水污染控制工程第九章活性污泥法3

三.活性污泥法类型(一)普通活性污泥法（二）AB两段活性污泥法（三）完全混合活性污泥法（四）厌氧一好氧活性污泥法(生物除磷)（五）厌氧一缺氧一好氧活性污泥法(A2/O)(生物同步除磷脱氮)(六)序批式活性污泥法（七）氧化沟(一)普通活性污泥法1.工艺流程普通活性污泥法又称传统活性污泥系统，其工艺流程如图所示：普通活性污泥法工艺流程流程说明:污水和回流活性污泥从曝气池的首端进人，呈推流式至曝气池末端流出。活性污泥对有机物吸附、氧化和同化过程是在一个统一的曝气池内连续进行的。曝气池进口处有机物浓度高，沿池长逐渐降低，需氧量也沿池长逐渐减少，当进水BOD5浓度较高时，进水端污泥处于对数增殖期,当进水BOD5浓度较低时，则污泥处于停滞期。经6～8h曝气后，池末端污泥已进入内源呼吸期，这时污水中的BOD5浓度很低，活性污泥微生物细胞内的贮藏物质也将耗尽,BOD5去除率一般为90％～95％，出水水质好。另外，进入内源呼吸期的活性污泥的沉降性能好，易于在二沉池中进行固液分离，剩余活性污泥量约为处理水量的1％～2％。2．工艺特点1)因普通活性污泥法耐冲击负荷能力差，进水水质水量变化剧烈时运行困难，因此适于大中型城市污水处理厂，日处理能力在20万m3以上的污水处理厂，一般采用普通活性污泥法；日处理能力在10～20万m3的污水处理厂也可选用普通活性污泥法。对小规模的生活污水、娱乐场所排出的生活污水及水质水量变化大的工业废水，如不采用调节措施、则运行困难。实际运行表明，对BOD5小于50～70mg／L的低浓度污水，由于难于形成活性污泥絮体，因此不宜采用普通活性污泥法。（此时应采用什么生物处理工艺？）2)本工艺主要用于含碳有机物(BOD5)的去除，对氮和磷的去除率比较低，约为20％～50％。一般经本工艺处理后的废水，总氮浓度为10～30mg/L，总磷浓度为1～5mg/L。为防止排入水体的富营养化，经本工艺处理后需进行深度处理。3)本工艺剩余活性污泥量比较大、污泥处理和处置费用比较高，剩余活性污泥量一般为处理水量的1％～2％。如采用延时曝气活性污泥法，则剩余活性污泥量很小，当进水SS浓度很低时，污泥的增加量可与内源呼吸减少量相等，即不产生剩余活性污泥。但因为污泥经较长时间的回流，生物体会老化，其碎片将留在水中产生污泥。另外进水中一般都含有一定浓度的SS。因此仍需排出一定数量的剩余活性污泥。但本工艺与延时曝气活性污泥法比较，曝气池容积小、占地面积小、运行费用低。4)当活性污泥中丝状微生物大量繁殖时，使二沉池中活性污泥的沉降性能下降，结果出现污泥膨胀现象。污泥膨胀现象与进水的水质、操作条件、各种微生物之间的相互作用等因素有关，完全控制污泥膨胀是比较困难的。5)供应的氧不能被充分利用。曝气池进水端BOD5浓度高，需氧量大。随着污水沿池长流动，污水中的BOD5逐渐被去除，需氧量也随之逐渐降低，如果空气的供给是沿池长平均分配，结果会造成曝气池始端供氧不足，后段供氧量过剩。为了克服此缺点，可在供气管道上设闸阀调节供气量或根据需要布置曝气器的数量。这种方法又称为渐减曝气活性污泥法，其工艺流程如图所示。渐减活性污泥法工艺流程3．构筑物的构造和设备(1)形状、构造与池个数1)池子形状采用长方形或正方形。为了活性污泥的混合和池内水流的状态良好，池宽以水深的1～2倍为宜，特别是曝气器采用旋流式布置时。污水与活性污泥混合液的旋转流动，与池宽和水深之比有关。若池宽与水深之比过大，则水流状态不均匀。为了充分混合流入池内的污水与回流污泥最好设置阻流板等。2)为防止矩流和池内混合均匀，根据需要设置如图所示的阻流壁。在阻流壁的下部，为了检修和检查，留有足够大小的孔洞。在阻流壁上部，为了防止浮渣的聚积也有足够大小的缺口。3）池子应高出地面15cm设计，防止泥沙和地表水流入；池四周宜设置90cm的走道，便于检修和检查，并设置栏杆。4）考虑到清扫和维修，池子需两座以上。