1、1污泥負(fù)荷率污泥負(fù)荷率是指質(zhì)量活性污泥在時間內(nèi)所能承受的BOD5量，即:L Q S 0 SXV式中：Ls污泥負(fù)荷率,kg BOD5/（kgMLVSSd）; Q與曝氣時間相當(dāng)?shù)钠骄M(jìn)水流量，m3/d； S0曝氣池進(jìn)水的平均BOD5值，mg/L； X曝氣池中的污泥濃度，mg/L。曝氣區(qū)容積負(fù)荷率LV（簡稱容積負(fù)荷）活性污泥負(fù)荷率LS（簡稱污泥負(fù)荷）有機(jī)物負(fù)荷率的兩種表示方法1.有機(jī)物負(fù)荷法一.曝氣積的設(shè)計計算污泥齡法有機(jī)物負(fù)荷法活性污泥系統(tǒng)工藝設(shè)計應(yīng)把整個系統(tǒng)作為整體來考慮，包括曝氣池、二沉池、曝氣設(shè)備、回流設(shè)備等，甚至包括剩余污泥的處理處置。主要設(shè)計內(nèi)容：工藝流程選擇；曝氣積和構(gòu)筑物尺寸的確定；

2、二沉池澄清區(qū)、污泥區(qū)的工藝設(shè)計；供氧系統(tǒng)設(shè)計；污泥回流設(shè)備設(shè)計。主要依據(jù)：水質(zhì)水量資料生活污水或生活污水為主的城市污水：成熟設(shè)計經(jīng)驗(yàn)工業(yè)廢水：試驗(yàn)研究設(shè)計參數(shù)第五節(jié) 去除有機(jī)物的活性污泥法過程設(shè)計第十二章 活性污泥法第五節(jié) 去除有機(jī)物的活性污泥法過程設(shè)計第六節(jié) 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計2二、剩余污泥量的計算X Y (S0 Se )Q KdVXvX Yobs (S0 Se )Q產(chǎn)率系數(shù)YdX/dS，指微生物每代謝1kgBOD5所的MLVSS量（kg）；表觀產(chǎn)率系數(shù)Yobs為已經(jīng)扣除內(nèi)源呼吸而消亡的微生物量，又稱凈產(chǎn)率系數(shù)。2.根據(jù)污泥產(chǎn)率系數(shù)或表觀產(chǎn)率系數(shù)計算二、剩余污泥量的計算VXX C

3、1.按污泥齡計算，X YQ(S0 Se )cV QY (S0 Se )CV (1 Kdc )X (1 KdC )根據(jù)活性污泥法數(shù)學(xué)模型可推導(dǎo)出基于污泥齡的曝氣積計算公式 ：2. 污泥齡法V Q（S0Se )LS X按此公式，計算得到的曝氣積略為減小。注：我國現(xiàn)行室外排水設(shè)計規(guī)范（GB50014-2006）中，曝氣積計算公式為:V QS0 QS0LS XLVS0和Q是已知的，X和Ls、Lv可參考 中表12-1選擇。對于某些工業(yè)污水，要通過試驗(yàn)來確定X和Ls、Lv 值。污泥負(fù)荷率法應(yīng)用方便，但需要一定的經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)污泥負(fù)荷或容積負(fù)荷可計算曝氣池的容積，即:L Q S 0 L XVVS式中：Lv容積負(fù)

4、荷率，kg (BOD5)/(m3d)。容積負(fù)荷是指容積曝氣區(qū)在時間內(nèi)所能接納的BOD5量，即：容積負(fù)荷率太湖的富營養(yǎng)化城市污水經(jīng)傳統(tǒng)的二級處理以后，雖然絕大部分懸浮固體和有機(jī)物被去除了，但還殘留微量的懸浮固體和溶解的有害物，如氮和磷等的化合物。氮、磷為植物營養(yǎng)物質(zhì)，能助長藻類和水生生物，引起水體的富營養(yǎng)化，影響飲用水水源。第六節(jié) 脫氮除磷活性污泥法工藝由于當(dāng)前兩種形式的曝氣池實(shí)際效果差不多，因而完全混合的計算模式也可用于推流式曝氣池的計算。通過學(xué)習(xí)例理解以上有關(guān)曝氣池的設(shè)計四推流式曝氣池的計算模式三、需氧量的計算所需的氧量 去除的可生物降解 微生物 由于，根據(jù)微生物氧化分解有機(jī)物的理論計算三、

