在曝氣過程中，從池首至池尾，隨著環(huán)境的變化，生物反應(yīng)速度是變化的，F(xiàn)/M值也是不斷變化的，微生物群的量和質(zhì)不斷地變動(dòng)，活性污泥的吸附、絮凝、穩(wěn)定作用不斷地變化，其沉降-濃縮性能也不斷地變化。

推流式曝氣的特點(diǎn)是：

1、廢水濃度自池首至池尾是逐漸下降的，由于在曝氣池內(nèi)存在這種濃度梯度，廢水降解反應(yīng)的推動(dòng)力較大，效率較高；

2、推流式曝氣池可采用多種運(yùn)行方式；

3、對廢水的處理方式較靈活。但推流式曝氣也有一定的缺點(diǎn)，由于沿池長均勻供氧，會出現(xiàn)池首曝氣不足，池尾供氣過量的現(xiàn)象，增加動(dòng)力費(fèi)用。

推流式曝氣池一般建成廊道型，根據(jù)所需長度，可建成單廊道、二鹿道或多廊道。廊道的長寬比一般不小于5:1，以避免短路。

 

用于處理工業(yè)廢水，推流式曝氣池的各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)的參考值大體如下：

 

BOD 負(fù)荷(Ns） 0.2~0.4kgBOD5/(kgMLSS.d)

容積負(fù)荷(Nv） 0.3~0.6kgBOD5/(m3.d)

污泥齡(生物固體平均停留時(shí)間)(θr、ts) 5~15d；

混合液懸浮固體濃度(MLSS) 1500~3500mg/L；

混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS) 1200~2500mg/L；

污泥回流比(R) 25%~50%；

曝氣時(shí)間(t） 4~8h；

BOD5去除率 85%~95%。

 

二、完全混合活性污泥法

分段曝氣法處理工業(yè)廢水的各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

BOD 負(fù)荷(Ns） 0.2~0.4kgBOD5/(kgMLSS.d)

容積負(fù)荷(Nv） 0.6~1.0kgBOD5/(m3.d)

污泥齡(生物固體平均停留時(shí)間)(θr) 5~15d；

混合液懸浮固體濃度(MLSS) 2000~3500mg/L；

混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS) 1600~2800mg/L；

污泥回流比(R) 25%~75%；

曝氣時(shí)間(t） 3~8h；

BOD5去除率 85%~95%。

四、吸附再生活性污泥法

吸附-再生活性污泥法又稱生物吸附法或接觸穩(wěn)定法。這種運(yùn)行方式的主要特點(diǎn)是將活性污泥對有機(jī)污染物降解的兩個(gè)過程一吸附、代謝，分別在各自的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。

廢水在再生池得到充分再生，具有很強(qiáng)活性的活性污泥同步進(jìn)入吸附池，兩者在吸附池中充分接觸，廢水中大部分有機(jī)物被活性污泥所吸附，廢水得到凈化。由二次沉淀池分離出來的污泥進(jìn)入再生池，活性污泥在這里將所吸附的有機(jī)物進(jìn)行代謝活動(dòng)，使有機(jī)物降解，微生物增殖，微生物進(jìn)人內(nèi)源代謝期，污泥的活性、吸附功能得到充分恢復(fù)，然后再與廢水一同進(jìn)入吸附池。見下圖：

吸附-再生活性污泥平面示意圖

吸附-再生活性污泥法的特點(diǎn)是：

1、廢水與活性污泥在吸附池的接觸時(shí)間較短，吸附池容積較小，由于再生池接納的僅是濃度較高的回流污泥，因此，再生池的容積亦小，吸附池與再生池容積之和仍低于傳統(tǒng)法曝氣池的容積；

2、本方法能承受一定的沖擊負(fù)荷，當(dāng)吸附池的活性污泥遭到破壞時(shí)，可由再生池內(nèi)的污泥予以補(bǔ)救。

本方法的主要缺點(diǎn)是對廢水的處理效果低于傳統(tǒng)活性污泥法；此外，對溶解性有機(jī)物高的廢水，處理效果差。

本系統(tǒng)處理工業(yè)廢水的各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

BOD 負(fù)荷(Ns） 0.2~0.6kgBOD5/(kgMLSS.d)

