活性污泥法

第十三章活性污泥法第一节基本原理与分类第二节活性污泥法参数第三节曝气第四节曝气池的构造与设计第五节运行与管理第一节基本原理与分类什么是活性污泥？由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。活性污泥的性质颜色黄褐色状态似矾花絮绒颗粒味道土腥味相对密度曝气池混合液：1.002～1.003回流污泥：1.004～1.006粒径0.02～0.2mm20～100cm2/mL比表面积曝气池曝气池混合液配水进入二沉池活性污泥降解污水中有机物的过程活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解（去除）过程可分为三个阶段：吸附阶段稳定阶段由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含有多糖类的黏性物质，导致污水中的有机物转移到活性污泥上去。主要是转移到活性污泥上的有机物为微生物所利用。固液分离凝聚沉淀阶段活性污泥降解污水中有机物的过程污水与污泥混合曝气后BOD的变化曲线废水中的有机物残留在废水中的有机物从废水中去除的有机物微生物不能利用的有机物微生物能利用的有机物微生物能利用而尚未利用的有机物微生物不能利用的有机物微生物已利用的有机物（氧化和合成）（吸附量）增殖的微生物体氧化产物1．产生：从间歇式发展到连续式2．基本工艺流程：活性污泥法基本流程图二、活性污泥法的基本流程废水经过适当预处理（如初沉）后，进入曝气池与池内活性污泥混合成混合液，并在池内充分曝气，废水中有机物在曝气池内被活性污泥吸附、吸收和氧化分解后，混合液进入二次沉淀池，进行固液分离，净化的废水排出。活性污泥法的基本组成①曝气池：反应主体②二沉池：1）进行泥水分离，保证出水水质；2）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。③回流系统：1）维持曝气池的污泥浓度；2）改变回流比，改变曝气池的运行工况。④剩余污泥排放系统：1）是去除有机物的途径之一；2）维持系统的稳定运行。⑤供氧系统：提供足够的溶解氧1、表示混合液中活性污泥数量的指标（曝气池）2、活性污泥浓缩沉降性能指标3、生物相指标三、活性污泥性能指标活性污泥数量指标——按有机性和无机性成：处理生活污水的活性污泥MLVSS:70%NVSS:30%MLSS表示悬浮固体物质总量，MLVSS挥发性固体成分表示有机物含量，MLNVSS灼烧残量，表示无机物含量。MLVSS包含了微生物量，但不仅是微生物的量。由于测定方便，目前还是近似用于表示微生物的量。一般在活性污泥曝气池内常保持MLSS浓度在2～6g/L之间，多为3～4g/L。75.0f：XXMLSSMLVSSfv对于生活污水活性污泥的沉降浓缩性能污泥沉降比（SV）：取混合液至1000mL或100mL量筒，静止沉淀30min后，以沉淀活性污泥的体积占混合液体积的比例（%）表示污泥沉降比。％原混合液体积后形成沉淀污泥容积100min30SVSV反应了曝气池正常运行的污泥量，可用于控制剩余污泥排放量，同时通过它能及早发现污泥膨胀等异常现象的发生。曝气池混合液的沉降比正常范围为15％-30%。污泥沉降比（SV）的测定污泥体积指数（SVI）：SV不能确切表示污泥沉降性能单位干泥形成湿泥时的体积来表示污泥沉降性能，简称污泥指数，单位为mL/g。SVI＜100，沉淀性能良好；SVI＝100～200，沉淀性能一般；SVI＞200，沉淀性能较差，易膨胀。一般控制在50～150。假定二沉池出水不夹带活性污泥，二沉池中污泥增长为0。在稳定状态下，对二沉池作生物量平衡，有：SVI与二沉池回流比及回流污泥浓度的关系RxRxR)1(SVIxR610xR——回流污泥浓度，mg/l;R——污泥回流比（回流污泥量/曝气池进水量）；X——混合液污泥浓度，mg/l.