5、需氧量的計算 2空氣中氧的含量為23.2,氧的密度為1.201kg/ m3 。將上面求得的氧量除以氧的密度和空氣中氧的含量，即為所需的空氣量。：活性污泥微生物每代謝所需氧量（）；每活性污泥每天自身氧化所需氧量（。生活污 水的為，為。根據(jù)有機(jī)物降解和內(nèi)源代謝需氧量計算4有機(jī)氮（蛋白質(zhì)、尿素）細(xì)菌分解和水解同 化O2硝化自溶和自身氧化反硝化硝化反硝化有機(jī)碳氮?dú)猓∟2）硝態(tài)氮-）（NO3亞硝態(tài)氮-）（NO2O2有機(jī)碳有機(jī)氮（凈增長）有機(jī)氮（細(xì)菌細(xì)胞）氨 氮（NH3-N）一、生物脫氮工藝生物脫氮是在微生物的作用下，將有機(jī)氮和氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為N2的過程。其中包括硝化和反硝化兩個反應(yīng)過程。一般情況下在泥齡為4

6、天的活性污泥法污水廠的出水中仍含有下列耗氧物質(zhì)溶解的BOD5 1015 mg/l顆粒的BOD5 1015 mg/l總CODcr 40100 mg/L總N 2050 mg/LTP 39 mg/L結(jié)果：在處理后的污水排放河流中仍有大量的耗氧物質(zhì)和營養(yǎng)鹽；因此：要在污水廠內(nèi)對氮和磷進(jìn)行處理；“”、“赤潮”的產(chǎn)生條件“”、“赤潮”發(fā)生機(jī)理到目前沒有徹底弄清楚環(huán)境條件：溫度、水動力條件水體中的有機(jī)物、營養(yǎng)鹽濃度氮、磷某些刺激因子鐵、硅、維生素、微量元素水體富營養(yǎng)化的水體發(fā)臭、水生生態(tài)受破壞；水的減低，水中溶解氧消耗，影響漁業(yè)生產(chǎn)、影響旅游業(yè)和人畜飲水。少數(shù)生物種群增殖、藍(lán)綠藻、魚腥藻等生長導(dǎo)致水質(zhì)變差

7、赤潮”、“ ”暴發(fā)）； 藻類向水體 毒素。云南滇池5Buffer requirements for nitrificationNHNH4 + 2O2=2H+ + NO3- +HH2ONotet strong acid is formedNitrification requires a6, so nitrification if-limiting unless enough alkaline buffer is present to neutralize the acid.Ifxpress alkalinity as CaCO3, where: CaCCaOCO3+2H+=C2a2+H2CCO3

8、One mole of CaCO3 neutralizes all of the protons produced by oxidation of one mole of NH4+. The formula weight of one mole of CaCO3 iis 100, so 100g of CaCO3 neutralizes the acid from oxidation of 14g NH4+. The ratiois 100/14=7.14g CaCO3/g N.Medium strength wastewater contains 40 mg TKN/L, so we nee

9、d 40(7.14)=286 mg CaCO3/L of alkalinity. This exceeds the availab ufferany wastewaters (often only around 100 mg CaCO3/L).硝化過程的影響：（b）值和堿度：在硝化反應(yīng)過程中，H+，使的變化十分敏感，為保持適宜的的變化，lg氨態(tài)氮（以N計）完全硝化，需堿度（以CaCO3計）7.14g。對硝化菌的適宜的為8.08.4。NH 2O 硝化細(xì)菌 NO 2H H O4232硝化過程的影響：（a）溶解氧：硝化菌為了獲得足夠的能量用于生-長，必須氧化大量的NH3和NO2 ，氧是硝化反應(yīng)的電子

10、受體，反應(yīng)器內(nèi)溶解氧含量的高低，必將影響硝化反應(yīng)的進(jìn)程，在硝化反應(yīng)的曝氣池內(nèi)，溶解氧含量不得低于1mg/L。硝化過程的影響：硝化細(xì)菌是化能自養(yǎng)菌，生長率低，對環(huán)境條件變化較為敏感。溫度、溶解氧、污泥齡、有機(jī)負(fù)荷等都會對它產(chǎn)生影響。硝化反應(yīng)：硝化反應(yīng)是在好氧條件下，將NH +轉(zhuǎn)化為NO -42和NO -的過程。32NH 3O 亞菌 2NO 4H 2H O42222NO 2O 硝酸菌 2NO223總反應(yīng)式為：NH 2O 硝化細(xì)菌 NO 2H H O4232NH 2eNH OH羥胺2eNOH硝酰酰2eNO 2eNO4223氨化反應(yīng)：新鮮污水中，含氮化合物主要是以有機(jī)氮，如蛋白質(zhì)、尿素、胺類化合物、硝

