第四章活性污泥1

1第四章活性污泥法P140〖教学9.0学时；实习12.0学时〗第一节概述〖1.0学时〗1活性污泥法处理系统基本工艺流程1.1初次沉淀池：污废水经格栅除去固体渣和杂物进入初沉池，进行沉淀。1.2曝气池：活性污泥反应池（生物反应池），污废水在此进行好氧生物氧化，形成活性污泥混合液（MLSS）1.3二次沉淀池：反应的活性污泥混合液在此沉淀，上清液排出，部分污泥返回曝气池，剩余污泥排出进行污泥处理。1.4鼓风机泵房：提供反应器所需的空气1.5回流污泥泵房：对二次沉淀池的污泥进行分发。2活性污泥法的特点2.1历史悠久，艾登（Ardon）和罗克特（Rockaet）发明于1914年。2.2用途广泛：广泛用于城市污水和有机废水的处理。2.3处理效率高：一般情况下BOD5、COD的去除效率可达50%和70%,甚至更高。2.4运行成本低：一次性投入成本较高，但运行期人员、能源消耗较低。2.5占地面积大：一个完整的体系土建面积较大。3活性污泥法的基本技术条件3.1要有充足的生物：活性污泥混合液中有比表面积大的絮状体微生物群体，进行生物氧化反应。常见的生物种类主要有以下几类（参见图-4-2，p142）：①细菌类A、菌胶团：团状胶质絮体，含有大量菌体。初沉池鼓风机房曝气池二沉池污泥回流废水排放剩余污泥排放污泥泵房污泥污水废水2b、球衣细菌：丝状菌体，白或灰色，最常见的一种，量大的会导致污泥膨胀，不利于系统正常运行。C、硝化菌：好氧条件下将氨氮氧化为亚硝酸盐，可进一步氧化致硝酸盐。d、脱氮菌：缺氧条件下，利用硝酸盐中的氧来氧化分解有机物，将亚硝酸盐或硝酸盐还原为氮气。e、聚磷菌：缺氧好氧交替条件下，对磷有过剩的摄取能力。②原生动物：是水生的单细胞好氧生物。有吞食有机物、细菌，并将其分解氧化的能力。③藻类：是植物，含有叶绿素。利用CO2和水进行光和作用，释放出氧气。④后生动物：多细胞组成，如轮虫、甲壳虫、昆虫的幼虫等。能参与污水处理。3.2进水水质的要求①营养源：微生物在反应器内繁殖，就必须有形成细胞的元素存在，特别是氮、磷元素。按重量比，COD:N:P=100:5:1较为合适。N，P不足时会出现水质恶化或污泥膨胀。②PH:应控制在6.0-8.5之间。注意：a、一般情况下（弱碱或弱酸性）废水的pH往往能自动调整到中性，不一定进行预先调节pH。b、当有大量无机酸混入时，需进行中和处理。C、适时取样检测pH，以便控制pH高低。③水温：控制在40℃，高时会出现蛋白变质，氧失去活性，水质可能恶化，夏季尤其注意。温度过低也会影响微生物的活性，需要时适当提温。④进水浓度：a、按照设计的要求控制进水浓度，高浓度废水应稀释。b、进水分布均匀，分散流入，尽快混合稀释。⑤水量与水质的均衡控制a、有机物浓度过大，可能会降低处理效率，水质恶化，减少进水量。b、有机物浓度过低，要加大进水量，但二沉池的表面负荷会增加，造成沉降分离的不良影响。C、水量与水质均衡的好办法是，设置废水调节池，可减少水质的波动，从而有利于进水的水量的控制。⑥悬浮物质，初沉不到位，大量悬浮物质进入反应器会使水质恶化或引起污泥膨胀。⑦油脂类及油分a、动植油量过大会形成油膜，或形成凝固球状，分解极为缓慢。b、石油类的分解很缓慢，故体系当中的BOD的量应是石油类的5-10倍为宜。C、当体系中的油类的量超过挥发分（VSS）20%时，污泥会被油分浸渍，大大降低去油效率。⑧溶解盐类：a、微生物可耐受盐的浓度为3%，控制在此范围之内。b、盐浓度高时，丝状菌易成块，对沉降有好处，视污泥性能来控制盐度。⑨重金属类：a、微生物需要有Zn、Cu、Co、Mo等，量大了会受毒害3b、Ni、Cd、Cr毒害性更强c、重金属浓度高会带来污染转移的后续问题，必要时应预先消除重金属。第二节初次沉淀池〖2.0学时〗P1441、意义：除去进水中的悬浮固形物2、技术要求a、池形：长方形、正方形、圆形，又分平流式、辐流式、竖流式b、长方形的长宽比3:1为宜c、池数：两个或大于两个，许多企业用一个池。