活性污泥法动力学的主要公式: 莫诺德模式:  (1)  (2) L—M模式: 1）基本概念:  (3)  (4)  或  （5） 或  （6） 2）第一基本方程式:  （7） 第二基本方程式:  （8） 第一导出方程式:  （9） 第二导出方程式:  （10） 第三导出方程式:  （11）  （12） 第四导出方程式:  （13） 第五导出方程式:  （14）  （15）  （16） 活性污泥净化反应过程: 在活性污泥处理系统中，有机底物从废水中被去除的实质就是有机底物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过程，这一过程的结果是污水得到了净化，微生物获得了能量而合成新的细胞，活性污泥得到了增长。 一般将这整个净化反应过程分为三个阶段： 初期吸附； 微生物代谢； 活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩 初期吸附: 在活性污泥系统内，在污水开始与活性污泥接触后的较短时间(10(30min)内，由于活性污泥具有很大的表面积因而具有很强的吸附能力，因此在这很短的时间内，就能够去除废水中大量的呈悬浮和胶体状态的有机污染物，使废水的BOD5值(或COD值)大幅度下降。 但这并不是真正的降解，随着时间的推移，混合液的BOD5值会回升，再之后，BOD5值才会逐渐下降。 活性污泥吸附作用的大小与很多因素有关: 废水的性质、特性： 对于含有较高浓度呈悬浮或胶体状态的有机污染物的废水，具有较好的效果。 活性污泥的状态： 在吸附饱和后应给以充分的再生曝气，使其吸附功能得到恢复和增强，一般应使活性污泥微生物进入内源代谢期。 2.2.1.4 活性污泥系统的主要运行方式 迄今为止，在活性污泥法工程领域，应用着多种各具特色的运行方式。主要有以下几种： 1)传统活性污泥法；2)完全混合活性污泥法；3)阶段曝气活性污泥法；4)吸附—再生活性污泥法；5)延时曝气活性污泥法；6)高负荷活性污泥法；7)纯氧曝气活性污泥法；8)浅层低压曝气活性污泥法；9)深水曝气活性污泥法；10)深井曝气活性污泥法。 传统活性污泥法： 1)工艺流程: 2)供需氧曲线 3)主要优点： a.处理效果好：BOD5的去除率可达90-95%； b.对废水的处理程度比较灵活，可根据要求进行调节。 4)主要问题： a.为了避免池首端形成厌氧状态，不宜采用过高的有机负荷，因而池容较大，占地面积较大； b.在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，会浪费了动力费用； c.对冲击负荷的适应性较弱。 5)一般所采用的设计参数(处理城市污水): 二、完全混合活性污泥法 主要特点： a.可以方便地通过对F/M的调节，使反应器内的有机物降解反应控制在最佳状态； b.进水一进入曝气池，就立即被大量混合液所稀释，所以对冲击负荷有一定的抵抗能力； c.适合于处理较高浓度的有机工业废水。 主要结构形式： a.合建式（曝气沉淀池）： b.分建式 三、阶段曝气活性污泥法——又称分段进水活性污泥法或多点进水活性污泥法 工艺流程为： 1)主要特点： a.废水沿池长分段注入曝气池，有机物负荷分布较均衡，改善了供养速率与需氧速率之间的矛盾，有利于降低能耗； b.废水分段注入，提高了曝气池对冲击负荷的适应能力； 2)主要设计参数： 四、吸附再生活性污泥法——又称生物吸附法或接触稳定法。 主要特点是将活性污泥法对有机污染物降解的两个过程——吸附、代谢稳定，分别在各自的反应器内进行。 1)主要优点： a.废水与活性污泥在吸附池的接触时间较短，吸附池容积较小，再生池接纳的仅是浓度较高的回流污泥，因此，再生池的容积也是小的。吸附池与再生池容积只和仍低于传统法曝气池的容积，建筑费用较低； b.具有一定的承受冲击负荷的能力，当吸附池的活性污泥遭到破坏时，可由再生池的污泥予以补充。 2)主要缺点： 对废水的处理效果低于传统法，此外，对溶解性有机物含量较高的废水，处理效果更差。 3)主要设计参数： 五、延时曝气活性污泥法——完全氧化活性污泥法 1)主要特点： a.有机负荷率非常低，污泥持续处于内源代谢状态，剩余污泥少且稳定，勿需再进行处理； b.处理出水出水水质稳定性较好，对废水冲击负荷有较强的适应性； c.在某些情况下，可以不设初次沉淀池。 2)主要缺点： 池容大、曝气时间长，建设费用和运行费用都较高，而且占地大； 一般适用于处理水质要求高的小型城镇污水和工业污水，水量一般在1000m3/d以下。 3)主要设计参数： 六、高负荷活性污泥法——又称短时曝气法或不完全曝气活性污泥法 1)主要特点： 有机负荷率高，曝气时间短，对废水的处理效果较低； 在系统和曝气池的构造等方面与传统法相同。 2)主要设计参数： 七、纯氧曝气活性污泥法 1)主要特点： a.纯氧中氧的分压比空气约高5倍，纯氧曝气可大大提高氧的转移效率； b.氧的转移率可提高到80-90%，而一般的鼓风曝气仅为10%左右； c.可使曝气池内活性污泥浓度高达4000(7000mg/l，能够大大提高曝气池的容积负荷； d.剩余污泥产量少，SVI值也低，一般无污泥膨胀之虑。 2)曝气池结构： 3)主要设计参数： 八、浅层低压曝气法——又称Inka曝气法 1)理论基础：只有在气泡形成和破碎的瞬间，氧的转移率最高，因此，没有必要延长气泡在水中的上升距离。 2)其曝气装置一般安装在水下0.8(0.9米处，因此可以采用风压在1米以下的低压风机，动力效率较高，可达1.80(2.60kgO2/kw.h； 3)其氧转移率较低，一般只有2.5%； 4)池中设有导流板，可使混合液呈循环流动状态。 九、深水曝气活性污泥法 1)主要特点： a.曝气池水深在7(8m以上， b.由于水压较大，洋的转移率可以提高，相应也能加快有机物的降解速率； c.占地面积较小。 2)一般有两种形式：a.深水中层曝气法：b.