11、基化合物以及氨基酸等形式存在的，此外也含有少數(shù)的氨態(tài)氮如NH3及NH +等。4微生物分解有機(jī)氮化合物產(chǎn)生氨的過程稱為氨化作用，很多細(xì)菌、真菌和放線菌都能分解蛋白質(zhì)及其含氮衍生物，其中分解能力強(qiáng)并 出氨的微生物稱為氨化微生物，在氨化微生物的作用下，有機(jī)氮化合物分解、轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮，以氨基酸為例：RCHNH 2COOH O2 RCOCOOH CO2 NH3RCHNH 2COOH H2O RCOHCOOH NH36反硝化過程的影響：溶解氧濃度：反硝化菌屬異養(yǎng)兼性厭氧菌，在無分子氧同時存在硝酸根離子和亞硝酸根離子的條件下，它們能夠利用這些離子中的氧進(jìn)行呼吸，使硝酸鹽還原。一般溶解氧應(yīng)控制在0.5 mg/

12、L以下。溫度：反硝化反應(yīng)的最適宜溫度是2040，低于15反硝化反應(yīng)速率最低。為了保持一定的反硝化速率，在冬季低溫季節(jié)，可采用如下措施：提高生物固體平均停留時間；降低負(fù)荷率；提高污水的水力停留時間。反硝化過程的影響：碳源：能為反硝化菌所利用的碳源較多，從污水生物脫氮考慮，可有下列三類：一是原污水中所含碳源，對于城市污水，當(dāng)原污水 BOD5/TKN35時,即可認(rèn)為碳源充足；二是外加碳源，多采用甲醇（CH3OH），因?yàn)榧状急环纸夂蟮漠a(chǎn)物為CO2和H2O，不留任何難降解的中間產(chǎn)物；三是利用微生物組織進(jìn)行內(nèi)源反硝化。是6.57.5。高于8或低于6，反硝化速率將大為下降。反硝化產(chǎn)生堿度（以CaCO3計）4

13、.57g/gN反硝化反應(yīng)：反硝化反應(yīng)是指在無氧的條件下，反硝化菌將硝-酸鹽氮(NO3 )和亞硝酸鹽氮(NO2 )還原為氮?dú)獾倪^程。6NO 2CH OH 硝酸還原菌 6NO 2CO 4H O332226NO 3CH OH 亞硝酸還原菌3N 3CO 3H O 6OH-23222總反應(yīng)式為：6NO 5CH OH 反硝化菌 3N 5CO 7H O 6OH-33222反硝化菌屬異養(yǎng)兼性厭氧菌，在有氧存在時，它會以O(shè)2為電子進(jìn)行呼吸；在無氧而有NO -或NO -存在32時，則以NO -或NO -為電子受體，以有機(jī)碳為電子供 32體和營養(yǎng)源進(jìn)行反硝化反應(yīng)。硝化過程的影響：（f）抑制物質(zhì)：除 有害物質(zhì)及重金屬

14、外，對硝化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用的物質(zhì)還有高濃度的NH4-N、高濃度的NOx-N、高濃度的有機(jī)基質(zhì)、部分有機(jī)物以及絡(luò)合陽離子等。硝化過程的影響：（e）SRT：硝化菌在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間，即生物固體平均停留時間（污泥齡）SRTn，必須大于其最小的世代時間，否則將使硝化菌從系統(tǒng)中流失殆盡，一般認(rèn)為硝化菌最小世代時間在適宜的溫度條件下為 3d。SRTn值與溫度密切相關(guān)，溫度低，SRTn取值應(yīng)相應(yīng)明顯提高。一般根據(jù)溫度不同取2-15d。硝化過程的影響：混合液中有機(jī)物含量不應(yīng)過高：硝化菌是自養(yǎng)菌，有機(jī)基質(zhì)濃度并不是它的增殖限制，若 BOD值過高，將使增殖速度較快的異養(yǎng)型細(xì)菌迅速增殖，從而使硝化菌不能成為優(yōu)勢種

