污水的好氧生物处理活性污泥法PPT学习教案

1、会计学1污水的好氧生物处理活性污泥法污水的好氧生物处理活性污泥法第1页/共146页第2页/共146页4 A A细菌：细菌：是活性污泥净化功能最活跃的成分是活性污泥净化功能最活跃的成分 l主要菌种有：主要菌种有： 动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等菌属等 l特征：特征： 1 1）多属好氧和兼性异养型的原核细菌；）多属好氧和兼性异养型的原核细菌； 2 2）在有氧条件下，具有较强的分解有机物的功能；）在有氧条件下，具有较强的分解有机物的功能； 3 3）具有较高的增殖速率，其世代时间

2、为）具有较高的增殖速率，其世代时间为2020 3030分钟分钟； 4 4）其中的动胶杆菌具有将大量细菌结成为）其中的动胶杆菌具有将大量细菌结成为“菌胶团菌胶团”的功能。的功能。 第3页/共146页第4页/共146页 a ) 变形虫（原生动物肉足纲） b ) 表壳虫（原生动物肉足纲） c ) 油滴虫（原生动物鞭毛纲） d ) 粗袋鞭虫（原生动物鞭毛纲） 第5页/共146页 e ) 草履虫（原生动物纤毛纲） f ) 纺锤全列虫（原生动物纤毛纲） g ) 纤毛虫（原生动物纤毛纲） h ) 瓶累枝虫（原生动物纤毛纲） 第6页/共146页 i ) 漫游虫（原生动物纤毛纲） j ) 漫游虫（原生动物纤毛纲

3、） k ) 有助盾纤虫（原生动物纤毛纲） l ) 纤虫（原生动物纤毛纲） 第7页/共146页 e )大口钟虫 f )念珠钟虫 第8页/共146页10 l活性污泥系统活性污泥系统启动初期启动初期，游离细菌居多，原生动物，游离细菌居多，原生动物肉足虫（如变形虫）肉足虫（如变形虫）游泳型纤毛虫（如豆形虫游泳型纤毛虫（如豆形虫、草履虫）。、草履虫）。 l菌胶团培育成熟菌胶团培育成熟，细菌多，细菌多“聚居聚居”在活性污泥上，在活性污泥上，处理水水质良好；原生动物以带柄固着型的纤毛虫处理水水质良好；原生动物以带柄固着型的纤毛虫（如钟虫、等枝虫等）为主。（如钟虫、等枝虫等）为主。 l原生动物能不断摄食水中的

4、游离细菌，起到进一步原生动物能不断摄食水中的游离细菌，起到进一步净化水质的作用。净化水质的作用。 l后生动物后生动物（主要指轮虫）在活性污泥中是不经常出（主要指轮虫）在活性污泥中是不经常出现的，仅在处理水质优异的完全氧化型活性污泥系现的，仅在处理水质优异的完全氧化型活性污泥系统（如延时曝气）中出现，因此，统（如延时曝气）中出现，因此，轮虫轮虫出现是水质出现是水质非常稳定的标志。非常稳定的标志。第9页/共146页 a ) 线虫 b ) 台氏合甲轮虫 c ) 无常胶鞘轮虫 d ) 对刺同尾轮虫 第10页/共146页活性污泥的增殖曲线活性污泥的增殖曲线 第11页/共146页第12页/共146页有机物

5、有机物7585%第13页/共146页SSVSSMLSSMLVSS在条件一定时， 较稳定；对于处理城市污水的活性污泥系统，一般为0.75-0.85第14页/共146页第15页/共146页回流污泥回流污泥二次二次沉淀沉淀池池废水废水曝气池曝气池出水出水空气空气剩余污泥剩余污泥第16页/共146页第17页/共146页第18页/共146页2、污泥体积指数（、污泥体积指数（SVI） （Sludge Volume Index）定义：曝气池出口处混合液经定义：曝气池出口处混合液经30分钟静沉后，每分钟静沉后，每g干污泥所形成的污泥体积，干污泥所形成的污泥体积，( ml/g) )/()/(lgMLSSlmlS

