第四章 污水的生物处理第一节 生化处理与微生物

一、微生物的生理特征及规律1 、污水中常见的微生物 P87有分类植物型微生物 ( 菌类、高等细菌、真菌、藻类）动物型微生物（原生动物、后生动物）特点：个体小、分布广 种类多、繁殖快、容易变异2 、微生物的新陈代谢——合成和分解3 、微生物生长的营养及影响因素

补充微生物的图片• 图片

3 、微生物生长的营养及影响因素3.1 微生物代谢过程中对营养的要求及酶C H O N P 维生素等酶——

第四章 污水的生物处理4 、环境对微生物生长的影响 P94温度溶解氧PH值：好氧 6.5-8.5 厌氧： 6.7-7.4

营养物的要求：好氧 BOD ： N ： P=100 ： 5 ： 1 厌氧： BOD： N ： P=100： 6 ： 1

有毒物的限制进水有机物的浓度

第四章 污水的生物处理5 、微生物的生长规律 P951)生长曲线 图 4-15

适应期：适者生存 不适者淘汰对数期平衡期衰老期2)细菌的定向变异混合微生物群体的生长 曲线图

第四章 污水的生物处理二、污水的可生化性及提高的途径 P971 污水的可生化性

注意事项：2 改善生化性的途径调节营养比 调节 PH

预处理

BOD/COD <0.3 0.3-0.45 >0.45

可生化性 难生化 可生化 易生化

第四章 污水的生物处理三、污水生物处理概述好氧与厌氧的区别 :

1 微生物群不同2 产物不同3 反应速率不同4 对环境要求条件不同

第四章 污水的生物处理第二节 活性污泥法

一、活性污泥法组成及性能指标1 活性污泥法组成2 性能指标污泥浓度 MLSS

污泥沉降比 SV

污泥容积指数 SVI

表示混合液中活性污泥数量的指标（曝气池）1. MLSS 浓度——混合液悬浮固体浓度〈混合液污泥浓度〉： mg/L 混合液； g/L 混合液； g/m3 混合液； kg/m3 混合液 MLSS＝M=X=Ma + Me + Mi + Mii

2-4g/L 为宜2. MLVSS 浓度——混合液挥发性悬浮固体浓度

MLVSS＝MV=XV=Ma + Me + Mi

。0.75f，

；0.75f：X

X

MLSS

MLVSSf v

对于城市污水

对于生活污水

％原混合液体积后形成沉淀污泥容积

100min30

SV

)L/gMLSS

)L/LmSV

gL1

mLmin30L1SVI

（（

＝

）（混合液中悬浮固体干重）容积（静沉后形成的活性污泥混合液经

3.SV—— 污泥沉降比，又叫 30min 污泥沉降率

SV 反应了曝气池正常运行的污泥量，可用于控制剩余污泥排放量， 同时通过它能及早发现污泥膨胀等异常现象的发生。 15-30% 为宜 4. SVI—— 污泥容积指数（污泥指数） 曝气池出口处的混合液经 30min 静沉后，每 g 干污泥所形成的沉淀污 泥所占的容积— mL/g 50-150 为宜

表示活性污泥的沉降性能及评定指标（二沉池）

Xe)QwQ(QwXrX

)d(X

VXC

曝气池内活性污泥总量式中 ——VX ：每日排放污泥量——X

SVI 在习惯上只称数字，而把单位略去 SVI 值能够反映活性污泥的凝聚、沉降性能 要维持曝气池一定的 MLSS （如 3000mg/L ）的情况下， SVI 值

越高， 则要求的污泥回流比 R 就越大，但当 SVI 值高达 400mL/g 时，则

难于 用提高 R 来维持曝气池一定的 MLSS 浓度。SVI=SV*10/MLSS SV=% MLSS =g/L5 、 θC—— 污泥龄（生物固体平均停留时间）系统中每日增长的活性

污泥量应等于每日排出的剩余污泥量（ ΔX ）

θC 的定义式 （ 17－ 10 ）

活性污泥在曝气池内的平均停留时间——生物固体平均停留时间。

（ 17－ 9 ）

将△ X（ 17-9 ）式代入（ 17-10 ）式：

Xe)QwQ(QwXr

VXC

可忽略不计0Xe

QwXr

VXC

SVI

10Xr

6

max

（ 17-11 ）

（ 17-12 ）

(17-13)

Xr 是活性污泥特性和二沉池沉淀效果的函数。

drsC

KYN1

(17-14)

第四章 污水的生物处理二、活性污泥法处理过程1 活性污泥法基本原理吸附—微生物代谢—絮凝体的形成与絮凝沉淀2 活性污泥增长规律 见图 4-17

对数增长期内减速增长期内源呼吸期

第四章 污水的生物处理3 活性污泥法运行参数1 ）污泥负荷 Ns=QLa/XV(kgBOD/MLSS.d)

Q——污水流量 m3/d

La——进水有机物 BOD浓度 mg/L

X——暴气池容积 m3

V——污泥浓度 MLSS mg/L

2)污泥龄 见图 4-18

Xe)QwQ(QwXrX

)d(X

VXC

曝气池内活性污泥总量式中 ——VX ：每日排放污泥量——X

2) 污泥龄 见图 4-18 θC—— 污泥龄（生物固体平均停留时间），定义为系统中每日新增的活性污泥平均停留在暴气池中的天数，即暴气池全部活性污泥总量同每日排放的剩余污泥量（ ΔX ）的比值，单位天

θC 的定义式 （ 17－ 10 ）

活性污泥在曝气池内的平均停留时间——生物固体平均停留时间。

（ 17－ 9 ）

将△ X（ 17-9 ）式代入（ 17-10 ）式：

Xe)QwQ(QwXr

VXC

可忽略不计0Xe

QwXr

VXC

SVI

10Xr

6

max

（ 17-11 ）

（ 17-12 ）

(17-13)

Xr 是活性污泥特性和二沉池沉淀效果的函数。

drsC

KYN1

(17-14)

第四章 污水的生物处理3)有机物去除量与活性污泥的增加△ X= aQLr-bXV 公式 4-3 P105

△ X— 每日新增污泥量，即剩余污泥排放量 kg/d

Lr— 污水 BOD5 去除量 kg/m3

Q— 污水量 m3/d X— 混合液污泥浓度 kg/m3

X— 暴气池体积 m3

a— 污泥增长系数，即去除每 kgBOD 所产生的污泥 kg 数b—污泥自身氧化率，即每 kgBOD 自身氧化所产生的污泥

kg 数

第四章 污水的生物处理△ X= aQLr-bXV

△ X/XV=aQLr/XV-b

1/ θC =aU-b 4-5 图解法 4-19

表 4-5 几种物质的 a\b 值 P106

4 ）暴气时间 T=V/Q

5 ）污泥回流比 R=Qr/Q=CX/(Cr-Cx)

C=（ R/1+R ） *CR

第四章 污水的生物处理4 活性污泥法的运行方式1 ）普通活性污泥法 图 4-20

2 ）阶段暴气法 图 4-21

3 ）生物吸附法 图 4-22

4 ）完全混合法 图 4-23

5 ）延时暴气法 图 4-24

6 ）渐减暴气法 图 4-25

%90 ， BOD处理效果好

1 ．传统活性污泥法的特征：1) 有机物的吸附与代谢在一个曝气池中连续进行2) 活性污泥经历了一个生长周期：对数增长期→减速增长期→ 内源呼吸期。经历了吸附与代谢二个阶段3) S 由大→小， dO2/dt 由大→小。

