生化池的設(shè)計

廢水處理工程城市污水處理

常用工藝流程圖格柵沉沙池生物處理池二沉池進水出水清渣排沙剩余污泥初沉池消毒池污泥回流污泥濃縮池污泥厭氧消化脫水外運加藥上清液上清液液體第4講活性污泥法設(shè)計與計算4.1

生物處理法簡介4.2

活性污泥法設(shè)計與計算思考題習(xí)題4.1廢水的生物處理方法簡介一、生物處理原理與定義二、生物處理方法特點三、微生物生長規(guī)律四、影響微生物生長的因素五、污水可生化性評價六、生物處理方法簡介一定義與原理廢水的生物處理方法是利用生物的新陳代謝作用，對廢水中的污染物質(zhì)進行轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定、使之無害化的處理方法。復(fù)雜的有機物高級有機物H2乙酸CH44%76%20%28%72%24%52%（1）水解階段2產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段3產(chǎn)甲烷階段厭氧菌的生化過程好氧菌的生化過程二方法特點對污染物進行轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定的主體是微生物。由于微生物具有來源廣、易培養(yǎng)、繁殖快、對環(huán)境適應(yīng)性強、易變異等特性，因此在使用上能較容易地采集菌種進行培養(yǎng)增殖，并在特定條件下進行馴化使之適應(yīng)有毒工業(yè)廢水的水質(zhì)條件。微生物的生存條件溫和，新陳代謝過程中不需高溫高壓，它是不需投加催化劑的催化反應(yīng)，用生化法促使污染物的轉(zhuǎn)化過程與一般化學(xué)法相比優(yōu)越得多。

三微生物的生長（1）微生物的新陳代謝(i)分解代謝：好氧分解代謝：好氧菌在好氧條件下，將有機物分解為二氧化碳和水，并釋放出能量的過程；厭氧分解代謝：厭氧菌在厭氧條件下，將復(fù)雜的有機物分解為簡單的有機物和無機物，再被甲烷菌進一步轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳等，并釋放出能量的過程；(ii)合成代謝：將低能化合物合成為生物體的過程。（2）微生物的生長繁殖規(guī)律

微生物生長分為以下四個時期：a)停滯期，細菌需要適應(yīng)環(huán)境，經(jīng)過一段時間后才能在新的培養(yǎng)基中生長繁殖，故細菌數(shù)有所減少；b)對數(shù)期，微生物適應(yīng)了環(huán)境，利用環(huán)境中營養(yǎng)迅速增長，增長速率達到最大；c)靜止期，微生物總數(shù)達到最大，并恒定一段時間，代謝產(chǎn)物抑制微生物生長；d)衰亡期，微生物因缺乏營養(yǎng)而死亡，總數(shù)減少。四微生物的營養(yǎng)及影響因素：（1）微生物生長的營養(yǎng)(i)主要為C、N、P稱為碳源、氮源、磷源。(ii)營養(yǎng)對微生物的作用：a)提供合成細胞質(zhì)時需要的物質(zhì)；b)作為細胞增長和生物合成反應(yīng)時的能源；c)充當產(chǎn)能反應(yīng)所釋放的電子的受體。（2）環(huán)境對微生物生長的影響因素(i)溫度：按細胞對溫度需求分為嗜冷菌（5~10℃），中溫菌（25~40℃），嗜熱菌（50~60℃）；(ii)溶解氧：根據(jù)好氧性不同分為好氧微生物和厭氧微生物；(iii)pH：需氧微生物處理要求6.5~8.5，厭氧微生物處理要求6.7~7.4；(iv)營養(yǎng)物要求：好氧生物處理對營養(yǎng)物的要求為C：N：P=100：5：1；(v)有毒物質(zhì)：抑制微生物的新陳代謝(vi)進水有機物濃度：好氧處理中進水BOD5宜在500~1000之間（過高則溶解氧不足），且不低于100（過低則營養(yǎng)物不足）；五污水的可生化性評價（1）污水的可生化性定義（2）主要評價方法(i)相對耗氧速率法(ii)生化呼吸線法(iii)有關(guān)水質(zhì)指標法(iv)微生物脫氫酶含量或ATP含量法六處理方法分類好氧法和厭氧法處理區(qū)別：起作用的微生物群不同；產(chǎn)物不同；反應(yīng)速率不同；對環(huán)境條件要求不同；對進水BOD要求不同。生物處理法好氧生物法厭氧生物法自然條件下人工條件下自然條件下人工條件下水體自凈－天然水體和氧化塘土壤凈化－污水灌溉懸浮生物法－活性污泥法及其變種、氧化塘、氧化溝固著生物法－生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、接觸氧化、好氧生物流化床高溫堆肥、厭氧塘懸浮生物法－厭氧消化.上流式厭氧污泥床.高溫堆肥.化糞池固著生物法－厭氧濾池.厭氧流化床活性污泥法主要內(nèi)容1活性污泥法的基本原理L2活性污泥法的分類L3活性污泥的評價指標L4影響活性污泥法處理效果的因素L5活性污泥增長規(guī)律L6曝氣的方法與設(shè)備L7活性污泥法的設(shè)計計算L8活性污泥法的發(fā)展和演變L9活性污泥法的運行管理L10活性污泥法的運行方式L1活性污泥法的基本原理1）基本流程定義：向生活污水注入空氣進行曝氣，并持續(xù)一段時間以后，污水中即生成一種絮凝體。這種絮凝體主要是由大量繁殖的微生物群體所構(gòu)成，它有巨大的表面積和很強的吸附性能，稱為活性污泥。出水剩余污泥進水回流污泥空氣曝氣池二沉池活性污泥法處理印染廢水2）活性污泥的組成活性污泥組成：（1）活性的微生物（2）微生物自身氧化的殘留物（3）吸附在活性污泥上不能被生物降解的有機物和無機物組成。其中微生物是活性污泥的主要組成部分?；钚晕勰嘀械奈⑸镉质怯杉毦⒄婢?、原生動物、后生動物等多種微生物群體相結(jié)合所組成的一個生態(tài)系統(tǒng)。活性污泥通常為黃褐色絮狀顆粒，其直徑一般為0.02－2mm，含水率一般為99.2－99.8％，密度因含水率不同而異。細菌是活性污泥組成和凈化功能的中心，是微生物的最主要部分。污水中有機物的性質(zhì)決定那些種屬的細菌占優(yōu)勢例如：含蛋白質(zhì)的污水有利于產(chǎn)堿桿菌屬和芽孢桿菌屬，而糖類污水或烴類污水則有利于假單孢菌屬。在一定的能量水平(即細菌的活動能力)下，細菌構(gòu)成了活性污泥的絮凝體的大部分，并形成菌膠團，具有良好的自身凝聚和沉降性能。在活性污泥中，除細菌外還出現(xiàn)原生動物，是細菌的首次捕食者，繼之出現(xiàn)后生動物，是細菌的第二次捕食者?；钚晕勰嘈躞w3）凈化過程與機理（1）初期去除與吸附作用在很多活性污泥系統(tǒng)里，當污水與活性污泥接觸后很短的時間（10－45min)內(nèi)就出現(xiàn)了很高的有機物(BOD)去除率。這種初期高速去除現(xiàn)象是吸附作用所引起的。由于污泥表面積很大(可達2000－10000m2/m3混合液)，且表面具有多糖類粘質(zhì)層，因此，污水中懸浮的和膠體的物質(zhì)是被絮凝和吸附去除的。（2）微生物的代謝作用

