哈工大-贾玉红-水污染控制-12-1-4-污水处理厂活性污泥法

1第12章活性污泥法第一节基本概念第二节活性污泥法的发展第三节活性污泥法数学模型基础第四节气体传递原理和曝气设备第五节去除有机污染物的活性污泥法过程设计第六节脱氮除磷活性污泥法工艺及设计第七节活性污泥法系统设计方法的深化第八节二次沉淀池第九节活性污泥法处理系统的设计、运行和管理2第一节基本概念：•活性污泥的定义、性状、组成、浓缩性能；•活性污泥法的基本流程；•活性污泥降解污水中有机物的过程。3什么是活性污泥法？以活性污泥为主体的污水生物处理技术。本质：天然水体自净化作用的人工强化，是好氧生物处理过程。应用：主要去除污水中溶解和胶体状态的可生物降解有机物。4（一）什么是活性污泥？由细菌、真菌、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。一、活性污泥5一组活性污泥图片6（二）活性污泥的性状颜色黄褐色、茶褐色状态似矾花絮绒颗粒味道土腥味，有霉臭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0.2～1.0mm20～100cm2/mL比表面积1、正常的活性污泥pH略显酸性7（二）活性污泥的性状供氧不足或厌氧黑色灰白色供养过多或营养不足2、不正常的活性污泥正常颜色黄褐色、茶褐色厌氧污泥颗粒8曝气池9曝气池出水堰101、栖息着的微生物（三）活性污泥的组成大量的细菌真菌原生动物后生动物活性污泥中细菌含量一般在107～108个/mL；原生动物103个/mL，原生动物中以纤毛虫居多数，固着型纤毛虫可作为指示生物，固着型纤毛虫如钟虫、等枝虫、盖纤虫、独缩虫、聚缩虫等出现且数量较多时，说明培养成熟且活性良好。2、干固体和水分含水98％~99％干固体1％~2%MLSSMLSS：MixedLiquorSuspendedSolid混合液悬浮固体11混合液悬浮固体：MLSS=Ma+Me+Mi+Mii式中：Ma——有活性的微生物；Me——微生物自身氧化残留物，即内源代谢残留的微生物有机体;Mi——有机悬浮物，吸附在污泥上不能生化降解的有机物；Mii——无机悬浮固体，吸附在污泥上。3、活性污泥的组成（按McKinney的分析）：有活性的微生物存在形态—菌胶团：由细菌分泌的多糖类物质将细菌等包覆成的粘性团块。124、按有机性和无机性成分分析组成：MLSSMLVSS:70%MLNVSS:30%MLSS——混合液悬浮固体浓度（g/L)；MLVSS——混合液挥发性悬浮固体浓度，表示混合液悬浮固体中有机物含量，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污泥；MLNVSS——灼烧残量，表示无机物含量。MLSS：MixedLiquorSuspendedSolidMLVSS：MixedLiquorVolatiledSuspendedSolid13污泥沉降比：SV(SettledVolume)（四）活性污泥的沉降浓缩性能取混合液至1L的量筒，静止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的体积，以占混合液体积的比例（%）表示污泥沉降比。污泥沉淀30min后密度接近最大；能反映污泥膨胀等异常情况；城市污水正常值为30%左右；简单易行，但SV不能确切表示污泥沉降性能。14污泥体积指数：SVI曝气池出口处混合液，经30分钟静沉后，每g干泥所形成的湿污泥的体积，单位为mL/g。反映污泥的凝聚、沉降性能；SVI应在100～150；SVI值太高，沉降性能差，可能膨胀；SVI值太低，易沉降，泥粒细小而紧密，活性差，无机物多。SVI：SludgeVolumeIndex15二.活性污泥法的基本流程16三、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）过程可分为两个阶段：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。