第五章 污水的好氧生物处理-活性污泥法

第五章污水的好氧生物处理

——活性污泥法废水好氧生物处理中有机物的代谢途径内源呼吸产物+能量(CO2、H2O、NH3、SO42-…)污水中的可降解有机物新细胞物质（C5H7NO2）代谢产物(CO2、H2O、NH3、SO42-…)(1/3)分解代谢(2/3)合成代谢+异养微生物O2＋能量净增细胞物质内源呼吸～80%～20%内源呼吸残留物O2无机代谢产物少量能量剩余污泥主要内容12.1活性污泥法基本概念12.2活性污泥基本性能12.3活性污泥法的发展和演变12.4气体传递原理和曝气池12.5活性污泥法的设计计算12.6二次沉淀池12.7活性污泥法系统设计和运行中的一些重要问题12.1基本概念活性污泥的发现1912年开始，污水曝气产生悬浮状态褐色絮状污泥活性污泥组成：细菌、真菌、原生动物和后生动物1916年第一个活性污泥法污水处理厂城市污水处理最广泛应用的方法活性污泥法的实质：天然水体自净作用的人工化和强化5

A．细菌：是活性污泥净化功能最活跃的成分主要菌种有：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、无色杆菌属等特征：

1）多属好氧和兼性异养型的原核细菌；

2）在有氧条件下，具有较强的分解有机物的功能；

3）具有较高的增殖速率，其世代时间为20

30分钟；

4）其中的动胶杆菌具有将大量细菌结成为“菌胶团”的功能。活性污泥中的微生物B其他微生物—原生动物活性污泥中的原生动物活性污泥中的原生动物活性污泥中的原生动物活性污泥中的原生动物11

活性污泥系统启动初期，游离细菌居多，原生动物肉足虫（如变形虫）——游泳型纤毛虫（如豆形虫、草履虫）。菌胶团培育成熟，细菌多“聚居”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（如钟虫、等枝虫等）为主。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。后生动物（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统（如延时曝气）中出现，因此，轮虫出现是水质非常稳定的标志。后生动物

活性污泥的增殖曲线

12.2活性污泥的性质及性能指标1、物理性质：——“菌胶团”——“生物絮凝体”

颜色：褐色、（土）黄色、铁红色

气味：泥土味（城市污水）

比重：略大于1（1.002

1.006）

粒径：0.02

0.1mm

比表面积：20

100cm2/ml12.2活性污泥的性质及性能指标2、生化性能：

活性污泥的含水率：99.2

99.8%其中固体物质的组成：1）活细胞（Ma）：2）微生物内源代谢的残留物（Me）：3）吸附的原废水中难于生物降解的有机物（Mi）4）无机物质（Mii）：有机物75~85%活性污泥的性能指标：污泥浓度3.混合液悬浮固体浓度（MLSS）：（MixedLiquorSuspendedSolids）MLSS=Ma+Me+Mi+Mii

单位：mg/L或g/m34.混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）（MixedLiquorVolatileSuspendedSolids）MLVSS=Ma+Me+Mi单位：mg/L或g/m3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活性污泥去除有机物是分三阶段进行吸附阶段污泥具有巨大的表面积，表面上含有多糖类黏性物质，使活性污泥具有很好的吸附性能。污水与活性污泥混合后，污水中的固体有机物等污染物首先被吸附转移到活性污泥表面。稳定阶段（降解阶段）吸附转移到活性污泥表面的污染物被微生物分解转化为CO2和H2O等简单化合物及自身细胞。混凝阶段曝气池中的混合液进入二沉池后，活性污泥颗粒和游离微生物等固形物在微生物释出的β羟基丁酸和黏性物质等的作用下，相互凝聚形成大颗粒絮体。吸附和稳定在曝气池中完成，而混凝则在二沉池进行污水中有机物的降解过程回流污泥二次沉淀池废水曝气池出水空气剩余污泥传统活性污泥法工艺流程：曝气池：在池中使废水中的有机污染物质与活性污泥充分接触，并吸附和氧化分解有机污染物质。曝气系统：供给曝气池生物反应所需的氧气，并起混合搅拌作用二次沉淀池：用以分离曝气池出水中的活性污泥，污泥回流系统：把二次沉淀池中的一部分沉淀污泥再回流到曝气池，以供应曝气池赖以进行生化反应的微生物。剩余污泥排放系统：曝气池内污泥不断增殖，增殖的污泥作为剩余污泥从剩余污泥排放系统中排出。活性污泥法的基本组成活性污泥沉降的性能指标：1、污泥沉降比（SV）（SludgeVolume）定义：将曝气池中的混合液在量筒中静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示；功能：能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀；正常范围：20

