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文档简介

1、第三节活性污泥法的主要运行方式第三节活性污泥法的主要运行方式 各种活性污泥工艺各种活性污泥工艺 迄今为止,在活性污泥法工程领域,应用着多种各具特色的运行方式。主要有以下几种: 传统推流式活性污泥法; 完全混合活性污泥法; 阶段曝气活性污泥法; 吸附再生活性污泥法; 延时曝气活性污泥法; 高负荷活性污泥法; 纯氧曝气活性污泥法; 浅层低压曝气活性污泥法; 深井曝气活性污泥法;克 劳 斯 活性污泥法。1、传统推流式活性污泥法:、传统推流式活性污泥法: 工艺流程及特点: 主要优点:1) 处理效果好:BOD5的去除率可达90-95%;2) 对废水的处理程度比较灵活,可根据要求进行调节。 主要问题:1)

2、 为了避免池首端形成厌氧状态,不宜采用过高的有机负荷,因而池容较大,占地面积较大;2) 供需氧的矛盾大;曝气池 2、渐减曝气法 供气量沿池长方向递减. 供需氧曲线3) 对冲击负荷的适应性较弱。适用于处理要求高而水质较稳定的污水 3、阶段曝气活性污泥法、阶段曝气活性污泥法 又称分段进水活性污泥法或多点进水活性污泥法 工艺流程:多点进水曝气示意图 主要特点:a.废水沿池长分段注入曝气池,有机物负荷分布较均衡,改善了供养速率与需氧速率间的矛盾,有利于降低能耗;b.废水分段注入,提高了曝气池对冲击负荷的适应能力;供需氧曲线 4、完全混、完全混合活性污泥法活性污泥法 主要特点:a. 池内任一点F/M相同

3、;b.进水一进入曝气池,就立即被大量混合液所稀释,所以对冲击负荷有一定的抵抗能力(抗冲击负荷能力强.);c.能够处理高浓度的有机废水而不需要稀释. d.不存在供需氧的矛盾。 主要结构形式:a.合建式(曝气沉淀池):b.分建式 完 全 混 合 法 5、吸附再生活性污泥法、吸附再生活性污泥法 又称生物吸附法或接触稳定法。 主要特点是将活性污泥法对有机污染物降解的两个过程吸附、代谢稳定,分别在各自的反应器内进行。 工艺流程: 主要优点: a.耗氧低耗氧低. b.池体小池体小.废水与活性污泥在吸附池的接触时间较短,吸附池容积较小,再生池接纳的仅是浓度较高的回流污泥,因此,再生池的容积也较小。吸附池与再

4、生池容积之和低于传统法曝气池的容积,基建费用较低; c.具有一定的承受冲击负荷的能力具有一定的承受冲击负荷的能力.当吸附池的活性污泥遭到破坏时,可由再生池的污泥予以补充。 主要缺点:处理效果低于传统法,特别是对于溶解性有机物含量较高的废水,处理效果更差。 6、延时曝气活性污泥法、延时曝气活性污泥法 主要特点: a.有机负荷率非常低,污泥持续处于内源代谢状态,剩余污泥少且稳定,勿需再进行处理; b.处理出水水质稳定性较好,对废水冲击负荷有较强的适应性; c.在某些情况下,可以不设初次沉淀池。 主要缺点: 池容大、曝气时间长,建设费用和运行费用都较高,而且占地大;一般适用于处理水质要求高的小型城镇

5、污水和工业污水,水量一般在1000m3/d以下。 7、浅层低压曝气法、浅层低压曝气法 理论基础:只有在气泡形成和破碎的瞬间,氧的转移率最高,因此,没有必要延长气泡在水中的上升距离; 其曝气装置一般安装在水下0.80.9米处,因此可以采用风压在1米以下的低压风机,动力效率较高,可达1.802.60kgO2/kw.h; 其氧转移率较低,一般只有2.5%; 池中设有导流板,可使混合液呈循环流动状态。 浅 层 曝 气 特点:气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率是最大的。在水的浅层处用大量空气进行曝气,就可以获得较高的氧传递速率。 8、纯氧曝气活性污泥法、纯氧曝气活性污泥法 主要特点: a.纯氧中氧的分压比空

