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活性污泥法課堂活性污泥法課堂113.4活性污泥法的各種演變和應(yīng)用

1、傳統(tǒng)活性污泥法

6、延時曝氣活性污泥法

3、階段進水活性污泥法

9、選擇器活性污泥法

5、完全混合活性污泥法

4、吸附－再生活性污泥法

2、漸減曝氣活性污泥法7、高負(fù)荷活性污泥法

8、純氧曝氣活性污泥法13.4活性污泥法的各種演變和應(yīng)用1、傳統(tǒng)2最新活性污泥法課堂課件3最新活性污泥法課堂課件4最新活性污泥法課堂課件5最新活性污泥法課堂課件6最新活性污泥法課堂課件7最新活性污泥法課堂課件84、吸附－再生活性污泥法

(Contactstabilizationactivatedsludge，簡寫CSAS)吸附池再生池再生池吸附池二沉池二沉池回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥進水進水分建式合建式40年代后期首先在美國使用，其工藝流程如右圖所示。其主要特點是將活性污泥對有機物降解的兩個過程——吸附與代謝穩(wěn)定，分別在各自的反應(yīng)器內(nèi)進行。4、吸附－再生活性污泥法吸附池再生池再生池吸附9曝氣池二沉池污泥回流系統(tǒng)處理水曝氣池二沉池污泥回流系統(tǒng)處理水105、完全混合活性污泥法(Completelymixedactivatedsludge，簡寫CMAS)

污水在曝氣池內(nèi)分布均勻，各部位的水質(zhì)相同，微生物群體的組成和數(shù)量幾乎一致，各部位有機物降解工況相同，因此，通過對F/M值的調(diào)整，可將整個曝氣池的工況控制在良好的狀態(tài)。進水二次沉淀池回流污泥剩余污泥排放處理水空氣完全混合式曝氣池5、完全混合活性污泥法污水在曝氣池內(nèi)分布均勻，各部11空氣曝氣池進水出水回流污泥剩余污泥Qw

二沉池空氣曝氣池進水出水回流污泥剩余污泥Qw二沉池126、延時曝氣活性污泥法(Extendedaerationactivatedsludge，簡寫EAAS)工藝優(yōu)點

由于F/M負(fù)荷非常低，曝氣時間長，一般多在24h以上，活性污泥在池內(nèi)長期處于內(nèi)源呼吸期，剩余污泥量少且穩(wěn)定，勿需再進行厭氧消化處理，因此，這種工藝是污水、污泥綜合處理系統(tǒng)。此外，本工藝還具有處理水穩(wěn)定性高，對原污水水質(zhì)、水量變化有較強適應(yīng)性等優(yōu)點。工藝缺點曝氣時間長，池容大，基建費和運行費用都較高，占用較大的土地面積等。延時曝氣法適用于處理對處理水質(zhì)要求高而且又不宜采用污泥處理技術(shù)的小城鎮(zhèn)污水和工業(yè)廢水，處理水量不宜過大。6、延時曝氣活性污泥法工藝優(yōu)點由于F/M負(fù)荷非常低，曝氣137、高負(fù)荷活性污泥法（High-RateActivatedSludge）其主要特點是F/M負(fù)荷高，曝氣時間短，處理效果較差，一般BOD5的去除率不超過70%～75%，因此，稱之為不完全處理活性污泥法。與此相對，BOD5去除率在90%以上，處理水的BOD5值在20mg/L以下的工藝則稱為完全處理活性污泥法。高負(fù)荷活性污泥法在系統(tǒng)和曝氣池的構(gòu)造方面，與傳統(tǒng)活性污泥法相同，即傳統(tǒng)法可以按高負(fù)荷活性污泥法系統(tǒng)運行，適用于處理對處理水水質(zhì)要求不高的污水。7、高負(fù)荷活性污泥法其主要特點是F/M負(fù)荷高，曝氣時148、純氧曝氣活性污泥法(High-purityoxygenactivatedsludge，簡寫HPOAS)空氣中氧的含量僅為21%，而純氧中的含氧量為90%～95%，純氧氧分壓比空氣高4.4～4.7倍，用純氧進行曝氣能夠提高氧向混合液中的傳遞能力。早在40年代就有人設(shè)想用氧氣代替空氣進行曝氣，以提高曝氣池內(nèi)的生化反應(yīng)速率。1968年在美國紐約州的巴塔維亞污水處理廠建成了一座規(guī)模為10000m3/d的純氧曝氣池，并與鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)進行了對比試驗。1971年美國水質(zhì)管理委員會發(fā)表了該廠的對比試驗報告?，F(xiàn)在，世界上已有多座以純氧曝氣活性污泥法為主體處理技術(shù)的污水處理廠建成，其中美國底特律污水處理廠的規(guī)模達230×104m3/d。8、純氧曝氣活性污泥法空氣中氧的含量僅為21%，而純15氧利用率可達80%～90%，而鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)僅為10%左右；曝氣池內(nèi)混合液的MLSS值可達4000～7000mg/L，能夠提高曝氣池的容積負(fù)荷；曝氣池混合液的SVI值較低，一般都低于l00，污泥膨脹現(xiàn)象發(fā)生的較少；產(chǎn)生的剩余污泥量少。采用純氧曝氣系統(tǒng)的主要優(yōu)點有：氧利用率可達80%～90%，而鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)僅為10%169、選擇器活性污泥法（Selectoractivatedsludge，簡寫SAS）它是近期發(fā)展起來，用于防止與控制絲狀菌型污泥膨脹的活性污泥處理工藝。它是在曝氣池前加一個水力停留時間很短的小反應(yīng)器，如圖所示。全部污水和回流污泥進入選擇器，形成高負(fù)荷區(qū)。這種有機物濃度較高的環(huán)境有利于菌膠團菌的優(yōu)先生長而抑制絲狀菌的過量生長，從而改善了污泥的沉降性能。選擇器進水回流污泥剩余污泥出水曝氣池二沉池9、選擇器活性污泥法它是近期發(fā)展起來，用于防止與控制17（菌膠團細菌）

比生長速率μ底物濃度（絲狀菌）μmax2μmax10S0Sμ絲狀菌和絮狀菌的競爭(S或DO)生長的關(guān)系（菌膠團細菌）比生長速率μ底物濃度（絲狀菌）μma18選擇器可分為好氧選擇器，缺氧選擇器，厭氧選擇器等形式。好氧選擇器需對污水進行曝氣充氧,使之處于好氧狀態(tài),而缺氧選擇器和厭氧選擇器只攪拌不曝氣。選擇器控制污泥膨脹的主要原理：好氧選擇器防止污泥膨脹的機理是提供DO適宜、底物充足的高負(fù)荷區(qū)，讓菌膠團細菌優(yōu)先利用有機物,從而抑制絲狀菌的過量繁殖。好氧選擇器選擇器可分為好氧選擇器，缺氧選擇器，厭氧選擇器等形式19缺氧選擇器控制污泥膨脹的主要機理是絕大部分菌膠團細菌能利用選擇器內(nèi)硝酸鹽中的化合態(tài)氧作為電子受體，進行生長繁殖，而絲狀菌（球衣菌）沒有這個功能，因而在選擇器內(nèi)受到抑制，增殖速率大大落后于菌膠團細菌，大大降低了絲狀菌膨脹發(fā)生的可能。缺氧選擇器厭氧選擇器控制污泥膨脹的主要原理是絕大部分種類的絲狀菌(球衣菌)都是絕對好氧的，在絕對厭氧狀態(tài)下將受到抑制。而絕大部分的菌膠團細菌為兼性菌，在厭氧狀態(tài)下將進行厭氧代謝，繼續(xù)增殖。但是,厭氧選擇器的設(shè)置，會導(dǎo)致產(chǎn)生絲硫菌污泥膨脹的可能性，因為菌膠團細菌的厭氧代謝會產(chǎn)生出硫化氫，從而為絲硫菌的繁殖提供條件。因此，厭氧選擇器的水力停留時間不宜太長。厭氧選擇器缺氧選擇器控制污泥膨脹的主要機理是絕大部分菌膠團細20ⅠRSMRSⅠRSⅠRSMⅠⅠ-進水；M-選擇器；RS-回流污泥；AB-曝氣池；OD-氧化溝；FC-二沉池；E-出水ODODⅠEEEEABABABEFCFCFCFC

幾種選擇器的布設(shè)方式RSRSMMMMⅠRSMRSⅠRSⅠRSMⅠⅠ-進水；M-選擇器；RS-回流2113.5曝氣及曝氣系統(tǒng)

13.5.2、氧轉(zhuǎn)移原理

13.5.3、氧轉(zhuǎn)移的影響因素

13.5.4、氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算

13.5.5、曝氣系統(tǒng)與空氣擴散裝置

13.5.1、概述

13.5曝氣及曝氣系統(tǒng)13.5.2、氧轉(zhuǎn)移原22曝氣是采取一定的技術(shù)措施，通過曝氣裝置所產(chǎn)生的作用，使空氣中的氧轉(zhuǎn)移到混合液中去，并使混合液處于懸浮狀態(tài)。曝氣的主要作用：⑴充氧，向活性污泥微生物提供足夠的溶解氧，以滿足其在代謝過程中所需的氧量。⑵攪動、混合，使活性污泥在曝氣池內(nèi)處于攪動的懸浮狀態(tài)，能夠與污水充分接觸。13.5.1、概述

