活性污泥法工艺设计
水污染控制工程_第十二章_ 活性污泥法
第一节 基 本 概 念
什么是活性污泥？
由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及 吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、 具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。
活性污泥的性质
颜色 味道 状态 相对密度 比表面积
黄褐色
土腥味
似矾花絮绒颗粒
曝气池混合液：1.002～ 1.003
Lawrence、McCarty导出的活性污泥数学模型
第四节 气体传递原理和曝气设备
构成 活性污泥法的三个要素
一是引起吸附和氧化分解作用的微生物，也 就是活性污泥；
二是污水中的有机物，它是处理对象，也是 微生物的食料；
回流污泥
RQ、Se、XR
系统边界
剩余污泥
QW、Se、XR
完全混合活性污泥法系统的典型流程
二、劳伦斯和麦卡蒂 （Lawrence－McCarty)模型
c (QQW） XXV eQWXR
污泥龄（SRT）
SRT：曝气池中污泥全部更新一次所需 要的时间。
（一）在稳态下，作系统活性污泥的物料平衡：
Q 0 （ X [Q Q W ） X Q e W X R ] （ d d)g X V t 0
▪ 在一定的污泥量下，SVI反映了活性污泥的凝聚沉淀性。 如SVI较高，表示SV值较大、沉淀性较差；如SVI较小，
污泥颗粒密实，污泥无机化程度高，沉淀性好。但是，
如SVI过低，则污泥矿化程度高，活性及吸附性都较差。
▪ 通常，当SVI为100~150，沉淀性能良好；而当SVI
＞200时，沉淀性较差，污泥易膨胀。但根据废水性 质不同，这个指标也有差异。如废水溶解性有机物含
量高时，正常的SVI值可能较高；相反，废水中含无机
序列间歇式(序批式)活性污泥(SBR)反应器的设计
序列间歇式(序批式)活性污泥（SBR）反应器的设计SBR是序列间歇式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。
与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。
它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。
一、SBR工艺的优点1、理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。
2、运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。
3、耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。
4、工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。
5、处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。
6、反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。
7、SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。
8、脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。
9、工艺流程简单、造价低。
主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。
二、SBR系统的适用范围由于上述技术特点，SBR系统进一步拓宽了活性污泥法的使用范围。
就近期的技术条件，SBR系统更适合以下情况：1、中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。