15、屬。溫度：硝化反應(yīng)的適宜溫度是2030，15以下時，硝化反應(yīng)速度下降，5時完全停止。（）前置缺氧好氧生物脫氮工藝：該工藝將反硝化段設(shè)置在系統(tǒng)的前面。反硝化反應(yīng)以水中的有機(jī)物為碳源，曝氣池中的硝酸鹽的回流混合液，在缺氧池中進(jìn)行反硝化脫氮。 Anoxoic 同時硝化反硝化（）機(jī)理：宏觀環(huán)境理論：曝氣池中充氧不均勻，或混合不均勻造成局部缺氧環(huán)境，從而引起曝氣池中的同時硝化反硝化現(xiàn)象。微環(huán)境理論：活性污泥絮體 在著溶解氧的分布梯度，出現(xiàn)外部好氧區(qū)和 厭氧區(qū)，從而發(fā)生同時硝化反硝化。生物學(xué)理論：近年來發(fā)現(xiàn)了好氧反硝化菌（如假單胞菌屬（ ）、糞產(chǎn)桿菌屬（ ）、泛氧副球菌（ ）和異養(yǎng)硝化菌（同時也是好氧反硝

16、化菌）。（） 生物脫氮工藝：設(shè)立兩個缺氧段，第一段利用原水中的有機(jī)物為碳源和第一好氧池中回流的含有硝態(tài)氮的混合液進(jìn)行反硝化反應(yīng)。為進(jìn)一步提高脫氮效率，廢水進(jìn)入第二段反硝化反應(yīng)器，利用內(nèi)源呼吸碳源進(jìn)行反硝化。曝氣池用于吹脫廢水中的氮?dú)?，提高污泥的沉降性能，防止在二沉池發(fā)生污泥上浮現(xiàn)象。 生物脫氮工藝二沉進(jìn)水好氧缺氧出水含碳物質(zhì)回流污泥剩余污泥（b）后 置 反 硝 化 生物脫氮工藝（）三段生物脫氮工藝：將有機(jī)物氧化、硝化以及反硝化段獨(dú)立開來，每一部分都有其自己的沉淀池和各自獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)。生物脫氮工藝過程設(shè)計反硝化速率決定了缺氧區(qū)去除硝酸鹽的時間，從而影響缺氧池的容積 NNOr：缺氧池去除的硝

17、酸鹽，g/d； Vn：缺氧積，m3； Kdn：反硝化速率，gNO3-N/(gMLVSS.d); Xv: MLVSS, g/m31. 缺氧區(qū)容積設(shè)計同時硝化反硝化的影響（）游離氨的濃度和值：游離氨的濃度對亞硝酸的積累有較大的影響，游離氨的存在又受到的影響。與與高氨氮濃度的結(jié)合可導(dǎo)致高程度的亞硝化。硝化菌的適宜 值為之間，反硝化反應(yīng)最適宜的 值是。考慮到硝化和反硝化兩過程中的堿度消耗與產(chǎn)生的互補(bǔ)性，的的最 值應(yīng)在左右。同時硝化反硝化的影響（）生物絮體的大?。荷镄躞w的大小、濃度直接影響缺氧微環(huán)境形成以及穩(wěn)定程度，進(jìn)而影響同時硝化反硝化效果。等等（）認(rèn)為絮體直徑為時時的的比例為，當(dāng)，當(dāng)平均直徑小到

18、時時的的比例 為。好氧顆粒污泥可實(shí)現(xiàn)同時硝化反硝化同時硝化反硝化的影響（）碳源：和認(rèn)為，城市污水要達(dá)到完全反硝化，應(yīng)達(dá)到；等認(rèn)為，城市污水反硝化過程中應(yīng)應(yīng)在范范圍內(nèi)?？扇苄?（）的含量對于反硝化十分重要。同時硝化反硝化的影響（）溶解氧：通常低于只只有當(dāng)高高于時各種氮還原酶才能被被抑制；當(dāng)?shù)偷陀跁r各種氮還原酶被抑制程度度較輕；污泥絮體較低，因此只要電子供體能夠進(jìn)入絮體，則可發(fā)生反硝化。同時硝化反硝化（）優(yōu)點(diǎn)：堿度的互補(bǔ)硝化反硝化在同一反應(yīng)器中進(jìn)行，可減少減少曝氣量二、污水中磷的去除有機(jī)磷有機(jī)磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等含磷化合物磷酸鹽：正磷酸鹽(PO43-)、磷酸氫鹽(HPO42-) 、磷酸二氫鹽

