1、廢水的生物處理方法簡(jiǎn)介

廢水的生物處理方法是利用生物的新陳代謝作用，對(duì)廢水中的污染物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定、使之無(wú)害化的處理方法。對(duì)污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定的主體是微生物。由于微生物具有來(lái)源廣、易培養(yǎng)、繁殖快、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、易變異等特性，因此在使用上能較容易地采集菌種進(jìn)行培養(yǎng)增殖，并在特定條件下進(jìn)行馴化使之適應(yīng)有毒工業(yè)廢水的水質(zhì)條件。微生物的生存條件溫和，新陳代謝過(guò)程中不需高溫高壓，它是不需投加催化劑的催化反應(yīng)，用生化法促使污染物的轉(zhuǎn)化過(guò)程與一般化學(xué)法相比*得多。處理廢水的費(fèi)用低廉，運(yùn)行管理較方便，所以生化處理是廢水處理系統(tǒng)中重要的過(guò)程，目前，這種方法已廣泛用作生活污水及工業(yè)有機(jī)廢水的二級(jí)處理。                                          

2、活性污泥法的基本原理

（1）、基本流程

向生活污水注入空氣進(jìn)行曝氣，并持續(xù)一段時(shí)間以后，污水中即生成一種絮凝體。這種絮凝體主要是由大量繁殖的微生物群體所構(gòu)成，它有巨大的表面積和很強(qiáng)的吸附性能，稱為活性污泥(activated sludge)。

（2）、活性污泥的組成

活性污泥組成：活性的微生物，微生物自身氧化的殘留物，吸附在活性污泥上不能被生物降解的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物組成。其中微生物是活性污泥的主要組成部分。活性污泥中的微生物又是由細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等多種微生物群體相結(jié)合所組成的一個(gè)生態(tài)系。

活性污泥通常為黃褐色絮狀顆粒，其直徑一般為0.02－2mm，含水率一般為99.2－99.8％，密度因含水率不同而異，一般為1.002－1.006g/cm3。細(xì)菌是活性污泥組成和凈化功能的中心，是微生物的主要部分。污水中有機(jī)物的性質(zhì)決定那些種屬的細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)。例如：含蛋白質(zhì)的污水有利于產(chǎn)堿桿菌屬和芽孢桿菌屬，而醣類污水或烴類污水則有利于假單孢菌屬。在一定的能量水平(即細(xì)菌的活動(dòng)能力)下，細(xì)菌構(gòu)成了活性污泥的絮凝體的大部分，并形成菌膠團(tuán)，具有良好的自身凝聚和沉降性能。在活性污泥中，除細(xì)菌外還出現(xiàn)原生動(dòng)物，是細(xì)菌的捕食者，繼之出現(xiàn)后生動(dòng)物，是細(xì)菌的第二次捕食者。

（3）、凈化過(guò)程與機(jī)理

1）、初期去除與吸附作用

在很多活性污泥系統(tǒng)里，當(dāng)污水與活性污泥接觸后很短的時(shí)間（10－45 min)內(nèi)就出現(xiàn)了很高的有機(jī)物(BOD)去除率。這種初期高速去除現(xiàn)象是吸附作用所引起的。由于污泥表面積很大(可達(dá)2000－10000m2/m3混合液)，且表面具有多糖類粘質(zhì)層，因此，污水中懸浮的和膠體的物質(zhì)是被絮凝和吸附去除的。

2）、微生物的代謝作用

             活性污泥中的微生物以污水中各種有機(jī)物作為營(yíng)養(yǎng)，在有氧的條件下，將其中一部分有機(jī)物合成新的細(xì)胞物質(zhì)(原生質(zhì))，對(duì)另一部分有機(jī)物則進(jìn)行分解代謝，即氧化分解以獲得合成新細(xì)胞所需要的能量，并終形成CO2和H2O等穩(wěn)定物質(zhì)。

