水污染控制工程课件教学PPT作者孙体昌娄金生第17章好养悬浮生长生物法

1、第第1717章章 好氧悬浮生长生物法好氧悬浮生长生物法2第第17章章 好氧悬浮生长生物法好氧悬浮生长生物法17.1 17.1 基本工艺与分类基本工艺与分类 17.1.1 17.1.1 悬浮生长法基悬浮生长法基本工艺流程本工艺流程 17.1.2 17.1.2 悬浮生长生物悬浮生长生物法分类法分类17.2 17.2 悬浮生长系统反应悬浮生长系统反应器器 17.2.1 17.2.1 反应器分类反应器分类 17.2.2 17.2.2 推流式反应器推流式反应器 17.2.3 17.2.3 完全混合反应完全混合反应器器 17.3 17.3 悬浮生长生物法的悬浮生长生物法的基本原理基本原理 17.3.1 1

2、7.3.1 净化机理净化机理 17.3.2 17.3.2 活性污泥的性质活性污泥的性质 17.3.3 17.3.3 净化反应影响因净化反应影响因素素17.4 17.4 悬浮生长系统生物悬浮生长系统生物反应动力学反应动力学 17.4.1 17.4.1 有机物去除动力有机物去除动力学学 17.4.2 17.4.2 有机物去除过程有机物去除过程3第第17章章 好氧悬浮生长生物法好氧悬浮生长生物法17.5 17.5 曝气系统曝气系统 17.5.1 17.5.1 曝气器及其性能曝气器及其性能 17.5.2 17.5.2 鼓风曝气系统鼓风曝气系统 17.5.3 17.5.3 机械曝气装置机械曝气装置17.

3、6 17.6 氧转移基本原理氧转移基本原理 17.6.1 17.6.1 传质理论传质理论 17.6.2 17.6.2 氧转移速度的影氧转移速度的影响因素响因素 17.7 17.7 悬浮生长生物法工艺悬浮生长生物法工艺模式模式 17.7.1 17.7.1 传统活性污泥法传统活性污泥法17.7.2 17.7.2 阶段曝气活性污泥法阶段曝气活性污泥法 17.7.3 17.7.3 吸附吸附- -再生活性污泥再生活性污泥法法 17.7.4 AB 17.7.4 AB两段活性污泥法两段活性污泥法 17.7.5 17.7.5 延时曝气活性污泥法延时曝气活性污泥法 17.7.6 17.7.6 完全混合活性污泥法

4、完全混合活性污泥法 17.7.7 17.7.7 间歇式活性污泥法间歇式活性污泥法第第17章章 好氧悬浮生长生物法好氧悬浮生长生物法 17.7.8 17.7.8 氧化沟氧化沟 17.7.9 17.7.9 深水和深井活性污泥法深水和深井活性污泥法 17.7.10 17.7.10 浅层曝气活性污泥法浅层曝气活性污泥法 17.7.11 17.7.11 纯氧曝气活性污泥法纯氧曝气活性污泥法17.8 17.8 悬浮生长法的工艺选择与设计悬浮生长法的工艺选择与设计 17.8.1 17.8.1 悬浮生长生物法工艺选择悬浮生长生物法工艺选择 17.8.2 17.8.2 悬浮生长生物法工艺设计悬浮生长生物法工艺设

5、计17.9 17.9 工程案例工程案例 5第第17章章 好氧悬浮生长生物法好氧悬浮生长生物法17.1 17.1 基本工艺与分类基本工艺与分类 17.1.1 17.1.1 悬浮生长法基悬浮生长法基本工艺流程本工艺流程 17.1.2 17.1.2 悬浮生长生物悬浮生长生物法分类法分类17.2 17.2 悬浮生长系统反应悬浮生长系统反应器器 17.2.1 17.2.1 反应器分类反应器分类 17.2.2 17.2.2 推流式反应器推流式反应器 17.2.2 17.2.2 完全混合反应完全混合反应器器 17.3 17.3 悬浮生长生物法的悬浮生长生物法的基本原理基本原理 17.3.1 17.3.1 净

6、化机理净化机理 17.3.2 17.3.2 活性污泥的性质活性污泥的性质 17.3.3 17.3.3 净化反应影响因净化反应影响因素素17.4 17.4 悬浮生长系统生物悬浮生长系统生物反应动力学反应动力学 17.4.1 17.4.1 有机物去除动力有机物去除动力学学 17.4.2 17.4.2 有机物去除过程有机物去除过程 好氧悬浮生长生物法好氧悬浮生长生物法n 水的生物处理是利用微生物的新陈代谢作用，对水的生物处理是利用微生物的新陈代谢作用，对废水中的污染物进行转化和稳定，使之无害化的废水中的污染物进行转化和稳定，使之无害化的处理方法。对污染物进行转化和稳定的主体是微处理方法。对污染物进行

7、转化和稳定的主体是微生物。生物。n 生物处理的方法很多，从不同的角度有不同的分生物处理的方法很多，从不同的角度有不同的分类方法。从微生物的代谢形式出发，可分为好氧类方法。从微生物的代谢形式出发，可分为好氧处理和厌氧处理两大类型。处理和厌氧处理两大类型。n 悬浮生长生物法是通过向生活污水注入空气进行悬浮生长生物法是通过向生活污水注入空气进行曝气，每天保留沉淀物，更换新鲜污水，在持续曝气，每天保留沉淀物，更换新鲜污水，在持续一段时间后，在污水中即将形成一种呈黄褐色的一段时间后，在污水中即将形成一种呈黄褐色的絮凝体。这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物絮凝体。这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构

8、成，它易于通过沉降与水分离，并使污群体所构成，它易于通过沉降与水分离，并使污水得到净化、澄清。水得到净化、澄清。17.1 17.1 基本工艺与分类基本工艺与分类17.1.1 17.1.1 悬浮生长法基本工艺流程悬浮生长法基本工艺流程n 悬浮生长生物法是在人工充氧条件下，对废水悬浮生长生物法是在人工充氧条件下，对废水和各种微生物群体进行培养和驯化，形成活性和各种微生物群体进行培养和驯化，形成活性污泥，利用活性污泥的吸附和氧化作用，以分污泥，利用活性污泥的吸附和氧化作用，以分解去除废水中的有机物。解去除废水中的有机物。n 然后进入二沉池使污泥与水分离，大部分污泥然后进入二沉池使污泥与水分离，大部分

