活性污泥法的工藝設計與運行管理2023/5/27活性污泥法的工藝設計與運行管理第五節、活性污泥法的工藝設計什么是“工藝設計”？什么是“設計”？活性污泥法的工藝設計與運行管理設計——工程設計按專業分類：

l工藝設計；

l結構設計；

l電氣、自控設計；

l建筑設計；

l給水排水、通風設計；等活性污泥法的工藝設計與運行管理設計——工程設計按進度分類：

l項目申請、立項申請；

l方案設計；

l初步設計；

l擴初設計；

l施工圖設計；

l竣工圖等工藝設計活性污泥法的工藝設計與運行管理第五節、活性污泥系統的工藝設計一、工藝設計基礎資料二、工藝流程的選擇與確定三、曝氣池的工藝設計四、曝氣系統的工藝設計五、二沉池的工藝設計六、污泥回流及處理活性污泥法的工藝設計與運行管理一、工藝設計基礎資料①廢水的水量、水質及其變化規律；②對處理后出水的水質要求；③對處理中產生的污泥的處理要求；

設計所需要的原始資料

④污泥負荷與BOD5的去除率；⑤混合液濃度與污泥回流比。

設計所需的基礎數據生活污水或城市污水——設計規范——試驗確定設計參數工業廢水活性污泥法的工藝設計與運行管理工藝設計的主要內容

活性污泥系統由曝氣池、曝氣系統、二沉池及污泥回流設備等組成。

工藝計算與設計主要包括：

l工藝流程的選擇；

l

曝氣池的計算與設計；

l

曝氣系統的計算與設計；

l

二沉池的計算與設計；

l

污泥回流系統的計算與設計；等。活性污泥法的工藝設計與運行管理二、工藝流程的選擇與確定

①廢水的水量、水質及變化規律②對處理后出水的水質要求③對處理中所產生的污泥的處理要求④當地的地理位置、地質條件、氣候條件等⑤當地的施工水平及運行管理人員的技術水平等⑥工期要求以及限期達標的要求⑦工藝技術的可行性、先進性以及經濟上的可能性、合理性等⑧進行多種工藝流程的技術經濟比較活性污泥法的工藝設計與運行管理三、曝氣池的工藝設計

1、曝氣池的類型；2、曝氣池的構造；3、曝氣池體積的計算；4、需氧量和供氣量的計算;5、曝氣池池體的設計計算活性污泥法的工藝設計與運行管理1、曝氣池的類型曝氣池的分類：

根據曝氣池內的流態，可分為推流式、完全混合式和循環混合式三種；

根據曝氣方式，可分為鼓風曝氣池、機械曝氣池以及二者聯合使用的機械鼓風曝氣池；

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。活性污泥法的工藝設計與運行管理（1）推流式曝氣池

呈長方形；廊道的長度可達100m，但以5070m之間為宜；長度應是寬度的510倍；

從池首到池尾，其F/M值、微生物的組成與數量、基質的組成與數量等都在連續地變化；

有機物的降解速率、耗氧速率也都連續地變化；

活性污泥在池內是按增長曲線的一個線段進行增長；

一般呈廊道型，可有單廊道、雙廊道、三廊道和五廊道等。活性污泥法的工藝設計與運行管理（2）完全混合式曝氣池

廢水一進入曝氣池，即與池內原有混合液充分混合；混合液組成、F/M值、微生物組成與數量等完全均勻一致；有機物的降解速率、耗氧速率等在池內各部位都是不變的；微生物在曝氣池內的增殖速率是一定的，在增殖曲線上的位置是一個點。

優點：①稀釋作用，能夠承受高濃度廢水，抗沖擊負荷；②需氧在整個池內的要求相同，能夠節省動力；③可與沉淀池合建，無需污泥回流系統，易于運行管理。活性污泥法的工藝設計與運行管理（3）循環混合式曝氣池氧化溝活性污泥法的工藝設計與運行管理2、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，曝氣池的構造取決于曝氣方式和所采用的曝氣裝置。活性污泥法的工藝設計與運行管理（1）采用鼓風曝氣系統的曝氣池的構造——多為廊道型的推流式曝氣池①曝氣池的數目、規模與廊道組合②廊道的長度與寬度：（廊道長度以5070m為宜，長與寬之比為510:1）③廊道的橫斷面與深度：