3 ．缺点： 1) 不适应冲击负荷和有毒物质 因为是推流式，进入池中的污水和回流污泥在理论上不与池 中原有的混合液混合。∴水质的变化对活性污泥影响较大 2) 前段供氧不足，后段供氧过剩 3)Ns 不高，曝气池 V 大，占地大

2 ．优点：∴ 池首往往供氧不足，后段供氧过剩，池前段 DO 浓度较低，沿池长逐渐增高

传统活性污泥法（普通活性污泥法）

传统活性污泥法流程图（图17-11）

阶段曝气活性污泥法

特点 1) 分段多点进水，负荷分布均匀，均化了需氧量，避免 了前段供氧不足，后段供氧过剩的缺点 2) 提高了耐水质，水量冲击负荷的能力 3) 活性污泥浓度沿池长逐渐降低

阶段曝气活性污泥法工艺流程图

吸附—再生活性污泥法系统

特点 1) 吸附与再生分别进行，二沉池在二者之中 2) 吸附时间较短（ 30～ 60min ），再生池只对回流污泥再生。 ∴整个池容小于普通活性污泥法 3) 处理效果低于普通活性污泥法 4) 具有一定的耐冲击负荷的能力 5) 不宜处理溶解性有机物较多的污水吸附—再生活性污泥法工艺流程图（图17-13）

再生曝气活性污泥法系统

积较大而吸附段占的时间与容曝气池再生池 ，V2

1~

4

1V

而吸附再生活性污泥法系统 V 再生池很大，V 吸附仅 30～ 60min ，容积小

完全混合活性污泥法

sNN

F

N

F

特点 1) 耐冲击负荷，特别适应于工业废水处理 2) 池内水质均匀一致， 各点相同，

3) 池内需氧均匀，动力消耗小于推流式4) 出水水质比推流式差，活性污泥易产生膨胀

各部分工况几乎完全一致，可通过 来调整工作情况

完全混合活性污泥法工艺流程图（图17-14）

延时曝气活性污泥法

tQVQ

Vt ；、.1 低负荷长时间曝气

2. 特点 1) Ns非常小，只有 0.05～ 0.10 kgBOD/kgMLSS·d 2) 曝气时间 t长（ 24h以上），污泥处于内源呼吸期，剩余污泥量 少且稳定，池容大 3) 出水水质好，对原污水有较强的适应能力，无需设初沉池，只 适合于小城镇污水处理（ Q≤1000m3/d ）。污泥不需进行厌氧 消化处理 4) 基建费和运行费较高

吸附—再生活性污泥法工艺流程图

第四章 污水的生物处理三、暴气1 暴气方法和设备1 ）鼓风暴气小气泡扩散器 图 4-26 4-27

中气泡扩散器 图 4-28 4-29

大气泡扩散器 图 4-30

水力剪切扩散装置 图 4-31

空气升流暴气装置 图 4-32

第四章 污水的生物处理2 ）机械暴气泵型 倒散型 平板型 图 4-33

3 ）暴气设备的比较 表 4-7 P113

2 、暴气池的结构1 ）推流式暴气池 图 4-37 4-38

2 ）完全混合式 图 4-39 4-40 4-41 4-42

3 ）循环混合式 图 4-43

第四章 污水的生物处理四、活性污泥法的设计和运行1 活性污泥法的设计2 活性污泥法的运行和控制活性污泥法的培养活性污泥法的驯化活性污泥法的试运行活性污泥法运行中的异常现象污泥膨胀 污泥上浮（脱 N 上浮、腐化上浮、解体上浮、

泡沫问题）

第四章 污水的生物处理五、活性污泥法的新发展1 纯氧暴气法 1 ）联合暴气法 图 4-44

2 ）表面暴气法 图 4-45

2 深井暴气法3 粉末活性炭 - 活性污泥法4 两级活性污泥法（ AB法）

第四章 污水的生物处理5 两级活性污泥法脱 N 图 4-46 4-47

6 间歇暴气活性污泥法工艺（ SBR）7 氧化沟工艺1 ）特点 2 ）分类3 ）典型氧化沟帕斯韦尔氧化沟 图 4-50

T 型氧化沟 图 4-51

DE型氧化沟 图 4-52

图 17-17 纯氧曝气活性污泥法系统

1 ．概述

1-1 纯氧曝气活性污泥法系统

aK40CCKdt

dC2sa2

空气 纯氧

20℃ Po2 ＝ 0.21atmCs＝ 9.2mg/L

Po2 ＝（ 4.4～4.7）×0.21atm

Cs＝（ 4.4～4.7）×9.2mg/L

当维持曝气池 DO（ C ）＝ 2mg/L则氧转移的推动力：（ Cs－ C ）＝ 9.2－

2 ＝ 7.2mg/L

（ Cs－ C ）＝ 9.2－ 2＝ 7.2mg/L

aK2.7CCKdt

dC2sa2

。5.5aK2.7

aK40

dt

dC

2

2 倍提高了对比空气氧转移速率也

∴纯氧曝气氧转移推动（ Cs－ C ）比空气曝气氧转移的推动力提高了 40/7.2=5.5倍，同时纯氧曝气氧转移推速率

2 ．特征 1) 氧的利用率 EA＝（ 80～ 90 ）％，而传统活性污泥法 EA仅为 ± 10％ 2) MLSS＝ 4 ～ 7g/L ，使 Nrv↑

3) SVI＜ 100 ，一般不会发生污泥膨胀 4) 剩余污泥量小

V↓

纯氧曝气活性污泥法工艺流程图（图17-17）

1-2 浅层曝气活性污泥法系统（殷卡曝气法）

1. 气泡只有在形成与破碎的一瞬间有着最高的氧转移率，而与

其在液体中的移动高度无关

2. 可使用低压鼓风机，节省电耗， EP＝ 1.8～ 2.6kgO2/

KW·h

浅层曝气活性污泥法工艺流程图（图17-16）

浅层曝气活性污泥法系统

1.概述1)亨利定律： C ＝ H·P 式中： C—— 水中溶解氧饱和浓度 H——亨利常数 P——压力

2) 有利于微水中溶解氧饱和浓度

dt

dCCCaK

dt

dCCP s2s

生物的增殖和有机物降解2 ． 深水曝气池 深水中层曝气

池 深水底层曝气

池占地少混合液中 ，DO，

dt

dC

2 深水曝气活性污泥法系统

深井曝气池活性污泥法系统1. H＝ 50～ 100m， φ＝ 1 ～ 6m2. 特征：1) 氧的利用效率 EA 高达 90％，动力效率 EP 高达 6kgO2/KW·h ；占地少

