活性污泥污水生物处理工艺

1、活性污泥污水生物处理工艺活性污泥污水生物处理工艺 污水的处理技术中，活性污泥法是应用最为广泛的技术之一。活性污泥法于1914年在英国曼彻斯特建成试验厂以来，已有近百年的历史。 曝气池曝气池二沉池二沉池进水进水出水出水 剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥 活性污泥法是以活性污泥为主体的污水生物活性污泥法是以活性污泥为主体的污水生物处理技术。处理技术。 活性污泥法的基本流程如下：活性污泥法的基本流程如下：（1）活性污泥的形态和组成 正常的活性污泥在外观上呈黄褐色的絮绒颗粒状，其粒径一般介于0.02-0.2mm，含水率很高，一般都在99%以上。活性污泥具有较大的比表面积，20-100cm2/mL。 活

2、性污泥由4部分组成：具有活性的微生物群体；微生物自身氧化的残留物；原污水挟入的不能为微生物降解的惰性有机物质；原污水挟入的无机物质。（2）活性污泥微生物及其作用 活性污泥微生物是由细菌类、真菌类、原生动物、后生动物等异种群体所组成的混合培养体。这些微生物在活性污泥上形成食物链和相对稳定的小小生态系。菌胶团钟虫轮虫细菌n 细菌活性污泥净化污水的主力军。活性污泥上的细菌数量大致介于107-108个/mL活性污泥之间。n 与活性污泥处理系统有关的真菌是微小的腐生或寄生的丝状菌，这种真菌具有分解碳水化合物、脂肪、蛋白质和其它含氮化合物的功能，但丝状菌若大量的增殖会引起污泥膨胀现象。n 原生动物有肉足虫

3、、鞭毛虫和纤毛虫等3类。原生动物的主要摄食对象是细菌，因此活性污泥中的原生动物在种属和数量上是随处理水的水质和细菌的状态变化而改变的。根据原生动物的出现情况，可以判断处理水质的优劣，故称之为活性污泥系统中的指示性生物。n 后生动物（主要指轮虫）仅在处理水质优异情况下出现，是水质非常稳定的标志。（3）活性污泥增长规律对数增长对数增长: : F/M较大，营养充分，氧利用最大，微生物增殖速率和有机物降解速率最大。污泥活动力强，污泥松散，不易沉降(利用有机物不足)减速期（稳定期）减速期（稳定期） F/M减小，有机物量成为增殖的限制因素，微生物增殖速率和有机物降解速率下降，污泥沉降性好，出水效果好。衰减

4、期衰减期 F/M最小，(内源呼吸期)微生物活动能力低，絮凝体，沉降性好，此时污泥量出现下降，出水水质较好。（1）活性污泥净化反应过程活性污泥反应三要素：活性污泥反应三要素：a.a.微生物微生物 吸附氧化分解作用吸附氧化分解作用( (污泥污泥) )b.b.有机物有机物 废水的处理对象废水的处理对象 微生物底物微生物底物( (营养营养) )c.c.充足氧气、充分接触充足氧气、充分接触好氧处理的条件好氧处理的条件污泥净化反应过程：污泥净化反应过程： 对有机物的降解可分为两个阶段对有机物的降解可分为两个阶段a.a.吸附阶段吸附阶段巨大的比表面积巨大的比表面积b.b.微生物降解作用微生物降解作用n 初期

5、吸附去除 活性污泥有着较大的比表面积，与污水开始接触的较短时间（5-10min）内，有机污染物即可得到较大去除，被称为“初期吸附去除”。初期吸附去除能够在30min内完成，BOD去除率可达70%，它的速度取决于：1）微生物的活性程度；2）反应器内水力扩散程度与水动力学的规律。一般来说，处于内源呼吸期“饥饿”状态的微生物，其吸附活性最强。n 微生物的代谢（降解作用） 吸附到活性污泥表面的有机物，在微生物透过酶的催化作用下进入微生物细胞体内，在各种胞内酶的作用下进行代谢反应。污水中有机污染物CxHyOz+O2微生物分解代谢代谢产物H2O、CO2、NH3+能量合成细胞物质C5H7NO2合成代谢+O2

