活性污泥法

一、活性污泥法的基本原理二、活性污泥法的运行方式三、活性污泥法的反应动力学四、浅谈活性污泥法常见的异常情况分析第一节、活性污泥法的基本原理一、活性污泥法的工艺流程活性污泥反应器——曝气池核心二次沉淀池固液分离污泥回流系统补充微生物，接种曝气与空气扩散系统充氧、搅拌活性污泥法的基本流程系统清水二沉池剩余污泥曝气池回流污泥空气经预处理后的污水活性污泥系统的主要组成曝气池：反应的主体，有机物被降解，微生物得以增殖；二沉池：1）泥水分离，保证出水水质；2）浓缩污泥，保证污泥回流，维持曝气池内的污泥浓度。回流系统：1）维持曝气池内的污泥浓度；2）回流比的改变，可调整曝气池的运行工况。剩余污泥：1）去除有机物的途径之一；2）维持系统的稳定运行供氧系统：为微生物提供溶解氧生活污水或城市废水的处理流程某污水处理厂的工艺流程图活性污泥系统高碑店污水处理厂的工艺流程与平面布置初沉池曝气池二沉池二期曝气池二沉池初沉池正在运行的曝气池曝气池中的曝气头的布置活性污泥系统有效运行的基本条件：废水中含有足够的可溶性易降解有机物；混合液含有足够的溶解氧；活性污泥在池内呈悬浮状态；活性污泥连续回流，剩余污泥及时排放，维持曝气池内稳定的活性污泥浓度；进水中不含有对微生物有毒有害的物质二、活性污泥的性质及性能指标1、物理性质：——“菌胶团”——“生物絮凝体”颜色：褐色、（土）黄色、铁红色气味：泥土味（城市污水）比重：略大于1（1.0021.006）粒径：0.020.2mm比表面积：20100cm2/ml二、活性污泥的性质及性能指标2、生化性能：活性污泥的含水率：99.299.8%其中固体物质的组成：1）活细胞（Ma）：2）微生物内源代谢的残留物（Me）：3）吸附的原废水中难于生物降解的有机物（Mi）：4）无机物质（Mii）：有机物75~85%二、活性污泥的性质及性能指标3、活性污泥中的微生物：A．细菌：是活性污泥净化功能最活跃的成分主要菌种有：动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等特征：1）绝大多数是好氧和兼性异养型的原核细菌；2）在好氧条件下，具有很强的分解有机物的功能；3）具有很高的增殖速率，其世代时间仅为2030分钟；4）动胶杆菌具有将大量细菌结成为“菌胶团”的功能。0.1mmB、原生动物----在活性污泥中大约为103个/ml钟虫小口钟虫草履虫盖纤虫肾形虫变形虫C、后生动物线虫轮虫原（后）生动物作为“指示性生物”数量4、活性污泥的性能指标：（1）混合液悬浮固体浓度（MLSS）（MixedLiquorSuspendedSolids）MLSS=Ma+Me+Mi+Mii单位：mg/L或g/m3（2）混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）（MixedLiquorVolatileSuspendedSolids）MLVSS=Ma+Me+Mi单位：mg/L或g/m3在条件一定时，MLVSS/MLSS较稳定；对于处理城市污水的活性污泥系统，一般为0.75~0.854、活性污泥的性能指标：（3）污泥沉降比（SV）（SludgeVolume）定义：将曝气池中的混合液在量筒中静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示；功能：能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀；正常范围：2030%SV的测定0min15min30minSV=40%4、活性污泥的性能指标：（4）污泥体积指数（SVI）（SludgeVolumeIndex）定义：曝气池出口处混合液经30分钟静沉后，1g干污泥所形成的污泥体积，(ml/g))/()/(lgMLSSlmlSVSVI功能：能更准确地评价污泥的凝聚性能和沉降性能，其值过低，说明泥粒小，密实，无机成分多；其值过高，说明其沉降性能不好，将要或已经发生膨胀；正常范围：50150ml/g（处理城市污水时）三、活性污泥法的基本工艺参数（1）BOD—污泥负荷（Ns）指单位时间内，单位重量的活性污泥所能够接受，并将其降解到预定程度的有机污染物量，kg（BOD）/kg（MLSS）·d。