搅拌作用，充氧量极小，甚至没有空 气吸入；浸液深度过小，则提水和输水作用减小，池内水流 缓慢，甚至存在死区，造成表面水充氧好，而底层充氧不足。 因此，常将叶轮旋转的线速度和浸液深度设计成可调的，一 遍运行中随时调整。一般竖轴叶轮曝气机的氧转移率为 15%—25%，动力效率为2.5—3.5kgO2/(kW●h)
2
一、曝气原理
（一）氧传送原理
扩散过程的基本规律——菲克（Fick）定律
dc dt
KL
A V
cs
s
式中 dc ——氧传递速率，mg/L·h； dKt L——氧传送系数，m/h; A——气液界面面积，m2；
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。
3
一、曝气原理
在活性污泥系统中，气液界面面积无法测量，为此，
13
二、曝气设备
2．机械曝气 按转动轴的安装方向，机
械曝气装置可分为竖轴式和卧 轴式两类。
②卧轴式 主要是转刷式曝 气器。
主要用于氧化沟，源自文库具有 负荷调节方便、维护管理容易、 动力效率高等优点。
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三、曝气池池型
（一）曝气池的构造 按水力特征可分为推流式和完全混合式及二者结合式三类。 1、推流式曝气池 (1)平面布置 推流曝气池的长宽比一般为5～10，受场地 限制时，长池可以折流， 废水从一端进，另一端 出，进水方式不限，出 水多用溢流堰，一般采 用鼓风曝气扩散器。
d
Se
c
20
四、曝气池的设计计算
表 活性污泥法的设计参数
21
11
二、曝气设备
2．机械曝气 按转动轴的安装方向，
机械曝气装置可分为竖轴式 和卧轴式两类。
①竖轴式 又称叶轮曝 气机，常用的曝气叶轮有泵 形叶轮、倒伞形、平板形叶 轮。
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二、曝气设备
曝气叶轮的充氧能力和提升能力与叶轮直径、叶轮旋转 速度和浸液深度等因素有关。 叶轮直径一定，叶轮旋转的线速度大，充氧能力也强，但线 速度过大时，会打碎活性污泥颗粒，影响沉淀效率。一般叶 轮周边线速度以2—5m/s为宜。
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三、曝气池池型
(2)横断面布置 推流曝气池的池宽和有效水深之比一般为 1～2，有效水深最小为3m，最大为9m，超高0.5m。根 据横断面上的水流情况，又可分为平推流和旋转椎流。 在平推流曝气池底铺满扩散器，池中水流只有沿池长方 向的流动。在旋转推流曝气池中，扩散器装于横断面的 一侧，由于气泡形成的密度差，池水产生旋流，即除沿 池长方向流动外，还有侧向流动。为了保证池内有良好 的旋流运动，池两侧墙的墙脚都宜建成外凸45度的斜面。
新型高效曝气器
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二、曝气设备
(1)微气泡扩散器 气泡直径在1.5mm以下。 (2)中气泡扩散器 常用穿孔管，孔眼直径为3～5mm。 (3)大气泡扩散器 常用竖管，直径为15mm左右。
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二、曝气设备
(4)射流扩散器 用泵打入混合液，在射流器的喉管处形成高 速射流，与吸入或压入的空气强烈混合搅拌，将气泡粉 碎为100μm左右，使氧迅速转移至混合液中。
K LaT K La20 T 20
式中 θ——温度特性系数，一般为1.006～1.047之间，常
取值1.024。
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一、曝气原理
KLa除与废水温度有关外，还与水质及曝气池和曝气设备的形 式和构造有关。
废水中存在表面活性剂时，对KLa有很大影响。一方面由于表 面活性剂在界面上集中，增大了传质阻力，降低KLa；另一方面， 由于表面张力降低，使形成的空气泡尺寸减小，增大了气泡的比
表面积，许多时候由于A/V的增大超过了KLa的降低，从而使传质 速率增加。
KLa一般随着废水杂质浓度的增大而减小。
KLa也与空气扩散设备的淹没深度有关，其关系可表示为:
K La K La
1 2
H H
1 2
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二、曝气设备
曝气方法可分成以下三种： 1）鼓风曝气：空气加压设备→管道系统→扩散装置 2）机械曝气：借叶轮、转刷等对液面进行搅动 3）鼓风-机械曝气：由上述两者组合
第六章 活性污泥法
第一节 活性污泥和活性污泥法 第二节 曝气原理与设备 第三节 活性污泥法运行方式 第四节 活性污泥法的工艺设计与运行管理
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一、曝气原理
曝气是采用相应的设备和技术措施，使空气中的氧转移到 混合液中而被微生物利用的过程。 曝气的主要作用除供氧外，还起搅拌混合作用，使曝气池 内的活性污泥保持悬浮状态，与污水充分接触混合，从而 提高传质效率，保证曝气池的处理效果。
污泥负荷法是通过试验或参照同类型企业的设备工作状况，
选择合适的污泥负荷计算曝气池容积V。
V QS0 或
V QS0 Se
Lx
Lr x
采用泥龄作设计依据时，由式(13-20)有
V
c
QW
x
Q QW
x
xe
根据Lawrence-McCarty模式(13-24)，有
V
cYQS 0 x1 k