30%

活性污泥沉降性能指标：2、污泥体积指数（SVI）（SludgeVolumeIndex）定义：曝气池出口处混合液经30分钟静沉后，每g干污泥所形成的污泥体积，(ml/g)功能：能更准确地评价污泥的凝聚性能和沉降性能，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；正常范围：50

150ml/g（处理城市污水时）12.3活性污泥法的发展和演变（1）活性污泥曝气反应池的基本形式a.推流式曝气池b.完全混合式曝气池c.封闭环流式反应池d.序批式反应池

推流式曝气池回流活性污泥二沉池出水进水初沉池曝气池剩余污泥初沉污泥完全混合式曝气池回流活性污泥二沉池出水进水初沉池曝气池剩余污泥初沉污泥封闭环流式反应池（CLR）回流活性污泥二沉池出水进水曝气池剩余污泥序批式反应池（SBR）反应

（曝气）沉淀出水进水闲置反应

（曝气）5个不同阶段正在运行的曝气池（2）曝气池的基本工艺参数曝气池沉淀池qv，ρs0，V，ρx，qvw，ρxrqv－qvw，ρxeqvr，ρxrV：曝气池容积ρs0:进水有机物浓度ρx：曝气池污泥浓度ρxe：沉淀池出水中污泥浓度ρxr：回流（排出）污泥浓度qv：曝气池进水流量qvw：排出剩余污泥流量qvr：回流污泥流量曝气池的基本工艺参数1、曝气池的有机容积负荷：单位容积曝气区内单位时间所能承受，并能够将其降解到预定程度的有机物（BOD5）量。

Nv:容积负荷，kgBOD5/m3*dqv：与曝气时间相当的平均进水流量，m3/dρs0:曝气池进水的有机物浓度（BOD5），

mg/L2、曝气池的有机污泥负荷：单位重量活性污泥在单位时间内所能承受，并能够将其降解到预定程度的有机物（BOD5）的量Ns：污泥负荷，kgBOD5/kgMLSS*dρX：曝气池污泥浓度，mg/L3、曝气池的水力停留时间（HRT、HydraulicRetentionTime）：污水在曝气池中的停留时间

4、曝气池的污泥停留时间（污泥龄SRT，SludgeRetentionTime、

c）：曝气池中污泥全部更新一次所需要时间（h）（d）ΔρX：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的基本工艺参数曝气池沉淀池qv，ρs0，V，ρx，qvw，ρxrqv－qvw，ρxeqvr，ρxrV：曝气池容积ρs0:进水有机物浓度ρx：曝气池污泥浓度ρxe：沉淀池出水中污泥浓度ρxr：回流（排出）污泥浓度qv：曝气池进水流量qvw：排出剩余污泥流量qvr：回流污泥流量12.3活性污泥法的发展和演变传统推流式高负荷活性污泥法；吸附—再生活性污泥法；延时曝气活性污泥法；AB法；完全混合活性污泥法；SBR；氧化沟1）传统推流式主要特点：

a.曝气池推流式，废水浓度从进水端到出水端逐渐下降b.沿曝气池长度方向曝气量相等。主要问题：

a.池首端供氧速率低于需氧速率易形成缺氧状态，不宜采用过高的有机负荷。b.在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，会浪费了动力费用；c.对冲击负荷（有机物浓度突然增高）的适应性较弱。递减曝气法阶段曝气法思考：解决了传统推流式曝气池那些问题？2）高负荷活性污泥法主要特点：a.适用于污水仅需要部分处理的情况，b.有机负荷率高；曝气时间短，对废水的处理效果较低c.在系统和曝气池的构造等方面与传统法相同。1)主要特点：曝气时间长，污泥浓度高，污泥持续处于内源代谢状态，剩余污泥少且稳定，无需再进行处理；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；在某些情况下，可不设初沉池。2)主要缺点：池容大、曝气时间长，占地面积大；建设费用和运行费用高；适用条件：出水水质高，小规模，水量一般在1000m3/d以下。3）延时曝气活性污泥法4）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：

将吸附、降解两个过程分别控制在不同的反应器内进行。回流污泥进水出水吸附池二沉池剩余污泥再生池活性污泥的初期吸附作用曝气过程降解初期吸附BOD4）吸附再生活性污泥法1)主要优点：a.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，再生池的容积也是小的。吸附池与再生池容积之和仍低于传统法曝气池的容积，建筑费用较低；b.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。2)主要缺点：