活性污泥中的微生物以污水中各種有機物作為營養(yǎng)，在有氧的條件下，將其中一部分有機物合成新的細胞物質(zhì)(原生質(zhì))，對另一部分有機物則進行分解代謝，即氧化分解以獲得合成新細胞所需要的能量，并最終形成CO2和H2O等穩(wěn)定物質(zhì)。（3）絮凝體的形成與凝聚沉降（i）如果形成菌體的有機物不從污水中分離出去，這樣的凈化不能算結(jié)束。（ii）為了使菌體從水中分離出來，現(xiàn)多采用重力沉降法。如果每個菌體都處于松散狀態(tài)，由于其大小與膠體顆粒大體相同，它們將保持穩(wěn)定懸浮狀態(tài)，沉降分離是不可能的。為此，必須使菌體凝聚成為易于沉降的絮凝體。（iii）絮凝體的形成是通過絲狀細菌來實現(xiàn)的。2活性污泥法的分類

1）分類：（1）按廢水和回流污泥的進入方式及其在曝氣池中的混合方式，活性污泥法可分為推流式和完全混合式兩大類。（i）推流式活性污泥曝氣池有若干個狹長的流槽，廢水從一端進入，在曝氣的作用下，以螺旋方式推進，流經(jīng)整個曝氣池，至池的另一端流出，隨著水流的過程，污染物被降解。此類曝氣池又可分為平行水流(并聯(lián))式和轉(zhuǎn)折水流(串聯(lián))式兩種。曝氣池推流式曝氣池示意圖

