水质工程学电子课件 第4章1 1部分 XXXX

水质工程学电子教案第4章现代污废水处理理论与技术电子教案辽宁工程技术大学建工学院市政系水质工程学电子教案第4章生物处理理论与技术微生物：分解者，具有降解有机物并将其转化为无机物的巨大功能。生物处理法：利用微生物的降解作用，并采取一定的人工强化措施，创造有利于微生物生长、繁殖的环境，使微生物大量繁殖，从而提高微生物降解有机物效率的一种污水处理方法。通过微生物的新陈代谢作用,将污水中有机物的一部分转化为微生物的细胞物质,另一部分转化为比较稳定物质，实现对污水的净化。水质工程学电子教案第4章主要作用者：微生物（好氧菌、兼性菌、厌氧菌）•1)好氧生物处理法：主要依赖好氧菌和兼性菌的生化作用来完成处理过程的工艺。•2)厌氧生物处理法：主要依赖厌氧菌和兼性菌的生化作用来完成处理过程的工艺。•主要去除对象：溶解态、胶体状态的可生化性有机物水质工程学电子教案第4章好氧生物处理法：活性污泥法：（悬浮生长）多种运行方式生物膜法：（附着生长）生物滤池、转盘、接触氧化池、流化床自然处理法：氧化塘、土地处理适用于：城市污水、生活污水、中等以下浓度的有机工业废水厌氧生物处理法：厌氧活性污泥法:厌氧消化池、厌氧污泥床、化粪池厌氧生物膜法：厌氧生物滤池、厌氧流化床、厌氧转盘厌氧自然处理法：厌氧塘、高温堆肥适用于：高浓度的有机生产污水、污泥等水质工程学电子教案第4章第4章污水的生物处理（一）——活性污泥法1.重点：活性污泥法基本概念与流程、活性污泥法的净化机理与影响因素、活性污泥法的动力学基础、曝气池的需氧与供氧、活性污泥法的运行方式、新工艺、活性污泥处理系统的工艺设计。2.难点：活性污泥法的净化机理、活性污泥法的反应动力学、曝气理论、活性污泥法的发展新工艺。水质工程学电子教案第4章4.6曝气的理论基础及曝气系统4.7活性污泥反应器——曝气池4.8活性污泥处理系统的工艺设计4.0概述4.1活性污泥法的基本原理4.2活性污泥净化反应影响因素及其有关参数4.3活性污泥反应动力学基础4.4活性污泥法的运行方式与曝气池的工艺参数4.5活性污泥处理系统的新工艺4.9活性污泥系统的维护管理水质工程学电子教案第4章活性污泥法的重要地位我国河流97%以上都受到有机物污染1.应用的普遍性：95%以上的城市污水35%以上工业废水2.高效性：SS，COD，BOD90%以上3.灵活性：大，中，小水厂高，中，低负荷4.连续运行，可自动化5.工艺(运行方式)多样化，功能多样性，可脱氮，除磷4.0概述水质工程学电子教案第4章活性污泥法研究及应用的现状和发展1914年：英国曼彻斯特建成实验厂1916年：美国正式建立了第一座污水处理厂1921年：上海北区污水处理厂1.超大型化(集中化)、微型化2.高效快速(高负荷，节省体积)3.节能，减少运行费用4.深度净化功能，多功能化(N，P)5.自动化控制管理6.提高氧利用率7.减少占地面积水质工程学电子教案第4章水质工程学电子教案第4章目前，活性污泥法是生活污水、城市污水以及有机性工业废水处理中最常用的工艺4.1.1基本概念与流程活性污泥：污水经过一段时间的曝气后，水中会产生一种以好氧菌为主体的黄褐色絮凝体，其中含有大量的活性微生物，可氧化分解污水中的有机物，并易于沉淀分离，使处理水澄清，这种污泥絮体就是活性污泥。活性污泥是以细菌、真菌、原生动物和后生动物所组成的活性微生物为主体，此外还吸附一些无机物、未被微生物分解的有机物和微生物自身代谢的残留物。4.1活性污泥法的基本原理水质工程学电子教案第4章水质工程学电子教案第4章什么是活性污泥？由细菌、菌胶团、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、具有吸附、氧化分解有机物、并易于沉淀与水分离，使污水得到净化的絮绒状污泥。