6、VSVI 功能：能更准确地评价污泥的功能：能更准确地评价污泥的凝聚凝聚性能和性能和沉降沉降性能，性能， 其值过低，说明泥粒小，密实，无机成分多；其值过低，说明泥粒小，密实，无机成分多； 其值过高，说明其沉降性能不好，将要或已经发生膨胀；其值过高，说明其沉降性能不好，将要或已经发生膨胀；正常范围：正常范围： 50 150 ml/g（处理城市污水时）（处理城市污水时）)/()/(010(%)lgMLSSlmlSVSVI第19页/共146页第20页/共146页回流活性污泥回流活性污泥二沉池二沉池出水出水进水进水初沉池初沉池曝气池曝气池剩余污泥剩余污泥初沉污泥初沉污泥第21页/共146页回流活性污泥回

7、流活性污泥二沉池二沉池出水出水进水进水初沉池初沉池曝气池曝气池剩余污泥剩余污泥初沉污泥初沉污泥第22页/共146页回流活性污泥回流活性污泥二沉池二沉池出水出水进水进水曝气池曝气池剩余污泥剩余污泥第23页/共146页反应反应（曝气）（曝气）沉淀沉淀出水出水进水进水闲置闲置反应反应（曝气）（曝气）5个不同阶段个不同阶段第24页/共146页第25页/共146页曝气池曝气池沉淀池沉淀池qv，s0，V，x，qvw，xrqvqvw，xeqvr，xrV：曝气池容积：曝气池容积s0:进水有机物浓度进水有机物浓度x：曝气池污泥浓度：曝气池污泥浓度 xe：沉淀池出水中污泥浓度：沉淀池出水中污泥浓度 xr：回流（排

8、出）污泥浓度：回流（排出）污泥浓度qv：曝气池进水流量：曝气池进水流量qvw：排出剩余污泥流量：排出剩余污泥流量qvr：回流污泥流量：回流污泥流量第26页/共146页VqNsvv0)(35dmkgBODNv:容积负荷，容积负荷，kgBOD5/m3*dqv：与曝气时间相当的平均进水流量，：与曝气时间相当的平均进水流量，m3/ds0:曝气池进水的有机物浓度（曝气池进水的有机物浓度（BOD5），）， mg/L第27页/共146页VqNXsvs0dkgMLSSkgBOD5Ns：污泥负荷，：污泥负荷，kgBOD5/kgMLSS*dX：曝气池污泥浓度，：曝气池污泥浓度，mg/L第28页/共146页4、曝气

9、池的污泥停留时间（污泥龄、曝气池的污泥停留时间（污泥龄SRT，Sludge Retention Time、 c）：曝气池中污泥全部更新一次所需要时间）：曝气池中污泥全部更新一次所需要时间vqVHRT （h）eXwvXrvwXXXqqqVVSRT)(（d）X：曝气池内每日增长的活性污泥量，即应排出系统外的活性污泥量：曝气池内每日增长的活性污泥量，即应排出系统外的活性污泥量第29页/共146页曝气池曝气池沉淀池沉淀池qv，s0，V，x，qvw，xrqvqvw，xeqvr，xrV：曝气池容积：曝气池容积s0:进水有机物浓度进水有机物浓度x：曝气池污泥浓度：曝气池污泥浓度 xe：沉淀池出水中污泥浓度：

10、沉淀池出水中污泥浓度 xr：回流（排出）污泥浓度：回流（排出）污泥浓度qv：曝气池进水流量：曝气池进水流量qvw：排出剩余污泥流量：排出剩余污泥流量qvr：回流污泥流量：回流污泥流量第30页/共146页第31页/共146页第32页/共146页思考：解决了传统推流式曝气池那些思考：解决了传统推流式曝气池那些问题？问题？第33页/共146页第34页/共146页3） 延时曝气活性污泥法延时曝气活性污泥法第35页/共146页回流污泥回流污泥进水进水出水出水吸附池吸附池二沉池二沉池剩余污泥剩余污泥再生池再生池第36页/共146页降解降解初期吸附初期吸附BOD第37页/共146页第38页/共146页第39