盡量共用空氣管道和布水槽；

池深35m，超高0.5m（氧轉移和出口風壓）；

距池底1/2或1/3處設排水管，以備培養活性污泥用；

池底設放空管及0.2%的坡度，坡向放空管；

進水多采用淹沒孔口形式，出水多采用平頂堰形式。活性污泥法的工藝設計與運行管理（2）采用機械曝氣裝置的曝氣池的構造①采用葉輪曝氣器的曝氣池a.完全混合式：表面為圓形或方形b.曝氣沉淀池：將曝氣和沉淀過程結合在一個構筑物內完成；曝氣區，導流區，沉淀區c.兼具推流和完全混合的曝氣池：由一系列正方形單元連接而成的廊道式曝氣池；每一單元設一臺葉輪曝氣器，每個單元是完全混合的。活性污泥法的工藝設計與運行管理采用葉輪曝氣的完全混合式曝氣池合建式——曝氣沉淀池分建式活性污泥法的工藝設計與運行管理采用倒傘形葉輪曝氣的Carrousal氧化溝活性污泥法的工藝設計與運行管理（2）采用機械曝氣裝置的曝氣池的構造②采用曝氣轉刷（盤）的曝氣池的構造——環槽形曝氣池（氧化溝）平面呈環形跑道狀；溝槽的橫斷面可為方形、梯形；水深較淺，早期一般為1.0~1.5m，現在多為3~4m；混合液在溝內的流速不應小于0.4m/s，溝底流速不小于0.3m/s。活性污泥法的工藝設計與運行管理采用轉刷或轉碟曝氣的氧化溝進水回流污泥出水活性污泥法的工藝設計與運行管理曝氣轉刷活性污泥法的工藝設計與運行管理采用轉刷曝氣的氧化溝活性污泥法的工藝設計與運行管理曝氣轉碟活性污泥法的工藝設計與運行管理3、曝氣池體積的計算

(1)計算方法與計算公式

常用的是有機負荷法，有關公式有：活性污泥法的工藝設計與運行管理3、曝氣池體積的計算(2）設計參數的選擇負荷：容積負荷、污泥負荷；處理效率：去除率；污泥齡與SRT：污泥濃度：活性污泥法的工藝設計與運行管理4、需氧量與供氣量的計算（kgO2/h）(2)供氣量：供氣量應按鼓風曝氣或機械曝氣兩種情況分別求定。但應注意：①日平均供氣量(Gs)；②最大時供氣量(Gs)max：(O2)max

(R0)max(Gs)max；③最小時供氣量(Gs)min：一般(Gs)min=0.5Gs；最大時需氧量(O2)max：(1)需氧量：（kgO2/d）活性污泥法的工藝設計與運行管理5、曝氣池池體的設計計算

單元數：不小于2組；

廊道數：不少于3個；

廊道長、寬、高：長=(510)寬，深度為45米，超高0.5米；

進出水及污泥回流方式的設計；

曝氣裝置的安裝方式與位置；

其它附屬物的設計(消泡管等)。活性污泥法的工藝設計與運行管理四、曝氣系統的計算與設計——(只介紹鼓風曝氣系統的計算與設計)鼓風曝氣系統包括：鼓風機；空氣輸送管道；曝氣裝置（曝氣頭）主要內容有：選擇曝氣裝置，并對其進行布置；計算空氣管道；確定鼓風機的型號及臺數。活性污泥法的工藝設計與運行管理四、曝氣系統的計算與設計1、曝氣裝置的選定及布置：一般要求：具有較高的氧利用率(EA)和動力效率(Ep)，節能效果好；不易堵塞和破損，出現故障時易于排除，便于維護管理；結構簡單，工程造價低。還應考慮：廢水水質、地區條件及曝氣池的池型、水深等。活性污泥法的工藝設計與運行管理四、曝氣系統的計算與設計b.計算所需曝氣裝置的數目：根據總供氣量以及每個曝氣裝置的通氣量、服務面積以及曝氣池的池底總面積，即可求得。c.曝氣裝置的布置：