3）、絮凝體的形成與凝聚沉降

如果形成菌體的有機(jī)物不從污水中分離出去，這樣的凈化不能算結(jié)束。為了使菌體從水中分離出來(lái)，現(xiàn)多采用重力沉降法。如果每個(gè)菌體都處于松散狀態(tài)，由于其大小與膠體顆粒大體相同，它們將保持穩(wěn)定懸浮狀態(tài)，沉降分離是不可能的。為此，必須使菌體凝聚成為易于沉降的絮凝體。絮凝體的形成是通過(guò)絲狀細(xì)菌來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

3 、活性污泥法的分類

按廢水和回流污泥的進(jìn)入方式及其在曝氣池中的混合方式，活性污泥法可分為推流式（plug flow reactor）和*混合式(compley mixed reactor)兩大類。推流式活性污泥曝氣池有若干個(gè)狹長(zhǎng)的流槽，廢水從一端進(jìn)入，在曝氣的作用下，以螺旋方式推進(jìn)，流經(jīng)整個(gè)曝氣池，至池的另一端流出，隨著水流的過(guò)程，污染物被降解。此類曝氣池又可分為平行水流(并聯(lián))式和轉(zhuǎn)折水流(串聯(lián))式兩種。

（1）、推流式活性污泥法的特點(diǎn)：

（a）廢水中污染物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；示意

（b）推流式曝氣池可采用多種運(yùn)行方式；

（c）曝氣池可以做的比較大，不易產(chǎn)生短路，適合于處理量比較大的情況；示意

（d）氧的利用率不均勻，入流端利用率高，出流端利用率低，會(huì)出現(xiàn)池尾供氣過(guò)量的現(xiàn)象，增加動(dòng)力費(fèi)用。示意

（2）、*混合式活性污泥法：

*混合式曝氣池，是廢水進(jìn)入曝氣池后在攪拌的作用下迅速與池中原有的混合液充分混合，因此混合液的組成、微生物群的量和質(zhì)是*均勻一致的。

這意味著曝氣池中所有部位的生物反應(yīng)都是同樣的，氧吸收率都是相同的。

*混合式活性污泥法的特點(diǎn)：

（a）抗沖擊負(fù)荷的能力強(qiáng)，池內(nèi)混合液能對(duì)廢水起稀釋作用。示意

（b）由于全池需氧要求相同，能節(jié)省動(dòng)力；

（c）有時(shí)曝氣池和沉淀池可合建，不需要單獨(dú)設(shè)置污泥回流系統(tǒng)，便于運(yùn)行管理；

（d）連續(xù)進(jìn)水、出水可能造成短路，易引起污泥膨脹。示意

（e）池子體積不能太大，因此一般用于處理量比較小的情況，比較適宜處理高濃度的有機(jī)廢水。

接供氧方式，活性污泥可分為鼓風(fēng)曝氣式和機(jī)械曝氣式兩大類。鼓風(fēng)曝氣式是采用空氣(或純氧)作氧源，以氣泡形式鼓入廢水中。它適合于長(zhǎng)方形曝氣池，布?xì)庠O(shè)備裝在曝氣池的一側(cè)或池底。氣泡在形成、上升和破壞時(shí)向水中傳氧并攪動(dòng)水流。機(jī)械曝氣式是用專門的曝氣機(jī)械，劇烈地?cái)噭?dòng)水面，使空氣中的氧溶解于水中。通常，曝氣機(jī)兼有攪拌和充氧作用，使系統(tǒng)接近*混合型。

4、活性污泥的評(píng)價(jià)指標(biāo)

（1）、混合液懸浮固體(mixed liquor suspension solid, MLSS)

混合液是曝氣池中污水和活性污泥混合后的混合懸浮液?；旌弦汗腆w懸浮物數(shù)量是指單位體積混合液中干固體的含量，單位為mg/L或g/L，工程上還常用kg/m3，也稱混合液污泥濃度（一般用X表示）。它是計(jì)量曝氣池中活性污泥數(shù)量多少的指標(biāo)。一般活性污泥法中，MLSS濃度一般為2－4g/L。

（2）、混合液揮發(fā)性懸浮固體(mixed liquorvolatile suspension solid, MLVSS)