（平行水流式）

出水剩余污泥進水回流污泥空氣二次沉淀池曝氣池推流式曝氣池示意圖

（轉(zhuǎn)折水流式）

剩余污泥進水回流污泥空氣二次沉淀池出水曝氣池推流式活性污泥法的特點：（a）廢水中污染物濃度自池首至池尾是逐漸下降的，由于在曝氣池內(nèi)存在這種濃度梯度，廢水降解反應(yīng)的推動力較大，效率較高；（b）推流式曝氣池可采用多種運行方式；（c）曝氣池可以做的比較大，不易產(chǎn)生短路，適合于處理量比較大的情況；（d）氧的利用率不均勻，入流端利用率高，出流端利用率低，會出現(xiàn)池尾供氣過量的現(xiàn)象，增加動力費用。（ii）完全混合式活性污泥法：完全混合式曝氣池，是廢水進入曝氣池后在攪拌的作用下迅速與池中原有的混合液充分混合，因此混合液的組成、微生物群的量和質(zhì)是完全均勻一致的。這意味著曝氣池中所有部位的生物反應(yīng)都是同樣的，氧吸收率都是相同的。曝氣池進水回流污泥剩余污泥出水二沉池完全混合式活性污泥法的特點：（a）抗沖擊負荷的能力強，池內(nèi)混合液能對廢水起稀釋作用。（b）由于全池需氧要求相同，能節(jié)省動力；（c）有時曝氣池和沉淀池可合建，不需要單獨設(shè)置污泥回流系統(tǒng)，便于運行管理；（d）連續(xù)進水、出水可能造成短路，易引起污泥膨脹。（e）池子體積不能太大，因此一般用于處理量比較小的情況，比較適宜處理高濃度的有機廢水。（2）按供氧方式，活性污泥可分為鼓風曝氣式和機械曝氣式兩大類。（i）鼓風曝氣式是采用空氣(或純氧)作氧源，以氣泡形式鼓入廢水中。它適合于長方形曝氣池，布氣設(shè)備裝在曝氣池的一側(cè)或池底。氣泡在形成、上升和破壞時向水中傳氧并攪動水流。適用于大型曝氣池（ii）機械曝氣式是用專門的曝氣機械，劇烈地攪動水面，使空氣中的氧溶解于水中。通常曝氣機兼有攪拌和充氧作用，使系統(tǒng)接近完全混合型。適用于小型曝氣池（iii）聯(lián)合曝氣鼓風曝氣鼓風曝氣鼓風曝氣3活性污泥的評價指標（1）混合液懸浮固體(mixedliquorsuspensionsolid,MLSS)混合液是曝氣池中污水和活性污泥混合后的混合懸浮液?；旌弦汗腆w懸浮物數(shù)量是指單位體積混合液中干固體的含量，單位為mg/L或g/L，工程上還常用kg/m3，也稱混合液污泥濃度（一般用X表示）。它是計量曝氣池中活性污泥數(shù)量多少的指標。一般活性污泥法中，MLSS濃度一般為2－4g/L。（2）混合液揮發(fā)性懸浮固體(mixedliquorvolatilesuspensionsolid,MLVSS)指混合液懸浮固體中的有機物的重量，單位為mg/L、g/L或kg/m3。把混合液懸浮固體在600℃焙燒，能揮發(fā)的部分即是揮發(fā)性懸浮固體，剩下的部分稱為非揮發(fā)性懸浮固體（MLNVSS）。一般在活性污泥法中用MLVSS表示活性污泥中生物的含量。在一般情況下，MLVSS/MLSS的比值較固定，對于生活污水，常在0.75左右。對于工業(yè)廢水，其比值視水質(zhì)不同而異。（3）污泥沉降比(settlingvolume,sludgesedimentationratio,SV)污泥沉降比是指曝氣池混合液在l00mL量筒中，靜置沉降30min后，沉降污泥所占的體積與混合液總體積之比的百分數(shù)。所以也常稱為30min沉降比。正常的活性污泥在沉降30min后，可以接近它的最大密度，故污泥沉降比可以反映曝氣池正常運行時的污泥量。可用于控制剩余污泥的排放。它還能及時反映出污泥膨脹等異常情況，便于及早查明原因，采取措施。污泥沉降比測定比較簡單，并能說明一定問題，因此它成為評定活性污泥的重要指標之一。（4）污泥體積指數(shù)(sludgevolumeindex,SVI)污泥體積指數(shù)簡稱污泥指數(shù)（SI），系指曝氣池污泥混合液經(jīng)30min沉降后，1g干污泥所占的體積（以mL計）。單位為mL/g，但經(jīng)常省略。計算式如下：它與污泥沉降比有如下關(guān)系：SVI=(SV×10)/MLSS式中：MLSS的單位為g/L，SVI以百分數(shù)代入。SVI值能較好地反映出活性污泥的松散程度(活性)和凝聚、沉降性能。SVl值過低，說明污泥顆粒細小緊密，無機物多，缺乏活性和吸附力；SVI值過高，說明污泥難于沉降分離，并使回流污泥的濃度降低，甚至出現(xiàn)污泥膨脹，導(dǎo)致污泥流失等后果。一般認為，處理生活污水時SVI<100時，沉降性能良好；SVI為100-200時，沉降性能一般；SVI>200時，沉降性能不好。一般控制SVI為50－150之間較好。（5）活性污泥的生物相活性污泥中出現(xiàn)的是普通的微生物。主要是細菌、放線菌、真菌、原生動物和少數(shù)其他微型動物。在正常情況下，細菌主要以菌膠團形式存在，游離細菌僅出現(xiàn)在未成熟的活性污泥中，也可能出現(xiàn)在廢水處理條件變化(如毒物濃度升高、pH值過高或過低等)，使菌膠團解體時。游離細菌多是活性污泥處于不正常狀態(tài)的特征。4影響活性污泥法處理效果的因素一、污泥負荷二、污泥齡(ts或c)和水力停留時間（HRT）三、溶解氧(dissolvedoxygen,DO)四、營養(yǎng)物(nutrients)五pH值六、水溫(temperature)七、有毒物質(zhì)(toxicmaterials)八污泥回流比一污泥負荷（1）定義：在活性污泥法中，一般將有機物（BOD5）與活性污泥(MLSS)的重量比值(F:M)，稱為污泥負荷，一般用N表示。（2）分類：污泥負荷又分為重量負荷和容積負荷。（i）重量負荷(NS）即單位重量活性污泥在單位時間內(nèi)所承受的BOD5量，單位為kgBOD5/(kgMLSSd)。污泥負荷的計算公式式中：Q－廢水的處理量，m3/d；V－曝氣池的有效容積，m3；S0－進水BOD5濃度，kg/m3；X－活性污泥濃度，kgMLSS/m3

