水處理工程二

1水處理工程（Ⅱ）——污水處理鄭曉英辦公室：水311電話：837879353

污水處理課程簡介?課程性質(zhì)與任務(wù) 主要專業(yè)課程 具有從事污水處理工程設(shè)計、初步科研及獨立思考能力?基本要求 掌握基本概念、基本理論、基本方法（設(shè)計計算） 對污水處理工程運行管理有一定了解 初步科研能力 該學(xué)科現(xiàn)狀及發(fā)展動向有所了解 先修課程水力學(xué)、環(huán)境微生物、有機化學(xué)、無機化學(xué)4本門課程的主要內(nèi)容????????????一、概述二、污水的物理處理

格柵池 沉砂池 沉淀池三、污水的生物處理

活性污泥法 生物膜法 污水的生態(tài)處理法 污水的脫氮除磷 污水的厭氧處理法四、污泥處理工藝?五、污水處理廠的規(guī)劃與設(shè)計5第一章概述6本章知識要點?1.污水水質(zhì)污染物指標(biāo)。?2.污水處理的工藝流程和常用方法。?3.水體自凈。?4.污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。1.2污水水質(zhì)污染指標(biāo)?衡量水污染程度的指標(biāo)固體物質(zhì)有機物質(zhì)有毒物質(zhì)

pH值色、臭、熱

11固體物質(zhì)懸浮固體漂浮物質(zhì)懸浮物質(zhì)可沉物質(zhì)溶解固體：溶解性鹽類及其它呈 溶解狀態(tài)的物質(zhì)

1213有機物質(zhì)生化需氧量——BOD好氧微生物在一定的溫度、時間條件下，氧化分解水中有機物的過程中所消耗的游離氧的數(shù)量。BOD表示污水中有機污染物在生化分解過程中所需的氧量。BOD越高，表示水中所含的有機物質(zhì)就越多。14化學(xué)需氧量——COD化學(xué)氧化劑氧化有機物時所需的氧量。常用氧化劑：重鉻酸鉀、高錳酸鉀化學(xué)需氧量高于生化需氧量。15營養(yǎng)鹽指標(biāo)－導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化總磷、總氮。(1)總磷(TP)：污水中含磷化合物的總和。包括有機磷與無機磷兩類。

(2)總氮(TN):污水中含氮化合物的總和。它包括有機氮、氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮。16營養(yǎng)鹽指標(biāo)－導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化

凱氏氮（KjN）：是有機氮與氨氮的總和。它可用來判斷污水在進行生物處理時，氮營養(yǎng)是否充足的依據(jù)。氨氮(NH3-N):污水中以游離氨（NH3-N）與銨鹽(NH4＋)的總和。21有毒物質(zhì)達(dá)到一定的濃度以后，能夠危害人體健康、危害水生物，或者影響污水的生物處理效果的物質(zhì)。毒性作用明顯引起人體中毒的物質(zhì)不易被人們發(fā)現(xiàn)，而是通過食物鏈的聚集作用，在人體內(nèi)達(dá)到一定的濃度才呈現(xiàn)出癥狀有毒物質(zhì)?????重金屬SS無機酸堿非重金屬無機有毒物質(zhì)各種難降解的特殊有機物（二噁英，聚合氯代苯等）

2225pH值pH值的大小對水中生物及細(xì)菌的生長有很大的影響。色、臭、熱城市污水呈現(xiàn)顏色，氣味影響水體的物理狀 況，降低水體的使用價值。水體受到熱污 染，將會破壞魚類的正常生活環(huán)境。261.3污水處理系統(tǒng)30地下水溢流納污水體混合污水管網(wǎng)

污水處理廠

排放水上休閑設(shè)施居民區(qū)

污水收集系統(tǒng)降雨

滲漏3312按作用分物理法生物法化學(xué)法3物理法：通過物理作用，分離去除水體中呈懸浮狀態(tài)的物質(zhì)。處理方法：重力分離法、離心分離法、篩濾法、氣浮法、反滲透法等。4生物法：利用微生物新陳代謝功能，采取人工強化措施，使污水中呈溶解和膠體狀態(tài)的有機污染物質(zhì)被降解并轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，使污水得以凈化。處理方法：活性污泥法、生物膜法等5化學(xué)法：利用化學(xué)反應(yīng)來分離、回收污水中的污染物質(zhì)，使其轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。

處理方法：混凝法、中和法、氧化還原法、離子交換法、電解法、汽提、萃取、吸附、電滲析等6按處理程度分一級處理二級處理三級處理7一級處理去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體物質(zhì)。常用方法：物理法BOD去除率：30％左右污水的物理處理（一級處理）污水格柵

沉淀池污泥消化池

沉砂池沼氣利用

出水泥

水 污泥脫水設(shè)備物理法處理流程

89二級處理去除污水中大量呈膠體和溶解狀態(tài)的有機物。常用方法：生物法BOD去除率：80％～90％10三級處理進一步去除污水中難降解的有機物質(zhì)、磷、 氮等能夠?qū)е滤w富營養(yǎng)化的可溶性無機物 質(zhì)。以及某種特殊的污染物質(zhì)，如除鐵、除 錳、除氟等。常用方法：生物脫氮除磷法、混凝沉淀法、 砂濾法、活性炭吸附法、離子交換法、電滲 析法等。11粗格柵進水泵房細(xì)格柵沉砂池流量計井好氧池二沉池消毒接觸池脫水機房勻質(zhì)池污泥濃縮池剩余污泥污泥回流泵房上清液初沉池污水的生物處理（二級處理）

超越管線 加氯12粗格柵間及進水泵房13細(xì)格柵及沉砂池14生化反應(yīng)池（好氧池）15二沉池16接觸消毒池17按成分分污泥泥渣按來源分

污泥的處理及利用污泥處置的目的 減量、穩(wěn)定、無害化、綜合利用污泥的分類

初沉池污泥剩余污泥腐殖污泥消化污泥化學(xué)污泥

18

生污泥熟污泥19污泥的性質(zhì)指標(biāo)污泥的含水率：污泥中所含水分的重量與污泥總重量之比的百分?jǐn)?shù)濕污泥比重?fù)]發(fā)性固體可消化程度污泥重金屬離子含量污泥肥分20污泥處理流程污泥濃縮池消化池脫水填埋最終處理作肥料焚燒生污泥21污泥脫水機房241.4水體的自凈和排放標(biāo)準(zhǔn)污水出路水體的防護

排入水體灌溉農(nóng)田

重復(fù)利用水體的自凈：江河、湖泊等水體對污水的稀釋能力，具有一定凈化水中污染物質(zhì)的能力。

25261.水體的自凈?物理凈化作用?化學(xué)凈化作用?生物化學(xué)凈化作用27物理凈化作用?沉淀、擴散、稀釋。?污水稀釋的程度用稀釋度表示。?稀釋度（稀釋比）：參與與污水混合的河水流量與污水流量之比。28化學(xué)凈化作用?水體中通過多種化學(xué)或物理化學(xué)作用能去除水中的污染物。?化學(xué)沉淀、絮凝沉淀，物理化學(xué)吸附等。29生物化學(xué)凈化作用??