曝氣是采取一定的技術(shù)措施，通過曝氣裝置所產(chǎn)生的作用，2313.5.2、氧轉(zhuǎn)移原理

13.5.2.1菲克（Fick）定律通過曝氣，空氣中的氧從氣相傳遞到混合液的液相，這既是一個傳質(zhì)過程，也是一個物質(zhì)擴散過程。擴散過程的推動力是物質(zhì)在界面兩側(cè)的濃度差。物質(zhì)的分子從濃度較高的一側(cè)向著較低的一側(cè)擴散、轉(zhuǎn)移。13.5.2、氧轉(zhuǎn)移原理13.5.2.1菲克（2413.5.2.2雙膜理論界面層流Xf液相主體（紊流）氣相主體氣膜液膜（紊流）CCSPiPg雙膜理論模型氣、液界面的兩側(cè)存在著氣膜和液膜。在污水生物處理中，有關(guān)氣體分子通過氣膜和液膜的傳遞理論，一般都以劉易斯（Lewis）和懷特曼（Whitman）于1923年建立的“雙膜理論”為基礎(chǔ)。13.5.2.2雙膜理論界面層流Xf液相主體（紊流）2513.5.2.3氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa值的確定氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa是計算氧轉(zhuǎn)移速率的基本參數(shù)，也是評價空氣擴散裝置供氧能力的重要參數(shù)，通過試驗求定。（CSC0）（CSCt）將（9）式積分整理后，得到下式：C0——曝氣池內(nèi)初始溶解氧的濃度，[質(zhì)量][體積]-1，一般用mg/L表示；Ct——曝氣某時刻t時，溶解氧濃度，[質(zhì)量][體積]-1，一般用mg/L表示；CS——飽和溶解氧濃度，[質(zhì)量][體積]-1，一般用mg/L表示；t——曝氣時間，[時間]，一般用h表示。Lg=KLa2.303t（10）13.5.2.3氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa值的確定氧總2613.5.4氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算13.5.4.1氧轉(zhuǎn)移速率的計算生產(chǎn)廠家提供空氣擴散裝置的氧轉(zhuǎn)移系數(shù)是在標(biāo)準(zhǔn)條件下測定的，所謂標(biāo)準(zhǔn)條件是：水溫20℃；氣壓為1.013×105Pa（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）；測定用水是脫氧清水。標(biāo)準(zhǔn)氧轉(zhuǎn)移速率（R0）可按下式計算：（20）式中C——水中含有的溶解氧濃度，mg/L，脫氧清水C=0。13.5.4氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算13.5.4.1氧27上式必須根據(jù)實際條件加以修正，引入各項修正系數(shù)，溫度為T條件下的實際氧轉(zhuǎn)移速率（R）應(yīng)等于活性污泥微生物的需氧速率（Rr）：（21）R0與R之比為：CCRRs-××=CTsb)()20(0T-)20(024.1rba（22）上式必須根據(jù)實際條件加以修正，引入各項修正系數(shù)，溫度為T28一般，

即實際工程所需空氣量較標(biāo)準(zhǔn)條件下的所需空氣量多33～61%。而CCRCRTsbs-××=)()20(0T-)20(024.1rba混合液的溶解氧濃度，一般按2mg/L考慮。（23）一般，即實際工程所需空氣量較標(biāo)準(zhǔn)條件下的所需空氣量2913.5.4.2氧轉(zhuǎn)移效率與供氣量的計算式中EA—氧轉(zhuǎn)移效率，%；Oc—供氧量，kg/h；氧轉(zhuǎn)移效率（氧利用效率）：（24）0.21——氧在空氣中所占的比例,1.43——氧的容重（kg/m3）。（25）Gs——供氣量，m3/h式中V—曝氣池體積13.5.4.2氧轉(zhuǎn)移效率與供氣量的計算式中EA—氧轉(zhuǎn)30供氣量：對鼓風(fēng)曝氣，各種空氣擴散裝置在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下EA值，是廠商提供的。因此，供氣量可以通過式（26）確定，即：RO值根據(jù)公式（23）確定。（26）供氣量：對鼓風(fēng)曝氣，各種空氣擴散裝置在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下EA值31對機械曝氣，各種葉輪在標(biāo)準(zhǔn)條件下的充氧量與葉輪直徑、線速率的關(guān)系，也是廠商通過實際測定提供的。如泵型葉輪的充氧量與葉輪直線及葉輪線速率的關(guān)系，按下式確定：式中Qos——泵型葉輪在標(biāo)準(zhǔn)條件下的充氧量，kg/h；——葉輪線速率，m/s；

D——葉輪直徑，m；

K——池型結(jié)構(gòu)修正系數(shù)。（27）對機械曝氣，各種葉輪在標(biāo)準(zhǔn)條件下的充氧量與葉輪直徑、線32,R0值則按式（23）確定。所需葉輪直徑可以通過公式（27）求定（泵型葉輪），其他類型的葉輪的充氧量則根據(jù)相應(yīng)的公式或圖表求出。由于活性污泥系統(tǒng)供氧速率應(yīng)與活性污泥微生物耗氧速率保持平衡，因此，曝氣池混合液的需氧量應(yīng)等于供氧量。對此，曝氣池的需氧量按式計算。需氧量：,R0值則按式（23）確定3313.5.5曝氣系統(tǒng)與空氣擴散裝置空氣擴散裝置一般也稱曝氣裝置或曝氣頭，是活性污泥系統(tǒng)很重要的設(shè)備之一。當(dāng)前廣泛應(yīng)用于活性污泥系統(tǒng)的空氣擴散裝置分為鼓風(fēng)曝氣和機械曝氣兩大類。(1)充氧：將空氣中的氧（或純氧）轉(zhuǎn)移到曝氣的混合液中，以滿足微生物呼吸的需要。(2)攪拌與混合：使曝氣池內(nèi)的混合液處在均勻的混合狀態(tài)，使活性污泥、溶解氧、污水中的有機物三者充分接觸。當(dāng)然，也起到防止活性污泥在曝氣池內(nèi)沉淀的作用?？諝鈹U散裝置在曝氣池內(nèi)的主要作用是：13.5.5曝氣系統(tǒng)與空氣擴散裝置空氣34動力效率（EP）：每消耗1kW·h電能轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量，以kgO2/kW·h計；氧的利用率（EA）或稱氧的轉(zhuǎn)移效率：通過鼓風(fēng)曝氣轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量占總供氧量的百分比（%）；充氧能力（EL）：通過機械曝氣裝置的轉(zhuǎn)動，在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量，以kgO2/h計。它一般表示一臺機械曝氣設(shè)備的充氧能力。表示空氣擴散裝置技術(shù)性能的主要指標(biāo)有：動力效率（EP）：每消耗1kW·h電能轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量，3513.5.5.1鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)與空氣擴散裝置:鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)由鼓風(fēng)機、空氣擴散裝置和空氣輸送管道所組成。鼓風(fēng)機將空氣通過管道輸送到安裝在曝氣池底部的空氣擴散裝置，在擴散裝置出口處形成不同尺寸的氣泡，氣泡經(jīng)過上升和隨水循環(huán)流動，最后在液面處破裂。在這一過程中，空氣中的氧轉(zhuǎn)移到混合液中。鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的空氣擴散裝置主要分為：微氣泡、中氣泡、大氣泡、水力剪切、水力沖擊等類型。大氣泡型曝氣裝置因氧利用率過低，現(xiàn)已極少采用。13.5.5.1鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)與空氣擴散裝置:36微氣泡空氣擴散裝置擴散管擴散板也稱為多孔性空氣擴散裝置，使用較多的是用多孔性材料如陶粒、粗瓷等摻以適當(dāng)?shù)娜绶尤渲活惖恼澈蟿?，在高溫下燒結(jié)成為擴散板、擴散管（如下圖）及擴散罩的形式。這一類擴散裝置的主要性能特點是產(chǎn)生微小氣泡，氣、液接觸面大，氧利用率較高。其缺點是壓力損失較大，易堵塞，送入的空氣應(yīng)預(yù)先通過過濾凈化等。微氣泡空氣擴散裝置擴散管擴散板也稱為多孔性空氣37曝氣池二沉池污泥回流系統(tǒng)處理水曝氣池二沉池污泥回流系統(tǒng)處理水38擴散板擴散板多采用板匣的形式安裝，每個板匣有自己的進氣管，便于維護管理、清洗和置換。擴散管一般采用的管徑為60～100mm，長度多為500～600mm。常以組裝形式安裝，以8～12根管組裝成一個管組，便于安裝、維修。其布置形式同擴散板。擴散板擴散板多采用板匣的形式安裝，每個板匣有自39膜片式微孔空氣擴散器微孔合成橡膠膜片墊圈安裝接頭不銹鋼絲箍底座微孔合成橡膠膜片通氣孔在膜片上開有按同心圓形式布置的孔眼。鼓風(fēng)時，空氣通過底座上的通氣孔，進入膜片與底座之間，使膜片微微鼓起，孔眼張開，空氣從孔眼逸出，達到空氣擴散的目的。供氣停止，壓力消失，在膜片的彈性作用下，孔眼自動閉合，并且由于水壓的作用，膜片壓實在底座之上。曝氣池中的混合液不能倒流，不會使孔眼堵塞。這種空氣擴散器可擴散出直徑為1.5～3.0mm的氣泡。其動力效率和氧的利用率也較高。膜片式微孔空氣擴散器微孔合成橡膠膜片墊圈安裝接頭不銹鋼絲箍底402.中氣泡空氣擴散裝置應(yīng)用較為廣泛的中氣泡空氣擴散裝置是穿孔管，由管徑介于25～50mm之間的鋼管或塑料管制成，由計算確定，在管壁兩側(cè)向下相隔45?角，留有直徑為3～5mm的孔眼或隙縫，間距50～100mm，空氣由孔眼溢出（見右圖）。穿孔管擴散器組裝圖（用于淺層曝氣的曝氣柵）水深600～800mm空氣

