污水处理活性污泥法

活性污泥法2SWF3活性污泥及其组成概念：活性污泥是由各种微生物与污（废）水中有机的和无机固体物混凝交织在一起，形成的絮状体或绒粒。特点：黄褐色絮凝体颗粒颗粒大小：Φ=0.02～0.2mm表面积：20～100cm2/mL,(2000～10000)m2/m3污泥含水率99％以上1细菌是活性污泥法中污水净化的第一承担者，也是主要承担者。2原生动物是活性污泥法中外上污水净化的第二承担者，它摄食游离细菌，是细菌的首次捕食者3后生动物是细菌的第二捕食者活性污泥法基本原理4活性污泥的增殖规律1.适应期：各种酶系统对环境的适应过程2.对数增殖期：活性污泥能量水平很高，污泥松散3.减速增殖期：营养物成为微生物生长的限制因素，活性污泥水平的能量低下，污泥絮凝。4.内源呼吸期：营养物缺乏，为了获得能量维持生命，分解代谢自身的能量物质，开始衰亡。同时内酶分解细胞壁，使污泥量减少。后来有机物几乎被耗尽，能量水平极低，微生物活动能力非常低，絮凝体形成速率增大，处理水显著澄清，水质良好。5活性污泥净化反应过程1、初期的吸附（5~10min）：包括物理吸附和生物吸附.活性污泥巨大的表面积（2000～10000m2/m3活性污泥）其表面为多糖类的粘质层，污水中悬浮和胶体状态的有机物被其凝聚和吸收而得到去除。在30min内能去除70%BOD。一般处于饥饿状态的内源呼吸期的微生物其活性最强，吸附能力也强。活性污泥法基本原理6活性污泥法基本原理活性污泥净化反应过程2、微生物的代谢:分解代谢和合成代谢7活性污泥净化反应过程曝气池内有机物氧化分解、细胞合成、内源代谢数量关系：活性污泥法基本原理8影响因素与主要设计运行参数净化反应影响因素由于活性污泥中生物种类的过剩以及它们之间的相互竞争，工艺条件的微小变化就能够引起微生物种群组成和污泥絮体物理性能的显著变化。营养物质的平衡BOD100mg/l,BOD:N:P=100:5:1溶解氧曝气池内DO=2mg/lpH值6.5～8.5温度10～45℃有毒物质与驯化有关9净化反应影响因素1曝气池在稳定运行时微生物的耗氧速率(需氧速率)＝曝气器的供氧速率，其池中的溶解氧DO不变。2曝气池中DO浓度大小将取决于：(1)生物絮体的大小：要求生物絮体大，则要求DO浓度高，DO才能扩散转移到生物絮体内部,反之则不能。对此要求DO浓度为2mg/L左右为好。(2)考虑冲击负荷与中毒的影响，以便于操作以了解供氧量的变化冲击负荷DO突然↓急性中毒DO突然↑慢性中毒DO逐渐增加10净化反应影响因素pH值最佳的pH值为6.5～8.5当pH＜6.5，丝状菌繁殖，pH＜4.5，丝状菌占优势当pH＞9.0，代谢速率↓微量营养物质的需要11净化反应影响因素温度最高运行温度限制在35～40℃之间，45～50℃有些系统也可成功运行。水温：15～35℃之间20～30℃，效果好，活动旺盛，＜15℃，＞35℃，效果↓，活动弱，＜5℃，＞45℃，效果很差，12活性污泥工艺中的概念和定义处理效率容积负荷污泥负荷回流比污泥浓度污泥量污泥产量（产率系数）剩余污泥污泥龄13影响因素与主要设计运行参数活性污泥评价及控制指标微生物量指标：MLSSMLVSSf活性污泥沉降性能指标：SV％SVIml/gSVI与BOD-污泥负荷MLSS浓度（混合液悬浮固体浓度）MLSS＝M=X=Ma+Me+Mi+MiiMLVSS浓度（混合液挥发性悬浮固体浓度）MLVSS＝MV=XV=Ma+Me+Mi单位：mg/L混合液；g/L混合液；g/m3混合液；kg/m3混合液141．絮凝体的形成与凝聚沉淀主要取决于NS（BOD—污泥负荷率）2．SV污泥沉降比：又称30min沉降率，指混合液在100ml量筒内静置30min后所形成的沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率。城市污水：SV取15%--30%。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。活性污泥评价及控制指标153．衡量活性污泥沉淀性能好坏的指标——SVI（污泥指数）曝气池出口处的混合液经30min静沉后，每g干污泥所形成的沉淀污泥所占的容积—mL/gSVI在习惯上只称数字，而把单位略去SVI值能够反映活性污泥的凝聚、沉降性能活性污泥评价及控制指标16（1）SVI=70～100其活性污泥凝聚沉淀性能很好SVI值过低，活性污泥颗粒细小，无机物含量高，缺乏活性。