（传统活性污泥法 EA＝ 10％±， EP＝ 2 ～ 3 ）2) 适用于各种气候条件，可不设初沉池3) 适用于处理高浓度有机废水

％总供氧量

转移到混合液中的氧量氧的利用效率 100E：——E AA

EP——动力效率： 1KWh电能转移到混合液中的氧量，以 kgO2/KW·h

深井曝气池活性污泥法工艺流程图（图17-15）

处理水空气

空气提升

原污水

回流污泥

17-15 图 深井曝气活性污泥法系统

深井曝气活性污泥法系统

特点

1) 当污水 BODu＞ 300mg/L ，一级曝气池以采用完全混合式曝气

池为好；（对水质水量冲击负荷承受力强）

2) 当污水 BODu＜ 300mg/L ，一级曝气池可采用推流式

3) 当污水 BODu＜ 150mg/L ，不应采用多级

4) 处理水水质好，但建设费和运行费均较高

3 粉末活性炭 - 活性污泥法( 略 )

4 两级或多级活性污泥法系统

高负荷活性污泥法

tQVQ

Vt ；，.1 不完全处理活性污泥法短时曝气

2. 特点

1). 曝气时间短（ 1.5～ 3.0h ）。 Ns 高（ 1.5～

3.0kgBOD/kgMLSS·d ）， ηBOD< （ 65～ 75）%。低

2). 池容小，出水水质不好

第四章 污水的生物处理7 氧化沟工艺1 ）特点 2 ）分类3 ）典型氧化沟帕斯韦尔氧化沟 图 4-50

T 型氧化沟 图 4-51

DE型氧化沟 图 4-52

环状跑道形曝气池

氧化沟

图 17-32 运行中的推流式曝气池

2 ．鼓风曝气系统的计算与设计

图 17-33 空气扩散装置（曝气器）

补充内容 17. 7 活性污泥处理系统的工艺设计

17.7.1 概述

17.7.2 曝气池（区）容积的计算

17.7.3 曝气系统与空气扩散装置的计算与设计

☆ 本教材设计举例

1 ．工艺设计内容 1 ）工艺流程选择 2 ） V 曝气池、曝气池工艺尺寸 3 ）需氧量、供气量的计算及曝气系统设计 4 ）回流污泥量（ RQ ）剩余污泥排放量 QW 与回流污泥系统的设计 5 ）二沉池的设计计算2 ．原始资料与数据 1 ） 曝气时间 t＞ 6h ，曝气池设计流量为 Q平均日 2 ） 曝气时间 t＝ 2h± ，曝气池设计流量为 KzQ 平均日 3 ） 曝气时间 t＝ 3 ～ 6h ，曝气池设计流量为 KdQ 平均日（最大平均

日）3 ．应确定的主要参数 1 ） Ns MLSS（MLVSS ） R SVI SV％ 2 ） Kz Y Kd a′ b′4 ．处理工艺流程的确定

17.7.1 概述

d)LSS(kgBOD/kgM VX

QSN a

s

XN

QSV

s

a

17.7.2 曝气池（区）容积的计算

（ 17-9 ）

（ 17-78 ）

e2V

ea SKtX

SS

由

eaa

a

ea SSS

S

SS

f

XX,

X

X

MLVSS

MLSSf VV

1 ． Ns 的确定1 ）完全混合式曝气

池 （ 17-

32 ）

： VX

QSN ) 12-17 ( X,S a

sa 中得出式代入将

fSK

tX

fSS

VX

fQSSN e2

V

ea

V

eas

式中： K2——0.0168～ 0.0281

工业废水 K2 值见表 17-17

对于城市污水： Ns＝ 0.3～ 0.5（ kgBOD5/kgMLSS•d ） 则 η≥90％， SVI＝ 80～

150

（ 17-79 ）

fSKN e2

s计算按完全混合式曝气池来

1918.1es S01295.0N

fNfSKN rse2

s

drsC

xrs KYN

1

f

NN

代入

3KYN

1

drsC 日求出

2 ）推流式曝气池

按经验计算式计算

根据 Ns 值，复核 SVI 值如果要求进入硝化阶段，则应使 θC＞ 3

日

（ 17-80 ）

图 17-32 运行中的推流式曝气池

2 ． X 的确定 X 高， V 小，但 X 不能太高，应考虑以下三个因素1 〉供氧的经济性与可能性 X 太高，粘滞性↑， O2 的扩散阻力增大，扩散器的动力费

用↑X 太高，需氧量太大，扩散器的供氧＜活性污泥的需氧，满足不

了活性污泥对氧的需要。对空气曝气而言，要求供氧量太大则为不可能。

∴ X 太高，即不经济也不可能

不经济

2 〉活性污泥的凝聚沉淀性能 X ＜ Xr ，而 Xr 与活性污泥的沉淀性能、浓缩时

间有关1.2r ： r

SVI

10X

6

r 一般为式中

∴ Xr与 SVI 成反比，当 SVI＝ 100± ， 则 Xr在 8000～ 12000mg/L之间

3 〉二沉池与污泥回流设备的造价 X 太高，二沉池负荷大，二沉池造价高 X 太高， RQ 回流污泥量大，回流污泥设备的造价与动力费

用↑

ewrwr XQQXQRQXXRQQ

0XQQ0X ewe

rwrwr XQQXQRQXXRQQ

R1

R

R1

Q

QR

RQQ

QRQ

X

Xw

w

r

0

Q

Q,QQ w

w

rXR1

RX

X 的确定（ 1 ） 进入二沉池的污泥量应等于从二沉池流出的污泥

量：

（ 17-81 ）

XRQQRQX r

XRQQXQRQX rwr

rSVI

10X

6

r

rSVI

10

R1

RX

6

对曝气池进出的污泥量进行物料平衡 :

（ 2 ）应为进入曝气池的污泥量加上曝气池内净增污泥量等

于流出曝气池的污泥量：

（ 3 ） 按（ 17-83 ）式计算出 X 在考虑上述三个因素的基础上，参考表 17-18 ，确

定 X

（ 17-82 ）

（ 17-83 ）

vr2 VXbQSaOR

vrhmax2 VXbQSKaO

1 ．活性污泥需氧量（ R＝ O2 ）与曝气设备供气量（ Gs ）的计算

1 ）需氧量计算（ 1 ） 日平均需氧量

（ 2 ） 最大时需氧量（ O2 ） max

)Pa(H108.910013.1P 35b

%100

E12179

E121O

A

At

2 ）供气量（ Gs ）计算（ 1 ） 计算 Csb

42

O

10206.2

PCC t

5b

ssb

17.7.3 曝气系统与空气扩散装置的计算与设计

20TTsb

20sb0

024.1CC

RCR

20TTsb

20sbmax2maxo

024.1CC

COR

（ 2 ）求曝气设备在标准条件下脱氧清水中的供氧量R0

日平均供氧量 R0

最大时供氧量（ R0） max

（ 17-71 ）

（ 17-71 ）

（ 3 ）求曝气设备供气量Gs

平均时供气量100

E3.0

RG

A

0s （m3/h ） （ 17-73 ）

最大时供气量（ Gs） max

100

E3.0

RG

A

max0maxs （m3/h ）

2 ．鼓风曝气系统的计算与设计

图 17-33 空气扩散装置（曝气器）

1 ）空气扩散装置（曝气器）的选定与布置 要求 EA、 EP 较高，且不易堵塞2 ）空气管道系统的计算与设计（ 1 ）经济流速： • 主干管、干管： 10～ 15 m/s • 竖管、支管： 4～ 5 m/s 然后根据 Q、 V查附录二求出对应