水质工程学电子教案第4章一组活性污泥图片水质工程学电子教案第4章•活性污泥法：•以活性污泥为主体的污水生物处理技术•活性污泥法来源：•水体自净→启示→人工强化•命名：•根据生物反应器中微生物生长方式(悬浮，附着)可将污水生物处理技术分为:•活性污泥法(悬浮的有活性的生物絮体);•生物膜法(附着的有活性的生物膜);•复合式(悬浮，附着)生物处理技术。水质工程学电子教案第4章活性污泥法的三个要素构成一是具有吸附和氧化分解作用的微生物，也就是活性污泥；二是废水中的有机物，它是处理对象，也是微生物的营养食料；三是溶解氧，没有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存，也不能发挥氧化分解作用。水质工程学电子教案第4章活性污泥法的基本流程水质工程学电子教案第4章活性污泥法处理系统的组成：1.曝气池：微生物降解有机物的反应场所2.二沉池：泥水分离3.污泥回流系统：确保曝气池内生物量稳定4.曝气系统：为微生物提供溶解氧，同时起到搅拌混合的作用。水质工程学电子教案第4章活性污泥法处理系统有效运行的基本条件1.污水中有足够的可溶解性易降解有机物2.混合液中含有足够的溶解氧3.活性污泥在曝气池中呈悬浮状态4.活性污泥连续回流5.及时排除剩余污泥6.没有对微生物有毒害作用的物质进入水质工程学电子教案第4章曝气池水质工程学电子教案第4章水质工程学电子教案第4章曝气池出水堰水质工程学电子教案第4章曝气池混合液配水进入二沉池水质工程学电子教案第4章二次沉淀池水质工程学电子教案第4章水质工程学电子教案第4章二次沉淀池出水堰水质工程学电子教案第4章鼓风机房水质工程学电子教案第4章污泥回流泵房水质工程学电子教案第4章城市污水处理工艺基本流程：污水→格栅→沉砂池→初沉池→活性污泥曝气池→二沉池→消毒水质工程学电子教案第4章水质工程学电子教案第4章1.活性污泥的形态颜色黄色或褐色状态似矾花絮绒颗粒状味道土腥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0.02～0.2mm20～100cm2/mL比表面积4.1.2活性污泥的形态与活性污泥微生物含水率99%以上固体物质1%以下水质工程学电子教案第4章活性污泥由四部分组成：（1）Ma——活性污泥微生物；（2）Me——活性污泥代谢产物；（3）Mi——活性污泥吸附的难降解惰性有机物；（4）Mii——活性污泥吸附的无机物。1）微生物组成：细菌（90％－95％，甚至100％）、真菌、原生动物、后生动物活性污泥的组成：2.活性污泥微生物及其在活性污泥反应中的作用水质工程学电子教案第4章2）活性污泥微生物及其作用复习《水处理微生物》活性污泥中的有机物、细菌、真菌、原生动物与后生动物组成了小型的相对稳定的生态系统和食物链。活性污泥中的细菌以异养型原核细菌为主，107～108个/mL活性污泥。菌胶团细菌－－构成活性污泥絮凝体的主要成分，有很强的吸附、氧化分解有机物能力。也可防止被微型动物所吞噬，并在一定程度上可免受毒物的影响，沉降性好。丝状菌－－形成活性污泥的骨架，增强沉降性，保持高的净化效率，但是大量会引起污泥膨胀。净化污水的主要的、第一的承担者－－细菌净化污水的第二承担者－－原生动物指示性生物－－原生动物，通过显微镜镜检是对活性污泥质量评价的重要手段之一水质工程学电子教案第4章活性污泥微生物的增殖曲线1.在温度适宜，溶解氧充足、营养物质一次充分投加，微生物种群随时间以量表示增殖和衰减动态。2.在这样的环境下，不存在抑制物质的条件下，活性污泥微生物的增殖速率主要取决于有机物(F)与微生物量(M)的比值，它也是有机物降解速率、氧利用速率和活性污泥的凝聚、吸附性能的重要影响因素3.活性污泥微生物的增殖与活性污泥的增长微生物的增殖规律一般是以增殖曲线来反映。水质工程学电子教案第4章活性污泥增长曲线的四个阶段1.适应期:在未充分适应基质条件时，开始会经历一个适应、迟缓期或调整期。长短取决于污水的主要成分和微生物对它的适应。2.对数增殖期:F/M较大（F/M大于2.2），营养充分，氧利用最大，微生物增殖速率和有机物降解速率最大。