废水处理工程课件

生物膜法—土壤自净的人工化第一节处理工艺生物滤池生物转盘生物接触氧化概述：生物流化床1.膜的形成:污水载体15—200C潜伏期生长期成熟的生物膜生物膜沿水流方向均匀分布，其上由细菌等组成稳定的生态系，对BOD降解达到稳定状态。标志：一.生物膜的结构及降解工况30—50d2.膜的结构：3.物质传递:物质传入物质传出4.膜的老化与更新：生物膜的构造（剖面图）

料滤

生物膜

厌氧

好氧

空气流动水层O2O2BOD

BOD

NH3H2S

CO2NH3CO2H2O

CO2H2O

O2BOD

O2BOD

附着水层二.生物膜法的特征——与活性污泥法相比1.微生物相方面的特征(1).参与净化反应微生物多样化(2).每层(段)形成自己独特的优势微生物(3).微生物食物链长(4).能生长硝化细菌2.处理工艺方面的特征A.

抗冲击能力强B.对低温水有一定的净化功能C.宜于固液分离D.对低浓度水有良好的净化功能E.动力费用低F.产泥量少G.可进行脱氮、除磷功能分类按工艺布置初淀池二（终）沉池按水流方向平流式辐流式竖流式

沉淀池按功能分区流入区流出区沉淀区污泥区缓冲区保证水流均匀通过沉淀池工作区,使泥水分离贮泥定期排泥保证沉泥不因水流紊动而浮起一.平流式沉淀池:1.构造进水

挡板（截流浮渣）出水泥斗排泥

挡板（整流、消能）i=0.01~0.02....排泥静水压力法机械排泥法链带刮泥机桥式行车刮泥机易腐蚀，难养护免受腐蚀，易维修上除渣，下刮泥利用池内的静水压力排泥平流式沉淀池示意图

(1)

长宽比不宜小于4：4～5

(2)长深比不宜小于8：8～12(3)池长不宜大于60m(4)池底纵坡不宜小于0.01

(5)一般按表面负荷计算，按水平流速校核；初沉池最大水平流速7mm/s；二沉池最大水平流速5mm/s。

设计数据

(6)刮泥机的行进速度不大于1.2m/min

一般采用0.6~0.9m/min(7)入流设置整流措施

①淹没孔后接挡流板（C）；

②底孔入流，孔下方设挡流板（B）；

③堰顶溢流后接花墙(多孔墙)，多孔墙上开孔的总面积为池子横断面积的6％一20％（A）；

④淹没孔入流后接花墙（D）；

⑤掩没孔入流后接半球状布水块（E）。

(8)出口的整流措施多采用溢流式集水槽。

集水槽的布置可有不同方式(见图)，主要应根据单位堰长过水负荷[m3／(m·d)]的限制及防止扰动后带出沉泥来决定。1A12Ｂ12Ｃ平流沉淀池出水口集水槽的布置形式

１－集水槽２－集水支渠

溢流式出水堰或淹没式出水孔的形式见下图。其中锯齿形三角堰出水应用最为普遍。它要求水面应控制在齿高的1/2处，

(9)在出水堰前应设置收集和排除浮渣的设施，其形式可以是浮渣槽(如上图之E)，也可以如同隔油池中集油管一样是可转动的纵向开缝排渣管。设计V=Ah2有效容积V=Q设tA=Q设t/h2=Q设/q表面负荷q=u①有效水深h2=qt=ut②沉淀区面积数值上试验测定或参考表3-10一沉池：1.5~3.0m3／(m2·h)二沉池：1~2m3／(m2·h);沉淀时间初沉池：1~2h

二沉池：1.5~2.5hh2一般为2~4m③沉淀区长度L=vt④沉淀区宽度B=A/Ln=B/b⑤分格数每座或每格宽度，与刮泥机有关，一般为5~10m。水平流速，一般不大于5mm/sL≤60m⑥校核：L：b>4：1⑦泥斗容积:L：h2=8~12W=S·N·tg/1000

⑧池总高:H=h1+h2+h3+h4超高有效水深缓冲区高泥斗高W=Q设·24(C０-C1)×100

γ(100-P０)·tg

原水、出水的悬浮物浓度两次排泥的间隔时间初沉池：2天二沉池：2h设计人口每人每天产生的污泥量污泥容重污泥含水率例题

某城市污水处理厂最大设计流量为43200m3/d，设计人口数250000人，设沉淀时间1.5h，采用链带式刮泥机，求沉淀池各部分的尺寸。解：设表面负荷q=2.0m3/(m2·h)Qmax=43200m3/d=0.5m3/s1)有效水深

h2=q·t=2.0·1.5=3.0m2)沉淀部分有效容积

A=Qmax/q=0.5·3600/2.0=900m2V1=Qmaxt=0.5·3600·1.5=2700m3

3)沉淀部分长度L

设水平流速为3.7mm/s

L=v·t·3.6=3.7·1.5·3.6=20m4)池总宽B

B＝A/L＝900／20＝45m5)池个数设每个池子宽4.5m，n=B/b=45/4.5=10个

校核长宽比:L/b=20/4.5=4.4>4.0

（符合要求）

6)污泥部分所需要的总容积

tg=2.0d

N=250000人设污泥量(干物质):25g/(人·d),污泥含水率95%.则S=25/[(100-95)/100*1000]=0.5L/(人·d),所以W＝SNtg／1000=0.5·250000·2.0/1000=250m3每池污泥量W／n=25m37)污泥斗容积:污泥斗为方棱台

污泥斗倾角为600,设底部正方形边长0.5m

污泥斗高为h4’’=(4.5-0.5)/2*tg600

=3.46m

V’=(1/3)·h4’’(f1+f2+(f1·f2)0.5)