這種擴散裝置構(gòu)造簡單，不易堵塞，阻力小，但氧的利用率較低。穿孔管2.中氣泡空氣擴散裝置應(yīng)用較為廣泛的中氣泡空氣擴散41

網(wǎng)狀膜空氣擴散裝置

1-螺蓋；2-擴散裝置本體；3-分配器；4-網(wǎng)膜；5-密封墊網(wǎng)狀膜空氣擴散裝置網(wǎng)狀膜空氣擴散裝置（見右圖）由主體、螺蓋、網(wǎng)狀膜、分配器和密封圈所組成。主體骨架用工程塑料注塑成型，網(wǎng)狀膜則由聚酯纖維制成。該裝置由底部進氣，經(jīng)分配器第一次切割并均勻分配到氣室，然后通過網(wǎng)狀膜進行二次分割，形成微小氣泡擴散到混合液中。

這種裝置的特點是不易堵塞、布氣均勻，構(gòu)造簡單，便于維護管理，氧的利用率較高。

網(wǎng)狀膜空氣擴散裝置1-螺蓋；2-擴散裝置本體；3-分配423.水力剪切式空氣擴散裝置利用裝置本身的構(gòu)造特征，產(chǎn)生水力剪切作用，在空氣從裝置吹出之前，將大氣泡切割成小氣泡。在我國通用的屬于此種類型的空氣擴散裝置有：倒盆式擴散裝置和固定螺旋式擴散裝置等。由圓形外殼和固定在殼體內(nèi)部的螺旋葉片所組成，每個螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)角為180o，兩個相鄰葉片旋轉(zhuǎn)方向相反?？諝庥刹細夤軓牡撞康牟細饪走M入裝置內(nèi)，向上流動，由于殼體內(nèi)外混合液的密度差，產(chǎn)生提升作用，使混合液在殼體內(nèi)外不斷循環(huán)流動。氣泡在上升過程中，被螺旋葉片反復(fù)切割，形成小氣泡。固定螺旋空氣擴散裝置3.水力剪切式空氣擴散裝置利用裝置本身43倒盆式空氣擴散裝置進氣氣泡橡皮板盆殼體螺桿螺母倒盆式空氣擴散裝置該裝置由盆形塑料殼體、橡膠板、塑料螺桿及壓蓋等組成。空氣由上部進氣管進入，由盆形殼體和橡膠板間的縫隙向周邊噴出，在水力剪切的作用下，空氣泡被剪切成小氣泡。停止供氣，借助橡膠板的回彈力，使縫隙自行封口，防止混合液倒灌。倒盆式空氣擴散裝置進氣氣泡橡皮板盆殼體螺桿螺母倒盆式空氣擴散444.水力沖擊式空氣擴散裝置密集多噴嘴空氣擴散裝置本裝置由鋼板焊接制成，外形呈長方形，主要部件有：進水管、噴嘴、曝氣筒和反射板等。噴嘴安設(shè)在曝氣筒的中、下部，空氣由噴嘴向上噴出，使曝氣筒內(nèi)混合液上、下循環(huán)流動。噴嘴的直徑一般為5～10mm，數(shù)目可達數(shù)百個，出口流速較大。4.水力沖擊式空氣擴散裝置密集多噴嘴空氣擴散裝置45射流式空氣擴散裝置進入擴散管內(nèi)。由于速度頭變成壓頭，微細氣泡進一步壓縮，氧迅速地轉(zhuǎn)移到混合液中，從而強化了氧的轉(zhuǎn)移過程，氧的轉(zhuǎn)移率可高達20%以上，但動力效率不高。

射流式水力沖擊式空氣擴散裝置混合液空氣射流式空氣擴散裝置是利用水泵打入的泥、水混合液的高速水流的動能，吸入大量空氣，泥、水、氣混合液在喉管中強烈混合攪動，使氣泡粉碎成霧狀,射流式空氣擴散裝置進入擴散管內(nèi)。由于速度頭變成壓頭，微細氣泡465.水下空氣擴散裝置又稱為水下曝氣器。裝置安裝在曝氣池底部的中央部位。通入的空氣在葉輪的剪切及強烈的紊流作用下，空氣被切割成微細的氣泡，并按放射方向向水中分布。由于紊流強烈、氣液接觸充分，氣泡分散良好，氧轉(zhuǎn)移率較高。（1）無堵塞之慮；（2）既可用于充氧曝氣，也可用于污水?dāng)嚢瑁虼?，可兼用于好氧和厭氧處理系統(tǒng)；（3）可以在確定的范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)空氣量；（4）對負(fù)荷變動有一定的適應(yīng)性。其具有如下特征：5.水下空氣擴散裝置又稱為水下曝氣器。裝置安裝在4713.5.5.2機械曝氣裝置機械曝氣裝置安裝在曝氣池水面上下，在動力的驅(qū)動下進行轉(zhuǎn)動，通過下列3個作用使空氣中的氧轉(zhuǎn)移到污水中去：曝氣裝置（曝氣器）轉(zhuǎn)動，水面上的污水不斷地以水幕狀由曝氣器周邊拋向四周，形成水躍，液面呈劇烈的攪動狀，使空氣卷入；具有提升液體的作用，使混合液連續(xù)地上、下循環(huán)流動，氣、液接觸界面不斷更新，不斷地使空氣中的氧向液體內(nèi)轉(zhuǎn)移；曝氣器轉(zhuǎn)動，其后側(cè)形成負(fù)壓區(qū)，能吸入部分空氣。13.5.5.2機械曝氣裝置機械曝氣裝置安裝在48按傳動軸的安裝方向，機械曝氣器可分為豎軸（縱軸）式機械曝氣器和臥軸（橫軸）式機械曝氣器兩類。豎軸式機械曝氣裝置又稱豎軸葉輪曝氣機，因為混合液的流動狀態(tài)同池形有密切的關(guān)系，故曝氣的效率不僅決定于曝氣機的性能，還同曝氣池的池形有密切關(guān)系。表曝機葉輪的淹沒深度一般在10～100mm，可以調(diào)節(jié)。淹沒深度大時提升水量大，但所需功率亦會增大，葉輪轉(zhuǎn)速一般為20～100r/min，因而電機需通過齒輪箱變速，同時可以進行二擋和三擋調(diào)速，以適應(yīng)進水水量和水質(zhì)的變化。按傳動軸的安裝方向，機械曝氣器可分為豎軸（4913.6活性污泥法污水處理系統(tǒng)的過程控制與運行管理

13.6.1、活性污泥的培養(yǎng)馴化13.6.2、活性污泥法系統(tǒng)的主要控制方法與控制參數(shù)

13.6.3、活性污泥法處理系統(tǒng)運行中的異常情況13.6活性污泥法污水處理系統(tǒng)的13.6.1、活性污泥的5013.6.1、活性污泥的培養(yǎng)馴化

對于城市污水和性質(zhì)與其相類似的工業(yè)廢水，投產(chǎn)前的首要工作是培養(yǎng)活性污泥對于其他工業(yè)廢水，除培養(yǎng)活性污泥外，還需要使活性污泥適應(yīng)所處理廢水的特點，對其進行馴化在系統(tǒng)準(zhǔn)備投產(chǎn)運行時，運行管理人員不僅要熟悉處理設(shè)備的構(gòu)造和功能，還要深入掌握設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計意圖13.6.1、活性污泥的培養(yǎng)馴化對于城市污水51空氣曝氣池進水出水回流污泥剩余污泥Qw