污泥活动力强，污泥松散，不易沉降。水质工程学电子教案第4章3.减速增殖期F/M减小（F/M小于2.2），有机物量成为增殖的限制因素，微生物增殖速率和有机物降解速率下降，氧的利用速率下降。污泥沉降性好，出水效果较好。4.内源呼吸期F/M最小（F/M小于0.1），(内源呼吸期)微生物活动能力低，絮凝体沉降性好，此时污泥量出现下降，出水水质很好。水质工程学电子教案第4章1.在活性污泥混合液中，如果营养与污泥之间的比值（用F/M表示）高，F/M大于2.2，微生物处于对数增长期，能量水平高，污泥凝聚性能差；F/M小于2.2，营养与污泥微生物比值下降，致使微生物增长处于增长率缓慢阶段，能量水平降低，污泥开始凝聚；F/M小于0.1，营养物很少，营养相对不足和能量水平较低，细菌活力低，运动能力弱，致使微生物增长处于增长率下降段或其后期，彼此结合成絮凝体，故易于凝聚。2.当有机营养物质和氧气充足时，活性污泥以合成为主。在新细胞合成的同时，还进行着部分老细胞物质的氧化分解。在有机营养缺乏时，这种自身分解则成为主要的获能方式，生物处理的内源呼吸也就是指的这种情况。活性污泥絮凝体的形成：水质工程学电子教案第4章在污水生物处理过程中，如果条件适宜，活性污泥的增长过程与纯种单细胞微生物的增殖过程大体相仿。但由于活性污泥是多种微生物的混合群体,其生长受废水性质、浓度、水温、pH、溶解氧等多种环境因素的影响，因此，在处理构筑物中通常仅出现生长曲线中的某一两个阶段。处于不同阶段时的污泥，其特性又有很大的区别。在废水生物处理中，微生物是一个混合群体，它们也有一定的生长规律。有机物多时,以有机物为食料的细菌占优势,数量最多；当细菌很多时，出现以细菌为食料的原生动物;而后出现以细菌及原生动物为食料的后生动物，如右图所示。水质工程学电子教案第4章4.1.3活性污泥净化污水反应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：初期吸附去除阶段微生物代谢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。初期接触的20～30min内，就可以去除70%以上的BOD转移到活性污泥上的有机物为微生物所利用。水质工程学电子教案第4章活性污泥降解污水中有机物的过程污水与污泥混合曝气后BOD的变化曲线水质工程学电子教案第4章合成代谢ΔHOHCO)NOH(CONHOHC22n275酶23zyxΔH（呼吸作用）OHCOOOHCΔH(内源呼吸）OHCOONOHC2222yx22酶2275代谢内酶水解外酶，胞，胞有机固形物胶体有机物溶解性有机物分解代谢水质工程学电子教案第4章可降解有机物氧化合成1/32/3无机物＋能量新细胞物质无机物＋能量残留物质80％20％内源代谢微生物增殖水质工程学电子教案第4章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水质工程学电子教案第4章曲线①反映污水中有机物的去除规律；曲线②反映活性污泥利用有机物的规律；曲线③反映了活性污泥吸附有机物的规律。这三条曲线反映出，在曝气过程中：污水中有机物的去除在较短时间(图中是5h左右)内就基本完成了(见曲线①)；污水中的有机物先是转移到(吸附)污泥上(见曲线③),然后逐渐为微生物所利用(见曲线②)；吸附作用在相当短的时间(图中是45min左右)内就基本完成了(见曲线③)；微生物利用有机物的过程比较缓慢(见曲线②)。水质工程学电子教案第4章活性污泥的沉淀分离泥水分离，使处理水澄清剩余污泥进入污泥处理系统水质工程学电子教案第4章4.2活性污泥净化反应影响因素与主要设计、运行参数水质工程学电子教案第4章微生物要求的营养物质必须包括组成细胞的各种原料和产生能量的物质，主要有：水、碳素营养源、氮素营养源、无机盐及生长因素。影响微生物生长的环境因素微生物的营养温度p