2生活污水处理2-活性污泥法

活性污泥法vs生物膜法好氧法vs厌氧法污水生物处理是通过微生物的新陈代谢作用,将污水有机物的一部分转化为为微生物的细胞物质,另一部分转化为比较稳定物质的方法。生物处理的主要作用者是微生物，根据反应中氧气的需求，可把细菌分为好氧菌、兼性厌氧菌和厌氧菌。主要依赖好氧菌和兼性厌氧菌的生化作用来完成处理过程的工艺，称为好氧生物处理法；主要依赖厌氧菌和兼性厌氧菌的生化作用来完成处理过程的工艺，称为厌氧生物处理法。1.概述活性污泥法的重要地位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、90%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)，功能多样化，可脱氮，除磷活性污泥法研究及应用的现状和发展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.减少占地面积一、活性污泥法的概念与基本流程1、活性污泥：黄褐色的絮凝体2、活性污泥法：以活性污泥为主体的生物处理方法2.活性污泥法的基本原理细菌和真菌原生动物、后生动物0.1mm钟虫小口钟虫草履虫盖纤虫肾形虫变形虫活性污泥中的后生动物轮虫线虫原生动物后生动物1、初期吸附去除（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●初期吸附去除的过程有限度2、微生物的代谢分解代谢-一种物质变成较小简单的分子过程，释放能量。三、活性污泥净化反应过程合成代谢-一种或者多种简单分子变成较大复杂分子的过程，吸收能量。1、BOD负荷率（污泥负荷）Ns过低，丝状菌膨胀；Ns过高，絮体活性高，不易沉降Ns↗，μ（污泥增长）↗，ν（底物降解）↗，Se↗，V↓，θc↓Ns↓，μ（污泥增长），ν↓，Se↓，V↓，θc↗BOD负荷在1.5～0.5kg/kg·d范围内时，SVI控制在100左右比较合适。2、营养物质C、N、P、无机盐类，一般BOD5：N：P=100：5：13、溶解氧（DO）DO↗，μ↗，ν↗Se↓运行费用高游离细菌，保持在0.3mg/L；活性污泥絮体，保持在2mg/L，不低于1mg/LXVSQN0S四、环境因素对活性污泥微生物的影响4、pH值最适宜在6.5－8.5pH6.5，真菌增长利于丝状菌易膨胀pH9时，菌胶易解体活性污泥凝体遭到破坏。5、温度活性污泥微生物多为嗜温菌，其适宜温度15－30℃。小型工业污水和城市污水应保温。水温过高的工业废水要降温。6、有毒物质（抑制物质）重金属、氰化物、H2S等无机物，酚、醇、醛、燃料等有机物。有毒物质的毒害作用与pH值、水温、溶解氧、有无其他有毒物质、微生物数量以及是否驯化等因素有关。一、活性污泥的性能评价指标1、混合液悬浮固体物浓度（mg/L）3.活性污泥的性能指标及其有关参数MLSS=Ma+Me+Mi+Mii2、混合液挥发性悬浮固体浓度(mg/L)MLSS=Ma+Me+Mif比较固定，生活污水和以生活污水为主体的城市污水，f为0.7左右3、污泥沉降比：SV%4、污泥容积指数：SVI注意：一般为70～150(ml/g)时沉降性能较好，过低无机物含量过高，污泥活性不好，过高易出现污泥膨胀。5、活性评定指标污泥——比耗氧速率（OUR）单位：mgO2/(gMLVSS·h)或mgO2/(gMLSS·h)一般8-20为宜一、传统的活性污泥法1、运行水流一端进，另一端出，沿途曝气，推流前进。2、特点1.吸附→减速增长→内源呼吸，BOD降解曲线是呈缓慢下降曲线2.耐冲击负荷能力差(尤其对有毒或高浓度工业废水)3.不易污泥膨胀4.供氧与需氧不平衡5.处理效果好二、阶段曝气活性污泥法三、吸附-再生活性污泥法(A/B法)1）无初沉池2）AB段各拥有自己的回流系统，两段分开，有各自的微生物群体3）由于A段的负荷高，有效好的抗冲击负荷能力4）可以分期建设，条件成熟建二级。四、完全混合活性污泥法五、延时曝气活性污泥法特点：1.由于负荷高，高负荷活性污泥法曝气池容积小，占地面积较小。2.处理效果差，60%～70％3.产污泥量高4.适合做预处理七、纯氧曝气活性污泥法特点：1.溶解氧Do≥8mg/L2.污泥浓度MlSS很高，高达4000-70003.剩余污泥量Δx很少4.污泥指数SVI低，沉降性能好缺点：建设和运行费用高八、深水曝气和深井曝气活性污泥法特点：氧利用率高、占地面积小，可以处理较高浓度的废水。剩余污泥曝气池沉淀池进水选择器回流污泥出水该工艺是在曝气池前加一个水力停留时间很短的小反应器，全部污水和部分回流污泥进入选择器，形成高负压区。从而使有机物浓度高，有利于菌胶团的优先生长而抑制丝状菌的过量生长，改善污泥的沉降性能。选择器可以用好氧选择器也可用厌氧选择器九、选择性活性污泥氧化沟是常规活性污泥法的一种改型和发展，是延时曝气法的一种特殊形式。10、氧化沟2）氧化沟的特点1.氧化沟中形成富氧区和缺氧区，可以脱氮除磷；2.池型较大，占地面积较大，多在室外，动力效率低，能耗高；3.负荷低，处理效果好、产泥量少；4.