生物化學(xué)凈化可使污染物的總量降低，使水體得到真正的凈化。 生物化學(xué)作用后，最終使有機物無機化，由有害向無害轉(zhuǎn)化。302.氧垂曲線?排入河水中的有機物經(jīng)微生物降解，一方面消耗 水中的DO；另一方面，空氣中的氧通過河流水面 不斷地溶入水中，會使DO逐步增加直至得到恢 復(fù)，故耗氧與復(fù)氧是同時進行的。?污染河水中DO、BOD的濃度變化如下圖。31?由上圖可看出：污水排入河流后，DO曲線呈懸索狀下垂；BOD5曲線呈逐步下降狀，直至恢復(fù)到污水排入前的濃度。氧垂曲線分為三段：?第一段a～o段：耗氧速度大于復(fù)氧速度，水中DO

含量急劇下降，虧氧量增加，直至好氧速率等于復(fù) 氧速率。o點處，DO量最小，虧氧量最大，稱o點 為臨界虧氧點或垂氧點。?第二段o～b段：復(fù)氧速率開始超過好氧速率，水中

DO含量開始回升，虧氧量逐漸減少，直至轉(zhuǎn)折點

b。?第三段為b點以后：DO含量繼續(xù)回升，虧氧量繼續(xù)減少，直至恢復(fù)到排污點前的狀態(tài)。32?《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）3.水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)33《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）《城鎮(zhèn)水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)地方標(biāo)準(zhǔn)類限制排污，如《太湖流域總磷、總氮排放標(biāo)準(zhǔn)》4.污水排放標(biāo)準(zhǔn)34

1)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》

（GB8978-1996）?規(guī)定了包括生活污水、城市污水和部分重點行業(yè) 的工業(yè)廢水水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)?分年限和行業(yè)，共計69項指標(biāo)，分三級執(zhí)行排放情況Ⅲ類水體一級二級Ⅳ、Ⅴ城市管網(wǎng)（含二級類水體污水處理廠）污染物排放標(biāo)準(zhǔn)三級第一類污染物第二類污染物重點重金屬和有 機物基本控制指標(biāo)部分行業(yè)最高允 許排水量不分年限和行業(yè)，統(tǒng)一執(zhí)行分年限和行業(yè)，分別執(zhí)行相應(yīng)標(biāo) 準(zhǔn)，1997-12-31為分界點35污染物分類3637受納水體功能景觀用水和回用水Ⅲ類Ⅳ、Ⅴ類污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一級A一級B二級2)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》

（GB18918-2002）?規(guī)定了位于城鎮(zhèn)的污水處理廠污染物排放標(biāo) 準(zhǔn)，包括水、氣和固（污泥）三個方面。?共計62項指標(biāo)，分三級執(zhí)行

3839404142第一章作業(yè)和思考題?1.污水的主要污染物指標(biāo)及其定義(COD,BOD,TOD,

TOC,TN,Kj-N,TP等）？?2.污水可生化性的劃分？?3.污水處理的基本方法和基本流程？?4.水體自凈過程？污水排放到水體中時溶解氧變化曲線（氧垂曲線）？?5.熟悉各污染物排放的標(biāo)準(zhǔn)，重點掌握《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）。1第二章污水的物理處理21.掌握物理處理單元的各種形式及其構(gòu)造特點。2.熟悉物理處理單元的設(shè)計計算方法。3.了解相關(guān)的設(shè)備及其選型。教學(xué)內(nèi)容和要求3物理處理重力分離 離心分離篩網(wǎng)格柵

微濾機沉砂池沉淀池隔油池氣浮池 離心機 旋流分離器篩濾去除纖維狀物質(zhì) 和大塊懸浮物去除中細(xì)顆粒懸浮物 去除不同密度、不同 粒徑懸浮物 去除密度小于1或接 近1的懸浮物 去除比重大、剛性顆粒本章主要就城市生活污水處理中使用的格柵、沉砂池、沉淀池進行講授4§2.1格柵1.位置和設(shè)置目的：一般斜置在污水溝渠、泵房集水井進口、污水處理廠進口及沉砂池前。2.設(shè)置目的：根據(jù)柵條間距，截留不同粒徑的懸浮物和漂浮物，以減輕后續(xù)構(gòu)筑物的處理負(fù)荷，保證設(shè)備的正常運行。3.柵渣：被截留的污染物，其含水率70～80％,容重750kg/m3。一、基本要求和分類（2）按柵條的間隙4.分類：

平面格柵：篩網(wǎng)呈平面

（1）按形狀

曲面格柵：篩網(wǎng)呈弧狀

粗格柵（50-100mm）細(xì)格柵（3-10mm）

5中格柵（10-40mm）6（3）按篩余物清理方式分人工清渣（4）按格柵活動方式固定格柵活動格柵機械清渣大于0.2m3/d時采用

手耙式機械耙式回轉(zhuǎn)格柵鼓輪格柵7人工清渣格柵示意圖格柵

操作平臺濾水板12格柵

移動式伸縮臂機械格柵示意圖

行走輪耙斗13?二.格柵的設(shè)計?1.格柵設(shè)計依據(jù)：水量大小、柵渣量。?機械清渣采用回轉(zhuǎn)式、轉(zhuǎn)鼓式；適于水量 大、渣多或機械程度、自動化程度較高時采 用。?人工清渣適于水量小、少柵渣，當(dāng)柵渣多為纖 維狀物質(zhì)而難于用耙清除時，也多采用定時吊 起柵渣人工清除。14?2.設(shè)計參數(shù)①寬度B：600～2000mm③格柵數(shù)量：當(dāng)渣量>0.2m3/d時，機械清渣不宜少于2臺。1～10mm細(xì)格柵②柵條間隙e：10～40mm中格柵≥50mm粗格柵15?④格柵安裝角度：30～90°(60°)。?⑤流速：過柵流速0.6～1.0m/s，?過柵水損0.08～0.15m。?⑥高度：設(shè)水深h，格柵水頭損失h1，柵 前渠道超高h(yuǎn)2（一般采用0.3m），則后槽 總高度H＝h1＋h2＋h。?柵前水深h：0.4～1.5m16?⑦柵條斷面形狀、尺寸：????正方形20×20mm； 圓形?=20；長方形10×50mm，迎水面半園矩形10×50mm。1718已知某城市污水處理廠設(shè)計規(guī)模為30000m3/d，設(shè)計進水泵房前粗格柵各部分尺寸。其中進水管道埋深6.50m，管徑1200mm，充滿度0.5。19???

柵槽寬度：B＝S(n-1)＋en柵條間隙數(shù)：n＝Qmax(sinα)0.5/ehv， 柵條數(shù)：n－1，柵寬S。

3.設(shè)計參數(shù)和計算?①柵槽寬度：已知B或Qmax、水深h、流速V20②柵槽總長度：L＝L1＋L2＋1.0＋0.5＋H1/tgα其中：L1＝(B－B1)/2tgα1，L1為進水渠漸寬部分長度L2＝L1/2，L2為渠出水漸窄處長度。α1為渠道展開角，一般20°B1為進水渠寬度0.5與1.0為格柵前后的過渡段長度。?③格柵的水頭損失：?h1＝kh0?其中：k為系數(shù)，一般取3。?h0＝ζ·v2·sinα/2g，?ζ＝β(s/e)4/3，為阻力系數(shù)；??

矩形β＝2.42為避免涌水，需將柵后槽底下降h1作為補償。?④柵槽總高度：H＝h1＋h2＋h，h2為超高0.3m。?H1＝h2＋h，

21?⑤每日柵渣量：?W＝(QmaxW1×86400/K總)×1000(m3/d)。??

其中：W1為柵渣量(m3/103m3污水)，一般取0.01～0.1。 粗格柵取小值，細(xì)格柵取大值。?K總為生活污水變化系數(shù)。0.11

2.7(Q/86.4)KZ=其中：Q－－m3/d

22?1.功能和任務(wù)：去除比重比較大的無機顆粒（ρ≧2.65，d≧0.21mm），以減輕對設(shè)備的磨損，降低構(gòu)筑物（沉淀池）的負(fù)荷。?2.設(shè)置位置：泵站、倒虹管和初沉池前。?3.常見類型：平流式沉砂池、曝氣沉砂池和旋流式沉砂池等。

23

§2.2、沉砂池一、基本要求24二、設(shè)計規(guī)范要求?①n≥2；?②設(shè)計流量：最大設(shè)計流量?③沉砂量：15～30m3/106m3污水，含水率60％；?④砂斗容積≤2日沉砂量，斗壁與水平面傾角≥55°。25三、平流式沉砂池?1.構(gòu)造：由入流渠、出流渠、閘板、砂斗組成。?2.設(shè)計參數(shù)：?①Vmax=0.3m/s，Vmin=0.15m/s。（為 什么？）?②水力停留時間t：?Qmax時不少于30s，一般30～60s。?③有效水深h2≤1.2m，?一般采用0.25～1.0m；池寬≧0.6m?④進水頭部應(yīng)采取消能和整流措施。