6、内源呼吸内源呼吸产物H2O、CO2、NH3+能量内源呼吸残留物n 氧化、合成、代谢数量关系：可降可降解有解有机物机物无机物无机物+能量能量氧化1/3合成2/3新细胞物质新细胞物质无机物无机物+能量能量80%20%代谢残留物质代谢残留物质内源代谢（2）活性污泥净化反应影响因素n 营养物质平衡n 溶解氧n 水温n pH值n 有毒物质n 营养物质平衡 微生物在生命活动过程中，需要不断地从周围环境的污水中微生物在生命活动过程中，需要不断地从周围环境的污水中吸收必需的营养物质，包括吸收必需的营养物质，包括碳源、氮源、无机盐类及某些生长碳源、氮源、无机盐类及某些生长素素等。等。氮是组成微生物细胞内蛋白质和

7、核酸氮是组成微生物细胞内蛋白质和核酸的重要元素；的重要元素；磷是磷是合成核蛋白、卵磷脂及其他磷化合物合成核蛋白、卵磷脂及其他磷化合物的重要元素；微生物对无的重要元素；微生物对无机盐的需求量很少，但却是必不可少的；机盐的需求量很少，但却是必不可少的；硫是合成细胞蛋白质硫是合成细胞蛋白质不可缺少的；不可缺少的；钠在微生物细胞中调节渗透压钠在微生物细胞中调节渗透压所必需的；所必需的；钾是多钾是多种酶的激化剂种酶的激化剂；钙具有降低细胞质的透性钙具有降低细胞质的透性，调节酸度及中和其，调节酸度及中和其他阳离子所造成危害的作用；他阳离子所造成危害的作用；镁在细胞质合成及糖的分解中镁在细胞质合成及糖的分解

8、中起起活化作用，参与菌绿素的合成；活化作用，参与菌绿素的合成；铁在氧的活化过程中，起着重铁在氧的活化过程中，起着重要的催化作用要的催化作用。 n 溶解氧 根据运行经验数据，曝气池内的溶解氧浓度一般应保持根据运行经验数据，曝气池内的溶解氧浓度一般应保持在不低于在不低于2mg/L2mg/L的程度（以曝气池出口处为准）。过低的溶的程度（以曝气池出口处为准）。过低的溶解氧浓度，会影响曝气池的处理效果；但曝气池内溶解氧解氧浓度，会影响曝气池的处理效果；但曝气池内溶解氧浓度也不宜过高，过高的溶解氧会导致有机物分解过快，浓度也不宜过高，过高的溶解氧会导致有机物分解过快，从而使微生物缺乏营养，活性污泥易于老化

9、，结构松散。从而使微生物缺乏营养，活性污泥易于老化，结构松散。同时，溶解氧过高，也会增加供氧的能耗，增加运行成本。同时，溶解氧过高，也会增加供氧的能耗，增加运行成本。n 水温 在影响微生物生理活动的各项因素中，温度的作用非在影响微生物生理活动的各项因素中，温度的作用非常重要。温度适宜，能够促进、强化微生物的生理活动，常重要。温度适宜，能够促进、强化微生物的生理活动，温度不适宜，能够减弱甚至破坏微生物的生理活动。温度不适宜，能够减弱甚至破坏微生物的生理活动。 参与活性污泥处理的微生物，多属嗜温菌，其适宜温度参与活性污泥处理的微生物，多属嗜温菌，其适宜温度介于介于10-4510-45之间。一般将活

10、性污泥处理的最高与最低之间。一般将活性污泥处理的最高与最低温度值分别控制在温度值分别控制在3535和和1515。对于低温地区，应考虑。对于低温地区，应考虑将曝气池建于室内，或考虑采用适当的保温措施。将曝气池建于室内，或考虑采用适当的保温措施。n pH值 微生物的生理活动与环境的酸碱度（氢离子浓度）微生物的生理活动与环境的酸碱度（氢离子浓度）密切相关，只有在适宜的酸碱度条件下，微生物才能进密切相关，只有在适宜的酸碱度条件下，微生物才能进行正常的生理活动。行正常的生理活动。pHpH值过大地偏离适宜数值，微生物值过大地偏离适宜数值，微生物酶系统的催化功能就会减弱，甚至消失。高浓度的氢离酶系统的催化功

11、能就会减弱，甚至消失。高浓度的氢离子浓度可导致菌体表面蛋白质和核酸水解而变性。参与子浓度可导致菌体表面蛋白质和核酸水解而变性。参与污水生物处理的微生物，一般最佳的污水生物处理的微生物，一般最佳的pHpH值范围，介于值范围，介于6.5-8.56.5-8.5之间。之间。n 有毒物质 有毒物质是指对微生物的生理活动具有抑制作用的某些无机物质有毒物质是指对微生物的生理活动具有抑制作用的某些无机物质及有机物质，如及有机物质，如重金属离子、酚、氰重金属离子、酚、氰等。重金属离子（如铅、镉、等。重金属离子（如铅、镉、铬、铜、锌等）对微生物都会产生毒害作用，它们能够和细胞的蛋铬、铜、锌等）对微生物都会产生毒害