d、池子构造：水密性钢筋混凝土；池底坡度：圆形为5/100～10/100，长方形为1/100～2/100。污泥斗的坡度在60º以上。e、设计运行参数：表面水力负荷1.5～3.0m3/(m2·h)为准。f、有效水深以2.4～4.0m为准g、沉淀时间1.0～2.0h为准h、出水堰最大负荷2.9升/m·si、超高以50cm为准——池壁高于水面j、刮泥机：类型：①链带式，连续不断地刮泥，0.3～1.2m/min②桁车式，单向刮泥，返程时提出水面③施转式，适用于圆形池，有中心驱动和周边驱动两种，1—３转/h。K、排泥设备的要求①用污泥泵排泥，排泥管径150mm，提升力大，耐腐蚀。②排泥管道应易于清堵，并设于池底部上30cm以上位置。3、初次沉淀池的维护管理3.1一般要求3.1.1正常操作：a、调节进水、出水量，保证沉降效率；b、控制排泥含水率97%，（污泥浓度计或界面仪）；c、及时消除浮渣；d、剩余污泥排回初沉池时，回流比应2%，还应视污泥浓度而变化；3.1.2安全操作：4池上工作应采取安全防护与救护（救生衣、救生圈等）排泥部位可能会有沼气等有毒气体排放，注意防护；多人在刮泥机上工作时，注意安全或减少刮泥机非正常运转；注意各设备、电器的定期检修与维护保养。3.1.3技术指标：a、各类初沉池正常运转参数，见表4—1，教材148页。b、水质指标：出水BOD5去除率25%出水SS去除率40%排放的污泥含水率98%3.2水质管理3.2.1正常情况下①外观及气味：池中水色变黑或有恶臭或油上浮等现象，为不正常，在3.2.2进述；②水温：沉淀效率随水温上升而升高，下降而降低；③透明度：一般情况下，进水优于出水（不一定），可由工作实践找出相关关系；④pH:控制在6.0—8.5之间（必须）；⑤初沉去除BOD：一般为20%—30%，溶解性BOD在进水中占50%—60%，在出水中占60%—70%，其余的是固形物的BOD。池中污泥腐败或有机物含量高时，比例还含更高。⑥COD，初沉去除率：一般20%—40%。多次测定可由COD推断BOD，（BOD需5天出结果）；⑦SS，初沉SS去除率40%—55%（指进水SS100—200mg/L时）；⑧排泥的总固体浓度，无机盐不应计算在内，所以常以SS浓度表示；⑨排泥灼烧减量：一般情况下，排泥中的有机物比例在45%—85%之间，范围较大，这受地域差别，废水类型，回流比的影响；⑩～⒁总氮TN、有机氮、氨态氮NH3-N、亚硝酸氮NO2-N、硝酸氮NO3-N，总的讲分无机氮和有机氮两类，不同形式的氮都有其具体的含义；⒂碱度：初沉出水和处理结束出水的碱度可判断工艺过程硝化反应的程度；⒃⒄总磷TP，磷酸盐PO43：-比较初沉出水和最终出水的磷浓度，可判断生物氧化处理的运行状况。3.2.2出水异常的分析出水颜色、气味异常、透明度下降或SS升高时，表明出水异常，原因分析见※图4—4，P151，归纳讲解。3.3初沉池运行管理3.3.1正常管理表4—2不同处理方法沉淀时间的设计值沉淀时间（h）分流制合流制5沉淀法33滤池2活性污泥法1.5①表面水力负荷（m3/m2.h）的调节：不能机械地套用表4-2。注意：a、若SS去除率过高，会导致曝气池的丝状菌过度繁殖，引起污泥膨胀和污泥指数上升。b、进水SS过低时可不经过初沉池池而直接进入曝气池；②入流闸的调节保持入流水量，流速均匀，尤其是多个初沉池时要注意各池的均一性，这样不会过分扰动池水；③刮泥机：正常运转，不应堵塞；④排泥量：适时检测污泥含水率，确定排泥次数及时间；⑤剩余污泥回流比：监测池中SS浓度，控制回流比很重要。⑥水面观察：有污泥上浮，气味增大，颜色突变都属异常，要不断巡视。⑦来水的观察：进调节池前，出格栅后，或进初沉池前都可看到来水的外观。⑧设备：设备、电器、仪表的巡视，检修、保养。