3活性污泥法

污染防治设施运行管理第二节生物化学处理设施的运行管理什么是“污水生物处理”？废水中不同类型的污染物需要采用不同的处理方法和工艺进行处理；废水生物处理的对象主要是：两大类污染物：有机物；营养元素——氮和磷两大类废水：生活污水或城市污水有机工业废水废水生物处理的主体是微生物非细胞形态的微生物细胞形态的微生物病毒、噬菌体真核生物(有明显的细胞核)酵母菌原生动物后生动物原核生物(无明显的细胞核)细菌(杆菌、球菌、螺旋菌)放线菌(诺卡氏菌)蓝藻（蓝细菌）真菌霉菌藻类废水生物处理中的重要微生物丝状菌(球衣菌属、铁细菌属、贝日阿托氏菌属、发硫菌属)废水生物处理中的重要微生物细菌：——是废水生物处理工程中最主要的微生物根据需氧情况不同：好氧细菌、兼性细菌、厌氧细菌；根据能源碳源利用情况的不同：光合细菌——光能自养菌、光能异养菌；非光合细菌——化能自养菌、化能异养菌根据生长温度的不同：低温菌(－10～15ºC)、中温菌(15～45ºC)、高温菌(45ºC)杆菌螺旋菌球菌念珠藻（蓝细菌）细菌形态诺卡氏菌浮游球衣菌铁细菌贝日阿托氏菌这几种菌对有机物去除能力很强，是生物法重要菌种，但数量过多会导致污泥膨胀。废水生物处理中的重要微生物真菌：特点：1)能在低温和低pH值的条件生长2)在生长过程中对氮的要求较低3)能降解纤维素。应用：1)处理某些特殊工业废水2)固体废弃物的堆肥处理霉菌废水生物处理中的重要微生物原生动物和后生动物：促进生物絮凝:有的原生动物能分泌粘液，促进生物絮凝，从而改善活性污泥的泥水分离特性净化作用∶大部分原生动物是动物性营养，能吞食游离细菌和微小污泥，有利于改善水质。腐生性营养的鞭毛虫等可吸收污水中的有机物。原生动物和后生动物的种属与数量的变化，与出水水质相关，可作为指示生物。水质好（BOD10～20）：大量的纤毛虫（分为固着型和游泳型）、钟虫（固着型纤毛虫）、轮虫水质坏（BOD20～30）：大量鞭毛类原生动物、根足虫、变形虫。少量纤毛虫。变形虫（肉足纲）草履虫（纤毛纲）钟虫（纤毛纲）吸管虫（吸管纲）常见原生动物浮游甲壳生物轮虫常见微型后生动物各种藻类水绵新月藻盘星藻属微生物的生长规律细菌的生长规律可用其生长曲线表示，它表示了微生物在不同的培养环境下的生长情况及微生物的整个生长过程。细菌的繁殖是靠分裂的方法，即每个菌体成熟后即分裂成两个幼体细胞。将少量的细菌接种到培养基上培养，间隔地定时取样测定细菌数目，并以细菌数目的对数对时间做图，即可得到细菌生长曲线。微生物生长曲线停滞期停滞期也称迟缓期或调整期，这是细菌为适应新的营养环境的过渡阶段，还不能马上发生分裂增殖，但幼龄菌体内物质增加显著，单个细胞个体增大，代谢机能活跃，正在合成新的原生质。停滞期内也可能有些细菌因不适应新的环境而死亡，故细菌的总数没有大的提高或略有减少。停滞期的长短与细菌菌种、菌龄和培养条件有关。对数增长期细菌经停滞期适应后，活力增强，这时由于水中营养物的含量超过细菌生长需要，细菌裂殖的速度迅速提高，细胞生长也进入了旺盛期，此时细菌的生长速率最大，细菌数目以几何级数增加。它的增长关系可用下式表示：则细菌数的对数和培养时间成直线关系，所以称为对数增长期。GtnnBBBBn2lglglg200ktBGtBB00lg2lglglg稳定期稳定期也称静止期，这时细菌总数达最大值。由于营养物浓度随细菌消耗而下降，细菌的有毒代谢产物逐渐积累，会对细菌产生抑制和毒害作用，使细菌活力下降，繁殖速率减慢，并开始有细菌死亡。这时细菌繁殖率与死亡率达到平衡，也可能是分裂完全停止，活菌数暂时维持不变，因此在生长曲线上表现为一段水平线。衰退期衰退期也称内源呼吸期或死亡期。这时培养基中营养物很少或已耗尽，大量积累的代谢产物对细菌毒害更甚，造成细菌的大量死亡。存活的细菌也只能靠消耗体内的原生质来维持生命，只有少数细菌能继续分裂，多数出现自溶现象并死亡或变成休眠状态，活菌数呈对数直线关系下降。