9、污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统，返回到曝气池的污泥称为回流活性污泥，统，返回到曝气池的污泥称为回流活性污泥，排放的污泥称为剩余活性污泥。排放的污泥称为剩余活性污泥。n 悬浮生长生物法是以活性污泥为主体的废水生悬浮生长生物法是以活性污泥为主体的废水生物处理技术，它主要由物处理技术，它主要由曝气池、二沉池、曝气曝气池、二沉池、曝气系统及污泥回流系统系统及污泥回流系统等组成。等组成。悬浮生长生物法基本工艺流程悬浮生长生物法基本工艺流程空气曝气池废水二次沉淀池出水回流污泥剩余污泥进水与回流污泥同时进入曝气池，通过曝气实现供氧和使活性污泥呈悬浮状态

10、n 由污水、回流污泥和空气互相混合形成的液体由污水、回流污泥和空气互相混合形成的液体称为混合液。称为混合液。n 废水中的有机物等一部分被活性污泥中的微生废水中的有机物等一部分被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养，代谢转化为微生物细物用作自身繁殖的营养，代谢转化为微生物细胞，另一部分氧化为二氧化碳和水等最终产物，胞，另一部分氧化为二氧化碳和水等最终产物，废水由此得到处理。废水由此得到处理。n 经过活性污泥净化作用后，混合液由曝气池的经过活性污泥净化作用后，混合液由曝气池的另一端流出进入二次沉淀池，在这里进行固液另一端流出进入二次沉淀池，在这里进行固液分离，活性污泥通过沉淀与污水分离，澄清后分离

11、，活性污泥通过沉淀与污水分离，澄清后的污水作为处理水排出系统。的污水作为处理水排出系统。悬浮生长生物法基本工艺流程悬浮生长生物法基本工艺流程n 经过沉淀浓缩的污泥从沉淀池底部排出，其中经过沉淀浓缩的污泥从沉淀池底部排出，其中一部分作为接种污泥回流曝气池，多余的一部一部分作为接种污泥回流曝气池，多余的一部分则作为剩余污泥排出系统。分则作为剩余污泥排出系统。n 剩余污泥与在曝气池内增长的污泥，在数量上剩余污泥与在曝气池内增长的污泥，在数量上应保持平衡，使曝气池内的污泥浓度相对地保应保持平衡，使曝气池内的污泥浓度相对地保持在一个较为恒定的范围内。持在一个较为恒定的范围内。n 活性污泥反应进行的结果是

12、污水中的有机污染活性污泥反应进行的结果是污水中的有机污染物得到降解、去除，污水得以净化，由于微生物得到降解、去除，污水得以净化，由于微生物的繁衍增殖，活性污泥本身也得到增长。物的繁衍增殖，活性污泥本身也得到增长。17.1.2 17.1.2 悬浮生长法分类悬浮生长法分类活性污泥法中的基本概念：活性污泥法中的基本概念：u污泥负荷是指单位质量活性污泥或单位曝气池污泥负荷是指单位质量活性污泥或单位曝气池体积在单位时间内所承担的污染物的量。体积在单位时间内所承担的污染物的量。u单位质量污泥承担的污染物量称为质量负荷，单位质量污泥承担的污染物量称为质量负荷，符号符号LSLS，单位，单位kgBOD5/(kg

13、MLSSd)。单位容单位容积曝气池所承担的污染物量称为容积负荷，符积曝气池所承担的污染物量称为容积负荷，符号号LV，单位单位kgBOD5/(m3d)。u生物固体停留时间也称污泥龄，是指活性污泥生物固体停留时间也称污泥龄，是指活性污泥在曝气池中的平均停留时间，符号一般用在曝气池中的平均停留时间，符号一般用C或或SRTSRT表示，单位是表示，单位是d。生物固体停留时间生物固体停留时间C与与污泥负荷污泥负荷LSLS大致成反比关系。大致成反比关系。12按曝气池内混按曝气池内混合液的流态合液的流态推流式活性污泥法推流式活性污泥法按曝气池污泥负荷按曝气池污泥负荷高负荷：高负荷：LS0.5，Lv1.5 低负

14、荷：低负荷：0.07LS0.2， 0.35LV0.6完全混合活性污泥法完全混合活性污泥法中负荷：中负荷：0.2LS0.5， 0.6LV15d14按主要去除按主要去除污染物污染物二级强化处理活性污泥法二级强化处理活性污泥法（具有较强的除磷脱氮功能）（具有较强的除磷脱氮功能）二级处理活性污泥法二级处理活性污泥法（以去除有机物为主）（以去除有机物为主）悬浮生长法分类悬浮生长法分类15第第17章章 好氧悬浮生长生物法好氧悬浮生长生物法17.1 17.1 基本工艺与分类基本工艺与分类 17.1.1 17.1.1 悬浮生长法基悬浮生长法基本工艺流程本工艺流程 17.1.2 17.1.2 悬浮生长生物悬浮生

15、长生物法分类法分类17.2 17.2 悬浮生长系统反应悬浮生长系统反应器器 17.2.1 17.2.1 反应器分类反应器分类 17.2.2 17.2.2 推流式反应器推流式反应器 17.2.3 17.2.3 完全混合反应完全混合反应器器 17.3 17.3 悬浮生长生物法的悬浮生长生物法的基本原理基本原理 17.3.1 17.3.1 净化机理净化机理 17.3.2 17.3.2 活性污泥的性质活性污泥的性质 17.3.3 17.3.3 净化反应影响因净化反应影响因素素17.4 17.4 悬浮生长系统生物悬浮生长系统生物反应动力学反应动力学 17.4.1 17.4.1 有机物去除动力有机物去除动