11、页/共146页吸附池吸附池曝气池曝气池沉砂池沉砂池格栅格栅废水废水回流污泥回流污泥回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥剩余污泥剩余污泥出水出水中间沉淀池中间沉淀池二次沉淀池二次沉淀池A段段B段段第40页/共146页第41页/共146页第42页/共146页第43页/共146页第44页/共146页第45页/共146页进水进水曝气反应曝气反应沉淀沉淀排水排水等待等待第46页/共146页第47页/共146页第48页/共146页第49页/共146页第50页/共146页第51页/共146页氧化沟几种典型的构造形式氧化沟几种典型的构造形式第52页/共146页（1）Carrousel 式氧化沟出水污水与回流污泥缺

12、氧区 第53页/共146页第54页/共146页第55页/共146页出水回流门推流器前反硝化区污水与回流污泥表曝机好氧区 好氧区 缺氧区 第56页/共146页（2）Orbal氧化沟出水管传输孔曝气 转刷进水（通常只进第一沟）增强脱氮的混合液体内回流污泥回流（通常只进入第一沟）第1沟第2沟第3沟第57页/共146页第58页/共146页燕山石化公司第四期废水处理厂燕山石化公司第四期废水处理厂(60000m3/d)；第59页/共146页（3）交替工作氧化沟第60页/共146页第61页/共146页出水回流孔进水泥溢流堰曝气转刷b）侧面图a）平面图溢流堰第62页/共146页第63页/共146页性污泥法nU

13、NITANK工艺：一体化活性污泥法n氧化沟型SBR工艺第64页/共146页连续进水鼓风机滗水器剩余污泥出水污泥回流主反应区选择区接触区第65页/共146页第66页/共146页第67页/共146页第68页/共146页第69页/共146页第70页/共146页第71页/共146页dydCDvLd第72页/共146页AdtdMvd/)(dydCADdtdMLdydCDvLd第73页/共146页边界层紊流紊流紊流紊流层流层流层流层流ygCLCiPiPg液膜液膜气膜气膜气气相相主主体体液液相相主主体体yl对流扩散对流扩散对流扩散对流扩散分子扩散分子扩散对于难溶于水的氧来说，分子扩散的阻力大于对流扩散，对于

14、难溶于水的氧来说，分子扩散的阻力大于对流扩散，传质的阻力传质的阻力主要集中在主要集中在气膜气膜和和液膜液膜上；上；在气膜中存在着在气膜中存在着氧分压梯度氧分压梯度，而液膜中同样也存在着，而液膜中同样也存在着氧的浓度梯度氧的浓度梯度，由此形成了，由此形成了氧转移的推动力氧转移的推动力1923年年，Lewis & Whitman第74页/共146页边界层紊流紊流紊流紊流层流层流层流层流ClPiPg液膜液膜气膜气膜气气相相主主体体液液相相主主体体yl对流扩散对流扩散对流扩散对流扩散分子扩散分子扩散CsCs：与气相主体中氧分压相当的饱和溶解氧浓度；：与气相主体中氧分压相当的饱和溶解氧浓度；CL：液相主

15、体中所要求的溶解氧浓度：液相主体中所要求的溶解氧浓度氧转移过程中的氧转移过程中的传质推动力传质推动力就可以认为主要是界面上的饱和溶解氧浓度值就可以认为主要是界面上的饱和溶解氧浓度值(Cs)与液相主体中的溶解氧浓度值与液相主体中的溶解氧浓度值(CL)之差。之差。第75页/共146页lisyCCdydCLLsLyCCADdtdM式中式中: dM/dt 氧传递速率，氧传递速率，kgO2/h； DL氧分子在液膜中的扩散系数，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，气、液两相接触界面面积，m2； (Cs CL)/yL在液膜内溶解氧的浓度梯度，在液膜内溶解氧的浓度梯度，kgO2/

