第四章活性污泥法

题目：第十二章活性污泥法目的与要求：掌握活性污泥的性能特点；理解活性污泥法的基本流程及降解过程；了解活性污泥性质。重点与难点：活性污泥法的基本流程及降解过程。教学手段和教学方法：多媒体学时：2学时教学基本内容：第十二章活性污泥法第一节基本概念一、活性污泥由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机性及无机性物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。活性污泥性能指标：MLSS；MLVSS；SV；SVI。二、活性污泥法的基本流程活性污泥法是利用人工驯化培养的微生物群体，在人工强化的环境中呈悬浮状态生长，分解氧化污水中可生物降解的有机物质，从而使污水得到净化的方法。活性污泥法的基本原理初沉池：设在工艺系统首端，用于去除原废水中所含的悬浮物质。二沉池：设在系统末端，将曝气池出水中的活性污泥进行分离、浓缩；回流污泥：主要用来保持曝气池中所需的微生物量，以分解氧化有机物；曝气：既为活性污泥微生物提供呼吸所需的氧气，同时也使活性污泥与废水不断混合、搅拌以防止活性污泥在曝气池中沉淀。三、活性污泥法的净化过程与机理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。吸附阶段：由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含有多糖类的粘性物质，导致污水中的有机物转移到活性污泥上去。稳定阶段：主要是转移到活性污泥上的有机物为微生物所利用。参考文献：1.《环境工程学》（第二版），蒋展鹏主编，高等教育出版社。2.《水污染控制工程》，王小文主编，煤炭工业出版社。题目：第十二章活性污泥法目的与要求：掌握活性污泥法的演变形式。重点与难点：SBR；AB工艺。教学手段和教学方法：多媒体学时：2学时教学基本内容：第二节活性污泥法的发展一、活性污泥法曝气反应池的基本形式推流式曝气池；完全混合曝气池；封闭环流式反应池；序批式反应池二、活性污泥法的发展和演变1.渐减曝气在推流式的传统曝气池中，混合液的需氧量在长度方向是逐步下降的。因此等距离均量地布置扩散器是不合理的。渐减曝气的目的就是合理的布置扩散器，使布气沿程变化，而总的空气用量不变，这样可以提高处理效率。2.分步曝气把入流的一部分从池端引到池的中部分点进水，使同样的空气量，同样的池子，得到了较高的处理效率。为了根本上改善长条形池子中混合液不均匀的状态，在分步曝气的基础上，进一步大大增加进水点，同时相应增加回流污泥并使其在曝气池中迅速混合，它就是完全混合概念，在完全混合的曝气池中，需氧速率和供氧速率的矛盾在全池得到了平衡。3.完全混合法完全混合法有如下特征：①池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同，生活环境也基本相同；②入流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小；③池液里各个部分的需氧率比较均匀。4.浅层曝气气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率最大的特点。在水的浅层处用大量空气进行曝气，就可获得较高的氧传递速率。5.深层曝气曝气池水深可达10～20m。水深达150～300m，大大节省了用地面积。同时由于水深大幅度增加，可以促进氧传递速率。当井壁腐蚀或受损时污水是否会通过井壁渗透，污染地下水。6.高负荷曝气或变型曝气适用:对只需要部分处理就能达到要求的污水处理厂可采用高负荷曝气法。特点:曝气池中的MLSS,约300~500mg/L,曝气时间比较短,约2~3h,处理效率仅为65%左右,有别于传统的活性污泥法,故称变型曝气。7.克劳斯（Kraus）法克劳斯工程师把厌氧消化的上清液加到回流污泥中一起曝气，然后再进入曝气池，成功地克服了高碳水化合物的污泥膨胀问题。8.延时曝气特点是曝气时间很长，达24h甚至更长，MLSS较高，达到3000～6000mg/L，活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态，剩余污泥少而稳定，无需消化，可直接排放。