【正文】 的可行性和先進(jìn)性以及經(jīng)濟(jì)上的可能性和合理性等；⑧對(duì)于工程量大、建設(shè)費(fèi)用高的工程，則應(yīng)進(jìn)行多種工藝流程比較后才能確定。190。 活性污泥系統(tǒng)的工藝計(jì)算與設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)應(yīng)掌握的基礎(chǔ)資料 進(jìn)行活性污泥系統(tǒng)的工藝計(jì)算和設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)比較充分地掌握與廢水、污泥有關(guān)的原始資料并確定設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，主要有：①?gòu)U水的水量、水質(zhì)及其變化規(guī)律； ②對(duì)處理后出水的水質(zhì)要求；③對(duì)處理中產(chǎn)生的污泥的處理要求； 190。 其中e. 與Se及E的關(guān)系：(見附圖3) 升高 Se 下降 E 升高； 下降 Se 升高 E 下降因此，對(duì)于一個(gè)活性污泥系統(tǒng)有一個(gè)()min可以通過假定Se = SI并代入 則有：一般，所以， f. q與曝氣池的容積V (五) 動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)定 動(dòng)力學(xué)參數(shù)、是模式的重要組成部分，一般是通過實(shí)驗(yàn)來(lái)確定的。(四) LM模式的應(yīng)用（基本方程的推論）a. 第一導(dǎo)出方程——出水水質(zhì)與污泥齡之間的關(guān)系：（對(duì)于完全混合式）將 代入：則有： ——曝氣池內(nèi)微生物濃度與污泥齡的關(guān)系 對(duì)曝氣池作有機(jī)底物的物料衡算： 底物的凈變化率 = 底物進(jìn)入曝氣池的速率 底物從曝氣池中消失的速率 代入第一基本方程有： 由于，則有： 上式說(shuō)明：曝氣池中微生物量濃度是與有機(jī)物的濃度、和曝氣時(shí)間等有關(guān)的。因此：1）按傳統(tǒng)排泥方式： 簡(jiǎn)化后，則： 2)按第二種排泥方式，則： 簡(jiǎn)化后， 由此可看出這種排泥方式更有利于控制和運(yùn)行管理。l 莫諾德模式圖示：l 莫諾德方程式的推論：(1)在高底物濃度的條件下，即，有機(jī)底物以最大的速度進(jìn)行降解，而與有機(jī)底物的濃度無(wú)關(guān)，呈零級(jí)反應(yīng)，則有：， (2)在低底物濃度的條件下，即，有機(jī)底物的含量已成為有機(jī)底物降解的控制因素，有機(jī)底物降解遵循一級(jí)反應(yīng)。中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)：vmaxv=vmaxOKmS米門公式圖示：：1) Monod于1942年和1950年曾兩次進(jìn)行了單一基質(zhì)的純菌種培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，也發(fā)現(xiàn)了與上述酶促反應(yīng)類似的規(guī)律，進(jìn)而提出了與米門公式想類似的表達(dá)微生物比增殖速率與基質(zhì)濃度之間的動(dòng)力學(xué)公式，即莫諾德模式：式中： ——微生物的比增殖速率，； ——基質(zhì)達(dá)到飽和濃度時(shí)，微生物的最大比增殖速率， ——反應(yīng)器內(nèi)的基質(zhì)濃度，mg/l； ——飽和常數(shù)，也是半速常數(shù)。1)計(jì)算20℃時(shí)脫氧清水的需氧量，按公式代人各值，得：
注意：表面機(jī)械曝氣時(shí)：C sm(T) =C s(T) ，不需要換算。有關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)為： 混合液活性污泥濃度(揮發(fā)性)Xv＝2000mg/L；曝氣池出口處溶解氧濃度 C=2mg/L；計(jì)算水溫25℃。3．機(jī)械曝氣裝置，又稱表面曝氣裝置a. 曝氣的原理：①水躍——曝氣機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，表面的混合液不斷地從周邊被拋向四周，形成水躍，液面被強(qiáng)烈攪動(dòng)而卷入空氣；②提升——曝氣機(jī)具有提升作用，使混合液連續(xù)地上下循環(huán)流動(dòng)，不斷更新氣液接觸界面，強(qiáng)化氣、液接觸；③負(fù)壓吸氣——曝氣器的轉(zhuǎn)動(dòng)，使其在一定部位形成負(fù)壓區(qū)，而吸入空氣。