【正文】 的增加量。 圖中的生化反應(yīng)可以用下式表示： 即 該式反映了底物減少速率和細(xì)胞增長速率之間的關(guān)系，是廢水生物處理中研究生化反應(yīng)過程的一個重要規(guī)律。 Ks為微生物生長速率為最大比生長速率 1/2時的基質(zhì)濃度 (g/L)。 —— 微生物凈增長速度； —— 底物利用（或降解）速度； g)dd(tXu)dd(tSXKtSYtX ??? dug )dd()dd(32 在實際工程中 , 產(chǎn)率系數(shù)（微生物增長系數(shù)） Y常以實際測得的觀測產(chǎn)率系數(shù)（微生物凈增長系數(shù)） Yobs代替。 上列諸式表達(dá)了生物反應(yīng)處理器內(nèi) , 微生物的凈增長和底物降解之間的基本關(guān)系，亦可稱廢水微生物處理工程基本數(shù)學(xué)模式。? /qK do b s YY ?反應(yīng)器動力學(xué) 物料平衡 如何建立物料平衡方程 ？ 關(guān)鍵步驟： ? 第一步：確定處理系統(tǒng)的組成 ? 第二步：必須確定控制單元 ? 第三步：建立某一種物質(zhì)組分物料平衡方程 總原則：一個物料方程只能針對一種成分 ?。? 反應(yīng)器動力學(xué) 物料平衡 Q=Qin Qout + Qp Q 控制單元內(nèi)物質(zhì)累積速率 Qin 物質(zhì)流進(jìn)速率 Qout 物質(zhì)流進(jìn)速率 Qp 物質(zhì)產(chǎn)生速率 控制單元內(nèi)某成分物料平衡總方程： Qin Qout Qp 某控制單元內(nèi)某組分物料圖 間歇反應(yīng)器動力學(xué)模型 Q=Qin Qout + Qp 其中 Qin=0, Qout=0 以反應(yīng)器中底物降解與微生物生長為例： Qin Qout Qproduce 某控制單元內(nèi)某組分物料圖 Q=Qp ? 控制單元內(nèi)只需考慮 反應(yīng)器內(nèi)部底物的降解和 微生物積累，無外源添加 或排出。 K為微生物生長速率為最大比生長速率 1/2時的基質(zhì)濃度 (g/L)。 可得出仸何時刻微生物濃度 Xa: Xa=Xa0+Y(S0S) 代入到底物降方程中，可得到間歇反應(yīng)器中底物降解方程： ? ?)( 00 SSYXSK SqdtdS a ma x ????a m ax XSKSqdtdS????????? ????????????????????? ???000000000m a x1)(11aaaaaL n XYSSXLnYSX KYSYSXLnYYSX Kqt根據(jù)邊界條件 (S(0)=S0。 ? 供氣或曝氣系統(tǒng) :由曝氣風(fēng)機(jī)或曝氣器為微生物呼吸作用提供足夠的溶解氧，是整個工藝的主要能耗部分。 43 封閉環(huán)流式 序批式 曝氣池的四種池型 推流式曝氣池 完全混合式曝氣池 活性污泥法曝氣反應(yīng)池的基本形式 其他曝氣池基本上是這四種池型的組合或變形 44 推流式曝氣池 推流式曝氣池的長寬比一般為 5～ 10； 進(jìn)水方式不限；出水用溢流堰。 工藝流程：見 p107 ?水流： 推流型 ?底物濃度分布 ：進(jìn)口最高，沿池長逐漸降低，出口端最低。 完全混合法的特征 完 全 混 合 法 51 51 曝氣池的三種池型 52 52 機(jī)械曝氣完全混合曝氣池 53 53 鼓風(fēng)曝氣完全混合曝氣池 54 54 局部完全混合推流式曝氣池 55 55 結(jié)合了推流和完全混合兩種流態(tài) 與推流式的區(qū)別 :污水有 40～ 300次循環(huán) 56 （ SBR） SBR工藝的基本運行模式由 進(jìn)水 、 反應(yīng) 、 沉淀 、 出水 和 閑臵 五個基本過程組成，從污水流入到閑臵結(jié)束構(gòu)成一個周期，在每個周期里上述過程都是在一個設(shè)有曝氣或攪拌裝臵的反應(yīng)器內(nèi)依次進(jìn)行的。 (4)運行操作靈活，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)各單元操作的狀態(tài)可達(dá)到脫氮除磷的效果； (5)污泥沉淀性能好 ,SVI值較低 ,能有效地防止絲狀菌膨脹 。 序批式活性污泥法（ SBR法） SBR工藝與連續(xù)流活性污泥工藝相比的優(yōu)點 58 (1)容積利用率低； (2)水頭損失大； (3)出水不連續(xù)； (4)峰值需氧量高； (5)設(shè)備利用率低； (6)運行控制復(fù)雜； (7)不適用于大水量。 ? 充氧設(shè)備沿池長均勻分布。 ? 前半段氧遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，后半段供氧量超過需要，而充氧設(shè)備沿池長均勻分布。 