深水深层曝气法： 十、深井曝气活性污泥法——又称超深水曝气法 1)工艺流程： 一般平面呈圆形，直径约介于1(6m，深度一般为50(150m。 2)主要特点： a.氧转移率高，约为常规法的10倍以上； b.动力效率高，占地少，易于维护运行； c.耐冲击负荷，产泥量少； d.一般可以不建初次沉淀池 e.但受地质条件的限制。 3)主要设计参数 各种活性污泥法的设计参数(处理城市污水,仅为参考值) 设计参数 传统活性污泥法 完全混合活性污泥法 阶段曝气活性污泥法  BOD5—SS负荷(kgBOD5/kgMLSS.d) 0.2(0.4 0.2(0.6 0.2(0.4  容积负荷(kgBOD5/m3.d) 0.3(0.6 08(2.0 0.6(1.0  污泥龄(d) 5(15 5(15 5(15  MLSS(mg/l) 1500(3000 3000(6000 2000(3500  MLVSS(mg/l) 1200(2400 2400(4800 1600(2800  回流比(%) 25(50 25(100 25(75  曝气时间HRT(h) 4(8 3(5 3(8  BOD5去除率(%) 85(95 85(90 85(90  各种活性污泥法的设计参数(处理城市污水,仅为参考值)(续表1) 设计参数 吸附再生活性污泥法 延时曝气活性污泥法 高负荷活性污泥法  BOD5—SS负荷(kgBOD5/kgMLSS.d) 0.2(0.6 0.05(0.15 1.5(5.0  容积负荷(kgBOD5/m3.d) 1.0(1.2 0.1(0.4 1.2(2.4  污泥龄(d) 5(15 20(30 0.25(2.5  MLSS(mg/l) 吸附池1000(3000 再生池4000(10000 3000(6000 200(500  MLVSS(mg/l) 吸附池800(2400 再生池3200(8000 2400(4800 160(400  回流比(%) 25(100 75(100 5(15  曝气时间HRT(h) 吸附池0.5(1.0 再生池3(6 18(48 1.5(3.0  BOD5去除率(%) 80(90 95 60(75  各种活性污泥法的设计参数(处理城市污水,仅为参考值)(续表3) 设计参数 纯氧曝气活性污泥法 深井曝气活性污泥法  BOD5—SS负荷(kgBOD5/kgMLSS.d) 0.4(1.0 1.0(1.2  容积负荷(kgBOD5/m3.d) 2.0(3.2 3.0(3.6  污泥龄(d) 5(15 5  MLSS(mg/l) 6000(10000 3000(5000  MLVSS(mg/l) 4000(6500 2400(4000  回流比(%) 25(50 40(80  曝气时间HRT(h) 1.5(3.0 1.0(2.0  溶解氧浓度DO(mg/l) 6(10   SVI(ml/g) 30(50   BOD5去除率(%) 75(95 85(90  2．2．1．4 曝气池的型式与构造 一、曝气池的分类 根据混合液在曝气池内的流态，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。 二、曝气池的流态——推流式、完全混合式、循环混合式 1、推流式曝气池 ((曝气池表面呈长方形；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，混合液内影响活性污泥净化功能的各种因素，如F/M值、微生物的组成和数量、基质的组成和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，可以有单廊道、二廊道以及三廊道和四廊道，甚至更多。 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； ((曝气池内混合液的组成以及F/M值、微生物的组成和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，而不是一个线段。 优点： ①由于池内混合液对废水起到了稀释作用，因此，能够承受高浓度的废水，对冲击负荷有一定的适应能力； ②需氧在整个池内的要求相同，能够节省动力； ③可使曝气池与沉淀池合建，无需单独设置污泥回流系统，易于运行管理。 3、循环混合式曝气池 ((氧化沟 三、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，因此，曝气池的构造首先取决于曝气方式和所采用的曝气装置。 采用鼓风曝气系统的曝气池的构造 该系统的曝气池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 （废水流量、水质、处理要求；单元设计；1(多个廊道） ②廊道的长度与宽度： （为了防止水流短路和结构上的要求，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： ((曝气装置多为一侧安装；池墙顶部与脚部均呈45(斜面； ((尽量共用空气管道和不水槽； ((池深应从两方面来考虑：氧的转移与鼓风机的出口风压； ((多采用3(5m，水面上超高不小于0.5m； ((在距池底1/2或1/3处设排水管，以备培养活性污泥用； ((在池底设放空管，池底应设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的构造 a.完全混合式： ((表面为圆形或方形 (图1) b.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。 c.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 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； ((水深一般为1.0—1.5m； ((混合液外在沟内的流速不应小于0.3m/s。 图3：