活性污泥降解污水中有机物的过程间隔较短时间测得的曲线，下降由吸附引起间隔较长时间测得的曲线18曲线①:曝气池中有机物的的去除量，反映去除规律；曲线②:微生物已经氧化和合成的量，反映活性污泥利用有机物的规律；曲线③:活性污泥的吸附量，反映了活性污泥吸附有机物的规律。19对活性污泥法曝气过程中污水中有机物的变化分析得到结论：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20第二节活性污泥法的发展21封闭环流式序批式曝气池的四种池型推流式完全混合式活性污泥法曝气反应池的基本形式其他曝气池基本上是这四种池型的组合或变形!!1、推流式曝气池推流式曝气池的长宽比一般为5～10；进水方式不限；出水用溢流堰以保证曝气池有效水位。1.平面布置推流式曝气池的池宽和有效水深之比一般为1～2；有效水深一般为4～6m，与常用曝气鼓风机相匹配。2.横断面布置•水流：推流型•底物浓度分布：进口最高，沿池长逐渐降低，出口端最低;•理想推流：横断面上浓度均匀，纵向无掺混。23根据横断面上的水流情况，可分为平流推移式旋转推移式进24推流式曝气池25推流式曝气池262.完全混合曝气池池形圆形方形矩形①污水与回流污泥在进入曝气池后，立即与池中的混合液完全混合；②池中微生物的种类和浓度、底物浓度需氧速率各点相同；③对冲击负荷有较强的适应能力。完全混合法的特征27CMAX：CompletelyMixedActivatedSludge28机械曝气完全混合曝气池29鼓风曝气完全混合曝气池30局部完全混合推流式曝气池313.封闭环流式反应池结合了推流和完全混合两种流态：污水流速0.25-0.35m/s，完成一个循环所需时间为5-15min;污水有40～300次循环，在池内停留时间为10-24h;两种流态结合，减小短流；进水被稀释，抗冲击负荷。324.序批式反应池（SBR）SBR：SequencingBatchReactor33(1)工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，无污泥回流设备；(2)耐冲击负荷，在一般情况下（包括工业污水处理）无需设置调节池；(3)反应推动力大,易于得到优于连续流系统的出水水质;(4)运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果；(5)污泥沉淀性能好,SVI值较低,能有效地防止丝状菌膨胀;(6)该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制，便于自控运行，易于维护管理。序批式活性污泥法（SBR法）SBR工艺与连续流活性污泥工艺相比的优点34(1)容积利用率低；(2)水头损失大；(3)出水不连续；(4)峰值需氧量高；(5)设备利用率低；(6)运行控制复杂；(7)不适用于大水量。序批式活性污泥法（SBR法）SBR工艺的缺点35•传统推流式•渐减曝气•阶段曝气•完全混合法•深层曝气•高负荷曝气•克劳斯法•延时曝气•接触稳定法•氧化沟•纯氧曝气•吸附－生物降解工艺（AB法）•序批式活性污泥法（SBR法）二、活性污泥法的发展和演变363～5条廊道。充氧设备沿池长均匀分布。混合液的需氧量在长度方向是逐步下降的。易受冲击负荷的影响，适应水质水量变化的能力差：污泥进入池后不能立即与混合液充分混合。1、传统推流式37382、渐减曝气法特征：•充氧设备沿池长布置与需氧量匹配。•节能，提高处理效率。39特征:把入流的一部分从池端引入到池的中部分点进水。优点：均衡了污染负荷和需氧率提高了耐冲击负荷的能力可拥有更高的污泥总量3、阶段曝气阶段曝气示意图40某些污水厂只需要部分处理，因此产生了高负荷曝气法。曝气池构造与传统推流式相同。曝气时间比较短，约为1.5～3h，BOD5处理效率仅约70%～75％左右，出水水质差。活性污泥处于旺盛生长期。有机物容积负荷或污泥负荷高。为维护系统的稳定运行，需保证搅拌和供氧。4.高负荷曝气41曲线①表示曝气池中有机物的的去除量，反映去除规律；曲线②表示微生物已经氧化和合成的量，反映活性污泥利用有机物的规律；曲线③表示活性污泥的吸附量，反映了活性污泥吸附有机物的规律。