生长曲线对废水处理的指导作用由生长曲线可见，在对数增长期内，细菌对废水处理速率最快，若将细菌生长稳定在这一时期，则装置效率高，可缩短处理时间及减小装置容积。但这时要供给细菌较多的养料，要求进水中有机物含量高，势必造成出水中有机物也相应增多，出水水质变差，排出的污泥量增大。而静止期细菌数量较高，但对营养物要求低，运行稳定，水中有机物消耗得较彻底，去除率高，产生的污泥量也少，但处理时间长，设备容积大。所以应根据不同的处理废水方式和水质要求来人为地将细菌生长控制在某一个时期，以达到所要求的处理效果。生物处理法人工处理方法现代高速厌氧反应器厌氧生物处理好氧生物处理传统厌氧消化活性污泥法生物膜法天然生物处理方法生物稳定塘土地处理湿地系统污水生物处理分类一、传统活性污泥系统的组成1、曝气池：曝气池是由微生物组成的活性污泥与污水中的有机污染物质充分混合接触，并进而将其吸收并分解的场所，它是活性污泥工艺的核心。曝气池有推流式、完全混合式、循环混合式（氧化沟）三种类型。曝气池曝气池中的微生物活性污泥中的后生动物轮虫线虫0.1mm钟虫小口钟虫草履虫盖纤虫肾形虫变形虫完全混合系统氧化沟2、二沉池：1）进行泥水分离，保证出水水质；2）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。平流沉淀池、竖流沉淀池和辐流沉淀池3、回流系统：1）维持曝气池的污泥浓度；2）改变回流比，改变曝气池的运行工况。组成：回流污泥泵和回流污泥管道或渠道4、剩余污泥排放系统：1）是去除有机物的途径之一；2）维持系统的稳定运行。传统活性污泥系统的组成传统活性污泥系统的组成5、曝气系统：提供足够溶解氧，有鼓风曝气和机械曝气两大类。鼓风曝气是将压缩空气通过管道送入曝气池的扩散设备，以气泡形式进入混合液，使气泡中的氧迅速转移到混合液中，供给活性污泥中的微生物。鼓风曝气系统主要由空气净化系统、鼓风机、管路系统和空气扩散器组成。机械曝气则是利用装设在曝气池内的叶轮转动，剧烈地搅动水面，使液体循环流动，不断更新液面并产生强烈的水跃，从而使空气中的氧与水滴或水跃的界面充分接触，传入到混合液中，由此，机械曝气也称做表面曝气，简称表曝。机械曝气机分为竖轴表曝和卧轴表曝两种形式。罗茨鼓风机离心鼓风机罗茨鼓风机的工作原理鼓风曝气系统左：曝气器安装图上：微孔曝气器陶瓷微孔曝气头钟罩形微孔扩散器管式曝气器通过潜水泵产生的水流经过喷嘴形成高速水流，在喷嘴周围形成负压吸入空气，经混合室和水流混合，在喇叭形的扩散管里产生水气混合流，高速喷射而出，夹带许多气泡的水流在较大面积和深度的水域里涡旋搅拌，完成曝气。并且其轴功率不随潜没深度的变化而变化，进气量可以调节。正因为如此，射流式潜水曝气机可以在水位变化较大的池中应用。射流曝气器机械曝气曝气叶轮泵型叶轮曝气器曝气转刷曝气转碟（二）影响污泥微生物及处理效果的环境因素1、水温：是重要因素之一，在一定范围内，随着温度的升高，反应、增殖速率加快；一般温度每升高10C，反应速率会增高1倍。细胞内的如蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升或突降并超过一定限度时，会有不可逆的破坏；最适宜温度：1040C；40C或10C后，会有不利影响。注：图中的纵标为相对活性，以25C为基准。2、酸碱度：（对酶的影响）一般好氧微生物的最适宜pH在6.09.0之间；pH4.5时，真菌将占优势，引起污泥膨胀；另一方面，微生物的活动也会影响混合液的pH值(比如硝化菌、厌氧菌)。在生化处理中，若工业废水的pH值过高或过低时，须预先用酸、碱加以调整。在日常管理时，我们应注意防止pH值的突变。