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二、曝气设备
1、鼓风曝气 鼓风曝气就是用鼓风机（或空压 机）向曝气池充入一定压力的空气 （或氧气）。气量要满足生化反应所 需的氧量和能保持混合液悬浮固体均 匀混合，气压要足以克服管道系统和 扩散的摩阻损耗以及扩散器上部的静 水压。扩散器将空气分散成空气泡， 增大气液接触界面，把空气中的氧溶 解于水中。
混合液含有大量活性污泥颗粒，氧扩散阻力比清水大。
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一、曝气原理
当试验曝气设备在混合液中曝气时，氧传递速率应修正为
dc dt
aKLa cs
c
式中：α——混合液合污泥颗粒降低传送系数的修正值；
β——废水饱和溶解氧的修正值（＜1），
Csw——废水的饱和溶解氧的浓度。 试验温度和实际废水温度不同时，KLa应进行温度修正
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二、曝气设备
2．机械曝气 机械曝气大多以装在曝气池水面的叶轮快速转动，进 行表面充氧。 表面曝气叶轮的供氧是通过下述三种途径来实现的。 ①由于叶轮的提升和输水作用，使曝气池内液体不断 循环流动，更新气液接触面，不断从大气中吸氧。 ②叶轮旋转时，在周边处形成水跃，使液面剧烈搅 动，从大气中将氧卷入水中。 ③叶轮旋转时，叶轮中心及叶片背水侧出现背压，通 过小孔可以吸入空气。
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三、曝气池池型
3、两种池型的结合 在推流曝气池中，也可用多个表曝机充氧和搅拌。对于
每一个表曝机所影响的范围内，流态为完全混合，而就全池 而言，又近似推流。此时相邻的表曝机旋转方向应相反，否 则两机间的水流会互相冲突，也可用横挡板将表曝机隔开， 避免相互干扰。
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四、曝气池的设计计算
曝气池(区)的经验设计计算方法主要有负荷法和泥龄法。
引入一个总传递系数
K
La
KL
A V
,故式可改写为：
dc dt
K La cs
c
KLa同曝气设备及水的特性有关，可以通过试验求得。
K La
lncs
c0 /cs
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测得的KLa为清洁水的氧总传递系数。由于废水含有大
量有机物和无机物，饱和溶解氧不同于清水饱和溶解氧。
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三、曝气池池型
(2)合建式 曝气和沉淀在一个池子不同部位完成，我国称为 曝气沉淀池，国外称为加速曝气池。由曝气区、导流区、 回流区、沉淀区几部分组成。曝气区相当于分建式系统的 曝气池，它是微生物吸附和氧化有机物的场所。
混合液经曝气后由导流区 流入沉淀区进行泥水分离。导 流区既可使曝气区出流中挟带 的小气泡分离，又可使细小的 活性污泥凝聚成较大的颗粒。
根据扩散器在竖向上的位置不同，又可分为底层曝气、中 层曝气和浅层曝气。
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三、曝气池池型
2、完全混合曝气池 (1)分建式 曝气池和沉淀池分别设置，既可使用表曝机，也 可用鼓风曝气装置。当采用泵型叶轮且线速在4～5m/s时， 曝气池直径与叶轮的直径之比宜为4.5～7.5，水深与叶轮直 径比宜为2.5～4.5。当采用倒伞型和平板型叶轮时，曝气池 直径与叶轮直径之比宜为3～5。分建式虽不如合建式紧凑， 且需专设污泥回流设备，但调节控制方便，曝气池与二次沉 淀池互不干扰，回流比明确，应用较多。
叶轮浸液深度适当时，充氧效率高；浸液深度过大，没 有水跃产生，叶轮只起搅拌作用，充氧量极小，甚至没有空 气吸入；浸液深度过小，则提水和输水作用减小，池内水流 缓慢，甚至存在死区，造成表面水充氧好，而底层充氧不足。 因此，常将叶轮旋转的线速度和浸液深度设计成可调的，一 遍运行中随时调整。一般竖轴叶轮曝气机的氧转移率为 15%—25%，动力效率为2.5—3.5kgO2/(kW●h)
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一、曝气原理
（一）氧传送原理
扩散过程的基本规律——菲克（Fick）定律
dc dt
KL
A V
cs
s
式中 dc ——氧传递速率，mg/L·h； dKt L——氧传送系数，m/h; A——气液界面面积，m2；
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。
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一、曝气原理
在活性污泥系统中，气液界面面积无法测量，为此，
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二、曝气设备
2．机械曝气 按转动轴的安装方向，机
械曝气装置可分为竖轴式和卧 轴式两类。
②卧轴式 主要是转刷式曝 气器。
主要用于氧化沟，源自文库具有 负荷调节方便、维护管理容易、 动力效率高等优点。
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三、曝气池池型