2627?????⑤池底底坡：0.01～0.02。⑥超高：≥0.3m。⑦排砂方式：一般為機械排砂 重力排砂，排砂管d≧200mm。⑧優(yōu)缺點：構(gòu)造簡單、處理效果好，但重力排砂時構(gòu)筑物需高架。28?3.計算公式：?①池長：L＝vt，??t為最大設(shè)計流量時的停留時間

V：0.15~0.3m/s，t：30～60s??②水流斷面面積：③池總寬：

A＝Qmax/v；B＝A/h2；?????

h2為設(shè)計有效水深；0.25～1.0m；B≧0.6m。④沉砂斗容積：

V＝86400QmaxTx1/105K總，

x1為城市污水沉砂量，取3m3/105m3污水；

T為排渣間隔時間，可取2d。31四、曝氣沉砂池（可去除11％的有機物）?1.曝氣的目的：a.增加摩擦，剝離顆粒表面的有機物。?b.形成旋流，使無機顆粒甩向外側(cè)而沉淀。?c.預(yù)曝氣，改善污水水質(zhì)，減輕散發(fā)氣味32集砂槽曝氣管2.構(gòu)造：

橫斷面呈矩形，底坡i＝0.1～0.5，坡向砂槽；砂槽上方設(shè)曝氣器，曝氣器安裝高度距池底0.6～0.9m。343.設(shè)計參數(shù)a.最大設(shè)計流量時的水力停留時間；1～3min。b.最大設(shè)計流量時的水平流速；0.06～0.12m/s.C.曝氣量：0.1～0.2m3空氣/m3污水或3～5m3空氣/(m2?h)。35進水管出水管出水渠五、鐘式沉砂池（旋流式沉砂池）36設(shè)計參數(shù)????停留時間t≥30s。表面水力負(fù)荷：150~200(m3/m2.h)。有效水深h：1.0-2.0m。D/H比：2.0-2.5。38設(shè)計尺寸圖

§2.3沉淀池?一、概述?1.分類：?①按工藝布置劃分：初沉池和二沉池。

一級處理或二級處理的預(yù)處理

初沉池去除SS40～55％ 去除BOD20～30％二沉池生物處理裝置后實現(xiàn)泥水分離生物處理的重要組成部分生物處理＆二沉池實現(xiàn)：去除SS70～90％ 去除BOD65～95％

12緩沖區(qū)污泥區(qū)出水區(qū)劃分為五個區(qū)②按池內(nèi)水流流態(tài)分平流式輻流式

豎流式2.結(jié)構(gòu)組成

進水區(qū) 沉淀區(qū)????????二、設(shè)計規(guī)范要求①數(shù)目≥2座，并聯(lián)運行。②超高h(yuǎn)≧0.3m，緩沖層高度0.3～0.5m。③污泥區(qū)容積≤2d污泥量計算。 機械排泥：按2~4h泥量計算； 人工排泥：按1d排泥量計算。④污泥斗斜壁與水平面傾角：≧55°⑤排泥管d≧200mm

34沉淀池的功能與負(fù)荷或停留時間的關(guān)系類別沉淀池位置沉淀時間

(h)

表面負(fù)荷(m3/m2.h)污泥量（干物質(zhì)）

(g/pc.d)污泥含水率

(%)僅一級處理 二級處理1.5-2.01.0-2.01.5-2.51.5-3.015-2714-2596-9795-97活性污泥法 生物膜法1.5-2.51.5-2.51.0-1.51.0-2.010-21

7-1999.2-99.5

96-98二沉池初沉池6流入裝置:沉淀區(qū)污泥區(qū)緩沖層平流式沉淀池構(gòu)造

流出裝置7平流式沉淀池教學(xué)圖8?①流入有側(cè)向配水槽、擋流板組成，起均勻布水的作用。距流入槽0.5～1.0m。?②流出由出水槽和擋板組成。流出槽為自由溢流堰，堰口采用鋸齒形，最大負(fù)荷≧2.9L/(m.s)（初沉池）、1.7L/(m.s)（二沉池）。出口處擋板一般0.3-0.4m，距出水口0.25-0.5m。?③浮渣槽：在出水堰前?④緩沖層：避免已沉淀污泥被水流攪起。?⑤污泥區(qū)：貯存、濃縮和排泥作用。1.基本構(gòu)造平流式沉淀池入口整流措施1

2 1 3溢流式入流，設(shè)置有孔整流擋板（穿孔墻）

16 5

淹沒孔與擋流板的組合

4底孔入流，底部設(shè)置擋流板（穿孔墻） 淹沒孔與有孔整流墻的組合（其中有孔整墻的開孔總面積為過水?dāng)嗝娴?-20％）

9163沉淀池出水槽

1沿沉淀池寬度設(shè)置的集水槽12設(shè)置平行出水支槽的集水槽

1沿部分池長設(shè)置出水支槽的集水槽1-集水槽；2-集水支槽

1011目前多采用如下圖所示的鋸齒形溢流堰，這種溢流堰易于加工，也比較容易保證出水均勻。水面應(yīng)位于齒高度的1/2處。沉淀池進出水及集水堰自由堰式出水堰112鋸齒三角堰式的出水堰390°42出流孔式的出水堰

121-集水槽；2-自由堰；3-鋸齒三角堰；4-淹沒堰口13鋸齒形出水堰浮渣槽14

三、輻流式沉淀池?1.構(gòu)造：一般為圓形，由進水、沉淀、緩 沖、污泥、出水五區(qū)以及排泥裝置組成中心進水周邊出水周邊進水周邊出水2.分類輻孔整流板淀池剖面示意圖中心套管流式沉（穿孔率10-20%）15出水堰穿進水1/2HH出水渠1/10R進水管排泥管中心筒導(dǎo)流筒R出水管檔渣板中心進水周邊出水輻流式沉淀池示意圖

16進水出水排泥18輻流式沉淀池除渣槽和出水堰浮渣槽 出水堰進水槽刮泥裝置出水堰

19出水槽203.設(shè)計參數(shù)?a.D/H：6～12，D≥20～30m。?b.池底底坡：0.05～0.1。?c.周邊進水的沉淀效率高，其設(shè)計表面負(fù)荷可提高1倍左右，即3～4m3/m2·h。

4.沉淀池的設(shè)計要點(1)沉淀池的設(shè)計包括：

功能構(gòu)造設(shè)計和結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計。(2)設(shè)計良好的沉淀池應(yīng)滿足以下三個基本要求(i)有足夠的沉降分離面積；(ii)入流、出流區(qū)結(jié)構(gòu)合理，均勻布水、集水；(iii)良好的污泥、浮渣收集和排放設(shè)備。

21

5.沉淀池設(shè)計計算?設(shè)計污水處理廠的初沉池：??