42特点：与传统推流法相似，但有机负荷低，活性污泥处在内源呼吸期；曝气时间很长，达24h甚至更长，MLSS较高，达到3000～6000mg/L；污泥龄长，SRT在20-30天。活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态。剩余污泥主要是一些难于生物降解的微生物内源代谢残留物，少而稳定，无需消化，可直接排放。适用于污水量很小的场合，近年来，国内小型污水处理系统多有使用。耐冲击负荷，无需初沉池。缺点：池体积大，基建费运行费高。5、延时曝气4344HRT(h)SRT(d)活性污泥状态池体有机负荷(KgBOD5/KgMlss.d)Mlss(mg/L)高负荷法1.5-30.2-0.5生长旺盛期小1.5-5.0200-500延时曝气24以上20-30内源呼吸期大0.05-0.153000-6000高负荷法出水效果：较差，仅去除70-75%的BOD5。高负荷法剩余污泥状态：多且有机物含量高，容易腐败。延时曝气法剩余污泥状态：量少且稳定。延时曝气法和高负荷法的比较456.接触稳定法（吸附再生法）混合液曝气过程中第一阶段BOD5的下降是由于吸附作用造成的，对于溶解的有机物，吸附作用不大或没有，因此，把这种方法称为接触稳定法，也叫吸附再生法。间隔较短时间测得的曲线，下降由吸附引起间隔较长时间测得的曲线46•直接用于原污水的处理比用于初沉池的出流处理效果好；可省去初沉池；此方法接触时间短，氨氮难硝化，不适于处理溶解性有机污染物废水，剩余污泥量多。接触稳定法回流污泥的曝气使污泥再生曝气的同时吸附477.吸附－生物降解工艺（AB法）48特征：分为预处理段、A级和B级三段，无初沉池A级以高负荷或超高负荷运行，B级以低负荷运行，A级曝气池停留时间短，30～60min，B级停留时间2～4h。该系统不设初沉池，A级曝气池是一个开放性的生物系统。A、B两级各自有独立的污泥回流系统，两级的污泥互不相混。处理效果稳定，具有抗冲击负荷和pH变化的能力。该工艺还可以根据经济实力进行分期建设。7.吸附－生物降解工艺（AB法）498.完全混合法长条形池子的完全混合法：在分步曝气的基础上，进一步大大增加进水点，同时相应增加回流污泥并使其在曝气池中迅速混合，长条形池子中也能做到完全混合状态。5051（1）池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同，生活环境也基本相同。（2）抗冲击负荷:完全混合池从某种意义上来讲，是一个大的缓冲器和均和池，在工业污水的处理中有一定优点。（3）池液里各个部分的需氧量比较均匀。（4）完全混合活性污泥系统因为有机负荷低，微生物生长通常处于静止期或衰老期，易形成污泥膨胀。完全混合法529.深层曝气深井曝气法处理流程深井曝气池简图53•一般深层曝气池直径约1~6m，水深约10～20m。但深井曝气法深度可达150～300m，节省了用地面积。•在深井中可利用空气作为动力，促使液流循环。•深井曝气法中，活性污泥经受压力变化较大，实践表明这时微生物的活性和代谢能力并无异常变化，但合成和能量分配有一定的变化。•深井曝气池内，气液紊流大，液膜更新快，促使氧总传质系数增大，同时气液接触时间延长，溶解氧的饱和度也随深度的增加而增加。•需解决的问题：当井壁腐蚀或受损时，污水可能会通过井壁渗透，污染地下水。深层曝气普通曝气池经济深度：5～6m，占地面积大。54纯氧代替空气，可以提高生物处理的速度。10.纯氧曝气缺点：纯氧发生器容易出现故障，装置复杂，运转管理较麻烦。在密闭的容器中，溶解氧的饱和度可提高，氧溶解的推动力也随着提高，氧传递速率增加了，因而处理效果好，污泥的沉淀性也好。纯氧曝气并没有改变活性污泥或微生物的性质，但使微生物充分发挥了作用。采用密闭池5556氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，它的池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置。曝气装置的转动，推动沟内