活性污泥法处理废水

第三章废水的生物处理-----活性污泥法activatedsludgeprocess第一节基本概念什么是活性污泥？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和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。一、活性污泥4一组活性污泥图片活性污泥法的基本组成①曝气池：反应主体。②二沉池：a）进行泥水分离，保证出水水质；b）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。③回流系统：a）维持曝气池的污泥浓度；b）改变回流比，改变曝气池的运行工况。④剩余污泥排放系统：a）是去除有机物的途径之一；b）维持系统的稳定运行。⑤供氧系统：提供足够的溶解氧。活性污泥法有效运行的基本条件①废水中含有足够的可溶性易降解有机物；②混合液含有足够的溶解氧；③活性污泥连续回流，使混合液保持一定浓度的活性污泥，及时排除剩余污泥；④活性污泥在池内呈悬浮状态；⑤无有毒有害的物质流入。1、栖息着的微生物（一）活性污泥的组成大量的细菌真菌原生动物后生动物细菌自养型异养型必须依赖水中的碳源真菌有菌丝(霉菌等)无菌丝(酵母菌等)大量的细菌真菌原生动物大量的细菌真菌2、按有机性和无机性成分：MLSSMLVSS:70%MLNVSS:30%MLSS——混合液悬浮固体浓度，指曝气池中单位体积混合液中活性污泥悬浮固体的质量，也叫污泥浓度（g/L)。MLVSS——混合液挥发性悬浮固体浓度，表示混合液悬浮固体中有机物含量，但不仅是微生物的量，由于测定方便，目前还是近似用于表示污泥。MLNVSS——灼烧残量，表示无机物含量。MLVSS:一般范围为55％~75％，即MLVSS/MLSS=0.7~0.8，（二）曝气池活性污泥的性状颜色黄褐色、茶褐色状态似矾花絮绒颗粒味道土腥味，有霉臭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1、正常pH略显酸性10（二）活性污泥的性状供氧不足或厌氧黑色灰白色供养过多或营养不足1、不正常11曝气池1213曝气池出水堰14曝气池混合液配水进入二沉池曝气池中的曝气头的布置（三）活性污泥的评价方法1、生物相观察——光学显微镜或电子显微镜2、混合液悬浮固体浓度（MLSS）和混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）。3、污泥沉降比：SV（三）活性污泥的评价方法取混合液至1000mL或100mL量筒，静止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的体积，以占混合液体积的比例（%）表示污泥沉降比。可反映污泥的沉降性能。污泥沉淀30min后密度接近最大，故SV可反映沉降性能。能反映污泥膨胀等异常情况，可控制剩余污泥的排放量。城市污水正常值为15%～30%左右。简单易行但SV不能确切表示污泥沉降性能。SV的测定0min15min30minSV=40%4、污泥体积指数：SVI(污泥指数、污泥容积指数）曝气池出口处出混合液，经30分钟静沉后，每单位质量干泥所形成的湿污泥的体积，简称污泥指数，单位为mL/g。1L混合液沉淀30min的活性污泥体积（mL）SV(mL/L)SVI=1升混合液中悬浮固体干重（g）MLSS(g/L)反映污泥的凝聚、沉降性能。SVI应在100～150。影响SVI的最重要的因素是微生物群体所在的增殖期。太高，沉降性能差，可能膨胀；太低，可能处在内源呼吸期，泥粒细小而紧密，易沉降，活性差，无机物多。实际运行中，一般用SV了解SVI，因为曝气池MLSS变化不大。=习题：•1、若曝气池中的污泥浓度为2200mg/L，混合液在100mL量筒内经30min沉淀的污泥量为18mL，计算污泥体积指数SVI。