二沉池空氣曝氣池進水出水回流污泥剩余污泥Qw二沉池52方法在投產(chǎn)時先可用含有多菌種及充足營養(yǎng)物質(zhì)的糞便水或生活污水培養(yǎng)出足量的活性污泥，然后對所培養(yǎng)的活性污泥進行馴化?；钚晕勰嗟呐囵B(yǎng)和馴化方法異步培馴法同步培馴法接種培馴法異步培馴法異步法即先培養(yǎng)后馴化適用范圍工業(yè)廢水或以工業(yè)廢水為主的城市污水常用該法。水質(zhì)特點該類廢水缺乏專性菌種和足夠的營養(yǎng)方法活性污泥的培養(yǎng)和馴化方法異步培馴法同步培馴法接種培馴法異53方法及目的為了縮短培養(yǎng)和馴化的時間，也可以把培養(yǎng)和馴化這兩個階段合并進行，即在培養(yǎng)開始就加入少量工業(yè)廢水，并在培養(yǎng)過程中逐漸增加比重，使活性污泥在增長的過程中，逐漸適應(yīng)工業(yè)廢水并具有處理它的能力缺點在缺乏經(jīng)驗的情況下不夠穩(wěn)妥可靠，出現(xiàn)問題時不易確定是培養(yǎng)上的問題還是馴化上的問題。活性污泥的培養(yǎng)和馴化方法異步培馴法同步培馴法接種培馴法同步培馴法適用范圍生活污水或以生活污水為主的城市污水一般都采用同步培馴法。方法及目的缺點活性污泥的培養(yǎng)和馴化方法異步培馴法同步54活性污泥的培養(yǎng)和馴化方法異步培馴法同步培馴法接種培馴法接種培馴法在有條件的地方，可直接從附近污水處理廠引入剩余污泥，作為種泥進行曝氣培養(yǎng)方法該法能提高馴化效果，縮短時間。優(yōu)點活性污泥的培養(yǎng)和馴化方法異步培馴法同步培馴法接種培馴法接種培55培養(yǎng)活性污泥需要有菌種和菌種所需要的營養(yǎng)物質(zhì)。為補充營養(yǎng)和排除對微生物增長有害的代謝產(chǎn)物，要及時換水，換水方式分為連續(xù)換水和間歇換水兩種。對工業(yè)廢水，如缺乏氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，還要及時的將這些物質(zhì)投加入曝氣池。下面介紹城市污水處理廠幾種常用的污泥培養(yǎng)方法間歇培養(yǎng)低負(fù)荷連續(xù)培養(yǎng)接種培養(yǎng)培養(yǎng)活性污泥需要有菌種和菌種所需要的營養(yǎng)物質(zhì)。為補56間歇培養(yǎng)將曝氣池注滿污水，然后停止進水，開始曝氣。循環(huán)進行悶曝、靜沉和進水三個過程，每次進水量應(yīng)比上次有所增加，每次悶曝時間應(yīng)比上次縮短，即進水次數(shù)增加。悶曝2～3天后，停止曝氣，靜沉1h，排走部分上清液；然后進入部分新鮮污水?！皭炂亍笔侵钢黄貧舛贿M水這部分污水約占池容的1/5經(jīng)過15天左右即可使曝氣池中的MLSS超過100Omg/L。此時可停止悶曝，連續(xù)進水連續(xù)曝氣，并開始污泥回流，最初的回流比不要太大。當(dāng)污水的溫度為15～20℃時，采用該種方法可取25%，隨著MLSS的升高，逐漸將回流比增至設(shè)計值。間歇培養(yǎng)將曝氣池注滿污水，然后停止進水，開始曝氣57低負(fù)荷連續(xù)培養(yǎng)至MLSS超過1000mg/L時，開始按設(shè)計流量進水，MLSS至設(shè)計值時，開始以設(shè)計回流比回流，并開始排放剩余污泥。將曝氣池注滿污水，然后停止進水，悶曝1d然后連續(xù)進水連續(xù)曝氣，進水量控制在設(shè)計水量的1/5或更低，同時開始回流，逐步增加進水量。取回流比25%左右，低負(fù)荷連續(xù)培養(yǎng)至MLSS超過1000mg/L58將曝氣池注滿污水，然后大量投入其它處理廠的正常污泥，開始滿負(fù)荷連續(xù)培養(yǎng)。該法能大大縮短污泥培養(yǎng)時間，但受實際情況的制約，如其它處理廠離該廠的距離、運輸工具等。該法一般僅適于小處理廠，大型處理廠需要的接種量非常大，運輸費用高，經(jīng)濟上不合算。特點及適用范圍接種培養(yǎng)當(dāng)混合液30min沉降比達到15%～20%，污泥具有良好的凝聚沉淀性能，污泥內(nèi)含有大量的菌膠團和纖毛蟲原生動物，如鐘蟲、等枝蟲、蓋纖蟲等，并可使BOD的去除率達90%左右，即可認(rèn)為活性污泥已培養(yǎng)正常。將曝氣池注滿污水，然后大量投入其它處理廠的正常污泥，開5913.6.2、活性污泥系統(tǒng)的主要控制方法與控制參數(shù)試運行階段試運行的目的確定最佳運行條件

如何確定最佳運行條件

將活性污泥系統(tǒng)的運行中作為變數(shù)考慮的因素組合成幾種運行條件分階段進行試驗，觀察各種條件的處理效果，并確定最佳的運行條件作為變數(shù)考慮的因素有哪些

