第四章 活性污泥法和第五章 生物膜

污废水的好氧生物处理主讲人：张丽联系：[e-mail]主讲内容：第四章活性污泥法第五章生物膜法第四章活性污泥法4.1活性污泥法概述4.1.1活性污泥法处理系统基本工艺流程初次沉淀池曝气池回流污泥泵房二次沉淀池鼓风机房进水出水空气回流活性污泥剩余污泥4.1.2活性污泥的主要生物种类参与废水生物处理的生物种类很多，主要及常见的有以下几种：①细菌类②原生动物③藻类④后生动物4.1.3活性污泥法对进水水质的要求活性污泥法对进水水质的要求主要有以下几项：①营养源②pH③水温④进水浓度⑤水量、水质变化⑥其他：悬浮物质、油脂类及油分、溶解盐类、重金属类。①营养源要使微生物在生物反应器内繁殖，就必须有形成微生物细胞的元素存在。特别是氮、磷元素的存在。若按重量比表示，所必需的氮、磷等营养盐的比例为：BOD:N:P=100:5:1。②pH生物处理装置内标准的pH应控制在6.0～8.5范围内。③水温在好氧处理时，若处理装置内水温超过40º，往往会杀灭处理装置内的所有微生物，导致处理水质恶化。④进水浓度稀释，常在运行开始或再次开车阶段使用。通水时，废水不要集中一处流入，要分散流入，以便迅速在装置内混合稀释。采用生物膜法的处理装置，可将处理水加以循环，对原水进行稀释。⑤水量、水质变化设置调节池对进水水质水量进行均化。要注意调节曝气池在供水量时，要防止让大量沉淀物一同混入曝气池。⑥其他悬浮物质对活性污泥影响很大，判断是否需要去除的一个标准就是看悬浮物质浓度是否超过BOD浓度。油脂类及油分：利用活性污泥法去除油分时，需要有5～10倍的BOD量，还必须把活性污泥中油分含量控制在不高于VSS的20％以下。含盐浓度不要超过3％。含重金属类废水在生化前必须进行预处理去除。4.2初次沉淀池4.2.1池形与池数初次沉淀池的形状与池数，考虑以下各项确定：①形状有长方形、正方形或圆形；按水流方向有平流、辐流和竖流；②长方形池，长与宽之比在3：1以上，池宽按刮泥机确定；③池数，原则上两池以上。4.2.2构造池子构造，考虑以下各项确定：①池子以水密性钢筋混凝土建造，具有抗浮安全结构；②设刮泥机时，池底的坡度圆形为5/100～10/100,长方形为1/100～2/100；③污泥斗的坡度在60°以上。4.2.3设计运行参数主要设计运行参数①表面水力负荷以1.5～3.0m3/(m2•h)；②有效水深以2.4～4.0m为准；③沉淀时间以1.0～2.0h为标准；④出水堰最大负荷不宜大于2.9L/(m•S)⑤超高以50cm为标准。出水堰负荷指单位堰板长度在单位时间内所能溢流的水量，通常采用q’表示，单位m3/m•h。q’能控制在池内，特别是在出水端能保持一个均匀而稳定的流速，防止污泥及浮渣流失。q’=Q/L式中：q’-出水堰负荷，m3/m•hQ-污水量，m3/hL-沉淀池堰板总长度，m4.2.4刮泥机刮泥机考虑以下各项：①长方形可采用链带式或绗车式刮泥机；②圆形或正方形池可采用旋转式刮泥机；③采用不致扰动沉淀物上浮的速度。4.2.5排泥设备排泥设备考虑以下各项：①污泥的排出可用泵提升；②排泥管径采用150mm以上；③污泥管便于清扫。已知某初沉池进水量为20000m3/d，进水SS浓度为300mg/L,出水浓度为180mg/L，当排放固形物浓度为1%的污泥量时，求排泥量？污泥排泥量=20000/1000000×﹝300-180﹞/1%=240m3/d4.2.6初次沉淀池的维护管理初次沉淀池运行管理应注意那些方面？①操作人员根据池组设置、进水量的变化，应调节各池进水量，使各池均匀配水；②初次沉淀池应及时排泥，并宜间歇进行；③操作人员应经常检查初次沉淀池浮渣斗和排渣管道的排渣情况，并及时清除浮渣。清捞出的浮渣应妥善处理。④刮泥机待修或长期停机时，应将池内污泥放空。