影响好氧处理的主要因素溶解氧(DO)水温pH值营养平衡有毒物质DO=2~4mg/l为宜;DO保持一定水平，使好氧微生物正常生长，维持较好的出水水质，使活性污泥和生物膜结构正常，沉降和絮凝性能良好。影响好氧处理的主要因素溶解氧(DO)水温pH值营养平衡有毒物质中温性细菌为主，最适温度：20－35℃。影响好氧处理的主要因素溶解氧(DO)水温pH值营养平衡有毒物质最佳：6.5～8.5维持适宜的pH值,可以使微生物生长繁殖良好，使菌胶团产生较好的粘性物质，形成较好的絮状物，取得良好的处理效果。pH＞9：生化反应即受到抑制，pH＜6.5：丝状菌生长，易发生污泥膨胀。影响好氧处理的主要因素溶解氧(DO)水温pH值营养平衡有毒物质BOD5:N:P=100:5:1废水生物处理时要考虑C、N、P的配比。当N、P不足时，应投加氮源和磷源。生活污水：营养丰富，是最佳营养源，工业废水：宜与生活污水合并后处理。影响好氧处理的主要因素溶解氧(DO)水温pH值营养平衡有毒物质废水中含有一些物质如重金属离子、酚等对微生物有毒害作用或抑制作用。它们对微生物的毒害作用是相对而言的，在一定浓度范围内是没有影响的。若微生物经驯化后，可能承受较高浓度的有毒物质。•目前，活性污泥法是废水生物处理应用最为广泛的一种方法，该法已成为污水处理的主体技术。•1912年，英国人克拉克和盖奇的废水曝气试验。•1914年，英国曼切斯特建成了第一座活性污泥水处理厂。•特别在近20－30年，对生物反应的净化机理进行了深入研究，出现了多种工艺流程。工艺流程回流污泥以保证曝气池内有足够的活性污泥（微生物）排放剩余污泥以保证系统的正常运行运行条件良好的活性污泥充足的氧二沉池二.活性污泥法的基本流程活性污泥系统有效运行的基本条件是：废水中含有足够的可溶性易降解有机物；混合液含有足够的溶解氧；活性污泥在池内呈悬浮状态；活性污泥连续回流，剩余污泥及时排放，维持曝气池内稳定的活性污泥浓度；进水中不含有对微生物有毒有害的物质29二.活性污泥法的基本流程•初沉池：去除悬浮固体，减轻生物处理负荷；•曝气池：废水、微生物和氧气在此充分混合和反应；•二沉池：使泥水分离，去除剩余污泥；•回流系统：保持曝气池中一定的污泥浓度；•曝气系统：供氧，使污泥呈悬浮态。2活性污泥的性能指标混合液悬浮固体浓度(MLSS)组成污泥沉降比(SV％)形态污泥体积指数(SVI)外观呈黄褐色的絮绒颗粒状;粒经：0.2～1.0mm；表面积较大：20～100cm2/ml;含水率在99%以上;密度：1.002～1.006g/ml。污泥龄(SRT)水力停留时间(HRT)2活性污泥的性能指标混合液悬浮固体浓度(MLSS)组成污泥沉降比(SV％)形态污泥体积指数(SVI)污泥龄(SRT)水力停留时间(HRT)活性微生物群体(Ma)微生物自身代谢残留物(Me)污泥吸附的惰性有机物(Mi)污水中的无机物(Mii)2活性污泥的性能指标混合液悬浮固体浓度(MLSS)组成污泥沉降比(SV％)形态污泥体积指数(SVI)污泥龄(SRT)水力停留时间(HRT)混合液悬浮固体浓度(MLSS)指曝气池中单位体积混合液中活性污泥悬浮固体的质量，即污泥浓度。其组成为：MLSS=Ma+Me+Mi+Mii混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS)指混合液悬浮固体中有机物的质量，较准确的表示其中活性成分。其组成为：MLVSS=Ma+Me+Mi2活性污泥的性能指标混合液悬浮固体浓度(MLSS)组成污泥沉降比(SV％)形态污泥体积指数(SVI)污泥龄(SRT)水力停留时间(HRT)曝气池混合液沉淀30min后，形成的沉淀污泥和原混合液体积之比。城市污水：SV=15～30%。可反映曝气池运行时的污泥量，用于控制剩余污泥的排放，还可及早发现污泥膨胀等异常现象的发生。2活性污泥的性能指标混合液悬浮固体浓度(MLSS)组成污泥沉降比(SV％)形态污泥体积指数(SVI)污泥龄(SRT)水力停留时间(HRT)曝气池混合液经30min沉淀后，每质量干污泥形成的湿污泥的体积。