指混合液懸浮固體中的有機(jī)物的重量，單位為mg/L、g/L或kg/m³。把混合液懸浮固體在600℃焙燒，能揮發(fā)的部分即是揮發(fā)性懸浮固體，剩下的部分稱為非揮發(fā)性懸浮固體。一般在活性污泥法中用MLVSS表示活性污泥中生物的含量。在一般情況下，MLVSS/MLSS的比值較固定，對(duì)于生活污水，常在0.75左右。對(duì)于工業(yè)廢水，其比值視水質(zhì)不同而異。

（3）、污泥沉降比(settling volume, sludge sedimentation ratio, SV)

污泥沉降比是指曝氣池混合液在l00mL量筒中，靜置沉降30min后，沉降污泥所占的體積與混合液總體積之比的百分?jǐn)?shù)。所以也常稱為30 min沉降比。正常的活性污泥在沉降30min后，可以接近它的大密度，故污泥沉降比可以反映曝氣池正常運(yùn)行時(shí)的污泥量。可用于控制剩余污泥的排放。它還能及時(shí)反映出污泥膨脹等異常情況，便于及早查明原因，采取措施。污泥沉降比測(cè)定比較簡(jiǎn)單，并能說(shuō)明一定問(wèn)題，因此它成為評(píng)定活性污泥的重要指標(biāo)。

（4）、污泥體積指數(shù) (sludge volume index, SVI)

污泥體積指數(shù)也稱污泥容積指數(shù)，是指曝氣池出口處混合液，經(jīng)30min靜置沉降后，沉降污泥體積中1g干污泥所占的容積的毫升數(shù)，單位為mL/g，但一般不標(biāo)出。它與污泥沉降比有如下關(guān)系：SVI=(SV×10)/X 式中：X的單位為g/L，SV以百分?jǐn)?shù)代入。

SVI值能較好地反映出活性污泥的松散程度(活性)和凝聚、沉降性能。SVl值過(guò)低，說(shuō)明污泥顆粒細(xì)小緊密，無(wú)機(jī)物多，缺乏活性和吸附力；SVI值過(guò)高，說(shuō)明污泥難于沉降分離，并使回流污泥的濃度降低，甚至出現(xiàn)污泥膨脹(sludge bulking)，導(dǎo)致污泥流失等后果。一般認(rèn)為，處理生活污水時(shí)SVI<100時(shí)，沉降性能良好；SVI為100-200時(shí)，沉降性能一般；SVI>200時(shí)，沉降性能不好。一般控制SVI為50－150之間較好。

（5）、活性污泥的生物相

活性污泥中出現(xiàn)的是普通的微生物。主要是細(xì)菌、放線菌、真菌、原生動(dòng)物和少數(shù)其他微型動(dòng)物。在正常情況下，細(xì)菌主要以菌膠團(tuán)形式存在，游離細(xì)菌僅出現(xiàn)在未成熟的活性污泥中，也可能出現(xiàn)在廢水處理?xiàng)l件變化 (如毒物濃度升高、pH值過(guò)高或過(guò)低等)，使菌膠團(tuán)解體時(shí)。游離細(xì)菌多是活性污泥處于不正常狀態(tài)的特征。

5、影響活性污泥法處理效果的因素

（1）、污泥負(fù)荷

在活性污泥法中，一般將有機(jī)物（BOD5）與活性污泥(MLSS)的重量比值(food to biomass,F:M)，稱為污泥負(fù)荷，一般用N表示。污泥負(fù)荷又分為重量負(fù)荷和容積負(fù)荷。重量負(fù)荷(organic loading rate, NS）即單位重量活性污泥在單位時(shí)間內(nèi)所承受的BOD5量，單位為kgBOD5/(kgMLSS·d)。容積負(fù)荷（volumetric loading rate, NV）是曝氣池單位有效容積在單位時(shí)間內(nèi)所承受的BOD5量，單位為kgBOD5/(m3·d)。