容積負(fù)荷(Nv） 1.0~1.2kgBOD5/(m3.d)

污泥齡(生物固體平均停留時(shí)間)(θr) 5~15d；

混合液懸浮固體濃度(MLSS) 1000~3000mg/L；

混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS) 再生池 4000~10000mg/L；

吸附池 800~2400mg/L；

再生池 3200~8000mg/L；

反應(yīng)時(shí)間 吸附池 0.5~1.0h，

再生池 3~6h； 

污泥回流比(R) 25%~100%；

曝氣時(shí)間(t） 3~6h；

BOD5去除率 80%~90%。

五、延時(shí)曝氣活性污泥法

該工藝又稱完全氧化活性污泥法。工藝的主要特點(diǎn)是：有機(jī)負(fù)荷低，污泥持續(xù)處于內(nèi)源代謝狀態(tài)，剩余污泥少，且污泥穩(wěn)定、不需再進(jìn)行消化處理，這種工藝可稱為廢水、污泥綜合處理工藝。該工藝還具有處理水質(zhì)穩(wěn)定性較高，對廢水沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)性和不需設(shè)初次沉淀池的優(yōu)點(diǎn)。主要缺點(diǎn)是池容大，曝氣時(shí)間長，建設(shè)費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)用都較髙，而且占用較大的土地等。

適用于對處理水質(zhì)要求高，又不宜采用單獨(dú)污泥處理的小型城鎮(zhèn)污水和工業(yè)廢水。工藝采用的曝氣池均為完全混合式或推流式。

本工藝處理城鎮(zhèn)污水和工業(yè)廢水所采用的各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)的參考值如下：

BOD 負(fù)荷(Ns） 0.05~0.15kgBOD5/(kgMLSS.d)

容積負(fù)荷(Nv） 0.1~0.4kgBOD5/(m3.d)

污泥齡(生物固體平均停留時(shí)間)(θr、ts) 20~30d；

混合液懸浮固體濃度(MLSS) 3000~6000mg/L；

混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS) 2400~4800mg/L；

污泥回流比(R) 75%~100%；

曝氣時(shí)間(t） 18~48h；

BOD5去除率 75%~95%。

從理論上來說，延時(shí)曝氣活性污泥法是不產(chǎn)生污泥的，但在實(shí)際上仍產(chǎn)生少量的剩余污泥，其成分主要是一些無機(jī)懸浮物和微生物內(nèi)源代謝的殘留物。

高負(fù)荷活性污泥法又稱短時(shí)曝氣法或不完全活性污泥法。工藝的主要特點(diǎn)是負(fù)荷率高，曝氣時(shí)間短，對廢水的處理效果低。在系統(tǒng)和曝氣池構(gòu)造方面，本工藝與傳統(tǒng)活性污泥法基本相同。

本工藝處理城市污水和各種工業(yè)廢水各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)的參考數(shù)值如下：

BOD 負(fù)荷(Ns） 1.5~5.0kgBOD5/(kgMLSS.d)

容積負(fù)荷(Nv） 1.2~2.4kgBOD5/(m3.d)

污泥齡(生物固體平均停留時(shí)間)(θr、ts) 0.25~2.5d；

混合液懸浮固體濃度(MLSS) 200~500mg/L；

混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS) 160~400mg/L；

污泥回流比(R) 5%~15%；

曝氣時(shí)間(t） 1.5~3.0h；

BOD5去除率 60%~75%。

1.淺層曝氣活性污泥法

淺層低壓曝氣又名因卡曝氣（INKA aeration），是瑞典ka公司所開發(fā)的，其原理基于氣泡在剛剛形成的瞬息間，其吸氧率最高。如圖所示。曝氣設(shè)備裝在距液面800~900mm處,可采用低壓風(fēng)機(jī)。單位輸入能量的相對吸氧量可達(dá)最大，它可充分發(fā)揮曝氣設(shè)備的能力。風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓約1000mm左右即可滿足要求。池中間設(shè)置縱向隔板，以利液流循環(huán)，充氧能力可達(dá)1.80~2.60kg/(kW.h)。工藝缺點(diǎn)是曝氣柵管孔眼易堵塞。