6、气约高5倍,纯氧曝气可大大提高氧的转移效率; b.氧的转移率可提高到8090%,而一般的鼓风曝气仅为10%左右; c.可使曝气池内活性污泥浓度高达40007000mg/l,能够大大提高曝气池的容积负荷; d.剩余污泥产量少,SVI值也低,一般无污泥膨胀之虑。 曝气池结构: 纯 氧 曝 气 9、深井曝气活性污泥法、深井曝气活性污泥法 又称超深水曝气法 工艺流程:一般平面呈圆形,直径约介于16m,深度一般为50150m。 主要特点:a.氧转移率高,约为常规法的10倍以上;b.动力效率高,占地少,易于维护运行;c.耐冲击负荷,产泥量少;d.一般可以不建初次沉淀池;e.但受地质条件的限制。 深 层 曝

7、 气 深井曝气法处理流程深井曝气池简图 克劳斯工程师把厌氧消化的上清液加到回流污泥中一起曝气,然后再进入曝气池,克服了高碳水化合物的污泥膨胀问题,这个方法称为克劳斯法。 消化池上清液中富有氨氮,可以供应大量碳水化合物代谢所需的氮。 消化池上清液夹带的消化污泥相对密度较大,有改善混合液沉淀性能的功效。 10、 克 劳 斯 法 第四节活性污泥法的运行参数第四节活性污泥法的运行参数 1、污泥负荷 单位重量的活性污泥在单位时间内所能承受的有机物量。 容积负荷VSQLVBOD05dkgMLSSkgBOD5VXSSQLerBOD)(05)(35dmkgBODdkgMLSSkgBOD5VXSQLsBOD05

8、去除负荷 (1)LS与的关系 (2) LS与O2的关系 O2曝气池混合液的需氧量,; a代谢每 所需的氧量,; b每 每天进行自身氧化所需的氧量, VXbSSQaOe()025kgBODkgVSSVXbXVLaOr22bLaXVOr需氧量的计算方法A、负荷法B、折算系数法veXSSQO42. 168. 002 (3) LS与污泥生成量X的关系vdrvVXKLYVXXvdrVXKYQSX活性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化(内源呼吸)两项作用的综合结果,活性污泥微生物在曝气池内每日的净增长量为dkg /dm /3 x 每日污泥增长量;Q每日处理废水量erSSS0(4) LS与营养比的关系 2

9、、回流比 R R:回流污泥量与污水流量之比。 3、水力停留时间 t 无回流时 有回流时QQRRQVt QRVt)1 ( 4、细胞平均停留时间(c或MCRT)又称泥龄 定义:每日新增的污泥平均停留在曝气池中的天数。或指反应系统内的微生物全部更新一次所用的时间,在工程上,就是指反应系统内微生物总量与每日排出的剩余微生物量的比值。以C表示,单位为d。 有污泥回流的连续流混合系统 TTctXX/ 两种排泥方式:I.剩余污泥从污泥回流系统排出; II.剩余污泥从曝气池直接排出。 第二种排泥方式的优点:1)减轻了二沉池的负担;2)可将剩余污泥单独浓缩处理;3)便于控制曝气池的运行。 因此按这种排泥方式的污

10、泥龄的计算就可以变得更简单,如下:ewwcXQQXQVX)(wcQV (1)泥龄与污泥负荷的关系 (2)出水水质与污泥龄之间的关系:(对于完全混合式) dcKYLr11)()1(dccdseKYkKKS (3)曝气池内微生物浓度与污泥龄的关系 对曝气池作有机底物的物料衡算: 底物的净变化率 = 底物进入曝气池的速率 - 底物从曝气池中消失的速率cdecKVSSQYX10QVHRTt/,则有: cdecKSSYtX10 (4)产率系数泥龄与剩余污泥量的关系)1/(cdobsKYY)(0eobsSSQYX(5)与SVI的关系cVXX (6)回流比与泥龄之间的关系 对曝气池的生物量进行物料衡算: (

11、曝气池内生物量的净变化率)=(生物量进入曝气池的速率)-(生物量离开曝气池的速率) XR回流污泥的污泥浓度,可由下式估算 XXRRVQRc11SVIXR610各种活性污泥法的设计参数(处理城市污水,仅为参考值)设计参数传统活性污泥法完全混合活性污泥法阶段曝气活性污泥法BOD5SS负荷(kgBOD5/kgMLSS.d)0.20.40.20.60.20.4容积负荷(kgBOD5/m3.d)0.30.6082.00.61.0污泥龄(d)515515515MLSS(mg/l)150030003000600020003500MLVSS(mg/l)120024002400480016002800回流比(%