的管径（ 2 ）阻力损失计算＝总h 管h 扩散器h＋ 7.14 KPa（ 1.5mH2O柱）

＜ 4.9 Kpa ＜（ 4.9～ 9.8） KPa

21 hhh 管

式中： h1—— 沿程阻力损失，查附录三求出 h2——局部阻力损失，换算成当量长度 l0 来

计算

) m ( KD5.55l 2.10 当量长度

) m ( LLL 0 设计＝计算长度

ilhiOmH6C30D

Q

V

Q2

0 ＝阻力损失柱空气压力为 管

K是长度换算系数表（ 17-23 ）

由计算长度 L来查附录三，求出h 管

（ 17-84 ）

（ 3 ）鼓风曝气压缩空气的绝对压力 P

5

54321

h

hhhhhP

（ 17-85 ）

4321 hhhhH

321 hhh KPa 8.9H5.1h 4

台数来确定鼓风机的型号与根据 hhhhH

GQ

4321

s

式中： h1——管路沿程阻力损失（ Pa ） h2——管路局部阻力损失（ Pa ） h3—— 曝气器的阻力损失（ Pa ） 查产品样

本 h4—— 曝气器安装深度（m＝ 9.8×103Pa

） h5—— 所在地区的大气压（ Pa ）（ 4 ）空压机所需压力 H

估算空压机所需压力 P=

（ 5 ）鼓风机的选择

同型号：≤ 3 台 备用 1台

≥4 台 备用 2 台

1.5mH2O 柱

vr2 VXbQSaOR

20TTs

20sb0

024.1CC

RCR

188.18.2

0os KDV379.0RQ

208.23 KDV0804.0N

3 机械曝气装置的设计1 ）选择叶轮型式2 ）确定叶轮直径与轴功率

5171

7171

D

D

～：倒伞型叶轮平板型叶轮

～：泵型叶轮：

池

叶轮

5

2~

4

1

H

D

水深

叶轮

3 ）其它要求

调节叶轮速度和淹没深度

QRQR

R XR1

RX ) 83-17 ( r 推出污泥回流比式由

XX

XR

r

4. 污泥回流系统的设计与剩余污泥处置

1 〉污泥回流系统的设计（ 1 ）回流污泥量的计算（ QR ）

（ 17-86 ）

SVI、 X 、 Xr三者之间关系SVI会在一定范围内变化，要维持一定的 X ，则 R 就应加以调整变化同时 X 也需要根据进水负荷的变化而加以调整，为调整 X 也需要调整

R

（ 17-87 ）

∴ 设计应按 Rmax设计，并有几极较小回流比条件下工作的可能性，使 R 可以调整

rSVI

10X

6

r

rSVI

10

R1

RX

6

XX

XR

r

（ 17-87 ）

（ 17-7 ）

（ 17-83 ）

（ 2 ）污泥提升设备的选择与设计 ① 污泥泵（轴流泵） 效率高、运行稳定，不会破坏活性污泥絮体。设回流污泥泵 站，适用于大、中型污水厂

1n

hh 2

min1

5.0hh

h ：

21

1

在一般情况下

② 空气提升器 设在二沉池排泥井或曝气池进口处的污泥井内 一座污泥回流井只设一台空气提升器，并只接受一座二沉池污泥 斗来的污泥 升液筒在井内的最小淹没水深 h1 （mm ）

式中： n——密度系数，一般为 2 ～ 2.5 h2—— 需提升的高度

• 空气用量 Qu＝（ 3 ～ 5 ） Qmax 提升污泥量 查设计手册

（ 17-88 ）

③ 潜污泵④ 螺旋泵

) min/r (D

50V

3 2j 最佳转速

jgj V1.1VV6.0

jg V1.1~6.0V

) mm ( 1D1420.0

（ 17-89 ） 式中： D——螺旋泵的外缘直径

（m）工作转速 Vg

安装倾角： α＝ 30～ 38°泵体外缘与导槽内壁之间的间

隙 δ

优点与缺点：• 效率高，节省能耗• 不堵塞，维护管理方便• 转速较慢，不会打碎活性污泥絮体• 无其它附属设备，直接设在曝气池与二沉池之间，∴应用

广泛• 缺点是占地较大

（ 17-90 ）

) d/VSSkg ( VXKYQSX vdr

) VSSkg/d ( fXQX rs

剩余污泥式中 ) d/m ( QQ ： 3ws

75.0X

X

MLSS

MLVSSf

r

vr

/d)(m fX

XQ 3

rs

2 〉 剩余污泥及其处置(1) 剩余污泥

（ 17-15 ）

（ 17-91 ）

（ 17-92 ）

污泥浓缩—澄清—泥水分离

功能

(2) 处置 ① 将含水率为 99％的剩余污泥送入浓缩池浓缩 （ 96～ 97 ）％含水率的污泥再与初沉池

污泥一起去进行厌氧消化 ② 将含水率为 99％的剩余污泥→初沉池，起生物絮凝作用，提高初沉池去除效果。但是增大了初沉池负荷，提高了进入曝气池的BOD 浓度，增加了曝气池负荷 ③ 剩余污泥（ ρ＝ 99％）→浓缩→与初沉池污泥相混合，并投加混凝剂后采用机械脱水。5. 二沉池

2) 特点 (1) 同时具有泥水分离和污泥浓缩的二种功能，要求池表面积 A

较大 (2) 进入的混合液污泥浓度高，且具有絮凝性，属于成层沉淀 (3) 因为活性污泥质轻，出流堰负荷比初沉池小，为≤ 1.7L/m•s

， 初沉池为≤ 2.9 L/m•s

1)

（二沉池）水平 maxV （初沉池）水平 maxV3

2同时 ＝

5mm/s 7mm/s

(4) 静水压力排泥的静水头≥ 0.9mH2O 柱 参见：图 17-36

固体通量法表面负荷法

二沉池设计

)(m u6.3

Q

q

QA 2

3)

(1) 沉淀池表面积 A

式中： u—— 成层沉淀之沉速， mm/s

（ 17-93 ）

(2) 澄清区水深H1

tqA

QtH1

式中： t—— 水力停留时间（ h），一般为 1 ～ 1.5h

（ 17-94 ）

r

rXX

XQR14

XX2

1XQR12

VVVV

＝圆筒污泥区锥体污泥斗

锥体污泥斗锥体污泥斗圆筒污泥区 ＝＝ VV

XX

XQR14VVVV

r

(3) 污泥区容积 V

设计二沉池贮泥时间为2h

(4) 圆筒部分污泥区高度H2

A

VH 2

圆筒污泥区

(5) 池边水深（有效水深） H H＝ H1 + H2 + h2 ＝ H1 ＋ H2 ＋

0.3 澄清区 污泥区 缓冲层

(6) 池总高度 H 总

H 总＝ H + h1 + h3 + h4 池边水深 超高 池中心与池边落差 污泥斗高度 h1——导流区高度 h2—— 曝气筒直壁段高度 h3—— 沉淀区水深 1 ～ 2m H:(0.8～ 1.2m)—— 曝气筒保护高度6. 曝气沉淀池各部分尺寸的确定 1) 池体 受搅拌器的限制： （ 1 ） D≤20m ，∵受充氧能力和搅拌能力的限制， D 不能过大 （ 2 ） H 水深≤ 5m ，太深，搅拌不好，池底易于积泥 结构尺寸的要求： （ 3 ） h3 （沉淀区水深）＝ 1～ 2m ，过小就会影响上升水流的稳定 （ 4 ） 曝气筒保护高度 0.8～ 1.20m （ 5 ） 曝气筒直壁段高度 h2＞导流区高度 h1 且（ h2－ h1 ）≥ 0.414B（ B 为导流区宽度）