①沿池壁的一側布置；②相互垂直呈正交式布置；③呈梅花形交錯布置。活性污泥法的工藝設計與運行管理四、曝氣系統的計算與設計2.空氣管道的計算與設計a.一般規定：小型廢水處理站的空氣管道系統一般為枝狀，而大、中型廢水處理廠則宜采用環狀管網，以保證安全供氣；空氣管道可敷設在地面上，接入曝氣池的管道應高出池水面0.5m，以免發生回水現象；空氣管道的設計流速，干、支管為1015m/s，豎管、小支管為45m/s。活性污泥法的工藝設計與運行管理四、曝氣系統的計算與設計b.空氣管道的計算步驟：

①根據流量(Q)、流速(v)選定管徑(D)

②計算和校核壓力損失；③再調整管徑；④重復上述步驟。對于空氣管道的阻力損失的基本要求：空氣通氣管道和曝氣裝置的總阻力損失一般要求控制在14.7kPa（1.5mH2O柱）以內，其中：管道的總損失控制在4.9kPa（0.5mH2O柱）以內，曝氣裝置的阻力損失為4.99.8kPa（0.5~1.0mH2O柱）

。活性污泥法的工藝設計與運行管理四、曝氣系統的計算與設計C.鼓風機所需的壓力(H)：

H=h1+h2+h3+h4式中:h1空氣管道的沿程阻力，mmH2O；

h2空氣管道的局部阻力，mmH2O

≤0.5mH2O柱0.5~1.0mH2O柱4.0～4.5mH2O柱

h4曝氣裝置的阻力，mmH2O/m。h3曝氣裝置的安裝深度，mm；活性污泥法的工藝設計與運行管理四、曝氣系統的計算與設計d.鼓風機的選擇及鼓風機房的設計①根據設計風量和風壓來選擇鼓風機：

羅茨鼓風機：——噪音大，必須采取消聲措施，適用于中、小型污水廠；

離心式鼓風機：——噪音較小，效率較高，適用于大、中型污水廠；——變速離心風機可自控；

軸流式通風機：——風壓較小(<1.2m以下)，一般用于淺層曝氣。活性污泥法的工藝設計與運行管理四、曝氣系統的計算與設計②注意型號選擇與備用：——當工作鼓風機3臺時，備用1臺；當工作鼓風機4臺時，備用2臺。③噪音防護：——在鼓風機的進風和送風的管道上，安裝消聲器；④鼓風機房的設計：

平面布置；基礎設計；供電；防噪聲措施；其它附屬設施機器間、值班室、配電室等。活性污泥法的工藝設計與運行管理五、二沉池的計算與設計二沉池的作用是：泥水分離混合液澄清濃縮活性污泥保證出水水質保證回流污泥的濃度活性污泥法的工藝設計與運行管理五、二沉池的計算與設計與初沉池相比，二沉池的特點：

①活性污泥混合液的濃度較高，且具有絮凝性能，其沉降屬于成層沉淀；②活性污泥的質量較輕，易產生異重流，因此，其最大允許的水力負荷（m3/m2.h）應低于初沉池；③由于二沉池還起著污泥濃縮的作用，所以需要適當增大污泥區的容積。活性污泥法的工藝設計與運行管理五、二沉池的計算與設計二沉池池型的選擇：平流式、豎流式、輻流式；斜板（管）沉淀池——原則上不建議采用；帶有機械吸泥及排泥設施的輻流式沉淀池，比較適合于大型污水廠；方形多斗輻流式沉淀池常用于中型污水廠；豎流式或多斗式平流式沉淀池，則多用于小型污水廠。活性污泥法的工藝設計與運行管理六、污泥回流及處理1、污泥回流設備的選擇與設計

常用的污泥提升設備是污泥泵；大、中型廠，一般采用螺旋泵或軸流式污泥泵；小型廠，一般采用小型潛污泵或空氣提升器。2、污泥的處理與處置活性污泥法的工藝設計與運行管理第六節、活性污泥法的運行管理一、活性污泥法的啟動與試運行二、活性污泥法的運行與管理三、活性污泥法的常見問題與對策活性污泥法的工藝設計與運行管理一、啟動與試運行(1)、活性污泥的培養與馴化接種污泥：①同類污水廠的剩余污泥；②糞便污水等。培養方法：①間歇培養法；②流量分階段直接培養法；③全流量連續直接培養法；馴化方法：①異步馴化法；②同步馴化法活性污泥法的工藝設計與運行管理一、啟動與試運行(2)、活性污泥系統的試運行

