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，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)的推動力較大，效率較高；

2、推流式曝氣池可采用多種運行方式；

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，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，增加動力費用。

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設(shè)計參數(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)廢水的各項設(shè)計參數(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。這種運行方式的主要特點是將活性污泥對有機污染物降解的兩個過程一吸附、代謝，分別在各自的反應(yīng)器內(nèi)進行。

廢水在再生池得到充分再生，具有很強活性的活性污泥同步進入吸附池，兩者在吸附池中充分接觸，廢水中大部分有機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入再生池，活性污泥在這里將所吸附的有機物進行代謝活動，使有機物降解，微生物增殖，微生物進人內(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是：

1、廢水與活性污泥在吸附池的接觸時間較短，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，可由再生池內(nèi)的污泥予以補救。

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

本系統(tǒng)處理工業(yè)廢水的各項設(shè)計參數(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)時間 吸附池 0.5~1.0h，

再生池 3~6h； 

污泥回流比(R) 25%~100%；

曝氣時間(t） 3~6h；

BOD5去除率 80%~90%。

五、延時曝氣活性污泥法

該工藝又稱完全氧化活性污泥法。工藝的主要特點是：有機負(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)荷有較強的適應(yīng)性和不需設(shè)初次沉淀池的優(yōu)點。主要缺點是池容大，曝氣時間長，建設(shè)費和運行費用都較髙，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)廢水所采用的各項設(shè)計參數(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%；

曝氣時間(t） 18~48h；

BOD5去除率 75%~95%。

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

高負(fù)荷活性污泥法又稱短時曝氣法或不完全活性污泥法。工藝的主要特點是負(fù)荷率高，曝氣時間短，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)廢水各項設(shè)計參數(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。單位輸入能量的相對吸氧量可達最大，它可充分發(fā)揮曝氣設(shè)備的能力。風(fēng)機的風(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1.80~2.60kg/(kW.h)。工藝缺點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，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，具有以下幾個特點：

 

(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散能力；

 

(2）氧的利用率可髙達80%~90%，而空氣曝氣活性污泥法僅10%左右，因此達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4000~7000mg/L，故在相同有機負(fù)荷時，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，氧由離心壓縮機經(jīng)中空軸進入回轉(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，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
 

氧化溝的工藝運行特點主要有以下幾方面。

 

1、預(yù)處理得到簡化

 

由于氧化溝的水力停留時間和污泥齡一般較其他生物處理法長，因此懸浮有機物和溶解性有機物可同時得到較徹底的去除，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，也不需要進行厭氧硝化，可直接進行濃縮與脫水。

 

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，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水流前進，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)有機物濃度和溶解氧濃度均不相同，因此可實現(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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