①流量為：5.0萬m3/d，收集部分城市生活污水和工業(yè)廢水。 ②進水水質(zhì)條件為：SS=200mg/L?③服務(wù)人口為：18.8萬

22235.沉淀池設(shè)計計算?a.沉淀池表面積、座數(shù)及單池直徑：?A1＝Q/(n.q)，表面負(fù)荷q[m3/(m2·h)]：?一般取值：初沉池1.5~3.0；二沉池1.0左右?D＝(4A1/π)0.5?b.沉淀池有效水深：h2＝q.t。?停留時間t：一般取值：初沉池1~2h；二沉池1.5~2.5h，?h2――一般2.0~4.0m?c.池子總高度：?H＝h1＋h2＋h3＋h4＋h5，?h1為超高，取0.3m；?h3為緩沖層高度，無刮泥機時取0.5m，機械排泥 時，緩沖層的上緣應(yīng)高出刮泥板0.3m。?h4為底坡落差，h5為泥斗高度。24???S－－每人每天產(chǎn)泥量，取0.3～0.8L；N－－人口數(shù)；T－－兩次清泥時間間隔（d）。?按進出水SS濃度計算?W＝Qmax.24(C0－C1).100T/γ(100－p)?＝Qmax.(C0－C1).86400.100T/Kzγ(100－p)n?γ－－污泥密度(t/m3),約為1，?p－－污泥含水率(％）

5.沉淀池設(shè)計計算?d.污泥區(qū)容積：?按人口計算，W＝SNT/1000n。255.沉淀池設(shè)計計算?e.泥斗容積：?V1＝πh5/3(r12+r1r2+r22),?r1、r2為泥斗上下半徑。?泥斗以上錐體部分容積：?V2＝πh4/3(R2+r1R+r12)。?污泥區(qū)容積：Vs＝V1+V2266.新型沉淀池--向心輻流式沉淀池圖（周邊進水中心出水）出水槽位置容積利用系數(shù) （％）出水槽位置容積利用系數(shù) （％）R93.6R/387.5R/279.7R/485.727出水槽位置?不同出水槽位置的容積利用率?多采取池周進水池周出水的方式.（周邊進水周邊出水）進水槽,底部有孔出水槽出水堰出水堰前擋板 進水擋板,

深入水下 約3/4水深

2829出水鋸 齒堰出 擋板

出水槽進水擋板,

深入水下約3/4水深30c適用于水量不大的小型污水處理廠。

四、豎流式沉淀池豎流式沉淀池圖特點：

a排泥方便，占地面積??；

b池子深度小，施工困難，對沖擊負(fù)荷及溫度 變化的適應(yīng)能力較差，造價高，池徑不宜太大31豎流式沉淀池示意圖進水排泥出水廢水類別沉淀池類別廢水量

3m/h表面負(fù)荷率

32m/（m?h)

管徑（mm）

長度（mm)傾角燒結(jié)廠、選礦廢水初沉池－斜管1200－－－130173260°焦化廠廢水二沉池－斜管2003.150100060°印染廠廢水二沉池－斜管1673.415280960°針織漂染廠廢水混凝沉淀－斜管703.525-30100060°32五、斜管沉淀池的應(yīng)用池型主要優(yōu)缺點適用條件平流式沉淀池沉淀效果好，耐沖擊負(fù)荷及溫度變化，施工簡易，造價低；配水不易均勻，多斗排泥操作良大，鏈帶式刮泥機易銹蝕地下水位高及地質(zhì)較差地區(qū)，大、中、小型水廠斜板（管）沉淀池停留時間短，水力條件好，沉淀效率高，占地省;斜管費用高，5～10年需更換，斜板（管）內(nèi)易滋生藻類和積泥，要求絮凝池有良好的絮凝效果。大、中、小型水廠輻流式沉淀池多為機械排泥，設(shè)備已趨定型，運行較好，管理較簡單;機械排泥設(shè)備復(fù)雜，對施工質(zhì)量要求高。地下水位較高地區(qū)，大、中型水廠豎流式沉淀池排泥方便，管理簡單，占地面積??；池深大，造價高，不耐沖擊負(fù)荷及溫度變化小型水廠

33各類沉淀池的優(yōu)缺點及其比較34

第二章思考題?1.格柵去除目標(biāo)和原理？?2.沉砂池的去除原理和去除目標(biāo)？?3.平流式沉砂池控制最小速率和最大速率的意 義？?4.曝氣沉砂池的工作原理，曝氣的目的是什么？?5.格柵池形式、結(jié)構(gòu)、設(shè)計參數(shù)？熟悉其設(shè)計計 算和相關(guān)設(shè)備。?6.沉砂池的結(jié)構(gòu)、形式的選擇、設(shè)計參數(shù)？熟悉 其設(shè)計計算和相關(guān)設(shè)備。?7.沉淀池形式、結(jié)構(gòu)、設(shè)計參數(shù)？熟悉其設(shè)計計 算和相關(guān)設(shè)備。（不同形式沉淀池的設(shè)計和應(yīng)用的區(qū)別？初沉池和二沉池設(shè)計的區(qū)別？）1第三章污水的生物處理（一） －－AS法

?主要內(nèi)容包括：

?①AS法基本原理及流程

?②衡量AS的性能指標(biāo)

?③影響AS反應(yīng)的因素

?④動力學(xué)基礎(chǔ)－－Mond方程

?⑤曝氣池結(jié)構(gòu)及AS污泥系統(tǒng)設(shè)計

?⑥活性污泥系統(tǒng)操作運行方式

?⑦氧傳遞理論（曝氣理論）?⑧新工藝介紹2?1.污水生物處理技術(shù)：人工強化3.1活性污泥法的基本原理及流程

一、污水生物處理的基本類型2.污水生物處理技術(shù)的基本類型

?1)好氧法：利用好氧微生物??

a.活性污泥法：水體自凈；菌膠團，懸浮生長；

b.生物膜法：土壤自凈；膜狀附著生長。?2)厭氧法：利用厭氧微生物?包括厭氧接觸法、UASB、厭氧生物膜法等

343.活性污泥系統(tǒng)基本流程61)AS系統(tǒng)有效運行的基本條件?????①足夠的可溶性易降解有機物②足夠的DO；③AS呈懸浮狀態(tài)－－污水接觸；④混合液保持一定濃度的AS；⑤無有毒害作用的物質(zhì)。2)AS系統(tǒng)中各單元作用????????①曝氣池： 充分混合；微生物降解有機物的場所②二沉池： 泥水分離；濃縮污泥，減小回流比。③污泥回流系統(tǒng)： 穩(wěn)定微生物濃度，提供接種污泥。④供氧系統(tǒng)： 提供溶解氧；攪拌混合，泥水充分混合。

7?好氧細(xì)菌（為主），原生動物、后生動物、藻

類等－－菌膠團?菌膠團：黃褐色（有時呈鐵紅色）、?絮絨狀顆粒；直徑0.02~0.2mm，?pH值：6.7，?含水率99.2~99.8％，?比重：1.002~1.006。?主要為有機物，約占75～85%

8

二、活性污泥法的微生物

1.活性污泥的組成?1)活性部分：9?2)非活性部分???無機顆粒為主，不對有機物起降解作用功能：①吸附和粘附 ②載體?3)生物特性：?具有一定的沉降性能和生物活性。廢水中的有機物C、N、P溶解狀懸浮狀102.活性污泥微生物集合體的食物鏈

細(xì)菌 處理出水原生動物 剩余污泥 后生動物食物的移動代謝產(chǎn)物的移動在活性污泥系統(tǒng)中，有機物、細(xì)菌、原、后生動物組成了一個小型的相對穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈11①以堿性異養(yǎng)型細(xì)菌為主，自養(yǎng)菌略低。②優(yōu)勢菌種：產(chǎn)堿桿菌屬③有較高的增殖速率，20~30min一個世代④動膠桿菌分泌大量胞外聚合物動膠桿菌－細(xì)菌－－－成為菌膠團（具有生物絮凝的功能）

