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1、第五节、活性污泥法的工艺设计第六节、活性污泥法的运行管理,第五节、活性污泥法的工艺设计,什么是“工艺设计”？什么是“设计”？,设计工程设计,按专业分类：l工艺设计；l结构设计；l电气、自控设计；l建筑设计；l给水排水、通风设计；等,设计工程设计,按进度分类：l项目申请、立项申请；l方案设计；l初步设计；l扩初设计；l施工图设计；l竣工图等,第五节、活性污泥系统的工艺设计,一、工艺设计基础资料二、工艺流程的选择与确定三、曝气池的工艺设计四、曝气系统的工艺设计五、二沉池的工艺设计六、污泥回流及处理,一、工艺设计基础资料,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
2、要求；设计所需要的原始资料污泥负荷与BOD5的去除率；混合液浓度与污泥回流比。设计所需的基础数据,生活污水或城市污水,设计规范,试验确定设计参数,工业废水,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：l 工艺流程的选择；l 曝气池的计算与设计；l 曝气系统的计算与设计；l 二沉池的计算与设计；l 污泥回流系统的计算与设计；等。,二、工艺流程的选择与确定,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 当地的施工水平及运行管理人员的技术水平等 工期要求以及限期达标
3、的要求 工艺技术的可行性、先进性 以及 经济上的可能性、合理性等 进行多种工艺流程的技术经济比较,三、曝气池的工艺设计,1、曝气池的类型；2、曝气池的构造；3、曝气池体积的计算；4、需氧量和供气量的计算;5、曝气池池体的设计计算,1、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。,（1）推流式曝气池,呈长方形；廊道的长度可达100m，但以
4、5070m之间为宜；长度应是宽度的510倍；从池首到池尾，其F/M值、微生物的组成与数量、基质的组成与数量等都在连续地变化；有机物的降解速率、耗氧速率也都连续地变化；活性污泥在池内是按增长曲线的一个线段进行增长；一般呈廊道型，可有单廊道、双廊道、三廊道和五廊道等。,（2）完全混合式曝气池,废水一进入曝气池，即与池内原有混合液充分混合；混合液组成、F/M值、微生物组成与数量等完全均匀一致；有机物的降解速率、耗氧速率等在池内各部位都是不变的；微生物在曝气池内的增殖速率是一定的，在增殖曲线上的位置是一个点。优点：稀释作用，能够承受高浓度废水，抗冲击负荷；需氧在整个池内的要求相同，能够节省动力；可与沉
5、淀池合建，无需污泥回流系统，易于运行管理。,（3）循环混合式曝气池,氧化沟,2、曝气池的构造,曝气池在构造上应满足曝气充氧、混合的要求，曝气池的构造取决于曝气方式和所采用的曝气装置。,（1）采用鼓风曝气系统的曝气池的构造,多为廊道型的推流式曝气池 曝气池的数目、规模与廊道组合 廊道的长度与宽度：（廊道长度以5070m为宜，长与宽之比为510:1）廊道的横断面与深度：尽量共用空气管道和布水槽；池深35m，超高0.5m（氧转移和出口风压）；距池底1/2或1/3处设排水管，以备培养活性污泥用；池底设放空管及0.2%的坡度，坡向放空管；进水多采用淹没孔口形式，出水多采用平顶堰形式。,（2）采用机械曝气
6、装置的曝气池的构造,采用叶轮曝气器的曝气池 a.完全混合式：表面为圆形或方形 b.曝气沉淀池：将曝气和沉淀过程结合在一个构筑物内完成；曝气区，导流区，沉淀区 c.兼具推流和完全混合的曝气池：由一系列正方形单元连接而成的廊道式曝气池；每一单元设一台叶轮曝气器，每个单元是完全混合的。,采用叶轮曝气的完全混合式曝气池,合建式曝气沉淀池,分建式,采用倒伞形叶轮曝气的Carrousal氧化沟,（2）采用机械曝气装置的曝气池的构造,采用曝气转刷（盘）的曝气池的构造环槽形曝气池（氧化沟）平面呈环形跑道状；沟槽的横断面可为方形、梯形；水深较浅，早期一般为1.01.5m，现在多为34m；混合液在沟内的流速不应小