淺層曝氣原理圖

2.深水曝氣活性污泥法

曝氣池內(nèi)水深可達(dá)8.5~30m，由于水壓較大，故氧利用率較高；但需要的供風(fēng)壓力較大，因此動(dòng)力消耗并不節(jié)省。近年來發(fā)展了若干種類的深水曝氣池，主要有深水底層曝氣、深水中層曝氣，其中包括單側(cè)旋流式、雙側(cè)旋流式、完全混合式等。為了減小風(fēng)壓，曝氣器往往裝在池深的一半，形成液―氣流的循環(huán)，可節(jié)省能耗。當(dāng)水深超過10~30m時(shí)，即為塔式曝氣池。見下圖

深水曝氣原理圖

3.深井曝氣活性污泥法

深井曝氣原理圖

采用深井曝氣裝置處理城市和工業(yè)廢水設(shè)計(jì)參數(shù)的參考值如下：

 

BOD 負(fù)荷(Ns） 1~1.2kgBOD5/(kgMLSS.d)

容積負(fù)荷(Nv） 3.0~3.6kgBOD5/(m3.d)

污泥齡(生物固體平均停留時(shí)間)(θr) 5d；

混合液懸浮固體濃度(MLSS) 3000~5000mg/L；

混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS) 2400~4000mg/L；

污泥回流比(R) 40%~80%；

曝氣時(shí)間(t） 1~2h；

BOD5去除率 85%~90%。

 

八、純氧曝氣活性污泥法

 

 

純氧曝氣又稱富氧曝氣，與空氣曝氣相比，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

 

(1）空氣中含氧一般為21%，一般純氧中含氧為90%~95%，而氧的分壓純氧比空氣高4.4~4.7倍，因此純氧曝氣能大大提高氧在混合液中的擴(kuò)散能力；

 

(2）氧的利用率可髙達(dá)80%~90%，而空氣曝氣活性污泥法僅10%左右，因此達(dá)到同等氧濃度所需的氣體體積可大大減少；

 

(3）活性污泥濃度(MLSS)可達(dá)4000~7000mg/L，故在相同有機(jī)負(fù)荷時(shí)，容積負(fù)荷可大大提高；

 

(4）污泥指數(shù)低，僅100左右，不易發(fā)生污泥膨脹；

 

(5）處理效率高，所需的曝氣時(shí)間短；

 

(6）產(chǎn)生的剩余污泥量少。

 

純氧曝氣池有三類：①多級密封式，氧從密閉頂蓋引入池內(nèi)，污水從第一級逐級推流前進(jìn)，氧由離心壓縮機(jī)經(jīng)中空軸進(jìn)入回轉(zhuǎn)葉輪，它使池中污泥與氣保持充分混合與接觸，使污泥能極大地吸收氧，未用盡的氧與生化反應(yīng)代謝產(chǎn)物從最后一級排出；②對舊曝氣池進(jìn)行改造，池上設(shè)幕蓬，既通入純氧，又輸入壓縮空氣，部分尾氣外排，也可循環(huán)回用；③敞開式純氧曝氣池。見圖2-5-25。

純氧曝氣活性污泥法工藝流程圖

 

BOD 負(fù)荷(Ns） 0.4~1.0kgBOD5/(kgMLSS.d)

容積負(fù)荷(Nv） 2.0~3.2kgBOD5/(m3.d)