=(1/3)·3.46·(4.52+0.52+(4.52·0.52)0.5)=26m3

f1+f2:为正棱台上下底面积

8)污泥斗以上梯形部分体积

V’’=[(l1-l2)/2]·h4’·b+[(2l2)/2]·h4’·b=[(l1+l2)/2]·h4’·b

l1=20+0.5+0.3=20.8m

l2=4.5m

b=4.5m

h4’=(l1-l2)*0.01=(20.8-4.5)*0.01=0.163

所以V’’=(20.8+4.5)/2*0.163*4.5=9.3m3

V2=V’+V’’=26+9.3=35.3m3>25m3,够用

9)池子总高度

取缓冲层高度h3=0.5m

H=h1+h2+h3+h4

=0.3+3.0+0.5+(3.46+0.163)=7.423m

3.优缺点:优点(1)沉淀效果良好(2)对冲击负荷适应能力强(3)结构简单,施工方便.缺点(1)占地面积大.(2)配水不宜均匀.(3)排泥链带式多斗式易腐蚀工作量大,运行管理复杂.适用条件(1)大、中、小型污水厂(2)地质条件较差的地区请看……平流式沉淀池桥式刮泥机链带式刮泥机

圆形

1.结构二.辅流式沉淀池:出水穿孔障板（整流消能）进水排泥中心进水周边出水辐流式沉淀池示意图进水出水排泥2设计数据

1)池子直径(或方形池的边长)与有效水深之比一般为6~12

2)池子直径应≥16m，但不宜大于50米

3)池底坡不宜小于0.05，一般为0.05~0.10

4)进出水的布置方式

ⅰ

中心进水、周边出水

ⅱ

周边进水、中心出水

ⅲ

周边进水、周边出水

5)中心进出口的周围应设置整流板，穿孔率为10～20％。

6)周边进水中心出水的池子的设计表面负荷可比中心进水周边出水辐流式沉淀池的负荷提高1倍左右。

7)多采用机械排泥，排泥机械旋转速度宜为

1~3r/h，刮泥板的外缘线速度不宜大于3m/min。

8)池直径小于20m时，也可采用多斗排泥。No.*

9)D<20m,使用中心传动的刮泥机

D>20m,使用周边传动的刮泥机

10)出水堰前应设浮渣挡板，以防浮渣随水带出，可在刮泥机一侧附加浮渣刮板，将浮渣刮入集渣箱排出3设计公式

1)每座沉淀池表面积和直径q0

2)有效水深

h2=q0·t(m)，t：沉淀时间1.0~2.0h

径/深:6~12

3)总高H

H=h1+h2+h3+h4+h5

h1:超高,m

h2:有效水深,m

h3:缓冲层高,m,可采用0.5m

h4:沉淀池底坡落差,m

h5:污泥斗高度,m例题

某城市污水处理厂最大设计流量Qmax=2450m3/h,

设计人口N＝34万人，设计采用机械刮泥的二次沉淀池

解：（1）

沉淀池表面积

取q0=2m3/(m2·h)，n=2

A1=Qmax/(nq0)=2450/(2·2)=612.5m2

（2）池径

（3）有效水深

取沉淀时间t=1.5h

h2＝q0·t＝2·1.5=3m

（4）单池污泥部分所需容积V

取每人每日产生的湿污泥量S=0.5L/(人·d)

设污泥清除间隔时间为tg=4h

V=SNtg

/(1000n)

=0.5·340000·(4/24)/(1000·2)=14.2m3

（5）污泥斗容积V1

设中心泥斗的上口半径r1=2m；下底半径r2=1m;

斗壁倾角600,则泥斗高：

（6）泥斗以上池底污泥容积V2

泥斗以上池底积泥厚度h4,i:池底径向坡度

h4=(R-r1)·i=(14-2)·0.05=0.6m

（7）池底可贮存的污泥量

V1+V2=12.7+143.2=156m3>143.2m3，足够

（8）沉淀池总高度H

H＝h1+h2+h3+h4+h5

=0.3+3+0.5+0.6+1.73=6.13m

沉淀池周边处高度h1+h2+h3=3.8m

（9）D／h2

=28/3=9.3在6~12范围内，合格3.优缺点优点(1)对大型污水厂较经济(2)排泥设备定型化,运行效果好.缺点(1)排泥设备庞大、复杂、造价高。(2)对施工质量要求高.(3)布水不宜均匀,影响沉淀效果.适用条件(1)大型污水厂(2)地下水位较高的地区请看……辐流式沉淀池1.结构进水反射板(消能、改变水流方向)排泥出水V=0.5~1.0mm/sV０<30mm/sV1≤40mm/s三.竖流式沉淀池:

1)池子直径(或正方形的一边)与有效水深之比不大于3。池子直径不宜大于10m，一般4～7m。

2)中心管内水流速度不宜大于30mm/s2.设计数据

3)中心管下端应为喇叭口形，且下方设反射板

A:喇叭口的直径和高度均为中心管直径的1.35倍

B:反射板的直径为喇叭口直径的1.3倍

C:反射板表面倾角为170

D:反射板底面距泥面至少0.3m

E:中心管喇叭口下缘至反射板表面的垂直距离为0.25~0.5m,流过该缝隙的污水流速应不大于20mm／sNo.*

4)排泥管下端距池底距离应不大于0.2m,管上端敞口,高出水面不小于0.4m。

5)当池子直径>7m时，除周边集水槽之外，尚应加设辐射状集水支槽。

6)在距周边集水槽0.25~0.5m处设置浮渣挡板，挡板高出水面0.1~0.15m,淹没深度

0.3~0.4m

7)集水槽每米出水堰的过水负荷应不大于

2.9L/s，否则应加长

1)中心管截面积f1与直径d02.设计公式

2)沉淀池有效沉淀高度，即中心管的高度

h2=v·t·3600

(m)

t：沉淀时间，一般采用1.0~1.5h

v：污水在沉淀区的上升流速,mm/s

如果有沉淀试验资料，v等于拟去除的最小颗粒沉速v*，如无则v用0.5~1.0mm/s

3)中心管喇叭口至反射板之间的间隙高度h3

4)沉淀池总面积和直径

5)缓冲层高度h4，采用0.3m

6)污泥量，污泥斗高度

污泥量W=SNt，/1000

污泥斗形式设为圆锥形

截锥高度

D:沉淀池直径,m

d‘：锥底直径,m

:截锥侧壁倾角

污泥斗体积:

No.*

7)沉淀池总高度H

H=h1+h2+h3+h4+h5(m)