9.吸附再生法接触稳定法也叫吸附再生法，混合液的曝气完成了吸附作用，回流污泥的曝气完成稳定作用（恢复活性）。10.氧化沟氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，它的池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置。曝气装置的转动，推动沟内液体做不停的循环流动，取得曝气和搅拌两个作用。沟中混合液流速约为0.3～0.6m/s，使活性污泥呈悬浮状态，BOD5去除率可以达到95%以上，污泥龄大于20d，还可达到部分脱氮除磷的目的。氧化沟的几种类型：Orbal(奥巴勒式)氧化沟；BMTS型氧化沟；卡罗塞式氧化沟；交替工作式氧化沟11.纯氧曝气以纯氧代替空气，可以提高生物处理的速度。纯氧曝气采用密闭的池子。曝气时间较短，约1.5～3.0h，MLSS较高，约4000～8000mg/L。纯氧曝气的缺点主要是纯氧发生器容易出现故障，装置复杂，运转管理较麻烦。进水中混入大量易挥发的碳氢化合物，容易引起爆炸。二氧化碳将使气体中的二氧化碳分压上升，溶解于溶液中，会导致pH值的下降，因而要适时排气和进行pH值的调节。12.吸附-生物降解工艺（AB法）A级以高负荷或超高负荷运行（污泥负荷＞2.0kgBOD5/kgMLSS·d），B级以低负荷运行（污泥负荷一般为0.1～0.3kgBOD5/kgMLSS·d），A级曝气池停留时间短，30～60min，B级停留2～4h。13.序批式活性污泥法（SBR法）SBR工艺的曝气池，在流态上属完全混合，在有机物降解上，是时间上的推流，有机物是随着时间的推移而被降解的。优点：（1）工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，无污泥回流设备；（2）耐冲击负荷，无需设置调节池；（3）反应推动力大，易于得到优于连续流系统的出水水质；（4）运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮磷的效果；（5）污泥沉淀性能好，SVI值较低，能有效地防止丝状菌膨胀；（6）该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制，便于自控运行，易于维护管理。CASS工艺（CyclicActivatedSludgeSystem）CASS在SBR池前部设置了预反应区作为生物选择区，其后是主反应区，曝气、沉淀、排水均在同一池子内周期性循环进行。生物选择区与主反应区之间由隔墙隔开。预反应区有效容积约占CASS反应池总有效容积的15%～20%。原水经预处理后连续进入CASS池的前段预反应区，与池中的污泥充分混合，生物选择区中基质浓度较高，菌胶团细菌的比增殖速率比丝状菌的比增殖速率大，从而菌胶团占优势，抑制了丝状菌的生长和繁殖，有效的防止了污泥膨胀，提高了出水水质和基质降解速率。主反应区下部，水流呈层流状，不会扰动池中各水层，从而保证了出水水质。CASS池采用可升降滗水器排水，其剩余污泥由设置在池内底部的潜污泵排出。CASS池常采用水下曝气机曝气。作业：P188：1、2、3参考文献：1.《环境工程学》（第二版），蒋展鹏主编，高等教育出版社。2.《水污染控制工程》，王小文主编，煤炭工业出版社。题目：第十二章活性污泥法目的与要求：理解气体传递原理；掌握曝气设备方式及活性污泥法的三要素。重点与难点：曝气设备方式及活性污泥法的三要素。教学手段和教学方法：多媒体学时：2学时教学基本内容：第四节气体传递原理和曝气设备构成活性污泥法的三个要素：一是引起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。1.曝气过程的机理五十年来，已有若干传质理论用来解释气体传递的机理。但最简单和最普遍使用的是lewis和Whitman在1924年提出的双膜理论。2.氧气转移影响因素（1）污水水质；（2）水温；（3）氧分压3.曝气设备曝气作用：1好氧微生物的需氧代谢2兼性微生物酶的好氧合成3混合液的搅拌作用（厌氧、缺氧池另加搅拌器）曝气方式：1.鼓风曝气2.机械曝气：纵轴表面曝气机、横轴表面曝气器3.鼓风+机械曝气系统4.其它：富氧曝气、纯氧曝气4.