鼓風(fēng)曝氣裝置可分為：（微）小氣泡型、中氣泡型、大氣泡型、水力剪切型、水力沖擊型等a. （微）小氣泡型曝氣裝置：由微孔透氣材料（陶土、氧化鋁、氧化硅或尼龍等）制成的擴(kuò)散板、擴(kuò)散盤和擴(kuò)散管等；氣泡直徑在2mm以下（氣泡在200mm以下者，為微孔）；氧的利用率較高，EA=15~25%，動(dòng)力效率在2 kgO2/；缺點(diǎn)：易堵塞，空氣需經(jīng)過濾處理凈化，擴(kuò)散阻力大。 ：充氧能力R0的計(jì)算：根據(jù)式（28）求得需氧量O2；R=O2；，進(jìn)而根據(jù)R0值選配合適的機(jī)械曝氣設(shè)備。?供氣量Gs： （27） 對(duì)于鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)，各種曝氣裝置的EA值是制造廠家通過清水試驗(yàn)測(cè)出的，隨產(chǎn)品向用戶提供； 對(duì)于機(jī)械曝氣系統(tǒng)，先求出的R0值，又稱為充氧能力，廠家也會(huì)向用戶提供其設(shè)備的R0值。 V——曝氣池的體積，（m3）；為求得水溫為T，壓力為P條件下的廢水中的實(shí)際氧轉(zhuǎn)移速率（R），則需對(duì)上式加以修正，需引入各項(xiàng)修正系數(shù)，即：，因此，R0/R為： ，一般來(lái)說(shuō)：R0/R = ~。時(shí)的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)；T——設(shè)計(jì)水溫 176。影響氧轉(zhuǎn)移速率的主要因素：——廢水水質(zhì)、水溫、氣壓等a. 水質(zhì)對(duì)氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)（KLa）值的影響：廢水中的污染物質(zhì)將增加氧分子轉(zhuǎn)移的阻力，使KLa值降低；為此引入系數(shù)a，對(duì)KLa值進(jìn)行修正： 式中 KLaw——廢水中的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)；a值可以通過試驗(yàn)確定，一般a = ~b. 水質(zhì)對(duì)飽和溶解氧濃度（Cs）的影響：廢水中含有的鹽分將使其飽溶解氧濃度降低，對(duì)此，以系數(shù)b加以修正：，式中Csw——廢水的飽和溶解氧濃度，mg/l；~。由式（4）可見與t之間存在著直線關(guān)系，直線的斜率即為KLa/。為了提高dC/dt值，可以從兩方面考慮：①提高值——加強(qiáng)液相主體的紊流程度，降低液膜厚度，加速氣、液界面的更新，增大氣、液接觸面積等。二、曝氣的原理、方法及設(shè)備(一)曝氣的原理：?充氧：向活性污泥微生物提供足夠的溶解氧，以滿足其在代謝過程中所需的氧量。鼓風(fēng)曝氣池；根據(jù)曝氣池的形狀，可分為長(zhǎng)方廊道形、圓形、方形以及環(huán)狀跑道形等四種；根據(jù)曝氣池與二沉池之間的關(guān)系，可分為合建式（即曝氣沉淀池）和分建式兩種。（十）深井曝氣活性污泥法——又稱超深水曝氣法1)工藝流程：一般平面呈圓形，直徑約介于1~6m，深度一般為50~150m。（七）純氧曝氣活性污泥法主要特點(diǎn)：，純氧曝氣可大大提高氧的轉(zhuǎn)移效率；%，而一般的鼓風(fēng)曝氣僅為10%左右；~7000mg/l，能夠大大提高曝氣池的容積負(fù)荷；，SVI值也低，一般無(wú)污泥膨脹之慮。2)主要缺點(diǎn)：對(duì)廢水的處理效果低于傳統(tǒng)法；對(duì)溶解性有機(jī)物含量較高的廢水，處理效果更差。（四）吸附再生活性污泥法——又稱生物吸附法或接觸穩(wěn)定法。（二）完全混合活性污泥法1）主要特點(diǎn)：，使反應(yīng)器內(nèi)的有機(jī)物降解反應(yīng)控制在最佳狀態(tài)；，就立即被大量混合液所稀釋，所以對(duì)沖擊負(fù)荷有一定的抵抗能力；。活性污泥吸附作用的大小與很多因素有關(guān):1）廢水的性質(zhì)、特性：對(duì)于含有較高濃度呈懸浮或膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物的廢水，具有較好的效果；2)活性污泥的狀態(tài)：在吸附飽和后應(yīng)給以充分的再生曝氣，使其吸附功能得到恢復(fù)和增強(qiáng)，一般應(yīng)使活性污泥微生物進(jìn)入內(nèi)源代謝期。