4.3曝气池4.3.1活性污泥法的净化机理活性污泥的净化机理有：①活性污泥对有机物的吸附②被吸附有机物的氧化与同化③活性污泥絮体的沉淀和分离④生物硝化⑤生物脱氮⑥生物除磷生物硝化活性污泥中的硝化菌，属自养菌，能在绝对好氧条件下，将氨氮氧化为亚硝酸盐，并进一步氧化成硝酸盐，这些反应称为生物硝化。生物脱氮活性污泥中有的异样菌，在无溶解氧的条件下，能利用硝酸盐中的氧(结合氧)来氧化分解有机物，这种细菌从氧利用形式上分，它属于兼性厌氧菌。兼性厌氧菌利用有机物将亚硝酸盐或硝酸盐还原为氮气的反应称为生物脱氮。4.3.2活性污泥法主要设计和运行参数活性污泥法主要设计和运行参数：①污泥泥龄(SRT)②污泥负荷(有机物负荷)和HRT③活性污泥微生物浓度④剩余活性污泥量⑤混合液溶解样浓度⑥污泥沉降比⑦需氧量与供风量污泥泥龄活性污泥在反应池、二次沉淀池和回流污泥系统内的停留时间称为生物固体停流时间。可用下式表示：SRT=系统内活性污泥量（kg）/每天从系统排出的活性污泥量（kg/d）污泥负荷曝气池内每公斤活性污泥单位时间负担的进水五日生化需氧量(BOD5)公斤数，其单位以kgBOD5/(kgMLSS．d)表示。污泥沉降比是指混合液经30min静沉后形成的沉淀污泥容积占原混合液容积的百分率﹝％﹞.SV=R/(1+R)×100某完全混合活性污泥系统中，曝气池的污泥浓度为3500mgMLSS/L，回流污泥浓度为10000mgMLSS/L，试求该系统的污泥沉降比？R=X/(XR-X)=3500/(10000-3500)=0.54SV=R/(1＋R)×100=35%已知某二次沉池有效容积为50000m3，有效高度为8m，进水量为20000m3/d，试计算污水在池中的沉淀时间，及其表面负荷？①沉淀时间=50000/﹝20000×24﹞=1.04h②表面负荷=20000/﹝50000/8﹞=0.32m3/m2.d某城市污水处理厂设计流量Q=100000m3/d，进水SS浓度X0=250mg/L，该厂设有初次沉淀池个数N=4，初次沉淀池SS去除率η＝50％，沉淀污泥含水率P=97%，每池设1台流量QP=60m3/h排泥泵。设每池排泥周期T=2h。求每池排泥量和排泥持续时间。(1)求湿污泥的浓度X:C%=100－P%=(100－97％)＝3％初次沉淀池污泥因含水率比较高，密度接近1，浓度为3％的污泥换算成湿污泥浓度X=30kg/m3。(2)初次沉淀池每日产干污泥量G:G=ηQX0＝0.5×100000×0.25＝12500kg/d(3)每日产含水率P=97%的湿污泥W:W=G/X=12500/30=416.7m3/d(4)每日每池排出湿污泥量W:W1=W/N=416.7/4=104.2m3/(d.池)(5)每池工作周期nn=24/T=24/2=12(6)每池每次排泥量W=W1/n=104.2/12=8.68m3/(次.池)＝9m3/(次.池)(7)每次持续排泥时间t：t=W/QP=8.68/60=014h=8.68min=9min上可知：每池每次排泥量为9m3/(次.池)，排泥持续时间为9min。4.3.3活性污泥法的分类活性污泥法的分类：①根据曝气池内混合液的流态分类(推流式和完全混合式)②根据曝气方式分类(鼓风曝气、机械曝气、鼓风－机械联合曝气)③根据去除的主要污染物分类(有机物、脱氮、除磷)4.3.4几种常见的曝气池鼓风曝气池垂直轴式机械曝气池水平轴式机械曝气池完全混合曝气池推流式曝气池4.3.5曝气池的维护管理①调节各池进水量，均匀配水；②曝气池出口处的溶解氧宜为2mg/L；③二次沉淀池污泥排放量可根据污泥沉降比、混合液污泥浓度及二次沉淀池泥面高度确定；④当曝气池水温低时，应采用适当延长曝气时间、提高污泥浓度。增加泥龄或其它方法，保证出水效果。曝气池的维护管理须考虑哪些方面？①机械曝气叶轮不得脱离水面，叶片不得被异物堵塞；②遇雨、雪天气，应及时清除走道上的积水或冰雪；③曝气池产生泡沫和浮渣到走廊时，上池工作应注意防滑。曝气池的安全操作须考虑哪些方面？4.3.5曝气池的维护管理①应每年放空，清理曝气池一次，清通曝气头，检修曝气装置。