污水的生物处理活性污泥法

什么是活性污泥？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。活性污泥的性质颜色黄褐色状态似矾花絮绒颗粒味道土腥味比重曝气池混合液：1.002-1.003；回流污泥：1.004-1.006粒径0.02-0.2mm比表面积20-100cm2/mL四个组成部分：①活性微生物群体(Ma)②内源呼吸的残留物(Me)③吸附的难降解有机物(Mi)④吸附的无机物(Mii)。其细菌以异养型的原核细菌为主(107～109个/L)，优势菌属有产碱杆菌属、芽孢杆菌属、黄杆菌属、动胶杆菌属、假单胞菌属、丛毛单胞菌属、大肠埃氏杆菌属等，其中一些细菌可分泌黏性物质构成活性菌群；活性污泥中的真菌是腐生或寄生的丝状菌，具分解脂肪、蛋白质及其他含氮化合物的功能；肉足类、鞭毛类、纤毛类是常见的三类原生动物，以细菌为食，其种类鉴别可间接判断水处理的效果。活性污泥的评价方法：①MLSS（混合液悬浮固体浓度）：g/L或mg/L；通常用于代表曝气池中微生物浓度，MLSS=Ma+Me+Mi+Mii；（MLVSS=Ma+Me+Mi，一般MLVSS/MLSS＝0.65~0.85）②SV（污泥沉降比）：％；用于工艺管理，表明曝气池中的污泥的量与性质；③SVI（污泥体(容)积指数），mL/g；用于评价污泥沉淀性能；④θc（污泥龄，污泥在曝气中的平均停留时间）：d；)/(10(%)SVIlgMLSSSVXVXcSVIXr610活性污泥法的三个要素构成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。活性污泥法处理污水的机理分析活性污泥降解有机物的过程。第二节：活性污泥法的发展和演变传统活性污泥法渐减曝气分步曝气完全混合法浅层曝气深层曝气高负荷曝气或变型曝气克劳斯法延时曝气接触稳定法氧化沟纯氧曝气活性污泥生物滤池（ABF工艺）吸附－生物降解工艺（AB法）序批式活性污泥法（SBR法）活性污泥法的多种运行方式有机物去除和氨氮硝化传统活性污泥法及其演变。传统活性污泥法多为推流式，有单廊道及多廊道形式，一般进口高于液面下，由进水闸板控制，出水用溢流堰或淹没孔控制，廊道长一般在50~70m，最长可达100m，有效水深4~6m；宽深比为1~2；长宽比为5~10。曝气池内溶解氧、回流污泥量及剩余污泥排放量是活性污泥法系统运行中的三个主要控制参数。吸附-再生法、吸附-降解(AB)法及其演变。①对于吸附再生法，吸附段接触时间为30~60min，再生时间为3~6h；当处理城市污水时，吸附区的容积不应小于总容积的1/4；吸附池的水力停留时间不小于30min。需注意的是其出水水质较差，同时当有机物以溶解性BOD为主时不宜采用此法；②AB法通常包括吸附段的A段曝气池＋中沉池及降解段的B段曝气池＋终沉池组成。一般A段的污泥BOD有机负荷2，水力停留时间为20~30min，MLSS在2~3g/L，SVI在50左右，DO在0.2~1.5mg/L，R为0.5~0.7，可去除50~70％的有机物。B段的污泥BOD有机负荷为0.15~0.3,水力停留时间为2~3h，MLSS在3~4g/L，DO在2mg/L，R为0.5~1，A+B段可去除90％的有机物.③B段采用不同的工艺可形成A-B(BAF)、A-B(A/O)、A-B(A/A/O)、A-B(SBR)、A-B(氧化沟)等不同的组合。序批式活性污泥法(SBR)及其演变英国学者Ardern和Locket发明了的水处理工艺。70年代初，美国NatreDame大学的R.Irvine教授采用实验室规模对SBR工艺进行了系统深入的研究，并于1980年在美国环保局（EPA）的资助下，在印第安那州的Culwer城改建并投产了世界上第一个SBR法污水处理厂。