（2）水深和超高•1）水深过大，工程投资增加；水深过小，曝气效率降低，且池面积需增大；一般水深4～6m。•2）池子超高采用80cm左右，过大工程投资增加，维护管理也不便。（3）空气扩散装置1)空气扩散装置是把鼓风机送来的空气分散成细小的气泡吹入池内，使废水与活性污泥混合和供给微生物必要的氧气。根据需要选择空气扩散装置。2)曝气器最好在不放空池子的条件下能随意提上检修，如悬吊式。3）空气扩散装置应具有耐久性和耐腐蚀性，且不易老化。（4）测量仪表为了进行运行管理，应安装测定进出水量、回流污泥量和空气量的装置，以及溶解氧测定仪、污泥浓度计、PH计等。（5）污泥回流设备1)污泥回流设备是为了保持曝气池的MLSS浓度在设计值内，把二沉池的活性污泥回流到曝气池而设置的。污泥回流设备应采用污泥量调节容易，不发生堵塞等故障的污泥泵和螺旋泵。•2)为了保持一定的MLSS浓度，需要对回流污泥量加以控制。回流污泥量可根据公式确定。4)污泥泵的主要型式是轴流泵，运行效率较高，可用于较大规模的污水处理厂。在选择时，应考虑不破坏活性污泥絮体，使活性污泥保持其固有特性。采用污泥泵时，将从二沉池排出的回流活性污泥先流到污泥井，再用污泥泵送到曝气池。常用于污泥回流的轴流泵是螺旋泵，它是一种低扬程、低转速、流量范围较大、效率稳定的提水设备。（二）AB两段活性污泥法1．工艺流程流程说明：AB两段活性污泥法是将活性污泥系统分为两个阶段，即A段和B段。它的工作原理是充分用微生物种群的特性，为其创造适宜的环境而分为两个阶段，使不同的生物种群得到良好增殖，通过生化作用来处理污水。污水进入污水处理厂，经格栅和沉砂池去除粗大漂浮物和砂子、杂粒全进入A段曝气池。污水经A段曝气池后的中间沉淀池，泥水分离后，再进入B段曝气池。沉淀污泥部分回流至A段曝气池，剩余污泥排至污泥处理系统。污水经过B段曝气池进入二沉池，固液分离后排出，二沉池沉淀污泥部分回流至B段曝气池，剩余污泥排至污泥处理系统。2.工艺特点与常规活性污泥法相比，AB法具有下列特点：1)对处理复杂的、变化较大的污水水质，具有较大的适应能力。2)可大幅度地去除污水中难降解物质，用于处理复杂的工业废水可作为预处理的一种方法，经AB法处理后，再纳入城市污水厂。3)处理效率高，出水水质好，BOD5去除率可达90％～98％，还可进行深度处理脱氮除磷。4)总反应时间短，构筑物体积小，占地少约可节省投资15％～20％、节能20％～25%。5)便于分期建设，可根据排放要求先建A级再建B级。6)不设初沉池3．工艺设计1）AB法的微生物（1）A段曝气池A段曝气池在高负荷下运行。只有生长快速的细菌，即单细胞或多细胞没有组织分化的原核微生物起作用，如粘菌、真菌、细菌等。多细胞、有细胞分化作用的真核微生物如原生动物、轮虫、甲壳虫等无法生存。原核微生物具有较大的新陈代谢能力，世代时间约15～20min，它能承受外界的环境变化，可抵抗进水中有机负荷及pH值大幅度变化。原核微生物之所以有这种功能，主要原因是其细胞体积十分微小，平均在1μm3以下，体积为1μm3的细胞结构简单，分裂时间短，比表面积大，所以它有较大的营养储存容量，高的繁殖分裂速度。在运行中，A段曝气池不断地接受来自中间沉淀池的沉淀污泥，使原核微生物不断循环接种。另外，进水中人体排泄物中的高活性细菌对有机物的去除也起重要作用，故本工艺勿需设置初沉池。(2)B段曝气池B段曝气池在低负荷下运行。降解有机物的微生物包括细菌及原生动物。原生动物的大量存在，对游离性细菌的去除有很大作用。由于A段曝气池已缓解了进水有机负荷或有毒物质的冲击，B段曝气池能充分发挥生物降解有机物的能力，使出水水质稳定。如要求脱氮时、B段曝气池可按硝化、反硝化设计。此时需注意A段曝气池处理水的碳氮比应满足反硝化的要求。B段曝气池内布置成缺氧与好氧两部分，设污泥内回流和外回流系统。通过计算，使B段曝气池达到脱氮的目的。由于B段曝气池污泥负荷低，有利于硝化菌生长。