⑤真菌：絲狀菌為代表1)活性污泥生物系統(tǒng)中細(xì)菌的特征：12?2)原生動物的特征?①個數(shù)可達(dá)103個/mL?②肉足蟲，鞭毛蟲和纖毛蟲3類?③以細(xì)菌為食?④為后生動物提供食料?－－維持AS系統(tǒng)中生態(tài)平衡13活性污泥微生物結(jié)構(gòu)顯微鏡照片－－鐘蟲、累枝蟲、漫游蟲等14活性污泥微生物結(jié)構(gòu)顯微鏡照片－－菌膠團、累枝蟲15活性污泥微生物結(jié)構(gòu)顯微鏡照片16活性污泥微生物結(jié)構(gòu)顯微鏡照片－－菌膠團、絲狀菌、桿菌等18活性污泥微生物結(jié)構(gòu)掃描電鏡照片19活性污泥微生物結(jié)構(gòu)掃描電鏡照片20?4)后生動物的特征?①常見微生物有輪蟲、線蟲等?②捕食菌膠團和原生動物?③是水質(zhì)非常穩(wěn)定時的指示生物223.AS微生物的增殖－－四個階段①適應(yīng)期：適應(yīng)、馴化階段，各種酶系統(tǒng)的形成；微生物量不變。23②對數(shù)增殖期：有機物營養(yǎng)充足微生物增殖不受底物濃度的限制，微生物以最高速增殖；呈幾何倍數(shù)增長；24③減速增殖期：營養(yǎng)物被大量消耗，微生物增殖速度緩慢增殖速度＝衰亡速度微生物活體數(shù)達(dá)到最高水平，并趨于穩(wěn)定。25④內(nèi)源呼吸（代謝）期衰亡期微生物進行內(nèi)源代謝多數(shù)細(xì)菌死亡，增殖曲線呈下降趨勢。細(xì)胞菌體最大，自養(yǎng)菌增加，硝化作用加強。264、活性污泥反應(yīng)（凈化）機理：1）初期吸附去除：反應(yīng)時間：5～10min，吸附去除：污水中大部分有機物(70%以上的BOD，75%以上COD)迅速被吸附去除。－－物理吸附和生物吸附相互交織272）微生物的代射?a、分解代謝－－降解?b、合成代謝－－同化?其代謝產(chǎn)物的模式如下圖：28可代謝的有機物 ＋足量O2合成細(xì)胞質(zhì)

C5H7NO2M’合成2/3?具體代謝產(chǎn)物的數(shù)量關(guān)系如下圖：即1/3被 氧化分解，80％×2/3=53%左右通過內(nèi)源 呼吸降解，14%左右變成了殘物。

CO2，NH3-HO2

分解氧化1/3能量、有機物

CO2，HO2能量、無機物80%

內(nèi)源呼吸

20%

殘留物從上述結(jié)果可以看出，污染物的降解主要是通過靜止期、衰亡期微生物的內(nèi)源呼吸進行，并非直接的生物氧化(僅33％)。

三、AS凈化反應(yīng)的影響因素?1.DO：保證好氧微生物生長的必要條件??供氧的方式：鼓風(fēng)曝氣、機械曝氣混合液出口：DO=2mg/L?

29302.水溫?1)溫度影響反應(yīng)的兩個方面?①溫度升高，生化反應(yīng)速率加快，增殖速率也提高。?②溫度過度增高的不利影響?2)最佳水溫：15~30℃?在6~7℃時，采取措施，降低負(fù)荷，提高AS濃度，提高DO，延長曝氣時間。31

3.營養(yǎng)物質(zhì)?BOD5:N:P=100:5:1?通常生活污水和城市廢水中含有足夠 的營養(yǎng)物?工業(yè)廢水補充營養(yǎng)物常用：???C源：甲醇N源：尿素CO(NH2)2P源：磷酸鹽等?4.pH值????最佳：6.5~8.5pH<4.5，微生物不能生存，易產(chǎn)生污泥膨脹pH>9.0，微生物的代謝速率將受到影響工業(yè)廢水pH波動較大，易采取中和調(diào)節(jié)措施

?5.有毒物質(zhì)?1)重金屬及其鹽類：（限制）極限濃度?2)其它有毒物質(zhì)：氰化物、氯化物等

32

四、活性污泥的性能指標(biāo)?1.MLSS（混合液懸浮固體濃度）?2.MLVSS（混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度）?一般：MLVSS/MLSS＝75~85％?城市生活污水?。?.75?3.污泥沉降比（SV，%)??

又稱為30min沉淀率，是指混合液在量筒內(nèi)靜置30min后所形成的沉淀污泥容積占原混合液容積的百分比。 城市生活污水：20~30％

33344.污泥容積指數(shù)（SVI，mL/g）指曝氣池出口處混合液經(jīng)30min靜沉，1克干污泥所形成的污泥體積。SVI＝SV/MLSSSVI：能夠反應(yīng)出活性污泥的絮凝沉淀性能。通常對于城市污水SVI：70~100mL/g之間35SVI之間的關(guān)系

SVI、MLSS和污泥回 流比之間的關(guān)系

為使曝氣池混合液污泥濃 度和SVI保持在一定范圍， 需要控制污泥的回流比此外，活性污泥法SVI值還與BOD污泥負(fù)荷有關(guān)。當(dāng)BOD污泥負(fù)荷處于0.5～1.5kg/（kgMSS·d）之間時，污泥SVI值過高，沉降性能不好，此時應(yīng)注意避免。

BOD－污泥負(fù)荷與365.污泥的比耗氧速率SpecificOxygenUptakeRate，SOUR定義：單位重量的活性污泥在單位時間內(nèi)所能消耗的溶解氧量，mgO2/(gMLVSS·h)。影響因素：DO濃度，污泥齡，有機物濃度及其組成，溫度等，測量溫度一般控制在20℃。一般活性污泥的SOUR值：8~20mgO2/(gMLVSS·h)37五.活性污泥法的設(shè)計與運行參數(shù)a、BOD污泥負(fù)荷：Ns＝QS0/XV=F/M，即單位重量活性污泥在單位時間內(nèi)承受的有機物總量。（kgBOD5/(kgMLSS·d)）b、BOD容積負(fù)荷：Nv＝QS0/V，指單位曝氣池容積在單位時間內(nèi)承受的有機物總量。（kgBOD5/(m3·d)）C、BOD污泥負(fù)荷和BOD容積負(fù)荷的關(guān)系式：Nv＝NsX。1.污泥負(fù)荷2.泥齡（Sludgeage）θc

生物固體平均停留時間，即曝氣池內(nèi)活性污泥總量 與每日排放污泥量之比。VX

ΔX所以：θc=其中：ΔX=QWXr+(Q?QW)Xe

VXQWXr?VX

ΔX得到：θc=θc是活性污混處理系統(tǒng)設(shè)計、運行的重要參數(shù)，在理論上也具重要意義。

38393.污泥回流比R

R：從二沉池返回到曝氣池的回流污泥量QR與 污水流量的比值。R：50-100％QR

QR=

XXr-XR=曝氣池內(nèi)混合液X、污泥回流比R和回流污泥濃度Xr之間的關(guān)系：404.曝氣時間t

曝氣時間：也稱HRT或反應(yīng)時間V Qt=41作業(yè)1.活性污泥的性質(zhì)和組成？（已知活性污泥的分子式為C5H7NO2，若每天的排泥量為200kg(含水率為97%)，則每天需補充氮素多少千克，若氮源來自尿素(CO(NH2)2)，則每天需投加尿素多少千克？）。

2.AS法去除污染物的基本原理及流程？（AS系統(tǒng)流程圖，去除過程及機理，各單元作用，系統(tǒng)運行的保證條件）423.衡量AS的性能指標(biāo)？（MLSS,MLVSS,SV,SVI）4.影響AS反應(yīng)的因素？（DO,pH,水溫，營養(yǎng)物等）5.AS工藝設(shè)計的參數(shù)，BOD負(fù)荷、污泥齡θc、曝氣時間、回流比，回流污泥濃度。（有關(guān)污泥齡的習(xí)題：若曝氣池有效容積為500m3，X＝3000mg/L，每天排泥量為1500kg，則運行泥齡為多少？曝氣池有效容積為400m3，X＝2500mg/L，運行泥齡為5d，每天排泥量為多少？，可通過排放多少立方米的混合液來實現(xiàn)？）13.2、活性污泥反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)?一、概述?1、基本假設(shè)?建立在完全混合式曝氣池為基礎(chǔ)的動力學(xué)方程的四大假設(shè)：?①活性污泥運行系統(tǒng)條件絕對穩(wěn)定?②活性污泥在二沉池中量不變，而且沒有代謝作用?③活性污泥系統(tǒng)中沒有毒物質(zhì)和抑制物質(zhì)?④進入曝氣池的原污水中不含活性污泥22、重點問題?①ν與S、X等因素之間的關(guān)系；?②μ與S、X等因素之間的關(guān)系；?③OUR與ν、X等因素之間的關(guān)系。3