12、作用，它们能够和细胞的蛋白质结合，而使其变性或沉淀。白质结合，而使其变性或沉淀。汞、银、砷汞、银、砷的离子对微生物的亲和的离子对微生物的亲和力较大，能与微生物酶蛋白结合，抑制其正常的代谢功能。力较大，能与微生物酶蛋白结合，抑制其正常的代谢功能。甲醛甲醛能能够与蛋白质的氨基相结合，而使蛋白质变性，破坏菌体的细胞质。够与蛋白质的氨基相结合，而使蛋白质变性，破坏菌体的细胞质。应注意，有毒物质对微生物的毒害作用，有一个量的概念，即只有应注意，有毒物质对微生物的毒害作用，有一个量的概念，即只有当有毒物质在环境中达到某一浓度时才显露毒性。当有毒物质在环境中达到某一浓度时才显露毒性。（3）主要技术参数n 活

13、性污泥微生物量n 污泥沉降性能n 污泥龄n BOD污泥负荷和BOD容积负荷n 有机物降解与活性污泥增长n 活性污泥微生物量 常用以下两个指标表示：常用以下两个指标表示：(1)(1) 混合液悬浮固体浓度（混合液悬浮固体浓度（MLSSMLSS），又称混合液污泥），又称混合液污泥浓度，是指单位容积内混合液所含有的活性污泥浓度，是指单位容积内混合液所含有的活性污泥固体物的总量。固体物的总量。(2)(2) 混合液挥发性悬浮固体浓度（混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSSMLVSS），是指混合），是指混合液活性污泥中有机固体物质部分的浓度。液活性污泥中有机固体物质部分的浓度。n 污泥沉降性能（1 1）污泥沉

14、降比，又称）污泥沉降比，又称30min30min沉降率，是指混合液在量筒内静沉降率，是指混合液在量筒内静置置30min30min后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率，以率，以% %表示。污泥沉降比的测定方法简单易行，可以在表示。污泥沉降比的测定方法简单易行，可以在曝气池现场进行。曝气池现场进行。（2 2）污泥容积指数，简称污泥指数。是指在曝气池出口处的）污泥容积指数，简称污泥指数。是指在曝气池出口处的混合液，经过混合液，经过30min30min静沉后，每静沉后，每g g干污泥所形成的沉淀污泥干污泥所形成的沉淀污泥所占的容积，单位是所占的容积，单

15、位是mL/gmL/g。 污泥容积指数能够反映活性污泥的凝聚、沉降性能，对于生污泥容积指数能够反映活性污泥的凝聚、沉降性能，对于生活污水和城市污水，此值介于活污水和城市污水，此值介于70-10070-100之间之间为宜。为宜。SVISVI值过低，值过低，说明泥粒细小，无机质含量高，缺乏活性；说明泥粒细小，无机质含量高，缺乏活性；SVISVI值过高，说明值过高，说明污泥的沉降性能不好，并且已有产生污泥膨胀的可能。污泥的沉降性能不好，并且已有产生污泥膨胀的可能。 试验结果表明，影响试验结果表明，影响SVISVI值的重要因素是活性污泥微生物群值的重要因素是活性污泥微生物群体的增殖速度。一般说来，微生物

16、群体处在内源呼吸期，其体的增殖速度。一般说来，微生物群体处在内源呼吸期，其SVISVI值较低。值较低。 如活性污泥的如活性污泥的SVISVI值增高，其在二沉池内的浓缩浓度就会降值增高，其在二沉池内的浓缩浓度就会降低，为了使曝气池内混合液的活性污泥浓度保持一定，就需要低，为了使曝气池内混合液的活性污泥浓度保持一定，就需要加大污泥的回流量。加大污泥的回流量。n 污泥龄 污泥龄，一般也称为“生物固体平均停留时间”，是曝气池内活性污泥总量与每日排放污泥量的比值。ewrwcXQQXQVXXVX)(式中：式中：QW剩余污泥排除量；剩余污泥排除量；Xe净化水的污泥浓度；净化水的污泥浓度；Xr剩余污泥浓剩余污