l 值的確定:(1) 活性污泥法處理城市污水時(shí)的和值:運(yùn)行方式DO2a’b’完全混合式~生物吸附法~傳統(tǒng)曝氣法~延時(shí)曝氣法~(2)幾種工業(yè)廢水的值:廢水a(chǎn)’b’石油化工廢水合成纖維廢水含酚廢水制漿與造紙廢水制藥廢水釀造廢水漂染廢水~煉油廢水亞硫酸漿粕廢水(3)試驗(yàn)法:將上述方程式改寫成: 活性污泥凈化反應(yīng)過程:BOD吸附降解曝氣過程在活性污泥處理系統(tǒng)中，有機(jī)底物從廢水中被去除的實(shí)質(zhì)就是有機(jī)底物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被活性污泥微生物攝取、代謝與利用的過程，這一過程的結(jié)果是污水得到了凈化，微生物獲得了能量而合成新的細(xì)胞，活性污泥得到了增長(zhǎng)。因此，活性污泥微生物增殖的基本方程式: 積分后，得出活性污泥微生物在曝氣池內(nèi)每日得凈增長(zhǎng)量為: 式中: 每日污泥增長(zhǎng)量(),； ； ——每日處理廢水量()； ——進(jìn)水濃度(或)； ——出水濃度(或)。l 對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期：F/M值高()，所以有機(jī)底物非常豐富，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不是微生物增殖的控制因素；(1) 微生物的增長(zhǎng)速率與基質(zhì)濃度無(wú)關(guān)，呈零級(jí)反應(yīng)，它僅由微生物本身所特有的最小世代時(shí)間所控制，即只受微生物自身的生理機(jī)能的限制；(2) 微生物以最高速率對(duì)有機(jī)物進(jìn)行攝取，也以最高速率增殖，而合成新細(xì)胞；(3) 此時(shí)的活性污泥具有很高的能量水平，其中的微生物活動(dòng)能力很強(qiáng)，導(dǎo)致污泥質(zhì)地松散，不能形成較好的絮凝體，污泥的沉淀性能不佳；(4) 活性污泥的代謝速率極高，需氧量大；(5) 一般不采用此階段作為運(yùn)行工況，但也有采用的，如高負(fù)荷活性污泥法。 F/M值也是影響有機(jī)物去除速率、氧利用速率的重要因素。 X /（Qw 10（ml/l）或 SVI =SVI =SV（ml/l） MLSS（g/l）MLSS（g/l）——能更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)污泥的凝聚性能和沉降性能，其值過低，說(shuō)明泥粒小，密實(shí)，無(wú)機(jī)成分多；其值過高，說(shuō)明其沉降性能不好，將要或已經(jīng)發(fā)生膨脹現(xiàn)象；——城市污水的SVI一般為 50~150 ml/g；——注意：1）對(duì)于工業(yè)廢水，SVI不在上述范圍內(nèi)，有時(shí)也屬正常；2）對(duì)于高濃度活性污泥系統(tǒng)，即使污泥沉降性能較差，由于MLSS較高，其SVI也不會(huì)很高。l 原生動(dòng)物能不斷攝食水中的游離細(xì)菌，起到進(jìn)一步凈化水質(zhì)的作用。供氧系統(tǒng)： 提供足夠的溶解氧l 活性污泥系統(tǒng)有效運(yùn)行的基本條件是：1） 廢水中含有足夠的可容性易降解有機(jī)物；2） 混合液含有足夠的溶解氧；3） 活性污泥在池內(nèi)呈懸浮狀態(tài)；4） 活性污泥連續(xù)回流、及時(shí)排除剩余污泥，使混合液保持一定濃度的活性污泥；5） 沒有對(duì)微生物有毒有害的物質(zhì)流入。 影響有機(jī)物生物降解性能的因素：1） 與化學(xué)物質(zhì)的種類性質(zhì)有關(guān)的因素（化學(xué)組成、理化性質(zhì)、濃度、與它種基質(zhì)的共存）；2） 與微生物的種類、性質(zhì)有關(guān)的因素（微生物的來(lái)源、數(shù)量、種屬間的關(guān)系）；3） 與有機(jī)物、微生物所處的環(huán)境有關(guān)的因素（pH值、DO、溫度、營(yíng)養(yǎng)物等）。 鑒定和評(píng)價(jià)廢水中有機(jī)污染物的好氧生物降解性的方法：分類方法方法要點(diǎn)方法評(píng)價(jià)根據(jù)氧化所耗氧量水質(zhì)指標(biāo)法采用BOD5/COD作為有機(jī)物評(píng)價(jià)指標(biāo)。 廢水可生化性和可生化程度的判別 生物降解性能是指在微生物的作用下，使某一物質(zhì)改變?cè)瓉?lái)的化學(xué)和物理性質(zhì)，在結(jié)構(gòu)上引起的變化程度。