【文章內容簡介】 以提高，相應也能加快有機物的降解速率；。2)一般有兩種形式：（空氣擴散裝置設在深4m左右處）； （空氣擴散裝置仍設于池底部）。（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。2)主要特點：，約為常規(guī)法的10倍以上；，占地少，易于維護運行；，產泥量少；；。各種活性污泥法的設計參數(shù)(處理城市污水,僅為參考值)設計參數(shù)傳統(tǒng)活性污泥法完全混合活性污泥法階段曝氣活性污泥法BOD5—SS負荷(kgBOD5/)~~~容積負荷(kgBOD5/)~08~~污泥齡(d)5~155~155~15MLSS(mg/l)1500~30003000~60002000~3500MLVSS(mg/l)1200~24002400~48001600~2800回流比(%)25~5025~10025~75曝氣時間HRT(h)4~83~53~8BOD5去除率(%)85~9585~9085~90設計參數(shù)吸附再生活性污泥法延時曝氣活性污泥法高負荷活性污泥法BOD5—SS負荷(kgBOD5/)~~~容積負荷(kgBOD5/)~~~污泥齡(d)5~1520~30~MLSS(mg/l)吸附池1000~3000再生池4000~100003000~6000200~500MLVSS(mg/l)吸附池800~2400再生池3200~80002400~4800160~400回流比(%)25~10075~1005~15曝氣時間HRT(h)~再生池3~618~48~BOD5去除率(%)80~909560~75設計參數(shù)純氧曝氣活性污泥法深井曝氣活性污泥法BOD5—SS負荷(kgBOD5/)~~容積負荷(kgBOD5/)~~污泥齡(d)5~155MLSS(mg/l)6000~100003000~5000MLVSS(mg/l)4000~65002400~4000回流比(%)25~5040~80曝氣時間HRT(h)~~溶解氧濃度DO(mg/l)6~10SVI(ml/g)30~50BOD5去除率(%)75~9585~90 活性污泥系統(tǒng)的曝氣一、曝氣池的型式與構造(一)曝氣池的分類：根據混合液在曝氣池內的流態(tài)，可分為推流式、完全混合式和循環(huán)混合式三種；根據曝氣方式，可分為鼓風曝氣池、機械曝氣池以及二者聯(lián)合使用的機械190。190。鼓風曝氣池；根據曝氣池的形狀，可分為長方廊道形、圓形、方形以及環(huán)狀跑道形等四種；根據曝氣池與二沉池之間的關系，可分為合建式（即曝氣沉淀池）和分建式兩種。(二)曝氣池的流態(tài)——推流式、完全混合式、循環(huán)混合式推流式曝氣池完全混合式曝氣池循環(huán)混合式曝氣池：190。190。氧化溝(三)曝氣池的構造 曝氣池在構造上應滿足曝氣充氧、混合的要求，因此，曝氣池的構造首先取決于曝氣方式和所采用的曝氣裝置。二、曝氣的原理、方法及設備(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。?攪動混合：使活性污泥在曝氣池內處于劇烈攪動的懸浮狀態(tài)能夠與廢水充分接觸。： 雙膜理論模型的示意圖：(或稱氧轉移模式圖（雙膜理論）)邊界層紊流紊流層流層流ygyiCLCiPiPg液膜氣膜氣相主體液相主體 （1） 式中：——氧總轉移系數(shù)，h1，此值表示在曝氣過程中氧的總傳遞性，當傳遞過程中阻力大，則值低，反之則值高。的倒數(shù)1/KLa的單位為（h），它所表示的是曝氣池中溶解氧濃度從提高到Cs所需要的時間。為了提高dC/dt值，可以從兩方面考慮：①提高值——加強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。②提高Cs值——提高氣相中的氧分壓，如采用純氧曝氣、深井曝氣等。氧總轉移系數(shù)（）的求定：氧總轉移系數(shù)（）是計算氧轉移速率的基本參數(shù)，一般通過試驗求得。將式（1）整理，得： （2），積分后得： （3），換成的以10為底，則 (4)，式中：C0——當t=0時，液體主體中的溶解氧濃度(mg/l)；Ct——當t=t時，液體主體中的溶解濃度(mg/l)；Cs——是在實際水溫、當?shù)貧鈮合氯芙庋踉谝合嘀黧w中飽和濃度(mg/l)。由式（4）可見與t之間存在著直線關系，直線的斜率即為KLa/。測定值的方法與步驟如下：?向受試清水中投加Na2SO3和CoCl2，以脫除水中的氧；?