①SBR池就是将传统中的各个阶段集成在同一池中按时间序列完成；②典型的SBR包括进水（正常进水、限制、半限制及非限制曝气）、反应（曝气或曝气＋搅拌等）、沉淀、排水、排泥及静置工序，典型的运行周期一般按4/6/8/12h设定，各工序占比一般为25/35/20/15/5%。③SBR按要求设置运行周期，如脱氮运行模式（进水＋搅拌/曝气/搅拌/沉淀/出水/排泥）、脱磷运行模式（进水＋搅拌/曝气/搅拌/沉淀+排泥/出水）、脱氮除磷运行模式（进水＋搅拌/曝气/搅拌/沉淀＋排泥/出水）等。④SBR的控制参数主要是运行时间和DO及工艺污泥负荷，如进水工序（脱磷保持厌氧，其DO0.3，θh1h，其他则尽可能短）、曝气（DO2.5，时间在2～4h）、沉淀排水（DO0.5，时间2h）等，其污泥BOD负荷一般在0.03～0.12之间；序批式活性污泥法(SBR)的改进①ICEAS工艺ICEAS（IntermittentCyclicExtendedAerationSystem）工艺全称为间歇循环延时曝气活性污泥工艺，1968年由澳大利亚新威尔士大学与美国ABJ公司合作开发的。ICEAS与传统的SBR相比，最大的特点是：在反应器的进水端增加了一个预反应区，运行方式为连续进水（沉淀期和排水期仍保持进水），间歇排水，没有明显的反应阶段和闲置阶段。这种系统在处理市政污水和工业废水方面比传统的SBR系统费用更省、管理更方便。但是由于进水贯穿于整个运行周期的每个阶段，沉淀期进水在主反应区底部造成水力紊动而影响泥水分离时间，因而，进水量受到了一定限制。通常水力停留时间较长。②CASS（CAST，CASP）工艺CASS（CyclicActiavatedSludgeSystem）或CAST（-Technology）或CASP（--Process）工艺是一种循环式活性污泥法。该工艺的前身为ICEAS工艺，由Goronszy开发并在美国和加拿大获得专利。与ICEAS工艺相比，预反应区容积较小，是设计更加优化合理的生物反应器。该工艺将主反应区中部分剩余污泥回流至选择器中，在运作方式上沉淀阶段不进水，使排水的稳定性得到保障。CASS艺适用于含有较多工业废水的城市污水及要求脱氮除磷的处理。③IDEA工艺间歇排水延时曝气工艺（IDEA）基本保持了CAST艺的优点，运行方式采用连续进水、间歇曝气、周期排水的形式。与CAST相比，预反应区（生物选择器）改为与SBR主体构筑物分立的预混合池，部分剩余污泥回流入预混合池，且采用反应器中部进水。预混合池的设立可以使污水在高絮体负荷下有较长的停留时间，保证高絮凝性细菌的选择。④DAT-IAT工艺DAT－IAT（DemandAerationTank-IntermittentTank）是由天津市政工程设计研究院提出的一种SBR新工艺。主体构筑物是由需氧池DAT池和间歇曝气池IAT池组成，DAT池连续进水连续曝气，其出水从中间墙进入IAT池，IAT池连续进水间歇排水。同时，IAT池污泥回流DAT池。它具有抗冲击能力强的特点，并有除磷脱氮功能。⑤UNITANK工艺为比利时SEGHERS公司提出的，集合了SBR工艺和氧化沟工艺的特点，一体化设计使整个系统连续进水连续出水，而单个池子相对为间歇进水间歇排水。其主体为三格池结构，三池之间为连通形式，每池设有曝气系统（鼓风或表曝），并配有搅拌，外侧两池设出水堰以及污泥排放装置，两池交替作为曝气和沉淀池，污水可进人三池中的任何一个。在一个周期内，原水连续不断进人反应器，通过时间和空间的控制，形成好氧、厌氧或缺氧的状态。⑥改良式序列间歇反应器（MSBR）MSBR（ModifiedSequencingBatchReactor）是C,Y.Yang等人根据SBR技术特点结合A2-O工艺所提出的改良型SBR工艺。采用单池多方格方式，在恒定水位下连续运行。通常MSBR池分为主曝气池、序批池1、序批池2、厌氧池A、厌氧池B、缺氧池、泥水分离池。每个周期分为6个时段，每3个时段为一个半周期。一个半周期的运行状况：污水首先进入厌氧池A脱氮，再进入厌氧池B除磷，进入主曝气池好氧处理，然后进入序批池，两个序批池交替运行（缺氧—好氧/沉淀—出水），具有较好的脱氮除磷能力。