混合液污泥濃度（MLSS）、空氣量、污水注入的方式等；如采用生物吸附法，則還有污泥再生時間和吸附時間之比值；如工業(yè)廢水養(yǎng)料不足，還應(yīng)確定氮、磷的投量等。13.6.2、活性污泥系統(tǒng)的主要控制方法與控制參數(shù)試運行階60正常運行階段試運行確定最佳條件后，即可轉(zhuǎn)入正常運行。在正常運行過程中需要對活性污泥系統(tǒng)采取控制措施，使系統(tǒng)內(nèi)的活性污泥保持較高的活性及穩(wěn)定合理的數(shù)量，從而達到所需的處理水水質(zhì)。常用的工藝控制措施主要從三方面來實施：剩余污泥排放系統(tǒng)的控制污泥回流系統(tǒng)的控制曝氣系統(tǒng)的控制正常運行階段試運行確定最佳條件后，即可轉(zhuǎn)入正常61對供氣量（曝氣量）的調(diào)節(jié)供氣電耗占整個廢水處理廠電耗的大部分（50～60％），因此，應(yīng)極其慎重地對待這一參數(shù)。供氣量的控制方法最優(yōu)供氣量控制定供氣量控制與流入污水量成比例控制DO控制曝氣池出口處的溶解氧濃度即使在夏季也應(yīng)當(dāng)控制在1.5～2mg/L左右；其次要滿足混合液混合攪拌的要求，攪拌程度應(yīng)通過測定曝氣池表面、中間和池底各點的污泥濃度是否均勻而定。對供氣量（曝氣量）的調(diào)節(jié)供氣電耗占整個廢水處理廠電耗62回流污泥量的調(diào)節(jié)剩余污泥排放量的調(diào)節(jié)曝氣池內(nèi)的活性污泥不斷增長，MLSS值在增高，SV值也上升。因此，為了保證在曝氣池內(nèi)保持比較穩(wěn)定的MLSS值，應(yīng)當(dāng)將增長的污泥量作為剩余污泥量而排出，排放的剩余污泥應(yīng)大致等于污泥增長量，過大或過小，都能使曝氣池內(nèi)的MLSS值變動。調(diào)節(jié)回流污泥量的目的是使曝氣池內(nèi)的懸浮固體（MLSS）濃度保持相對穩(wěn)定。污泥回流量的控制方法定F/M控制定回流污泥量控制與進水量成比例控制（即保持回流比R恒定）定MLSS濃度控制回流污泥量的調(diào)節(jié)剩余污泥排放量的調(diào)節(jié)曝氣池63活性污泥法處理系統(tǒng)運行效果的檢測為了經(jīng)常保持良好的處理效果，積累經(jīng)驗，需要對曝氣池和二次沉淀池處理情況定期進行檢測.反映處理效果的項目進出水總的和溶解性的BOD、COD，進出水總的和揮發(fā)性的SS，進出水的有毒物質(zhì)(對應(yīng)工業(yè)廢水)；反映污泥情況的項目污泥沉降比(SV%)、MLSS、MLVSS、SVI、微生物鏡檢觀察等反映微生物的營養(yǎng)和環(huán)境條件的項目氮、磷、pH、溶解氧、水溫等檢測項目有:活性污泥法處理系統(tǒng)運行效果的檢測為了經(jīng)常保持良好64一般SV%和溶解氧最好2~4h測定一次，至少每班一次，以便及時調(diào)節(jié)回流污泥量和空氣量。微生物觀察最好每班一次，以預(yù)示污泥異?，F(xiàn)象。除個別項目可定期測定外，其他各項應(yīng)每天測一次。一般來說，水樣均取混合水樣，溶解氧的檢測應(yīng)采用儀器進行在線檢測。如有條件，上述檢測項目應(yīng)盡可能進行自動檢測和自動控制。此外，每天還需記錄：進水量曝氣設(shè)備的工作情況剩余污泥的排放規(guī)律剩余污泥量回流污泥量電耗空氣量一般SV%和溶解氧最好2~4h測定一次，至少6513.6.3、活性污泥法處理系統(tǒng)運行中的異常情況活性污泥法處理系統(tǒng)在運行過程中，有時會出現(xiàn)種種異常情況，處理效果降低，污泥流失。下面將在運行中可能出現(xiàn)的幾種主要的異?，F(xiàn)象和采取的相應(yīng)措施加以簡要闡述。污泥解體污泥上浮異常生物相泡沫問題污泥腐化污泥膨脹異?，F(xiàn)象13.6.3、活性污泥法處理系統(tǒng)運行中的異常情況活性66污泥膨脹污泥膨脹的危害隨著污泥膨脹的發(fā)生，污泥的沉降性能發(fā)生惡化，不能在二沉池內(nèi)進行正常的泥水分離，澄清液稀少(但較清澈)，污泥容易隨出水流失。發(fā)生污泥膨脹以后，流失的污泥會使出水SS超標(biāo)，如不立即采取控制措施，污泥繼續(xù)流失會使曝氣池的微生物量銳減，不能滿足分解污染物的需要，從而最終導(dǎo)致出水水質(zhì)惡化?；钚晕勰嗟腟VI值在100左右時，其沉降性能最佳，當(dāng)SVI值超過150時，預(yù)示著活性污泥即將或已經(jīng)處于膨脹狀態(tài)，應(yīng)立即予以重視。污泥膨脹污泥膨脹的危害隨著污泥膨脹的發(fā)生，污泥67在實際運行中，污水處理廠發(fā)生的污泥膨脹絕大部分為絲狀菌污泥膨脹。工業(yè)廢水廠比城市污水廠更容易發(fā)生膨脹。完全混合活性污泥法比推流式活性污泥法易發(fā)生污泥膨脹。污泥膨脹總體上分為：絲狀菌膨脹非絲狀菌膨脹系活性污泥絮體中的絲狀菌過度繁殖導(dǎo)致的膨脹系菌膠團細菌本身生理活動異常，致使細菌大量積累高粘性多糖類物質(zhì)，污泥中結(jié)合水異常增多，比重減輕，壓縮性能惡化而引起的膨脹。在實際運行中，污水處理廠發(fā)生的污泥膨脹絕大部分68大量的運行經(jīng)驗表明以下情況容易發(fā)生污泥膨脹：⑴污泥齡過長及有機負(fù)荷過低，營養(yǎng)物不足；⑵混合液中溶解氧濃度太低；⑶氮、磷含量不平衡的廢水；⑷高pH值或低pH值廢水；⑸含有有毒物質(zhì)的廢水；⑹腐化或早期消化的廢水，硫化氫含量高的廢水；⑺缺乏一些微量元素的廢水；⑻曝氣池混合液受到?jīng)_擊負(fù)荷；⑼碳水化合物含量高或可溶性有機物含量多的污水；⑽高有機負(fù)荷，且缺氧的情況下；⑾水溫過高或過低。大量的運行經(jīng)驗表明以下情況容易發(fā)生污泥膨脹：⑴污泥齡過69污泥助沉法污泥助沉法滅菌法污泥膨脹的控制臨時控制措施工藝運行調(diào)節(jié)控制措施環(huán)境調(diào)控控制法臨時控制措施指向發(fā)生膨脹的污泥中加入有機或無機混凝劑或助凝劑，增大活性污泥的比重，使之在二沉池內(nèi)易于分離。常用的藥劑有聚合氯化鐵、硫酸鐵、硫酸鋁和聚丙烯酰胺等有機高分子絮凝劑。有的小處理廠還投加粘土或硅藻土作為助凝劑。助凝劑投加量不可太多，否則易破壞細菌的生物活性，降低處理效果。污泥助沉法污泥助沉法滅菌法污泥膨脹的控制臨時控制措施70滅菌法原理：指向發(fā)生膨脹的污泥中投加化學(xué)藥劑，殺滅或抑制絲狀菌，從而達到控制絲狀菌污泥膨脹的目的。常用的滅菌劑有NaClO，ClO2，Cl2，H2O2和漂白粉等。由于大部分處理廠都設(shè)有出水加氯消毒系統(tǒng)，因而加氯控制絲狀菌污泥膨脹成為最普遍的一種方法。缺點：氯等滅菌劑對微生物是無選擇性的殺傷劑，既能殺滅絲狀菌，也能殺傷菌膠團細菌。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制投加點氯的濃度。這一類控制方法由于沒有深入了解引起污泥膨脹的真正原因而無法徹底解決污泥膨脹問題，控制不好，還會帶來出水水質(zhì)惡化的不良后果。另外，滅菌法只適用于控制絲狀菌污泥膨脹，控制非絲狀菌污泥膨脹一般用助沉法。滅菌法原理：常用的滅菌劑有NaClO，ClO71工藝運行調(diào)節(jié)控制措施用于運行控制不當(dāng)產(chǎn)生的污泥膨脹。例如，因DO低導(dǎo)致的膨脹，可增加供氧來解決；因pH太低導(dǎo)致的膨脹可調(diào)節(jié)進水水質(zhì)或加強上游廢水排放的管理；因污水“腐化”產(chǎn)生的膨脹，可通過增加預(yù)曝氣來解決；因營養(yǎng)物質(zhì)缺乏導(dǎo)致的膨脹，可投加營養(yǎng)物質(zhì)；因低負(fù)荷導(dǎo)致的膨脹，可適當(dāng)提高F/M。其出發(fā)點是通過曝氣池中生態(tài)環(huán)境的改變，造成有利于菌膠團細菌生長的環(huán)境條件，應(yīng)用生物競爭的機制抑制絲狀菌的過度生長和繁殖，將絲狀菌控制在合理的范圍內(nèi)，從而控制污泥膨脹的發(fā)生。近年得到充分發(fā)展的選擇器理論就是運用的這一概念。污泥膨脹的控制臨時控制措施工藝運行調(diào)節(jié)控制措施環(huán)境調(diào)控控制法環(huán)境調(diào)控控制法工藝運行調(diào)節(jié)控制措施用于運行控制不當(dāng)產(chǎn)生的污泥膨脹72污泥解體

當(dāng)活性污泥處理系統(tǒng)的處理水質(zhì)渾濁，污泥絮凝體微細化，處理效果變壞等則為污泥解體現(xiàn)象。定義

活性污泥處理系統(tǒng)運行不當(dāng)或污水中混入有毒物質(zhì)都可能引發(fā)污泥解體。如曝氣過量，致使活性污泥微生物的營養(yǎng)平衡遭到破壞，微生物量減少并失去活性，吸附能力降低，絮凝體縮小質(zhì)密，一部分則成為不易沉淀的羽毛狀污泥，處理水質(zhì)渾濁，SVI值降低等。當(dāng)污水中存在有毒物質(zhì)時，微生物會受到抑制或傷害，使污泥失去活性而解體，其凈化功能下降或完全停止。誘發(fā)原因發(fā)生污泥解體后，應(yīng)對污水量、回流污泥量、空氣量和排泥狀態(tài)以及SV、MLSS、DO、污泥負(fù)荷等多項指標(biāo)進行檢查，確定發(fā)生的原因，加以調(diào)整；當(dāng)確定是污水中混入有毒物質(zhì)時，應(yīng)考慮這是新的工業(yè)廢水混入的結(jié)果，需查明來源進行局部處理。解決措施污泥解體當(dāng)活性污泥處理系統(tǒng)的處理水質(zhì)渾濁，污泥絮73污泥腐化二沉池泥斗構(gòu)造不合理，污泥難下滑或刮泥設(shè)備有故障，使污泥長期滯留沉積在死角容易引起污泥腐化。誘發(fā)原因可通過加大二沉池池底坡度或改進池底刮泥設(shè)備，不使污泥滯留于池底；清除死角，加強排泥；安設(shè)不使污泥外溢的浮渣清除設(shè)備等可減少該問題的發(fā)生。解決措施污泥腐化是二沉池污泥長期滯留而厭氧發(fā)酵產(chǎn)生H2S、CH4等氣體，致使大塊污泥上浮。污泥腐化上浮與污泥脫氮上浮不同，腐化的污泥顏色變黑，并伴有惡臭。定義污泥腐化二沉池泥斗構(gòu)造不合理，污泥難下滑或刮泥74污泥上浮增加污泥回流量或及時排除剩余污泥，在脫氮之前將污泥排除；或降低混合液污泥濃度，縮短污泥齡和降低溶解氧等，使之不進行到硝化階段；加強反硝化功能都可減少該問題的發(fā)生。解決措施污泥(脫氮)上浮是由于曝氣池內(nèi)污泥泥齡過長，硝化進程較高(—般硝酸鹽達5mg/l以上)，但卻沒有很好的反硝化，因而污泥在二沉池底部產(chǎn)生反硝化，硝酸鹽成為電子受體被還原，產(chǎn)生的氮氣附于污泥上，從而使污泥比重降低，整塊上浮。另外，曝氣池內(nèi)曝氣過度，使污泥攪拌過于激烈，生成大量小氣泡附聚于絮凝體上，或流入大量脂肪和油類時，也可能引起污泥上浮。產(chǎn)生機理污泥上浮增加污泥回流量或及時排除剩余污泥，在脫75泡沫問題泡沫是活性污泥法處理廠運行中常見的現(xiàn)象。泡沫可在曝氣池上堆積很高，并進入二沉池隨水流走，產(chǎn)生一系列衛(wèi)生問題。

生物泡沫生物泡沫多呈褐色生物泡沫在冬天能結(jié)冰，清理起來異常困難。夏天生物泡沫會隨風(fēng)飄蕩，產(chǎn)生不良氣味。預(yù)防醫(yī)學(xué)還認(rèn)為產(chǎn)生生物泡沫的諾卡氏菌極有可能為人類的病原菌。如果采用表曝設(shè)備，生物泡沫還能阻止正常的曝氣充氧，使曝氣池混合液中的溶解氧濃度降低。生物泡沫還能隨排泥進入泥區(qū)，干擾濃縮池及消化池的運行。危害生物泡沫處理比較困難，有的處理廠曾嘗試用加氯、增大排泥、降低SRT等方法，但均不能從根本上解決問題。因此，對生物泡沫要以防為主。處理方法泡沫問題泡沫是活性污泥法處理廠運行中常見的76化學(xué)泡沫化學(xué)泡沫處理較容易，可以噴水消泡或投加除沫劑(如機油、煤油等，投量約為0.5~1.5mg/L)等。此外，用風(fēng)機機械消泡，也是有效措施。化學(xué)泡沫多呈乳白色