对废水的处理效果低于传统法，此外，对溶解性有机物含量较高的废水，处理效果更差。5）A－B法工艺吸附—生物降解（Adsorption--Biodegradation）工艺，AB法的工艺流程及特征1、工艺流程吸附池曝气池沉砂池格栅废水回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥出水中间沉淀池二次沉淀池A段B段AB法的主要特点①未设初沉池，由吸附池和中间沉淀池组成的A段为一级处理系统；②B段由曝气池和二沉池组成；③A、B两段各自拥有独立的污泥回流系统，两段完全分开，各自有独特的微生物群体，有利于功能稳定。A段的特征不设初沉池，原废水中的微生物全部进入吸附池，A段是一个开放性的生物反应器；负荷很高，有利于增殖速度快、适应能力强的微生物生长；BOD去除率为40

70%，出水可生化性有所提高，有利于B段的继续降解；污泥产率较高，吸附能力强；对有机物的去除，吸附作用为主，生物降解占1/3左右。B段的特征来水为A段出水，水质、水量较稳定；负荷率为总负荷率的30

60%；污泥龄较长，有利于硝化反应。6）完全混合活性污泥法主要特点：a.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；b.池液中各部分微生物种类和数量相同，有机物浓度基本相同，需氧速率比较均匀；可以方便地通过对F/M的调节，使反应器内的有机物降解反应控制在最佳状态；c.适合于处理较高浓度的有机工业废水。7）间歇式活性污泥法(SBR)工艺序批式间歇反应器SequenceBatchReactor——SBRSBR的工作原理SBR的主要反应器只有一个曝气池，同时完成曝气沉淀等的功能，其运行可以分为五个工序：进水曝气反应沉淀排水等待SBR的工艺流程与特征从时间角度来看，是一种较理想的推流式曝气池；工艺系统组成简单不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能；不设污泥回流设备；耐冲击负荷，在多数情况下，无需设置调节池；SVI值较低，污泥易沉淀，污泥膨胀现象较少；易于维护管理，出水水质优于连续式；通过调节，可在单一曝气池内完成脱氮和除磷；易于实现自动化控制。8）氧化沟(OxidationDitch)工艺又称氧化渠或循环曝气池，是活性污泥法延时曝气的一种变形；50年代，荷兰，Pasveer；早期：适用于5000m3/d以下，城市污水；目前：各种规模的城市生活污水或工业废水氧化沟的工作原理与特征

1、氧化沟的工艺流程氧化沟的特征构造上的特征①池体狭长，总长可达几十米，甚至百米以上，一般呈环形沟渠状，平面多为椭圆或圆形；池深较浅，一般在2~5m左右；②曝气装置多用表面机械曝气器，竖轴曝气器，如：低速曝气叶轮；横轴曝气器，如：曝气转刷、曝气转盘；③进、出水装置简单。

氧化沟的特征工艺上的特征①氧化沟内的流态呈循环混合态（介于完全混合和推流之间）；沟内混合液呈推流式快速流动（0.4

0.5m/s）；进水流量与沟内流量相比很小，完全混合；②有机负荷很低，相当于延时曝气法，出水水质好；③抗冲击负荷能力强，对水温、水质、水量等的变动有适应性；④污泥产率低，剩余污泥产量少；污泥龄长，可达15

30d，为传统活性污泥法的3

6倍；⑤世代时间很长的细菌如硝化细菌能在反应器内得以生存，从而使氧化沟具有脱氮的功能。

Carrousel式氧化沟Orbal氧化沟交替工作氧化沟曝气沉淀一体化氧化沟氧化沟几种典型的构造形式（1）Carrousel式氧化沟出水污水与回流污泥缺氧区Carrousel式氧化沟又称平行多渠形氧化沟；是60年代末荷兰DHV公司开创的。采用竖轴低速表面曝气器；水深可达4

4.5m，沟内流速达0.3

0.4m/s；混合液在沟内每5

20min循环一次；沟内混合液总量是入流废水量的30

50倍；BOD5去除率可达95%以上，脱氮率可达90%，除磷效率可达50%；应用广泛，最大规模为650000m3/d；在国内主要有昆明兰花沟污水处理厂、上海龙华肉联厂、桂林市东区废水厂等。Carrousel氧化沟Carrousel2000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（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Orbal氧化沟又称同心圆型氧化沟，其主要特点如下：①圆形或椭圆形的沟渠，能更好地利用水流惯性，可节省能耗；②多沟串联可减少水流短路现象；③最外层第一沟的容积为总容积的60

