活性污泥法的工艺设计与运行管理

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：工艺设计；结构设计；电气、自控设计；建筑设计；给水排水、通风设计；等设计——工程设计按进度分类：项目申请、立项申请；方案设计；初步设计；扩初设计；施工图设计；竣工图等工艺设计第五节、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①废水的水量、水质及其变化规律；②对处理后出水的水质要求；③对处理中产生的污泥的处理要求；设计所需要的原始资料④污泥负荷与BOD5的去除率；⑤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：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；二沉池的计算与设计；污泥回流系统的计算与设计；等。二、工艺流程的选择与确定①废水的水量、水质及变化规律②对处理后出水的水质要求③对处理中所产生的污泥的处理要求④当地的地理位置、地质条件、气候条件等⑤当地的施工水平及运行管理人员的技术水平等⑥工期要求以及限期达标的要求⑦工艺技术的可行性、先进性以及经济上的可能性、合理性等⑧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5070m之间为宜；长度应是宽度的510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：①稀释作用，能够承受高浓度废水，抗冲击负荷；②需氧在整个池内的要求相同，能够节省动力；③可与沉淀池合建，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①曝气池的数目、规模与廊道组合②廊道的长度与宽度：（廊道长度以5070m为宜，长与宽之比为510:1）③廊道的横断面与深度：尽量共用空气管道和布水槽；池深35m，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）采用机械曝气装置的曝气池的构造①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②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1.0~1.5m，现在多为3~4m；混合液在沟内的流速不应小于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：%100%100irieiSSSSSE55vrBODrsrBODvrLSQLXSQVXfXv24QVtHRT3、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24/'')(max2vrVXbKQSaO（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：①日平均供气量(Gs)；②最大时供气量(Gs)max：(O2)max(R0)max(Gs)max；③最小时供气量(Gs)min：一般(Gs)min=0.5Gs；最大时需氧量(O2)max：vrVXbQSaO''2(1)需氧量：（kgO2/d）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=(510)宽，深度为45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：①沿池壁的一侧布置；②相互垂直呈正交式布置；③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1015m/s，竖管、小支管为45m/s。四、曝气系统的计算与设计b.空气管道的计算步骤：①根据流量(Q)、流速(v)选定管径(D)②计算和校核压力损失；③再调整管径；④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4.99.8kPa（0.5~1.0mH2O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≤0.5mH2O柱0.5~1.0mH2O柱4.0～4.5mH2O柱h4曝气装置的阻力，mmH2O/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①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②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。③噪音防护：——在鼓风机的进风和送风的管道上，安装消声器；④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、二沉池的计算与设计二沉池的作用是：泥水分离混合液澄清浓缩活性污泥保证出水水质保证回流污泥的浓度五、二沉池的计算与设计与初沉池相比，二沉池的特点：①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；②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；③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：①同类污水厂的剩余污泥；②粪便污水等。培养方法：①间歇培养法；②流量分阶段直接培养法；③全流量连续直接培养法；驯化方法：①异步驯化法；②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：①MLSS、空气量、废水注入方式；②N、P的投加；③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：①水温：1530C，一般要求不高于35C或低于10C；②pH值：6.58.5，最佳7.27.4，一般不能9.5和4.0；③DO：入口处不低于0.5mg/L，出口处应高于2.0mg/L；④SV：⑤MLSS、MLVSS：⑥Xr：用于确定回流和剩余污泥量，约700012000mg/L；⑦SVI：沉降性能，60150；⑧LsrBOD和LvrBOD：⑨污泥龄（c）：⑩HRT：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）生动物——指示性生物。①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；②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；③DO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；④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（5060%）；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34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：①pH值：略低于曝气池出水，一般6.87.2；②透明度：一般在30度以上，水质较好时