。（ii）容積負荷（NV）是曝氣池單位有效容積在單位時間內(nèi)所承受的BOD5量，單位為kgBOD5/(m3d)。為了表示有機物的去除情況，也采用去除負荷Nr，即單位重量活性污泥在單位時間所去除的有機物重量。Nr－去除負荷；Se－出水BOD濃度。(3)污泥負荷的影響（i）污泥負荷與廢水處理效率、活性污泥特性、污泥生成量、氧的消耗量有很大關(guān)系，是設(shè)計活性污泥法時的主要參數(shù)。溫度對污泥負荷的選擇也有一定影響。（ii）污泥負荷影響活性污泥特性。采用不同的污泥負荷，微生物的營養(yǎng)狀態(tài)不同，活性污泥絮凝和沉降性也就不同。（iii）實踐表明，在一定的活性污泥法系統(tǒng)中，污泥的SVI值與污泥負荷之間有復(fù)雜的變化關(guān)系。BOD負荷及水溫對污泥SVI的影響低SVI負荷區(qū)2高SVI負荷區(qū)2高SVI負荷區(qū)1低SVI負荷區(qū)1低SVI負荷區(qū)3(iv)SVI與污泥負荷曲線是具有多峰的波形曲線，有三個低SVI的負荷區(qū)和兩個高SVI的負荷區(qū)。如果在運行時負荷波動進入高SVI負荷區(qū)，污泥沉降性差，將會出現(xiàn)污泥膨脹。(v)一般在高負荷時應(yīng)選擇在1.5-2.0kgBOD/kgMLSS·d范圍內(nèi)，中負荷時為·d，低負荷時為0.03－0.05kgBOD/kgMLSS·d二、污泥齡(ts或c)和水力停留時間（HRT）污泥齡（sludgeage)是曝氣池中工作著的活性污泥總量與每日排放的污泥量之比，單位是d。在運行穩(wěn)定時，曝氣池中活性污泥的量保持常數(shù)，每日排出的污泥量也就是新增長的污泥量。污泥齡也就是新增長的污泥在曝氣池中平均停留時間，或污泥增長一倍平均所需要的時間。污泥齡也稱固體平均停留時間或細胞平均停留時間。污泥齡是影響活性污泥處理效果的重要參數(shù)。水力停留時間(hydraulicretentiontime,HRT)是指水在處理系統(tǒng)中的停留時間，單位也是d。HRT＝V/Q，V是曝氣池的體積；Q是廢水的流量。三、溶解氧(dissolvedoxygen,DO)