70%，其中的DO接近于零，为反硝化和磷的释放创造了条件；④第二、三沟的容积分别为总容积的20

30%和10%，而DO则分别为1和2mg/l；⑤这种沟渠间的DO浓度差，有利于提高充氧效率；Orbal氧化沟在国内的主要工程实例有：①抚顺石油二厂废水处理站(28,800m3/d)；②北京燕山石化公司新建废水处理厂(60000m3/d)；③成都市天彭镇污水处理厂。Orbal氧化沟燕山石化公司第四期废水处理厂(60000m3/d)；（3）交替工作氧化沟交替工作氧化沟由丹麦Kruger公司所开发的，有二沟和三沟式两种形式；其主要特点是其中的每一条沟均交替用做曝气池和沉淀池，而无需二沉池和污泥回流装置；但其中的曝气转刷的利用率较低，D型二沟只有40%，三沟式则提高到了58%；其中的三沟式氧化沟，特点如下：①两侧的A、C二沟交替地作为曝气池和沉淀池，而B沟则一直充作曝气池；②原废水交替地从A沟和C沟进入，而出水则相应地从C沟及A沟流出；③曝气器的利用率较高(58%)；④交替运行的方式，为脱氮创造了条件，有良好的BOD去除效果和脱氮效果。交替工作氧化沟的主要工程实例：①邯郸市东污水处理厂(100000m3/d)，三沟；②苏州市河西污水处理厂(80000m3/d)，三沟；③南通市污水处理厂(25000m3/d)，五沟。（4）曝气沉淀一体化氧化沟一体化氧化沟是20世纪80年代由美国开发的，主要有：侧沟型、BMTS型、船型。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

9)SBR系列SBR工艺：间歇式活性污泥法ICEAS工艺：间歇循环延时曝气法CASS/CAST工艺：循环活性污泥法DAT-IAT工艺：连续进水间歇曝气法MSBR工艺：改良型间歇式活性污泥法UNITANK工艺：一体化活性污泥法氧化沟型SBR工艺CASS工艺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CASS工艺的特点与SBR相比，CASS法的优点是：

a.反应池由预反应区和主反应区组成（1：2：20），对难降解有机物的去除效果更好，同时可抑制污泥膨胀；

b.进水过程是连续的，因此，进水管道上无需电磁阀等控制元件，单个池子可独立运行；适用大中型污水处理厂。c.排水是由可升降的堰式滗水器完成的，随水面逐渐下降，均匀将处理后的清水排出，最大限度降低了排水时水流对底部沉淀污泥的扰动。

10)膜生物反应器膜生物反应器（Membranebiologicalreactor）是利用超滤膜代替二沉池进行污泥固液分离的污水处理装置，为膜分离技术与活性污泥法的有机结合。膜生物反应器优点：容积负荷高、水力停留时间短；污泥龄较长、剩余污泥量少；避免因为丝状菌膨胀或其他污泥沉降问题引起的MLSS浓度；在低氧运行时，可以同时进行硝化反硝化出水水质好；污水处理设施占地面积小。12.4气体传递原理和曝气池Fick定律氧的传递是一个扩散过程

曝气过程中，空气中的氧从气相中被转移或传递到废水的液相中，是一个氧在气液两相之间的扩散过程，即气相中的氧通过气液界面扩散到液相主体中。扩散过程的基本定律——Fick定律；Fick定律认为：扩散过程的推动力是物质在界面两侧的浓度差，被扩散的物质分子会从浓度高的一侧向浓度低的一侧扩散、转移。Fick定律式中：vd——物质的扩散速率，即单位时间内单位断面上通过的物质的量；DL

——扩散系数，表示物质在某种介质中的扩散能力，主要取决于扩散物质和介质的特性及温度；C——物质浓度；y——扩散过程的长度

dC/dy——浓度梯度，即单位长度上的浓度变化值。物质的扩散速率与浓度梯度呈正比关系。Fick定律如果以M表示在单位时间t内通过界面扩散的物质数量，以A表示界面面积，则有：氧转移的“双膜理论”