2）主要设计技术参数(1)A段曝气池1)BOD-SS负荷3～6kgBOD/(kgMLSS·d)，多采用5kgBOD/(kgMLSS·d)；2)BOD容积负荷4～30kgBOD/(m3·d)，多采用10kg/(m3·d)；3)MLSS浓度2000mg/L(平均值)；4)SRT=0.3～0.5d；5)HRT=0.5h；6)污泥回流比100％；7)剩余污泥量：由于不设初沉池，因此，A段曝气池的污泥量大（为什么？）。A段剩余污泥量可按进水SS值或BOD5值来估算。如按进水BOD5估算，A段剩余污泥量大约为进水BOD值的1～1.4倍。8)需氧量：A段曝气池需氧量主要用于搅拌。如采用大中气泡曝气器，可按照去除BOD量来估算，其值为0.3～0.4kgO2/去除kgBOD。一般可控制混合液溶解氧浓度来改变A级的BOD去除量。低溶解氧浓度时，BOD去除率为25％～45％，用在生物除磷或B段要求进行反硝化时，高溶解氧浓度时，BOD去除率可达40％～70％。曝气池为了维持污泥处于悬浮状态，最小供风量为3m3(气)/(m3(水))。(2)B段曝气池B段曝气池主要技术参数可按照不同处理程度、要否脱氮除磷，参照常规活性污泥法确定。1)BOD-SS负荷O.15～0.3kgBOD／(kgMLSS·d)2)污泥浓度3000～4000mg/L3)污泥回流比50％～100％4)SRT=15～25d5)HRT=2.0～5.Oh6)溶解氧1.5～2.5mg/L7)需氧量1.5～2.0kg02／去除kgBOD8)剩余污泥量0.2～0.3kg污泥/去除kgBOD(3)沉淀池1）中间沉淀池表面水力负荷1.5～3m3/m2·h水力停留时间1～2hr2）二沉池表面水力负荷1～1.5m3/m2·h水力停留时间1.5～2.5hr(4)回流污泥泵A段和B段的回流污泥泵应分开配置，一般选用3～4台泵，其中1台备用。4．处理构筑物和设备1）处理构筑物（1）格栅机械除污机、去除大的漂浮物。（2）沉砂池采用平流式、旋流式或曝气沉砂池、机械除砂机，去除直径大于0.2mm砂子。（3）A段曝气池采用矩形池，能最大限度承受水质水量变化，吸附有机物，部分分解，有利于后续B段生物处理。（4）中间沉淀池采用圆形或矩形、进行固液分离。（5）B段曝气池采用普通矩形曝气池或氧化沟，分解废水中的有机物。（6）二沉池采用圆形或矩形沉淀池进行固液分离。2）主要设备及选型（1）曝气器A段曝气池由于不设初沉池，废水中悬浮物浓度高，为防止曝气器堵塞，常用中或大气泡曝气器，例如穿孔管曝气器、固定螺旋曝气器等；B段曝气池鼓风曝气可采用微孔曝气器，例如可张中微孔曝气器、平板式微孔曝气器等，机械曝气可采用曝气转刷或曝气转碟。（2）曝气机A段曝气池一般选用鼓风曝气供氧，B段曝气池可采用鼓风曝气供氧，也可采用机械曝气供氧(布置成氧化沟形式)，鼓风机可选用罗茨鼓风机或离心鼓风机。（3）沉淀池刮吸泥机中间沉淀池采用刮泥机、二沉池采用刮吸泥机。为节省用地及节能可优先采用矩形沉淀池，用行车式刮泥机或链板式刮泥机。（4）污泥提升泵选用低扬程，高效率、不易堵塞的潜流式污水泵。在中间沉淀池回流污泥泵前，应设细格栅或格网，防止污泥大颗粒杂物堵塞水泵。（三）完全混合活性污泥法根据池型不同可分为分建式和合建式完全混合活性污泥法。1．工艺流程(a)普通完全混合活性污泥法(b)带生物选择器完全混合活性污泥法分建式完全混合活性污泥法合建式完全混合活性污泥法问题：合建式与分建式的最大区别在何处？合建式完全活性污泥法工作原理3)在该设施中，由于回流污泥、进水及空气三者间混合完全，所以，有机物被吸附及氧化分解的速度快，处理效率高。因此，可通过提高MLSS值达到提高容积负荷的效果，所以，所需的曝气时间小于鼓风式曝气池。但是，正是由于曝气时间短，所以，当进水负荷变化时出水水质变化较大，应尽量避免水力冲击负荷。特殊的构造决定了其回流污泥量、回流污泥浓度、污泥回流比等参数不能直接得知，运行管理中应加以注意。4)关于机械部分的运行管理，鼓风气式曝气池区别较大。由于曝气区与沉淀区处于同一构筑物中，为了充分发挥