曝气设备性能指标1）氧转移率，单位为mgO2/L·h；EL2）充氧能力（或动力效率），即每消耗1kW·h动力能传递到水中的氧量（或氧传递速率），单kgO2/kW·h；EP3）氧利用率，通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧的百分比，单位为％。EA参考文献：1.《环境工程学》（第二版），蒋展鹏主编，高等教育出版社。2.《水污染控制工程》，王小文主编，煤炭工业出版社。题目：第十二章活性污泥法目的与要求：掌握曝气池容积、剩余污泥量和需氧量的计算方法。重点与难点：动力学负荷。教学手段和教学方法：多媒体学时：2学时教学基本内容：第五节去除有机污染物的活性污泥法过程设计一、曝气池容积设计计算——有机物负荷法二、剩余污泥量的计算ΔX=aQ(S0-Se)-bVX三、溶解氧的消耗R0=a'Q(S0-Se)+b'VX在进行生物脱氮工艺设计时，还要计算氨氮的耗氧量。这种情况下，需氧量计算应调整为：R0=a'Q(S0-Se)+b'VX+(64/14)(N0-Ne)作业：1.城市污水处理厂流量Q=6000m3/d，进水BOD5=200mg/L，出水BOD5=25mg/L，曝气池容积V=1000m3，MLSS=3000mg/L，MLVSS/MLSS=0.78，活性污泥合成系数a=0.4mgMLVSS/mgBOD5，活性污泥内源代谢系数b=0.06d-1，计算该活性污泥系统泥龄θc？2.某城市污水设计流量Q=10000m3/d，进水BOD5=300mg/L，若用4座完全混合曝气池，去除率90%。求每座曝气池容积和曝气池所需空气量。取Ud=0.5kgBOD5/（kgMLVSS.d），MLSS=4000mg/L，MLVSS/MLSS=0.76，a’=0.6kgO2/kgBOD5，b’=0.11kgO2/（kgMLVSS.d），曝气池氧的利用率为10%，空气密度以1.2kg/m3，空气中氧的含量以23%计算。3.某较大城市处于北温带，四季分明，冬季较寒冷。拟建一污水处理厂处理该城市新区排放量为100000m3/d的生活污水，已知经调节、初沉后的BOD5为180mg/L，根据同类型污水处理厂二沉池回流试验得出回流比为0.6时较佳，此时相应的回流污泥浓度为8000mgMLVSS/L，要求出水BOD5≤30mg/L。拟采用渐减曝气活性污泥法工艺，初步决定曝气池廊道有效水深宽深比为1：1，廊道长宽比为3：1，要求计算曝气池负荷、曝气池有效水深、剩余污泥量、泥龄、需氧量。参考文献：1.《环境工程学》（第二版），蒋展鹏主编，高等教育出版社。2.《水污染控制工程》，王小文主编，煤炭工业出版社。题目：第十二章活性污泥法目的与要求：掌握脱氮的基本原理；理解其影响因素；掌握脱氮的主要工艺。重点与难点：脱氮的基本原理。教学手段和教学方法：多媒体学时：2学时教学基本内容：第六节脱氮、除磷活性污泥法工艺及其设计一、生物脱氮处理技术废水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮四种形式存在。生活污水中有机氮约占60%，氨氮约占40%，硝态氮含量极低。氮的去除方法有化学法和生物法，其中化学法主要有吹脱法、折点加氯法、离子交换法。1.化学法除氮2.生物除氮(1)生物脱氮机理生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为气态氮的过程。其中包括硝化和反硝化两个反应过程。a.硝化反应：硝化反应是在好氧条件下，将NH4+转化为NO2-和NO3-的过程。它包括两个阶段。亚硝化阶段：氨氮在亚硝酸菌作用下转化为亚硝酸盐；硝化阶段：亚硝酸盐在硝酸菌的作用下转化为硝酸盐。硝化过程的影响因素：温度。适宜温度20-30℃，低于15℃，反应速率下降，5℃几乎完全停止。pH值。硝化产生H+，为促进反应，pH值保持7-8。当pH值降到5-5.5时，硝化菌活性就大大降低，硝化反应几乎停止。溶解氧。硝化过程需氧，在硝化反应的曝气池内，溶解氧含量不得低于1mg/L，多数学者建议溶解氧应保持在1.2~2.0mg/l。泥龄。硝化菌是自养菌，其世代周期长（约3天），污泥龄应大于2倍的时代周期长。b.反硝化反应：反硝化反应是在缺氧（无分子氧）的条件下，将硝化过程中产生的亚硝酸盐和硝酸盐还原为气态氮(N2、N2O或NO)。反硝化菌大多