该数值反映活性污泥沉降浓缩性能；SVI＝100－150：污泥沉降性能良好；SVI200：污泥沉降性能差；SVI过低时，污泥絮体细小紧密，含无机物较多，污泥活性差。2活性污泥的性能指标混合液悬浮固体浓度(MLSS)组成污泥沉降比(SV％)形态污泥体积指数(SVI)污泥龄(SRT)水力停留时间(HRT))/()/(lgMLSSlmlSVSVI2活性污泥的性能指标混合液悬浮固体浓度(MLSS)组成污泥沉降比(SV％)形态污泥体积指数(SVI)污泥龄(SRT)水力停留时间(HRT)又称为：“新增细胞在反应器中的平均停留时间”“反应器中全部微生物更新一次所需要的时间”“生物固体平均停留时间”等2活性污泥的性能指标混合液悬浮固体浓度(MLSS)组成污泥沉降比(SV％)形态污泥体积指数(SVI)污泥龄(SRT)水力停留时间(HRT)每日污泥排放量曝气池中微生物总量2活性污泥的性能指标混合液悬浮固体浓度(MLSS)组成污泥沉降比(SV％)形态污泥体积指数(SVI)污泥龄(SRT)水力停留时间(HRT)HRT=V/Q式中：V:曝气池容积Q:污水流量适应期对数期静止期衰老期微生物生长曲线时间细菌对数3活性污泥增长规律活性污泥中微生物是多菌种的混合群体，仍可用纯菌种的生长曲线表示。•活性污泥增长受营养物质(food)和微生物量(microorganism)的影响，即F/M值。F/M=QS0/XV式中：Q:污水流量S0:污水起始浓度X:MLSS浓度V:反应器体积对数增长期静止期内源呼吸期（衰老期）F/M值较大（≥2.2)；污泥增长不受食物限制；污泥活性强，具有很高的能量水平；凝聚性能差，松散，不易沉降；出水水质差。对数增长期静止期内源呼吸期（衰老期）F/M值一般(0.3～0.6)；污泥增长受食物的限制，增长速率下降；污泥活性较强，能量水平一般；污泥凝聚性能和沉降性能好；出水水质好；活性污泥的工作阶段。对数增长期静止期内源呼吸期（衰老期）F/M值最低(＜0.1)；营养物质很少，微生物开始分解，代谢自身的细胞物质，污泥减少；污泥活性弱；污泥凝聚性能差，沉降性能好；出水水质好。三、活性污泥降解污水中有机物的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：吸附阶段稳定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。主要是转移到活性污泥上的有机物为微生物所利用。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47曲线①表示曝气池中有机物的的去除量，反映去除规律；曲线②表示微生物已经氧化和合成的量，反映活性污泥利用有机物的规律；曲线③表示活性污泥的吸附量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吸附到污泥上(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)。第二节活性污泥法的发展封闭环流式序批式曝气池的四种池型推流式曝气池完全混合式曝气池一、活性污泥法曝气反应池的基本形式其他曝气池基本上是这四种池型的组合或变形1、推流式曝气池推流式曝气池的长宽比一般为5～10；进水方式不限；出水用溢流堰。1.平面布置推流式曝气池的池宽和有效水深之比一般为1～2。2.横断面布置工艺流程：见p107•水流：推流型•底物浓度分布：进口最高，沿池长逐渐降低，出口端最低。•理想推流：横断面上浓度均匀，纵向无掺混根据横断面上的水流情况，可分为平流推移式旋转推移式推流式曝气池推流式曝气池2.完全混合曝气池池形根据和沉淀池的关系圆形方形矩形分建式合建式①污水与回流污泥在进入曝气池后，立即与池中的混合液完全混合②池中微生物的种类和浓度、底物浓度需氧速率各点相同