第4.2节 活性污泥净化反应影响因素与主要设计、运行参数

4.2活性污泥净化反应影响因素与主要设计、运行参数一、活性污泥净化反应影响因素1.营养物质平衡(nutrients)在活性污泥系统里，微生物的代谢需要一定比例的营养物，除以BOD表示的碳源外，还需要氮、磷和其他微量元素。生活污水含有微生物所需要的各种元素，但某些工业废水却缺乏氮、磷等重要元素。一般认为对氮、磷的需要应满足BOD:N:P=100:5:1。进水端不小于1mg/L，出水处不小于2mg/L。够用即可,不宜太高，若太高，增加能耗。对于推流式活性污泥法，氧的最大需要量出现在污水与污泥开始混合的曝气池首端，常供氧不足。供氧不足会出现厌氧状态，妨碍正常的代谢过程，滋长丝状菌。供氧多少一般用混合液溶解氧的浓度表示。活性污泥絮凝体的大小不同，所需要的最小溶解氧浓度也就不一样。絮凝体越小，与污水的接触面积越大，也越利于对氧的摄取，所需要的溶解氧浓度就小。反之絮凝体大，则所需的溶解氧浓度就大。为了使沉降分离性能良好，较大的絮凝体是所期望的，因此溶解氧浓度以2mg/L左右为宜。2.溶解氧（dissolvedoxygen,DO）3.pH值对于好氧生物处理，最适宜pH在6.58.5之间；pH4.5时，真菌将占优势，引起污泥膨胀严重影响沉降分离,；pH值超过9.0时，代谢速度受到阻碍。4.水温：是重要因素之一。1）在一定范围内，随着温度的升高，生化反应的速率加快，增殖速率也加快；2）细胞的组成物如蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升或降并超过一定限度时，会有不可逆的破坏；3）最佳温度2030C；35C或10C后，会有不利影响。5.有毒物质（抑制物质）(toxicmaterials)1）重金属：蛋白质的沉淀剂（变性；与-SH结合而失活）；2）酚、醇、醛类化合物：损坏细胞膜，破坏某些酶系统，使蛋白质变性；3）氰化物二、活性污泥处理系统的控制指标与设计、运行操作参数活性污泥系统有效运行的基本条件（1）废水中含有足够的可溶性易降解有机物；（2）混合液含有足够的溶解氧；（3）活性污泥在池内呈悬浮状态；（4）活性污泥连续回流、及时排除剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥；（5）没有对微生物有毒有害的物质流入。1。表示及控制混合液中活性污泥微生物量的指标（1）混合液悬浮固体(mixedliquorsuspensionsolid,MLSS)：又称混合液污泥浓度（一般用X表示），是指单位体积混合液中干固体的含量，单位为mg/L或g/L，工程上还常用kg/m3。MLSS=Ma+Me+Mi+Mii混合液是曝气池中污水和活性污泥混合后的混合悬浮液。它是计量曝气池中活性污泥数量多少的指标。一般活性污泥法中，MLSS浓度一般为2－4g/L。（2）混合液挥发性悬浮固体(mixedliquorvolatilesuspensionsolid,MLVSS)指混合液悬浮固体中的有机物的重量，单位为mg/L、g/L或kg/m3。MLVSS=Ma+Me+Mi把混合液悬浮固体在600℃焙烧，能挥发的部分即是挥发性悬浮固体，剩下的部分称为非挥发性悬浮固体（NMLVSS）。一般在活性污泥法中用MLVSS表示活性污泥中生物的含量。在一般情况下，MLVSS/MLSS的比值较固定，对于生活污水，常在0.75左右。对于工业废水，其比值视水质不同而异。2.活性污泥沉降性能及其评定指标（1）污泥沉降比(settlingvolume,sludgesedimentationratio,SV)污泥沉降比是指曝气池混合液在l00mL量筒中，静置沉降30min后，沉降污泥所占的体积与混合液总体积之比的百分数。所以也常称为30min沉降比。正常数值:20~30%正常的活性污泥在沉降30min后，可以接近它的最大密度，故污泥沉降比可以反映曝气池正常运行时的污泥量。