（一）曝气池的构造 按水力特征可分为推流式和完全混合式及二者结合式三类。 1、推流式曝气池 (1)平面布置 推流曝气池的长宽比一般为5～10，受场地 限制时，长池可以折流， 废水从一端进，另一端 出，进水方式不限，出 水多用溢流堰，一般采 用鼓风曝气扩散器。
d
Se
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四、曝气池的设计计算
表 活性污泥法的设计参数
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二、曝气设备
2．机械曝气 按转动轴的安装方向，
机械曝气装置可分为竖轴式 和卧轴式两类。
①竖轴式 又称叶轮曝 气机，常用的曝气叶轮有泵 形叶轮、倒伞形、平板形叶 轮。
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二、曝气设备
曝气叶轮的充氧能力和提升能力与叶轮直径、叶轮旋转 速度和浸液深度等因素有关。 叶轮直径一定，叶轮旋转的线速度大，充氧能力也强，但线 速度过大时，会打碎活性污泥颗粒，影响沉淀效率。一般叶 轮周边线速度以2—5m/s为宜。
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三、曝气池池型
(2)横断面布置 推流曝气池的池宽和有效水深之比一般为 1～2，有效水深最小为3m，最大为9m，超高0.5m。根 据横断面上的水流情况，又可分为平推流和旋转椎流。 在平推流曝气池底铺满扩散器，池中水流只有沿池长方 向的流动。在旋转推流曝气池中，扩散器装于横断面的 一侧，由于气泡形成的密度差，池水产生旋流，即除沿 池长方向流动外，还有侧向流动。为了保证池内有良好 的旋流运动，池两侧墙的墙脚都宜建成外凸45度的斜面。
新型高效曝气器
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二、曝气设备
(1)微气泡扩散器 气泡直径在1.5mm以下。 (2)中气泡扩散器 常用穿孔管，孔眼直径为3～5mm。 (3)大气泡扩散器 常用竖管，直径为15mm左右。
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二、曝气设备
(4)射流扩散器 用泵打入混合液，在射流器的喉管处形成高 速射流，与吸入或压入的空气强烈混合搅拌，将气泡粉 碎为100μm左右，使氧迅速转移至混合液中。
K LaT K La20 T 20
式中 θ——温度特性系数，一般为1.006～1.047之间，常
取值1.024。
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一、曝气原理
KLa除与废水温度有关外，还与水质及曝气池和曝气设备的形 式和构造有关。
废水中存在表面活性剂时，对KLa有很大影响。一方面由于表 面活性剂在界面上集中，增大了传质阻力，降低KLa；另一方面， 由于表面张力降低，使形成的空气泡尺寸减小，增大了气泡的比
表面积，许多时候由于A/V的增大超过了KLa的降低，从而使传质 速率增加。
KLa一般随着废水杂质浓度的增大而减小。
KLa也与空气扩散设备的淹没深度有关，其关系可表示为:
K La K La
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H H
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二、曝气设备
曝气方法可分成以下三种： 1）鼓风曝气：空气加压设备→管道系统→扩散装置 2）机械曝气：借叶轮、转刷等对液面进行搅动 3）鼓风-机械曝气：由上述两者组合
第六章 活性污泥法
第一节 活性污泥和活性污泥法 第二节 曝气原理与设备 第三节 活性污泥法运行方式 第四节 活性污泥法的工艺设计与运行管理
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一、曝气原理
曝气是采用相应的设备和技术措施，使空气中的氧转移到 混合液中而被微生物利用的过程。 曝气的主要作用除供氧外，还起搅拌混合作用，使曝气池 内的活性污泥保持悬浮状态，与污水充分接触混合，从而 提高传质效率，保证曝气池的处理效果。
污泥负荷法是通过试验或参照同类型企业的设备工作状况，
选择合适的污泥负荷计算曝气池容积V。
V QS0 或
V QS0 Se
Lx
Lr x
采用泥龄作设计依据时，由式(13-20)有
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根据Lawrence-McCarty模式(13-24)，有
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二、曝气设备
1、鼓风曝气 鼓风曝气就是用鼓风机（或空压 机）向曝气池充入一定压力的空气 （或氧气）。气量要满足生化反应所 需的氧量和能保持混合液悬浮固体均 匀混合，气压要足以克服管道系统和 扩散的摩阻损耗以及扩散器上部的静 水压。扩散器将空气分散成空气泡， 增大气液接触界面，把空气中的氧溶 解于水中。
混合液含有大量活性污泥颗粒，氧扩散阻力比清水大。
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一、曝气原理
当试验曝气设备在混合液中曝气时，氧传递速率应修正为
dc dt
aKLa cs
c
式中：α——混合液合污泥颗粒降低传送系数的修正值；
β——废水饱和溶解氧的修正值（＜1），
Csw——废水的饱和溶解氧的浓度。 试验温度和实际废水温度不同时，KLa应进行温度修正