nV6.3

R1Qf ) ( 200mm/s § 100V

11

过窗流速～

F )(s/mm15V2 导流区面积导流区下降流速

23

22 VV ；

nV6.3

R1QF

—沉淀区面积—

—导流区面积—

—曝气区面积—

3

2

1

F

F

F

—回流缝面积—

—每个回流窗孔面积—

—回流窗孔总面积—

2

1

f

f

f

2) 回流窗

回流窗总长度为曝气筒周长的 30％±，其调节高度为 50～150mm

3) 导流区

4) V4＝ 20～ 40mm/s 确定回流缝的宽度 b， b一般取值为 150～ 300mm ，顺流圈长度 L＝ 0.4～ 0.6m 。该结构形式为防止曝气区混合液和气泡窜入污泥回流区，干扰沉淀；同时要使回流污泥顺利回流入曝气区。

s/mm4020V

VV

s/mm15V

s/mm200100V

4

23

2

1

～

～

B414.0hh

hh

12

12

且

5) 池底斜壁与水平呈 45°6)结构容积系数为（ 3 ～ 5

）％

※ 回流缝设计：先确定回流缝的宽度 b（ 150～ 300mm ）确定顺流圈长度 L＝ 0.4～ 0.6m校核回流缝内污水的流速 V4（ 20～ 40mm/s

）

41.1

bLDbf 42先求回流缝过水面积

则 s/mm40~20nf6.3

QRV

24

7. 处理水的水质1) 出水总的 BOD5＝溶解性 BOD5＋非溶解性 BOD5 （ Se ）2) 出水中 SS＝ Ce ＝ 20～ 30mg/L （ Xe ）

) CbX1.7CbX42.1 ( 5BOD eaea5 每日氧化掉的微生物量

非溶解性3) （ 17-95 ）式中： Ce—— 出水中 SS 浓度（ mg/L ） Xa—— 活的微生物在出水中 SS 中所占

比例

4.0X

1.0X

8.0X

a

a

a

其它活性污泥法延时曝气高负荷率

b—— 微生物自身氧化率（ Kd ）： 0.05～ 0.10 kg/kg•d（ d－ 1 ）

42.1113

1160X

1.42—— 氧化 1g 微生物体所需氧量1.42g

C5H7NO2+5O2→5CO2+NH3+2H2O

113 160

1 X

5——五天的 BOD培养期4) 处理出水中总 BOD5

值： eae5 CbX1.7SBOD 总 • Se 值是从滤后水样测出的，则出水总的 BOD5 值应按（ 17-

96 ） 计算得出 • Se 值是从滤后水静沉后水样测出，则 Ce 值从静沉下污泥中测 出，总的 BOD5 按（ 17-96 ）计算得出 • Se 值是从搅拌过的水样中测出，则测出的 Se 值即为总的BOD5

（ 17-96 ）

例题 17-1 ：已知 Q=30000m3/d， Kh=1.4， S0=225mg/L， Se=25mg/L ，一级处理的 ηBOD5=25%要求： • 计算确定曝气池工艺尺寸 • 计算设计鼓风曝气系统

☆ 本教材设计举例

解：一、曝气池各主要部位尺寸的计算与确定1 ．处理程度 η的确定〈 1 〉进入曝气池污水 75.168%251225Sa mg/L〈 2 〉出水中非溶解性

BOD5=7.1bXaSe

4.62509.01.7

mg/L （ 17-96 ）

处理水： BOD5 （总）＝ Se + BOD5 = Se + 7.1bXaCe

溶解性 非溶解性 ↓ ↓ 25mg/L 18.6 mg/L + 6.4 mg/L

%2.85

75.168

2575.168;%90

75.168

6.1875.168

mg/L 6.184.625CbX1.725BOD ea5 出水中溶解性

%9075.168

6.1875.168

S

SS

a

ea

〈 3〉

〈 4〉

2 ．运行方式 传统活性污泥法、阶段曝气活性污泥法、吸附－再生活性污泥法 集中从池首进水 沿曝气池多点进水 沿曝气池某点进水 和进回流污泥 从池首进回流污泥 从池首进回流污泥

3 ．曝气池计算与设计〈 1〉 Ns 的确定 首先拟定 Ns＝ 0.3 ，然后用下列公式校核

d/kgMLSSkgBOD 3.09.0

75.06.180185.0fSKN 5

e2s

（ 17-97 ）

〈 2 〉确定 X 由 Ns查图 17-2得出 SVI 值为 100～ 120 ，取 120 ，并取 R＝ 50％，

根据（ 17- 83 ）式计算 X

mg/L 33332.1120

10

5.01

5.0r

SVI

10

R1

RX

66

取整 X ＝ 3300 mg/L

〈 3 〉确定曝气池容积 V

3

s

a m 512133003.0

16930000

XN

QSV

； 4.2mH ； m 25602

5121V ，， 3 则取池水深则每座池容每组一座设二组曝气池

。 21 07.12.4

5.4B＝ 4.5m；B ； m 6.609

2.4

2560F 2 之间～在则取池宽每座池的表面积

m5.1355.4

6.609

B

FL 池长

m 1.275

5.135L ，5 1 每廊道长个廊道设

〈 4 〉确定曝气池各部位尺寸

取超高 0.5m ，池总高＝水深 + 超高＝ 4.2+0.5＝4.7m具体布置见图 17-38

二、曝气系统的计算与设计1 ．平均需氧量 O2

h/kg)8.173(170d/kg)5.4171(4.4080

1000

2500512115.0

1000

)6.18(2575.168300005.0VXbQSaO vr2

2 ．最大时需氧量 (O2)max

h/kg)3.211(205

241000

2500512115.0

1000

)6.18(2575.1684.1

24

300005.0O max2

每日去除的 BOD5 值：

d/kg)5.4504(4320

1000

)6.18(2575.16830000BOD5

522 kgBOD/kgO)93.0(95.0)5.4504(4320

)5.4171(4.4080O

2.1

)8.173(0.170

)3.211(0.205

O

O

2

max2

去除每千克 BOD5 的需氧量△ O2

3 ．供气量 Gs 确定用网状膜中微孔空气扩散器，其 EA＝ 12％，距池底 0.2m ，淹没水深 4.0m ，查附录一得出： Cs（ 20 ）＝ 9.17 mg/L， Cs（ 30 ）＝ 7.63 mg/L ，设计水温定为 30℃ （最不利温度！）。

