1、第三章 污水的好氧生物處理（二）活性污泥法 Activated Sludge Process,第一節(jié) 基本概念 第二節(jié) 氣體傳遞原理和曝氣池 第三節(jié) 活性污泥法的發(fā)展和演變 第四節(jié) 設(shè)計和運(yùn)行中的重要問題 第五節(jié) 二次沉淀池,活性污泥法,第一節(jié) 基 本 概 念,曝氣池,曝氣池出水堰,活性污泥混合液,1. 活性污泥的形態(tài),2. 活性污泥的微生物組成,細(xì)菌、真菌、原生動物、后生動物等。,一組活性污泥圖片（細(xì)菌）,菌膠團(tuán),污泥細(xì)碎,菌膠團(tuán),菌膠團(tuán),肉足蟲（變形蟲）,游泳型纖毛蟲,固著型纖毛蟲（累枝蟲）,一組活性污泥圖片（原生動物）,游泳型纖毛蟲（草履蟲）,輪蟲,輪蟲,一組活性污泥圖片（后生動物）,原

2、生動物和后生動物可以作為指示微生物,Ma具備活性細(xì)胞成分；,Me內(nèi)源代謝殘留的微生物有機(jī)體；,Mi難為細(xì)菌降解的有機(jī)懸浮固體；,Mii吸附的無機(jī)懸浮固體。,活性污泥的組成,按有機(jī)性和無機(jī)性成分,二、活性污泥法的基本流程,活性污泥系統(tǒng)組成,曝氣池,剩余污泥排放系統(tǒng),污泥回流系統(tǒng),二沉池,擴(kuò)散系統(tǒng),生物反應(yīng)器,泥水分離,供氧，攪拌,保持曝氣池微生物濃度,排放增殖污泥，保持系統(tǒng)穩(wěn)定,活性污泥法是水體自凈人工強(qiáng)化的模擬 曝氣 污泥回流,菌膠團(tuán)的作用 ： 促進(jìn)活性污泥絮凝體的形成,污水與污泥混合曝氣后BOD的變化曲線,1. 污泥吸附,吸附過程進(jìn)行的較快，可以在30min內(nèi)完成，BOD去除率70。,一般，

3、處于饑餓狀態(tài)的內(nèi)源呼吸期的微生物吸附活性最強(qiáng)。,初期吸附去除的有機(jī)物數(shù)量有一定限度,1氧化分解,2合成代謝（合成新細(xì)胞）,3內(nèi)源代謝,2. 微生物代謝,微生物對有機(jī)物的分解代謝及合成代謝及其產(chǎn)物的模式圖,對活性污泥必須進(jìn)行妥善處理，否則可能造成二次污染。,1. 混合液中活性污泥微生物量的指標(biāo),混合液懸浮固體濃度（mixed liquor suspended solids, MLSS) 表示懸浮固體物質(zhì)總量 MLSS=Ma+Me+Mi+Mii,混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（mixed liquor volatile suspended solids, MLVSS) 表示有機(jī)性固體物質(zhì)含量 MLVSS

4、=Ma+Me+Mi,一般情況下，生活污水f值為0.75左右。,四、主要設(shè)計運(yùn)行參數(shù),污泥沉降比：SV(setting velocity),取混合液至1000mL或100mL量筒，靜止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的體積，以占混合液體積的比例（%）表示污泥沉降比。城市污水：SV取15%-30%.,污泥體積指數(shù)：SVI(sludge volume index),SVI=70100 其活性污泥凝聚沉淀性能很好 SVI值過低，活性污泥顆粒細(xì)小，無機(jī)物含量高，缺乏活性。 SVI值過高，沉淀性能不好，可能產(chǎn)生污泥膨脹。,2. 活性污泥的沉降性能及其評定指標(biāo),第二節(jié) 氣體傳遞和曝氣池,一、氣 體 傳 遞

5、 原 理,！,雙膜理論 氣液界面存在著處于層流狀態(tài)的氣膜和液膜； 推動力：氣膜中的氧分壓梯度，液膜中的氧濃度梯度。 氧難溶于水，阻力主要來自液膜。,二、曝氣設(shè)備,曝氣方式 1.鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng) 2.機(jī)械曝氣裝置 3.鼓風(fēng)+機(jī)械曝氣系統(tǒng),曝氣作用 1.充氧 2.攪拌、混合,鼓風(fēng)曝氣：將空壓機(jī)送出的壓縮空氣通過一系列管道系統(tǒng)送到安裝在曝氣池底的空氣擴(kuò)散裝置，以微小氣泡形式逸出，轉(zhuǎn)移到混合液中，同時混合液攪拌、混合。 機(jī)械曝氣：利用安裝在水面上、下的葉輪高速轉(zhuǎn)動，劇烈攪動水面，產(chǎn)生水躍，液面與空氣接觸表面不斷更新，使空氣中的氧轉(zhuǎn)移到混合液中。,1. 鼓風(fēng)曝氣,空氣凈化器,鼓 風(fēng) 機(jī),空氣輸配管系統(tǒng),擴(kuò)