用30min沉淀后污泥浓度代表二沉池污泥浓度，则有：引入修正系数，并可得曝气池混合液污泥浓度，有：SVIRRxSVIxR661012.1102.1活性污泥的生物相指示（1）正常情况下，细菌以菌胶团形式存在，游离细菌多是活性污泥处于不正常状态的特征。（2）丝状菌：球衣细菌(Sphaeotilus)、白硫细菌(Beggiatoa)（3）一般以钟虫作为活性污泥法的特征指示生物。（4）曝气不足时，活性污泥恶化，出现的原生动物主要是滴虫、屋滴虫、侧滴虫及波豆虫、肾形虫、草履虫等；曝气过度时，出现的原生动物是变形虫。小结活性污泥指标的作用：1.活性污泥系统的设计参数MLSS、MLVSS、SVI2.现有系统运行状态的判定与调节系统污泥观察污泥物理外表观察生物相测定SVMLSSMLVSS计算SVI第二节活性污泥法参数——污泥负荷与泥龄一般将有机底物与活性污泥的重量比值（F／M），也即单位重量活性污泥（kgMLSS在单位时间内所承受的有机物量(kgBOD)，称为污泥负荷，常用L表示。容积负荷污泥负荷BODLBODLVVxQSMFL0式中Q、S0和V分别代表废水流量、BOD浓度和曝气池容积。式中：S0——原污水中有机污染物的浓度（BOD），mg/LX——混合液悬浮固体（MLSS）浓度，mg/LV——曝气池容积，m3d]/mBOD[kg35曝气池VQSLaVXLLV一、污泥负荷BOD负荷增大，BOD去除率下降。负荷在0.4kgBOD/kgMLSS·d以下时，BOD去除率90％以上。不同的底物，L-η关系有很大差别。醛类、酚类的分解需特种微生物，当污泥负荷超过某一值后，BOD去除率显著下降。1、污泥负荷与处理效率的关系对于Monod方程中，当S《KS有，xSKdtdSSKxSdtdSS2max结合污泥负荷定义式有：eeeSKSSxVSSQSVxQSL20000)()(污泥负荷与处理效率的数学关系模型说明污泥负荷与去除率成反比，与出水水质成正比。污泥膨胀的原因——低负荷区菌胶团与丝状菌的营养竞争——高负荷区多糖类、聚β羟基丁酸等黏性物质的形成——供氧量不足时菌胶团与丝状菌对氧的竞争2、污泥负荷对活性污泥特性的影响SVI正常，SV减少现象的解释——低负荷SV减少主要是体内营养物质作为能源利用，菌胶团解体；——高负荷SV减少主要是游离细菌出现，微生物处于分散状态。0100200300400500012345BOD负荷(kgBOD/kgMLSSd)SVI(mL/g)21℃38℃低SVI负荷区2高SVI负荷区2高SVI负荷区1低SVI负荷区1低SVI负荷区3高负荷：1.5－2.0kgBOD/kgMLSS·d；中负荷：0.2－0.4kgBOD/kgMLSS·d；低负荷：0.03－0.05kgBOD/kgMLSS·d在一定的水温范围内，提高水温，可以提高BOD的去除速度和能力，降低废水的粘性，有利于活性污泥絮体的形成和沉淀。水温变化时，污泥负荷的选定也有一定的变化。不利影响：水温过高，微生物受到抑制；水温的变化速率对污泥分离效果也有很大影响。3、水温对污泥负荷的影响4、污泥负荷对污泥生成量的影响式中Δx—每天污泥增加量，kg/d；a—污泥合成系数，a=0.30－0.72,平均为0.52；b—污泥自身氧化系数，d-1，b＝0.02～0.18，平均为0.07。bVxaVxLxrxkdtdSYdtdxd活性污泥在混合液中的浓度净增长速度为式中Y——微生物增长常数,一般取0.35～0.8mgMLVSS/mgBOD5；kd——微生物自身氧化率,一般取0.05～0.1d-1。在工程上常采用平均值计算，即5、污泥负荷对需氧量的影响高污泥负荷时，废水在系统中的停留时间短，一些只被吸附而未经氧化的有机物可能随污泥排出处理系统，使去除单位BOD的需氧量减少。相反，在低负荷下，有机物彻底氧化，甚至过量自身氧化，因此需氧量值耗大。从需氧量看，高负荷系统比低负荷系统经济。