污泥負(fù)荷的計(jì)算公式：

式中：Q－廢水的處理量，m³/d；V－曝氣池的有效容積，m³；S₀－進(jìn)水BOD5濃度，kg/m³；X－活性污泥濃度，kgMLSS/m³ 。

為了表示有機(jī)物的去除情況，也采用去除負(fù)荷Nr，即單位重量活性污泥在單位時(shí)間所去除的有機(jī)物重量。

Nr－去除負(fù)荷；Se－出水BOD濃度。

污泥負(fù)荷的影響：

污泥負(fù)荷與廢水處理效率、活性污泥特性、污泥生成量、氧的消耗量有很大關(guān)系，是設(shè)計(jì)活性污泥法時(shí)的主要參數(shù)。溫度對(duì)污泥負(fù)荷的選擇也有一定影響。污泥負(fù)荷影響活性污泥特性。采用不同的污泥負(fù)荷，微生物的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)不同，活性污泥絮凝和沉降性也就不同。實(shí)踐表明，在一定的活性污泥法系統(tǒng)中，污泥的SVI值與污泥負(fù)荷之間有復(fù)雜的變化關(guān)系。SVI與污泥負(fù)荷曲線是具有多峰的波形曲線，有三個(gè)低SVI的負(fù)荷區(qū)和兩個(gè)高SVI的負(fù)荷區(qū)。如果在運(yùn)行時(shí)負(fù)荷波動(dòng)進(jìn)入高SVI負(fù)荷區(qū)，污泥沉降性差，將會(huì)出現(xiàn)污泥膨脹。一般在高負(fù)荷時(shí)應(yīng)選擇在1.5-2.0kgBOD /kgMLSS·d范圍內(nèi)，中負(fù)荷時(shí)為0.2-0.4kg BOD/kgMLSS·d，低負(fù)荷時(shí)為0.03－0.05kgBOD/kgMLSS·d

（2）、污泥齡(ts或qc)和水力停留時(shí)間（q）

污泥齡（sludge age)是曝氣池中工作著的活性污泥總量與每日排放的污泥量之比，單位是d。在運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)，曝氣池中活性污泥的量保持常數(shù)，每日排出的污泥量也就是新增長(zhǎng)的污泥量。污泥齡也就是新增長(zhǎng)的污泥在曝氣池中平均停留時(shí)間，或污泥增長(zhǎng)一倍平均所需要的時(shí)間。污泥齡也稱固體平均停留時(shí)間或細(xì)胞平均停留時(shí)間。污泥齡是影響活性污泥處理效果的重要參數(shù)。水力停留時(shí)間q是指水在處理系統(tǒng)中的停留時(shí)間，單位也是d。q＝V/Q，V是曝氣池的體積；Q是廢水的流量。

（3）、溶解氧(dissolved oxygen,DO)

對(duì)于推流式活性污泥法，氧的大需要量出現(xiàn)在污水與污泥開始混合的曝氣池首端，常供氧不足。供氧不足會(huì)出現(xiàn)厭氧狀態(tài)，妨礙正常的代謝過(guò)程，滋長(zhǎng)絲狀菌。供氧多少一般用混合液溶解氧的濃度表示。活性污泥絮凝體的大小不同，所需要的小溶解氧濃度也就不一樣。絮凝體越小，與污水的接觸面積越大，也越利于對(duì)氧的攝取，所需要的溶解氧濃度就小。反之絮凝體大，則所需的溶解氧濃度就大。為了使沉降分離性能良好，較大的絮凝體是所期望的，因此溶解氧濃度以2mg/L左右為宜。

（4）、營(yíng)養(yǎng)物(nutrients)

在活性污泥系統(tǒng)里，微生物的代謝需要一定比例的營(yíng)養(yǎng)物，除以BOD表示的碳源外，還需要氮、磷和其他微量元素。生活污水含有微生物所需要的各種元素，但某些工業(yè)廢水卻缺乏氮、磷等重要元素。一般認(rèn)為對(duì)氮、磷的需要應(yīng)滿足以下比例，即BOD:N:P=100:5:1。