6、散 器,空氣凈化器的目的是改善整個曝氣系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和防止擴(kuò)散器阻塞。,鼓風(fēng)曝氣,空氣凈化器,鼓 風(fēng) 機(jī),空氣輸配管系統(tǒng),擴(kuò) 散 器,鼓風(fēng)機(jī)供應(yīng)壓縮空氣,風(fēng)量要滿足生化反應(yīng)所需的氧量和能保持混合液懸浮固體呈懸浮狀態(tài)。,風(fēng)壓要滿足克服管道系統(tǒng)和擴(kuò)散器的摩阻損耗以及擴(kuò)散器上部的靜水壓。,羅茨鼓風(fēng)機(jī)：適用于中小型污水廠，噪聲大，必須采取消音、隔音措施,離心式鼓風(fēng)機(jī)：噪聲小，效率高，適用于大中型污水廠,三葉式羅茨鼓風(fēng)機(jī),常用鼓風(fēng)機(jī)形式,多極離心風(fēng)機(jī),多級風(fēng)機(jī),鼓風(fēng)曝氣,空氣凈化器,鼓 風(fēng) 機(jī),擴(kuò) 散 器,空氣輸配管系統(tǒng),負(fù)責(zé)將空氣輸送到空氣擴(kuò)散器。要求沿程阻力損失小,曝氣設(shè)備各點(diǎn)壓力均衡,空氣干管和支

7、管流速符合設(shè)計要求，配備必要的手動閥和電動調(diào)節(jié)閥門。,鼓風(fēng)曝氣,空氣凈化器,鼓 風(fēng) 機(jī),擴(kuò) 散 器,擴(kuò)散器的作用是將空氣分散成小氣泡,增大空氣和混合液之間的接觸界面，把空氣中的氧溶解于水中。,空氣輸配管系統(tǒng),小氣泡擴(kuò)散器,中氣泡擴(kuò)散器,大氣泡擴(kuò)散器,微氣泡擴(kuò)散器,擴(kuò)散器的類型,（1）小氣泡擴(kuò)散裝置： 微孔材料制成的擴(kuò)散板和擴(kuò)散管等，其特點(diǎn)是氣泡?。ㄖ睆皆?.5mm以下），氧利用率15%-20%，但阻力大，易阻塞； （2）中氣泡擴(kuò)散裝置： 常用穿孔管，孔直徑為23mm，孔眼氣體流速不小于10m/s,以防堵塞，其特點(diǎn)是氧利用率8%-12%，但空氣壓力損失較??； （3）大氣泡擴(kuò)散裝置： 常用曝氣豎管

8、，直徑為15mm左右，底口敞開，其特點(diǎn)是氣泡大（直徑3mm以上），分布不勻，氧利用率4%-6% ，不易堵塞； 豎管，氣泡直徑15mm。 （4）微氣泡擴(kuò)散裝置： 氣泡直徑100um左右，與混合液充分接觸混合，促進(jìn)氧的傳遞，氧利用率20%-30% ，氣壓損失較大，易堵塞。,擴(kuò) 散 器,微孔曝氣盤,微孔曝氣管,ZDB型振動曝氣器,膜片式微孔曝氣器,KBB型可變微孔曝氣器,微孔曝氣設(shè)備安裝,微孔曝氣設(shè)備的清水檢驗(yàn),微孔曝氣設(shè)備的運(yùn)行狀況,穿孔曝氣管,機(jī)械曝氣,豎式曝氣機(jī),臥式曝氣刷,2. 機(jī)械曝氣,表曝機(jī)的轉(zhuǎn)動軸和水面垂直，裝有葉輪。,曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)動軸與水面平行,主要用于氧化溝 。,充氧原理： (1)曝

9、氣設(shè)備的提水和輸水作用，使曝氣池內(nèi)液體不斷循環(huán)流動, 從而不斷更新氣液接觸面, 不斷吸氧； (2)曝氣設(shè)備旋轉(zhuǎn)時在周圍形成水躍，并把液體拋向空中，劇烈攪動而卷進(jìn)空氣； (3)曝氣設(shè)備高速旋轉(zhuǎn)時，在后側(cè)形成負(fù)壓區(qū)而吸入空氣。,豎式表面曝氣機(jī),沉水曝氣機(jī),表面曝氣機(jī),倒傘形機(jī)械曝氣器,倒傘形機(jī)械曝氣器,平板形機(jī)械曝氣器,臥式曝氣刷,充氧原理： 在垂直于轉(zhuǎn)動軸的方向裝有不銹鋼絲（轉(zhuǎn)刷）或板條，轉(zhuǎn)動時，鋼絲或板條把大量液滴拋向空中，并使液面劇烈波動，促進(jìn)氧的溶解；同時推動混合液在池內(nèi)回流，促進(jìn)溶解氧的擴(kuò)散。,曝氣轉(zhuǎn)刷,曝氣轉(zhuǎn)碟,測試中的曝氣轉(zhuǎn)刷,氧化溝,曝氣轉(zhuǎn)刷,曝氣轉(zhuǎn)刷,氧轉(zhuǎn)移率：單位為mg（O2）