二、反應(yīng)動力學(xué)理論基礎(chǔ)?1.有機物降解與微生物的增殖?活性污泥微生物增殖是細(xì)胞合成與內(nèi)源代謝

同步進行的結(jié)果。?單位曝氣池內(nèi)活性污泥凈增殖速度為：?(dx/dt)g＝(dx/dt)s－(dx/dt)e則基本方程為：?活性污泥微生物在曝氣池中的每日凈增量??X=YQSr—KdVXV?式中?X：活性污泥微生物凈增殖量，kg/d；?QSr：每日有機物降解量，kg/d???VXV：曝氣池內(nèi)，混合液中揮發(fā)性懸浮固體總量kg/d

∴1/θc＝Y(jié)q－Kd

－－勞倫斯－麥卡蒂基本方程

4Y==5dxdsdx/dtds/dt?產(chǎn)率系數(shù)Y是活性污泥微生物攝取、利用、代謝單位重量有機物而使自身增殖的重量，?實測的產(chǎn)率系數(shù)Yobs<Y，因為實測的產(chǎn)率系數(shù)沒有包括由于內(nèi)源呼吸作用而減少的那部分微生物質(zhì)量。經(jīng)過實驗和理論整理的到：YYobs=1+KdθC通常是：通過調(diào)整污泥齡，選定表觀產(chǎn)率系數(shù)?？偖a(chǎn)率系數(shù)Y和表觀產(chǎn)率系數(shù)Yobs6?－－兩部分需氧?故其需氧量為：O2＝a′QSr＋b′VXv??a′值：對生活污水為0.4～0.53。b′值：介于0.11～0.188之間。2.有機污染物降解與需氧?直接氧化分解+合成后再內(nèi)源呼吸降解米－門公式：v=vmaxμ＝μmax三、莫諾特(Monod)方程式?

法國學(xué)者Monod于1942年采用純菌種在單一底物的培養(yǎng)基稀溶液中進行了微生物生長的實驗研究，并提出了

微生物生長速度和底物濃度間的關(guān)系式。?1.公式

S Ks+S?式中：?μ為微生物比增長速度，即單位生物量的增長速度；?μmax為微生物最大比增長速度；?Ks：飽和常數(shù)?S：底物濃度。

7

Skm+S8?2.討論9完全混合系統(tǒng)的物料平衡3.應(yīng)用Q(S0?Se）∴?=vmax10?在穩(wěn)定條件下，曝氣池內(nèi)有機底物物料平得到：=0

dS dtdS dt

SKs+S而：v=vmax

1dSXdt

S0Q+RQSe?(Q+RQ)Se+V

即：=－

V按比降解速度的物理意義有：v=－

XSKs+SdS dtQ(S0?Se）S0?Se11XVXt=vLL(1)

SeKs+Se=vmax=Nrs=∴BOD容積去除負(fù)荷?當(dāng)S<<Ks時：v=k2?S=k2?SeLL(2)L∴Nrs=S0?Se

Xt124.常數(shù)k2、Vmax及Ks的確定1)由Nrs

=S0?Se

XtSe(mg/L)

其中y=,X=Se，建立y=aX方程

Xt?從污水廠中得到S0、Se、X及t等各項，列表作圖，得到 直線的斜率即為K2。S0?Se

Xtk2=k2?S式，低底物濃度條件下=vmaxS0?Se=?+=?+=a，13

SeKs+Se?2)求vmax、Ks

由

Xt

Ks11vmaxSevmaxKs+Sevmax?Se=

XtS0?Se倒數(shù):

Ks11vmaxSevmax

XtS0?Se即:=b

1vmax

Ksvmax

1Se

XtS0?Se，建立y=ax+b，其中，X=令y=14?推流式、完全混合式、循環(huán)混合式?2）從形狀分：?長方廊道形、圓形、環(huán)狀跑道形、方形?3）從曝氣方式分：鼓風(fēng)曝氣、機械曝氣?4）從與二沉池關(guān)系分：合建式、分建式

3.3、活性污泥系統(tǒng)及其運行方式

一、概述?1、、曝氣池的作用及分類?作用：實現(xiàn)充氧、有機物降解（BOD的降解）?分類：?1）從混合液流態(tài)分：15

1、鼓風(fēng)曝氣?池型式基本是：廊道式?曝氣池數(shù)目、規(guī)模：由流量決定?通常按單元進行設(shè)計：一個單元由1-4

個廊道組合而成?池結(jié)構(gòu)尺寸：??廊道長度L：50-70m，L/B≥5-10深度H＝3-5m，超高≥0.5m172、曝氣池的流態(tài)?1）推流式流程圖18

型式?廊道式：???單廊道式雙廊道式多廊道式192）完全混合式曝氣池?型式：方形、圓形、平行渠道20

二、曝氣池的構(gòu)造?必須滿足曝氣充氧、充分混合的要求?構(gòu)造決定于：曝氣方式、所采用的曝氣裝置????根據(jù)所采用的曝氣方式不同分別介紹：1）鼓風(fēng)曝氣式2）機械曝氣式3）轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)碟、轉(zhuǎn)盤曝氣21

1、鼓風(fēng)曝氣?池型式基本是：廊道式?曝氣池數(shù)目、規(guī)模：由流量決定?通常按單元進行設(shè)計：一個單元由1-4

個廊道組合而成?池結(jié)構(gòu)尺寸：??廊道長度L：50-70m，L/B≥5-10深度H＝3-5m，超高≥0.5m2324

廊道頂部?A、主要考慮設(shè)空氣管道和配水槽?B、空氣管道和配水管都應(yīng)安設(shè)在溝槽內(nèi)??

溝槽也可充當(dāng)配水槽，并蓋上蓋板，供人通行 溝槽底部應(yīng)按縱向設(shè)以坡度，以便排水27底部?1）考慮坡度≥2/1000，并設(shè)坡向放空管?2）距池底一定距離（1/2或1/3處），設(shè)2-3根排水管?3)放空管、排水管直徑大約：DN80-10028進出水裝置進水方式出水方式292、機械曝氣?葉輪式：出水進水

流 筒回流污泥

葉輪導(dǎo)

3、轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)碟、轉(zhuǎn)盤曝氣?環(huán)槽式曝氣池（氧化溝）原污水表面曝氣器

30轉(zhuǎn)刷曝氣器 處理水（去二沉池）31廊道式轉(zhuǎn)刷曝氣池：?水深H＝2~4m?寬度B＝H32

三、活性污泥系統(tǒng)設(shè)計?1、曝氣池主要設(shè)計內(nèi)容：???有效容積V；需氧量O2；供氣量GS；池型及其各部分尺寸的確定公式符號說明E=Sr×100％/S0E－去除率V＝QSr/XVNs＝QSr/NVV－曝氣池有效容積X’=fXVf－系數(shù)，0.7～0.8tm=24V/Qtm－曝氣時間33曝氣池容積等計算公式2、曝氣系統(tǒng)的設(shè)計???