过程总需氧量包括有机物去除（用于分解和合成）的需氧量以及有机体自身氧化需氧量之和。在工程上，表示为：VxbSSQaVxbVxLaOer'0'''2)(reLbaSSQO''02)(O2：每日系统需氧量，kg/d；a’：有机物代谢的需氧系数，kg/kgBOD;a’＝0.25～0.76b’：污泥自身氧化需氧系数，kg/kgMLSS.d;b’＝0.10～0.376、污泥负荷对营养比要求的影响不同污泥负荷下微生物处于不同生长阶段。低负荷时，污泥自身氧化程度较大，同时释出氮、磷，所以氮、磷的需要量减小，如在延时曝气法中，BOD:N:P=100:1:0.2时即可使微生物正常生长。在一般负荷下，则要求BOD:N:P=100:5:1。二、细胞平均停留时间（泥龄）与水力停留时间细胞平均停留时间θc也称泥龄，表示微生物在曝气池中的平均培养时间,也即曝气池内活性污泥平均更新一遍所需的时间。间歇实置中泥龄与水力停留时间相等；连续流活性污泥系统中，由于存在污泥回流，泥龄比水力停留时间大得多。水力停留时间(HRT)(hydraulicretentiontime,HRT)是指水在处理系统中的停留时间，单位也是d。HRT＝V/QV是曝气池的体积；Q是废水的流量。在采用曝气池排泥时，细胞平均停留时间可以通过排出的微生物量与系统容积的关系求得。（假定有机物的降解和稳定化仅在曝气池中发生）eWWcxQQxQVx通过控制从系统中排出的污泥量，即可控制细胞平均停留时间。eWRWcxQQxQVx在采用二沉池排泥时，污泥停留时间有如下的表达式：细胞平均停留时间θc与污泥负荷的关系对曝气和沉淀系统作微生物衡算：累积=进入-流出+净增长xkdtdsYVxQQxQQxdtdxVdeWW0在稳态情况下，dx/dt=0，若假定进水中x0=0，则上式变为deeWWkxSSYVxxQQxQ0drdeckYLkxSSY01由此可求得曝气池内污泥浓度ccdekYSSx10因为将曝气池和二沉池作为一个系统，因此无论从何处排泥，该平衡都成立！！水力停留时间如果同样列出废物衡算式，有在稳态情况下,而且得将式代人，整理得系统出水浓度为细胞平均停留时间θc与出水浓度的关系00seWeWVrSQQSQQSdtdSV0dtdSesesSKKxSr0eseeSKKxSVSSQ011cdccdsekYKkKS例某污水处理厂，设计流量Q=500000m3，原废水的BOD5浓度为240mg/l，初沉池对BOD5的去除率为25%，处理工艺为活性污泥法，要求处理出水的BOD5为15mg/l，曝气池容积V=150000m3，曝气池中MLSS浓度为3000mg/l，VSS/SS=0.75，回流污泥中的MLSS浓度为10000mg/l。有关参数：a’=0.5KgO2/KgBOD5,b’=0.1KgO2/KgVss.d;a=0.6KgVss/KgBOD5,b=0.08d-1;试求：（1）曝气池的水力停留时间；（2）曝气池的F/M值、容积去除负荷及污泥去除负荷；（3）剩余污泥的产量及体积；（4）污泥龄；（5）所需要的氧量；解：（1）曝气池的水力停留时间;2.724500000150000hQVt´（2）曝气池的F/M值、容积去除负荷及污泥去除负荷；;./267.075.03000150000%)251(240500000/50dKgVssKgBODVXQSMFv´´´´;./55.01000150000]15%)251(240[500000355dmKgBODVQSLrBODvr´´´;./18.03000150000]15%)251(240[50000055dKgssKgBODVXQSLvrBODsr´´´（3）剩余污泥的产量及体积；dmXXVdKgssdKgVssbVXaQSXrvrV/30001030000;/30000/2250010300075.015000008.010]15%)251(240[5000006.0333´´´´´´´´剩余