17、泥浓度（度（mg/L）。由于随着净化水排出的）。由于随着净化水排出的Xe很小，所以：很小，所以： rwcXQVXXVXn BOD污泥负荷与BOD容积负荷 BOD- BOD-污泥负荷是指曝气池内单位重量（污泥负荷是指曝气池内单位重量（kgkg）活性污）活性污泥，在单位时间（泥，在单位时间（1d1d）内能够接受，并将其降解到预定）内能够接受，并将其降解到预定程度的有机污染物量（程度的有机污染物量（BODBOD）。）。XVQSNas活性污泥处理系统设计中，还使用活性污泥处理系统设计中，还使用BOD-BOD-容积负荷：容积负荷：VQSNaVnBOD-BOD-污泥负荷高污泥负荷高：有机污染物的降解速度与

18、活性污泥增长：有机污染物的降解速度与活性污泥增长速度加快，曝气池容积降低，经济上比较适宜，但处理水速度加快，曝气池容积降低，经济上比较适宜，但处理水质未必能够达到预定的要求。质未必能够达到预定的要求。nBOD-BOD-污泥负荷低污泥负荷低：有机污染物的降解速度和活性污泥的增：有机污染物的降解速度和活性污泥的增长速度降低，曝气池容积加大，建设费用有所增高，但处长速度降低，曝气池容积加大，建设费用有所增高，但处理水的水质可能提高。理水的水质可能提高。nBOD-BOD-污泥负荷还与活性污泥的污泥膨胀现象有直接关系。污泥负荷还与活性污泥的污泥膨胀现象有直接关系。n 有机物降解与活性污泥增长 活性污泥反

19、应动力学是要探讨活性污泥对有机底物的代谢、降解过程，揭示反应过程的本质。 重点内容是：（1）有机底物的降解速度与有机底物浓度、活性污泥微生物量等因素之间的关系；（2）活性污泥微生物的增殖速度与有机底物浓度、活性污泥微生物量等因素之间的关系。n 莫诺特方程式n 劳伦斯-麦卡蒂方程式（1）莫诺特方程式max2max0SKS maxSKSSmax零零级级反反应应maxv2maxv0maxvv SKSvvSmax莫诺特方程式米门方程式SKSSmax底物浓度与微生物比增殖速率之间关系：底物浓度与有机物比降解速率之间关系：SKSvvSmax式中：max微生物最大比增殖速率；S有机底物浓度；KS饱和常数，当

20、为max一半时的底物浓度； vmax有机物最大比降解速率。有机底物的比降解速率，按物理意义考虑，有：dtXSSddtdSXv)(10SKSvvSmax将 代入上式：SKSXvdtdSSmax 莫诺特方程式是描述微生物比增殖速率（有机底物比降解速率）与有机底物浓度与之间的函数关系。 （1）在高底物浓度条件下，即SKS，有maxmaxvSKSvvSXKXvSKSXvdtdSS1maxmax 上式说明，高浓度有机底物条件下，有机底物以最大的速度进行降解，而与有机底物的浓度无关，呈零级反应关系。 上式说明，高浓度有机底物条件下，有机底物的降解速度与污泥浓度（生物量）有关，并呈一级反应关系。 （2）在低

21、底物浓度条件下，即S0.5纯氧法80.4-0.82.0-3.25-15-n 氧化沟活性污泥工艺n SBR法活性污泥工艺n A/B法活性污泥工艺n 膜生物反应器工艺n 氧化沟活性污泥工艺： 氧化沟工艺又称循环曝气池，于20世纪50年代由荷兰的巴斯韦尔所开发的一种污水生物处理技术。 氧化沟结构方面特征： 氧化沟呈环形沟状，平面多为椭圆形或圆形，长度可达几十米，甚至百米以上，沟深取决于曝气装置，从2m-6m。 单池进水装置简单，对于双池以上并联工作时，要设置配水井。配水井内还要设自动控制装置，以变换水流方向。 氧化沟水流混合方面特征： 在流态上，氧化沟介于完全混合与推流之间，污水在沟内的流速平均为0

22、.4m/s。污水在池内循环流动，循环次数几十甚至几百次，可以认为氧化沟内的水质几乎是一致的。但是氧化沟又具有某些推流式的特征，如曝气装置的下游，溶解氧浓度从高向低变动，甚至可能出现缺氧段。这种水流特征，有利于生物絮凝和提高脱氮效率。 氧化沟工艺方面特征：p 可考虑取消初沉池p 可考虑不单设二次沉淀池，使氧化沟与二次沉淀池合建，可省去污泥回流装置p BOD负荷低，对水温、水质、水量变化有较强的适应性p 污泥龄较长，具有脱氮功能p 污泥产率低 曝气装置的功能：p 向混合液供氧；p 使混合液中的有机污染物、活性污泥、溶解氧三者充分混合、接触。 氧化沟常用形式：p 卡罗塞氧化沟p 交替工作氧化沟p 奥