Pa10405.14108.910103.1P 535b

%96.18%100

12.012179

12.0121%100

E12179

E121O

A

At

L/mg54.842

96.18

10026.2

10405.163.7

42

O

10026.2

PCC

5

5t

5b

30s30sb

L/mg5.10145.117.9C 20sb

h/kgO250

024.10.254.8195.082.0

)5.10(17.9170

024.1CC

RCR

2

203020T30sb

20sb0

h/kgO303

024.10.254.8195.082.0

)5.10(17.9205R 22030max0

• 平均供气量 Gs

h/m6946100123.0

250100

E3.0

RG 3

A

0s

• 最大时供气量 (Gs)max

h/m8418100123.0

303G 3

maxs

• 去除每千克 BOD5 的供气量为：

53 kgBOD/m6.3824

4320

6946

• 每m3 污水供气量为：

污水33 m/m56.52430000

6946

• 提升污泥的空气量：

h/m37506.024

300005 3＝

• 总需气量 GsT＝ 8418+3750＝ 12168m3/h

h/m16850

8418 ： 3每根竖管供气量

个采用空气扩散器个数 2500， 247949.0

1215 ：

个每根竖管上安装数目 5050

2500 ：

h/m37.32500

8418 ： 3每个扩散器的配气量

4 ．空气管路计算

空气管的布置

曝气池面积 F＝ 27×45＝ 1215m2

• 选择最远最长的管路作为计算管路，列空气管路计算表进行 计算，得出管道系统的总压力损失：

KPa979.1Pa19798.999.201hh 21

• 网状膜扩散器的压力损失为 5.88 KPa ，设计取 9.8 KPa

5 ．空气机的选择

• 所需压力P＝（ 4.2-0.2+1）×9.8＝ 49 KPa

• 空气流量：最大时： 8418+3750＝ 12168m3/h＝

202.8m3/min

平均时： 6946+3750＝ 10696m3/h＝ 178.3m3/min

• 选 LG60， 5 台， P＝ 50KPa， Q＝ 60 m3/min。 3 用

2 备； 4 用 1 备

%30 ， mg/L300S ，/h m 150Q5BOD0

3 经一级处理的已知

L/mg20S;dkgMLSS/kgBOD4.0N e5s

52 kgBOD/kgO0.1R;L/mg4000X %600R

例题 17-2 ：

已确定下列设计参数

解： 1. 曝气区容积 V

L/mg2103.013001SS 0a

d/m3600h24h/m150Q 33

3

s

a m5.47240004.0

2103600

XN

QSV

3m2375.2362

5.472V ， 每座设计二座池

23 m754.74

228.06.3

150

n6.3

QF

32 m1135.112

2

5.1150

2

QtV

m5.175

113

F

Vh）：(

3

21 导流区高度沉淀区高度

2 ．沉淀区面积与容积（ F3 、 V2 ）• 由 X ＝ 4000mg/L ，查表 17-25得 μ＝ 0.28mm/s

• 取沉淀 t＝ 1.5h ，则沉淀区容积 V2

为

V1—— 回流窗孔流速： 100～200mm/s

V2——导流区下降流速： 15mm/sV3—— 由导流区沉淀流速： V3 ＜ V2

V4—— 污泥回流缝的流速： 20～40mm/s

•

h/kgO5.14

21000

202101500.1

n1000

QSRR 2

r

需氧量

h/kgO6.24

024.15.16.719.08.0

17.95.14

024.1CC

RCR

2

203020T30s

20s0

3 ．需氧量与充气量的计算

〈 2 〉 标准条件下的充氧量 R0

〈 1〉

4 ．确定曝气叶轮、曝气区直径与面积 • 泵型叶轮：查附录六， R0＝ 26kgO2/h ，线速度为 4.5m/s ，叶轮直 径 d＝ 1000mm， N＝ 7KW • 曝气区直径：

m616d6D,6

1

D

d1

1

取

• 曝气区面积：222

11 m3.28614.34

1D

4

1F

2

22 m73.9

2156.3

61150

nV6.3

R1QF

导流区面积

m0.7

14.3

73.93.284FF4D 21

2

导流区外直径

m5.02

67

2

DDB 12

导流区宽度

2111 D

4

1——F ——h 曝气区面积导流区高度

nV6.3

R1Q——F ——h

222

导流区面积曝气区直壁高度

n6.3

Q——F ——h 33

沉淀区面积沉淀区水深

5 ．导流区直径与宽度

h4—— 曝气沉淀池斜壁高＝ H－ h3 ； 0.8～ 1.2m—— 曝 气区直壁段超高

•

•

•

6 ．曝气沉淀池直径 D

m12

14.3

7573.93.284FFF4D 321

7 ．曝气沉淀池其它各部位尺寸的确定〈 1 〉曝气区直壁高 h2＝ h1+0.414B＝ 1.5+0.414×0.5＝ 1.7m〈 2 〉曝气沉淀池池深 H取 4.2m〈 3 〉曝气沉淀池斜壁高： h4＝ H－ h3＝ 4.2－ 1.7＝ 2.5m〈 4 〉曝气沉淀池斜壁与曝气区直壁呈 45°〈 5 〉曝气沉淀池池底直径 D3＝ D － 2h4＝ 12－ 2×2.5＝ 7.0m

2

1

m46.121006.3

61150

nV6.3

R1Qf

24nm061.024

46.1

n

ff 1

2

11

8 ．回流窗尺寸 •V1 取 100mm/s ，回流窗孔总面积 f

•每池开 24 个回流窗孔，则每个窗孔面积 f1

•设计成 L×B＝ 300×200mm窗孔，共 24 个均布，并在孔口上设计闸板阀

2

42

m84.4

41.1

2.056.02.72.014.3

41.1

bLDbf

回流缝过水面积

符合要求 s/mm26284.46.3

6150

nf6.3

QRV

24

9 ．回流缝 • 曝气直径 D4＝ D3 （池底直径） +0.2m＝ 7+0.2＝ 7.2m • 回流缝宽b取 0.2m ，顺流圈长 L为 0.5m

• 回流缝内污水的流速 V4

•

10 ．曝气沉淀池实际容积核算 • 曝气沉淀池的总容积 V′ 为：

32.22

233

2

43

2

m3722

7

2

7

2

12

2

125.2

3

14.37.1

2

1214.3

2

D

2

D

2

D

2

Dh

3h

2

DV

3m353%51372%51VV

3221

22

22 m1135.1712

4hDD

4V

321 m240113353VVV

• 实际有效容积 V

• 沉淀区实际有效容积 V2

• 曝气区（包括导流区和回流区）的实际有效容积 V1

41.1

bLDbf

fnV

R1Qf

42

1

—回流缝过水面积＝—

—每个回流窗孔面积—

—回流窗孔总面积＝—

—曝气区直径（下）—

—曝气沉淀池池底直径—

—导流区外直径—

—曝气区直径（上）—

—曝气沉淀池直径—

4

3

2

1

D

D

D

D

D

• 曝气沉淀池各部分容积比较表

对于鼓风曝气：

VRCC024.1aKVdt

dCVOR rTsb

20T20L2 （ 17-98 ）

在标准条件下： α＝ 1 ， β＝ 1 ， ρ＝ 1 ， T＝ 20℃，

C ＝ 0

VaKdt

dCVR 20L0 则 （ 17-99 ）

： ) 108-17 (VC

RaK

20sb

020L 式得出代入

CC024.1

VC

RVOR Tsb

20T

20sb

02

20TTsb

20sb0

024.1CC

RCR

（ 17-71 ）

17.8.1 活性污泥处理系统的投产与活性污泥的培养驯化 1. 活性污泥的培养与驯化 2. 试运行17.8.2 活性污泥处理系统运行效果的检测 1. 反映处理效果的项目：进出水总的和溶解性的 BOD、 COD ，进出水 总的和挥发性的 SS ，进出水的有毒物质（对应工业废水） 2. 反映污泥情况的项目：污泥沉降比（ SV% ）、 MLSS、MLVSS、SVI、 溶解氧、微生物观学察等 3. 反映污泥营养和环境条件的项目：氮、磷、 pH 、水温等。17.8.3 活性污泥处理系统运行中的异常情况 1. 污泥膨胀 2. 污泥解体 3. 污泥腐化 4. 污泥上浮 5. 泡沫问题