16、力学学 17.4.2 17.4.2 有机物去除过程有机物去除过程17.2 17.2 悬浮生长系统反应器悬浮生长系统反应器17.2.1 17.2.1 反应器分类反应器分类 曝气池是活性污泥法的反应器，也是悬浮生长曝气池是活性污泥法的反应器，也是悬浮生长污泥系统的核心设备，悬浮生长系统的净化效污泥系统的核心设备，悬浮生长系统的净化效果，在很大程度上取决于曝气池的功能是否能果，在很大程度上取决于曝气池的功能是否能够正常发挥。够正常发挥。按混合液流动按混合液流动形态形态推流式推流式完全混合式完全混合式循环混合式循环混合式按平面形状按平面形状长方廊道形长方廊道形圆形圆形方形方形环状跑道形环状跑道形按采用

17、的曝按采用的曝气方法气方法鼓风曝气池鼓风曝气池机械曝气池机械曝气池机械机械- -鼓风曝气池鼓风曝气池从曝气池与二沉池之间的关系，可分为曝气从曝气池与二沉池之间的关系，可分为曝气沉沉淀池合建式和分建式两种淀池合建式和分建式两种17.2.2 17.2.2 推流式反应器推流式反应器l 反应器呈长方廊道形。所谓推流，就是污水（混反应器呈长方廊道形。所谓推流，就是污水（混合液）从池的一端流入，在后继水流的推动下，合液）从池的一端流入，在后继水流的推动下，沿池长度流动，并从池的另一端流出池外。对这沿池长度流动，并从池的另一端流出池外。对这种类型反应器，在工艺、构造等方面，应考虑下种类型反应器，在工艺、构造

18、等方面，应考虑下列各项问题。列各项问题。（1 1）曝气系统与空气扩散装置）曝气系统与空气扩散装置采用鼓风曝气系统时，传统的作法是将空气扩散采用鼓风曝气系统时，传统的作法是将空气扩散装置安装在曝气池廊道底部的一侧，这样的作法装置安装在曝气池廊道底部的一侧，这样的作法可使水流在池内呈旋转状流动，提高气泡与混合可使水流在池内呈旋转状流动，提高气泡与混合液的接触时间，因此，曝气池廊道的宽深比一般液的接触时间，因此，曝气池廊道的宽深比一般要在要在2 2以下，多介于以下，多介于1.01.51.01.5之间。之间。推流式鼓风曝气池空气扩散装置布置推流式鼓风曝气池空气扩散装置布置形式与水流在横断面的流态形式与

19、水流在横断面的流态进水在池底一侧在池底一侧在池底两侧在池底两侧曝气池壁空气扩散装置空气扩散装置空气扩散装置空气扩散装置出水进水曝气池壁空气干管推流式反应器推流式反应器l 如果曝气池的宽度较大，则应考虑将空气扩散装如果曝气池的宽度较大，则应考虑将空气扩散装置安设在廊道的两侧，也可按一定的形式，如相置安设在廊道的两侧，也可按一定的形式，如相互垂直的正交形式或呈梅花形交错式均衡地布置互垂直的正交形式或呈梅花形交错式均衡地布置在整个曝气池底。在整个曝气池底。l 采用表面机械曝气装置时，则沿池长在池中线每采用表面机械曝气装置时，则沿池长在池中线每隔一定距离设置一台曝气装置，其间距则取决于隔一定距离设置一

20、台曝气装置，其间距则取决于每台曝气装置的服务面积。每台曝气装置的服务面积。l 采用表面机械曝气装置时，混合液在曝气池内的采用表面机械曝气装置时，混合液在曝气池内的流态，就每台曝气装置的服务面积来讲是完全混流态，就每台曝气装置的服务面积来讲是完全混合，但就整体廊道而言又属于推流。在这种情况合，但就整体廊道而言又属于推流。在这种情况下，相临两台装置的旋转方向应相反，否则两台下，相临两台装置的旋转方向应相反，否则两台装置之间的水流相互冲突，可能形成短路。装置之间的水流相互冲突，可能形成短路。采用表面曝气装置的推流式曝气池采用表面曝气装置的推流式曝气池机械曝气装置曝气池采用表面曝气装置的推流式曝气池采

21、用表面曝气装置的推流式曝气池机械曝气装置曝气池曝气池沿曝气池廊道的长度，按每台曝气装置的服务面积设隔墙，将曝气池分为若干曝气室，则每个曝气室内的混合液都保持着独立的完全混合流态，而与相临曝气室的水流互无干扰，在这种情况下，曝气装置都可以保持同一的转向。（2 2）曝气池的数目及廊道的排列与组合）曝气池的数目及廊道的排列与组合曝气池的数目随污水处理厂的规模而定，一般曝气池的数目随污水处理厂的规模而定，一般在结构上分成若干单元，每个单元包括一座或在结构上分成若干单元，每个单元包括一座或几座曝气池，每座曝气池常由几座曝气池，每座曝气池常由1 1个廊道或个廊道或2525个个廊道组成，见下图。廊道组成，见

22、下图。当廊道数为单数时，污水的进、出口分别位于当廊道数为单数时，污水的进、出口分别位于曝气池的两端；而当廊道数为双数时，则位于曝气池的两端；而当廊道数为双数时，则位于廊道的同一侧。廊道的同一侧。曝气池的廊道组合曝气池的廊道组合进水进水进水进水进水出水出水出水出水单廊道双廊道三廊道四廊道五廊道n 如在曝气池的进水与出水两侧，增设污水配水如在曝气池的进水与出水两侧，增设污水配水渠道，中间并用中间渠道连通，见图渠道，中间并用中间渠道连通，见图17-617-6，则，则可以采用多种运行方式，进、出口的设置位置可以采用多种运行方式，进、出口的设置位置更为灵活多样。更为灵活多样。（3 3）曝气池廊道的长度、

23、宽度和深度）曝气池廊道的长度、宽度和深度曝气池廊道的长度，主要根据污水处理厂所在曝气池廊道的长度，主要根据污水处理厂所在地址的地形条件与总体布置而定。在水流运动地址的地形条件与总体布置而定。在水流运动方面则应考虑不产生短流，就此，长度可达方面则应考虑不产生短流，就此，长度可达100m100m，但以，但以5070m5070m之间为宜。之间为宜。长度（长度（L L）与池宽度（）与池宽度（B B）之间以保持式）之间以保持式17-117-1关系关系为宜。为宜。L(510L(510）B B l 当空气扩散装置安设在廊道底部的一侧时，池宽当空气扩散装置安设在廊道底部的一侧时，池宽度与池深度（度与池深度（H