②表面曝气机、射流曝气等曝气设备，应定期进行维修。曝气池的维护保养须考虑哪些方面？4.3.7曝气池的水质管理水质管理的水质监测项目①水温；②pH；③MLDO；④SV⑤MLSS⑥MLVSS⑦回流污泥比SV⑧RSSS⑨好氧速率⑩活性污泥的生物相；MLDO活性污泥混合液的溶解氧浓度。MLSS曝气池混合液悬浮固体浓度。MLVSS混合液挥发性(有机性)悬浮固体浓度。RSSS回流污泥的悬浮固体浓度。活性污泥的生物相通过镜检可以判断活性污泥的净化能力，及早发现丝状菌引起的固液分离障碍，防治各种隐患。一般镜检时除可发现细菌类、霉菌类外，还可同时分辨出原生动物、后生动物等。一般活性污泥净化能力高时，活性污泥性纤毛虫占80％～95％；中间性纤毛虫占5％～20％；非活性污泥性纤毛虫占0％～5％；活性污泥生物相异常表现在哪些方面？(1)微小鞭毛虫大量出现(2)微小变形虫大量出现(3)硫细菌大量出现(4)微生物数量骤减或运动性差的微生物大量出现(5)丝状菌大量出现。水质管理的控制指标根据水质监测结果，应将下列管理指标控制在合理范围内：①BOD-SS负荷；②SRT；③MLDO；④SVISVI污泥容积指数。正常污泥指数在100～200之间。氧化沟等高负荷可在200～300，SVI500，出现污泥膨胀。水质异常时的管理1)外观及气味的异常活性污泥发黑的原因有：①硫化物的积累；②氧化锰的积累；③工业废水的流入；活性污泥发红的原因有：进水含有大量铁异常发泡的主要原因和特征①表面活性剂引起的发泡；②放线菌引起的发泡。鼓风曝气池运行异常与对策：①活性污泥颜色变化；②活性污泥上浮；③活性污泥解体；④异常发泡；⑤活性污泥膨胀何为活性污泥丝状菌膨胀，如何控制？活性污泥丝状菌膨胀是污泥膨胀中处理最难的一种，表现为二次沉淀池中活性污泥不沉降，而与处理水同时流出的状态下，活性污泥的SVI增大的现象。常用的控制措施如下：(1)降低BOD-SS；(2)增加DO浓度；(3)曝气池采用推流式；(4)杀菌或抑菌；(5)投加混凝剂活性污泥的培养与驯化活性污泥培养法有几下几种：①全流量连续直接培养；②流量分段直接培养；③间歇培养法；活性污泥的驯化对工业废水，除培养外，还应对活性污泥加以驯化，使其适应于所处理的废水。①异步驯化法；②同步驯化法。4.4二次沉淀池二次沉淀池维护管理的一般要求有那些？①操作人员根据池组设置、进水量的变化，应调节各池进水量，使之均匀配水；②二次沉淀池的污泥必须连续排放；③二次沉淀池刮吸泥机的排泥闸阀，应经常检查和调整，保持吸泥管路畅通，使池内污泥面不得超过设计泥面0.7m；④刮吸泥机积泥槽内的污物应每月清除一次。二次沉淀池的维护保养应考虑以下几个方面：①刮吸泥机设备长期停置不用时，应将主梁两端支墩；②气提装置应定期检修；③活性污泥解体；④刮泥机的行走机构应定期检修。二沉池的正常运行参数表面负荷(m3/m2·h)停留时间(h)污泥含水率(P)1.0~1.51.5~2.599.2~99.6刮泥机刮泥机考虑如下各项确定：①长方形池以采用链条刮板式、行走虹吸式或桁车式为佳；②圆形池与正方形池采用回转式；③采用不致扰动沉淀物上浮的速度；④链条刮板式一般为0.3m/min左右，回转式刮板周边线速度不超过2.5m/min。水质管理的水质监测项目①pH；②透明度；③MLDO；④SS；⑤BOD污泥负荷⑥COD⑦总氮⑧碱度⑨总磷⑩DO及大肠杆菌。二次沉淀池的水质管理二沉池的异常应注意以下现象：①外观异常(处理出水浑浊；浮渣上浮；活性污泥流出)；②水质检测表现的异常(pH；透明度和SS；BOD；COD；大肠杆菌数)。5.1生物膜法的主要特点与活性污泥法相比，生物膜法的主要特点包括以下方面：①适应冲击负荷变能力强；②反应器内微生物浓度高；③剩余污泥产量低；④同时存在硝化和反硝化过程；⑤操作管理简单，运行费用较低；⑥调整运行的灵活性较差⑦有机物去除率较低。第五章生物膜法生物膜的主要影响因素包括：①温度；②pH；③水力负荷；④溶解氧；⑤填料类型及特征；⑥