2、需要较高出水水质的地方，如风景游览区、湖泊和港湾等，不但要去除有机物，还要求出水中除磷脱氮，防止河湖富营养化。
3、水资源紧缺的地方。
SBR系统可在生物处理后进行物化处理，不需要增加设施，便于水的回收利用。
4、用地紧张的地方。
5、对已建连续流污水处理厂的改造等。
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%。
活性污泥法处理含油污水工艺设计方案
活性污泥法处理含油污水工艺设计摘要：含油废水属于较难处理的废水，水质复杂且产生量大，国内外众多学者都对此做了深入的研究，探索了一些处理方法。
活性污泥法是生物处理中效率最高的处理方法，由于能确保良好的处理效果，是世界上广泛普及的处理方法。
希望通过本次设计，能够得到处理含油废水行之有效的活性污泥工艺，为解决含油废水开拓新的研究课题。
1 绪论1.1含油废水的定义含油废水是指：含有脂(脂肪酸、皂类、脂肪、蜡等>及各种油类(矿物油、动植物油> 的废水。
含油废水的特点是COD、BOD高，有一定的气味和色度、易燃、易氧化分解，一般比水轻、难溶于水，含油废水是一种量大面广且危害严重的工业废水。
1.2 含油废水来源、危害及分类含油废水的来源很广，如石油炼油厂废水、铁路机务段洗油罐废水、拆船厂的油货轮及油轮压舱废水、机械切削加工的乳化油废水以及餐饮业、食品加工业、洗车业排放的含油废水等。
含油废水中的油类物质漂浮在水面，能阻止空气中氧在水中的溶解，致使水体中浮游生物因缺氧而死亡，也妨碍水生植物的光合作用，从而影响水体的自净作用，破坏水资源的利用价值。
此外，水体表面的聚结油还有可能燃烧而产生安全问题。
根据含油废水来源和油类在水中的存在形式不同，可分为浮油、分散油、乳化油和溶解油四类：(1> 浮油，以连续相漂浮于水面，形成油膜或油层，其油滴粒径较大，一般大于100nm；(2> 分散油，以微小油滴悬浮于水中，经静置一定时间后往往变成浮油，其油滴粒径为10～100um；(3> 乳化油，水中含有表面活性剂使油成为稳定的乳化液，油滴粒径一般小于101xm，大部分为0.1～21um；(4> 溶解油，是一种以化学方式溶解的微粒分散油，油粒直径比乳化油还要细，有时可小到几纳M。
1.3 处理方法1.3.1 离心分离法离心分离法是使装有含油废水的容器高速旋转而形成离心场，因油水两相比重差的不同，油集中在中心部位，废水则集中在靠外侧的器壁上，最终达到油水分离的目的。
DAT-IAT设计简介
DAT-IAT（连续间歇曝气序批式活性污泥法）设计简介1.DAT-IAT工艺概述DAT—IAT的主体处理构筑物由需氧池DAT和间歇曝气池IAT组成，一般情况下DAT池连续进水，连续曝气，其出水进入IAT池，在此完成曝气、沉淀、滗水和排泥程序，其典型工艺流程图如图4所示。
由于进水工序只发生在DAT池，排水工序只发生在IAT地，提高了整个工艺的稳定性，从而使整个生物处理工序的可调节性进一步增强。
有利于去除难降解有机物。
与CAST和ICEAS相比，DAT是一种更灵活、完备的预反应池，从而使DAT池和IAT池能够保持较长的污泥龄和很高的MLSS浓度，对有机物和毒物有较强的抗冲击能力。
DAT-IAT工艺的主要特点如下：⑴工艺稳定性高。
由于DAT池连续进水，连续曝气起到了水力均衡作用，提高了工艺处理的稳定性。
⑵处理构筑物少，使处理流程大大简化。
⑶可脱氮除磷，通过调节IAT池的曝气时间和间歇时间，使污水在池中交替处于好氧、缺氧和厌氧的状态，为脱氮除磷创造了首要条件。
DAT—IAT工艺同时具备SBR工艺和传统活性污泥法的优点。
与其他工艺相比DAT—IAT的容积比是最高的，达到66．7％，可以说是一种节省投资的工艺。
表1 各种SBR工艺的基本情况和性能对比2.DAT-IAT工艺原理DAT-IAT系统的主体构筑物是由一个连续曝气池和一个间歇曝气池串联而成。
DAT连续进水、连续曝气，其出水连续流入IAT池，在IAT池完成反应、沉淀、滗水等工序。
其典型工艺流程如下图所示。
