活性污泥法基本原理

污泥减量微生物制剂提供商污泥减量微生物制剂活性污泥法的基本原理一．基本概念和工艺流程（一）基本概念1．活性污泥法：以活性污泥为主体的污水生物处理。2．活性污泥：颜色呈黄褐色，有大量微生物组成，易于与水分离，能使污水得到净化，澄清的絮凝体（二）工艺原理1．曝气池：作用：降解有机物（BOD5）2．二沉池：作用：泥水分离。3．曝气装置：作用于①充氧化②搅拌混合4．回流装置：作用：接种污泥5．剩余污泥排放装置：作用：排除增长的污泥量，使曝气池内的微生物量平衡。混合液：污水回流污泥和空气相互混合而形成的液体。二．活性污泥形态和活性污泥微生物（一）形态：1、外观形态：颜色黄褐色，絮绒状2．特点：①颗粒大小：0.02－0.2mm②具有很大的表面积。③含水率99%，C1%固体物质。④比重1.002－1.006，比水略大，可以泥水分离。3.组成：污泥减量微生物制剂提供商污泥减量微生物制剂有机物：{具有代谢功能，活性的微生物群体Ma{微生物内源代谢，自身氧化残留物Me{源污水挟入的难生物降解惰性有机物Mi无机物：全部有原污水挟入Mii（二）活性污泥微生物及其在活性污泥反应中作用1．细菌：占大多数，生殖速率高，世代时间性20-30分钟；2．真菌：丝状菌→污泥膨胀。3．原生动物鞭毛虫，肉足虫和纤毛虫。作用：捕食游离细菌，使水进一步净化。活性污泥培养初期：水质较差，游离细菌较多，鞭毛虫和肉足虫出现，其中肉足虫占优势，接着游泳型纤毛虫到活到活性污泥成熟，出现带柄固着纤毛虫。☆原生动物作为活性污泥处理系统的指示性生物。4．后生动物：（主要指轮虫）在活性污泥处理系统中很少出现。作用：吞食原生动物，使水进一步净化。存在完全氧化型的延时曝气补充中，后生动物是不质非常稳定的标志。（三）活性污泥微生物的增殖和活性污泥增长四个阶段：1．适应期（延迟期，调整期）污泥减量微生物制剂提供商污泥减量微生物制剂特点：细菌总量不变，但有质的变化2．对数增殖期增殖旺盛期或等速增殖期）细菌总数迅速增加，增殖表速率最大，增殖速率大于衰亡速率。3．减速增殖期（稳定期或平衡期）细菌总数达最大，增殖速率等于衰亡速率。4．内源呼吸期：（衰亡期）细菌总数不断减小，增殖速率小于衷亡速率，微生物的增殖要受到有机物含量的控制。（四）活性污泥絮凝体形成菌胶团：P99细菌集团MLSS原理：活性絮凝体的形成与曝气池内的能含量有关☆能含量：曝气池内的有机物量与微生物量的比值，用F/M表示。有机物F小，F/M小，能含量低，处于内源呼吸期，有利于絮凝体形成。F大，F/M大，1/2mv2大，引力小不易结合。F小，F/M小，V↓，易结合成小的菌胶团→生物絮凝体。Ma+Me+Mi+Mii三．活性污泥净化反应过程１、初期吸附去除阶段5-10分钟有机物高速去除定义：P100，吸附去除的原因→有巨大表面积，吸附力强，外部覆盖着多糖类的粘质层。污泥减量微生物制剂提供商污泥减量微生物制剂吸附去除结果：有机物从污水中转移到活性污泥上去2．微生物代谢酶：透膜酶大分子（水解酶）→小分子（透膜酶）→细菌体内→微生物代谢↗（分解代谢）→无机物+Q↗残存物质（20%）有机物+O2（异养菌）→（合成代谢）→新细胞（内源代谢）→无机物质+Q（80%）4.2活性污泥净化反应影响因素与主要设计运行参数一．影响因素1．营养物质平衡：CNP碳源N源无机盐类C→BOD5≥100m3/L城市污水满足对某些工业废水，C低，补充碳源N：生活污水满足对某些废水，N不足。（尿素，（NH4）2SO4Na3PO4-K3PO4C:N:P=100:5:12．DO：{过低：微生物生理活动不能正常进行，处理效果差{过高：①有机物降解过快，微生物因缺营养而死亡②耗能过大经济浪费曝气池出口处DO2mg/L(局部区域进水口处较低，不宜低于1mg/L)3．PH6.5—8.5偏碱PH8.5粘性物质破坏→活性污泥结构破坏污泥减量微生物制剂提供商污泥减量微生物制剂:分子结构有变化4.水温:{低温细菌{中温细菌一般化10℃--45℃污水中草药15℃--35℃{高温细菌↘对常年或半年处于低温地区,曝气池建在室内,建在室外要有保温措施.5.有毒物质→对微生物抑制和毒害作用重金属离子CN-酚S2-二.活性污泥处理系统的控制指标和设计运行操作参数目标:{①使水质,水量得到控制{②使活性污泥量保持相对稳定{③控制混合液中DO浓度,满足要求{④使活性污泥有机物和DO充分接触控制指标(对活性污泥的评价指标)→(工程上)设计运行操作的参数1.表示控制混合液中活性污泥微生物量的指标混合液→污泥浓度⑴混合液悬浮固体浓度(简化混合液污泥浓度)英文:Mixedliquidsuspendedsolids(mlss)定义:P106MLSS=(活性污泥固体物总重量)/混合液体积MLSS=Ma+Me+Mi+Mii(Me+Mi)→非活性Mii→无机⑵混合液挥发性悬浮固体浓度SS{MLVSS有污泥减量微生物制剂提供商污泥减量微生物制剂{MLSS无一般用f表示=MLVSS/MLSS城市污水落石出0.7---0.8２、活性污泥的沉降性能及评定指标⑴污泥沉降比P107SV=(混合液30min静沉的沉降污泥体积ml)/(原混合液体积l)意义:SV小,沉淀污泥体积小,污泥沉降性能好.