對推流式活性污泥法，氧的最大需要量出現(xiàn)在污水與污泥開始混合的曝氣池首端，常供氧不足。供氧不足會出現(xiàn)厭氧狀態(tài)，妨礙正常的代謝過程，滋長絲狀菌。供氧量一般用混合液溶解氧的濃度表示?；钚晕勰嘈跄w的大小不同，所需要的最小溶解氧濃度也就不一樣。絮凝體越小，與污水的接觸面積越大，也越利于對氧的攝取，所需要的溶解氧濃度就小。反之絮凝體大，則所需的溶解氧濃度就大；為了使沉降分離性能良好，較大的絮凝體是所期望的，因此溶解氧濃度以2mg/L左右為宜。四、營養(yǎng)物(nutrients)在活性污泥系統(tǒng)里，微生物的代謝需要一定比例的營養(yǎng)物，除以BOD表示的碳源外，還需要氮、磷和其他微量元素。生活污水含有微生物所需要的各種元素，但某些工業(yè)廢水卻缺乏氮、磷等重要元素。一般認為對氮、磷的需要應(yīng)滿足以下比例，即BOD:N:P=100:5:1。五pH值對于好氧生物處理，pH值一般以6.5－8.5為宜。pH值低于6.5，真菌即開始與細菌競爭，降低到4.5時，真菌將占優(yōu)勢，嚴重影響沉降分離。pH值超過8.5時，代謝速度受到阻礙。需要指出的是pH值是指混合液而言。對于堿性廢水，生化反應(yīng)可以起緩沖作用。對于以有機酸為主的酸性廢水，生化反應(yīng)也可以起緩沖作用。六、水溫(temperature)在微生物酶系統(tǒng)不受變性影響的溫度范圍內(nèi)，水溫上升就會使微生物活動旺盛，就能夠提高反應(yīng)速度。水溫上升還有利于混合、攪拌、沉降等物理過程，但不利于氧的轉(zhuǎn)移。對于生化過程，一般認為水溫在20－30℃時效果最好，35℃以上和l0℃以下凈化效果即降低。七、有毒物質(zhì)(toxicmaterials)對生物處理有毒害作用的物質(zhì)很多。毒物大致可分為重金屬、H2S等無機物質(zhì)和氰、酚等有機物質(zhì)。這些物質(zhì)對細菌的毒害作用，或是破壞細菌細胞某些必要的生理結(jié)構(gòu)，或是抑制細菌的代謝進程。毒物的毒害作用還與pH值、水溫、溶解氧、有無其他毒物及微生物的數(shù)量或是否馴化等有很大關(guān)系。八污泥回流比污泥回流比是指回流污泥的流量與曝氣池進水流量的比值，一般用百分數(shù)表示，符號為R。污泥回流量的大小直接影響曝氣池污泥的濃度和二次沉淀池的沉降狀況，所以應(yīng)適當選擇，一般在20％－50％之間，有時也高達150％。5活性污泥增長規(guī)律活性污泥中的微生物是多菌種的混合群體，其生長繁殖規(guī)律比較復(fù)雜，但也可用其增長曲線表示一般規(guī)律?；钚晕勰嗟脑鲩L過程可分為對數(shù)增長期、減速增長期和內(nèi)源呼吸期三個階段。在每個階段，有機物(BOD)的去除率、去除速率、氧的利用速度及活性污泥特征等都各不相同。活性污泥微生物增長曲線時間量對數(shù)增長期減速增長期內(nèi)源呼吸期污泥濃度氧利用率BOD濃度6曝氣方法與設(shè)備6.1曝氣的作用：（1）供氧；（2）攪拌混合作用，使活性污泥在混合液中保持懸浮狀態(tài)，與廢水充分接觸混合。6.1曝氣的方法：鼓風曝氣機械爆氣鼓風機械曝氣聯(lián)合6.3曝氣原理氣液傳質(zhì)過程通常遵循一定的傳質(zhì)擴散理論，氣液傳質(zhì)理論目前有：雙膜理論淺層理論表面更新理論目前工程和理論上應(yīng)用較多的為雙膜理論。雙膜理論雙膜理論認為，在氣-水界面上存在著氣膜和液膜，氣膜外和液膜外有空氣和液體流動，屬紊流狀態(tài)，氣膜和液膜間屬層流狀態(tài)，不存在對流。L在一定條件下會出現(xiàn)氣壓梯度和濃度梯度。如果液膜中氧的濃度低于水中氧的飽和濃度，在其界面存在的濃度梯度將促使氧向液膜傳遞，空氣中的氧繼續(xù)向內(nèi)擴散透過液膜進入水體，因而液膜和氣膜將成為氧傳遞的障礙，這就是雙膜理論。雙膜理論示意圖

氣相主體界面氣膜液膜Cs層流液相主體CpgpiPg表示氣相中氧的分壓Pi表示界面處氧的分壓Cs表示界面處水中氧的濃度C表示水中氧的濃度氧傳遞過程的基本方程如下:式中：dC/dt－氧的傳遞速率(氧進入水的速率)，mg/(L·h)；C－液相氧的實際濃度，mg/L；Cs－氧的飽和濃度，mg/L；KLa－液相總傳質(zhì)系數(shù)，1/h?？朔耗ふ系K的最有效的方法是快速變換氣-水界面，曝氣攪拌正是如此。曝氣時推動氧分子通過液膜的動力是水中氧的飽和濃度Cs和實際濃度C的差。LCs決定于空氣中氧的分壓，所以最終起決定作用的推動力是氧分壓，而C值由微生物的耗氧速率確定。L氧的傳遞速率同氣、液兩相的界面面積成正比，由于其面積難于估算，所以把它的影響包括在傳質(zhì)系數(shù)內(nèi)，故KLa叫總傳質(zhì)系數(shù)。KLa的倒數(shù)單位是時間，可以把它看作是把溶解氧濃度從C增加到Cs所需的時間。L6.4曝氣設(shè)備6.4.1衡量曝氣設(shè)備效能的指標有動力效率EP、氧轉(zhuǎn)移效率EA和充氧能力。（i）動力效率EP是指消耗1kWh電能所轉(zhuǎn)移到液體中去的氧量，單位為kg/kWh。（ii）氧轉(zhuǎn)移效率EA也稱氧利用率，它是指鼓風曝氣轉(zhuǎn)移到液體中的氧占供給氧的百分數(shù)：EA=(Ro/W)×100％。其中：W－供氧量，kg/h；Ro－吸氧量，kg/h。對于鼓風曝氣，各種擴散裝置在標準狀態(tài)下的EA值是事先通過脫氧清水的曝氣試驗測定得出的，一般為5％－15％左右。（iii）充氧能力是指葉輪或轉(zhuǎn)刷在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)移到液體中的氧量kg/h。鼓風曝氣鼓風曝氣是傳統(tǒng)的曝氣方法，它由加壓設(shè)備、擴散裝置和管道系統(tǒng)三部分組成。