試運行的目的是確定最佳的運行條件；作為變數考慮的因素：①MLSS、空氣量、廢水注入方式；②N、P的投加；③如是吸附再生法，則吸附與再生的時間比；根據上述各種參數的組合運行結果，找出最佳運行條件。活性污泥法的工藝設計與運行管理二、運行與管理1、曝氣池的運行管理(1)、曝氣池的常規監測項目：①水溫：1530C，一般要求不高于35C或低于10C；②pH值：6.58.5，最佳7.27.4，一般不能>9.5和<4.0；③DO：入口處不低于0.5mg/L，出口處應高于2.0mg/L；④SV：⑤MLSS、MLVSS：⑥Xr：用于確定回流和剩余污泥量，約700012000mg/L；⑦SVI：沉降性能，60150；⑧LsrBOD和LvrBOD：⑨污泥齡（c）：⑩HRT：

活性污泥法的工藝設計與運行管理1、曝氣池的運行管理(2)、對活性污泥進行鏡檢觀察：主要鏡檢對象是原（后）生動物——指示性生物。 ①活性污泥生長正常、凈化功能強，出水水質良好時，主要是有柄著生型的纖毛蟲，如鐘蟲等； ②活性污泥生長不好、有機負荷高，DO含量低，細菌多以游離狀態存在時，出現的原生動物則主要是游泳型的纖毛蟲，如草履蟲、腎形蟲等； ③DO不足時，可能出現的原生動物數量較少，主要有扭頭蟲等，它們的出現說明已出現厭氧反應，產生了H2S氣體； ④曝氣過度時，活性污泥絮體呈細小分散狀，出現的原生動物主要是一些小型變形蟲。活性污泥法的工藝設計與運行管理1、曝氣池的運行管理(3)、對溶解氧及供氣量的調節：

供氣電耗占全廠電耗的一半以上（5060%）；保證充氧——出口處的DO≥2mg/L；保證足夠的混合攪拌；氣水比對于水質、水量相對穩定的大型廢水處理廠，每年春秋各調節一次。活性污泥法的工藝設計與運行管理1、曝氣池的運行管理（4）、SV及SVI的測定與調節

維持穩定的MLSS值；

以SV值作為評定MLSS值的指標；

最佳SV值；

通過調節剩余污泥的排放量來控制SV值；

一般要求每班測一次，每天34次；

結合MLSS則可得出SVI值。

剩余污泥量與回流污泥量的調節與控制活性污泥法的工藝設計與運行管理2、二沉池的運行管理主要的水質管理監測項目： ①pH值：略低于曝氣池出水，一般6.87.2； ②透明度：一般在30度以上，水質較好時可高于50度； ③SS：低于30mg/L； ④BOD5（COD）：BOD5<30mg/L,，COD<100mg/L； ⑤DO：略低于2mg/L; ⑥表面水力負荷(q)：1.01.5m3/m2.h ⑦出水堰水力負荷：1.5~2.9L/m.s； ⑧HRT：1.52.5h； ⑨大腸菌值：應小于1000個/ml活性污泥法的工藝設計與運行管理三、常見問題與對策