17. 8 活性污泥处理系统的运行管理

1 、什么是活性污泥？它由一些什么部分组成？它的活性是指何而言？如何评价活性污泥的好坏？2 、活性污泥法的基本要领和基本流程是什么？3 、活性污泥评价指标有哪些？它们的意义与应用如何？其数值范围受何影响？4 、污泥龄的概念与意义是什么？怎样进行污泥龄的计算？在设计与运行中如何应用？5 、活性污泥法去除有机物的净化过程及作用如何？6 、生化反应中参数 Vmax、 K、 Y 、 Kd、 a‘、 b’ 的意义是什么？如何来求定这几个参数？7 、推流式与完全混合式曝气池的区别是什么？它们两者基质降解的数学模式为何不同？

思考题与习题

习题

8 、当完全混合式曝气池与推流式曝气池的进水 Q、 Sa 与要求出 水 Se都完全相 同时，且完全混合式曝气池中 X 等于推流式曝 气池中 X 时，问哪类池型需要的容积要大？为什么？9 、曝气设备的作用和分类如何，如何测定曝气设备的性能？10 、城市污水属低底物浓度的有机污水，试问有机废物的 降解速度遵循哪级反应？并用何式来描述？11 、曝气池有哪几种构造和布置形式？12 、活性污泥法有哪些主要的运行方式，各种运行方式的 特点是什么？促使各种运行方式发展的因素是什么？13 、影响活性污泥法运行的主要因素有哪些？这些因素的 作用是什么？14 、曝气池设计的主要方法有哪几种，各有什么特点？15 、曝气池和二沉池的作用和相互联系是什么？

习 题1 、二沉池的功能和构造与一沉池相比有什么不同？在二沉池中设置斜板 或斜管为什么不能取得理想的效果？2 、写出好氧微生物的分子式。氧化 1kgBOD5 的理论需氧量要多少 kg？产生 的活性污泥氧化 1kg 活性污泥的理论需氧量要多少 kg？3 、国内目前主要采用哪几种曝气设备，曝气设备的改进对活性污泥法将 带来什么好处？4 、污水充氧性能修正系数 α、 β的意义和测定原理如何？影响 α、 β值 的因素有哪些？5 、鼓风曝气与机械曝气设备选用计算式有何不同？6 、合建式完全混合曝气沉淀池的构造与各区的作用是什么？7 、 BOD5 污泥负荷 Ns与 Nrs 的概念与区别？8 、污泥回流的方式有哪几种？它们各自的优缺点是什么？9 、试论述鼓风曝气系统的设计、计算步骤和注意事项。

10 、曝气池内容解氧浓度应保持多少？在供气正常时它的突然变化说 明了什么？11 、试分别阐述曝气池每日活性污泥的净增殖量与曝气池混合液每日 需氧量的计算公式的物理意义？并写出每日排出剩余污泥体积量 的计算式。12 、从 θc=YNrs-Kd公式中，论述为什么 Nrs 增大， θ就减小 ?13 、从 Qsr=a＇+b＇ Nrs公式中，论述为什么 Nrs 增大， Qsr就减小？14 、活性污泥的合成产率 Y 与表观产率 Yobs 有何区别？它们与 θc的关 系式？15 、从生化降解有机物的原理，论述曝气池内水中的有机物、泥、气 三者之间的传质与转化关系。16 、城市污水二级处理出水中总 BOD 值与其中非溶解性 BOD 值的计算中 应注意什么问题？17 、产生活性污泥膨胀的主要原因是什么？

18 、如果某污水厂经常会发生严重的活性污泥膨胀问题，大致可以 从哪些方面着手进行研究、分析，可以采取哪些措施加以控制？19 、试从双膜理论推导氧转移速率公式，并说明 KLa 值如何测定？20 、普通曝气池混合液污泥浓度不能过高的原因何在？21 、经过实验得到如下一组数据，试求该反应的级数及反应速度常数k （数值及单位）：

t/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S(mg·L-1) 100 77.8 60.6 47.2 36.8 28.7 22.3 17.4 13.5 10.5 8.2

22 、已知某一级反应起始基质浓度为 220mg/L， 2h 后的基质浓度为

20mg/L ，求其反应速度常数 k与反应后 1h 的基质浓度 S。23 、在河流某断面处取水样测得二日 20℃ 的生化需氧量 BOD5 为

15mg/L ，若河水流速为 0.1m/s ，只考虑水体的生化自净作用，河水水

温 为 20℃ ，耗氧速度常数 k1=0.1d-1 ，求水流经过 86.4km之后

的五 日生化需氧量 BOD5 为多少？24 、某普通曝气池混合液的污泥浓度 MLSS为 4000mg/L ，曝气池

有效容 积 V=3000m3 ，若污泥龄 θc=10 天，求每日的干污泥增长量。

25 、曝气池有效容积为 4000m3 ，混合液浓度 2000mg/L （其中挥发性污泥 浓度为 1500mg/L ），半小时沉降比为 30% ，当进水 BOD5 为220mg/L， 每日处理 1000m3/d 生活污水时，处理后水的溶解性 BOD5 为20mg/L ， 试验测得污泥产率系数为 0.65g/g ，自身氧化率为 0.05/d 。计算污 泥负荷率、污泥指数、剩余污泥量、污泥龄、回流污泥浓度及污泥 回流比。26 、某市平均日污水流量为 48000m3/d， Kz=Kd·Kh=1.1×1.2 。污水 BOD5=180mg/L ，一级处理 BOD5 去除率为 20% 。二级处理拟用推流式 鼓风曝气工艺，其设计参数为：曝气池混合液污泥浓度 X=3000mg/L， DO=1.5mg/L， f=0.75 ，设计水温 30℃ ，污泥负荷率 Ns=0.35kgBOD5/（ kgMISS·d ）。生化反应系数为： Y=0.55 ， Kd=0.05， a‘=0.5， b’=0.15 。采用微孔曝气器， EA=18% ， α=0.95 ， β=0.9 ， ρ=1 ， Cs （ 30 ） =7.6mg/L ， Cs （ 20 ） =9.2mg/L 。曝气器距水面 3.6m ，二沉池中清液上升流速 U=0.4mm/s ，要求处理水 BOD5≤20mg/L 。请计算： ⑴曝气池的容积 (m3)。 ⑵每日需排除的剩余污泥量（ kg/d ）。 ⑶平均时，最大时需氧量。⑷平均时，最大时供气量。 ⑸二沉池沉淀表面积。

第四章 污水的生物处理第三节 生物膜法

生物滤池是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉的实践基础上，经原始的间歇砂滤池和接触滤池而发展起来的人工生物处理技术，已有百余年的发展史。