①加壓設(shè)備一般采用回轉(zhuǎn)式鼓風機，也有采用離心式鼓風機的，為了凈化空氣，其進氣管上常裝設(shè)空氣過濾器，在寒冷地區(qū)，還常在進氣管前設(shè)空氣預(yù)熱器。②擴散裝置的分類小氣泡擴散裝置：擴散板、擴散管或擴散盤屬小氣泡擴散裝置；中氣泡擴散裝置：穿孔管屬中氣泡擴散裝置；大氣泡擴散裝置：豎管曝氣屬大氣泡擴散裝置；水力剪切擴散裝置：倒盆式、撞擊式和射流式屬水力剪切擴散裝置機械剪切擴散裝置：渦輪式屬機械剪切擴散裝置。擴散板是用多孔性材料制成的薄板，有陶土制、塑料制或其他材料制成的，其形狀可做成方形或長方形，方形擴散板尺寸通常為300×300×（25－40)mm，擴散板安裝在池底一側(cè)的預(yù)留槽上，空氣由豎管進入槽內(nèi)，然后通過擴散板進入混合液。擴散板的通氣率一般為l－1.5m3/m2·min，氧利用率約10％，充氧動力效率約為2kgO2/kWh。缺點是板的孔隙小、空氣通過時壓力損失大、容易堵塞。擴散板及其安裝方式擴散管示意圖擴散管是由陶質(zhì)多孔管組成，其內(nèi)徑44－75mm，壁厚6－14mm，長60Omm，每l0根為一組，通氣率為12－15m3/根·h。目前用軟管代替陶質(zhì)多孔管圓帽蓋型擴散器網(wǎng)狀膜擴散器該曝氣器采用網(wǎng)狀膜代替曝氣盤用的各種曝氣板材，其網(wǎng)很薄，網(wǎng)上的孔徑筆直，濾水透氣效果均優(yōu)于微孔板材，不易發(fā)生堵塞。網(wǎng)膜采用聚醋酸纖維制成的。網(wǎng)狀膜曝氣器采用底部供氣，空氣經(jīng)分配器第一次切割后均勻分布到氣室內(nèi)，高速氣流經(jīng)切割分配到網(wǎng)狀膜的各個部位受到阻擋，然后通過特制網(wǎng)膜微孔的第二次切割形成微小氣泡(直徑2－3mm)勻地分布擴散到水中。膜片微孔曝氣器曝氣器的氣體擴散裝置采用微孔合成橡膠膜片，膜片上開有150－200m的同心圓布置的5000個自閉式孔眼。當充氣時空氣通過布氣管道，并通過底座上的孔眼進入膜片和底座之間，在空氣的壓力作用下，使膜片微微鼓起，孔眼張開，達到布氣擴散的目的。優(yōu)點：不堵塞，可以省去空氣濾清裝置。穿孔管曝氣器及布置方式（中）

豎管（大）豎管曝氣是在曝氣池的一側(cè)布置以橫管分支成梳形的豎管，豎管直徑在l5mm以上，離池底150mm左右。下圖所示為一種豎管擴散器及其布置的示意圖。豎管屬于大氣泡擴散器，由于大氣泡在上升時形成較強的紊流并能夠劇烈地翻動水面，從而加強了氣泡液膜層的更新和從大氣中吸氧的過程豎管擴散器及其布置形式水力剪切擴散裝置屬于水力剪切擴散裝置的有倒盆式、射流式、固定螺旋式和撞擊式等右圖是倒盆式擴散器倒盆式擴散器射流式曝氣器固定螺旋式曝氣器國內(nèi)外開始使用一種稱為固定螺旋式曝氣器(也稱靜態(tài)曝氣器)的裝置。它是由3－5節(jié)筒體組成的，每節(jié)為300(450)×300，每節(jié)內(nèi)安裝著90度或180度轉(zhuǎn)動的固定螺旋葉片，相鄰兩節(jié)螺旋葉片旋轉(zhuǎn)方向相反，相錯90度，空氣從筒底部進入曝氣筒形成氣水混合液。混合液在筒內(nèi)反復(fù)與器壁碰撞，迂回上升，空氣泡在上升的過程中被螺旋葉片反復(fù)切割，形成小氣泡。固定螺旋曝氣器6.4.3機械曝氣機械曝氣設(shè)備的式樣較多，大致可歸納為葉輪和轉(zhuǎn)刷兩大類。曝氣葉輪有安裝在池中與鼓風曝氣聯(lián)合使用的，也有安裝在池面的，后者稱“表面曝氣”。表面曝氣具有構(gòu)造簡單，動力消耗小，運行管理方便，氧吸收率高的優(yōu)點，故應(yīng)用較多。常用的表面曝氣葉輪有泵型，倒傘型和平板型。幾種葉輪曝氣器不同形式的轉(zhuǎn)刷曝氣器不同的轉(zhuǎn)刷曝氣器設(shè)備類型氧利用率/％動力效率/kgO2/kWh標準實際小氣泡擴散器10~301.2~2.00.7~1.4中氣泡擴散器6~151.0~1.60.6~1.0大氣泡擴散器4~80.6~1.20.3~0.9射流曝氣器10~251.5~2.40.7~1.4低速表面曝氣器1.2~2.70.7~1.3高速表面曝氣器1.2~2.40.7~1.3轉(zhuǎn)刷式曝氣器1.2~2.4各類曝氣設(shè)備的性能標準狀態(tài)是指用清水作曝氣實驗，水溫20℃，標準大氣壓，初始水中溶解氧為0實際數(shù)據(jù)是指用廢水作實驗，水溫15℃，海拔150m，水中溶解氧保持2mg/L6.4.3曝氣設(shè)備比較6.4.4曝氣器的選擇原則（i）對于較小的曝氣池，采用機械曝氣器能減少動力費用，并省去鼓風曝氣所需的管道系統(tǒng)和鼓風機等設(shè)備，維護管理也比較方便。這類曝氣器的缺點是，轉(zhuǎn)速高，其動力消耗隨曝氣池的增大而迅速增大，所以曝氣池不能太大。這種曝氣器需要較大的表面積，因此曝氣池的深度也受到限制。還有，如果曝氣池中產(chǎn)生泡沫，將嚴重降低充氧能力。（ii）較大的曝氣池，一般用鼓風曝氣。供應(yīng)空氣的伸縮性較大，曝氣效果也較好。鼓風曝氣的缺點是需要鼓風機和管道系統(tǒng)。曝氣頭易堵塞。7活性污泥法的計算設(shè)計內(nèi)容生化池的尺寸曝氣設(shè)備選擇確定何種類型生化池按照負荷或反應(yīng)時間確定有效容積按照池型確定尺寸按照有關(guān)公式計算出需氧量并轉(zhuǎn)化成所需空氣量按照空氣量選擇機械曝氣機按照空氣量和風壓選擇機械鼓風機鼓風管道系統(tǒng)布置按照空氣量確定風管直徑按照公式計算風壓7.1設(shè)計中需要理解的幾點Q,S0Si進水曝氣池V,Xave二次沉淀池回流污泥RQ,Se,XrQ+RQSe,XaveQ-QwSe,Xe排放污泥IQw,Xave,Se排放污泥IIQw,Xr,Se出水（1）推流活性污泥法各符號的意義（2）污泥負荷對需氧量的影響理論上，去除lkgBOD應(yīng)消耗lkgO2。從需氧量看,微生物降解過程總需氧量包括有機物去除(用于分解和合成)的需氧量以及有機體自身氧化需氧量之和，在工程上，常表示為：式中：O2－每日系統(tǒng)的需氧量，kg/d；a′－有機物代謝的需氧系數(shù)，kg/kgBOD；b′－污泥自身氧化需氧系數(shù)，kg/kgMLSS·d；Nr－去除負荷，kgBOD/kgMLSS·d。把Nr代入上式得：等式兩邊除以Q(S0-Se)，得：再把Nr代入，得：即去除每單位質(zhì)量BOD的需氧量隨污泥負荷升高而減小。在活性污泥法中，一般a=0.25－0.76，平均0.47；b=0.10－0.37，平均0.17。7.2活性污泥法的設(shè)計計算