超高0.3m有效水深缓冲区高

0.3m泥斗高中心管喇叭口与反射板之间缝隙高例题

某城市人口N＝60000人，

Qmax＝0.13m3／s

设计竖流式沉淀池。

解：1)中心管面积与直径

设池数为4,中心管流速0.03m/s，则

qmax＝Qmax／4＝0.13/4=0.0325m3/s

2)沉淀池有效断面面积

设表面负荷q=2.52m3/(m2·h)

v＝q＝2.52m/h=0.0007m/s

3)沉淀池直径D

每座沉淀池总面积A=f1+f2=46.63+1.08=47.71m24)沉淀池有效水深h2

设沉淀时间为t=1.5h

则h2=v·t·3600=0.0007·1.5·3600=3.78m

5)校核径深比

D/h2=7.8/3.78=2.06<3，符合要求

6)校核集水槽每米出水堰的过水负荷q0

合格

7)污泥体积

设污泥清除时间间隔为tg=2d,每人每日产生的湿污泥量S=0.5L，则

W=SNtg/1000=0.5·60000·2/1000＝60m3

每池污泥体积W1=W/n=60/4=15m3

8)池子圆锥部分的体积V

设圆锥底部直径d’＝0.4m，截锥高度h5，截锥侧壁倾角550，则

足够容纳2日的污泥量

9)中心管喇叭口下缘至反射板的垂直距离h3

过缝隙污水流速v1=0.02m/s

喇叭口直径d1=1.35d0=1.35·1.17=1.58m

10)沉淀池总高度H

h1=0.3m;h4=0(泥面很低),也可取0.3m

H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.78+0.33+0+5.28=9.69m3.优缺点优点(1)占地面积小(2)排泥方便缺点(1)池深大,施工困难(2)造价高(3)对冲击负荷适应能力差适用条件:中小型污水厂正在安装的沉淀池刮泥机请看……竖流式沉淀池虹吸式吸泥机静压式吸泥机第六节沉淀池的改进与强化提高沉淀效果的途径:(1)原水水质方面:

改善水中悬浮物的状态,使其易于与水发生分离.(2)沉淀池结构方面:创造易于沉淀分离的边界条件.一.预曝气1.单纯曝气,产生自然絮凝.2.曝气同时投加活性生物污泥.

二.投加混凝剂成本高三.改进型辐流式沉淀池1.向心（周进中出）辐流式沉淀池2.周进周出辐流式沉淀池向心辐流式沉淀池（周进中出）向心辐流式沉淀池（周进中出）周进周出辐流式沉淀池周进周出辐流式沉淀池H/3UovLHQH/U0=L/vL=Hv/U0(H/3)/U0=L’/vL’=(1/3)Hv/U0=(1/3)L四.斜板(管)沉淀池Q、v不变,达到相同的去除率,L可变为原来的1/n.

即：总容积可减少到原来的1/n1.H/3UovLHQv’=3·(LU0/H)=3·v如果U0、

v、L不变，达到相同的去除率，处理能力可提高n倍。H/3U0=L/v’2.Q’=3Q斜板（管）沉淀池不宜用作二沉池12活性污泥的黏度较大，容易黏附于斜板（管）上，影响沉淀效果甚至引起堵塞。在厌氧情况下经消化产生的气体上升时会干扰污泥的沉淀，并把从板（管）上脱落下来的污泥带至水面结成污泥层。特点去除率高，停留时间短，占地面积小。常用于颗粒做自由沉淀的初沉池。(1)预处理沉砂池沉淀池(2)二级处理初淀池二（终）沉池(3)污泥处理浓缩池(4)灌溉和排入氧化塘之前沉淀池

沉淀理论一.概述:1.沉淀:2.应用:指污水中的悬浮颗粒在重力作用下下沉，从而与水发生分离的过程。处理对象：悬浮物质3.分类:(1)自由沉淀

特征:悬浮物浓度低,颗粒无凝聚作用,互不干扰,彼此独立.在沉淀过程中,颗粒形状、大小均不发生变化.(沉砂池、初淀池)(2)絮凝沉淀特征:悬浮物浓度高,颗粒有凝聚作用,相互粘合,集结成大的絮凝体下沉,沉速较快,颗粒形状、大小均发生变化.(二沉池初期)(3)区域沉淀:特征:悬浮物浓度高,颗粒有凝聚作用,一般集结为一个整体下沉,与清水之间形成清晰界面,显示为界面下沉.(二沉池后期)(4)压缩沉降:特征:悬浮物浓度很高,颗粒间相互接触,相互支撑,靠压缩作用挤出颗粒间的水.(浓缩池、二沉池污泥斗)G=VS

×

ρS×gF浮

=VS

×

ρl×gG-F浮

=VS

×(ρs

-ρl)×g若ρs>ρl

颗粒下沉，沉速由无到有，同时产生水流阻力ff=c×As×(ρlu2/2)阻力系数颗粒投影面积液体密度颗粒沉速二.沉淀类型分析㈠自由沉淀规律的分析F浮fG当F浮+f=G时,颗粒匀速下沉.f=G-F浮C×As(ρl×u2/2)(ρS-ρl)×Vs×g=U=2g(ρS-ρl)C×ρl×(Vs/As)1/2假设颗粒为球状:As=πR2Vs/As=2d/33U=4×Cg×ρlρS-ρl×d1/2C=24/ReRe=d×ρl×u/μ粘滞系数∴ρS-ρlU=181×μ××gd2斯笃克斯公式Vs=4πR3/3讨论:若ρs>ρl下沉下沉速度若ρs=ρl

悬浮若ρs<ρl上浮上浮速度如何提高沉速，进一步提高沉淀效果？加大ρs-ρl加大d减小μ温度升高，μ减少温度降低，μ增加ρS-ρlU=181×μ××gd2由于污水中颗粒为非球形，故上式不能直接用于工艺计算，需要加非球形修正三.沉淀试验沉淀曲线及其分析1.自由沉淀混合液初始浓度为C0沉淀筒时间高度悬浮物质含量去除率n21…...t1t2tn…...hhh…...C1C2Cn…...η1=C0-C1C0η2=1-C0C2η

n

=1-Cn/C0…...a：取取样面以上部分水样分析：沉淀效率

η沉淀速率ut

mm/s

沉淀时间t

min

沉淀效率

ηη1=1-P0若u>u0,颗粒将全部去除.去除率t=h/u0剩余量若u<u0,部分去除.去除率η2=1/uo∫0

utdpP0b.取取样面以上全部水样分析：取取样面以上全部水样进行分析其Ci剩余量沉速UP0=Ct/Co0去除量总去除率η=[(1-P0)+∫0UtU0dp]×100%P０剩余量P0U0已知Cot1t2……tn1-C11/Co……