污泥负荷也可称为食物与微生物比值，即F/M，工程上用BOD-污泥负荷（Ns）。Ns过高会引起污泥膨胀？，一般Ns取值在0.3d-1～0.6d-1之间。F——指BOD、COD（有机物或营养物）Sa——进水BOD，mg/LM——污泥，一般以MLVSS表示Se——出水BOD，mg/LQ——污水流量，m3/dX——MLSS，mg/LV——曝气池容积，m3Sr——去除BOD，mg/LNs——BOD-污泥负荷Nrs——BOD-污泥去除负荷XVQSNMFasXVQSXV)-SQ(SNrears区别（2）BOD—容积负荷率（Nv）指单位曝气池容积，在单位时间内能够接受，并将其降解到预定程度的有机污染物量（BOD），kg（BOD）/m3·d。VQSNavXNNsv则(3)曝气池的水力停留时间（HRT、HydraulicRetentionTime）(4)曝气池的污泥停留时间（SRT，SludgeRetentionTime、c）QVHRT（h）wewrwQXVXQQXQXVxXVSRT)(（d）SVIXr6max10)((mg/l)wQ——作为剩余活性污泥排放的污泥量rX——剩余污泥浓度eX——排放污水中的悬浮固体浓度eX污泥负荷过低时，可因两种情况引起SVI升高：其一是营养物不足时，比表面积大的丝状菌生长快、占主要优势，造成SVI升高；其二是形成菌胶团的细胞外多糖基质被细菌作为营养消耗，絮粒小，SVI升高。污泥负荷过高时，微生物营养非常丰富，游离菌生长有利，菌胶团细菌趋于解絮成单体游离菌，以增加比表面，也会使SVI升高。避免BOD污泥负荷介于0.5-1.5kg/(kgMLSS∙d)污泥容积系数（SVI）与污泥负荷的相关关系01002005004003002.52.01.01.50.50SVI(mL/g)高负荷一般负荷低负荷BOD-污泥负荷率(kgBOD/kgMLSS·d)污泥负荷与SVI值之间的关系四、活性污泥的增殖规律及应用活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝气池内发生反应、有机物被降解的必然结果，而微生物增殖的结果则是活性污泥的增殖。活性污泥的增殖曲线微生物量时间活性污泥的增殖曲线注意：1）间歇静态培养；2）底物是一次投加对数增殖期减速增殖期内源呼吸期氧利用速率曲线微生物增殖曲线(M)BOD变化曲线(F)适应期有机物降解与微生物增殖：活性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化(内源呼吸)两项作用的综合结果，所以，微生物的净增殖速率为：esndtdxdtdxdtdx式中：ndtdx——活性污泥中微生物的净增值速率；usdtdsadtdx——活性污泥中微生物的合成速率；其中：a——降解1kgBOD所产生的MLVSS，即产率系数；vebxdtdx——活性污泥中微生物的自身氧化速率；其中：b——活性污泥的自身氧化系数（一般为d-1）；xv——系统中活性污泥的总量因此，活性污泥微生物增殖的基本方程式:积分后，得出活性污泥微生物在曝气池内每日的净增长量为:Si——进水BOD浓度(kgBOD/m3)；Se——出水浓度(kgBOD/m3)。vugbxdtdsadtdxvrbVXaQSxeirSSSa、b经验值的获得：(1)对于生活污水或相近的工业废水:a=0.5~0.65，b=0.05~0.1；(2)对于工业废水，则：合成纤维废水0.380.10含酚废水0.550.13制浆与造纸废水0.760.016制药废水0.77酿造废水0.93工业废水ab亚硫酸浆粕废水0.550.13a、b经验值的获得：（3）通过实验获得：bVXQSaVXxvrvvrbVXaQSx可改写为：abQSr/VXv(kgBOD/kgVSS.d)x/VXv(1/d)＋＋＋＋＋有机物降解与需氧：氧在微生物代谢过程中的用途：(1)氧化分解有机物；(2)氧化分解自身的细胞物质。