當水中溶解氧完全脫除后，開始曝氣充氧，一般每隔10分鐘取樣一次，取6~10次，測定水樣的溶解氧；?計算值，繪制與t之間的關系曲線，直線的斜率即為KLa/。： 標準氧轉移速率——指脫氧清水在20176。C和標準大氣壓條件下測得的氧轉移速率，一般以R0表示（kgO2/h）； 實際氧轉移速率——以城市廢水或工業(yè)廢水為對象，按當?shù)貙嶋H情況（指水溫、氣壓等）進行測定，所得到的為實際氧轉移速率，以R表示，單位為kgO2/h。影響氧轉移速率的主要因素：——廢水水質、水溫、氣壓等a. 水質對氧總轉移系數(shù)（KLa）值的影響：廢水中的污染物質將增加氧分子轉移的阻力，使KLa值降低；為此引入系數(shù)a，對KLa值進行修正： 式中 KLaw——廢水中的氧總轉移系數(shù)；a值可以通過試驗確定，一般a = ~b. 水質對飽和溶解氧濃度（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；~。（KLa）的影響：水溫升高，液體的粘滯度會降低，有利于氧分子的轉移，因此KLa值將提高；水溫降低，則相反。溫度對KLa值的影響以下式表示： 式中 KLa（T）和KLa（20）——分別為水溫T176。C和20C176。時的氧總轉移系數(shù)；T——設計水溫 176。C；（Cs）的影響：水溫升高，Cs值就會下降，在不同溫度下，蒸餾水中的飽和溶解氧濃度可以從表中查出。e．壓力對水中飽和溶解氧濃度（Cs）值的影響：壓力增高，Cs值提高，Cs值與壓力(P)之間存在著如下關系： ， 其中 ，對于鼓風曝氣系統(tǒng)，曝氣裝置是被安裝在水面以下，其Cs值以擴散裝置出口和混合液表面兩處飽和溶解氧濃度的平均值Csm計算，如下所示：， 式中Ot——從曝氣池逸出氣體中含氧量的百分率，%； 其中EA——氧利用率，%，一般在6%~12%之間；Pb——安裝曝氣裝置處的絕對壓力，可以按下式計算：，P——曝氣池水面的大氣壓力，P＝105 Pa；H——曝氣裝置距水面的距離，m。4. 氧轉移速率與供氣量的計算：A．氧轉移速率的計算：標準氧轉移速度（R0）為： ，式中 CL——水中的溶解氧濃度，對于脫氧清水CL=0。 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際氧轉移速率（R），則需對上式加以修正，需引入各項修正系數(shù)，即：，因此，R0/R為： ，一般來說：R0/R = ~。將上式重寫： (24)，式中CL——曝氣池混合液中的溶解氧濃度，一般按2mg/l來考慮。：?氧轉移效率：，式中 EA——氧轉移效率，一般的百分比表示；OC——供氧量，kgO2/h；，21%——氧在容氣中的占的百分比； ——20176。C時氧的容重，kg/m3；Gs ——供氧量，m3/h。?供氣量Gs： （27） 對于鼓風曝氣系統(tǒng)，各種曝氣裝置的EA值是制造廠家通過清水試驗測出的，隨產品向用戶提供； 對于機械曝氣系統(tǒng)，先求出的R0值，又稱為充氧能力，廠家也會向用戶提供其設備的R0值。?需氧量：活性污泥系統(tǒng)中的供氧速率與耗氧速率應保持平衡，因此，曝氣池混合液的需氧量應等于供氧量。需氧量是可以根據下式求得： (28)5．曝氣系統(tǒng)設計的一般程序：：?求風量即供氣量： 由式(28)求得需氧速率O2 根據供氧速率 =需氧速率，則有：R=O2，根據式（24）求得標準氧轉移速率R0：，根據式（27）求得供氣量（m3/d） Gs’ (m3/min)；?求要求的風壓（風機出口風壓）：根據管路系統(tǒng)的沿程阻力、局部阻力、靜水壓力再加上一定的余量，得到所要求的最小風壓。?根據風量與風壓選擇合適的風機。 ：充氧能力R0的計算：根據式（28）求得需氧量O2；R=O2；，進而根據R0值選配合適的機械曝氣設備。(二)曝氣方法與設備1．曝氣裝置的分類：曝氣裝置，又稱為空氣擴散裝置，是活性污泥處理系統(tǒng)的重要設備，按曝氣方式可以將其分為鼓風曝氣裝置和表面曝氣裝置兩種。技術性能指標：動力效率（Ep）：每消耗1度電轉移到混合液中的氧量（kgO2/）；氧的利用率（EA）：又稱氧轉移效率，是指通過鼓風曝氣系統(tǒng)轉移到混合液中的氧量占總供氧量的百分比（%）；充氧能力（R0）：通過表面機械曝氣裝置在單位時間內轉移到混合液中的氧量（kgO2/h）。2．鼓風曝氣裝置：鼓風曝氣系統(tǒng)由鼓風機、空氣輸送管道以及曝氣裝置所組成。