曝氣方式的選擇 曝氣系統(tǒng)的布置 對于鼓風(fēng)曝氣：空氣管路的布置；鼓風(fēng)曝氣設(shè)備的選擇、空氣擴散裝置的確定的布置

34353、二沉池的設(shè)計?1)二沉池的特點：?ML的污泥濃度X較高；污泥有絮凝作用并成層沉淀；?AS質(zhì)量輕，νmax水平，u上升比初沉池??；?二沉池污泥濃縮作用，要求適當(dāng)提高污泥斗的容積。?2)常用型式：輻流式污泥斗容積?污泥斗容積的計算?污泥排放量XX=

r1+R RΔX=ΔX'=aQSr?bVXV

3637

4、污泥回流系統(tǒng)?由Q、H確定?回流泵的選擇?是否設(shè)回流泵房、泵房的型式、尺寸、布置?回流設(shè)備：??污泥泵－螺旋泵、軸流泵、潛污泵空氣提升器－適用于小型污水處理廠39四、AS系統(tǒng)的運行方式????????推流式、完全混合式階段曝氣活性污泥法吸附再生活性污泥法延時曝氣活性污泥法高負(fù)荷純氧曝氣潛層低壓曝氣法深井曝氣法401、推流式（傳統(tǒng)AS工藝）DO監(jiān)測儀供需氧速率供氧速率需氧速率曝氣過程412、完全混合式423、階段曝氣434、吸附－再生法5、延時曝氣法?????????適宜：對出水水質(zhì)要求高的場合。 如氧化溝、A/O法和A2/O工藝等。優(yōu)點：①BOD-SS負(fù)荷非常低，曝氣時間長，硝化效果好②活性污泥長期處于內(nèi)源呼吸期，剩余污泥量少而穩(wěn)定，無需再進行厭氧消化③不需設(shè)初沉池缺點：①池容大、負(fù)荷小、曝氣量大、②占地面積和動力消耗大，投資與運行費用高。

4445作業(yè)?6.推導(dǎo)污泥齡和污泥負(fù)荷之間的關(guān)系，并闡述通過排泥來控制活性污泥法污水處理廠運行的原因？?7.Monod方程在完全混合活性污泥系統(tǒng)中的應(yīng)用，根據(jù)活性污泥系統(tǒng)穩(wěn)定運行的數(shù)據(jù)，經(jīng)物料平衡推求動力學(xué)參數(shù)K2,Ks,vmax。46?8.活性污泥系統(tǒng)中二沉池的設(shè)計，曝氣池進 水的流量為800m3/h，X＝2000mg/L，回流 污泥濃度為8000mg/L，試求：①按表面負(fù) 荷q＝1.0m3/(m2?h)，計算二沉池面積；② 計算系統(tǒng)回流比；③貯泥時間為2h，計算污泥斗容積？13.4曝氣及曝氣系統(tǒng)空氣中的O22一、基本概念1、曝氣的定義曝氣裝置同時實現(xiàn)：泥水混合（固、液）混合液中32、曝氣系統(tǒng)作用及分類1)作用：充氧、攪動和混合2)通常有：鼓風(fēng)曝氣、機械曝氣、鼓風(fēng)－機械曝氣鼓風(fēng)曝氣：鼓風(fēng)機、空氣管道、空氣擴散裝置機械曝氣：葉輪式、轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)碟、轉(zhuǎn)盤鼓風(fēng)－機械曝氣：兩者兼有43、基本概念供氧量：曝氣裝置提供給污泥的氧量吸氧量：ML吸收的氧量需氧量：微生物降解有機物及內(nèi)源代謝時需氧的氧量目的：滿足供－需平衡5dCdXvd=?DL

二、曝氣理論基礎(chǔ)（氧轉(zhuǎn)移原理）

1.菲克定律（Fick） 空氣中氧，從氣相傳遞到液相，即是一個傳質(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： 高濃度低濃度Fick定律：62.雙膜理論－－氣液相雙膜兩邊同時除以混合液體積：基本公式dM dt=KLA(Cs?C)Q（氣膜阻力忽略不計）)KLA V=(Cs?C

1dMVdtdC dt=KLa(Cs?C)∴得到－－單位體積內(nèi)氧的轉(zhuǎn)移速率，mg/(L·h)KLa－－氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)，h-1

7dC dt3.如何提高氧轉(zhuǎn)移速率dM dt

①提高A（氣液接觸面積） ②控制水質(zhì)、水溫（提高CS) ③使液膜的更新加快（提高KL)4.如何求KLa KLa是評價空氣擴散裝置供氧能力的重要參數(shù)，由試驗求得。

8dC dt=KLa(Cs?C)=?(t?t0)①清水中的曝氣充氧求KLa由公式：積分得到：其中C0為當(dāng)t＝0時，液體中的溶解氧濃度

9=KLa?dt

dCCs?ClgKLa

2.3CS?C0

CS?C~t關(guān)系即CS?C0CS?C利用清水曝氣試驗求得KLa①首先用脫氧劑－亞硫酸鈉進行脫氧②在t＝0時，溶解氧DO＝0mg/L下，進行曝氣充氧，每隔一定時間測定溶解氧值，直到飽和時（DO不再發(fā)生變CCSS?C?Clg0KLa

t，（s）

10化）為止，停止測量③根據(jù)試驗數(shù)據(jù)作曲線:

lg

直線，直線斜率即為KLa②混合液的氧轉(zhuǎn)移dC dt=KLa(Cs'?C)?RdC dt=(KLaCs'?R)?KLaCCs’－－混合液的飽和溶解氧濃度，mg/L

11整理為直線方程：12一般β＝0.90~0.97三、影響氧轉(zhuǎn)移的因素

1.污水的水質(zhì)： 污水含有表面活性劑等物質(zhì)影響氧分子的擴 散，使得氧轉(zhuǎn)移系數(shù)發(fā)生變化：修正為

KLa'

一般α＝0.80~0.85

由于污水中鹽類的存在，使得飽和溶解氧的濃 度降低：修正為CS'

CSβ=132.溫度的影響

溫度T升高液體的粘滯性降低，有利于氧分子 的轉(zhuǎn)移，KLa升高，同時飽和溶解氧濃度CS下 降，但是兩者并不相互抵消。 試驗證明：溫度T降低有利于氧的轉(zhuǎn)移。T?20KLa=KLa(20C°)?1.02CS=475?2.65T

33.5+T其中ρ＝3.氧分壓CS=CS(760)×ρ對于鼓風(fēng)曝氣：所在地區(qū)的實際氣壓

1.013×105氣泡在離開池面時，氧的百分比為：EA－－擴散裝置的氧轉(zhuǎn)移效率，6~12％

15×100%

21(1?EA)79+21(1?EA)Ot=16

四、氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量計算1.氧轉(zhuǎn)移速率和總轉(zhuǎn)移氧量

在標(biāo)準(zhǔn)條件下，轉(zhuǎn)移到曝氣池混合液的總氧量

R0為：

R0=KLa(20)Cs(20)V

在實際條件下，轉(zhuǎn)移到曝氣池中的總氧量R為：

R=αKLa(20)[βρCsb(T)-C]1.024(T-20)V

解上式可得：171.氧轉(zhuǎn)移速率和總轉(zhuǎn)移氧量一般情況下：R0/R=1.33~1.60曝氣池出口處混合液中溶解氧濃度為：C=2mg/L實際需要量：R=O2即：R=a’Q(S0-Se)+b’XVV182.氧轉(zhuǎn)移效率Gs＝R0/0.3EA鼓風(fēng)曝氣設(shè)備由相關(guān)廠家提供EA值3.供氣量其中：S－－供氧量，kg/h S=GS×0.21×1.43＝0.3GS（kg/h）