（二）影响污泥微生物及处理效果的环境因素3、营养物质：细胞组成中，C、H、O、N约占9097%，其余310%为无机营养元素，其中主要的有P生活污水一般不需再投加营养物质；某些工业废水需要投加营养物质：好氧生物处理，应按CODNP=10051投加N和P厌氧生物处理，应按CODNP=20051投加N和P其它无机营养元素：K、Mg、Ca、S、Na等；微量元素：Fe、Co、Ni、Mo等；（二）影响污泥微生物及处理效果的环境因素4、毒物：重金属：蛋白质的沉淀剂（变性；与-SH结合而失活）氰化物：H2S或硫化物：卤族元素及其化合物：酚、醇、醛：染料：使蛋白质变性或脱水、影响酶的活性（二）影响污泥微生物及处理效果的环境因素活性污泥系统中有毒物质的最高允许浓度：有毒物质允许浓度(mg/l)有毒物质允许浓度(mg/l)铜化合物(以Cu计)0.51.0苯10锌化合物(以Zn计)513氯苯10镍化合物(以Ni计)2对苯二酚15铅化合物(以Pb计)1.0间苯二酚450锑化合物(以Sb计)0.2邻苯二酚100镉化合物(以Cd计)15间苯三酚100钒化合物(以V计)5邻苯三酚100银化合物(以Ag计)0.25苯胺100铬化合物(以Cr计)25二硝基甲苯12(以Cr3+计)2.7甲醛160(以Cr6+计)0.5乙醛1000硫化物(以S2-计)525二甲苯7(以H2S计)20甲苯7氢氰酸氰化钾18氯苯10硫氰化物36吡啶400砷化合物(以As3+计)0.72.0烷基苯磺酸盐15汞化合物(以Hg计)0.5甘油55、溶解氧：曝气池出口处溶解氧控制在2mg/L左右较为适宜。在鼓风曝气系统中，可采用控制进气量的方法来调节溶解氧的高低；在机械曝气系统中，可通过调整曝气翼轮的浸水深度来调节溶解氧的高低。曝气池中溶解氧长期偏低时，可能有两种原因：其一是活性污泥负荷过高；其二是供氧设施功率过小或效率过低，这时，应设法改善之。（二）影响污泥微生物及处理效果的环境因素（三）活性污泥的培养和驯化1．培菌方法所谓活性污泥的培养，就是为活性污泥的微生物提供一定的生长繁殖条件，即前面提到的营养物质、溶解氧、适宜的温度和酸碱度等，在这种情况下，经过一段时间，就会有活性污泥形成，并且在数量上逐渐增长，并最后达到处理废水所需的污泥浓度。生活污水培菌：直接培菌工业废水培菌：（1）采用数级扩大培菌（2）干污泥培菌（3）工业废水直接培菌（4）有毒或难生物降解的工业废水的培菌（三）活性污泥的培养和驯化（三）活性污泥的培养和驯化2．培菌过程中生物相的演替在培菌初期：大量游离细菌、植鞭毛虫的杆囊虫、动鞭毛虫的波多虫、变形虫。在培菌中期：掠食细菌能力更强的纤毛虫类原生动物：豆形虫、肾形虫、漫游虫、裂口虫和草履虫等出现。在培菌中后期：钟虫在培菌后期：轮虫（三）活性污泥的培养和驯化3．驯化在工业废水处理系统的培菌阶段后期，将生活污水和外加营养量逐渐减少，工业废水比例逐渐增加，最后全部受纳工业废水，这个过程称为驯化。（四）活性污泥系统的工艺参数1．入流水质水量2．回流污泥量与回流比回流污泥量是从二沉池补充到曝气池的污泥量，常用QR表示。回流比是回流污泥量与入流污水量之比，常用R表示：传统活性污泥工艺的R—般在25～100％之间。QQRR（四）活性污泥系统的工艺参数3．混合液悬浮固体和回流污泥悬浮固体MLSS是指曝气池中单位体积活性污泥混合液中悬浮物的重量。有时也称之为污泥浓度。回流污泥悬浮固体是指回流污泥中悬浮固体的浓度，通常用RSS表示，它近似表示回流污泥中的活性微生物浓度。传统活性污泥法的MLSS在l500～3000mg/L之间，而RSS则取决于回流比R的大小，以及活性污泥的沉降性能和二沉池的运行状况。（四）活性污泥系统的工艺参数4．污泥负荷污泥负荷是指单位重量的活性污泥，在单位时间内要保证一定的处理效果所能承受的有机污染物量，单位为kgBOD5／(kgMLVSS·d)。常用F/M表示污泥负荷，F表示食物，即有机污染物，M代表活性微生物量，即MLVSS。传统活性污泥工艺的F/M值一般在0.2～0.4kgBOD5／(kgMLVSS·d)之间，这属于中负荷范围。dVMLVSSBODQMF5/（四）活性污泥系统的工艺参数5．混合液溶解氧浓度6．污泥龄污泥龄是指活性污泥在整个系统内的平均停留时间，一般用SRT表示。控制污泥龄