鼓風曝氣裝置可分為：（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）制成的擴散板、擴散盤和擴散管等；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%，動力效率在2 kgO2/；缺點：易堵塞，空氣需經過濾處理凈化，擴散阻力大。：氣泡直徑為2~6mm。①穿孔管：②新型中氣泡型曝氣裝置：：利用裝置本身的構造特點，產生水力剪切作用，將大氣泡切割成小氣泡，增加氣液接觸面積，達到提高效率的目的。②固定螺旋曝氣器 ：射流曝氣：分為自吸式和供氣式——自吸式射流曝氣器由壓力管、噴嘴、吸氣管、混合室和出水管等組成；EA = 20%；噪音小，無需鼓風機房；一般適用于小規(guī)模污水廠。3．機械曝氣裝置，又稱表面曝氣裝置a. 曝氣的原理：①水躍——曝氣機轉動時，表面的混合液不斷地從周邊被拋向四周，形成水躍，液面被強烈攪動而卷入空氣；②提升——曝氣機具有提升作用，使混合液連續(xù)地上下循環(huán)流動，不斷更新氣液接觸界面，強化氣、液接觸；③負壓吸氣——曝氣器的轉動，使其在一定部位形成負壓區(qū)，而吸入空氣。分類：按轉動軸的安裝形式，可分為豎軸式和橫軸式兩大類。豎軸式機械曝氣裝置：在我國常用的這類曝氣裝置有：泵型葉輪曝氣器、K型葉輪曝氣器、倒傘型葉輪曝氣器和平板型葉輪曝氣器等四種。 [例題1]某城鎮(zhèn)污水量Q＝10000m3／d，原污水經初次沉淀池處理后BOD5值Sa＝ 150mg/L，要求處理水BOD5值 Se＝1515mg/L，去除率90％，求定鼓風曝氣時的供氣量和采用機械曝氣時所需的充氧量。有關的設計參數(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；計算水溫25℃。 有關設計的各項系數(shù)為：a’＝，b’＝；α=；β=；ρ=1；EA=10％。 經計算曝氣池有效容積V＝3000m3。[解](1)求定需氧量代入各值(2)計算曝氣池內平均溶解氧飽和度，按公式
計算，為此，確定式中各參數(shù)值：1)求定空氣擴散裝置出口處的絕對壓力 Pb值，2)求定氣泡離開池表面時，氧的百分比Ot值， 3)確定計算水溫20℃和25℃條件下的氧的飽和度、查表得： Cs(20℃)＝(25℃)= 代入各值，得：
(3)計算20℃時脫氧清水的需氧量，按公式 (4)計算供氣量，按公式
(5)求定采用表面機械曝氣時，所需的充氧量。1)計算20℃時脫氧清水的需氧量，按公式代人各值，得：
注意：表面機械曝氣時：C sm(T) =C s(T) ，不需要換算。 2）充氧量：充氧量=需氧量 Qos= 活性污泥法反應動力學及其應用l 活性污泥法反應動力學:——可以定量或半定量地揭示系統(tǒng)內有機物降解、污泥增長、耗氧等作用與各項設計參數(shù)、運行參數(shù)以及環(huán)境因素之間的關系；——它主要包括:(1) 基質降解的動力學，涉及基質降解與基質濃度、生物量等因素的關系；(2) 微生物增長動力學，涉及微生物增長與基質濃度、生物量、增長常數(shù)等因素的關系；(3) 還研究底物降解與生物量增長、底物降解與需氧、營養(yǎng)要求等的關系。在建立活性污泥法反應動力學模型時,有以下假設:(1) 除特別說明外，都認為反應器內物料是完全混合的，對于推流式曝氣系統(tǒng)，則是在此基礎上加以修正；(2) 活性污泥系統(tǒng)的運行條件絕對穩(wěn)定；(3) 二次沉淀池內無微生物活動，也無污泥累積并且水與固體分離良好；(4) 進水基質均為溶解性的，并且濃度不變，也不含微生物；(5) 系統(tǒng)中不含有毒物質和抑制物質。主要介紹： 勞倫斯——麥卡蒂（Lawrence—McCarty）模式莫諾德（Monod）模式酶促反應動力學公式（米—門公式）（Michaelis—Menton）(一)活性污泥反應動力學的基礎——米—門公式與莫諾德模式—門公式 Michaelis—Menton提出酶的“中間產物”學說，通過理論推導和實驗驗證，提出了含單一基質單一反應的酶促反應動力學公式，即米—門公式：式中：——酶促反應中產物生成的反應速率； ——產物生成的最高速率； ——米氏常數(shù)（又稱飽和常數(shù)，半速常數(shù)）； ——基質濃度。中間產物學說：vmaxv=vmaxOKmS米門公式圖示：：1) Monod于1942年和1950年曾兩次進行了單一基質的純菌種培養(yǎng)實驗，也發(fā)現(xiàn)了與上述酶促反應類似的規(guī)律，進而提出了與米門公式想類似的表達微生物比增殖速率與基質濃度之間的動力