12、)2550251002575曝气时间HRT(h)483538BOD5去除率(%)859585908590设计参数吸附再生活性污泥法延时曝气活性污泥法高负荷活性污泥法BOD5SS负荷(kgBOD5/kgMLSS.d)0.20.60.050.151.55.0容积负荷(kgBOD5/m3.d)1.01.20.10.41.22.4污泥龄(d)51520300.252.5MLSS(mg/l)吸附池10003000再生池40001000030006000200500MLVSS(mg/l)吸附池8002400再生池3200800024004800160400回流比(%)2510075100515曝气时间HR

13、T(h)吸附池0.51.0再生池3618481.53.0BOD5去除率(%)8090956075第五节第五节活性污泥系统的工艺设计活性污泥系统的工艺设计1、概述、概述工艺设计基础资料工艺设计基础资料工艺流程的选择与确定工艺流程的选择与确定曝气池的工艺设计曝气池的工艺设计曝气系统的工艺设计曝气系统的工艺设计二沉池的工艺设计二沉池的工艺设计污泥回流及处理污泥回流及处理(1)、设计、设计工程设计分类工程设计分类 按专业分类:按专业分类: l工艺设计;工艺设计; l结构设计;结构设计; l电气、自控设计;电气、自控设计; l建筑设计;建筑设计; l给水排水、通风设计;等给水排水、通风设计;等设计设计工

14、程设计工程设计 按进度分类:按进度分类: l项目申请、立项申请;项目申请、立项申请; l方案设计;方案设计; l初步设计;初步设计; l扩初设计;扩初设计; l施工图设计;施工图设计; l竣工图等竣工图等工艺设计工艺设计 (2)、设计基础资料、设计基础资料 进行活性污泥系统的工艺计算和设计时,首先应比较充分地掌握与废水、污泥有关的原始资料并确定设计的基础数据,主要有:废水的水量、水质及其变化规律;对处理后出水的水质要求;对处理中产生的污泥的处理要求;以上属于设计所需要的原始资料;污泥负荷率与BOD5的去除率;混合液浓度与污泥回流比。以上属于设计所需的基础数据。对生活污水和城市污水以及与其类似的

15、工业废水,已有一套成熟和完整的设计数据和规范,一般可以直接应用;对于一些性质与生活污水相差较大的工业废水或城市废水,一般需要通过试验来确定有关的设计参数。 (3)、工艺流程的选择、工艺流程的选择 主要依据:废水的水量、水质及变化规律;对处理后出水的水质要求;对处理中所产生的污泥的处理要求;当地的地理位置、地质条件、气候条件等;当地的施工水平以及处理厂建成后运行管理人员的技术水平等;工期要求以及限期达标的要求;综合分析工艺在技术上的可行性和先进性以及经济上的可能性和合理性等;对于工程量大、建设费用高的工程,则应进行多种工艺流程的比较后才能确定。(4)、工艺设计的主要内容、工艺设计的主要内容 活性

16、污泥系统由曝气池、曝气系统、活性污泥系统由曝气池、曝气系统、二沉池二沉池及及污污泥回流泥回流设备等组成。设备等组成。 工艺计算与设计主要包括:工艺计算与设计主要包括: l 工艺流程的选择;工艺流程的选择; l 曝气池的计算与设计;曝气池的计算与设计; l 曝气系统的计算与设计;曝气系统的计算与设计; l 二沉池的计算与设计;二沉池的计算与设计; l 污泥回流系统的计算与设计;等。污泥回流系统的计算与设计;等。2 2、曝气池的工艺设计、曝气池的工艺设计 计算计算主要内容:主要内容:曝气池的类型;曝气池的类型;曝气池的构造;曝气池的构造;曝气池容积的计算曝气池容积的计算需氧量和供气量的计算需氧量和

