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1、水污染控制工程,主讲老师:胡忠明,第一章 绪论,第二章 污水的物理处理,第三章 污水的好氧生物处理(一),第五章 污水的好氧生物处理(二),第六章 污水的厌氧生物处理,第七章 污水的化学处理,第八章 污水的吸附法、离子交换法、萃取法和膜析法处理,第九章 城市污水的深度处理,第十章 污水处理厂的设计,第五章 污水的好氧生物处理,第一节 基本概念,第二节 气体传递原理和曝气池,第三节 活性污泥法的发展和演变,第四节 活性污泥法的设计计算,第五节 活性污泥法系统设计和运行中的一些重要问题,第六节 二次沉淀池,第一节 基本概念,一、工作机理,基质+O2,CO2+H2O+N2+P,新细胞sludge,自
2、身氧化率（内源呼吸）,自身耗氧率（呼吸作用）,二、基本流程,定义：曝气池内的SS。单位：g/L，mg/L。内容：sludge自身氧化残留物，未降解无机物，未降解有机物。实质：相对的sludge量，曝气池中一般控制g/L。,三、sludge的特征（指标）,、混合液SS(MLSS),、MLVSS,内容：除上述无机物以外的个内容实质：更能反应sludge活性。但其不易测定，固定的污水MLVSS/MLSS是固定的，所以可以测MLSS代替MLVSS。,、污泥沉降比SV(污泥体积）,定义：,意义：曝气池正常运行时的污泥数量，用它可以控制剩余污泥的排放，衡量污泥的质量，SV大，不好，一般（城市污水）,、污泥
3、体积指数或,定义：分钟沉淀后，克干污泥所占的体积（ml计）,实质：反映疏密程度,SI低：紧密，无机物多，sludge活性,SI高：膨胀不易沉淀,一般控制在50150ml/L之间（城市废水）工业废水SVI正常值可能偏高,第二节 气体传递原理和曝气池,一、原理：气体由气相向液相的传递原理，这里是指O2由气相传向废水相 液相对气相的溶解度是关键,双膜理论,寻出方式：,（氧的传递速率）,注意：m是气体的溶入量（溶质）,对上式积分：,污水与清水由差距，修正：,：原生生活污水，0.40.5 生活污水处理厂出水，0.91.0,溶解在水中疏水性有机污：增加O2进入水中的阻力，影响KLa溶解的无机物：影响S0（
4、越浓，S0越小）溶解的有机物：影响KLa（越浓，KLa 越小）温度也影响KLa和S0值，从图14-3可以看出KLa上升，而S0下降时对传递速率影响不大。,影响因素,二、曝气设备：（无氧和混合作用）,鼓风曝气：水下,机械曝气：表面,1、鼓风曝气,2、机械曝气,（1）竖式曝气机：,淹没深度，水跃,一般深10100mm,转速20100r/min（可变速）,（2）卧式曝气机：用于氧化沟,3、曝气设备的性能指标,氧转移率,动力效率,氧利用率,指溶入水中的氧气，mg O2/lh,转入氧气量，但未必会溶入，kg O2/kwh,转移到混合液中的氧气；动力效率与氧转移率的比例,标准状态：清水，水温20，大气压1
5、01.325KPa DO=0现场：污水水温15，海拔150m，=0.85=0.9,三、曝气池型,推流式,平移,旋流,底部曝气,侧面曝气,平面：LB=5101,横断：B h2=12 1，h2：39m,实验室，逐渐淘汰（圈型或短型）,易堵，需回流污泥（现实中应用少）,二池结合型,一池多个表曝气，单池看是完全混合，整池看是推流,四、曝气设备的性能测试（曝气池建好后，或投入运行后）,目的是验证设备是否符合设计要求。举例：清水中的测试,原理,清水,消氧,复氧,根据复氧过程中的测定。求出KLa和氧传递速率,步骤,开启设备（混合均匀之目的）,加Na2SO3消氧（过量50%）约100mg/l加CoCl2催化约