24、 H）之间宜于保持下式关系：）之间宜于保持下式关系：B=(12)HB=(12)Hl 在确定曝气池的深度时，应考虑氧的利用率，此在确定曝气池的深度时，应考虑氧的利用率，此外，池的深度与造价及动力费用密切相关。池深外，池的深度与造价及动力费用密切相关。池深大，有利于氧的利用，但造价与动力费用都将有大，有利于氧的利用，但造价与动力费用都将有所提高。反之，造价及运行费用降低，但氧的利所提高。反之，造价及运行费用降低，但氧的利用率也将降低。用率也将降低。l 此外，还应考虑土建结构和曝气池的功能要求、此外，还应考虑土建结构和曝气池的功能要求、允许占用的土地面积、能够购置到的空压机所具允许占用的土地面积、能

25、够购置到的空压机所具有的压力等因素。有的压力等因素。l 综上所述，推流式曝气池的深度必须综合考虑上综上所述，推流式曝气池的深度必须综合考虑上述各项因素，并进行经济述各项因素，并进行经济技术比较后确定。当技术比较后确定。当前我国对推流式曝气池采用的深度多为前我国对推流式曝气池采用的深度多为35m35m。（4 4）曝气池内设横向隔墙分室的问题）曝气池内设横向隔墙分室的问题在曝气池内沿其长度设若干横向隔墙，将曝气在曝气池内沿其长度设若干横向隔墙，将曝气池分为若干个小室，混合液逐室串联流动，混池分为若干个小室，混合液逐室串联流动，混合液在每个小室内呈完全混合式流态，而从曝合液在每个小室内呈完全混合式流

26、态，而从曝气池整体来看则是推流式流态。气池整体来看则是推流式流态。采取这种技术措施能够产生以下效益：采取这种技术措施能够产生以下效益： 消除混合液在曝气池内的纵向混合，并使混消除混合液在曝气池内的纵向混合，并使混合液在曝气池的整体内形成真正的推流流态；合液在曝气池的整体内形成真正的推流流态； 消除水流死角；消除水流死角； 处理水水质稳定。处理水水质稳定。横向隔墙设置方式横向隔墙设置方式 第一室隔墙的一端紧靠池壁，另一端则与第一室隔墙的一端紧靠池壁，另一端则与池壁之间留有一定的间距，逐室交替，混合池壁之间留有一定的间距，逐室交替，混合液在室内除完全混合外，还呈横向流动；液在室内除完全混合外，还呈

27、横向流动； 第一室的隔墙上端高出水面，下端则与池第一室的隔墙上端高出水面，下端则与池底之间留有间距，第二室则下端紧接池底，底之间留有间距，第二室则下端紧接池底，上端在水位之下，以后逐室交替，最后的小上端在水位之下，以后逐室交替，最后的小室必须是由底部出水。混合液在小室内，除室必须是由底部出水。混合液在小室内，除完全混合外，还呈上、下流动。完全混合外，还呈上、下流动。设有横向隔墙分室的曝气池设有横向隔墙分室的曝气池曝气池二次沉淀池污泥泵站回流污泥系统二次沉淀池曝气池回流污泥系统来自空压机站的空气来自空压机站的空气a)a)横向流动横向流动b)b)竖向流动竖向流动（5 5）曝气池的顶部与底部）曝气池

28、的顶部与底部n 为了使混合液在池内的旋转流动能够减少阻力，为了使混合液在池内的旋转流动能够减少阻力，并避免形成死角，将廊道横剖面的并避免形成死角，将廊道横剖面的4 4个角（墙顶个角（墙顶与墙脚）作成与墙脚）作成4545斜面。斜面。n 在曝气池水面以上应在墙面上考虑在曝气池水面以上应在墙面上考虑0.5m0.5m的超高。的超高。在池顶部隔墙上可考虑建成渠道状，此渠道可在池顶部隔墙上可考虑建成渠道状，此渠道可作为配水渠道使用，也可充作空气干管的管沟，作为配水渠道使用，也可充作空气干管的管沟，渠道上安设盖板，作为人行道。渠道上安设盖板，作为人行道。n 在池底部应考虑排空措施，按纵向留在池底部应考虑排空

29、措施，按纵向留22左右左右的坡度，并设直径为的坡度，并设直径为80100mm80100mm的放空管。此的放空管。此外，考虑到在活性污泥培养、驯化时周期排放外，考虑到在活性污泥培养、驯化时周期排放上清液的要求，根据具体情况在不同的高度设上清液的要求，根据具体情况在不同的高度设2323根排水管，管径也是根排水管，管径也是80100mm80100mm。（6 6）曝气池的进水、进泥与出水设备）曝气池的进水、进泥与出水设备u推流式曝气池的进水口与进泥口均设于水下，推流式曝气池的进水口与进泥口均设于水下，宜采用淹没入流方式，以免形成短路，并设闸宜采用淹没入流方式，以免形成短路，并设闸门，以调节流量。门，以

30、调节流量。u推流式曝气池的出水，一般都采用溢流堰的方推流式曝气池的出水，一般都采用溢流堰的方式，处理水流过堰顶，溢流入排水渠道式，处理水流过堰顶，溢流入排水渠道. .推流式曝气池的进水、出水设备推流式曝气池的进水、出水设备曝气池进水口曝气池壁出水槽溢流堰淹没进水口a)a)曝气池进水口曝气池进水口b)b)曝气池出水堰曝气池出水堰曝气池进水溢流堰曝气池壁33第第17章章 好氧悬浮生长生物法好氧悬浮生长生物法17.1 17.1 基本工艺与分类基本工艺与分类 17.1.1 17.1.1 悬浮生长法基悬浮生长法基本工艺流程本工艺流程 17.1.2 17.1.2 悬浮生长生物悬浮生长生物法分类法分类17.