10、/（Lh）。,充氧能力（或動力效率）：即每消耗1kWh動力能傳遞到水中的氧量（或氧傳遞速率）,單位為kg（O2）/（kWh）。,氧利用率：通過鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量占總供氧的比例，單位為。,3. 曝 氣 設(shè) 備 性 能 指 標(biāo),三、 曝氣池的類型,（1）根據(jù)混合液流動形態(tài)，可分為推流式、完全混合式和循環(huán)混合式三種； （2） 根據(jù)采用曝氣方法，可分為鼓風(fēng)曝氣池、機(jī)械曝氣池以及二者聯(lián)合使用的機(jī)械鼓風(fēng)曝氣池； （3）根據(jù)平面形狀，可分為長方廊道形、圓形、方形以及環(huán)狀跑道形等四種； （4）根據(jù)曝氣池與二沉池之間的關(guān)系，可分為合建式（即曝氣沉淀池）和分建式兩種。,1. 推流式曝氣池,推流式曝氣

11、池的長寬比一般為510； 進(jìn)水方式不限；出水用溢流堰。,（1）平面布置,（2）橫斷面布置,推流式曝氣池的池寬和有效水深之比一般為12。,推流式曝氣池,推流式曝氣池,池 形,根據(jù)和沉淀池的關(guān)系,圓 形,方 形,矩 形,分建式,合建式,完全混合曝氣池,鼓風(fēng)曝氣完全混合曝氣池,特點(diǎn) 負(fù)荷低，延時曝氣時間長，池容積大，占地面積較大； 產(chǎn)生的污泥量少，無需消化處理； 對水質(zhì)水量的變動抗沖擊性強(qiáng)； 處理效果好。,延時曝氣活性污泥法,污水、污泥綜合處理設(shè)備，適用于污水量很小的場合。,構(gòu)造特征： 池體狹長，環(huán)形溝渠狀，平面多橢圓或圓形。池深較淺，設(shè)有表面曝氣裝置。,曝氣裝置作用： 1、充氧 2、攪拌 3、推動

12、水流,流態(tài)特征： 介于推流式和完全混合式之間。,氧 化 溝（oxidation ditch）,氧化溝種類,氧化溝種類,氧化溝處理廠俯視圖,采用曝氣轉(zhuǎn)刷的氧化溝,采用曝氣轉(zhuǎn)碟的氧化溝,采用表曝機(jī)的氧化溝,吸附生物降解工藝（AB法）,Adsorption-Biodegration,A，B段各擁有自己的回流系統(tǒng)，有各自的微生物群體,A段： 無初沉池，開放性生物系統(tǒng)； A段以高負(fù)荷或超高負(fù)荷運(yùn)行，停留時間短，3060min A段主要依靠微生物吸附作用； BOD去除4070，可生化性改善。,AB法特點(diǎn),B段： 水質(zhì)、水量穩(wěn)定，凈化功能充分發(fā)揮； 以低負(fù)荷運(yùn)行， 停留時間24h。,處理效果穩(wěn)定，具有抗沖擊

13、負(fù)荷和pH變化的能力。 可以分期建設(shè)，條件成熟時候建設(shè)二級處理設(shè)備。,SBR工藝操作過程,1.進(jìn)水 2.反應(yīng) 3.沉淀 4.排放 5.待機(jī),序批式活性污泥法（SBR法）,Sequencing Batch Reactor,SBR池,(1)容積利用率低； (2)出水不連續(xù)； (3)運(yùn)行控制復(fù)雜； (4)不適用于大水量。,SBR法缺點(diǎn),十三、克 勞 斯 法,污泥膨脹,消化池上清液中富有氨氮，可以供應(yīng)大量碳水化合物代謝所需的氮。 消化池上清液夾帶的消化污泥相對密度較大，有改善混合液沉淀性能的功效。,活性污泥法發(fā)展方向,提高氧利用率 減少占地面積 減少運(yùn)行費(fèi)用 提高運(yùn)行管理自動化 深度凈化功能（脫N除P）,第四節(jié) 活性污泥法的設(shè)計計算,根據(jù)某種工藝的經(jīng)驗(yàn)停留時間和經(jīng)驗(yàn)去除率，確定曝氣池的水力停留時間。,例如：流量200m3/h，曝氣池進(jìn)水BOD濃150mg/L, 出水要求為15mg/L，采用多點(diǎn)進(jìn)水，求曝氣池容積。 多點(diǎn)進(jìn)水經(jīng)驗(yàn)去除率：85%90 經(jīng)驗(yàn)停留時間：35h 取停留時間為4.5h，則曝氣池容積： V2004.5m3=900m3,1、經(jīng)驗(yàn)水力停留時間：t,有機(jī)負(fù)荷