vrXVbSQaO''2式中：O2——曝气池中混合液的需氧量，kgO2/d;a’——代谢每kgBOD所需的氧量，kgO2/kgBOD.d;b’——每kgVSS每天进行自身氧化所需的氧量，kgO2/kgVSS.d。有机物降解与需氧:上式可改写为：''''52bLabXVSQaXVOsrBODvrv5''''22srBODrvrLbaSQXVbaSQOO或式中：O2/VXv——单位质量污泥的需氧量，kgO2/kgVSS.d;O2=O2/QSr——去除每kgBOD所需的氧量，kgO2/kgBOD.d;思考题：如何解释单位质量污泥的需氧量与负荷成正比，而去除单位质量BOD的需要量与负荷成反比？a’、b’值的确定:活性污泥法处理城市污水：运行方式O2a’b’完全混合式0.71.10.420.11生物吸附法0.71.1－－传统曝气法0.81.1延时曝气法1.41.80.530.188a’、b’值的确定:活性污泥法处理工业污水：废水种类a’b’石油化工废水0.750.16合成纤维废水0.550.142含酚废水0.56－制浆与造纸废水0.380.092制药废水0.350.354酿造废水0.93－漂染废水0.50.60.065炼油废水0.550.12亚硫酸浆粕废水0.400.185a’、b’值的确定:(3)试验法:''52bLaXVOsrBODva’b’LsrBOD(kgBODr/kgVSS.d)O2/VXv(kgO2/kgVSS.d)＋＋＋＋＋第二节活性污泥法的运行方式1)普通活性污泥法；2)阶段曝气活性污泥法；3)吸附—再生活性污泥法；4)延时曝气活性污泥法；5)完全混合活性污泥法普通活性污泥法工艺的污泥负荷约为0.2-0.4kgBOD/kgMLVSS∙d,混合液悬浮固体浓度1500-3000mg/L,活性污泥回流比为10%-30%，去除每公斤BOD需空气44m3-62m3。优点：处理水质好，BOD去除率高。缺点：有机负荷不高；前段供氧不足，后段供氧过剩，氧利用率低；抗负荷变化能力差。普通活性污泥法的水流为推流式，池内均匀曝气。活性污泥经历了吸附与代谢两个完整阶段。清水二沉池剩余污泥曝气池初沉池回流污泥均匀供气有机负荷逐渐降低需氧量渐减供氧量恒定1.普通活性污泥法微孔曝气头传统活性污泥法设计参数容积负荷(kgBOD5/m3.d)0.30.6MLSS(mg/l)15003000回流比(%)2550污泥负荷(kgBOD5/kgMLSS.d)0.20.4污泥龄c(d)515MLVSS(mg/l)12002400曝气时间HRT(h)48BOD5去除率(%)85952.阶段曝气法（分段进水法）对普通法的一种改进，缩小了供氧与需氧的不平衡。废水沿池长多点进料，池中有机物负荷分布较均匀，避免了普通法时前段缺氧后段氧过剩的弊病，并且可以调节各个进料口的水量，有较大的灵活性。提高了曝气池的抗冲击负荷能力。此法的曝气池容积较之普通法可减小30%左右。分散进水点数一般为3-4处，增加点数，污泥浓度并不按比例增加。进水回流污泥剩余污泥二沉池曝气池曝气3.吸附-再生活性污泥法吸附-再生活性污泥法是根据废水净化机理、污泥对有机污染物的初期高速吸附作用，对普通法改进而成，吸附与代谢分别在不同的反应器内进行，又称接触稳定法。二沉池剩余污泥吸附曝气池再生曝气池进水出水数十分钟充分接触、吸附吸附的有机物进一步氧化分解、恢复活性为了更好的吸附污染物，回流污泥量比普通法多，一般为50%-100%。分建式吸附再生活性污泥法工艺流程图活性污泥的初期吸附作用曝气过程降解初期吸附BOD3.吸附-再生活性污泥法4.延时曝气活性污泥法（完全氧化活性污泥法）延时曝气活性污泥法为长时间曝气的活性污泥法，