化學(xué)泡沫由污水中的洗滌劑以及一些工業(yè)用表面活性物質(zhì)在曝氣的攪拌和吹脫作用下形成。處理方法化學(xué)泡沫化學(xué)泡沫處理較容易，可以噴水消泡或投77異常生物相在工藝控制不當(dāng)或入流水質(zhì)水量突變時，會造成生物相異常。在正常運行的傳統(tǒng)活性污泥工藝系統(tǒng)中，存在的微型動物絕大部分為鐘蟲。認(rèn)真觀察鐘蟲數(shù)量及生物特征的變化，可以有效地預(yù)測活性污泥的狀態(tài)及發(fā)展趨勢。

DO過高或過低在DO為1~3mg/L時，鐘蟲能正常發(fā)育。如果DO過高或過低，鐘蟲頭部端會突出一個空泡，俗稱“頭頂氣泡”，此時應(yīng)立即檢測DO值并予以調(diào)整。當(dāng)DO太低時，鐘蟲將大量死亡，數(shù)量銳減。水中含有難降解物質(zhì)或有毒物質(zhì)

當(dāng)進水中含有大量難降解物質(zhì)或有毒物質(zhì)時，鐘蟲體內(nèi)將積累一些未消化的顆粒，俗稱“生物泡”，此時應(yīng)立即測量SOUR值，檢查微生物活性是否正常，并檢測進水中是否存在有毒物質(zhì)，并采取必要措施。進水的pH發(fā)生突變

當(dāng)進水的pH發(fā)生突變，超過正常范圍，可觀察到鐘蟲呈不活躍狀態(tài)，纖毛停止擺動。此時應(yīng)立即檢測進水的pH，并采取必要措施。異常生物相在工藝控制不當(dāng)或入流水質(zhì)水量突變時，78在正常運行的活性污泥中，還存在一定量的輪蟲。其生理特征及數(shù)量的變化也具有一定的指示作用。例如，當(dāng)輪蟲縮入甲被內(nèi)時，則指示進水pH發(fā)生突變；當(dāng)輪蟲數(shù)量劇增時，則指示污泥老化，結(jié)構(gòu)松散并解體。最后需要強調(diào)的是，生物相觀察只是一種定性方法，缺乏嚴(yán)密性，運行中只能作為理化方法的一種補充手段，而不可作為唯一的工藝監(jiān)測方式。在正常運行的活性污泥中，還存在一定量的輪蟲。其生理特7913.7活性污泥法的脫氮除磷原理及應(yīng)用

13.7.1概述

13.7.2脫氮原理與工藝技術(shù)

13.7.3污水生物脫氮理論與技術(shù)的新進展

13.7.4除磷原理與工藝技術(shù)

13.7.5污水生物除磷理論與技術(shù)的新進展13.7活性污泥法的脫氮除磷原理及應(yīng)用13.7.18013.7.1概述水體富營養(yǎng)化氮、磷的過量排放含豐富營養(yǎng)鹽類,使藻類等浮游生物快速生長,而后引起異養(yǎng)生物代謝旺盛,耗盡水體中DO,使水體變質(zhì),破壞水體中的生態(tài)平衡現(xiàn)象。13.7.1概述水體富氮、磷的過量排放含豐富營養(yǎng)鹽類81表11998年我國三大湖泊污染狀況

湖泊主要污染富營養(yǎng)化水體水質(zhì)太湖N、P嚴(yán)重IV－劣V類滇池N、P非常嚴(yán)重V或劣V類巢湖N、P非常嚴(yán)重

劣V類1998年我國海域監(jiān)測到赤潮22起：其中南海10起；東海5起；渤海和黃海7起。表11998年我國三大湖泊污染狀況湖泊主要污染富營養(yǎng)82

1999年四大海區(qū)近岸海域水質(zhì)類別比較

1999年四大海區(qū)近岸海域水質(zhì)類別比較83新問題：如何能經(jīng)濟、有效地從廢水中去除氮、磷化合物，來有效地保護受納水體解決日益嚴(yán)重的水體富營養(yǎng)現(xiàn)象。氮、磷與水環(huán)境問題一級處理:懸浮固體二級處理:有機物

BOD:N:P=100:5:1三級處理:脫氮除磷新問題：如何能經(jīng)濟、有效地從廢水中去除氮、磷化合物，來有效地84

主要來源于生活污水、農(nóng)業(yè)廢棄物（牲畜糞便等）和工業(yè)廢水（如羊毛加工、制革、印染）。

無機氮一部分由有機氮經(jīng)微生物分解轉(zhuǎn)化后形成，還有一部分來自施用氮肥的農(nóng)田排水和地表徑流，某些工業(yè)廢水（焦化、化肥廠）。氮在水體中的存在形態(tài)13.7.2脫氮原理與工藝技術(shù)無機氮（Inorganic-N）有機氮（Org-N）硝酸氮（NO3-―N）氨氮（NH4+-N）亞硝酸氮（NO2-―N）指蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸和尿素等總氮總凱氏氮（TotalKjelddlyNitrogen：TKN）主要來源于生活污水、農(nóng)業(yè)廢棄物（牲畜糞便等）和工業(yè)廢85好氧條件下,有機氮化合物在氨化菌的作用下，分解轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮。13.7.2脫氮原理與工藝技術(shù)氨化硝化好氧條件下,有機氮化合物在氨化菌的作用下，分解轉(zhuǎn)化為86缺氧條件下

NO2-NH2OH有機體（同化反硝化）NO3-NO2-N2ON2（異化反硝化）反硝化缺氧條件下NO2-NH2OH87硝化作用段微生物亞硝酸菌：氧化氨的細菌;專性好氧,化能自養(yǎng),G-,最適溫度25-30℃,最適pH值7.5-8.0,世代時間8h-1d

硝酸菌：氧化NO2-的細菌;專性好氧;化能自養(yǎng),以CO2為碳源;最適pH值7.5-8.0,最適溫度25-30℃,世代時間8h-幾天。硝化作用段微生物亞硝酸菌：氧化氨硝酸菌：氧化NO2-的細88反硝化作用段微生物反硝化菌：所有能以NO3-為最終電子受體,將HNO3還原為N2的細菌總稱，化能異養(yǎng)菌。兼性厭氧菌：厭氧:以硝酸氮為電子受體,以有機底物為電子供體;好氧:以O(shè)2為電子受體進行好氧呼吸。反硝化菌的種類很多，重要的有：脫氮微球菌（Micrococcusdenitrificans）、脫氮假單胞菌（Pscudomonasdenitrificans）、脫氮色桿菌（Chromobacteriumdenitrificans）、熒光假單胞菌（Pscudomonasfluorescens）等反硝化作用段微生物反硝化菌：所有能反硝化菌的種類很多，重要的89充足的溶解氧不能低于1mg/L足夠的曝氣時間pH值：7.5-8.0適當(dāng)補充堿度，最好是HCO3-堿度生物固體停留時間（污泥齡）：硝化菌增殖速度慢，污泥齡至少應(yīng)為硝化菌最小世代時間的2倍以上。硝化反應(yīng)的控制條件充足的溶解氧不能低于1mg/L硝化反應(yīng)的控制條件90碳源（電子供體）:有適量的碳源

pH值7-8

溶解氧0.5mg/L以下溫度20-40℃反硝化的運行控制條件外源反硝化:利用廢水中的有機物或外加碳源(甲醇)作為電子供體內(nèi)源反硝化:以機體內(nèi)的有機物為碳源碳源（電子供體）:有適量的碳源pH值7-8反硝化的運911.傳統(tǒng)的三級活性污泥脫氮工藝曝氣池去除BOD1硝化池反硝化23沉淀池沉淀池沉淀池污泥回流污泥回流污泥回流進水出水剩余污泥剩余污泥剩余污泥堿度甲醇N21.傳統(tǒng)的三級活性污泥脫氮工藝曝氣池1硝化池反硝化23沉淀池92缺氧A/O脫氮工藝沉淀池反硝化好氧BOD去除硝化堿度N2進水出水內(nèi)循環(huán)(硝化液回流)剩余污泥污泥回流2.A/O脫氮工藝缺氧A/O脫氮工藝沉淀池反硝化好氧BOD去除堿度N2進水出水93A/O脫氮工藝的特點沉淀池反硝化缺氧好氧BOD去除硝化堿度進水出水污泥回流內(nèi)循環(huán)（硝化液回流）反硝化能補充一些堿度無需加碳源為硝化減輕了負(fù)擔(dān)污泥產(chǎn)量小好氧出水，COD去除效果好流程短投資省防止污泥膨脹需要雙循環(huán)系統(tǒng)出水中含一定的NO3-沉淀池運行不當(dāng)，易產(chǎn)生污泥上浮為提高脫氮率須增大回流量，一方面增加了運行費用；一方面會破壞缺氧狀態(tài)影響反硝化剩余污泥A/O脫氮工藝的特點沉淀池反硝化缺氧好氧BOD去堿度進水出水94

3.