1、污泥腐化；2、污泥上浮；3、污泥解體；4、泥水界面不清；5、污泥膨脹；6、泡沫活性污泥法的工藝設計與運行管理三、常見問題與對策1、污泥腐化

現象：活性污泥呈灰黑色、污泥發生厭氧反應，污泥中出現硫細菌，出水水質惡化；原因：①混合液DO不足，負荷量增高；②曝氣不足；③工業廢水的流入等；對策：①控制負荷量；②增大曝氣量；③切斷或控制工業廢水的流入。活性污泥法的工藝設計與運行管理2、污泥上浮：——SV值異常現象：污泥沉淀3060分鐘后呈層狀上浮，且多發生在夏季；原因：硝化作用導致在二沉池中被還原成N2，引起污泥上浮；對策：①減少污泥在二沉池中的停留時間；②減少曝氣量。三、常見問題與對策活性污泥法的工藝設計與運行管理三、常見問題與對策3、污泥解體現象：在沉淀后的上清液中含有大量的懸浮微小絮體，出水透明度下降。原因：曝氣過度；負荷下降，活性污泥自身氧化過度；對策：減少曝氣；增大負荷量活性污泥法的工藝設計與運行管理4、泥水界面不清現象：污泥可以下沉，但泥水界面不清晰；原因：高濃度有機廢水的流入，使微生物處于對數增長期；污泥形成的絮體性能較差；對策：降低負荷；增大回流量以提高曝氣池中的MLSS，降低F/M值。三、常見問題與對策活性污泥法的工藝設計與運行管理三、常見問題與對策5、污泥膨脹（SludgeBulking）絲狀菌性污泥膨脹；非絲狀菌污泥膨脹活性污泥法的工藝設計與運行管理（1）絲狀菌性污泥膨脹定義：由于活性污泥絮體中絲狀菌過度繁殖而導致的污泥膨脹；主要菌種：球衣菌屬、貝氏硫細菌、霉菌以及正常活性污泥中的某些絲狀菌如芽孢桿菌屬等；原因：——污泥膨脹理論對策：①臨時控制措施：②工藝運行調節措施：③永久性控制措施：活性污泥法的工藝設計與運行管理（1）絲狀菌性污泥膨脹活性污泥法的工藝設計與運行管理（1）絲狀菌性污泥膨脹活性污泥法的工藝設計與運行管理污泥膨脹理論：(1)低F/M比（即低基質濃度）引起的營養缺乏型膨脹；——污泥膨脹的選擇性理論

(2)低溶解氧濃度引起的溶解氧缺乏型膨脹；(3)高H2S濃度引起的硫細菌型膨脹。（1）絲狀菌性污泥膨脹活性污泥法的工藝設計與運行管理污泥膨脹的“選擇性理論”生長速率基質濃度高基質濃度低基質濃度菌膠團細菌絲狀菌認為活性污泥中主要存在著兩大類群的細菌：——菌膠團細菌和絲狀細菌活性污泥法的工藝設計與運行管理（1）絲狀菌性污泥膨脹定義：由于活性污泥絮體中絲狀菌過度繁殖而導致的污泥膨脹；主要菌種：球衣菌屬、貝氏硫細菌、霉菌以及正常活性污泥中的某些絲狀菌如芽孢桿菌屬等；原因：——污泥膨脹理論對策：①臨時控制措施：②運行調節措施：③工藝控制措施：活性污泥法的工藝設計與運行管理①臨時控制措施：污泥助沉法：①改善絮凝性，投加絮凝劑如：硫酸鋁等；②改善沉降性和密實性，投加粘土、消石灰等；滅菌法：①投加殺菌劑如氯、臭氧、過氧化氫等殺滅絲狀菌；②投加硫酸銅等殺滅球衣菌。

活性污泥法的工藝設計與運行管理②運行調節措施加強曝氣①加強曝氣，提高混合液的DO值；②使污泥常處于好氧狀態，防止污泥腐化，加強預曝氣或再生性曝氣；

調節運行條件：

①調節進水pH值；②調整混合液中的營養配比；③適當調節污泥負荷。活性污泥法的工藝設計與運行管理③工藝控制措施原理：對現有設施進行改造，或采用新的設計思路，從工藝運行上確保污泥膨脹較少發生；增設生物選擇器：定義：增加一個反應池，通過工藝設計造成其中中的生態環境有利于選擇性地發展菌膠團細菌，應用生物競爭機制抑制絲狀菌增殖，從而達到控制污泥膨脹的目的；對象：低基質濃度引起的營養缺乏型污泥膨脹

活性污泥法的工藝設計與運行管理生物選擇器進水選擇器曝氣池二沉池回流污泥出水(1)好氧選擇器：在曝氣池之前增加一個預曝氣池，使回流污泥與進水充分混合，其停留時間（5~30min，多為20min）的選擇非常重要；×活性污泥法的工藝設計與運行管理(2)缺氧選擇器：——高的基質濃度；