1-C21/Co……

……

……

h1h2hn10%30%50%t深度m等去除率曲线…...2.絮凝沉淀四.对理想沉淀池分离效果的分析假定条件(1)污水的流动呈推流(2)悬浮颗粒沿沉深均布,且属自由沉降.(3)颗粒一旦沉降,不再上浮.沉淀区污泥区流入区流出区HLu<u0u>u0h若Ut

>Uo,全部去除.η1=1-Po若Ut<Uo,部分去除.总去除率η=1-P0+∫UoUtdpu=u0η2=∫Hhdp=UtUodp∫说明设处理水量Q表面面积A=B·L沉淀时间T=L/v=H/u容积V=Q·tV=A·H=B·L·HQ=B·L·H/tQ=B·L·H/t=B·Ｌ·u=A·u令q=Q/A=u表面负荷m3/m2·s物理意义在单位时间内通过沉淀池单位面积的流量.q与u数值上相等,但物理意义不同.讨论沉淀区H污泥区流入区流出区Lu<u0u0u>u0hh/Ut=L/vh=L·Ut

/v沉速为Ut从h处入流的颗粒的去除率为:因此,颗粒去除率与Ut、q有关,与t

无关η=hH=L·UtvH=UtV·H·BL·B=UtQA=Utq

沉砂池功能从污水中分离比重较大的无机颗粒.位置管渠首端、泵站、倒虹管、生物处理构筑物之前.作用(1)避免构件被磨损破坏。(2)减轻沉淀池的负荷。(3)使无机、有机颗粒分离，便于后序处理。一.平流式沉砂池1.设计注意事项(1)当水流自流入池时，Q设按Qmax计算。(2)当用泵抽送水入池时，应按每期水泵工作的最大组合流量计算。(3)沉砂池的格数或座数，不应少于两格或两座，一格工作，一格备用。进水

挡板(整流、消能)沉砂斗闸阀贮砂罐

挡板（截流浮渣）出水溢流堰2.设计数据(1)Vmax≤0.3m/s

防止无机颗粒被水流带走Vmin≥0.15m/s

防止有机颗粒沉降(2)当Qmax时,水力停留时间不小于30s(一般为30s~60s)(3)有效水深不大于1.2m(一般为0.25~1.0m)每格宽度不宜小于0.6m(4)沉砂量:生活污水0.03L/人.天城市污水3m3(砂)/10万m3污水沉砂斗容积一般按2d贮砂量计算(5)超高不宜小于0.3m容重1.5t/m33.设计公式(1)长度(2)水流断面面积L=V×tA=Q设/V(3)池宽度B=A/h2有效水深(4)池高H=h1+h2+h3超高泥斗高(5)沉砂斗容积V=Q设×X1×t’/K总V=N×X2×t’排砂间隔时间重力排砂机械排砂4.排砂装置城市污水沉沙量设计人口数生活污水沉沙量蝶阀钢制贮砂罐蝶阀运砂小车旁通水管请看……平流式沉砂池行车泵式吸砂机水力旋流器与螺旋吸砂机水力旋流器链斗式除砂机除砂工作流程砂泵例题某城市污水最大设计流量0.3m3/s，最小设计流量0.15m3/s，总变化系数Kz=1.45No.*No.*No.*No.*二.曝气沉砂池使无机、有机颗粒有效分离曝气沉砂池请看……曝气沉砂池（一）曝气沉砂池（二）门式抓斗除砂机设计数据(1)旋流速度:0.25~0.3m/s;水平流速：0.1m/s(2)Qmax

时，停留时间应大于2min(3)h2=2~3m(4)B/h2=1~1.5(5)处理每立方米污水曝气量宜为0.1~0.2m3空气(6)空气扩散装置设在池子的一侧,距池底约0.6~0.9m，送气管应设置调节阀门No.*

B=A/h2(3)池总宽度

(4)池长

L=V/A(4)每小时所需空气量

q=d·Qmax·3600(m3/h)

d：每m3污水所需空气量,m3设计公式V=Q设×

t(1)有效容积(2)断面面积A=Q设/

V例题

某城市污水厂,污水平均流量Q为0.5m3/s，污水总变化系数Kz＝1.38，设计此曝气沉砂池。

解：1．最大流量Qmax

Qmax=Q·Kz

=0.5×1.38=0.69(m3/s)2．单池容积V

取池数n＝2。设在最大流量时停留时间t＝3min，则单池容积

V=Qmax·t·60/n＝（0.69·3·60）/2＝62m3

3．池子尺寸

设池宽B为3.0m(一般为2.5~7.0m)，取池子宽深比为1.2,(在l~2之间)，则

h2＝3.0／1.2＝2.5(m)(一般为2~5m)

取水面以上之保护高度h1＝0.5m

取沉砂斗深h3=0.9m

池子总深度H=h1+h2+h3=0.5+2.5+0.9=3.9m

池子有效长度l

=V/B·h2＝62／(3·2.5)＝8.3m

(一般在7～20m)

按进出水设施占有效长度的15%计，则池子总长L：

L＝l（1＋15％）＝9.5m

4、供气量q

取1m3污水供气0.2m3,则最大供气量

q=d·Qmax·3600(m3/h)＝0.2·0.69·3600=496.8(m3/h)

5．沉砂及浮渣量

设沉砂及浮渣产率为20m3／106m3污水，则沉砂及浮渣产量为

20·0.5·86400/106=0.86m3/d城市污水处理厂的设计一设计依据

1、设计水量平均日流量

2、设计水质

BODCODSST-NT-P二厂址选择原则

根据城市发展的总体规划，其厂址应考虑远期发展规划和留有扩建的余地，必须设在集中给水水源的下游、夏季主风向的下风向，并与居民点有300m以上的距离；应尽量少占农田和不占良田；尽量靠近回用水的主要用户；必须有适当的土地面积；不宜设在受水淹的低洼处，并不受洪水威胁；要充分利用地形，选择有适当坡度的地区，减少土方工程量污水处理的程度；工程造价与运行费用；当地的自然条件；原污水的水量与污水流入工况；施工的难易程度与运行管理的技术条件三污水处理工艺流程选择城市污水处理的典型工艺流程污水格栅沉砂池初沉池污泥浓缩脱水处置生物处理设备二沉池出水污泥浓缩消化脱水干化处置四污水处理厂的平面与高程布置以处理构筑物为主体，辅助建筑物应服从处理构筑物；应满足功能和水力上的要求；各构筑物互相联系应考虑日常管理工作的方便；应考虑构筑物与建筑物之间的相互位置与间距；