31、2 17.2 悬浮生长系统反应悬浮生长系统反应器器 17.2.1 17.2.1 反应器分类反应器分类 17.2.2 17.2.2 推流式反应器推流式反应器 17.2.3 17.2.3 完全混合反应完全混合反应器器 17.3 17.3 悬浮生长生物法的悬浮生长生物法的基本原理基本原理 17.3.1 17.3.1 净化机理净化机理 17.3.2 17.3.2 活性污泥的性质活性污泥的性质 17.3.3 17.3.3 净化反应影响因净化反应影响因素素17.4 17.4 悬浮生长系统生物悬浮生长系统生物反应动力学反应动力学 17.4.1 17.4.1 有机物去除动力有机物去除动力学学 17.4.2 1

32、7.4.2 有机物去除过程有机物去除过程17.2.3 17.2.3 完全混合反应器完全混合反应器n 完全混合式曝气池多采用表面机械曝气装置，但完全混合式曝气池多采用表面机械曝气装置，但也可以应用鼓风曝气系统。也可以应用鼓风曝气系统。n 在完全混合曝气池中应当首推合建式完全混合曝在完全混合曝气池中应当首推合建式完全混合曝气沉淀池，简称曝气沉淀池。气沉淀池，简称曝气沉淀池。n 其主要特点是曝气反应与沉淀固液分离在同一的其主要特点是曝气反应与沉淀固液分离在同一的处理构筑物内完成。处理构筑物内完成。n 曝气沉淀池有多种结构形式，下图所示为我国从曝气沉淀池有多种结构形式，下图所示为我国从7070年代广泛

33、使用的一种形式。年代广泛使用的一种形式。圆形曝气沉淀池剖面示意图圆形曝气沉淀池剖面示意图挡流板平台出水槽曝气管污泥回流区进水管放空管排泥管出水管曝气区u曝气沉淀池在表面上多呈圆形，偶见方形或多曝气沉淀池在表面上多呈圆形，偶见方形或多边形。曝气沉淀池是由曝气区、导流区和沉淀边形。曝气沉淀池是由曝气区、导流区和沉淀区区3 3部分所组成部分所组成（1 1）曝气区）曝气区考虑到表面机械曝气装置的提升能力，深度一考虑到表面机械曝气装置的提升能力，深度一般在般在4m4m以内为宜。曝气装置设于池顶部中央，以内为宜。曝气装置设于池顶部中央，并深入水下某一深度。污水从池底部进入，立并深入水下某一深度。污水从池底

34、部进入，立即与池内原有混合液完全混合，并与从沉淀区即与池内原有混合液完全混合，并与从沉淀区回流缝回流的活性污泥充分混合、接触。回流缝回流的活性污泥充分混合、接触。经过曝气反应后的污水从位于顶部四周的回流经过曝气反应后的污水从位于顶部四周的回流窗流出并流入导流区。回流窗的大小可以调节，窗流出并流入导流区。回流窗的大小可以调节，以调节流量以调节流量. .（2 2）导流区）导流区位于曝气区与沉淀区之间，其宽度通过计算确位于曝气区与沉淀区之间，其宽度通过计算确定，一般在定，一般在0.6m0.6m左右。左右。内设竖向整流板，其作用是阻止从回流窗流入内设竖向整流板，其作用是阻止从回流窗流入的水流在惯性作用

35、下的旋流，并释放混合液中的水流在惯性作用下的旋流，并释放混合液中的气泡，使水流平稳地进入沉淀区，为固液分的气泡，使水流平稳地进入沉淀区，为固液分离创造良好条件。导流区的高度在离创造良好条件。导流区的高度在1.5m1.5m以上。以上。（3 3）沉淀区）沉淀区n 位于导流区和曝气区的外侧，其功能是泥水分位于导流区和曝气区的外侧，其功能是泥水分离，上部为澄清区，下部为污泥区。离，上部为澄清区，下部为污泥区。n 澄清区的深度不宜小于澄清区的深度不宜小于1.5m1.5m，污泥区的容积，污泥区的容积，一般应不小于一般应不小于2h2h的存泥量。的存泥量。n 澄清的处理水沿设于四周的出流堰流出进入排澄清的处理

36、水沿设于四周的出流堰流出进入排水槽，出流堰多采用锯齿状的三角堰。水槽，出流堰多采用锯齿状的三角堰。n 污泥通过回流缝回流到曝气区，回流缝一般宽污泥通过回流缝回流到曝气区，回流缝一般宽0.150.20m0.150.20m。n 在回流缝上侧设池裙，以避免死角。在污泥区在回流缝上侧设池裙，以避免死角。在污泥区的一定深度设排泥管，以排出剩余污泥。的一定深度设排泥管，以排出剩余污泥。方形曝气沉淀池方形曝气沉淀池进水出水曝气区沉淀区抽吸回流污泥管污水进水窗这种设备适用于规模较小的污水处理站。长方形曝气沉淀池长方形曝气沉淀池导流墙原污水从曝气区的一侧均匀地进入，处理水均匀地从沉淀区溢出。沉淀区曝气区污泥回流

37、缝曝气装置分建式完全混合曝气池分建式完全混合曝气池出水槽进泥槽进水槽二次沉淀池曝气池进水槽出水槽进泥槽42完全混合式曝气池的优缺点完全混合式曝气池的优缺点43第第17章章 好氧悬浮生长生物法好氧悬浮生长生物法17.1 17.1 基本工艺与分类基本工艺与分类 17.1.1 17.1.1 悬浮生长法基悬浮生长法基本工艺流程本工艺流程 17.1.2 17.1.2 悬浮生长生物悬浮生长生物法分类法分类17.2 17.2 悬浮生长系统反应悬浮生长系统反应器器 17.2.1 17.2.1 反应器分类反应器分类 17.2.2 17.2.2 推流式反应器推流式反应器 17.2.3 17.2.3 完全混合反应完

38、全混合反应器器 17.3 17.3 悬浮生长生物法的悬浮生长生物法的基本原理基本原理 17.3.1 17.3.1 净化机理净化机理 17.3.2 17.3.2 活性污泥的性质活性污泥的性质 17.3.3 17.3.3 净化反应影响因净化反应影响因素素17.4 17.4 悬浮生长系统生物悬浮生长系统生物反应动力学反应动力学 17.4.1 17.4.1 有机物去除动力有机物去除动力学学 17.4.2 17.4.2 有机物去除过程有机物去除过程17.3 17.3 悬浮生长生物法的基本原理悬浮生长生物法的基本原理17.3.1 17.3.1 净化机理净化机理在悬浮生长生物处理系统中，有机污染物从污在悬浮