⑦其它改进形式：ASBR工艺：美国教授Dague等人把SBR运用于厌氧处理，开发了厌氧序批式活性污泥法（AnaerobicSequencingBatchTeactor），简称为ASBR；淤泥SS－SBR（SOILSLURRY－SBR）：R.L.Irine等以土壤为反应器来处理难降解有机物。利用埋在地下的空气渗透膜作为曝气器和生物生长的载体，从而消除了普通SBR的沉淀阶段延长反应时间（间接缩短了反应周期）；PAC-SBR：用投加粉末活性炭PAC－SBR法来处理高浓度有机废水；膜法SBR：将SBR和接触氧化法相结合可以组成新的膜法SBR称BSBR。BSBR工艺启动快、效率高、管理简便。多段SBR系统：二级SBR系统和三级SBR系统是目前应用较多的一种SBR串联工艺，通过串联的SBR中，分别培养出适宜于不同有机物的专性菌，从而使不同种类的有机物在与各自相适应的生化条件下都得到充分降解。前处理+SBR：为缓冲工业废水中有毒有机物对微生物的抑制作用，在前设置预处理。如溶气气浮一序批式活性污泥法（DAF－SBR法）等；SBR组合：由于SBR中可方便地实现各种工艺条件的组合，为此，针对特定的废水，许多学者研究了其最佳处理反应工序。氧化沟法(Oxidationditch)及其演变OxidationDictch（DO）氧化沟污水处理工艺是由荷兰卫生工程研究所（TNO）在20世纪50年代研制成功的。第一家氧化沟污水处理厂于1954年在荷兰Voorshoper市建成投入使用。其特点如下：①池改为沟，具备推流式和完全混合式的双重特点。②低负荷高污泥龄，由于沟内循环，水力停留时间和曝气时间充分延长，因而有机物负荷低污泥龄长，出水水质好，污泥不需再进行厌氧消化处理。③曝气设备简化，以表曝为主，常见的曝气设备有水平轴曝气转刷或转碟、垂直轴曝气机、射流曝气器等，运行管理方便。常见的氧化沟法①Carrousel（卡鲁塞尔）式氧化沟（荷兰DHV公司）开发：多沟串联系统，进水与活性污泥混合后沿箭头方向在沟内作不停的循环流动。Carrousel氧化沟采用垂直安装的低速表面曝气器，每组沟渠安装一个，均安装在同一端，因此形成了靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游以及外环的缺氧区，这不仅有利于生物凝聚，还使活性污泥易于沉淀。BOD5去除率可达95～99%，脱氮效率约90%，除磷效率约为50%。1——出水堰；2——曝气器卡鲁塞尔氧化沟②Orbal式氧化沟：Orbal氧化沟又称同心圆型氧化沟,奥贝尔氧化沟一般由三个同心椭圆形沟道组成，污水由外沟道进入，与回流污泥混合后，由外沟道进入中间沟道再进入内沟道，在各沟道循环达数百到数十次。最后经中心岛的可调堰门流出，至二次沉淀池。在各沟道横跨安装有不同数量水平转碟曝气机，对三沟道系统，第一（外）、二（中）、三（内）沟的体积为总体积60、30、10%，溶解氧分别控制为0~0.3mg/L、0.5~1.5mg/L、2~3mg/L，通过控制曝气强度，使外圈廊道的供氧速率与渠道内好氧速率相近，保证混合液的硝化反应，同时因为溶解氧浓度低。反硝化菌可以利用硝酸盐作为电子受体进行反硝化反应，氮素在外圈的反应过程是一个同步硝化反硝化过程。③交替式氧化沟（PhasedIsolationDitch）：交替式氧化沟是SBR工艺与传统氧化沟工艺组合的结果，目前应用的为两沟（DE）型与三沟（T）型。DE型氧化沟由两条相互联系的沟与单独设立的沉淀池组成，为提高除磷与反硝化效果，在之前可设厌氧池；T型由3条相互联系的沟作为一个整体，进水配水井进行3沟的进水切换，在氧化沟内根据已设定程序进行反应，通常两沟用于反应，一沟用于沉淀。④一体式氧化沟法一体化氧化沟又称合建式氧化沟，广义地说，一体化氧化沟就是不单独设二次沉淀池及污泥回流设备的氧化沟。这一意义上的一体化氧化沟包括