平面布置的基本原则

高程布置的基本原则构筑物之间的连接管道应走向简捷、距离短；土方量要基本平衡；各种管线的平面布置避免相碰、互相干扰。以距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算；水力计算时以近期的Qmax作为设计流量来计算其水头损失；涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期的Qmax计算；控制点：受纳污水水体的最高水位，然后逆处理流程向上倒推计算，以使洪水季节能自流排出；污水、污泥流程应配合好，尽量减少需抽升的污泥量；比例：横向1:500、纵向1:50～1:100水头损失沟管的沿程水头损失局部水头损失

为了降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动，以按重力流考虑为宜（污泥流动不在此例）。为此，必须精确地计算污水流动中的水头损失，水头损失包括：

1.污水流经各处理构筑物的水头损失，主要产生在进口和出口和需要的跌水（多在出口处），而流经处理构筑物本体的水头损失则较小。

2.污水流经连接前后两处理构筑物管渠（包括配水设备）的水头损失。包括沿程与局部水头损失。

污水流经各处理构筑物的水头损失构筑物名称水头损失(cm)构筑物名称水头损失(cm)格栅沉砂池沉淀池：平流竖流辐流双层沉淀池曝气池：污水潜流入池污水跌水入池10～2510～2520～4040～5050～6010～2025～5050～150生物滤池(工作高度为2m时)：1)装有旋转式布水器2)装有固定喷洒布水器混合流或接触池污泥干化场270～280450～47510～30200～350注：本表仅作为初步设计阶段水头损失的估算处理构筑物之间连接管道渠水力计算表设计点编号管渠名称设计流量(L/s)管渠设计参数尺寸D(mm)或B×H(m)h/D水深h(m)i流速v(m/s)长度l(m)123456789⑧～⑦⑦～⑥⑥～⑤⑤～④④～EE～F3′F3′～F3F3～DD～F2F2～③③～②②～CC～F1′F1′～F1F1～①出厂管入灌溉渠出厂管出厂管沉淀池出水总渠沉淀池集水槽沉淀池入流管计量堰曝气池出水总渠曝气池集水槽计量堰曝气池配水渠往曝气池配水渠沉淀池出水总渠沉淀池集水槽沉淀池入流管计量堰沉淀池配水渠60060030015075/2150①150600150300300②300150150/2150150150100010006000.6×1.00.30×0.53③4500.84×1.00.6×0.550.84×0.856000.6×1.00.35×0.534500.8×1.50.80.80.750.80.80.450.35～0.25④0.38③0.64～0.420.26⑤0.62～0.540.35～0.250.440.48～0.460.0010.00350.00280.00240.00281.011.370.941.070.943901002828104827528113

高程布置注意事项：（1）选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算。并应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统都能够运行正常。（2）计算水头损失时，一般应以近期最大流量（或泵的最大出水量）作为构筑物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头。

（3）设置终点泵站的污水处理厂，水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出，而水泵需要的扬程则较小，运行费用也较低。但同时应考虑到构筑物的挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。还应考虑到因维修等原因需将池水放空而在高程上提出的要求。

（4）在作高程布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。在决定污泥干化场、污泥浓缩池（湿污泥池）、消化池等构筑物的高程时，应注意它们的污泥水能自动排入污水入流干管或其他构筑物的可能。污水处理流程高程计算成果图

高程计算从控制点开始，一般从污泥脱水反推至消化池的最高泥面标高，然后从沉淀池推算到消化前污泥投配池的最低泥位标高，最后确定污泥控制室污泥泵所需的扬程。

五污泥处理高程设计原则污泥处理流程高程图六污水处理厂的运行管理、水质监控与自动控制运行管理对污水处理厂的运行，要切实做好控制、观察、记录与水质分析监测工作水质监控每日对每座处理构筑物的水温、pH值、电导率、溶解氧、COD、BOD、TOD、TOC、氨氮以及曝气池内混合液(MLSS)等参数进行测定，并进行记录自动控制采用自动监测、自动记录、自动操作、调节及集中控制技术

活性污泥法生物处理法好氧生物处理厌氧生物处理必须有O2的供应，降解效率高，适用广泛保证无氧环境好氧生物处理活性污泥法生物膜法水体自净的人工化土壤自净的人工化自然生物处理稳定塘进水初沉池生物反应器二沉池出水生物处理基本工艺流程初沉池去除原水中的悬浮物，减轻后续构筑物负荷。生物反应器利用生物作用去除污水中呈溶解或胶体态的有机污染物。二沉池使从生物反应器出水携带出的生物污泥与水分离，稳定出水水质。活性污泥法的历史

1912年-1913年英国人发明，1914年由Ardern和Lockett在英国曼彻斯特建成试验厂，1916年美国正式建立了第一座活性污泥法污水处理厂。在90余年的历史中，随着在实际生产上的广泛应用和技术上的不断革新改进，特别是近几十年来，在对其生物反应和净化机理进行深入研究探讨的基础上，活性污泥法在生物学、反应动力学的理论方面以及在工艺方面都得到了长足的发展，出现了多种能够适应各种条件的工艺流程。目前，活性污泥法是生活污水、城市污水以及有机性工业废水处理中最常用的工艺。活性污泥法在污水处理中的重要作用

活性污泥法是目前去除有机污染物最有效的方法之一；目前国内外95%以上的城市污水处理和50%左右的工业废水处理都采用活性污泥法。具有很强的净化功能，去除BOD、SS的效率高，均可达到95%以上。广泛的普适性：适于各种有机废水，大中小型污水处理厂，高中低负荷。由于是依靠微生物的处理，运行费用较低。可实现生物脱氮除磷。活性污泥法的发展方向