污水长时间以滴状喷洒在块状滤料层的表面上，在污水流经的表面上就会形成生物膜，待生物膜成熟后，栖息在生物膜上的微生物即摄取流经污水中的有机物作为营养，从而使污水得到净化。

第四章 污水的生物处理第三节 生物膜法

特点 : 1适应性好 2 不会发生污泥膨胀 , 运转方便 3 生物群丰富 4 剩余污泥少 5 自然通风供氧 6 运行方面灵活性差 7 空间效率低 8 可处理低负荷有机物废水

第四章 污水的生物处理一、生物膜净化污水的原理1 生物膜的形成 脱落的原因见下页2 生物膜中的微生物细菌 菌胶团 真菌 丝状细菌 原生动物后生动物 灰蝇从上到下很丰富

生物膜脱落的原因内因 厌氧菌营养耗尽而死亡，其附着力降低，很快脱落

气态代谢产物不断逸出，破坏了好氧层生态的稳定，使二者失去了平衡，生物膜老化

气态产物的积累，将膜顶起外因 水流的冲刷作用，加大水量，则冲刷力增大

第四章 污水的生物处理3 生物膜去除有机物过程 图 4-54空气中氧溶解于流动水层中； 污水中有机物由流动水层传递到附着水层，

在进入生物膜； 微生物代谢有机物。

第四章 污水的生物处理二、生物滤池的一般构造 图 4-55

1 滤料2 池壁3 排水及通风系统 图 4-56

4 布水装置 图 4-57

1 ．池体 生物滤池的池体多为圆形、方形或矩形；

池壁可有孔洞或不带孔洞的两种形式，有孔洞的池壁有利于滤料的内部通风，但在低温季节，易受低温的影响，使净化功能降低；池壁一般要求高于滤料表面 0.5~0.9m 。

2 ．滤料 滤料是生物滤池的主体，它对生物滤池

的净化功能有直接影响。其一般要求：大的表面积；有足够大的孔隙率；有较好的机械强度，不易变形和破碎。

3 ．布水装置 布水装置的目的是将废水均匀地喷洒在滤料上。

主要有两种： 固定式布水装置（普通生物滤池多采用）； 旋转式布水装置（高负荷生物滤池和塔式生物

滤池常用）。

4 、排水系统

排水系统处于滤床的底部，其作用是收集、排出处理后的废水和保证良好的通风；一般由渗水装置、汇水沟和总排水沟所组成；渗水装置用于支撑滤料，其排水孔隙的总面积应不小于滤池表面积的 20% ；渗水装置与池底之间的距离一般应在 0.4m 以上，以利通风，一般在出水区的四周池壁均匀布置进风孔。

第四章 污水的生物处理三、生物过滤法的基本流程与分类 1 低负荷生物滤池2 高负荷生物滤池3 塔式生物滤池 图 4-59

2. 高负荷生物滤池 1 ）高负荷生物滤池系统流程 （ 1 ） 典型流程 （ 2 ）二段滤池处理系统流程

2 ）特征 （ 1 ）大幅度地提高了滤池的负荷率； （ 2 ）高负荷生物滤池的高负荷率是通过限制进水

BOD5 和运行上采取处理水回流等技术措施而达到目的；

（ 3 ）处理水回流可以均化与稳定进水水质、加大水力负荷，及时地冲刷过厚和老化的生物膜，加速生物膜更新，抑制厌氧层发育，使生物膜经常保持较高的活性；抑制滤池蝇的过度滋长，减轻臭味。

第四章 污水的生物处理四、其他常用生物膜处理设施1 生物转盘 图 4-60

构造 技术条件 布置方式 ( 图 4-61)

2 生物接触氧化池图 4-62 4-63 4-64 4-65

3 生物流化床1)类型 :

两相生物流化床图 4-66 三相生物流化床图 4-67

1 ．盘片1 ）材质：要求轻质高强、耐腐不变形、取材加工方便，一般采

用聚氯乙烯或聚脂玻璃钢制作。 ζ =3~7mm（ ζ =10~15 ）2 ）形状、大小：圆形、正多角形，为波纹状盘片，此时表面积

可提高一倍。直径 Φ： 2~3.6m ，最大 Φ5.0m

3 ）盘片间距：一般为 30mm ，多级转盘前级数为 25~35mm ，后级数 10~20mm 。

2 ．接触反应槽 半圆形，盘片直径 40%浸没于污水中，盘片边缘与槽内面

间距≥ 150mm ，进出水采用锯齿形溢流堰，槽底设放空管。对于多级生物转盘在级与级之间设导流槽。

3 ．转轴与驱动装置 1 ）转轴：实心钢轴或无缝钢管，长 L=0.5~7.0m ，否则易扰曲变形，发生折断或扭断，直径 d=50~80mm 。

2 ）驱动装置：电机→减速器→转动链条→轴，转速0.8~3.0r/min ，线速度 10~20m/min 。不能过高或过低。

第四章 污水的生物处理2)生物流化床的构造床体载体布水装置充氧装置和脱膜装置四生物滤池系统的设计计算 P140例题 4-2

第四章 污水的生物处理第四节 厌氧生物处理法

特点 :1 应用范围广2 能耗低3 负荷高4 剩余污泥少 , 污泥脱水性好5N、 P 营养需要少6 有一定的杀菌作用7 厌氧污泥可长期储存8 厌氧反应器可间歇运转，停止运行后能迅速启动

第四章 污水的生物处理第四节 厌氧生物处理法

缺点 :1 微生物增殖缓慢，启动和处理时间长2 出水不达标，需要进一步处理3 工艺控制严格，对进水毒物敏感 （ PH、温度）4 对低浓度废水处理效果不好5 出水臭，影响环境

第四章 污水的生物处理一、厌氧生化法的基本原理图 4-68

水解酸化阶段产氢产乙酸阶段产甲烷阶段

第四章 污水的生物处理二、厌氧生化法的影响因素1 温度图 4-69

2PH值及碱度 6.8-7.2，加石灰调节3C/N比 =10-20： 1

4 有机负荷率5 搅拌6 有毒物质 表 4-2

各种废物的碳氮比（ C/N ）

原料 碳氮比 原料 碳氮比

大便 (6~10):1 厨房垃圾 25:1

小便 0.8:1 混合垃圾 34:1

牛厩肥 18:1 初沉池污泥 5:1

鲜马粪 24:1 二沉池污泥 10:1

鲜羊粪 29:1 鲜猪粪 13:1

第四章 污水的生物处理三、厌氧生化法的工艺和设备1 厌氧消化池 1 ）传统消化池 图 4-70 4-71

2 ）高速消化池 图 4-72

2 厌氧接触法 图 4-73

3 厌氧滤池 图 4-74

4 升流式厌氧污泥床反应器 UASB 图 4-75

5 厌氧膨胀床和流化床 图 4-76

6 两段厌氧法和复合厌氧法 图 4-77 4-78

第四章 污水的生物处理7 厌氧生物处理构筑物容积的确定 P155

例题 4-4

四、厌氧处理装置的启动与运行管理

第四章 污水的生物处理第五节 污水的自然生物处理

一、氧化塘1 氧化塘的类型和机理1 ）好氧塘2 ）兼性塘3 ）厌氧塘4 ）暴气塘2 氧化塘的优缺点