污泥齡(生物固體平均停留時(shí)間)(θr、ts) 05~15d；

混合液懸浮固體濃度(MLSS) 6000~10000mg/L；

混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS) 4000~6500mg/L；

污泥回流比(R) 25%~50%；

曝氣時(shí)間(t） 1.5~3.0h；

溶解氧濃度（DO）6~10mg/L；

剩余污泥生成量（ES） 0.3~0.45kgTSS/kgBOD去除；

污泥容積指數(shù)（SVI） 30~50。
 

九、氧化溝工藝

 

氧化溝作為傳統(tǒng)活性污泥法的變型工藝，其曝氣池呈封閉的溝渠形，由于污水和活性污泥混合液在渠內(nèi)呈循環(huán)流動(dòng)，因此被稱為“氧化溝”，又稱環(huán)行曝氣池”。流程形式見圖

氧化溝工藝流程圖
 

氧化溝的工藝運(yùn)行特點(diǎn)主要有以下幾方面。

 

1、預(yù)處理得到簡化

 

由于氧化溝的水力停留時(shí)間和污泥齡一般較其他生物處理法長，因此懸浮有機(jī)物和溶解性有機(jī)物可同時(shí)得到較徹底的去除，因而經(jīng)氧化溝處理后的剩余污泥已得到高度穩(wěn)定。所以氧化溝通常不必設(shè)初沉池，也不需要進(jìn)行厭氧硝化，可直接進(jìn)行濃縮與脫水。

 

2、占地小

 

由于在工藝流程中省去了初沉池、污泥消化系統(tǒng)，甚至還省去了二沉池和污泥回流裝置，因此污水廠總占地面積不僅沒有增大，相反還可縮小。

 

2、流態(tài)的特征呈推流式

 

由于環(huán)形曝氣的特點(diǎn)，使氧化溝具有推流特性，溶解氧濃度在沿池長方向呈濃度梯度，并形成好氧、缺氧和厭氧條件，因此通過合理的設(shè)計(jì)與控制，氧化溝系統(tǒng)可以取得較好的除磷脫氮效果。

4、取消二沉池使工藝更簡化

 

通過將氧化溝和二沉池合建的一體設(shè)計(jì)形式，可取消二沉池，從而可大大簡化處理流程。

 

同活性污泥法一樣，氧化溝的型式和構(gòu)造也是多種多樣的，自從第一座氧化溝問世以來，氧化溝已演變成多種工藝方法和設(shè)備。按構(gòu)造和運(yùn)行特征以及不同的發(fā)明者和專利情況，氧化溝可分為如下幾種有代表性的類型：

 

1) 卡魯塞爾氧化溝

 

主要應(yīng)用立式低速表面曝氣器供氧并推動(dòng)水流前進(jìn)，為適應(yīng)脫磷脫氮的要求，目前又開發(fā)了卡魯塞爾2000等類型的氧化溝；

 

2) 交替式氧化溝

 

主要是雙溝（D）式氧化溝，即雙溝式交替地在好氧和沉淀的狀態(tài)下工作，以免除分離式的二次沉淀池，并可完成硝化與反硝化。但由于雙溝式氧化溝設(shè)備閑置率較高（大于50%)，因此又開發(fā)了三溝式（T型〗氧化溝，從而提高了設(shè)備利用率（大于58.3%)；

 

3) Orbal氧化溝

 

為多個(gè)同心的溝渠組成，污水從外溝依次流入內(nèi)溝。各溝內(nèi)有機(jī)物濃度和溶解氧濃度均不相同，因此可實(shí)現(xiàn)脫氮除磷的目的；

 

4) 一體化氧化溝

 

將氧化溝和二沉池合為一體的氧化溝，該工藝可節(jié)省污泥回流系統(tǒng)和基建投資；

 

5) 其他類型氧化溝

 

包括射流曝氣（JAC）系統(tǒng)、U-型化溝和采用微孔曝氣的逆流氧化溝等。

 

目前氧化溝工藝在國內(nèi)外均有較多應(yīng)用，是活性污泥法中應(yīng)用較多的工藝流程。

 

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