19、H2PO4-、無機(jī)磷偏磷酸鹽(PO3-)聚合磷酸鹽：焦磷酸鹽(P2O74) 、5-三磷酸鹽(P3O10 )、三磷酸氫鹽(HP3O92-)二、污水中磷的去除磷主要來自：排泄物以及滌劑、牲畜飼養(yǎng)場及含磷工業(yè)廢水。危害：促進(jìn)藻類等浮游生物的繁殖，破壞水體耗氧和復(fù)氧平衡；使水質(zhì)迅速，危害水產(chǎn)資源。置反硝化系統(tǒng)中，系統(tǒng)的總需氧量應(yīng)扣除硝酸鹽還原提供的氧當(dāng)量。硝酸鹽的氧當(dāng)量系數(shù)為2.86. 3. 需氧量計算生物脫氮工藝過程設(shè)計生物脫氮工藝過程設(shè)計總需氧量=去除有機(jī)物的需氧量+硝化需氧量 4.57：氨氮的氧當(dāng)量系數(shù)3. 需氧量計算生物脫氮工藝過程設(shè)計 co：考慮硝化菌正常生長時的好氧區(qū)污泥泥齡，d硝化系統(tǒng)污

20、泥泥齡比僅去除有機(jī)物的系統(tǒng)污泥齡長，因此硝化速率控制好氧池的容積設(shè)計。 F：設(shè)計安全系數(shù)，一般取1.5-2.52. 好氧區(qū)容積設(shè)計 Nk0：進(jìn)水凱氏氮濃度，g/m3 ； Nte：出水總氮濃度，g/m3 ； 0.12：活性污泥中氮元素占揮發(fā)性活性污泥的比例； Kdn：前置反硝化系統(tǒng)處理生活污水，20oC時，取值0.03-0.06 gNO3-N/(gMLVSS.d)。缺氧區(qū)容積10生物除磷影響：厭氧環(huán)境條件：氧化還原電位：Barnard、Shapiro等人研究發(fā)現(xiàn)，在批式試驗(yàn)中，反硝化完成后，ORP突然下降，隨后開始放磷，放磷時ORP一般小于100mV；溶解氧濃度：厭氧區(qū)如存在溶解氧，兼性厭氧菌就

21、不會啟動其發(fā)酵代謝，不會產(chǎn)生脂肪酸，也不會誘導(dǎo)放磷，好氧呼吸會消耗易降解有機(jī)質(zhì)；NO -濃度：產(chǎn)酸菌利用NO - 作為電子受體，xx抑制厭氧發(fā)酵過程，反硝化時消耗易生物降解有機(jī)質(zhì)。生物除磷機(jī)理厭氧環(huán)境好氧環(huán)境有機(jī)基質(zhì)產(chǎn)酸菌P乙酸P聚P聚PBB聚 P聚 P聚磷菌聚磷菌聚磷菌聚磷菌好氧環(huán)境中：進(jìn)入好氧狀態(tài)后，聚磷菌將 于體內(nèi)的 B進(jìn)行好氧分解并釋出大量能量供聚磷菌增殖等生理活動，部分供其主動吸收污水中的磷酸鹽，以聚磷的形式積聚于體內(nèi)，這就是好氧吸磷。剩余污泥中包含過量吸收磷的聚磷菌，也就是從污水中去除的含磷物質(zhì)。生物強(qiáng)化除磷工藝?yán)梦⑸镏芯哿拙趨捬鯒l件下 磷，在好氧條件下對污水中溶解性磷酸鹽過

22、量吸收作用，然后沉淀分離而除磷。厭氧環(huán)境中：污水中的有機(jī)物在厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸菌的作用下轉(zhuǎn)化為乙酸苷；而活性污泥中的聚磷菌在厭氧的不利狀態(tài)下，將體內(nèi)積聚的聚磷分解，分解產(chǎn)生的能量一部分供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主動吸收乙酸苷轉(zhuǎn)化為 B(聚-羥基丁酸)的形態(tài)儲藏于體內(nèi)。聚磷分解形成的無機(jī)磷 回污水中，這就是厭氧釋磷。常規(guī)活性污泥法的微生物同化和吸附普通活性污泥法剩余污泥中磷含量約占微生物干重的1.5%2.0%，通過同化作用可去除磷12%20%。生物強(qiáng)化除磷工藝生物強(qiáng)化除磷工藝可以使得系統(tǒng)排除的剩余污泥中磷含量占到干重5%6%。如果還不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，就必須借助化學(xué)法除磷。dTP 0.015 yobservedBOD一般城市污水水質(zhì)與排放要求如何去除以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)？常規(guī)活性污泥法的微生物同化和吸附；生物強(qiáng)化除磷；投加化學(xué)藥劑除磷。項(xiàng) 目進(jìn)水水質(zhì)/