39、生长生物处理系统中，有机污染物从污水中去除过程的实质就是有机污染物作为营养水中去除过程的实质就是有机污染物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过程，也就是所谓程，也就是所谓“活性污泥反应活性污泥反应”的过程。的过程。这一过程的结果是污水得到净化，微生物获得这一过程的结果是污水得到净化，微生物获得能量合成新的细胞，使活性污泥得到增长。这能量合成新的细胞，使活性污泥得到增长。这一过程是比较复杂的，它是由物理、化学、物一过程是比较复杂的，它是由物理、化学、物理化学以及生物化学等反应过程所组成。理化学以及生物化学等反应过程所组成。这一过程大致上是出下列

40、几个阶段所组成：这一过程大致上是出下列几个阶段所组成： （1 1）初期吸附去除）初期吸附去除在活性污泥系统内，在污水开始与活性污泥在活性污泥系统内，在污水开始与活性污泥接触后的较短时间（接触后的较短时间（5 530min30min）内，污水中）内，污水中的有机污染物即被大量去除，出现很高的的有机污染物即被大量去除，出现很高的BODBOD去除率。这种初期高速去除现象是由于去除率。这种初期高速去除现象是由于具有很强能力的活性污泥的吸附作用产生的，具有很强能力的活性污泥的吸附作用产生的，吸附作用包括物理吸附和生物吸附。吸附作用包括物理吸附和生物吸附。活性污泥有着很大的表面积，可以达到活性污泥有着很大

41、的表面积，可以达到200010000m2/m3混合液。活性污泥表面上混合液。活性污泥表面上富集着大量的微生物，在其外部覆盖着多糖富集着大量的微生物，在其外部覆盖着多糖类的粘质层。当其与污水接触时，污水中呈类的粘质层。当其与污水接触时，污水中呈悬浮和胶体状态的有机污染物即被活性污泥悬浮和胶体状态的有机污染物即被活性污泥所凝聚和吸附而得到去除，这一现象称为所凝聚和吸附而得到去除，这一现象称为“初期吸附去除初期吸附去除”作用。作用。这一过程进行较快，一般能够在这一过程进行较快，一般能够在30min30min内完成，内完成，BODBOD的去除率可达的去除率可达7070，它的速度取决于微生，它的速度取决

42、于微生物的活性程度和反应器内水力扩散程度与水动物的活性程度和反应器内水力扩散程度与水动力学的规律。力学的规律。前者决定活性污泥微生物的吸附、凝聚功能。前者决定活性污泥微生物的吸附、凝聚功能。后者则决定活性污泥絮凝体与有机污染物的接后者则决定活性污泥絮凝体与有机污染物的接触程度。触程度。活性强的活性污泥，除应具有较大的表面积外，活性强的活性污泥，除应具有较大的表面积外，它所处的增殖期也起作用，一般处在它所处的增殖期也起作用，一般处在“饥饿饥饿”状态的内源呼吸期的微生物，其活性最强，吸状态的内源呼吸期的微生物，其活性最强，吸附能力也强。附能力也强。被吸附在微生物细胞表面的有机物，在经过数被吸附在微

43、生物细胞表面的有机物，在经过数小时的曝气后，才能够相继地被摄入微生物体小时的曝气后，才能够相继地被摄入微生物体内，因此，被初期吸附去除的有机污染物的数内，因此，被初期吸附去除的有机污染物的数量是有一定限度的。量是有一定限度的。对此，回流污泥应进行足够的曝气，将贮存在对此，回流污泥应进行足够的曝气，将贮存在微生物细胞表面和体内的有机污染物充分地加微生物细胞表面和体内的有机污染物充分地加以代谢，使活性污泥微生物进入内源呼吸期，以代谢，使活性污泥微生物进入内源呼吸期，使其再生，提高活性。使其再生，提高活性。但如曝气过分，活性污泥微生物自身氧化过分，但如曝气过分，活性污泥微生物自身氧化过分，也会使初期

44、吸附去除的效果降低。也会使初期吸附去除的效果降低。（2 2）微生物的代谢）微生物的代谢存活在曝气池内的活性污泥微生物，不断地从其周存活在曝气池内的活性污泥微生物，不断地从其周围的环境中摄取污水中的有机污染物作为营养加以围的环境中摄取污水中的有机污染物作为营养加以摄取、吸收。摄取、吸收。污水中的有机污染物，首先被吸附在有大量微生物污水中的有机污染物，首先被吸附在有大量微生物栖息的活性污泥表面，并与微生物细胞表面接触，栖息的活性污泥表面，并与微生物细胞表面接触，在微生物透膜酶的催化作用下，透过细胞壁进入微在微生物透膜酶的催化作用下，透过细胞壁进入微生物细胞体内。生物细胞体内。小分子的有机物能够直接

45、透过细胞壁进入微生物体小分子的有机物能够直接透过细胞壁进入微生物体内，而如淀粉、蛋白质等大分子有机物，则必须在内，而如淀粉、蛋白质等大分子有机物，则必须在细胞外酶水解酶的作用下，被水解为小分子后再细胞外酶水解酶的作用下，被水解为小分子后再为微生物摄入细胞体内。被摄入细胞体内的有机污为微生物摄入细胞体内。被摄入细胞体内的有机污染物，在各种胞内酶，如脱氢酶、氧化酶等的催化染物，在各种胞内酶，如脱氢酶、氧化酶等的催化作用下，微生物对其进行代谢反应。作用下，微生物对其进行代谢反应。（2 2）微生物的代谢）微生物的代谢u微生物对一部分有机物进行氧化分解，最终形微生物对一部分有机物进行氧化分解，最终形成成