大型（超大型）化和微型化

美国芝加哥城市污水处理厂的处理能力为454万m3/d；超小型的SBR法。

高效节能新工艺的AB法，新型氧化沟，各种SBR法等。

多功能化用于深度处理，脱氮除磷（A/O法，A/A/O法）；膜生物反应器

（MBR）。

运行控制的自动化、智能化

第一节活性污泥法的基本原理ActivatedSludgeProcess一.活性污泥法的基本概念和工艺流程活性污泥向生活污水中注入空气进行曝气,并持续一段时间后,污水中即生成一种絮凝体,这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成,它易于沉淀分离,并使污水得到澄清,这就是“活性污泥”.活性污泥法利用污水中的有机物为基质,在DO存在的条件下,经过混合的微生物群的连续培养，后经凝聚、吸附、氧化、沉淀等作用使污水净化的一种方法。ActivatedSludge工艺流程回流污泥以保证曝气池内有足够的活性污泥（微生物）排放剩余污泥以保证系统的正常运行运行条件良好的活性污泥充足的氧二沉池二沉池二.活性污泥的形态、组成及评价指标形态与组成形态黄褐色的絮绒颗粒状，又称之为生物絮凝体。组成活性污泥=Ma+Me+Mi+Mii活性微生物

(细菌)自身代谢的产物吸附的不可生物降解的有机物吸附的无机物Ma=细菌+真菌+原生动物+后生动物细菌自养型异养型必须依赖水中的碳源真菌有菌丝(霉菌等)无菌丝(酵母菌等)特点：a:具有较大的比表面面积20~100cm2/mlb:具有较高的含水率99%以上表示活性污泥数量的评价指标1混合液悬浮固体浓度MLSS=Ma+Me+Mi+Mii(mg/L)2混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS=Ma+Me+Mi(mg/L)城市污水MLVSSMLSS=0.75=f挥发分MixedLiquorSuspendedSolidsMixedLiquorVolatileSuspendedSolids活性污泥的沉降性能评价指标性能:a.具有很强的吸附氧化有机物的能力b.良好的活性污泥，易于固液分离。即具有良好的凝聚、沉降功能。评价指标:a.污泥沉降比SV%(30min沉降率）指曝气池混合液经30min沉降后,污泥体积与混合液体积之比.用途(Ⅰ)可控制剩余污泥的排放.(II)及时反映污泥膨胀现象,以便采取措施进行治理.SettingVelocityb.污泥指数SVI指曝气池混合液经30min沉降,1g干污泥所占的体积.单位：mL/g用途(Ⅰ)反映污泥性能.(II)反映污泥膨胀现象.c.SV与SVI的关系

SVI值一般介于70~100

之间.若过低,说明泥粒细小,

无机物含量高,缺乏活性；若过高,说明污泥沉降性能不好并且已有产生膨胀现象的可能.SVI=SV%MLSS=SV×10MLSSSludgeVolumeIndex活性污泥的活性评定指标

活性污泥的比耗氧速率（SpecificOxygenUptakeRate)简称SOUR，也称OUR

OUR是指单位重量的活性污泥在单位时间内所能消耗的溶解氧量，其单位为mgO2/(gMLVSS·h)或mgO2/(gMLSS·h)

OUR的数值与DO浓度、底物浓度、污泥龄及其污水中有机物的生物氧化难易程度等许多因素有关。OUR在运行管理中的重要作用在于指示入流污水是否有太多的难降解物质，以及活性污泥是否中毒。活性污泥的OUR一般为

8～20mgO2/(gMLVSS·h)。

在活性污泥处理系统中，有机污染物从污水中被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、代谢与利用的过程。这一过程的结果是污水得到净化，微生物获得能量并合成新的细胞，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、物理化学以及生物化学等反应过程所组成。三.活性污泥法的净化反应过程与机理1初期去除现象与吸附作用初期去除现象---在活性污泥系统中,当污水与污泥接触很短时间（5~10min）,即出现很高去除率（20%~70%）的现象。这是由于吸附作用引起的。

活性污泥有着很大的比表面积，表面上富集着大量的微生物，在其外部覆盖着多糖类的粘质层。

原因1活性污泥表面积大23表面具有多糖类粘质层吸附对象是悬浮物及胶体态的有机物BOD初期去除现象再扩散现象t最大吸附时间再扩散现象由于微生物作用将固态的有机物转化为溶解态有机物而使混合液中BOD升高的现象.水质SS胶体多明显SS胶体少不明显BOD初期去除现象再扩散现象t最大吸附时间微生物的代谢作用A.降解过程污水中的有机物

(C.H.O.N)+O2微生物合成分解CO2+H2O+NH3+…新细胞+O2CO2+H2O+NH3残留物由

(1)有机物的氧化分解(2)氧的消耗(3)微生物细胞的合成组成微生物的代谢小分子有机物透膜酶小分子小分子小分子大分子有机物水解酶水解酶水解酶

在透膜酶的作用下，小分子的有机物能够直接透过细胞壁进入微生物体内

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被微生物摄入细胞体内微生物将有机物摄入体内的过程B.活性污泥的生长模式营养水平F/M=有机物/微生物BOD量X(污泥浓度)

对数增长期减速增长期内源呼吸期时间DO（氧的利用率）abcd麦金尼含能说阶段名称F/M与有机物的关系污泥特征

对数增长期>2.2零级污泥能量高，活性强，结构松散，絮凝性差，不易沉降，耗氧多．

减速增长期较低一级污泥能量较低,活性较强,絮凝性较好,沉降性较好.