7、于0.4m/s，沟底流速不小于0.3m/s。,采用转刷或转碟曝气的氧化沟,进水,回流污泥,出水,曝气转刷,采用转刷曝气的氧化沟,曝气转碟,3、曝气池体积的计算,(1)计算方法与计算公式 常用的是有机负荷法，有关公式有：,3、曝气池体积的计算,(2）设计参数的选择 负荷：容积负荷、污泥负荷；处理效率：去除率；污泥龄与SRT：污泥浓度：,4、需氧量与供气量的计算,（kgO2/h）,(2)供气量：供气量应按鼓风曝气或机械曝气两种情况分别求定。但应注意：日平均供气量(Gs)；最大时供气量(Gs)max：(O2)max(R0)max(Gs)max；最小时供气量(Gs)min：一般(Gs)min=0.5G
8、s；,最大时需氧量(O2)max：,5、曝气池池体的设计计算,单元数：不小于2组；廊道数：不少于3个；廊道长、宽、高：长=(510)宽，深度为45米，超高0.5米；进出水及污泥回流方式的设计；曝气装置的安装方式与位置；其它附属物的设计(消泡管等)。,四、曝气系统的计算与设计,(只介绍鼓风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）主要内容有：选择曝气装置，并对其进行布置；计算空气管道；确定鼓风机的型号及台数。,四、曝气系统的计算与设计,1、曝气装置的选定及布置：一般要求：具有较高的氧利用率(EA)和动力效率(Ep)，节能效果好；不易堵塞和破损，出现故障时易于
9、排除，便于维护管理；结构简单，工程造价低。还应考虑：废水水质、地区条件及曝气池的池型、水深等。,四、曝气系统的计算与设计,b.计算所需曝气装置的数目：根据总供气量以及每个曝气装置的通气量、服务面积以及曝气池的池底总面积，即可求得。c.曝气装置的布置：沿池壁的一侧布置；相互垂直呈正交式布置；呈梅花形交错布置。,四、曝气系统的计算与设计,2.空气管道的计算与设计a.一般规定：小型废水处理站的空气管道系统一般为枝状，而大、中型废水处理厂则宜采用环状管网，以保证安全供气；空气管道可敷设在地面上，接入曝气池的管道应高出池水面0.5m，以免发生回水现象；空气管道的设计流速，干、支管为1015m/s，竖管、
10、小支管为45m/s。,四、曝气系统的计算与设计,b.空气管道的计算步骤：根据流量(Q)、流速(v)选定管径(D)计算和校核压力损失；再调整管径；重复上述步骤。对于空气管道的阻力损失的基本要求：空气通气管道和曝气装置的总阻力损失一般要求控制在14.7kPa（1.5mH2O柱）以内，其中：管道的总损失控制在4.9kPa（0.5mH2O柱）以内，曝气装置的阻力损失为4.99.8kPa（0.51.0mH2O柱）。,四、曝气系统的计算与设计,C.鼓风机所需的压力(H)：H=h1+h2+h3+h4式中:h1空气管道的沿程阻力，mmH2O；h2空气管道的局部阻力，mmH2O,h4曝气装置的阻力，mmH2O/
11、m。,h3曝气装置的安装深度，mm；,四、曝气系统的计算与设计,d.鼓风机的选择及鼓风机房的设计根据设计风量和风压来选择鼓风机：罗茨鼓风机：噪音大，必须采取消声措施，适用于中、小型污水厂；离心式鼓风机：噪音较小，效率较高，适用于大、中型污水厂；变速离心风机可自控；轴流式通风机：风压较小(1.2m以下)，一般用于浅层曝气。,四、曝气系统的计算与设计,注意型号选择与备用：当工作鼓风机 3台时，备用1台；当工作鼓风机 4台时，备用2台。噪音防护：在鼓风机的进风和送风的管道上，安装消声器；鼓风机房的设计：平面布置；基础设计；供电；防噪声措施；其它附属设施机器间、值班室、配电室等。,五、二沉池的计算与设
12、计,二沉池的作用是：泥水分离 混合液澄清,浓缩活性污泥,五、二沉池的计算与设计,与初沉池相比，二沉池的特点：活性污泥混合液的浓度较高，且具有絮凝性能，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，其最大允许的水力负荷（m3/m2.h）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。,五、二沉池的计算与设计,二沉池池型的选择：平流式、竖流式、辐流式；斜板（管）沉淀池原则上不建议采用；带有机械吸泥及排泥设施的辐流式沉淀池，比较适合于大型污水厂；方形多斗辐流式沉淀池常用于中型污水厂；竖流式或多斗式平流式沉淀池，则多用于小型污水厂。,六、污泥回流及处理,1、污