SBR法脫氮的典型運行方式沉淀期排水期反應(yīng)期進水期反應(yīng)期

在好氧條件下通過增大曝氣量、反應(yīng)時間與污泥齡來強化硝化反應(yīng)

在缺氧條件下方便地投加原污水〔或甲醇等〕提供充足的有機碳源作為電子供體

曝氣，去除有機物，硝化缺氧攪拌，反硝化碳源3.SBR法脫氮的典型運行方式沉淀期排水期反應(yīng)期進水期反9513.7.3污水生物脫氮理論與技術(shù)的新進展

a.短程生物脫氮技術(shù)的原理與優(yōu)點傳統(tǒng)脫氮途徑和亞硝酸型脫氮途徑對比N2NH4+NO2-NO3-NO2-a)全程硝化反硝化生物脫氮途徑NH4+NO2-N2b)短程硝化反硝化生物脫氮途徑13.7.3污水生物脫氮理論與技術(shù)的新進展a.96短程生物脫氮的優(yōu)點

與傳統(tǒng)硝化反硝化相比，短程硝化反硝化不僅可以節(jié)省能耗約25%（以氧計），節(jié)約碳源40%（以甲醇計），而且可以縮短反應(yīng)時間，大幅度降低產(chǎn)生的污泥量。

a.短程生物脫氮技術(shù)的原理與優(yōu)點3N2+6HCO3-+3H2O3N2+6HCO3-+7H2O節(jié)省40%CH3OH3CH3OH5CH3OH反硝化+3CO2+CO2短程硝化－反硝化工藝的優(yōu)點NH4++NH4++2O23/2O2NO2-+H2O+2H+硝化節(jié)省25%O2NO3-+H2O+2H+6NO3-+6NO2-+短程生物脫氮的優(yōu)點a.短程生物脫氮技術(shù)的原理與優(yōu)點97b.厭氧氨氧化原理的研究5NH4++3NO3-→4N2+9H2O+2H+ΔG0=-297kJ/molNH4+NH4++2O2→NO3-+2H++H2OΔG0=-349kJ/molNH4+比較反應(yīng)式可知：在無氧條件氨氧化與好氧氨氧化所釋放的自由能相當(dāng).既然硝化菌可以從好氧氨氧化中取得能量而生長，于是Broda（1977）預(yù)言自然界也應(yīng)存在厭氧氨氧化菌,它可以從厭氧氨氧化中取得能量而生長。理論預(yù)測10多年之后，荷蘭人Mulder首先在用于反硝化的流化床中發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。ＡＮＡＭＭＯＸ微生物的增長速率與產(chǎn)率是非常低的,但是氮的轉(zhuǎn)換率與傳統(tǒng)好氧硝化的轉(zhuǎn)換率相當(dāng)。ＡＮＡＭＭＯＸ?zé)o需有機碳源存在,碳酸鹽/二氧化碳是ＡＮＡＭＭＯＸ微生物生長所需的無機碳源。因此具有耗氧量低、污泥產(chǎn)量少、不需外加碳源等優(yōu)點。b.厭氧氨氧化原理的研究5NH4++3NO3-→4N2+998

結(jié)束語謝謝大家聆聽?。。?9

結(jié)束語謝謝大家聆聽?。。?9活性污泥法課堂活性污泥法課堂10013.4活性污泥法的各種演變和應(yīng)用

1、傳統(tǒng)活性污泥法

6、延時曝氣活性污泥法

3、階段進水活性污泥法

9、選擇器活性污泥法

5、完全混合活性污泥法

4、吸附－再生活性污泥法

2、漸減曝氣活性污泥法7、高負(fù)荷活性污泥法

8、純氧曝氣活性污泥法13.4活性污泥法的各種演變和應(yīng)用1、傳統(tǒng)101最新活性污泥法課堂課件102最新活性污泥法課堂課件103最新活性污泥法課堂課件104最新活性污泥法課堂課件105最新活性污泥法課堂課件106最新活性污泥法課堂課件1074、吸附－再生活性污泥法

(Contactstabilizationactivatedsludge，簡寫CSAS)吸附池再生池再生池吸附池二沉池二沉池回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥進水進水分建式合建式40年代后期首先在美國使用，其工藝流程如右圖所示。其主要特點是將活性污泥對有機物降解的兩個過程——吸附與代謝穩(wěn)定，分別在各自的反應(yīng)器內(nèi)進行。4、吸附－再生活性污泥法吸附池再生池再生池吸附108曝氣池二沉池污泥回流系統(tǒng)處理水曝氣池二沉池污泥回流系統(tǒng)處理水1095、完全混合活性污泥法(Completelymixedactivatedsludge，簡寫CMAS)

污水在曝氣池內(nèi)分布均勻，各部位的水質(zhì)相同，微生物群體的組成和數(shù)量幾乎一致，各部位有機物降解工況相同，因此，通過對F/M值的調(diào)整，可將整個曝氣池的工況控制在良好的狀態(tài)。進水二次沉淀池回流污泥剩余污泥排放處理水空氣完全混合式曝氣池5、完全混合活性污泥法污水在曝氣池內(nèi)分布均勻，各部110空氣曝氣池進水出水回流污泥剩余污泥Qw

二沉池空氣曝氣池進水出水回流污泥剩余污泥Qw二沉池1116、延時曝氣活性污泥法(Extendedaerationactivatedsludge，簡寫EAAS)工藝優(yōu)點

由于F/M負(fù)荷非常低，曝氣時間長，一般多在24h以上，活性污泥在池內(nèi)長期處于內(nèi)源呼吸期，剩余污泥量少且穩(wěn)定，勿需再進行厭氧消化處理，因此，這種工藝是污水、污泥綜合處理系統(tǒng)。此外，本工藝還具有處理水穩(wěn)定性高，對原污水水質(zhì)、水量變化有較強適應(yīng)性等優(yōu)點。工藝缺點曝氣時間長，池容大，基建費和運行費用都較高，占用較大的土地面積等。延時曝氣法適用于處理對處理水質(zhì)要求高而且又不宜采用污泥處理技術(shù)的小城鎮(zhèn)污水和工業(yè)廢水，處理水量不宜過大。6、延時曝氣活性污泥法工藝優(yōu)點由于F/M負(fù)荷非常低，曝氣1127、高負(fù)荷活性污泥法（High-RateActivatedSludge）其主要特點是F/M負(fù)荷高，曝氣時間短，處理效果較差，一般BOD5的去除率不超過70%～75%，因此，稱之為不完全處理活性污泥法。與此相對，BOD5去除率在90%以上，處理水的BOD5值在20mg/L以下的工藝則稱為完全處理活性污泥法。高負(fù)荷活性污泥法在系統(tǒng)和曝氣池的構(gòu)造方面，與傳統(tǒng)活性污泥法相同，即傳統(tǒng)法可以按高負(fù)荷活性污泥法系統(tǒng)運行，適用于處理對處理水水質(zhì)要求不高的污水。7、高負(fù)荷活性污泥法其主要特點是F/M負(fù)荷高，曝氣時1138、純氧曝氣活性污泥法(High-purityoxygenactivatedsludge，簡寫HPOAS)空氣中氧的含量僅為21%，而純氧中的含氧量為90%～95%，純氧氧分壓比空氣高4.4～4.7倍，用純氧進行曝氣能夠提高氧向混合液中的傳遞能力。早在40年代就有人設(shè)想用氧氣代替空氣進行曝氣，以提高曝氣池內(nèi)的生化反應(yīng)速率。1968年在美國紐約州的巴塔維亞污水處理廠建成了一座規(guī)模為10000m3/d的純氧曝氣池，并與鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)進行了對比試驗。1971年美國水質(zhì)管理委員會發(fā)表了該廠的對比試驗報告?，F(xiàn)在，世界上已有多座以純氧曝氣活性污泥法為主體處理技術(shù)的污水處理廠建成，其中美國底特律污水處理廠的規(guī)模達230×104m3/d。8、純氧曝氣活性污泥法空氣中氧的含量僅為21%，而純114氧利用率可達80%～90%，而鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)僅為10%左右；曝氣池內(nèi)混合液的MLSS值可達4000～7000mg/L，能夠提高曝氣池的容積負(fù)荷；曝氣池混合液的SVI值較低，一般都低于l00，污泥膨脹現(xiàn)象發(fā)生的較少；產(chǎn)生的剩余污泥量少。采用純氧曝氣系統(tǒng)的主要優(yōu)點有：氧利用率可達80%～90%，而鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)僅為10%1159、選擇器活性污泥法（Selectoractivatedsludge，簡寫SAS）它是近期發(fā)展起來，用于防止與控制絲狀菌型污泥膨脹的活性污泥處理工藝。它是在曝氣池前加一個水力停留時間很短的小反應(yīng)器，如圖所示。全部污水和回流污泥進入選擇器，形成高負(fù)荷區(qū)。這種有機物濃度較高的環(huán)境有利于菌膠團菌的優(yōu)先生長而抑制絲狀菌的過量生長，從而改善了污泥的沉降性能。選擇器進水回流污泥剩余污泥出水曝氣池二沉池9、選擇器活性污泥法它是近期發(fā)展起來，用于防止與控制116（菌膠團細菌）