（5）、pH值

對(duì)于好氧生物處理，pH值一般以6.5－9.0為宜。pH值低于6.5，真菌即開始與細(xì)菌競(jìng)爭(zhēng)，降低到4.5時(shí)，真菌將占優(yōu)勢(shì)，嚴(yán)重影響沉降分離。pH值超過(guò)9.0時(shí)，代謝速度受到阻礙。需要指出的是pH值是指混合液而言。對(duì)于堿性廢水，生化反應(yīng)可以起緩沖作用。對(duì)于以有機(jī)酸為主的酸性廢水，生化反應(yīng)也可以起緩沖作用。

（6）、水溫(temperature)

在微生物酶系統(tǒng)不受變性影響的溫度范圍內(nèi)，水溫上升就會(huì)使微生物活動(dòng)旺盛，就能夠提高反應(yīng)速度。水溫上升還有利于混合、攪拌、沉降等物理過(guò)程，但不利于氧的轉(zhuǎn)移。對(duì)于生化過(guò)程，一般認(rèn)為水溫在20－30℃時(shí)效果，35℃以上和l0℃以下凈化效果即降低。

（7）、有毒物質(zhì)(toxic materials)

對(duì)生物處理有毒害作用的物質(zhì)很多。毒物大致可分為重金屬、H2S等無(wú)機(jī)物質(zhì)和氰、酚等有機(jī)物質(zhì)。這些物質(zhì)對(duì)細(xì)菌的毒害作用，或是破壞細(xì)菌細(xì)胞某些必要的生理結(jié)構(gòu)，或是抑制細(xì)菌的代謝進(jìn)程。毒物的毒害作用還與pH值、水溫、溶解氧、有無(wú)其他毒物及微生物的數(shù)量或是否馴化等有很大關(guān)系。

（8）、污泥回流比

污泥回流比(ratio of returned sludge)是指回流污泥的流量與曝氣池進(jìn)水流量的比值，一般用百分?jǐn)?shù)表示，符號(hào)為R。污泥回流量的大小直接影響曝氣池污泥的濃度和二次沉淀池的沉降狀況，所以應(yīng)適當(dāng)選擇，一般在20％－50％之間，有時(shí)也高達(dá)150％。

6、活性污泥增長(zhǎng)規(guī)律

活性污泥中的微生物是多菌種的混合群體，其生長(zhǎng)繁殖規(guī)律比較復(fù)雜，但也可用其增長(zhǎng)曲線表示一般規(guī)律。活性污泥的增長(zhǎng)過(guò)程可分為對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期、減速增長(zhǎng)期和內(nèi)源呼吸期三個(gè)階段。在每個(gè)階段，有機(jī)物(BOD)的去除率、去除速率、氧的利用速度及活性污泥特征等都各不相同。活性污泥微生物增長(zhǎng)曲線（見(jiàn)課件）

7 、活性污泥法的數(shù)學(xué)描述

（1）、活性污泥系統(tǒng)生物過(guò)程動(dòng)力學(xué)

*混合式活性污泥過(guò)程在推導(dǎo)過(guò)程中假定有機(jī)物的降解僅在曝氣池中發(fā)生，因此計(jì)算qc時(shí)，僅考慮曝氣池的容積。

（2）、污泥負(fù)荷對(duì)需氧量的影響

理論上，去除lkgBOD應(yīng)消耗lkgO₂。由于廢水中有機(jī)物的存在形式及運(yùn)轉(zhuǎn)條件不同，需氧量有所不同。廢水中膠體和懸浮狀態(tài)的有機(jī)物首先被污泥表面吸附、水解、再吸收和氧化，其降解途徑和速度與溶解性BOD不同。當(dāng)污泥負(fù)荷大時(shí)，BOD在系統(tǒng)中的停留時(shí)間短，一些只被吸附而未經(jīng)氧化的有機(jī)物可能隨污泥排出處理系統(tǒng)，使去除單位BOD的需氧量減少。在低負(fù)荷情況下，有機(jī)物能*氧化，甚至過(guò)量自身氧化，因此需氧量單耗大。從需氧量看，高負(fù)荷系統(tǒng)比低負(fù)荷系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)。過(guò)程總需氧量包括有機(jī)物去除(用于分解和合成)的需氧量以及有機(jī)體自身氧化需氧量之和。