13、泥回流设备的选择与设计 常用的污泥提升设备是污泥泵；大、中型厂，一般采用螺旋泵或轴流式污泥泵；小型厂，一般采用小型潜污泵或空气提升器。2、污泥的处理与处置,第六节、活性污泥法的运行管理,一、活性污泥法的启动与试运行 二、活性污泥法的运行与管理 三、活性污泥法的常见问题与对策,一、启动与试运行,(1)、活性污泥的培养与驯化接种污泥：同类污水厂的剩余污泥；粪便污水等。培养方法：间歇培养法；流量分阶段直接培养法；全流量连续直接培养法；驯化方法：异步驯化法；同步驯化法,一、启动与试运行,(2)、活性污泥系统的试运行 试运行的目的是确定最佳的运行条件；作为变数考虑的因素：MLSS、空气量、废水注入方式；
14、N、P的投加；如是吸附再生法，则吸附与再生的时间比；根据上述各种参数的组合运行结果，找出最佳运行条件。,二、运行与管理,1、曝气池的运行管理(1)、曝气池的常规监测项目：水温：1530C，一般要求不高于35C或低于10C；pH值：6.58.5，最佳7.27.4，一般不能9.5和4.0；DO：入口处不低于0.5 mg/L，出口处应高于2.0 mg/L；SV：MLSS、MLVSS：Xr：用于确定回流和剩余污泥量，约700012000mg/L；SVI：沉降性能，60150；LsrBOD和LvrBOD：污泥龄（c）：HRT：,1、曝气池的运行管理,(2)、对活性污泥进行镜检观察：主要镜检对象是原（后）
15、生动物指示性生物。活性污泥生长正常、净化功能强，出水水质良好时，主要是有柄着生型的纤毛虫，如钟虫等；活性污泥生长不好、有机负荷高，DO含量低，细菌多以游离状态存在时，出现的原生动物则主要是游泳型的纤毛虫，如草履虫、肾形虫等；DO不足时，可能出现的原生动物数量较少，主要有扭头虫等，它们的出现说明已出现厌氧反应，产生了H2S气体；曝气过度时，活性污泥絮体呈细小分散状，出现的原生动物主要是一些小型变形虫。,1、曝气池的运行管理,(3)、对溶解氧及供气量的调节：供气电耗占全厂电耗的一半以上（5060%）；保证充氧出口处的DO 2mg/L；保证足够的混合搅拌；气水比 对于水质、水量相对稳定的大型废水处理
16、厂，每年春秋各调节一次。,1、曝气池的运行管理,（4）、SV及SVI的测定与调节 维持稳定的MLSS值；以SV值作为评定MLSS值的指标；最佳SV值；通过调节剩余污泥的排放量来控制SV值；一般要求每班测一次，每天34次；结合MLSS 则可得出SVI值。剩余污泥量与回流污泥量的调节与控制,2、二沉池的运行管理,主要的水质管理监测项目：pH值：略低于曝气池出水，一般6.87.2；透明度：一般在30度以上，水质较好时可高于50度；SS：低于30mg/L；BOD5（COD）：BOD530mg/L,，COD100mg/L；DO：略低于2mg/L;表面水力负荷(q)：1.01.5m3/m2.h出水堰水力负
17、荷：1.52.9L/m.s；HRT：1.52.5h；大肠菌值：应小于1000个/ml,三、常见问题与对策,1、污泥腐化；2、污泥上浮；3、污泥解体；4、泥水界面不清；5、污泥膨胀；6、泡沫,三、常见问题与对策,1、污泥腐化 现象：活性污泥呈灰黑色、污泥发生厌氧反应，污泥中出现硫细菌，出水水质恶化；原因：混合液DO不足，负荷量增高；曝气不足；工业废水的流入等；对策：控制负荷量；增大曝气量；切断或控制工业废水的流入。,2、污泥上浮：SV值异常现象：污泥沉淀3060分钟后呈层状上浮，且多发生在夏季；原因：硝化作用导致在二沉池中被还原成N2，引起污泥上浮；对策：减少污泥在二沉池中的停留时间；减少曝气量
18、。,三、常见问题与对策,三、常见问题与对策,3、污泥解体现象：在沉淀后的上清液中含有大量的悬浮微小絮体，出水透明度下降。原因：曝气过度；负荷下降，活性污泥自身氧化过度；对策：减少曝气；增大负荷量,4、泥水界面不清现象：污泥可以下沉，但泥水界面不清晰；原因：高浓度有机废水的流入，使微生物处于对数增长期；污泥形成的絮体性能较差；对策：降低负荷；增大回流量以提高曝气池中的MLSS，降低F/M值。,三、常见问题与对策,三、常见问题与对策,5、污泥膨胀（Sludge Bulking）丝状菌性污泥膨胀；非丝状菌污泥膨胀,（1）丝状菌性污泥膨胀,定义：由于活性污泥絮体中丝状菌过度繁殖而导致的污泥膨胀；主要菌