SVI值过高，沉淀性能不好，可能产生污泥膨胀。（2）影响SVI值的主要因素1）NS的影响：见图4-72）丝状菌的大量繁殖，引起污泥膨胀，SVI值↑影响丝状菌大量繁殖的因素：DO不足、NS大、PH≤4.5、缺乏N、P、Fe3）T太高要维持曝气池一定的MLSS（如3000mg/L）的情况下，SVI值越高，则要求的污泥回流比R就越大，但当SVI值高达400mL/g时，则难于用提高R来维持曝气池一定的MLSS浓度。活性污泥评价及控制指标SVI值、MLSS、回流比（R）SVIXr6max10活性污泥特性和二沉池沉淀效果的函数18RRXXr1XXXRr0QQRrrQQQi0活性污泥评价及控制指标eessXQXQXQiwsrQQQsrXXrrXQXQirrrXQQQX)(00QQRr19污泥龄（SRT）工艺的运行状况和污泥本身特征都与污泥龄有关。系统中每日增长的污泥量应等于每日排出的剩余污泥量ΔX影响因素与主要设计运行参数QwXrVXC)()(dXeQwQQwXrVXXVXC0Xe活性污泥评价及控制指标XeQwQQwXrX)(20BOD－污泥负荷与BOD－容积负荷影响因素与主要设计运行参数]dkgMLSS/kgBOD[XVQSNMFaS]dm/kgBOD[VQSNav曝气池3XNNSV式中：Sa——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，m3活性污泥评价及控制指标21有机污染物降解与活性污泥增长活性污泥微生物在曝气池内每日净增殖量ΔX（kg/d）是微生物合成反应和内源代谢的综合结果，即△X=aSr–bX07.0)1.0~05.0(075.0~07.0)(5.04.0)65.0~5.0(73.0~49.0)(城市污水：～城市污水：对于生活污水：dkbYa式中：a——污泥产率（污泥转换率）Sr——污水中被降解、去除的有机污染物量（BOD），kg/d)SS(QSearX——曝气池混合液含有的活性污泥量，kg/db——自身氧化率（衰减系数），d－1活性污泥评价及控制指标22有机污染物降解与活性污泥增长将增殖通过增殖速度表示（1951年由霍克莱金等人通过废水生物处理的大量实验研究工作，就微生物增长和底物降解之间存在一定量的关系，提出了如下方程式）：微生物净增长速度＝产率系数*底物降解速度－衰减系数*反应器中微生物浓度vdugXKdtdSYdtdXesgdtdxdtdxdtdx活性污泥评价及控制指标23有机污染物降解与活性污泥增长在实际工程中，产率系数Y常以实际测得的观测产率系数（或微生物净增长系数）Yobs替代。上式可改写为：活性污泥每日在曝气池的净增殖量为，△X＝Y（Sa-Se）Q-KdVXvuobsgdtdSYdtdXdvvKVXSQYVXX△△活性污泥评价及控制指标24有机污染物降解与活性污泥增长与crsNdrscKYN1rsobscNY1rsN当活性污泥评价及控制指标？vvvXVXXCdtdx25有机污染物降解与需氧活性污泥评价及控制指标27反应动力学基础莫诺方程式基本方程SKSSmaxXdt)SS(ddtdSX01SKXSdtdSSmax按物理意义考虑：)hkg/kg(SKSdtdsX1SmaxSKSSmaxSKXSdtdSSmax28(1)高底物浓度时，SKS(2)低底物浓度时，SKS1maxKXKXdtdSmax1SKKSSmax2莫诺方程式的推论SKSSmaxSKXSdtdSSmaxSXKdtdS2XtKeSS2029根据活性污泥曝气池建立一个物料平衡:累积＝流进－流出＋产生莫诺方程对完全混合曝气池的应用30dtdSV)SS(Qe0eseeervSKXSvdtdStSSVSSQNmax00)(eSemaxSKXSdtdS00dtdSVSRQQRQSQSee)(eseeervSKSvdtdSXtSSXVSSQNmax00)(eseeseervSKSvSKvXtSSXVSSQNmaxmax00)(31图解法对常数进行确定图1图2图1图2eseSKvXtSSmax0maxmax011vSvKSSXtese