DAT-IAT系统是SBR工艺完善和发展的新形式。
DAT的操作时连续不分阶段地进行，而IAT的操作则与传统的SBR工艺相类似，具体反应过程如下：（1）进水阶段与普通SBR工艺不同的是，DAT-IAT系统的原污水是连续进入DAT，经曝气初期处理后的污水连续进入IAT。
起到了水质调节和均质的作用。
进水阶段是IAT反应池接纳污水的过程，此时反应池内水位最低。
活性污泥法过程设计计算
• 曝气池容积可以取5700m3
§12-5活性污泥法过程设计
• 例12-1 • (3)计算曝气池水力停留时间
• 停留时间：
§12-5 活性污泥法过程设计
• 例12-1 • (4) 计算每天排除的剩余活性污泥量 • ①按表观污泥产率计算：
• 系统排除的以挥发性悬浮固体计的干污泥量(12-67式)
• 三、需氧量设计计算 • 1. 根据有机物降解需氧率和内源代谢需氧率计算
• a'-分解有机物过程的需氧率kg(O2)/kg(BOD5) • Sr-被降解有机物量(S0-Se) • b' -内源代谢需氧率，kg(O2)/kg(MLSS)·d • 生活污水a'为0.42-0.53， b'为0.19-0.11Βιβλιοθήκη §12-5 活性污泥法过程设计
• 一、曝气池容积设计计算 • 3. 池容积设计计算 • (1)有机负荷法 • ①活性污泥负荷法 • 活性污泥负荷率(Ls)： • 反应池体积为：
• 室外排水设计规范体积公式：
• Q—与曝气时间相当的平均进水流量 • S0—曝气池进水的平均BOD5值
§12-5 活性污泥法过程设计
§12-5 活性污泥法过程设计
• 例12-1 • 解： (1) 估计出水中溶解性BOD5浓度 • 出水中总BOD5=出水中溶解性BOD5 + 出水中悬浮固体中BOD5 • ①悬浮固体中可生化部分: 0.65×12=7.8(mg/L) • ②可生化悬浮固体的最终 BODL=12×0.65×1.42＝11(mg/L) • ③可生化悬浮固体的BODL化为 BOD5＝0.68×11＝7.5(mg/L) • ④确定生物处理后要求的出水溶解性BOD5，即Se： • Se+7.5mg/L ≤ 20mg ／L，Se ≤ 12.5mg/L
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%
活性污泥法的工艺设计及道理
活性污泥法工艺的设计与运行管理一、曝气池设计在进行曝气池容积计算时，应在一定范围内合理地确定污泥负荷（Ns）和污泥浓度（X）值，此外，还应同时考虑处理效率、污泥容积指数（SVI）和污泥龄等参数。
设计参数的来源主要有两个途径，一是经验数据，另一个是通过试验获得。
以生活污水为主体的城市污水，主要设计参数已比较成熟，可以直接取用于设计，但是对于工业废水，则应通过试验和现场实测以确定其各项设计参数。
在工程实践中，由于受试验条件的限制，一般也可根据经验选取。
1.曝气池容积的设计计算（1）污泥负荷的确定（2）混合液污泥浓度的确定2.需氧量和供气量的计算（1）需氧量（2）供气量①影响氧转移的因素A.氧的饱和浓度B.水温C.污水性质a.污水中含有的各种杂质对氧的转移产生一定的影响，将适用于清水的KLa用于污水时，需要用系数α进行修正。
污水的KLa = α·清水的KLa修正系数α值可通过试验确定。
一般α值为0.8～0.85。
b.污水中的盐类也影响氧在水中的饱和度（Cs），污水Cs值用清水Cs值乘以β值来修正，β值一般介于0.9～0.97之间。
c.大气压影响氧气的分压，因此影响氧的传递，进而影响Cs。
气压增高，Cs值升高。
对于大气压不是1.013×105Pa的地区，Cs值应乘以压力修正系数ρ，ρ= 所在地区的实际气压/（1.013×105Pa）。
d.对于鼓风曝气池，空气压力还与池水深度有关。
安装在池底的空气扩散装置出口处的氧分压最大，Cs值也最大。
但随着气泡的上升，气压逐渐降低，在水面时，气压为1.013×105Pa（即1大气压），气泡上升过程中一部分氧已转移到液体中。