边界层紊流紊流层流层流ygCLCiPiPg液膜气膜气相主体液相主体yl对流扩散对流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，传质的阻力主要集中在气膜和液膜上；在气膜中存在着氧分压梯度，而液膜中同样也存在着氧的浓度梯度，由此形成了氧转移的推动力1923年，Lewis&Whitman氧转移的双膜理论模式图边界层紊流紊流层流层流ClPiPg液膜气膜气相主体液相主体yl对流扩散对流扩散分子扩散CsCs：与气相主体中氧分压相当的饱和溶解氧浓度；CL：液相主体中所要求的溶解氧浓度氧转移过程中的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(Cs)与液相主体中的溶解氧浓度值(CL)之差。双膜理论设液膜厚度为yl，因此在液膜内溶解氧浓度的梯度为：式中:

dM/dt——氧传递速率，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

CL)/yL——在液膜内溶解氧的浓度梯度，kgO2/m3.m；双膜理论设液相主体的容积为V(m3)，并用其除以上式，则得：式中:

dC/dt——液相主体溶解氧浓度变化速率(或氧转移速率)，kgO2/m3.h；

KL——液膜中氧分子传质系数，m/h。双膜理论由于气液界面的面积难于计量，一般以氧总转移系数（KLa）代替：

式中：KLa——氧总转移系数，h-1，

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KLa值低，反之则KLa值高。其倒数1/KLa的单位为（h），它所表示的是曝气池中溶解氧浓度从CL提高到Cs所需要的时间。提高充氧速率的途径为了提高dC/dt值，可以从两方面考虑：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，如纯氧曝气、深井曝气等。氧总转移系数（KLa）的求定式中：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)。

测定KLa值的方法与步骤：

投加Na2SO3和CoCl2，脱除水中的溶解氧；

当溶解氧完全脱除后，开始曝气充氧，并测定水中溶解氧随时间的变化情况；

计算、绘图。tKLa/2.30曝气设备1．曝气装置的分类

曝气装置，又称为空气扩散装置，是活性污泥处理系统的重要设备，按曝气方式可以将其分为鼓风曝气装置和表面（机械）曝气装置两种。衡量曝气设备的技术性能指标氧的利用率（EA）：又称氧转移效率，是指通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比（%）；充氧能力（R0）：通过表面机械曝气装置在单位时间内转移到混合液中的氧量（kgO2/h）；动力效率（Ep）：每消耗1度电转移到混合液中的氧量（kgO2/kw.h）。2．鼓风曝气装置鼓风曝气系统由鼓风机、空气输送管道以及曝气装置所组成。鼓风曝气装置可分为：（微）小气泡型——微孔曝气头中气泡型大气泡型水力剪切型水力冲击型a.（微）小气泡型曝气装置由微孔透气材料（陶土、氧化铝、氧化硅或尼龙等）制成的扩散板、扩散盘和扩散管等；气泡直径在2mm以下（在200

m以下者，为微孔）；EA=15

25%，EP=2kgO2/kw.h以上；缺点：易堵塞，空气需经过滤处理净化，扩散阻力大。扩散管扩散板b.中气泡型曝气装置

——气泡直径为2

6mm。①穿孔管：钢管或塑料管，管径25

50mm；在管下部两侧呈45

开孔，孔眼直径3

5mm，间距50

100mm；不易堵塞，构造简单，阻力小；氧利用率(EA)低，一般为4

6%；动力效率(EP)可达1

2kgO2/kw.h；3．机械曝气装置

——又称表面曝气装置曝气的原理：①水跃——曝气机转动时，表面的混合液不断地从周边被抛向四周，形成水跃，液面被强烈搅动而卷入空气；②提升——曝气机具有提升作用，使混合液连续地上下循环流动，不断更新气液接触界面，强化气、液接触；③负压吸气——曝气器的转动，使其在一定部位形成负压区，而吸入空气。表面曝气装置的分类竖轴式表面曝气装置横轴式表面曝气装置。竖轴式机械曝气装置泵型叶轮曝气器K型叶轮曝气器倒伞型叶轮曝气器平板型叶轮曝气器卧轴式机械曝气器主要有曝气转刷和曝气转盘，也称曝气转碟；主要应用于氧化沟；调节方便、维护简易、动力效率较高。98

设备类型氧利用率/％动力效率/kgO2/kWh标准实际小气泡扩散器10～301.2～2.00.7～1.4中气泡扩散器6～151.0～1.60.6～1.0大气泡扩散器4～80.6～1.20.3～0.9射流曝气器10～251.5～2.40.7～1.4低速表面曝气器1.2～2.70.7～1.3高速表面曝气器1.2～2.40.7～1.3转刷式曝气器1.2～2.4各类曝气设备的性能标准状态是指用清水作曝气实验，水温20℃，标准大气压，初始水中溶解氧为0实际数据是指用废水作实验，水温15℃，海拔150m，水中溶解氧保持2mg/L曝气设备比较曝气池的类型曝气池的分类：