23、巴勒氧化沟n 卡罗塞氧化沟 60年代由荷兰某公司开发，是由多沟串联氧化沟、二沉池、污泥回流系统组成。 BOD去除率达95%-99%，脱氮效果达90%以上，除磷率50%左右。n 交替工作氧化沟 由丹麦某公司开发，有2池和3池两种。 各沟交替作为曝气池和沉淀池，勿需设置污泥回流系统。本系统处理水质优良，污泥稳定。n 奥巴勒氧化沟 由多个呈椭圆形同心沟渠组成的氧化沟系统。污水首先进入最外环的沟渠，依次进入下一层，最后由位于中心的沟渠流出进入二次沉淀池。 （1 1）污泥负荷：）污泥负荷：0.070.070.4kgBOD0.4kgBOD5 5/kgMLSSd/kgMLSSdd d （2 2）容积负荷：）

24、容积负荷：0.280.282.4 kgBOD2.4 kgBOD5 5/m/m3 3d d （3 3）泥龄：）泥龄：5 530d30d （4 4）产泥率：）产泥率：0.60.60.8kgSS/kgBOD0.8kgSS/kgBOD5 5 （5 5）MLSSMLSS：300030006000mg/L 6000mg/L （6 6）HRTHRT：4 424h24h 氧化沟设计参数：n SBR活性污泥工艺： SBR工艺又称间歇式活性污泥法，或序批式活性污泥法，是一种既古老又年轻的污水处理技术。 SBR工艺具有某些独特的优越性，从上世纪80年代开始在我国受到重视，并得到了广泛的应用，主要用于中小规模的污水厂

25、。SBR工艺特征：p 有机物的降解和固液分离在同一池内完成p 不需污泥回流，不设二次沉淀池p 多数情况下不用设置调节池p SVI值低，污泥易沉淀，不易发生污泥膨胀p 通过调整运行方式，可实现脱氮除磷p 可程序化控制p 运行管理得当，处理水质优于连续式SBR工作原理与操作：SBR工艺的运行操作包括以下工序：n 流入工序（进水阶段）n 反应工序（生物降解）n 沉淀工序（泥水分离）n 排放工序（排水阶段）n 待机工序（闲置阶段）SBR工艺运行工序：n AB法污水处理工艺： 吸附-生物降解工艺的简称，是德国亚琛工业大学宾克教授于上世纪70年代中期开创的，80年代开始用于生产实践。n AB工艺主要特征：

26、p 可不设初沉池可不设初沉池p A A，B B段各拥有自己的回流系统，两段分开，有各自的段各拥有自己的回流系统，两段分开，有各自的微生物群体微生物群体p 由于由于A A段的负荷高，有效好的抗冲击负荷能力段的负荷高，有效好的抗冲击负荷能力p 可以分期建设，条件成熟建二级可以分期建设，条件成熟建二级n AB工艺主要设计参数： A A段曝气池：段曝气池： （1 1）污泥负荷：）污泥负荷：2 26kgBOD6kgBOD5 5/kgMLSSd/kgMLSSdd d （2 2）泥龄：）泥龄：0.30.30.5d0.5d （3 3）水力停留时间）水力停留时间30min30min （4 4）溶解氧浓度）溶解氧

27、浓度0.2-0.7mg/L0.2-0.7mg/L B段曝气池：段曝气池： （1 1）污泥负荷：）污泥负荷：0.150.150.3kgBOD0.3kgBOD5 5/kgMLSSd/kgMLSSdd d （2 2）泥龄：）泥龄：151520d20d （3 3）水力停留时间）水力停留时间2-3h2-3h （4 4）溶解氧浓度）溶解氧浓度1-2mg/L1-2mg/Ln 膜生物反应器工艺： 膜生物反应器(MBR)是一种新型的污水处理技术，将膜分离工艺和生物降解工艺有机结合，用膜组件替代了传统的二沉池，使得流程大大简化01020304050601991 1993 19941995 19961997 199

28、8 19992000 20012002Published papers about MBR in China膜生物反应器工艺特点：p 出水水质好p 剩余污泥产量低p 脱氮效果好p 占地面积小p 抗冲击负荷能力强p 应用方便p 除磷效果差；膜污染；膜造价；膜寿命膜生物反应器分类：p 分体式MBRp 一体式（浸没式）MBRp 复合式MBR分体式MBR流程生物反应器 泵 膜组件 出水进水浓缩液回流 出水 抽吸泵生物反应器进水 膜组件淹没式MBR流程图 抽吸泵 出水生物反应器进水 膜组件复合式MBR流程图填料膜污染：膜组件使用过程中，污染物在膜表面和膜孔内 累积造成膜通量下降的现象。膜污染原因：p 膜