可用于控制剩余污泥的排放。它还能及时反映出污泥膨胀等异常情况，便于及早查明原因，采取措施。污泥沉降比测定比较简单，并能说明一定问题，因此它成为评定活性污泥的重要指标之一。（2）污泥体积指数(sludgevolumeindex,SVI)污泥体积指数也称污泥容积指数，是指曝气池出口处混合液，经30min静置沉降后，沉降污泥体积中1g干污泥所占的容积的毫升数，单位为mL/g，但一般不标出。它与污泥沉降比有如下关系：SVI=(SV×10)/X式中：X的单位为g/L，SV以百分数代入。SVI值能较好地反映出活性污泥的松散程度和凝聚、沉降性能。SVl值过低，说明污泥颗粒细小紧密，无机物多，缺乏活性和吸附力；SVI值过高，说明污泥难于沉降分离，并使回流污泥的浓度降低，甚至出现污泥膨胀(sludgebulking)，导致污泥流失等后果。一般认为，处理生活污水时SVI100时，沉降性能良好；SVI为100-200时，沉降性能一般；SVI200时，沉降性能不好。一般控制SVI为50－150之间较好。SVI与沉降性能关系三.活性污泥法运行控制中常用参数（1）污泥龄(c)污泥龄（sludgeage)是曝气池中工作着的活性污泥总量（VX）与每日排放的污泥量之比，即活性污泥在曝气池内的平均停留时问(meancellretentiontime)，又称生物固体平均停留时间(meansolidretentiontime)。单位是d。在运行稳定时，曝气池中活性污泥的量保持常数，每日排出的污泥量也就是新增长的污泥量。污泥龄也就是新增长的污泥在曝气池中平均停留时间，或污泥增长一倍平均所需要的时间。污泥龄是影响活性污泥处理效果的重要参数。计算式：θc=VX/ΔX其中：ΔX=QwXr+（Q－Qw）XeΔX：曝气池内每日增长的活性污泥量，即应排出系统外的活性污泥量；Qw：作为剩余污泥排放的污泥量；Xr：剩余污泥浓度；Q：污水流量；Xe：排放处理水中的悬浮固体浓度。污泥龄(c)的计算（2）水力停留时间水力停留时间(hydraulicretentiontime,HRT,liquidretentiontime)是指水在处理系统中的停留时间，单位是d。＝V/QV是曝气池的体积；Q是废水的流量。(3)污泥负荷在活性污泥法中，一般将有机物（BOD5）与活性污泥(MLSS)的重量比值(foodtobiomass,F:M)，称为污泥负荷，一般用N表示。污泥负荷与废水处理效率、活性污泥特性、污泥生成量、氧的消耗量有很大关系，是设计活性污泥法时的主要参数。温度对污泥负荷的选择也有一定影响。污泥负荷影响活性污泥特性:采用不同的污泥负荷，微生物的营养状态不同，能量水平不同，活性污泥絮凝和沉降性也就不同。实践表明，在一定的活性污泥法系统中，污泥的SVI值与污泥负荷之间有复杂的变化关系。污泥负荷又分为重量负荷和容积负荷。a.重量负荷(organicloadingrate,Ns）1)概念：表示曝气池内单位重量（kg）活性污泥，在单位时间（1d）内能够接受，并将其降解到预定程度的有机污染物量（BOD；单位为kgBOD5/(kgMLSSd)。2)计算式：Ns=QSa/XVQ——污水流量，m3／d；Sa：进水有机污染物（BOD）的浓度，mg/L；V——曝气池容积，m3；X——混合液悬浮固体（MLSS）浓度，mg/L。3)BOD污泥负荷高，有机污染物的降解速度与活性污泥增长速度快，曝气池的容积小；BOD污泥负荷低，有机污染物的降解速度和活性污泥的增长速度低，曝气池的容积加大.。1)概念：单位曝气池容积（m3），在单位时间（1天）内，能够接受并将其降解到预定程度的有机污染物量（BOD；单位为kgBOD5/(m3d)。2)计算式：VQSNV0•式中：Q－废水的处理量，m3/d；•V－曝气池的有效容积，m3；•S0－进水BOD5浓度，kg/m3；•X－活性污泥浓度，kgMLSS/m3。b.容积负荷（volumetricloadingrate,Nv）c.