根据曝气池内的流态，可分为推流式、完全混合式和循环混合式三种；根据曝气方式，可分为鼓风曝气池、机械曝气池以及二者联合使用的机械-鼓风曝气池；根据曝气池的形状，可分为长方廊道形、圆形、方形以及环状跑道形等四种；根据曝气池与二沉池之间的关系，可分为合建式（即曝气沉淀池）和分建式两种。正在运行的曝气池12.5活性污泥系统的工艺设计1）工艺设计基础资料2）曝气池的工艺设计3）曝气系统的工艺设计4）二沉池的工艺设计5）污泥回流及剩余污泥1)工艺设计基础资料①废水的水量、水质及其变化规律②对处理后出水的水质要求；③对处理中产生的污泥的处理要求

设计所需要的原始资料④污泥负荷与BOD5的去除率；⑤污泥浓度、污泥回流比、泥龄。

设计所需的基础数据生活污水或城市污水——设计规范——试验或经验确定设计参数工业废水2）工艺设计的主要内容

活性污泥系统由曝气池、曝气系统、二沉池及污泥回流设备等组成。

工艺计算与设计主要包括：

工艺流程的选择；

曝气池的计算与设计；

曝气系统的计算与设计；

二沉池的计算与设计；污泥回流系统的计算与设计；回流比、泥龄等。回流活性污泥二沉池出水进水剩余污泥曝气池(Q-Qw),

Se,XeQw,Se,XRRQ,Se,XRQ,S0,X0(1+R)Q,

Se,XV,Se,X经典活性污泥工艺流程

——去除有机物及硝化参数：Q：流量m3/d

S0:进水有机物浓度，g/m3。

X0：进水微生物浓度，gVSS/m3；

V：反应池体积m3

X:反应池污泥浓度gVSS/m3

Xe：出水微生物浓度gVSS/m3

Se：出水有机物浓度，g/m3

XR：回流活性污泥浓度gVSS/m3

Qw：剩余污泥量m3/d

R：污泥回流比3）曝气池的工艺设计

曝气池的类型；曝气池的构造；曝气池体积的计算；需氧量和供气量的计算;剩余污泥的设计计算曝气池体积的设计计算有机物负荷率法污泥泥龄法水力停留时间法a：有机负荷法（体积负荷）Ls:污泥负荷率，（kgBOD5/kgMLSS*d)Lv:容积负荷率，（kgBOD5/m3*d)Q:进水量，（m3/d)S0:进水平均BOD5值，（mg/L）X:池中污泥浓度，（mg/L）应用比较方便，但X和Ls确定需要经验b.污泥泥龄法θc:污泥龄(solidsretentiontime,SRT)，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。劳伦斯和麦卡蒂（Lawrence-McCarty）模型

（p122）回流活性污泥二沉池出水进水剩余污泥曝气池(Q-Qw),

Se,XeQw,Se,XRRQ,Se,XRQ,S0,X0(1+R)Q,

Se,XV,Se,X做系统活性污泥的物料平衡1）进水微生物浓度可以忽略：3）对照公式（11-34）P99可得：2）将微生物增长基本方程式（11-33）代入做系统底物的物料平衡转化可得污泥泥龄计算曝气池体积公式：整理得：代入得：水力停留时间（HydraulicRetentionTime

HRT）c：水力停留时间法（HRT）４）剩余污泥计算ａ．按污泥泥龄计算（SRT)△X△Ｘ：剩余污泥量,gVSS/d。

４）剩余污泥计算b．根据污泥产率系数或表观产率系数计算Y：产率系数,kgMLVSS/kgBOD。Yobs:表观产率系数。Kd：内源代谢系数，d-1.△Xv△Xv５）曝气系统的计算与设计鼓风曝气系统包括：鼓风机；空气输送管道；曝气装置（曝气头）计算内容：需氧量；供气量a.根据有机物降解需氧率和内源代谢需氧率计算5-1需氧量计算O2=a’Q(S0－Se)＋b’VXvO2：需氧量,kgO2/D;O2max：最大需氧量；a’：活性污泥微生物对有机物氧化过程的需氧率，(kgO2/kgBOD)b’：活性污泥内源代谢的自身氧化过程的需氧率，