29、表面浓差极化p 污染物在膜表面的沉积吸附p 膜孔内的生物污染混合液边界层JCDdcdxCbCmJcpCpX0膜膜表面的浓差极化污染物在膜表面的吸附沉积污染物在膜表面的吸附沉积Unused membraneAfter used membrane膜孔内的生物污染膜孔内的生物污染膜污染防治措施： 间歇运行方式 投加粉末活性炭 控制污泥浓度 控制曝气强度 提高温度 控制操作压力膜生物反应器设计：p 污泥浓度：8000-10000mg/Lp 有机物-污泥负荷：0.1-0.3kgCOD/kgMLSS.dp 确定生物反应器容积Vp 有效水深：4.0mp 膜面积计算：0.01-0.12m3/m2.hp 膜组件

30、选择p 配套设备选择（抽吸、清洗等） 曝气不仅能向活性污泥法系统的液相供给溶解氧，还能起搅拌和混合作用。 通常采用的曝气方法有鼓风曝气，机械曝气以及二者联合使用的混合曝气，某些情况下也采用射流曝气。 鼓风曝气是将压缩空气通过管道系统送入池内的散气设备，以气泡形式分散进入混合液。 机械曝气则利用装设在曝气池内的叶轮的转动，剧烈地搅动水面，使液体循环流动，不断更新液面并产生剧烈水跃，从而使空气中的氧与水滴或水气的界面充分接触，转入液相中去。 射流曝气则是利用水射流泵将空气吸入，使空气与水充分混合并溶解的曝气方式。 （1）氧转移原理n 菲克（Fick）定律n 双膜理论n 氧总转移系数KLan 氧转移

31、的影响因素n 菲克定律：dXdCDvLd式中：vd-物质的扩散速度，在单位时间内单位断面上通过的物质数量； DL-扩散系数，表示物质在某种介质中的扩散能力，主要决定于扩散物质和介质的特性及温度； C-物质浓度； X-扩散过程的长度； dC/dX-浓度梯度，即单位长度内的浓度变化值。n 双膜理论：界面气膜液膜液相主体气相主体（紊流）（层流）（紊流）pgpiCsCXf 双膜理论的基点是认为在气液界面存在着二层膜（即气膜和液膜）这一物理现象。 这两层薄膜使气体分子从一相进入另一相时受到了阻力。当气体分子从气相向液相传递时，若气体的溶解度低，则阻力主要来自液膜。n 氧总转移系数KLa： 以M表示在单位

32、时间t内通过界面扩散的物质数量，以A表示界面面积，则有下式成立：代入AdtdMvddXdCDvLddXdCADdtdML 设液膜厚度为Xf，则液膜内溶解氧的浓度梯度为：代入fsXCCdXdCdXdCADdtdML)(fsLXCCADdtdM式中：dM/dt-氧传递率，kgO2/h； DL-氧分子在液膜中的扩散系数，m2/h； A-气、液两相接触界面面积，m2； （Cs-C）/Xf-液膜内溶解氧的浓度梯度，kgO2/(m3.m)。 设液相主体的容积为V，将上式整理后得：)(CCVXADVdtdMsfL)(CCVAKdtdCsL式中：dC/dt-液相中氧浓度变化速度，kgO2/（m3.h）； KL

33、-液膜中氧分子传质系数，m/h。 由于A值难测，采用总转移系数KLa，将上式改写为：)(CCKdtdCsLa式中：KLa-氧总转移系数，表示曝气过程中氧的总传递性，当传递过程中阻力大，则该值低，反之该值高。 为了提高dC/dt值，可从方面考虑：（1）提高KLa值：加强液相主体的紊流程度，降低液膜厚度，加速气、液界面的更新，增大气、液接触面积等。（2）提高Cs值。提高气相中的氧分压，如采用纯氧曝气、深井曝气等。n 氧转移影响因素：p 污水的性质p 水温p 气相中氧分压p 液相中氧的浓度梯度p 气液之间的接触面积和接触时间p 水流的紊流程度等p 污水的性质： 污水的各种杂质，会对氧的转移产生一定的