46、CO2和和H2O等稳定的无机物质，并从中获取合等稳定的无机物质，并从中获取合成新细胞物质所需要的能量，这一过程可用化成新细胞物质所需要的能量，这一过程可用化学方程下式表示。学方程下式表示。 式中，式中，CxHyOz表示有机污染物。表示有机污染物。u另一部分有机污染物被微生物用于合成新细胞，另一部分有机污染物被微生物用于合成新细胞，即合成代谢，所需能量取自分解代谢。这一反即合成代谢，所需能量取自分解代谢。这一反应过程可用方程下式表示：应过程可用方程下式表示：HOH2yCO酶)O2z4y(xOHC222zyx 酶5)O2z4y(xNHOHnC23zyxHO4)H(y2n5)CO(xNOHC2227

47、5u在曝气池的末端，由于营养物质的缺乏，微在曝气池的末端，由于营养物质的缺乏，微生物可能进入内源代谢反应，微生物对其自生物可能进入内源代谢反应，微生物对其自身的细胞物质进行代谢反应，其过程可用以身的细胞物质进行代谢反应，其过程可用以下化学式表示。下化学式表示。HNHO2nH5nCO酶5nONOHC3222275 微生物对有机物的分解代谢及微生物对有机物的分解代谢及合成代谢及其产物的模式图合成代谢及其产物的模式图p从图中可以看出，无论是分解代谢还是合成代从图中可以看出，无论是分解代谢还是合成代谢，都能够去除污水中的有机污染物，但产物谢，都能够去除污水中的有机污染物，但产物不同，分解代谢的产物是不

48、同，分解代谢的产物是CO2和和H2O，可直接可直接排入环境，而合成代谢的产物则是新生的微生排入环境，而合成代谢的产物则是新生的微生物细胞，并以剩余污泥的方式排出活性污泥处物细胞，并以剩余污泥的方式排出活性污泥处理系统，对其需进行妥善处理，否则可能造成理系统，对其需进行妥善处理，否则可能造成二次污染。二次污染。p美国污水生物处理专家麦金尼，对活性污泥微美国污水生物处理专家麦金尼，对活性污泥微生物在曝气池内所进行的有机物氧化分解、细生物在曝气池内所进行的有机物氧化分解、细胞质合成以及内源代谢三项反应，提出了如下胞质合成以及内源代谢三项反应，提出了如下图所示的数量关系，可供参考。图所示的数量关系，可

49、供参考。微生物三项代谢活动之间的数量关系微生物三项代谢活动之间的数量关系17.3.2 17.3.2 活性污泥的性质活性污泥的性质（1 1）活性污泥微生物的增殖与活性污泥的增长）活性污泥微生物的增殖与活性污泥的增长 在曝气池内，活性污泥微生物对污水中有机污染物在曝气池内，活性污泥微生物对污水中有机污染物的降解，其必然结果之一是微生物的增殖，而微生的降解，其必然结果之一是微生物的增殖，而微生物的增殖，实际上就是活性污泥的增长。这一现象物的增殖，实际上就是活性污泥的增长。这一现象对活性污泥处理系统有着非常重要实际的作用。对活性污泥处理系统有着非常重要实际的作用。 微生物在曝气池内的增殖规律，是污水生

50、物处理程微生物在曝气池内的增殖规律，是污水生物处理程技术人员应予以充分考虑和掌握的。技术人员应予以充分考虑和掌握的。 微生物的增殖规律，一般是用其增殖曲线来表示的。微生物的增殖规律，一般是用其增殖曲线来表示的。 增殖曲线所表示的是在某些关键性的环境因素，如增殖曲线所表示的是在某些关键性的环境因素，如温度一定、溶解氧含量充足等条件下，营养物质一温度一定、溶解氧含量充足等条件下，营养物质一次充分投加，微生物种群随时间以量表示的增殖和次充分投加，微生物种群随时间以量表示的增殖和衰减动态。衰减动态。在微生物学中，对纯菌种的增殖规律，已进行在微生物学中，对纯菌种的增殖规律，已进行过为数众多的试验研究工作

51、，并已取得一些较过为数众多的试验研究工作，并已取得一些较为成熟的结果。为成熟的结果。参与污水活性污泥处理过程的是多种属微生物参与污水活性污泥处理过程的是多种属微生物群体，其增殖规律较为复杂，但其增殖规律的群体，其增殖规律较为复杂，但其增殖规律的总趋势，仍与纯种微生物相同。纯种微生物的总趋势，仍与纯种微生物相同。纯种微生物的增殖曲线可作为活性污泥多种属微生物群体增增殖曲线可作为活性污泥多种属微生物群体增殖规律的范例。殖规律的范例。将活性污泥微生物在污水中接种，并在温度适将活性污泥微生物在污水中接种，并在温度适宜、溶解氧充足的条件下进行培养，按时取样宜、溶解氧充足的条件下进行培养，按时取样计量，即

52、可得出微生物数量与培养时间之间具计量，即可得出微生物数量与培养时间之间具有一定规律性的增殖曲线，见下图。有一定规律性的增殖曲线，见下图。微生物三项代谢活动之间的数量关系微生物三项代谢活动之间的数量关系对数增殖期减速增殖期内源呼吸期活性污泥浓度氧利用速度水的BOD浓度增长曲线的四个阶段增长曲线的四个阶段1 1）适应期）适应期l 亦称延迟期或调整期。这是微生物培养的最初亦称延迟期或调整期。这是微生物培养的最初阶段，是微生物细胞内各种酶系统对新培养基阶段，是微生物细胞内各种酶系统对新培养基环境的适应过程。在本阶段初期微生物不裂殖，环境的适应过程。在本阶段初期微生物不裂殖，数量不增加，但在质的方面却开

53、始出现变化，数量不增加，但在质的方面却开始出现变化，如个体增大，酶系统逐渐适应新的环境。如个体增大，酶系统逐渐适应新的环境。l 在适应期后期，酶系统对新环境已基本适应，在适应期后期，酶系统对新环境已基本适应，微生物个体发育也达到了一定的程度，细胞开微生物个体发育也达到了一定的程度，细胞开始分裂、微生物开始增殖。该期延续时间的长始分裂、微生物开始增殖。该期延续时间的长短，主要取决于污水的主成分和微生物对它的短，主要取决于污水的主成分和微生物对它的适应性。这对新投入处理的污水有着很重要的适应性。这对新投入处理的污水有着很重要的实际意义。实际意义。增长曲线的四个阶段增长曲线的四个阶段2 2）对数增值