8、曝氣的方法與設(shè)備

曝氣的作用：供氧；攪拌混合作用，使活性污泥在混合液中保持懸浮狀態(tài)，與廢水充分接觸混合。曝氣的方法：鼓風(fēng)曝氣；機(jī)械爆氣

鼓風(fēng)機(jī)械曝氣聯(lián)合

（1）、曝氣原理

氣液傳質(zhì)過(guò)程通常遵循一定的傳質(zhì)擴(kuò)散理論,目前工程和理論上應(yīng)用較多的為雙膜理論。雙膜理論認(rèn)為，在氣-水界面上存在著氣膜和液膜，氣膜外和液膜外有空氣和液體流動(dòng)，屬紊流狀態(tài)，氣膜和液膜間屬層流狀態(tài)，不存在對(duì)流。

雙膜理論示意圖（見(jiàn)課件）

氧傳遞過(guò)程的基本方程如下:

式中：dC/dt－氧的傳遞速率(氧進(jìn)入水的速率)，mg/(L·h)；C－液相氧的實(shí)際濃度，mg/L；

Cs－氧的飽和濃度，mg/L；KLa－液相總傳質(zhì)系數(shù)，1/h。

曝氣時(shí)推動(dòng)氧分子通過(guò)液膜的動(dòng)力是水中氧的飽和濃度Cs和實(shí)際濃度C的差。Cs決定于空氣中氧的分壓，所以終起決定作用的推動(dòng)力是氧分壓，而C值由微生物的耗氧速率確定。氧的傳遞速率同氣、液兩相的界面面積成正比，由于其面積難于估算，所以把它的影響包括在傳質(zhì)系數(shù)內(nèi)，故KLa叫總傳質(zhì)系數(shù)。KLa的倒數(shù)單位是時(shí)間，可以把它看作是把溶解氧濃度從C增加到Cs所需的時(shí)間。

（2）、曝氣設(shè)備

衡量曝氣設(shè)備效能的指標(biāo)有動(dòng)力效率EP、氧轉(zhuǎn)移效率EA和充氧能力。動(dòng)力效率EA是指消耗1kWh電能所轉(zhuǎn)移到液體中去的氧量，單位為kg/kWh。氧轉(zhuǎn)移效率也稱氧利用率，它是指鼓風(fēng)曝氣轉(zhuǎn)移到液體中的氧占供給氧的百分?jǐn)?shù)：

E_A=(Ro/W)×100％。

其中：W－供氧量，kg/h；Ro－吸氧量，kg/h。

對(duì)于鼓風(fēng)曝氣，各種擴(kuò)散裝置在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的EA值是事先通過(guò)脫氧清水的曝氣試驗(yàn)測(cè)定得出的，一般為5％－15％左右。充氧能力是指葉輪或轉(zhuǎn)刷在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移到液體中的氧量kg/h。對(duì)曝氣設(shè)備的要求：良好的曝氣設(shè)備除應(yīng)當(dāng)具有較高的動(dòng)力效率和氧轉(zhuǎn)移效率外，還應(yīng)盡可能滿足下列要求：（a）攪拌均勻；（b）構(gòu)造簡(jiǎn)單；（c）能耗少；（d）價(jià)格低；（e）性能穩(wěn)定，故障少；（f）不產(chǎn)生噪音及其它公害；（g）對(duì)某些工業(yè)廢水耐腐蝕性強(qiáng)。

1）鼓風(fēng)曝氣

鼓風(fēng)曝氣是傳統(tǒng)的曝氣方法，它由加壓設(shè)備、擴(kuò)散裝置和管道系統(tǒng)三部分組成。加壓設(shè)備一般采用回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)，也有采用離心式鼓風(fēng)機(jī)的，為了凈化空氣，其進(jìn)氣管上常裝設(shè)空氣過(guò)濾器，在寒冷地區(qū)，還常在進(jìn)氣管前設(shè)空氣預(yù)熱器。