16、m3.m；dydCADdtdML第76页/共146页)(/LsLLCCVyADVdtdM)(LsLCCVAKdtdC式中式中: dC/dt 液相主体溶解氧浓度变化速率液相主体溶解氧浓度变化速率(或氧转移速率或氧转移速率)，kgO2/m3.h； KL液膜中氧分子传质系数，液膜中氧分子传质系数，m/h。LLLyDK/第77页/共146页VAKL)(LsLaCCKdtdC 式中：式中： KLa氧总转移系数，氧总转移系数，h-1，VyADVAKKLLLLa KLa值表示在曝气过程中氧的总传递性，当传递过程中阻力大，则值表示在曝气过程中氧的总传递性，当传递过程中阻力大，则KL a值低，值低，反之则反之则

17、KLa值高。值高。其倒数其倒数1/KLa的单位为（的单位为（h），它所表示的是曝气池中溶解氧浓度从），它所表示的是曝气池中溶解氧浓度从CL提高到提高到Cs所需要的时间。所需要的时间。第78页/共146页VyADVAKKLLLLa)(LsLaCCKdtdC第79页/共146页 式中：C0当 t = 0时，液体主体中的溶解氧浓度(mg/l)； Ct当 t = t 时，液体主体中的溶解氧浓度(mg/l)； Cs液相主体中的饱和溶解氧浓度(mg/l)。)(LsLaCCKdtdCdtKCCdCLastKCCCCLatss0lntKCCCCLatss3 . 2)lg(0第80页/共146页tKLa/2.3

18、tssCCCC0lg0第81页/共146页第82页/共146页第83页/共146页第84页/共146页第85页/共146页扩散管扩散管扩散板扩散板第86页/共146页第87页/共146页第88页/共146页第89页/共146页第90页/共146页第91页/共146页第92页/共146页第93页/共146页第94页/共146页第95页/共146页97 设备类型设备类型 氧利用率氧利用率/ / 动力效率动力效率/kg O/kg O2 2/kWh /kWh 标准标准实际实际小气泡扩散器小气泡扩散器 101030 30 1.2 1.2 2.02.00.7 0.7 1.41.4中气泡扩散器中气泡扩散器

19、6 6 15151.0 1.0 1.61.60.6 0.6 1.01.0大气泡扩散器大气泡扩散器 4 48 80.6 0.6 1.21.20.3 0.3 0.90.9射流曝气器射流曝气器 101025 25 1.5 1.5 2.42.40.7 0.7 1.41.4低速表面曝气器低速表面曝气器 1.2 1.2 2.72.70.7 0.7 1.31.3高速表面曝气器高速表面曝气器 1.2 1.2 2.42.40.7 0.7 1.31.3转刷式曝气器转刷式曝气器 1.2 1.2 2.42.4各类曝气设备的性能各类曝气设备的性能标准状态是指用清水作曝气标准状态是指用清水作曝气实验，水温实验，水温202

20、0，标准大气，标准大气压，初始水中溶解氧为压，初始水中溶解氧为0 0实际数据是指用废水作实实际数据是指用废水作实验，水温验，水温1515，海拔，海拔150m150m，水中溶解氧保持，水中溶解氧保持2mg/L2mg/L曝气设备比较曝气设备比较第96页/共146页第97页/共146页第98页/共146页第99页/共146页l生活污水或城市污水生活污水或城市污水设计规范设计规范试验或经验确定设计参数试验或经验确定设计参数l工业废水工业废水第100页/共146页第101页/共146页回流活性污泥回流活性污泥二沉池二沉池出水出水进水进水剩余污泥剩余污泥曝气池曝气池(Q-Qw),Se,XeQw,Se,XR

21、RQ,Se,XRQ,S0,X0(1+R)Q,Se,XV,Se,X第102页/共146页Q：流量：流量m3/dS0: 进水有机物浓度，进水有机物浓度，g/m3。X0：进水微生物浓度，：进水微生物浓度，gVSS/m3；V：反应池体积：反应池体积 m3X: 反应池污泥浓度反应池污泥浓度gVSS/m3 Xe：出水微生物浓度：出水微生物浓度gVSS/m3 Se：出水有机物浓度，：出水有机物浓度，g/m3XR：回流活性污泥浓度：回流活性污泥浓度gVSS/m3Qw：剩余污泥量：剩余污泥量m3/dR：污泥回流比：污泥回流比 第103页/共146页第104页/共146页第105页/共146页v00LQSXLQS