6、0.5mg/l,b，不可以过量，防干扰DO测量,监测0（每隔一定时间），得0随t变化数据。监测取样应多点取样测定后平均,上述步骤重复3次以上，第三次后不需加Na2SO3,结果分析,目的：,（1）求氧转移率EA（氧的传递速率）,（2）求动力效率Ep（kg O2/kwh）,EA,积分：,以t 作曲线，K La即斜率,直至池水达到S0时，测试结束，此时应注意：,表面曝气：以接近于表层水0 达S0为准,鼓风曝气：以表层到半池深之间0 达S0为准,mg O2/lh,EP,kg O2/kwh,如：叶轮功率=电压 V电流A电机效率齿轮箱效率功率因素换算单位,矫正：如测定不在20进行：,如测定不在1个大气压下
7、：,第三节 活性污泥法的发展和演变,传统法称普通活性污泥法,1、渐减曝气：（调整进气）,合理布置扩散器，沿程变化，但总气量不变（分散不均匀曝气）,2、分布曝气：（调整进水）,曝气均匀，多点进水,3、完全混合法：,是1和2的综合：在分布曝气的基础上，进一步增加进水点，同时增加污泥回流，使全池需氧于供氧达到平衡,特征,微生物种类数量，生活环境完全一样入流出现冲击负荷，可化解在全部混合液上，特别适合工业废水的处理。池中各处需氧量相同，使曝气变得简易,4、浅层曝气,1953年Pasveer发现，池的浅层大量曝气，利用气泡破裂时氧传递速率最大可获较好的充氧效果而形成此法。可省功力。,参数,h2：34m浅
8、为好HB=1.01.3 1供气量：3040 m3/m3（水）hEp：1.82.6 kg O2/kw h扩散器：水 F0.60.8m,适用,中、小型厂,布气系统维修难，未推广（现我国很少见）,5、深层曝气,为节约用池而生,池深10-20m，甚至150-300m 50-150m，直径1.0-6.0m,特征,KLa值增大，S0增大节约用地动力消耗大，经济效果布好对池下水有威胁，值得关注,6、克劳斯（Kraus）法,碳水化合物高,泥膨胀,加消化池（厌氧池）上清液,增加了N(NH3),C N合适，利用C代谢,解决问题,（对污泥膨胀池的改进方法）,7、延时曝气,40年代末50年代初,特点,曝气时间厂，但同
9、时给予高负荷MLSS较高，36g/l剩余污泥少（强曝气使部分sludge处于内源呼吸状态）适用于水量少，浓度高的情况（高层建筑生活污水、旅社）可以间歇运行，从而省去沉淀池，即：,曝气运行,沉淀,放空,20h,2h,2h,8、接触稳定法（吸附再生法）,运行时缩短曝气时间到1545min，获BOD5低之出水（本质是吸附非降解）但回流污泥失活（不能再吸附）,解决方法：,回流污泥预先曝气，使之在有氧气的情况下进行降解，从而再生出活性,特点,曝气池体积变小（只需完成吸附，不需降解）无沉淀池也可（SS多时吸附更好）不增加池体积的情况下，增加了负荷量，即处理能力吸附池与再生池可合建,9、氧化沟,延时曝气的特
10、殊形式，50年代至今，我国也有一些应用池体浅而狭长，（多折）靠表面曝气充O2混合合推流,E95%，N、P去除效果也不错,10、纯氧曝气,优点：处理速度快、效果好、污泥沉淀性能好，曝气时间短1.53h,MLSS 48g/l,缺点：昂贵、复杂要求高、易爆炸,11、活性生物滤池（ABF工艺）,曝气池前加一塔，可与曝气池串联（为主）或并联（少）,塔是充氧器,12、吸附生物降解工艺（AB法）,70年代始于德国，我国也有部分利用（金陵石化）,A级曝气短，完成吸附，3060min，高负荷，2.0kg BOD5/kg MLSSd,B级曝气长，完成降解，24h,低负荷，0.10.3kg BOD5/kg MLSS
11、d,无初沉池,A、B的池中各有自己的污泥回流系统,特点：耐冲击负荷、PH变化；可分段建设，A级出水优于一级,13、序批式活性污泥法（SBR法）,优点：简单（无二沉池，无回流污泥，表面曝气）；耐冲击负荷（完全混合流态）、无须调节池；出水水质高，获得较高水平（与连续进水比可时间长点）；可脱N、P,靠自动控制完成,第四节 活性污泥的设计计算,一、曝气池,内容,选择池型（负荷，曝气设备，场地大小，经验能力等）,体积尺寸,所需供氧量,剩余污泥量的排出量,方法,经验法应用较多,理论方法正在探索,有机负荷法容积负荷法,有机负荷法,活性污泥负荷法,曝气区体积负荷法,容积负荷,以上两式可用于计算体积，参数可参考