曝氣池的設(shè)計計算主要是根據(jù)進水情況和出水的要求，選擇曝氣池的類型，所需的供氧量和排除的剩余活性污泥量等。一、有機物負荷率法（1）污泥負荷指單位重量活性污泥在單位時間內(nèi)所能承受的BOD5量去除負荷指單位重量活性污泥在單位時間內(nèi)所去除的BOD5量（2）容積負荷

是指單位容積曝氣區(qū)在單位時間內(nèi)所能承受的BOD5量

NV=QS0/VNV,r=Q(S0-Se)/V曝氣池體積的計算V=QS0/Nv或

=Q(S0-Se)/NV,r有機物負荷率法例題有機物負荷率法回流比

R=Qr/Q=0.78⑧

二、勞倫斯和麥卡蒂（Lawrence-McCarty）法細胞平均停留時間θc≈V/Qw

二、勞倫斯-麥卡蒂（Lawrence-McCarty）法細胞平均停留時間二、勞倫斯-麥卡蒂法1、勞倫斯和麥卡蒂根據(jù)莫諾特方程提出了曝氣池中基質(zhì)去除速率和微生物濃度的關(guān)系方程：dS/dt=KS?x/(Ks+S)2、微生物的增長和基質(zhì)的去除關(guān)系方程：

dx/dt=y?(dS/dt)-Kd?x或dx/dt=yobs?(dS/dt)

二、勞倫斯-麥卡蒂（Lawrence-McCarty）法穩(wěn)態(tài)時，dx/dt=0，并假定x0=0，則因此，曝氣池內(nèi)污泥濃度曝氣池體積

V=θcYQ(S0-Se)/x(1+kdθc)對系統(tǒng)進行微生物量衡算二、勞倫斯-麥卡蒂（Lawrence-McCarty）法

排除的剩余活性污泥量計算dx/dt=yobs?(dS/dt)dx/yobs=ds=(S0-Se)1/θc=yQ(S0-Se)/vx–kd=yΔx/（yobsvx）–kd所以剩余活性污泥量（以揮發(fā)性懸浮固體表示）Δx=yobsQ(S0-Se)所需的空氣量計算理論耗氧量=有機物氧化的耗氧量-轉(zhuǎn)化為剩余污泥的有機體的有機物耗氧量有機物氧化的耗氧量=有機物完全氧化的需氧量BODu=Q(S0-Se)10-3/0.68（kg/d）轉(zhuǎn)化為剩余污泥的有機體的有機物耗氧量=1.42Δx（kg/d）其中，BOD5=0.68BODu氧化1kg微生物所需的氧量為1.42kg則系統(tǒng)每天的需氧量為O2=Q(S0-Se)10-3/0.68-1.42Δx