鼓风曝气池内的Cs值应是扩散装置出口和混合液表面两处溶解氧饱和浓度的平均值。
另外，氧的转移还和气泡的大小、液体的紊动程度、气泡与液体的接触时间有关。
空气扩散装置的性能决定气泡直径的大小。
气泡越小，接触面积越大，将提高KLa值，有利于氧的转移；但另一方面不利于紊动，从而不利于氧的转移。
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五、二沉池 六、曝气沉淀池各部分尺寸计算 七、处理水的水质
4.10 活性污泥处理系统的维护管理
一、活性污泥处理系统的投产与活性污泥的培养驯化 1、活性污泥的培养与驯化 同步培训法 异步培训法 接种培训法 2、试运行 混合液污泥浓度 空气量 运行方式
3.SBR的发展
在SBR基础上出现了一系列新工艺，ICEAS、CASS、 DAT-IAT、 MSBR、UNITANK。
在原有基础上增加连续进出水、生物选择器、循环混 合等功能。
四、AB法污水处理工艺
1.AB法特点
①无初沉池 ②A，B段各拥有自己的回流系统，两段分开，有各自的微生物群体 ③由于A段的负荷高，有效好的抗冲击负荷能力 ④可以分期建设，条件成熟建二级。
MLSS=Ma+Me+Mi+Mii （2）混合液挥发性悬浮固体浓度(mg/L)
MLVSS=Ma+Me+Mi f=MLVSS/MLSS 一般情况下，f取0.7---0.8
二、沉降性与浓缩性评价指标 1. 污泥沉降比：SV%
又称30min沉降比、混合液在量筒内静置30min后所形 成沉淀污混容积占混合液容积的百分比。 2. 污泥容积指数：SVI
静置30min后，1g干污泥所占的容积，（ml/g）
SVI混合液这 3经 0m些in静 污沉 泥后 的的 干污 重泥容积
SV%10(m/ll)(m/lg干污 ) 泥 Ml(sgs/l)
一般为70～150(ml/g)时沉降性能较好 ，过低无机 物含量过高，污泥活性不好，过高易出现污泥膨胀。
曝气与空气扩散系统
曝气与空气扩散系统
进水 来自初沉池
出水
曝气池
二沉池
回流污泥
剩余污泥
活性污泥法的基本流程
活性污泥照片
弧状菌
葡萄球菌
变 形 虫 丝状菌草履虫 来自管虫属小口钟虫 累枝虫
圆筒盖虫 轮 虫
二、 活性污泥系统的控制指标与设计、运行参数
1、表示活性污泥微生物量的指标 （1）混合液悬浮固体浓度(mg/L)
结论：在低底物浓度的条件下，有机底物的降解速度与有机底物的浓度 的一次方成正比，呈Ⅰ级反应。
传统活性污泥法工艺流程
七、完全混合式活性污泥法
1、工艺流程及其特征
(1)工艺简单，可省略二沉池和污泥回流设备 (2)反应推动力大，效率高 (3)沉淀效果好 (4)不易发生污尼膨胀 (5)通过运行方式调节(前加缺氧，厌氧时间)可脱N除P (6)便于自动控制(时间参数) (7) 适用于中小型污水处理装置
2. AB法工艺
3、A段的效应、功能及设计运行参数 4、B段的效应、功能及设计运行参数
A段处理过程
B段处理过程
3.SBR的发展
在SBR基础上出现了一系列新工艺，ICEAS、CASS、 DAT-IAT、 MSBR、UNITANK。
在原有基础上增加连续进出水、生物选择器、循环混 合等功能。
高 低底 底物 物 S K SK S S ， 浓 浓 ， vd d vS 度 度 tmv K m aSxa X ， ， x SK 2X,(S K 2v K m S)ax
结论：在高底物浓度条件下，有机底物以最大的速度进行降解，而与有 机底物浓度无关，呈零级反应；而有机底物的降解速度与污泥浓度的一次方 成正比关系，并呈一级反应。
进水 来自初沉池
V、X
曝气池
出水
Q-Qw 、Xe
二沉池
回流污泥 Xr
Qw、 剩X余r污泥
污泥龄定义：曝气池内活性污泥总量（VX）与每日排放的污泥量(△X )之比。
c
XV X
XQWXR
dX dX dX dtg dts dte
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底物降解速率
2. Monod 方程式的推论