34、影响，特别是某些表面活性物质，聚集在气液界面上，形成一层分子膜，阻碍氧分子的扩散转移。因此，引入小于1的修正系数a。LaLaKK清水中的污水中的 污水的盐类会降低氧在水中的饱和度，因此，引入小于1的修正系数来修正Cs。ssCC清水中的污水中的p 水温： 水温对氧的转移影响较大，水温升高，粘滞性降低，扩散系数提高，液膜厚度随着降低，KLa值升高。)20()20()(024. 1TLaTLaKK 水温对溶解氧饱和度Cs值也产生影响， Cs值因温度上升而降低。可见，水温对氧转移有两种相反的影响，但二者并不能抵消。总的来说，水温降低有利于氧的转移。p 氧分压： Cs值受氧分压或气压影响。气压降低，Cs

35、值随之下降。因此，在气压不是标准大气压的地区，C值应乘以如下的压力修正系数：510013. 1Pa）所在地区实际压力（ 对于鼓风曝气池，安装在池底扩散器出口处的氧分压最大，Cs值也最大；随气泡上升至水面，气体压力逐渐降低至一个大气压。曝气池中Cs值应按出口处至液面的平均值计算：)4210026. 2(5tbssbOPCC)4210026. 2(5tbssbOPCC式中：Csb-曝气池内溶解氧饱和度的平均值，mg/L； Cs- 在大气压力条件下，氧的饱和度，mg/L； Pb- 空气扩散装置出口处的绝对压力，Pa;Pb=P+9800H H- 空气扩散装置的安装深度,m； P- 大气压力，P=1.1

36、03105Pa； Ot-气泡离开池面时，氧的百分比。%100)1 (2179)1 (21AAtEEO式中：EA-空气扩散装置的氧转移效率，一般在6%-12%。（2）曝气系统 曝气系统（装置）是活性污泥系统至关重要的设备之一，分为鼓风曝气和机械曝气两大类。 曝 气 设 备 鼓风曝气机械曝气空气净化器 鼓 风 机 空气输配管系统 扩 散 器 竖式曝气机表面曝气机卧式曝气机n 鼓风曝气系统 旁通消音器 旁通阀 生化处理系统 过滤器 进风消音器 鼓风机 空气总管 调节阀 曝气扩散装置 进口导叶片调节 出口导叶片调节 压力 DO 鼓风机控制系统 鼓鼓风风曝曝气气系系统统的的组组成成过滤器与进口消音器 过

37、滤器压力损失监测鼓风曝气空气净化器 鼓 风 机 空气输配管系统 扩 散 器 鼓风机供应压缩空气 风量要满足生化反应所需的氧量和能保持混合液悬浮固体呈悬浮状态。 风压要满足克服管道系统和扩散器的摩阻损耗以及扩散器上部的静水压。罗茨鼓风机：适用于中小型污水厂，噪声大，必须采取消音、隔音措施离心式鼓风机：噪声小，效率高，适用于大中型污水厂n 常用鼓风机形式： 容积式风机: 罗茨鼓风机、回转风机单级高速离心鼓风机丹麦HV-Turbo风机英国Howden风机鼓风曝气空气净化器 鼓 风 机 扩 散 器 空气输配管系统 负责将空气输送到空气扩散器。要求沿程阻力损失小,曝气设备各点压力均衡,空气干管和支管流速

38、符合设计要求，配备必要的手动阀和电动调节阀门。鼓风曝气空气净化器 鼓 风 机 扩 散 器 扩散器的作用是将空气分散成空气泡,增大空气和混合液之间的接触界面，把空气中的氧溶解于水中。空气输配管系统小气泡扩散器中气泡扩散器大气泡扩散器微气泡扩散器扩散器的类型微孔曝气设备n 机械曝气系统表面曝气机沉水曝气机射流曝气机转刷曝气机 【解解】（1 1）计算出水中溶解性）计算出水中溶解性BOD5BOD5浓度：浓度： 出水中出水中BOD5BOD5由两部分组成，一是没有被生物降解的溶解由两部分组成，一是没有被生物降解的溶解性性BOD5BOD5，二是没有沉淀下来随出水漂走的悬浮固体。悬浮，二是没有沉淀下来随出水漂

39、走的悬浮固体。悬浮固体所占固体所占BOD5BOD5计算：计算：1 1）悬浮固体中可生物降解部分为）悬浮固体中可生物降解部分为0.650.6512=7.8mg/L12=7.8mg/L2 2）可生物降解悬浮固体产生）可生物降解悬浮固体产生BODBODL L=7.8=7.81.42=11mg/L1.42=11mg/L3 3）可生物降解悬浮固体的）可生物降解悬浮固体的BODBODL L换算为换算为BODBOD5 5=0.68=0.6811=7.5mg/L11=7.5mg/L4 4）确定经生物处理后要求的溶解性有机物浓度）确定经生物处理后要求的溶解性有机物浓度S Se e=20-7.5=12.5mg/L