17、供气量的计算;曝气池池体的设计曝气池池体的设计 (1)、曝气池容积的计算、曝气池容积的计算 计算方法与计算公式计算方法与计算公式 曝气池的计算:纯经验方法劳伦斯(Lawronce)和麦卡蒂(McCarty)法有机物负荷率法麦金尼(McKinney)法 A、有机负荷法,有关公式有、有机负荷法,有关公式有 1确定Ls或Lv值 2公式计算 B、动力学方法 1确定c Kd Y等参数的值 2计算公式 3校核污泥负荷sLXSQV0vLSQV0cdecKXSSQYV10%1000%10000SSSSSre55vrBODrrBODvrLSQLXSQVXfXv24QVt 池体尺寸设计池体尺寸设计 单元数:不小于

18、2组; 如推流式曝气池尺寸 廊道数:不少于3个; 廊道长、宽、高:长 = (510) 宽,深度一般为45米,超高0.5米;(2)二次沉淀池的计算与设计二次沉淀池的计算与设计 1二沉池的作用:分离泥水、澄清混合液、浓缩和回流活性污泥。其工作性能的好坏,对活性污泥处理系统的出水水质和回流污泥的浓度有直接影响。二沉池的实际工作情况 (1)二沉池中普遍存在着四个区:清水区、絮凝区、成层沉降区、压缩区。两个界面:泥水界面和压缩界面。 (2)混合液进入二沉池以后,立即被稀释,固体浓度大大降低,形成一个絮凝区。絮凝区上部是清水区,两者之间有一泥水界面。 (3)絮凝区后是一个成层沉降区,在此区内,固体浓度基本

19、不变,沉速也基本不变。絮凝区中絮凝情况的优劣,直接影响成层沉降区中泥花的形态、大小和沉速。 (4)靠近池底处形成污泥压缩区。 与初沉池相比,二沉池的特点:活性污泥混合液的浓度较高,有絮凝性能,其沉降属于成层沉淀;活性污泥的质量较轻,易产生异重流,因此,其最大允许的水平流速(对平流式、辐流式而言)或上升流速(竖流式)都应低于初沉池;由于二沉池还起着污泥浓缩的作用,所以需要适当增大污泥区的容积。二次沉淀池在构造上要注意以下特点: (1)二次沉淀池的进水部分,应使布水均匀并造成有利于絮凝的条件,使泥花结大。 (2)二沉池中污泥絮体较轻,容易被出流水挟走,要限制出流堰处的流速,使单位堰长的出水量不超过

20、10m3/(m h)。 (3)污泥斗的容积,要考虑污泥浓缩的要求。在二沉池内,活性污泥中的溶解氧只有消耗,没有补充,容易耗尽。缺氧时间过长可能影响活性污泥中微生物的活力,并可能因反硝化而使污泥上浮,故浓缩时间一般不超过2h。 2池型的选择 3池面积和有效水深的计算 4污泥斗容积的计算 (3)污泥排放量的计算 A、有机负荷法 B、泥龄法 (4)污泥回流系统的计算 1计算污泥的最大回流量。 2污泥回流设备的选择 处理污水量为21600m3/d,经沉淀后的BOD5为250mg/L,希望处理后的出水BOD5为20mg/L。要求确定曝气池的体积、排泥量和空气量。经研究,还确立下列条件: (1)污水温度为

21、20; (2)曝气池中混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)同混合液悬浮固体(MLSS)之比为0.8; (3)回流污泥SS浓度为10000mg/L; (4)曝气池中MLSS为3500 mg/L; (5)设计的c为10d; (6)出水中含有22mg/L生物固体,其中65是可生化的; (7)污水中含有足够的生化反应所需的氧、磷和其他微量元素; (8)污水流量的总变化系数为2.5。 例解 确定出水中悬浮固体的BOD5 : (a)悬浮固体中可生化的部分为0.6522 mg/L =14.2mg/L (b)可生化悬浮固体的最终BODL 0.65221.4 mg/L 20.3mg/L (c)可生化悬浮固体的BODL为BOD50.6820.3 mg/L13.8mg/L (d)确定经曝气池处理后的出水溶解性BOD5 ,即Se 20 mg/LSe13.8 mg/L Se6.2 mg/L 计算处理效率E : 若沉淀池能去除全部悬浮固体,则处理效率可达2502092%250E2506.297.5%250E1.估计出水中溶解性BOD5的浓度出水中总的BOD5出水中溶解性的BOD5出水中悬浮固体的BOD5已知则:解2.计算曝气池的体积)(06d. 03500mg/L2mg/L. 6)(mg/mg5 . 0/dm

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