GS－－供氣量，m3/h 0.21－－氧氣在供氣中所占的百分比

1.43－－氧氣的容重，kg/m3100%R0

SEA=19五、曝氣裝置1、鼓風(fēng)曝氣：曝氣裝置要滿足：氣泡小，氣－液接觸面積大；防止孔道堵塞；減少動力消耗等要求。2、機械曝氣豎軸式：泵型葉輪式橫軸式：曝氣轉(zhuǎn)刷（盤、碟）等201、鼓風(fēng)曝氣裝置組成：空壓機、空氣擴散裝置、連通管道類型：微孔曝氣裝置中氣泡曝氣裝置 大氣泡曝氣裝置 水力剪切裝置 水力沖擊裝置 空氣提升液空氣擴散裝置通常安裝在池底部21鼓風(fēng)曝氣好氧池空氣251）微孔曝氣裝置產(chǎn)生氣泡直徑?。?mm以下氧利用效率高：EA=15-25%動力效率：Ep≥2kgO2/kWh缺點：容易堵塞，空氣需要經(jīng)過濾，擴散阻力較大26其它微孔曝氣器固定式平板型固定式鐘罩型膜片式27固定式平板型微孔曝氣器28固定式鐘罩型微孔曝氣器29膜片式微孔曝氣器322）中氣泡擴散裝置氣泡直徑2-6mm，以穿孔管為主鋼管或塑料管，DN25-50mm，開孔孔徑：3-5mm，間距：50-100mm結(jié)構(gòu)簡單，不易堵塞，阻力??；缺點：氧的利用率和動力效率低，分別為EA=4-6%，Ep=1kgO2/kWh其它中孔擴散器33擴散管管徑60-100mm；長度：500-600mm363)水力沖擊式擴散裝置射流曝氣器：氣泡呈霧狀；氧的轉(zhuǎn)移效率高（20%以上)374)水下空氣擴散裝置水下曝氣器安裝位置：曝氣池底部中央，或均勻布置特點：無堵塞，曝氣、攪拌兩用，根據(jù)不同情況調(diào)節(jié)氣量根據(jù)污水從裝置中的流出方式：上流式、下流式382、機械曝氣裝置曝氣裝置通常安裝在池表面氧轉(zhuǎn)移途徑：水面上的污水不斷以水霧狀甩出，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)上、下循環(huán)流動，氣液接觸界面不斷更新；曝氣器后側(cè)形成負(fù)壓區(qū)，能吸入部分空氣39豎軸式：泵型的葉輪曝氣器403.5鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的計算與設(shè)計鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)包括：鼓風(fēng)機、空氣輸送管道和曝氣裝置（空氣擴散裝置）主要設(shè)計內(nèi)容：選擇曝氣裝置，并進行布置計算空氣管線確定鼓風(fēng)機型號和臺數(shù)411.曝氣裝置的選擇和布置1)考慮因素：①節(jié)能效果好②便于維護管理③工程造價低；④廢水水質(zhì)、地區(qū)條件及曝氣池的池型、水深等。根據(jù)：總供氣量、每個曝氣裝置的通氣量、服務(wù)面積、曝氣池池底面積等數(shù)據(jù)，計算確定曝氣裝置的數(shù)目。422）曝氣裝置的布置形式①沿池壁一側(cè)布置②曝氣裝置（管道）相互垂直呈正交式布置③呈梅花形交錯布置等43采用焊接鋼管。①枝狀網(wǎng)或環(huán)狀網(wǎng)，②空氣管道可敷設(shè)在地面上接入曝氣池的管道，應(yīng)高出池內(nèi)水面0.5m，以免產(chǎn)生回水現(xiàn)象③空氣管道的設(shè)計流速：干、支管10~15m/s豎管、小支管4~5m/s2.空氣管路系統(tǒng)的計算與設(shè)計443.鼓風(fēng)機的選擇：常用：羅茨風(fēng)機、離心風(fēng)機羅茨風(fēng)機：噪音大，用于中、小型水廠離心風(fēng)機：噪音小，效率較高；用于大、中型水廠。13.6AS系統(tǒng)的新發(fā)展－－－常用新工藝介紹典型新工藝：氧化溝工藝、A/B法、SBR法脫氮除磷工藝：A/O法、A2/O法21、氧化溝工藝主要應(yīng)用：城市污水、有機污水又稱：循環(huán)曝氣池，50年代，荷蘭的巴斯維爾（Pasveer）開發(fā)氧化溝平面圖典型處理工藝流程原污水表面曝氣器

3轉(zhuǎn)刷曝氣器 處理水（去二沉池）原污水轉(zhuǎn)刷曝氣器處理水污泥泵房回流污泥

4污泥處理二沉池51)氧化溝特征構(gòu)造上：環(huán)形溝渠狀，平面多呈橢圓形，總長：幾十米，甚至百米以上溝深取決于曝氣裝置，3.5~4.5m進出水裝置：簡單，進水只要伸入一根進水管即可；出水多采用溢流堰（升降式）雙池以上工作：設(shè)配水井交替工作系統(tǒng)：進水配水井設(shè)自動控制； 出水堰設(shè)自動啟閉裝置，與進水相呼應(yīng)。6水流：流態(tài)兼有推流式和完全混合式的作用，溝內(nèi)平均流速：0.3m/s而且可以將其進行改進分區(qū)：好氧區(qū)和缺氧區(qū)，進行硝化和反硝化，達(dá)到脫氮目的。7工藝方面：可不設(shè)初沉池可考慮二沉池和氧化溝合建（省去二沉池和污泥回流系統(tǒng)）BOD負(fù)荷較低，耐沖擊負(fù)荷的能力強82)氧化溝的曝氣裝置氧化溝曝氣裝置的功能：供氧；充分混合；推動水流以一定流速（不低于0.25m/s）沿池長循環(huán)流動曝氣裝置：橫軸曝氣裝置和縱軸曝氣裝置機械曝氣功率：15W/m39①橫軸曝氣裝置曝氣轉(zhuǎn)刷（轉(zhuǎn)刷曝氣器）：設(shè)備參數(shù)：軸長：4~9m，直徑：0.8~1.0m，動力效率：2kgO2/kWh左右安裝位置：直線段曝氣轉(zhuǎn)碟也可安裝在：溝渠彎曲段1011曝氣轉(zhuǎn)盤（碟）設(shè)備參數(shù)：軸長6m，安裝1~25個轉(zhuǎn)盤；直徑可達(dá)：1.37m，轉(zhuǎn)速：45~60r/min，動力效率可達(dá)2kgO2/kWh安裝位置在：直線段和溝渠彎曲段均可1216②縱軸曝氣裝置與應(yīng)用于普通活性污泥法中的表面機械曝氣器相同，安裝在：溝渠的轉(zhuǎn)彎處可應(yīng)用于：氧化溝水深增大到4~4.5m173)常用氧化溝系統(tǒng)：Carrousel(卡羅塞爾氧化溝)Orbal(奧貝爾氧化溝)交替式氧化溝18Carrousel(卡羅塞爾氧化溝)平行多溝氧化溝池深度：4.0~4.5m；溝內(nèi)水平流速：0.3~0.4m/s；混合液循環(huán)次數(shù)：1次/5~20min工藝去除效率：脫氮90％，除磷50％，BOD≥95％196廊道式卡羅塞爾氧化溝原污水導(dǎo)流隔墻處理水（去二沉池）表面曝氣器20Orbal（奧貝爾氧化溝）一般為三溝式：外溝：容積占總?cè)莘e60~70%，DO=0（厭氧）中溝：容積占總?cè)莘e20~30%，DO=1mg/L（缺氧）內(nèi)溝：容積占總?cè)莘e10%，DO=2mg/L（好氧）通過內(nèi)溝到外溝的內(nèi)回流可實現(xiàn)脫氮除磷（R=1～3）主要特征：可利用水流的慣性，節(jié)省動力多溝串聯(lián)，可減少短路充氧效率高工程實例：無錫市城北污水處理廠轉(zhuǎn)刷曝氣器 二沉池

21中心島012奧貝爾氧化溝（三溝式）

回流污泥 污水進口23交替式氧化溝引進于丹麥需要自動控制系統(tǒng)，控制進、出水方向、溢流堰的啟閉及曝氣轉(zhuǎn)刷的開、停。2池工作系統(tǒng)：A、B兩池容積相同，串聯(lián)運行交替作為曝氣池和二沉池，無需回流系統(tǒng)處理水質(zhì)優(yōu)良，污泥較穩(wěn)定24兩側(cè)的A、C兩池交替作為曝氣池和沉淀池，中間B池一直為曝氣池污水交替進入A或C池，處理水相應(yīng)的從作為沉淀池的C和A池排出適當(dāng)調(diào)整工藝能完成BOD去除和硝化、反硝化過程，取得優(yōu)異的BOD去除和脫氮效果。該系統(tǒng)同樣不需回流系統(tǒng)。3池工作系統(tǒng)：25原污水AB沉砂池污泥井排泥管道出水 自動控制出水堰26272、A/B法（Adsorption-Biodegration）吸附－生物降解法

德國亞琛工業(yè)大學(xué)賓克（Bohnke）教授，70年代中期開發(fā)，80年代開始用于生產(chǎn)實踐基