抗冲击负荷能力强，工艺流程简单，构筑物少，运行管理方便。5.常不设计初沉池，也可以不单设二次沉淀池。2、氧化沟的构造形式及特点1）构造：环形沟渠结构，水流流态循环混合式，介于推流式和完全混合式之间3、常用的氧化沟系统卡罗塞尔氧化沟交替工作氧化沟系统奥贝尔氧化沟系统曝气－沉淀一体化氧化沟帕斯韦尔氧化沟系统T型氧化沟系统1、SBR法的运行方式SBR法有成序批式活性污泥法，是充排式反应器的改进形式，所谓序批：一是运行操作在空间上是按顺序、间歇的方式进行，由于污水是连续排放，所以要至少两个池子。二是每个SBR反应器的操作也是按次序的间歇运行。2、SBR法的工艺特点1）工艺简单，可省略二沉池和污泥回流设备2）反应推动力大，效率高3）沉淀效果好4）不易发生污泥膨胀5）通过运行方式调节(前加缺氧，厌氧时间)可脱N除P6）便于自动控制(时间参数)7）适用于中小型污水处理装置3、SBR法的工艺流程ICEAS工艺4、SBR的发展及其主要的变形工艺CASS工艺DAT－IAT工艺DAT－IAT工艺流程UNITANK工艺1、分置式膜生物反应器2、一体式膜生物反应器一、曝气方式及曝气作用4.曝气及曝气系统1、常用曝气方式a.曝气b.机械曝气c.鼓风曝气d.射流曝气2、曝气作用a.充氧---生化反应b.搅拌,使水,气,液三相良好接触提高氧利用率c.维持液体的足够速度以使水中固体物悬浮4、曝气系统与空气扩散装置1、鼓风曝气系统和扩散装置1）微气泡扩散器，它常称为射流曝气器，气泡直径在100µm左右，射流曝气器通过混合液的高速射流，将鼓风机引入的空气切割粉碎为微细气泡，与混合液充分接触混合，促进氧的传递，氧利用率20%-30%；扩散板与扩散管膜片式微孔空气扩散器固定式平板型空气扩散器2）中气泡扩散器，常用穿孔管，孔直径为2～3mm，孔眼气体流速不小于10m/s,以防堵塞，其特点是氧利用率8%-12%，但空气压力损失较小；4)大气泡扩散器，常用曝气竖管，直径为15mm左右，底口敞开，其特点是气泡大（直径3mm以上），分布不匀，氧利用率4%-6%，不易堵塞；3）小气泡扩散器，有微孔材料制成的扩散板和扩散管等，其特点是气泡小（直径在1.5mm以下），氧利用率15%-20%，但阻力大，易阻塞；5)水力剪切空气扩散器6)水力冲击式空气扩散器7)水下空气扩散器2）机械曝气装置机械曝气设备有泵型轮，倒伞型叶轮，平板型叶轮和卧式曝气转刷。曝气叶轮一般装于水下，淹没深度为10～100mm,可调节。淹没深度大时，提升水量大。叶轮转速一般为20～100r/min。卧式曝气转刷淹没深度为直径的1/3～1/4,转速在70～120r/min,转动时转刷将大量液滴抛向空中，并使液面剧烈波动，促进氧的溶解。1）曝气机理1.形成水跃，卷入空气2.提升与输出，更新水面从空气复氧3.形成负压，吸入空气2、曝气机理和曝气装置竖轴曝气装置横轴曝气装置一、曝气池分类①按混合液流态分：推流式、完全混合式、循环混合式②按平面形状分：长方形廊道，方型，环状跑道③按曝气方式分：鼓风、机械表面曝气二者联合使用④从曝气池与二沉池之间关系分：分建式、合建式二、工艺设计的主要内容①选定工艺流程及构筑物形式②曝气池容积的计算及曝气池的工艺设计③计算需氧量，供气量以及曝气系统的计算与设计④计算回流污泥量、剩余污泥量与污泥回流系统的设计⑤二次沉淀池型的选定与工艺计算、设计5.活性污泥反应器三、曝气区容积的计算1、BOD污泥负荷率XVQSN0SS0XNQSV2、容积负荷率V)SQ(SNe0Vv0NQSV3、的确定SNesemaxSkSvXdtdSVesemaxSkXSvdtdSS时，ksr表示相关系数，一般取1.2。一般SVI取100～120，回流污泥浓度Xr一般8000～12000mg/L.Ve2semaxXSkkXSvdtdSηSSSe00ηfSktηXfSSXVQSNe2Ve00SrSVI10X6rrSVI10R1RX64.四、需氧量与供气量计算XVbSSQaORe02A0S0.3ERG1、需氧量的计算2、供气量计算ROVRC)(βρC1.02Kdtdc2rsb(T)20)(TLa(标准状态下)SRE0AEA——指脱氧、清水、20℃，1大气压的氧利用率（％）S——鼓风机供氧量(kgO2/h))/m1.43(kgo21%GS32s=0.3GsA00.3ERGsGs——鼓风机供气量(m3/h)对机械曝气：KD0.379vQ1.880.28dsdsQ——叶轮在标准条件下的充氧量，kg/L；v——叶轮线速度，m/s；D——叶轮直径，m；K——修正系数。1.空气扩散装置的选定与布置2.空气管道布置与计算根据空气量查附录求管径:空气量为直线上的一点选择管径使之在流速范围内(一般干管10～15m/s，支管3～5m/s)1.根据供气量和风压选择鼓风机2.风压＝扩散装置水头损失＋扩散装置的出口压力＋管道水头损失（沿程和局部）＋鼓风机进出管道水头损失＋安全值空气管道的布置计算鼓风机选择6、污泥回流系统1、污泥回流量的计算/d)(mXrxQ3wVde0VXK)QSY(SΔX2、污泥回流装置（1）螺旋泵（2）离心泵（3）气提装置