⑨排泥量控制a、排泥应及时，污泥过量存积水质会恶化，污泥量不足，会增加污泥浓缩的负担；b、由污泥含水率控制；c、排泥量的计算例：进水量40000m3/d，初沉进水SS为300mg/L，出水为180mg/L，若排放固形物浓度为1%时，污泥排量m3/d=进水量m3/d/10000×（进水SS-出水SS）=40000/10000×（300-180）=480m3/d※式中10000为1%时的系数3.3.2异常时的管理①污泥上浮（即污泥腐败）a、沉淀时间过长（等于排泥不畅），有大量气泡出现，应加大排泥量；b、上浮的污泥可用网去除，或用压力水击破，也可以让其越流至曝气池；②池内发黑发臭a、与来水的水质有关，进初沉池前尽量减少在调节池停留时间；b、与来水单位协调来水的水质，减少高浓度水的集中排放；6c、污泥浓缩池回流水在短时间内减少回流量。4、刮泥机的运行管理4.1设备管理a、定期排空初沉池，检修、防腐；b、减速机每年换润滑油一次；c、每天定期检查，出现异常立即采取措施；d、严防工具或物体落入池中，否则会出事故；e、长时间停运要彻底清扫，设备维护。4.2回转式刮泥机注意转动部分的腐蚀情况，是否有振动发生，进行机械调整。4.3链条刮板式刮泥机a、刮泥板和导轨是否良好接触，链条与链轮是否合啮，不得过短或过长。b、水下的轴承要经常补油。4.4桁车式刮泥机机械维护，注意轨道是否平整，行走平稳与否。5、排泥设备管理5.1初沉池固形物多，泥沙多，还可能有杂物，特别注意排泥泵的堵塞问题。5.2初沉池的污泥泵、刮泥板、轨道损坏速度快，注意检与修，尽量减少沙、杂物进入初沉池。6、排水设备管理6.1溢流堰：检查溢流是否均匀，堰板上是存有污泥结块，挂着杂物，及时除去。6.2除渣设备：检查除渣动做是否准确。7、浮渣的处理浮渣进行滗水或压滤的方法脱水。第三节曝气池〖5.0学时〗P156是活性污泥法的关键工序，是去除有机物（耗氧量）的关键设施。1、废水净化机理1.1活性污泥对有机物的吸咐有机物在活性污泥的表面粘贴，也相当于被吸咐，在刚一接触的初期，有机物去除量迅速增加，当吸咐达平衡点时，去除量趋于平稳，则进入氧化和同化阶段。这种初期吸咐产生的表观有机物去除量与活性污泥的耗氧量无关，是个物理过程。1.2被吸咐有机物的氧化和同化7①被氧化——微生物为了获得合成细胞和维持生命活动所需的能量，而分解有机物②被同化——微生物利用氧化所得的能量，将有机物合成为本身的细胞组织③内源呼吸——有机物很少时，微生物就会氧化体内积蓄的有机物和自身细胞物质来获得维持生命的能量，即饥饿状态。1.3活性污泥絮体的沉淀和分离氧化和同化顺利地进行，即活性污泥净化有机物过程顺利进行，BOD、COD等有机综合指标明显下降，转变成污泥，就应该从混合液中分离出来，清水排出，污泥能否很好地分离沉淀，与微生物所处的增殖期有关。增殖期分为：①停滞期②对数增殖期③衰减增殖期④内源呼吸期。从衰减开始到接近内源呼吸这一阶段有较好的沉淀分离性。其意义是：有机物浓度大幅度下降，微生物已有饥饿感，如再不补充有机物，微生物就会进入饥饿状态，开始死去，失去活性。这就是城市污水处理厂的基本原理。1.4生物硝化①在好氧条件下，硝化菌（也称之为“自养菌”，即氨氧化菌、亚硝酸氧化菌）将氨氮NH3-N氧化为亚硝酸盐，进一步氧化为硝酸盐，称为硝化反应。硝化菌既需要氧，又需要碳源，即消耗碱度。②城市污水中含氮化合物有：有机氮、氨氮（二者合称凯氏氮）、亚硝酸氮和硝酸氮，以凯氏氮为主，后两者较少。有机氮主要来自食物残渣和粪便中的蛋白质。蛋白质在微生物的作用下分解成氨氮、有机酸、氢气。因此，每生成1克氨氮就会产生3.57克碱度。③硝化反应的需氧量硝化菌需要氧，每克氨氮的氧化为硝酸盐需耗4.57克氧，需消耗7.14克碱度，因此，会产生N—BOD。当进水氨氮浓度高，需消耗大量的碱度，结果造成pH下降，变酸性，就必须投加NaOH氢氧化钠。④协同作用：微生物好氧氧化加上硝化反应增加了活性污泥的去除有机物的能力。1.5生物脱氮兼性厌氧菌（异养菌）—在无氧条件下，利用有机物将亚硝酸盐或硝酸盐还原为氮气溢出，称为“反硝化物脱氮”或简称“脱氮”，兼