回流比

R=Qr/Q=0.788

活性污泥法的發(fā)展和演變一、普通曝氣法

全池呈推流型，停留時間為4~8h，污泥回流比20~50%，池內(nèi)污泥濃度2~3g/L，剩余污泥量為總污泥量的10%左右。優(yōu)點在于因曝氣時間長而處理效率高，一般BOD去除率為90~95%，特別適用于處理要求高而水質(zhì)比較穩(wěn)定的廢水。二、漸減曝氣三、階段曝氣法四、完全混合法五、延時曝氣法曝氣時間長，約24~48h，污泥負荷低，約0.05~0.2kgBOD5/kgVSS?d，曝氣池中污泥濃度高，約3~6g/L。微生物處于內(nèi)源呼吸階段，剩余污泥少而穩(wěn)定，無需消化，可直接排放。BOD去除率75~95%。運行是對氮、磷的要求低，適應(yīng)沖擊的能力強。六、氧化溝當用轉(zhuǎn)刷曝氣時，水深不超過2.5m，溝中混合液流速0.3~0.6m/s。七、接觸穩(wěn)定（吸附再生）法

可提高池容積負荷，適應(yīng)沖擊負荷的能力強，最適于處理含懸浮和膠體物質(zhì)較多的廢水，如制革廢水、焦化廢水等。八、純氧曝氣在密閉的容器中，溶解氧飽和濃度可提高，氧溶解的推動力提高，氧傳遞速率增加，污泥的沉淀性能好。曝氣時間短，約1.5~3.0h，MLSS較高，約4000~8000mg/L。九、活性生物濾池（ABF）工藝

塔高4~6m，設(shè)計負荷率為3.2kg/m3?d，去除率65%，塔的出流含氧率達6~8mg/L，混合液需氧速率可達30~300mg/L?h。十、吸附-生物降解工藝（AB）A級以高負荷或超高負荷運行（污泥負荷大于2.0kgBOD5/kgMLSS?d），B級以低負荷運行（污泥符合一般為0.1~0.3kgBOD5/kgMLSS?d），A級曝氣池停留時間短，30~60min，B級停留2~4h。十一、序批式活性污泥法（SBR法）返回9活性污泥法的運行管理1）活性污泥的培養(yǎng)和馴化2）活性污泥法的試運行（1）目的：確定最佳運行條件（2）考慮因素（3）控制條件返回目錄一、活性污泥的培養(yǎng)與馴化(一)活性污泥的培養(yǎng)(二)活性污泥的馴化二、活性污泥運行中常見的問題

(一)污泥膨脹廣義地把活性污泥的凝聚性和沉降性惡化，以及處理水混濁的現(xiàn)象總稱為活性污泥的膨脹。描述污泥膨脹程度的指標有30min沉降比、污泥容積指數(shù)。污泥膨脹可大致區(qū)分為絲狀體膨脹和非絲狀體膨脹兩種。

當絲狀體過多，長出一般絮體的邊界而伸入混合液時，其架橋作用妨礙了絮體間的密切接觸，致使沉降較饅，密實性差和SVI高，這叫做絲狀菌性膨脹污泥。當發(fā)生非絲狀菌性污泥膨脹時，同樣SVI高，污泥在沉淀池內(nèi)難以沉淀、壓縮。此時的處理效率仍很高，上清液也清澈。造成絲狀菌性污泥膨脹的原因(1)溶解氧濃度絲狀菌能在低溶解氧條件下生長良好，甚至能在厭氧條件下殘存而不受影響。所以城市污水廠的曝氣池溶解氧最低應(yīng)保持在2mg/L左右。(2)沖擊負荷如果曝氣池內(nèi)有機物超過正常負荷，污泥膨脹程度提高，使絮體內(nèi)部溶解氧消耗提高，導(dǎo)致了內(nèi)部絲狀體的發(fā)展。(3)進水營養(yǎng)條件的變化一般細菌在營養(yǎng)為BOD5：N：P＝100：5：1的條件下生長，但若磷含量不足，C／N升高，這種營養(yǎng)情況適宜絲狀菌生活。其二是硫化物的影響，過多的化糞池的腐化水及糞便廢水進入活性污泥設(shè)備，會造成污泥膨脹。含硫化物的造紙廢水，也會產(chǎn)生同樣的問題。一般是加5～10mL/L氯加以控制或者用預(yù)曝氣的方法將硫化物氧化成硫酸鹽。其三是碳水化合物過多會造成膨脹。還有pH值和水溫的影響，絲狀菌易在高溫下生長繁殖，而菌膠團則要求溫度適中；絲狀菌宜在酸性環(huán)境(pH值=4.5～6.5)中生長，菌膠團宜在pH值＝6～8的環(huán)境中生長。

造成非絲狀菌性污泥膨脹的原因經(jīng)研究，非絲狀菌性膨脹污泥含有大量的表面附著水，細菌外面包有黏度極高的粘性物