内源呼吸期很低无关污泥能量很低,活性差，絮凝、沉降性能良好.有机物水平高，污泥活性大，处于分散状态，沉降性差；有机物水平低，污泥活性差，处于絮凝状态，沉降性好。四、活性污泥法的设计与运行参数

活性污泥法是一个复杂的工程化的生物系统，除了前述的污泥性能指标外，还有很多可以描述这个系统的工艺参数，下面介绍主要的几种：

（1）BOD污泥负荷率与BOD容积负荷率

（2）污泥龄θc（或污泥停留时间SRT）（3）污泥回流比R

（4）曝气时间t（或水力停留时间HRT）BOD污泥负荷率Ns=F/M=Q·SaX·V［kgBOD5/(kgMLSS·d)］Q污水流量m3/dSa原污水中BOD量mg/LV反应器（曝气池）容积m3XMLSSmg/L定义：单位重量的污泥在单位时间内所能承受的有机物的量

在具体工程应用上，F/M比值一般是以BOD污泥负荷率（又称BOD-SS负荷率）（Ns）表示的。即：

采用较高的BOD污泥负荷率，将加快有机物的降解速率与活性污泥增长速率，降低曝气池的容积，在经济上比较适宜，但处理水水质未必能够达到预定的要求。

采用较低的BOD污泥负荷率，有机物的降解速率和活性污泥的增长速率，都将降低，曝气池的容积加大，基建费用有所增高，但处理水的水质可提高。BOD污泥负荷率的技术经济意义BOD容积负荷率

在活性污泥法处理系统的设计与运行中，还使用另一种负荷值——容积负荷率（Nv）表示。即：

[kgBOD/（m3曝气池·d）]

VQSNVa=Ns值与Nv值之间的关系为:XNNSV=定义：单位曝气池容积（m3），在单位时间（d）内接受的有机物量。污泥龄θcSRT

指在反应系统内，微生物从其生成到排出系统的平均停留时间，也就是反应系统内的微生物全部更新一次所需要的时间。从工程上来说，在稳定条件下，就是曝气池内活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比。即：式中θc——污泥龄（生物固体平均停留时间），[时间]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，[质量][时间]-1

kg/dX——反应器内活性污泥浓度，[质量][体积]-1

kg/m3XVXcD=q污泥龄的意义

污泥龄是活性污泥法处理系统设计和运行的重要参数

，它能够说明活性污泥微生物的状况，世代时间长于污泥龄的微生物在曝气池内不可能繁衍成优势种属，如硝化菌在20℃时，其世代时间为3d，当污泥龄＜3d时，硝化菌就不可能在曝气池内大量增殖，不能成为优势种属，不能在曝气池内进行硝化反应。

污泥回流比（R）是指从二沉池返回到曝气池的回流污泥量QR与污水流量Q之比，常用％表示。QQRR=污泥回流比曝气时间（t）是指污水进入曝气池后，在曝气池中的平均停留时间，也称平均水力停留时间（HRT），常以小时（h）计。QVt=式中

V

——

曝气池容积，m3；

Q——

污水流量，m3/h。曝气时间t（或平均水力停留时间HRT）pH值水温有毒物质溶解氧营养物质活性污泥四.对活性污泥的影响因素营养物质碳源氮源磷源其他营养

碳是构成微生物细胞的重要物质，参与活性污泥处理的微生物对碳源的需求量较大，一般通过转化污水中的有机物获得。

氮是组成微生物细胞内蛋白质和核酸的重要元素，氮源可来自N2、NH3、NO3‾等无机氮化物，也可来自蛋白质、氨基酸等有机含氮化合物。

磷是合成核蛋白、卵磷脂及其他磷化合物的重要元素，磷是微生物代谢和物质转化过程中需求量较多的无机元素之一。

微生物还需要硫、钠、钾、钙、镁、铁等元素作为营养。但需要量甚微，一般污水皆能满足需要。1BOD负荷率Ns=F/M=QSa/XVNs有机物降解与污泥增长速率较快，曝气池体积减小。同时，有机物降解效率低，出水水质差。

高负荷活性污泥法

Ns=2［kgBOD5/(kgMLSS·d)］有机物降解与污泥增长速率减慢，曝气池体积变大。但是，有机物的降解效率高，出水水质好。

延时曝气法

Ns=0.05~0.1［kgBOD5/(kgMLSS·d)］一般Ns=0.3［kgBOD5/(kgMLSS·d)］营养物平衡BOD:N:P=100:5:1生活污水：营养较全面工业废水：需人为投加N=0.122ΔXP=0.023ΔX15~250C水温

厌氧分解中温高温30~350C50~600C2DO2mg/L颗粒小表面面积大，所需DO较低颗粒大

表面面积小，所需DO较高

絮凝体量一定DO大能耗大,经济上不合理小

不利于降解,甚至引起污泥膨胀3水温高※

微生物活动旺盛，降解效率高※

有利于混合、搅拌、沉淀等过程※

不利于氧的转移pH值对微生物的生命活动的影响引起细胞膜电荷的变化，从而影响了微生物对营养物质的吸收；影响代谢过程中酶的活性；改变生长环境中营养物质的可给性；pH值的变化能改变有害物质的毒性；高浓度的氢离子可导致菌体表面蛋白质和核酸水解而变性。pH值

6.5~9.045有毒物质有机性:酚醛等无机性:H2S氰重金属等措施培养特定细菌驯化能适应特种废水的活性污泥

活性污泥法的运行方式一.传统的活性污泥法.曝气池狭长方形供O2进水出水回流污泥（Conventionalactivatedsludge，简写CAS）传统活性污泥法系统曝气池二沉池污泥回流系统处理水

预处理水曝气过程（曝气池长度）传统活性污泥法系统曝气池内需氧率的变化需氧量定常供氧速率特点处理效率高（BOD去除率可达90%以上。）抗冲击能力差（运行效果易受水质、水量变化的影响。）耗氧不平衡（前段：供氧不足；后段：供氧过剩。）曝气池容积大，占用的土地较多，基建费用高基建费用高Nrv低,一般为0.3~0.6kgBOD5/m3d二.渐减曝气活性污泥法（TaperedAerationactivatedsludge）渐减曝气池供氧曲线曝气过程（曝气池长度）需氧量定常供氧速率三.阶段曝气活性污泥法(Step-feedactivatedsludge，简写SFAS)又称分段或多段进水活性污泥处理系统曝气池二沉池污泥回流系统处理水进水特点耗氧与供氧较均匀抗冲击能力较好.Nrv高,0.6~1.0kgBOD5/m3d吸附--再生活性污泥法(Contactstabilizationactivatedsludge，简写CSAS)

吸附池二沉池再生池进水出水再生段吸附段二沉池进水出水回流污泥剩余污泥剩余污泥回流污泥分建式合建式BOD生物吸附区沉淀表层t最大吸附时间曝气过程污水与活性污泥混合曝气后BOD5值的变化动态特点去除率较低适用于处理含ss及胶体较多的有机废水污泥的吸附和再生可分开进行,也可在同一构筑物的两部分进行回流污泥量大需氧率较均匀承受冲击能力强不宜处理溶解性有机物含量较高的污水五.延时曝气法(Extendedaerationactivatedsludge，简写EAAS)特点曝气反应时间长，使微生物处于内源呼吸阶段，一般在24h以上产泥量少，且稳定曝气时间长，池容大，基建费用及运行费用都较高，占地面积大。六.高负荷活性污泥法（High-RateActivatedSludge）

短时间曝气法或不完全处理法特点曝气时间短,处理效率低（一般BOD去除率为

70%~75%)适用于对水质要求不高的的废水处理.处理效率高,适用于对水质要求较高的污水处理.