22、sVLs:污泥负荷率，（污泥负荷率，（kgBOD5/kgMLSS*d)Lv:容积负荷率，（容积负荷率，（ kgBOD5/m3*d)Q:进水量，（进水量，（m3/d)S0 :进水平均进水平均BOD5值，（值，（mg/L）X:池中污泥浓度，（池中污泥浓度，（mg/L）应用比较方便，但应用比较方便，但X和和Ls确定需要经验确定需要经验第106页/共146页RXQX)QQ(XwewcVc:污泥龄污泥龄(solids retention time,SRT)，污泥停留时间，污泥停留时间 指处理系统（曝气池）中微生物的平均停留时间。指处理系统（曝气池）中微生物的平均停留时间。劳伦斯和麦卡蒂（劳伦斯和麦卡蒂（

23、Lawrence-Mc Carty）模型）模型 （p122）第107页/共146页回流活性污泥回流活性污泥二沉池二沉池出水出水进水进水剩余污泥剩余污泥曝气池曝气池(Q-Qw),Se,XeQw,Se,XRRQ,Se,XRQ,S0,X0(1+R)Q,Se,XV,Se,X第108页/共146页0V)dtdX(XQX)QQ(QXgwe0Rw1）进水微生物浓度可以忽略：3）对照公式（11-34）P99可得：V)dtdX(XQX)QQ(gweRwK-dtdSX1YXXQX)QQ(duweRVwc1 2）将微生物增长基本方程式（11-33）代入第109页/共146页)1 (X)SS(QYe0cdcKVKdX

24、VSe)-Q(S0Y1c转化可得污泥泥龄计算曝气池体积公式：转化可得污泥泥龄计算曝气池体积公式：0QS)R1 (V)dtdS(RQSQSeue0整理得：V)S-Q(S)dtdS(e0u代入得：第110页/共146页QVHRT c：水力停留时间法（：水力停留时间法（HRT）第111页/共146页按污泥泥龄计算（按污泥泥龄计算（SRT) cVXX：剩余污泥量：剩余污泥量,gVSS/d。第112页/共146页b根据污泥产率系数或表观产率系数计算根据污泥产率系数或表观产率系数计算 Y：产率系数：产率系数,kgMLVSS/kgBOD。Yobs:表观产率系数。表观产率系数。Kd：内源代谢系数，：内源代谢系

25、数，d-1.vde0VXKQ)SS(YXvXvQ)SS(Ye0obs第113页/共146页第114页/共146页5-1 需氧量计算需氧量计算O2 = aQ (S0Se)b VXvO O2 2 ：需氧量：需氧量, ,kgO2/D;O O2max2max ：最大需氧量；：最大需氧量；a a：活性污泥微生物对有机物氧化过程的需氧率，：活性污泥微生物对有机物氧化过程的需氧率，(kgO(kgO2 2/kgBOD)/kgBOD)b b：活性污泥内源代谢的自身氧化过程的需氧率，：活性污泥内源代谢的自身氧化过程的需氧率，(d(d-1-1) )；K K：日变化系数。：日变化系数。1.21.2。生活污水，生活污水

26、，a a通常取值通常取值0.42-0.530.42-0.53；0.188-0.110.188-0.11。O2max = kO2第115页/共146页5-1 需氧量计算需氧量计算O2 = Q (bCOD0 bCODe)-1.42XvbCOD:可生物降解的可生物降解的COD浓度，浓度，g/m3；1.42：污泥的氧当量系数，完全氧化：污泥的氧当量系数，完全氧化1个单位的细胞，需要个单位的细胞，需要 1.42单位的氧。单位的氧。0.68：BOD5=0.68BODLXv：剩余污泥量，：剩余污泥量，gMLVSS/d。耗氧量= 去除的bCOD-合成微生物的CODO2 = Q (S0-Se）/0.68-1.42Xv第116页/共146页5-2 供气量计算供气量计算G 充氧量。EA空气扩散装置的氧的转移效率。R0