19、种：球衣菌属、贝氏硫细菌、霉菌以及正常活性污泥中的某些丝状菌如芽孢杆菌属等；原因：污泥膨胀理论,对策：临时控制措施：工艺运行调节措施：永久性控制措施：,（1）丝状菌性污泥膨胀,（1）丝状菌性污泥膨胀,污泥膨胀理论：(1)低F/M比（即低基质 浓度）引起的营养缺乏型膨胀；污泥膨胀的选择性理论(2)低溶解氧浓度引起的溶解氧缺乏型膨胀；(3)高H2S浓度引起的硫细菌型膨胀。,（1）丝状菌性污泥膨胀,污泥膨胀的“选择性理论”,认为活性污泥中主要存在着两大类群的细菌：菌胶团细菌和丝状细菌,（1）丝状菌性污泥膨胀,定义：由于活性污泥絮体中丝状菌过度繁殖而导致的污泥膨胀；主要菌种：球衣菌属、贝氏硫细菌、霉菌
20、以及正常活性污泥中的某些丝状菌如芽孢杆菌属等；原因：污泥膨胀理论,对策：临时控制措施：运行调节措施：工艺控制措施：,临时控制措施：,污泥助沉法：改善絮凝性，投加絮凝剂如：硫酸铝等；改善沉降性和密实性，投加粘土、消石灰等；灭菌法：投加杀菌剂如氯、臭氧、过氧化氢等杀灭丝状菌；投加硫酸铜等杀灭球衣菌。,运行调节措施,加强曝气 加强曝气，提高混合液的DO值；使污泥常处于好氧状态，防止污泥腐化，加强预曝气或再生性曝气；调节运行条件：调节进水pH值；调整混合液中的营养配比；适当调节污泥负荷。,工艺控制措施,原理：对现有设施进行改造，或采用新的设计思路，从工艺运行上确保污泥膨胀较少发生；增设生物选择器：定义
21、：增加一个反应池，通过工艺设计造成其中中的生态环境有利于选择性地发展菌胶团细菌，应用生物竞争机制抑制丝状菌增殖，从而达到控制污泥膨胀的目的；对象：低基质浓度引起的营养缺乏型污泥膨胀,生物选择器,(1)好氧选择器：在曝气池之前增加一个预曝气池，使回流污泥与进水充分混合，其停留时间（530min，多为20min）的选择非常重要；,(2)缺氧选择器：高的基质浓度；在缺氧条件下（有NO3），菌胶团细菌具有高的基质利用率和硝酸盐还原速率；(3)厌氧选择器：在厌氧条件下，菌胶团细菌具有较高的聚合磷酸盐的释放速率。,生物选择器,（1）丝状菌性污泥膨胀,定义：由于活性污泥絮体中丝状菌过度繁殖而导致的污泥膨胀；
22、主要菌种：球衣菌属、贝氏硫细菌、霉菌以及正常活性污泥中的某些丝状菌如芽孢杆菌属等；原因：污泥膨胀理论,对策：临时控制措施：运行调节措施：工艺控制措施：,（2）非丝状菌污泥膨胀,粘性膨胀：低粘性膨胀：,粘性膨胀,现象：处理效果良好，但污泥难于沉淀，大量污泥随出水流失；原因：进水中溶解性有机物浓度高，F/M值太高；氮、磷缺乏，或溶解氧不足；细菌大量吸附有机物，但不能及时降解，分泌出过量的凝胶状的多糖类物质；这些物质具有很高亲水性，导致污泥中含有大量结合水，泥水分离困难。对策：降低负荷，调整工况，加强曝气等。,低粘性膨胀,原因：进水中含有毒性物质，使污泥中毒，使细菌不能分泌出足够的粘性物质，从而不能
23、有效形成絮凝体，导致泥水分离困难；对策：控制进水水质，加强上游工业废水的预处理。,三、常见问题与对策,6、泡沫化学泡沫生物泡沫,（1）化学泡沫,成因：洗涤剂或工业用表面活性物质等引起 呈乳白色控制：水冲消泡 消泡剂,（2）生物泡沫,成因：诺卡氏菌属的一类丝状菌引起；呈褐色问题：可能致病；卫生、环境；影响曝气控制：水冲或消泡剂无效；加氯；排泥，缩短SRT根本原因：诺卡氏菌在较高温、富油脂类物质的环境中易于繁殖,作业,6、在一个启动运行不久的处理厌氧反应器出水的活性污泥工艺中，由于负荷较低，曝气池内的溶解氧较高，结果发现污泥在二沉池中有上浮的现象；从曝气池中取混合液测定其SV时发现污泥的沉降很好，
24、但0.51.0小时后，即出现污泥成团上浮；镜检观察未发现有大量丝状菌；试分析其可能的原因并给出解决对策。9、试简述活性污泥膨胀的产生原因、分类、以及相应的对策。20、试用选择性理论解释为什么完全混合式活性污泥法比推流式更易出现由丝状菌引起的污泥膨胀？17、某区拟采用普通活性污泥法处理城市污水，废水量为20000m3/d，原污水的BOD5为300mg/L，初沉池的BOD5去除率为30%，要求处理后出水的BOD5为20mg/L，试设计该污水处理厂，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等，同时还要求在设计时还应使该厂能方便地改变为多点进水法和吸附再生法运行，请从设计上给出具体措施。,