12、表14-5，有些参数需经试验确定，特别试工业废水，经验很重要。,劳伦斯和麦卡蒂法,理论计算,相关公式,（1）曝气池中污染物去除与微生物浓度的关系,（2）微生物增长与污染物去除的关系,如不考虑内源呼吸,完全混合曝气池的计算模式,（1）泥龄,（2）池体积,根据物料平衡原理,稳定平衡时=0 而 很小,简化后,两边除以，并以 代入整理后得：,（3）剩余污泥量,注意：Px为纯VSS，实际排除量会比此值大,（4）所需空气量,污染物转化得需氧量（理论BOD，称作BODc）,因为,形成剩余污泥得需氧量：1.42Px,需考虑氧利用率和混合要求，即出气口的静水区,第五节 设计和运行中的一些重要问题,1、水力负荷：
13、,Qv有变化，一般使高峰流量是平均流量的200%,低峰流量是平均流量的50%,日变化，白天高夜晚低季变化，雨季高旱季低,一般难控制，对运行不利（如停留时间，二沉效果）,调节方法：,调节池（泵前集水井）+泵组合进行调蓄,只考虑用泵提升污水而不考虑流量会有很多问题 如影响停留时间处理效果,2、有机负荷,高：可使池体积变小（如1以上），但出水水质较差，剩余泥量增加,低：可使池体积变大（如0.1），水质稳定，基本无剩余泥量增加,总的来说F/M影响E,一般取0.5kg BOD5/kg(MLSS)d,不主张高负荷,0.3时N将转入NO-3化阶段,一般取0.3，称常负荷,3、微生物浓度（MLSS）,泥量活细
14、胞量,泥龄c长，MLSS高，但其中活细胞比率减小,所需曝气量增加，而一定曝气设备的EA和EP是一定的,超出范围EP减小,一般取MLSS=2g/l左右为宜，但不同废水的合适MLSS需试验,4、曝气时间,由F/M决定，一定的F/M下，需氧量一定,长：浪费,短：不够用,要找合适的匹配关系,5、泥龄（平均停留时间）MCRT即c,F/M MLSS浓度一定c也就定F/M 越高c就可越小但c至少大于水力停留时间（回流污泥可使之成立）,6、PH,.适宜,6 抑制细菌增长，但霉菌增长，丝状真菌生长,7、DO,0.52/mg/l,、回流污泥,控制曝气池MLSS（x）,以常量回流为好，讨论与入流量,曝气池MLSS,
15、回流污泥中的MLSS,趋近于 r也愈大,回流污泥量决定曝气池中MLSS,9、污泥膨胀及控制,经验判断值：SVI200为膨胀,（1）丝状菌生长性膨胀：,常见，易发，菌种很多，有100多种，常见的使2类,鞘细菌,C/N高时,硫化物多时,硫细菌,原因,水质：,成分上高如上述，还有N、P不足易膨胀，N过高也会膨胀,PH低时易膨胀,水温高时易膨胀，15物膨胀,运行条件：,F/M有争议，DO也有争议，但DO小时丝硫菌优势值得注意,工艺方法,从难到易：间歇式推流式完全混合式，无初沉池较有初沉池的曝气池不易发生膨胀，叶轮式曝气比鼓风曝气易膨胀（完全混合的原因）,（2）非丝状真菌膨胀,使多糖类粘性物附着污泥导致
16、表面附着水，使之难沉淀表现出仍是SVI高,负荷高：养分充足，来不及代谢，积蓄大量高粘性多糖物（内因）低温：使微生物代谢速率下降（外因）,原因,（3）控制对策：,适当曝气，使DO：14mg/l之间，一般2左右调节PH:调节水质中C/N/P比例设计时注意选择工艺流程：如初沉池问题，二段式 气浮二沉池（已膨胀）,第六节 二次沉淀池,进水布水要均匀限制出水溢流堰，流速，防止污泥整体带出泥都容积适当，过短不利于浓缩；过长，泥缺氧失活，反硝化加强，一般浓缩时间2h,一、构造：,注意,二、设计：,A=qV/,V=rqVt,沉淀效率参数（等于成层沉淀时的沉速，一般取0.30.5mm/sMLSS高时取低值，沉淀时间取1.52.5hr,谢 谢,