城市污水:15%---30%⑵污泥溶积指数:(SVI)(sludgsVolumeIndex)SVI=(混合液30min静沉形成的活性污泥溶积ml)/（混合液中悬浮固体干重g）=（（混合静沉30min的污泥体积）/（混合液体积））/（（混合液悬浮固体干重）/混合液体积））=SV/MLSS意义：SVI过低，无机颗粒多，污泥缺乏活性。SVI过高，污泥沉降性能不好，易发生膨胀。SVI：70-100SVI=100SVI=120工程意义：{①SVI与OBD污泥负荷关系{②SVI－MLSS图3．污泥龄（sludgeage）指曝气池内活性污泥平均停留时间，以称生物固体平均停留时间。在曝气池内，有机物降解过程中，微生物保持系统平衡，必须排除相当于每日增长的污泥量。污泥减量微生物制剂提供商污泥减量微生物制剂所以，排除污泥量=每日增长的污泥量△X={随上清液排放的污泥土（Q-Qw）Xe{从二沉池底部排出的污泥QwXr△X=(Q-Qw)Xe+Qw-Xr污泥量定义：曝气池内活性污泥量与每日排放的污泥量之比Qc=XV/△X=XV/((Q-Qw)Xe+QwXV)X:代表微生物量XXrXeXvS:代表有机物量SaSeSo回流污泥浓度等于排放剩余污泥浓度（Xr）max=106/SVI4.BOD—污泥负荷和BOD—容积负荷F/M=NS=（QSa）/(XV)(kgBOD)/(kgmlssd)定义：V=(QSa)/(XNs)Q—日平均流量m3/sSa进入曝气池的原污水有机污染物（BOD）浓度Sa=（1-η）S0（经除尘之后）Sa=S0直接进入在工程上：BOD容积负荷Nv=(QSa)/v(kgBOD)/(m2曝气池d)Nv=NsXNs选取{过高，有机物降解和微生物繁殖速度都很大{过低，有机物降解和微生物繁殖速度慢，容积大，增加了基建投资Ns{高负荷：1.5-2.5kgBOD5/kgMlssd污泥减量微生物制剂提供商污泥减量微生物制剂｛中负荷（一般）：0.5-0.2{低负荷：≤0.1SVI0.5-1.5避免易发生污泥膨胀城市污水：Ns：0.5-0.3５．有机物的降解和活性污泥增长｛合成代谢---新细胞↘差值---净增值----排放｛内源代谢---减少新细胞↗△X=aSr-bxb---自身氧化率a---合成产率Sr=Sa-Se(dx/dt)g=(dx/dt)s-(dx/dt)e(dx/dt)s=Y(ds/dt)uY—合成产率系数(dx/dt)e=kdsv(dx/dt)g=Y(ds/dt)u-kdxv----微生物增值速度基本方程式(ds/dt)v=(Sa-Se)/t=(Sa-Se)/(V/Q)=Q(Sa-Se)/V△X/v=YQ(Sa-Se)/v-KdXv同乘v△X=YQ(Sa-Se)-KdVXv→用来计算排放的剩余污泥量YKd的确定（上式同除以VXv）△X/VXv=YQ(Sa-Se)/VXv-KdBOD污泥去除负荷Xv/△X=Qc∴1/Qc=Ynys-KdNys与Qc成反比关系用图解法确定YKd图污泥减量微生物制剂提供商污泥减量微生物制剂经验数据生活污水:Y0.4—0.65Kd0.05—0.1城市污水;Y0.4—0.5Kd0.07工业废水，YKd按实测数据由图解法组成6．有机物的降解与需氧量需氧过程{有机物降雨量降解的需氧量{微生物内源代谢自身氧化需气量Ov=a’Q(Sa-Se)+b’VXv用来计算曝气池内实际需氧量a′:有机物降解需氧量b′:需氧率图解确定O2/VXv=a′Q(Sa-Se)/VXv+b′=a′Nrs+b′同除以Q(Sa-Se)O2/QSr=a′+b′/Nrs结论：降解单位有机物需氧量小，BOD去除率高。a′b′确定O2/VXv=a′+b′/Nrsa′0.42---0.53b′0.188---0.114.3活性污泥反应动力学基础一．概述研究目的{①研究反应速度和环境因素间的关系｛②对反应的机理进行研究，使反应进行控制反应动力学方程式{米门方程式1913研究酶促反应速度污泥减量微生物制剂提供商污泥减量微生物制剂{莫诺方程式1942｛劳—麦方程式1970二．莫诺方程式１．基本方程式形式提出人：莫诺时间:１９４２试验条件：纯种生物在单一底物的培养基中试验内容：研究微生物的增值速度与底物浓度间的关系结果与米门方程式相同μ=μmaxS/(Ks+S)μ---比增值速度（单位生物量的增殖速度）Ｓ―有机底物的浓度Ｋs－饱和常数当μ=1/2μmax时，有机底物的浓度有机物比降解速度与底物浓度关系V=VmaxS/(Ks+S)(1)V=-(ds+dt)/xv=f(s)-ds/dt=vmaxXS/(Ks+S)(2)２．推论（１）对于高底物浓度条件下SKsV=Vmax=k1-ds/dt=vmaxx=k1x结论：①在高底物浓度下，有机底物以最大速度进行降解，与有机底物浓度无关，其降解速度只与污泥浓度有关。②低底物浓度，SKs污泥减量微生物制剂提供商