傳統(tǒng)推流式 61 62 漸 減 曝 氣： 特征： ?充氧設(shè)備沿池長布臵與需氧量匹配。 ? 實際情況是：前半段氧遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，后半段供氧量超過需要。 漸 減 曝 氣 64 特征 :把入流的一部分從池端引入到池的中部分點進(jìn)水。 曝氣池構(gòu)造與傳統(tǒng)推流式相同。 活性污泥處于旺盛生長期。 ? 耐沖擊負(fù)荷， 無需初沉池 ， ? 缺點：池體積大，基建費運行費高 延 時 曝 氣 67 67 68 觸 穩(wěn) 定 法（吸附再生法） 混合液曝氣過程中第一階段 BOD5的下降是由于吸附作用造成的，對于 溶解的有機(jī)物 ，吸附作用不大或沒有，因此，把這種方法稱為接觸穩(wěn)定法，也叫吸附再生法。 接觸穩(wěn)定法 混合液的曝氣完成了吸附作用，回流污泥的曝氣完成了污泥再生。 ?該系統(tǒng)不設(shè)初沉池， A級曝氣池是一個開放性的生物系統(tǒng)。 ?處理效果穩(wěn)定，具有抗沖擊負(fù)荷和 pH變化的能力。 － 生物降解工藝（ AB法） 72 8. 完 全 混 合 法 長條形池子的完全混合法： 在分步曝氣的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步大大增加進(jìn)水點，同時相應(yīng)增加回流污泥并使其在曝氣池中迅速混合，長條形池子中也能做到完全混合狀態(tài)。 （ 2）入流出現(xiàn)沖擊負(fù)荷時，池液的組成變化也較小，因為驟然增加的負(fù)荷可為全池混合液所分擔(dān)，而不是像推流中僅僅由部分回流污泥來承擔(dān)。 （ 3）池液里各個部分的需氧量比較均勻。但深井曝氣法深度可達(dá) 150～ 300m，節(jié)省了用地面積。 ? 深井曝氣法中，活性污泥經(jīng)受壓力變化較大，實踐表明這時微生物的活性和代謝能力并無異常變化，但合成和能量分配有一定的變化。 ? 需解決的問題： 當(dāng)井壁腐蝕或受損時，污水可能會通過井壁滲透，污染地下水。 77 純氧代替空氣，可以提高生物處理的速度。 缺點：純氧發(fā)生器容易出現(xiàn)故障，裝臵復(fù)雜，運轉(zhuǎn)管理較麻煩。純氧曝氣并沒有改變活性污泥或微生物的性質(zhì)，但使微生物充分發(fā)揮了作用。 ?曝氣裝臵的轉(zhuǎn)動，推動溝內(nèi)液體迅速流動，具有曝氣和攪拌兩個作用，溝中混合液流速約為 ～ ，使活性污泥呈懸浮狀態(tài)。 ?廊道水流呈推流式，但總體接近完全混合反應(yīng)器 12. 氧 化 溝 80 81 層 曝 氣 特點：氣泡形成和破裂瞬間的氧傳遞速率是最大的。 1953年派斯維爾（ Pasveer）的研究：氧在 10℃ 靜止水中的傳遞特征，如下圖所示。h。 ?淺層曝氣與一般曝氣相比，空氣量增大，但風(fēng)壓僅為一般曝氣的 1/4~1/6左右，約 10kPa，故電耗略有下降。 ?淺層池適用于中小型規(guī)模的污水廠。 83 （ ABF工藝） 上圖為 ABF的流程，在通常的活性污泥過程之前設(shè)臵一個塔式濾池，它同曝氣池可以是串聯(lián)或并聯(lián)的。 ?濾池也可以看作采用表面曝氣特殊形式的曝氣池，塔是一外臵的強(qiáng)烈充氧器。 活性污泥生物濾池（ ABF工藝） 85 （ SBR法） SBR工藝的基本運行模式由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水和閑臵五個基本過程組成，從污水流入到閑臵結(jié)束構(gòu)成一個周期，在每個周期里上述過程都是在一個設(shè)有曝氣或攪拌裝臵的反應(yīng)器內(nèi)依次進(jìn)行的。 (4)運行操作靈活，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)各單元操作的狀態(tài)可達(dá)到脫氮除磷的效果； (5)污泥沉淀性能好 ,SVI值較低 ,能有效地防止絲狀菌膨脹 。 序批式活性污泥法（ SBR法） SBR工藝與連續(xù)流活性污泥工藝相比的優(yōu)點 87 (1)容積利用率低； (2)水頭損失大； (3)出水不連續(xù)； (4)峰值需氧量高； (5)設(shè)備利用率低； (6)運行控制復(fù)雜； (7)不適用于大水量。 90 一、氣體傳遞原理 雙膜理論 ① 認(rèn)為在氣液界面存在著二層做 層流流動 的膜：氣膜和液膜。氣液界面達(dá)到平衡態(tài)，無阻力。 91 在廢水生物處理系統(tǒng)中，氧的傳遞速率可用下式表示： 式中： dM/dt—— 氧傳遞率； M——氧的質(zhì)量； D —— 液膜中氧的擴(kuò)散系數(shù)； A —— 氣液接觸面的面積