擴(kuò)散裝置的分類：小氣泡擴(kuò)散裝置：擴(kuò)散板、擴(kuò)散管或擴(kuò)散盤屬小氣泡擴(kuò)散裝置；中氣泡擴(kuò)散裝置：穿孔管屬中氣泡擴(kuò)散裝置；大氣泡擴(kuò)散裝置：豎管曝氣屬大氣泡擴(kuò)散裝置；水力剪切擴(kuò)散裝置：倒盆式、撞擊式和射流式屬水力剪切擴(kuò)散裝置，機(jī)械剪切擴(kuò)散裝置：渦輪式屬機(jī)械剪切擴(kuò)散裝置。

a）擴(kuò)散板、擴(kuò)散管、擴(kuò)散盤

擴(kuò)散板是用多孔性材料制成的薄板，有陶土制、塑料制或其他材料制成的，其形狀可做成方形或長(zhǎng)方形，方形擴(kuò)散板尺寸通常為300×300×（25－40)mm，擴(kuò)散板安裝在池底一側(cè)的預(yù)留槽上，空氣由豎管進(jìn)入槽內(nèi)，然后通過(guò)擴(kuò)散板進(jìn)入混合液。擴(kuò)散板的通氣率一般為l－1.5m3/m2·min，氧利用率約10％，充氧動(dòng)力效率約為2kgO2/kWh。缺點(diǎn)是板的孔隙小、空氣通過(guò)時(shí)壓力損失大、容易堵塞。

擴(kuò)散板及其安裝方式：

擴(kuò)散管是由陶質(zhì)多孔管組成，其內(nèi)徑44－75mm，壁厚6－14mm，長(zhǎng)60Omm，每l0根為一組，通氣率為12－15m3/根·h。目前用軟管代替陶質(zhì)多孔管。

b)穿孔管曝氣器及布置方式

c)豎管

豎管曝氣是在曝氣池的一側(cè)布置以橫管分支成梳形的豎管，豎管直徑在l5mm以上，離池底150mm左右。豎管屬于大氣泡擴(kuò)散器，由于大氣泡在上升時(shí)形成較強(qiáng)的紊流并能夠劇烈地翻動(dòng)水面，從而加強(qiáng)了氣泡液膜層的更新和從大氣中吸氧的過(guò)程

d）水力剪切擴(kuò)散裝置

2)機(jī)械曝氣

機(jī)械曝氣設(shè)備的式樣較多，大致可歸納為葉輪和轉(zhuǎn)刷兩大類。曝氣葉輪有安裝在池中與鼓風(fēng)曝氣聯(lián)合使用的，也有安裝在池面的，后者稱“表面曝氣”。表面曝氣具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，動(dòng)力消耗小，運(yùn)行管理方便，氧吸收率高的優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)用較多。常用的表面曝氣葉輪有泵型，倒傘型和平板型。

曝氣器的選擇原則：

對(duì)于較小的曝氣池，采用機(jī)械曝氣器能減少動(dòng)力費(fèi)用，并省去鼓風(fēng)曝氣所需的管道系統(tǒng)和鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備，維護(hù)管理也比較方便。這類曝氣器的缺點(diǎn)是，轉(zhuǎn)速高，其動(dòng)力消耗隨曝氣池的增大而迅速增大，所以曝氣池不能太大。這種曝氣器需要較大的表面積，因此曝氣池的深度也受到限制。還有，如果曝氣池中產(chǎn)生泡沫，將嚴(yán)重降低充氧能力。鼓風(fēng)曝氣供應(yīng)空氣的伸縮性較大，曝氣效果也較好，一般用于較大的曝氣池。鼓風(fēng)曝氣的缺點(diǎn)是需要鼓風(fēng)機(jī)和管道系統(tǒng)。曝氣頭易堵塞。