比生長速率μ底物濃度（絲狀菌）μmax2μmax10S0Sμ絲狀菌和絮狀菌的競爭(S或DO)生長的關(guān)系（菌膠團細菌）比生長速率μ底物濃度（絲狀菌）μma117選擇器可分為好氧選擇器，缺氧選擇器，厭氧選擇器等形式。好氧選擇器需對污水進行曝氣充氧,使之處于好氧狀態(tài),而缺氧選擇器和厭氧選擇器只攪拌不曝氣。選擇器控制污泥膨脹的主要原理：好氧選擇器防止污泥膨脹的機理是提供DO適宜、底物充足的高負(fù)荷區(qū)，讓菌膠團細菌優(yōu)先利用有機物,從而抑制絲狀菌的過量繁殖。好氧選擇器選擇器可分為好氧選擇器，缺氧選擇器，厭氧選擇器等形式118缺氧選擇器控制污泥膨脹的主要機理是絕大部分菌膠團細菌能利用選擇器內(nèi)硝酸鹽中的化合態(tài)氧作為電子受體，進行生長繁殖，而絲狀菌（球衣菌）沒有這個功能，因而在選擇器內(nèi)受到抑制，增殖速率大大落后于菌膠團細菌，大大降低了絲狀菌膨脹發(fā)生的可能。缺氧選擇器厭氧選擇器控制污泥膨脹的主要原理是絕大部分種類的絲狀菌(球衣菌)都是絕對好氧的，在絕對厭氧狀態(tài)下將受到抑制。而絕大部分的菌膠團細菌為兼性菌，在厭氧狀態(tài)下將進行厭氧代謝，繼續(xù)增殖。但是,厭氧選擇器的設(shè)置，會導(dǎo)致產(chǎn)生絲硫菌污泥膨脹的可能性，因為菌膠團細菌的厭氧代謝會產(chǎn)生出硫化氫，從而為絲硫菌的繁殖提供條件。因此，厭氧選擇器的水力停留時間不宜太長。厭氧選擇器缺氧選擇器控制污泥膨脹的主要機理是絕大部分菌膠團細119ⅠRSMRSⅠRSⅠRSMⅠⅠ-進水；M-選擇器；RS-回流污泥；AB-曝氣池；OD-氧化溝；FC-二沉池；E-出水ODODⅠEEEEABABABEFCFCFCFC

幾種選擇器的布設(shè)方式RSRSMMMMⅠRSMRSⅠRSⅠRSMⅠⅠ-進水；M-選擇器；RS-回流12013.5曝氣及曝氣系統(tǒng)

13.5.2、氧轉(zhuǎn)移原理

13.5.3、氧轉(zhuǎn)移的影響因素

13.5.4、氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算

13.5.5、曝氣系統(tǒng)與空氣擴散裝置

13.5.1、概述

13.5曝氣及曝氣系統(tǒng)13.5.2、氧轉(zhuǎn)移原121曝氣是采取一定的技術(shù)措施，通過曝氣裝置所產(chǎn)生的作用，使空氣中的氧轉(zhuǎn)移到混合液中去，并使混合液處于懸浮狀態(tài)。曝氣的主要作用：⑴充氧，向活性污泥微生物提供足夠的溶解氧，以滿足其在代謝過程中所需的氧量。⑵攪動、混合，使活性污泥在曝氣池內(nèi)處于攪動的懸浮狀態(tài)，能夠與污水充分接觸。13.5.1、概述

曝氣是采取一定的技術(shù)措施，通過曝氣裝置所產(chǎn)生的作用，12213.5.2、氧轉(zhuǎn)移原理

13.5.2.1菲克（Fick）定律通過曝氣，空氣中的氧從氣相傳遞到混合液的液相，這既是一個傳質(zhì)過程，也是一個物質(zhì)擴散過程。擴散過程的推動力是物質(zhì)在界面兩側(cè)的濃度差。物質(zhì)的分子從濃度較高的一側(cè)向著較低的一側(cè)擴散、轉(zhuǎn)移。13.5.2、氧轉(zhuǎn)移原理13.5.2.1菲克（12313.5.2.2雙膜理論界面層流Xf液相主體（紊流）氣相主體氣膜液膜（紊流）CCSPiPg雙膜理論模型氣、液界面的兩側(cè)存在著氣膜和液膜。在污水生物處理中，有關(guān)氣體分子通過氣膜和液膜的傳遞理論，一般都以劉易斯（Lewis）和懷特曼（Whitman）于1923年建立的“雙膜理論”為基礎(chǔ)。13.5.2.2雙膜理論界面層流Xf液相主體（紊流）12413.5.2.3氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa值的確定氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa是計算氧轉(zhuǎn)移速率的基本參數(shù)，也是評價空氣擴散裝置供氧能力的重要參數(shù)，通過試驗求定。（CSC0）（CSCt）將（9）式積分整理后，得到下式：C0——曝氣池內(nèi)初始溶解氧的濃度，[質(zhì)量][體積]-1，一般用mg/L表示；Ct——曝氣某時刻t時，溶解氧濃度，[質(zhì)量][體積]-1，一般用mg/L表示；CS——飽和溶解氧濃度，[質(zhì)量][體積]-1，一般用mg/L表示；t——曝氣時間，[時間]，一般用h表示。Lg=KLa2.303t（10）13.5.2.3氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa值的確定氧總12513.5.4氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算13.5.4.1氧轉(zhuǎn)移速率的計算生產(chǎn)廠家提供空氣擴散裝置的氧轉(zhuǎn)移系數(shù)是在標(biāo)準(zhǔn)條件下測定的，所謂標(biāo)準(zhǔn)條件是：水溫20℃；氣壓為1.013×105Pa（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）；測定用水是脫氧清水。標(biāo)準(zhǔn)氧轉(zhuǎn)移速率（R0）可按下式計算：（20）式中C——水中含有的溶解氧濃度，mg/L，脫氧清水C=0。13.5.4氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算13.5.4.1氧126上式必須根據(jù)實際條件加以修正，引入各項修正系數(shù)，溫度為T條件下的實際氧轉(zhuǎn)移速率（R）應(yīng)等于活性污泥微生物的需氧速率（Rr）：（21）R0與R之比為：CCRRs-××=CTsb)()20(0T-)20(024.1rba（22）上式必須根據(jù)實際條件加以修正，引入各項修正系數(shù)，溫度為T127一般，

即實際工程所需空氣量較標(biāo)準(zhǔn)條件下的所需空氣量多33～61%。而CCRCRTsbs-××=)()20(0T-)20(024.1rba混合液的溶解氧濃度，一般按2mg/L考慮。（23）一般，即實際工程所需空氣量較標(biāo)準(zhǔn)條件下的所需空氣量12813.5.4.2氧轉(zhuǎn)移效率與供氣量的計算式中EA—氧轉(zhuǎn)移效率，%；Oc—供氧量，kg/h；氧轉(zhuǎn)移效率（氧利用效率）：（24）0.21——氧在空氣中所占的比例,1.43——氧的容重（kg/m3）。（25）Gs——供氣量，m3/h式中V—曝氣池體積13.5.4.2氧轉(zhuǎn)移效率與供氣量的計算式中EA—氧轉(zhuǎn)129供氣量：對鼓風(fēng)曝氣，各種空氣擴散裝置在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下EA值，是廠商提供的。因此，供氣量可以通過式（26）確定，即：RO值根據(jù)公式（23）確定。（26）供氣量：對鼓風(fēng)曝氣，各種空氣擴散裝置在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下EA值130對機械曝氣，各種葉輪在標(biāo)準(zhǔn)條件下的充氧量與葉輪直徑、線速率的關(guān)系，也是廠商通過實際測定提供的。如泵型葉輪的充氧量與葉輪直線及葉輪線速率的關(guān)系，按下式確定：式中Qos——泵型葉輪在標(biāo)準(zhǔn)條件下的充氧量，kg/h；——葉輪線速率，m/s；

D——葉輪直徑，m；

K——池型結(jié)構(gòu)修正系數(shù)。（27）對機械曝氣，各種葉輪在標(biāo)準(zhǔn)條件下的充氧量與葉輪直徑、線131,R0值則按式（23）確定。所需葉輪直徑可以通過公式（27）求定（泵型葉輪），其他類型的葉輪的充氧量則根據(jù)相應(yīng)的公式或圖表求出。由于活性污泥系統(tǒng)供氧速率應(yīng)與活性污泥微生物耗氧速率保持平衡，因此，曝氣池混合液的需氧量應(yīng)等于供氧量。對此，曝氣池的需氧量按式計算。需氧量：,R0值則按式（23）確定13213.5.5曝氣系統(tǒng)與空氣擴散裝置空氣擴散裝置一般也稱曝氣裝置或曝氣頭，是活性污泥系統(tǒng)很重要的設(shè)備之一。當(dāng)前廣泛應(yīng)用于活性污泥系統(tǒng)的空氣擴散裝置分為鼓風(fēng)曝氣和機械曝氣兩大類。(1)充氧：將空氣中的氧（或純氧）轉(zhuǎn)移到曝氣的混合