40、=20-7.5=12.5mg/L （2 2）计算曝气池容积：）计算曝气池容积：1 1）按污泥负荷计算：）按污泥负荷计算： 取污泥负荷为取污泥负荷为0.25kgBOD5/(kgMLSS.d),0.25kgBOD5/(kgMLSS.d),则则2 2）按污泥龄计算：）按污泥龄计算： 取取Y=0.6kgMLVSS/kgBOD5Y=0.6kgMLVSS/kgBOD5，K Kd d=0.08d=0.08d-1-1，则，则30540025. 03000)5 .12200(21600)(mXNSSQVse305625)1008. 01 (8 . 03000)5 .12200(10216006 . 0)1 ()

41、(mKXSSYQVcdVec 取取V=5700mV=5700m3 3。 （3 3）计算曝气池水力停留时间：）计算曝气池水力停留时间：hQVt33. 621600245700 （4 4）计算每天排除的剩余污泥量：）计算每天排除的剩余污泥量：1 1）按表观污泥产率计算：）按表观污泥产率计算： 计算系统排除的以挥发性悬浮固体计的干污泥量：计算系统排除的以挥发性悬浮固体计的干污泥量：333. 01008. 016 . 01cdobsKYYdkgSSQYXeobs/13501000/ )5 .12200(21600333. 0)(0dkg /16888 . 01350计算总排泥量：2 2）按污泥龄计算：

42、）按污泥龄计算： dkgVXXc/1710100010300057003 3）排放湿污泥量计算：）排放湿污泥量计算： 剩余污泥含水率按剩余污泥含水率按99%99%计算，每天排放湿污泥量为：计算，每天排放湿污泥量为： dm /171%)991 (100017103 （5 5）计算污泥回流比）计算污泥回流比R R： 曝气池中悬浮固体（曝气池中悬浮固体（MLSSMLSS）浓度为）浓度为3000mg/L3000mg/L，回流污泥浓度为，回流污泥浓度为10000mg/L10000mg/L，有：，有： %4343. 03000100003000XXXRr （6 6）计算曝气池需氧量：）计算曝气池需氧量：

43、dkgXBODBODQOVe/4039135042. 1100068. 0)5 .12200(2160042. 168. 0, 50 , 52 （7 7）空气量计算：）空气量计算： 采用鼓风曝气，有效水深采用鼓风曝气，有效水深6.0m6.0m，扩散器安装距池底，扩散器安装距池底0.2m0.2m，则扩散器，则扩散器上静水压上静水压5.8m5.8m，其他相关参数选择：，其他相关参数选择： 值取值取0.70.7，值取值取0.950.95，=1=1，曝气设备堵塞系数，曝气设备堵塞系数F F取取0.80.8，采用，采用管式微孔扩散设备，管式微孔扩散设备，E EA A=18%=18%，扩散器压力损失，扩散

44、器压力损失4kPa4kPa，2020水中溶解氧水中溶解氧的饱和度为的饱和度为9.17mg/L9.17mg/L。 扩散器出口处绝对压力为：扩散器出口处绝对压力为： PaHpP1580008 . 598001013009800 空气离开曝气池表面时，气泡含氧体积分数：空气离开曝气池表面时，气泡含氧体积分数： %9 .17)18. 01 (2179)18. 01 (21%100)1 (2179)1 (21AAtEEO 2020时曝气池混合液中平均氧饱和度为：时曝气池混合液中平均氧饱和度为： LmgOPCCtbssb/06.11)429 .17202600158000(17. 9)4210026. 2

45、(5 将需氧量换算为标准条件下（将需氧量换算为标准条件下（2020，脱氧清水）充氧量：，脱氧清水）充氧量： hkgdkgFCCRCRTTSs/324/77758 . 002. 10 . 206.11195. 0 7 . 017. 9403902. 1 )20(2020)20()(0 曝气池供气量为：曝气池供气量为： hmERGAS/642718. 028. 032428. 030 选择选择3 3台风机，台风机，2 2用用1 1备，单台风机风量为备，单台风机风量为3214m3/h3214m3/h。 （8 8）鼓风机出口压力计算：）鼓风机出口压力计算： 选择一条最不利空气管路计算损失（为选择一条最不利空气管路计算损失（为5.5kPa5.5kPa），扩散器