3 、曝氣池的類型與構(gòu)造

從混合液流型可分為推流式、*混合式和循環(huán)混合式三種；

從平面形狀可分為長(zhǎng)方廊道形、圓形或方形、環(huán)形跑道形三種；

從采用的曝氣方法可分為鼓風(fēng)曝氣式、機(jī)械曝氣式以及兩者聯(lián)合使用的聯(lián)合式三種；

從曝氣池與二次沉淀池的關(guān)系可分為分建式和合建式兩種。

（1）、推流式曝氣池

推流式曝氣池為長(zhǎng)方廊道形池子，常采用鼓風(fēng)曝氣，擴(kuò)散裝置排放在池子的一側(cè)。這樣布置可使水流在池中呈螺旋狀前進(jìn)，增加氣泡和水的接觸時(shí)間。曝氣池的數(shù)目隨污水廠大小和流量而定，在結(jié)構(gòu)上可以分成若干單元，每個(gè)單元包括幾個(gè)池子，每個(gè)池子常由一至四個(gè)折流的廊道組成。推流式曝氣池結(jié)構(gòu)示意圖（見(jiàn)課件）曝氣池的池長(zhǎng)可達(dá)100m。為了防止短流，廊道長(zhǎng)度和寬度之比應(yīng)大于5，甚至大于10。為了使水流更好的旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，寬深比不大于2，常在1.5－2之間。池深常在3－5m。曝氣池進(jìn)水口一般淹沒(méi)在水面以下，以免污水進(jìn)入曝氣池后沿水面擴(kuò)散，造成短流，影響處理效果。曝氣池出水設(shè)備可用溢流堰或出水孔。通過(guò)出水孔的水流流速一般較小(0.1－0.2m/s)，以免污泥受到破壞。

（2）、*混合式曝氣池

*混合式曝氣池常采用葉輪供氧，多以圓形、方形或多邊形池子作單元，主要是因?yàn)樾枰腿~輪所能作用的范圍相適應(yīng)。

改變?nèi)~輪的直徑可以適應(yīng)不同直徑(邊長(zhǎng))、不同深度的池子需要。長(zhǎng)方形曝氣池可以分成一系列相互銜接的方形單元，每個(gè)單元設(shè)置一個(gè)葉輪。

使用*混合式曝氣池時(shí)，為了節(jié)約占地面積，常常是把曝氣池和沉淀池合建。

（3）、循環(huán)混合式曝氣池

循環(huán)混合式曝氣池多采用轉(zhuǎn)刷供氧，其平面形狀如環(huán)形跑道，如下圖所示。循環(huán)混合式曝氣池也稱氧化渠或氧化溝（oxidation ditch)，是一種簡(jiǎn)易的活性污泥系統(tǒng)，屬于延時(shí)曝氣法。

氧化溝的平面圖像跑道一樣，轉(zhuǎn)刷設(shè)置在氧化渠的直段上，轉(zhuǎn)刷旋轉(zhuǎn)時(shí)混合液在池內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，流速保持在0.3m/s以上，使活性污泥呈懸浮狀態(tài)。氧化渠的流型為環(huán)狀循環(huán)混合式，污水從環(huán)的一端進(jìn)入，從另一端流出。一般混合液的環(huán)流量為進(jìn)水量的數(shù)百倍以上，接近于*混合，具備*混合曝氣池的若干特點(diǎn)。

氧化溝的特點(diǎn)：

（a）簡(jiǎn)化了預(yù)處理，氧化溝水力停留時(shí)間和污泥齡比一般生物處理法長(zhǎng)，懸浮有機(jī)物可與溶解性有機(jī)物同時(shí)得到較*的去除，排出的剩余污泥已得到高度穩(wěn)定，因此氧化溝可以不設(shè)初次沉淀池，污泥也不需要進(jìn)行厭氧消化；

（b）占地面積少，因在流程中省略了初次沉淀池、污泥消化池，有時(shí)還可省略二次沉淀池和污泥回流裝置，使污水廠總占地面積不僅沒(méi)有增大，相反還可縮??；

（c）從溶解氧的分布看，氧化溝具有推流特性，溶解氧濃度在沿池長(zhǎng)方向形成濃度梯度，形成好氧、缺氧和厭氧條件。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)合理的設(shè)計(jì)與控制，可以取得的除磷脫氮效果。

另外，氧化溝的曝氣方式也不限于轉(zhuǎn)刷一種，也可以用其它方法曝氣。氧化溝的構(gòu)造形式也是多種多樣的，根據(jù)不同的目的可以設(shè)計(jì)多種形式的氧化溝。氧化溝技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展較快的生物水處理技術(shù)。