去除负荷Nr即单位重量活性污泥在单位时间所去除的有机物重量。Nr=Q(Sa-Se)/XVQ——污水流量，m3／d；Sa：进水有机污染物（BOD）的浓度，mg/L；V——曝气池容积，m3；X——混合液悬浮固体（MLSS）浓度，mg/L。(4)污泥负荷与SVI关系SVI与污泥负荷曲线是具有多峰的波形曲线，有三个低SVI的负荷区和两个高SVI的负荷区。如果在运行时负荷波动进入高SVI负荷区，污泥沉降性差，将会出现污泥膨胀。一般在高负荷时应选择在1.5-2.0kgBOD/kgMLSS·d范围内，中负荷时为0.2-0.4kgBOD/kgMLSS·d，低负荷时为0.03－0.05kgBOD/kgMLSS·d(5)污泥负荷对需氧量的影响曝气池内，活性污泥微生物对有机污染物的氧化分解和其本身在内源代谢期的自身氧化都是耗氧过程。需氧量包括有机物去除(用于分解和合成)的需氧量以及微生物自身氧化需氧量之和，在工程上，常表示为：u式中：O2－每日系统的需氧量，kg/d；ua′－有机物代谢的需氧系数，kg/kgBOD,即活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需要的氧量，以kg计；ub′－污泥自身氧化需氧系数，kg/kgMLSS·d；每kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，以kg计uNr－去除负荷，kgBOD/kgMLSS·d。VXbVXNaOr2a.系统总需氧量VXbVXVXSSQaOe)(02)()(002eeSSQVXbaSSQO等式两边除以Q(S0-Se)，得：reNba)SQ(SO02再把Nr代入，得：u即去除每单位质量BOD的需氧量随污泥负荷升高而减小。u在活性污泥法中，一般a=0.25－0.76，平均0.47；b=0.10－0.37，平均0.17。返回目录b.污泥负荷与需氧量关系当污泥负荷大时，BOD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。在低负荷情况下，有机物能彻底氧化，甚至过量自身氧化，因此需氧量单耗大。从需氧量看，高负荷系统比低负荷系统经济。(6)污泥回流比(ratioofreturnedsludge)是指回流污泥的流量与曝气池进水流量的比值，一般用百分数表示，符号为R。污泥回流量的大小直接影响曝气池污泥的浓度和二次沉淀池的沉降状况，所以应适当选择，一般在20％－50％之间，有时也高达150％。污泥浓度、回流比和SVI关系在MLSS一定的条件下，SVI值越高，所应采用的污泥回流比也越大当SVI值达400mL/g以上时，从污泥问流比的要求来看，括性污泥处理系统在实际上是难于成立。（7）活性污泥的生物相(organismculture)活性污泥中出现的是普通的微生物。主要是细菌、放线菌、真菌、原生动物和少数其他微型动物。在正常情况下，细菌主要以菌胶团形式存在，游离细菌仅出现在未成熟的活性污泥中，也可能出现在废水处理条件变化(如毒物浓度升高、pH值过高或过低等)，使菌胶团解体时。游离细菌多是活性污泥处于不正常状态的特征。（8）有机污染物降解与活性污泥增长曝气池内，在活性污泥微生物的代谢作用下，污水中的有机污染物得到降解、去除，与此同步产生的则是活性污泥微生物本身的增殖和随之而来的活性污泥的增长。活性污泥微生物的增殖是微生物合成反应和内源代谢二项生理活动的综合结果，即：ΔX=YQ（Sa－Se）-KdVXvY---污泥产率,微生物每代谢1kgBOD所合成的MLVSSkg数.生活污水的Y值一般取0.5~0.65;城市污水的Y值一般取0.4~0.5;工业废水的Y值应通过实际测定确定。Kd---衰减系数,指活性污泥微生物的自身氧化率，d-1.生活污水的Kd值一般取0.05~0.1;城市污水的Kd值一般取0.07；工业废水的Kd值应通过实际测定确定。