进水二次沉淀池回流污泥剩余污泥排放处理水空气完全混合式曝气池七.完全混合活性污泥法(Completelymixedactivatedsludge，简写CMAS)

鼓风曝气完全混合式曝气池曝气池剩余污泥Qw空气回流污泥出水二沉池进水鼓风曝气完全混合式曝气池进水二次沉淀池回流污泥剩余污泥排放处理水完全混合式曝气池机械曝气完全混合式曝气池特点池内各点水质完全相同,可将池内的运行状况控制在最佳状态.抗冲击能力强.氧的利用率均匀.易产生污泥膨胀现象.由于连续进出水,易产生短流现象,影响出水水质.八.多级活性污泥法系统特点每级都是独立的处理系统有利于回流污泥对污水的适应与接种处理水质量高建设费用和运行费用高九.深层曝气法:特点占地面积小氧利用率高由于微气泡的影响使污泥沉降困难类型深水中层曝气池：水深10m，水面下4m处曝气。深水底层曝气池：水深10m，池底曝气。深井曝气池：直径介于1~6m，深度可达50~100m。十.浅层曝气法:气泡在形成与破碎的瞬间氧的转移率一般较高.特点特点能耗低十一.纯氧曝气法(High-purityoxygenactivatedsludge，简写HPOAS)氧转移率，可达80%～90%，而鼓风曝气系统仅为10%左右使MLSS维持在较高水平：4000～7000mg/LSVI低，很少产生污泥膨胀现象剩余污泥量少

纯氧曝气曝气池构造图(有盖密闭式）废气气体循环搅拌用空压机搅拌用电机原污水回流污泥混合液流向沉淀池搅拌叶轮喷气管阻流板纯氧曝气曝气池目前多为有盖密闭式，以防氧气外溢和可燃性气体进入。池内分成若干个小室，各室串联运行，每室流态均为完全混合。池内气压应略高于池外以防池外空气渗入，同时，池内产生的废气如CO2等得以排出。曝气池盖氧

改造型圆顶式纯氧曝气池喷气扩散器循环污泥供氧沉淀水蒸发器剩余污泥循环用空压机空气扩散器盖循环气体液氧排气二沉池处理水

这种曝气池主要用于原设备的改造，设有圆顶式池盖。气态氧经新安设的喷气扩散器进行曝气，同时设循环空压机，抽出盖内的气态氧，送入原设的空气扩散装置进行气态氧的循环。这种设备的优点是投资少，但由于装置内不分室，氧分压较有盖密闭式纯氧曝气池低。

它是近期发展起来，用于防止与控制丝状菌型污泥膨胀的活性污泥处理工艺。它是在曝气池前加一个水力停留时间很短的小反应器，如图所示。全部污水和回流污泥进入选择器，形成高负荷区。这种有机物浓度较高的环境有利于菌胶团菌的优先生长而抑制丝状菌的过量生长，从而改善了污泥的沉降性能。选择器进水回流污泥剩余污泥出水曝气池二沉池十二.选择器活性污泥法（Selectoractivatedsludge，简写SAS）

（菌胶团细菌）

比生长速率μ

底物浓度（丝状菌）μmax2μmax10S0Sμ丝状菌和絮状菌的竞争(S或DO)生长的关系

选择器可分为好氧选择器，缺氧选择器，厌氧选择器等形式。好氧选择器需对污水进行曝气充氧,使之处于好氧状态,而缺氧选择器和厌氧选择器只搅拌不曝气。选择器控制污泥膨胀的主要原理：

好氧选择器防止污泥膨胀的机理是提供DO适宜、底物充足的高负荷区，让菌胶团细菌优先利用有机物,从而抑制丝状菌的过量繁殖。好氧选择器

缺氧选择器控制污泥膨胀的主要机理是绝大部分菌胶团细菌能利用选择器内硝酸盐中的化合态氧作为电子受体，进行生长繁殖，而丝状菌（球衣菌）没有这个功能，因而在选择器内受到抑制，增殖速率大大落后于菌胶团细菌，大大降低了丝状菌膨胀发生的可能。缺氧选择器

厌氧选择器控制污泥膨胀的主要原理是绝大部分种类的丝状菌(球衣菌)都是绝对好氧的，在绝对厌氧状态下将受到抑制。而绝大部分的菌胶团细菌为兼性菌，在厌氧状态下将进行厌氧代谢，继续增殖。但是,厌氧选择器的设置，会导致产生丝硫菌污泥膨胀的可能性，因为菌胶团细菌的厌氧代谢会产生出硫化氢，从而为丝硫菌的繁殖提供条件。因此，厌氧选择器的水力停留时间不宜太长。厌氧选择器ⅠRSMRSⅠRSⅠRSMⅠⅠ-进水；M-选择器；RS-回流污泥；AB-曝气池；OD-氧化沟；FC-二沉池；E-出水ODODⅠEEEEABABABEFCFCFCFC

几种选择器的布设方式RSRSMMMM几种活性污泥系统设计与运行参数（对城市污水）活性污泥法运行方式混合液悬浮固体浓度（mg/L）MLSSMLVSS传统活性污泥法

0.2～0.4※

0.4～0.9※

5～15

1500～3000

1520～2500※25～75※

4～8阶段曝气活性污泥法

0.2～0.4※0.4～1.25～152000～35001500～250025～953～5吸附-再生活性污泥法

0.2～0.4※0.9～1.8※5～15吸附池1000～3000再生池4000～1000