其它無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素：K、Mg、Ca、S、Na等；微量元素： Fe、Cu、Mn、Mo、Si、硼等；4) pH值：~；pH ，真菌將占優(yōu)勢(shì)，引起污泥膨脹；另一方面，微生物的活動(dòng)也會(huì)影響混合液的pH值。C 或 10176。2) 對(duì)有機(jī)物的去除，二者都有重要貢獻(xiàn)；3）合成量的大小， 對(duì)于后續(xù)污泥的處理有直接影響（污泥的處理費(fèi)用一般可以占整個(gè)城市污水處理廠的40~50%）。 90%；功能：大量去除膠體狀和溶解狀有機(jī)物，保證出水達(dá)標(biāo)排放；方法：各種形式的生物處理工藝三級(jí)處理：目的：去除二級(jí)處理出水中殘存的SS、有機(jī)物，或脫色、殺菌，或脫氮、除磷——防止水體富營(yíng)養(yǎng)化；方法：物化法——超濾、混凝、活性炭吸附、臭氧氧化、加氯消毒等；生物法——生物法脫氮除磷，等我國(guó)水環(huán)境中有機(jī)物污染的嚴(yán)重狀況①?gòu)U水排放量巨大；②我國(guó)水環(huán)境中量大面廣的污染物是有機(jī)物；③N、P的污染也日益嚴(yán)重有機(jī)污染的主要來(lái)源：①生活污水：COD = 400~500mg/l，BOD5 = 200~300mg/l；②工業(yè)廢水：主要有石油化工、輕工、食品等行業(yè)，如：啤酒廢水：8~20m3廢水/m3酒，COD = 2000~3500mg/l；酒精廢水：12~15 m3廢水/m3酒，COD = 3~6 萬(wàn)mg/l；味精廢水：25~35 m3廢水/噸味精，COD = 6~10 萬(wàn)mg/l；造紙黑液：120~600 m3廢水/噸紙漿，COD = 10~15萬(wàn)mg/l 生物處理法的分類生物處理法天然生物處理人工生物處理生物穩(wěn)定塘土地處理系統(tǒng)好氧生物處理厭氧生物處理活性污泥法生物膜法傳統(tǒng)厭氧消化現(xiàn)代高速厭氧反應(yīng)器第二章 好氧生物處理（原理與工藝） 基本概念 好氧生物處理的基本生物過程 所謂“好氧”：是指這類生物必須在有分子態(tài)氧氣（O2）的存在下，才能進(jìn)行正常的生理生化反應(yīng)，主要包括大部分微生物、動(dòng)物以及我們?nèi)祟悾凰^“厭氧”：是能在無(wú)分子態(tài)氧存在的條件下，能進(jìn)行正常的生理生化反應(yīng)的生物，如厭氧細(xì)菌、酵母菌等。 30%, ESS 187。真菌在廢水處理中的應(yīng)用：1)處理某些特殊工業(yè)廢水；2)固體廢棄物的堆肥處理③原生動(dòng)物、后生動(dòng)物：原生動(dòng)物主要以細(xì)菌為食；其種屬和數(shù)量隨處理出水的水質(zhì)而變化，可作為指示生物。C)、中溫菌(15 186。微生物在廢水生物處理中主要有三個(gè)作用：1)去除有機(jī)物（以COD或BOD5表示），去除其它無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素如N、P等；2)絮凝沉淀和降解膠體狀固體物；3)穩(wěn)定有機(jī)物。廢水生物處理的重要性：1)城市污水中約有60%以上的有機(jī)物只有用生物法去除才最經(jīng)濟(jì)；2)廢水中氮的去除一般來(lái)說(shuō)只有依靠生物法；3)目前世界上已建成的城市污水處理廠有90%以上是生物處理法；4)大多數(shù)工業(yè)廢水處理廠也是以生物法為主體的。C~15 186。C)②真菌：真菌的三個(gè)主要特點(diǎn)：1)能在低溫和低pH值的條件生長(zhǎng)；2)在生長(zhǎng)過程中對(duì)氮的要求較低（是一般細(xì)菌的1/2）；3)能降解纖維素。廢水處理程度的分級(jí)：一級(jí)處理——預(yù)處理或前處理；二級(jí)處理——生物處理；三級(jí)處理——深度處理一級(jí)處理：去除效果：EBOD 187。 85~90%，ESS 187。+能量在正常情況下，各類微生物細(xì)胞物質(zhì)的成分是相對(duì)穩(wěn)定的，一般可用下列實(shí)驗(yàn)式來(lái)表示：細(xì)菌： C5H7NO2； 真菌： C16H17NO6； 藻類： C5H8NO2；原生動(dòng)物： C7H14NO3分解與合成的相互關(guān)系：1） 二者不可分，而是相互依賴的；a． 分解過程為合成提供能量和前物，而合成則給分解提供物質(zhì)基礎(chǔ)； b．分解過程是一個(gè)產(chǎn)能過程，合成過程則是一個(gè)耗能過程。C； 40176。生活污水一般不需再投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；而某些工業(yè)廢水則需要， 一般對(duì)于好氧生物處理工