54、期）对数增值期又称增殖旺盛期。对数增殖期内一项重要的条又称增殖旺盛期。对数增殖期内一项重要的条件是营养物质（有机污染物）非常充分，不成件是营养物质（有机污染物）非常充分，不成为微生物增殖的控制因素。微生物以最高速度为微生物增殖的控制因素。微生物以最高速度摄取营养物质，也以最高速度增殖。摄取营养物质，也以最高速度增殖。微生物细胞数按几何级数增加，即微生物细胞数按几何级数增加，即202122 23242n。此时活性污泥的增殖速度与时间呈。此时活性污泥的增殖速度与时间呈线性关系，为一常数值，其值即为直线的斜率。线性关系，为一常数值，其值即为直线的斜率。据此，对数增殖期又称为据此，对数增殖期又称为“等

55、速增殖期等速增殖期”。对数增值期对数增值期在对数增殖期内，衰亡的微生物量相对来说在对数增殖期内，衰亡的微生物量相对来说是较少的，在实际中可不予考虑。是较少的，在实际中可不予考虑。世代时间短的微生物，其增殖速度快，微生世代时间短的微生物，其增殖速度快，微生物的种属不同、环境条件不同，其世代时间物的种属不同、环境条件不同，其世代时间也有所不同，一般介于也有所不同，一般介于20min20min到数到数h h之间。之间。某些微生物的增殖世代时间某些微生物的增殖世代时间2Op微生物种属微生物种属名名培养基培养基温度温度/时代时间时代时间/min大肠杆菌大肠杆菌肉汤肉汤3717枯草杆菌枯草杆菌葡萄糖肉汤葡

56、萄糖肉汤252632极毛杆菌极毛杆菌肉汤肉汤3734巨大芽孢杆巨大芽孢杆菌菌肉汤肉汤3031增长曲线的四个阶段增长曲线的四个阶段3 3）减速增值期）减速增值期也称稳定期和平衡期。经对数增殖期，微生物大也称稳定期和平衡期。经对数增殖期，微生物大量繁衍、增殖，污水中的营养物质也被大量耗用，量繁衍、增殖，污水中的营养物质也被大量耗用，营养物质逐步成为微生物增殖的控制因素，微生营养物质逐步成为微生物增殖的控制因素，微生物增殖速度减慢，增殖速度几乎和细胞衰亡速度物增殖速度减慢，增殖速度几乎和细胞衰亡速度相等，微生物活体数达到最高水平，但却也趋于相等，微生物活体数达到最高水平，但却也趋于稳定。稳定。处于减

57、速增殖期的微生物细胞开始为本身积累贮处于减速增殖期的微生物细胞开始为本身积累贮存物质，如肝糖、脂肪粒、异染颗粒等。在该期存物质，如肝糖、脂肪粒、异染颗粒等。在该期末端，由于增殖的微生物活体数抵不上衰亡的数末端，由于增殖的微生物活体数抵不上衰亡的数量时，增殖曲线开始出现下降趋势。减速增殖期量时，增殖曲线开始出现下降趋势。减速增殖期的长短，取决于微生物种属和环境条件。的长短，取决于微生物种属和环境条件。增长曲线的四个阶段增长曲线的四个阶段4 4）内源呼吸（代谢）期）内源呼吸（代谢）期又称衰亡期。此时污水中营养物质继续下降，并又称衰亡期。此时污水中营养物质继续下降，并达到近乎耗尽的程度。微生物由于得

58、不到充足的达到近乎耗尽的程度。微生物由于得不到充足的营养物质，而开始利用自身体内储存的物质或衰营养物质，而开始利用自身体内储存的物质或衰死菌体，进行内源代谢以营生理活动。死菌体，进行内源代谢以营生理活动。在此期，多数细菌进行自身代谢而逐步衰亡，只在此期，多数细菌进行自身代谢而逐步衰亡，只有少数微生物细胞继续裂殖，活菌体数大为下降，有少数微生物细胞继续裂殖，活菌体数大为下降，增殖曲线呈显著下降趋势。在细菌形态方面，此增殖曲线呈显著下降趋势。在细菌形态方面，此时也多呈退化状态，并往往产生芽孢。时也多呈退化状态，并往往产生芽孢。从以上所述可见，决定污水中微生物活体数量从以上所述可见，决定污水中微生物

59、活体数量和增殖曲线上升、下降走向的主要因素是其周和增殖曲线上升、下降走向的主要因素是其周围环境中营养物质量的多寡。这样，通过对污围环境中营养物质量的多寡。这样，通过对污水中营养物质（有机污染物质水中营养物质（有机污染物质BODBOD）量的控）量的控制，就能够控制活性污泥增长的走向和增殖曲制，就能够控制活性污泥增长的走向和增殖曲线各期的延续时间。线各期的延续时间。以增殖曲线所反映的微生物增殖，亦即活性污以增殖曲线所反映的微生物增殖，亦即活性污泥增长规律，对活性污泥处理系统有着重要的泥增长规律，对活性污泥处理系统有着重要的实际意义。实际意义。（2 2）活性污泥絮凝体的形成）活性污泥絮凝体的形成p活

60、性污泥是悬浮生长生物处理技术的核心。在活性污泥是悬浮生长生物处理技术的核心。在活性污泥反应器活性污泥反应器曝气池内形成发育良好的活曝气池内形成发育良好的活性污泥絮凝体，是使活性污泥处理系统保持正性污泥絮凝体，是使活性污泥处理系统保持正常净化功能的关键。常净化功能的关键。p活性污泥絮凝体，也称为生物絮凝体，其骨干活性污泥絮凝体，也称为生物絮凝体，其骨干部分是由千万个细菌为主体结合形成的通称为部分是由千万个细菌为主体结合形成的通称为“菌胶团菌胶团”的团粒。的团粒。p菌胶团对活性污泥的形成及其各项功能的发挥菌胶团对活性污泥的形成及其各项功能的发挥起着十分重要的作用，只有在它发育正常的条起着十分重要的