4生物处理第1节

4污水的生物处理（一）活性污泥法ActivatedSludgeProcesses4污水的生物处理（一）——活性污泥法活性污泥法处理新工艺活性污泥法处理系统活性污泥法的影响因素活性污泥法的基本原理概述活性污泥法曝气系统曝气池活性污泥法系统工艺设计活性污泥法系统维护管理概述水环境中有机物污染状况生物处理法的分类污水的可生化性及判别1水环境中有机物污染状况特点废水排放量巨大；我国水环境中量大面广的污染物主要是有机物；N、P的污染日益严重有机污染的主要来源生活污水：COD=400～500mg/l；BOD5=200300mg/l；工业废水：主要有石油化工、轻工、食品等行业啤酒废水：820m3废水/m3酒，COD=20003500mg/l；酒精废水：1215m3废水/m3酒，COD=36万mg/l；味精废水：2535m3废水/吨味精，COD=610万mg/l；造纸黑液：120600m3废水/吨纸浆，COD=1015万mg/l2生物处理法的分类按处理设施按微生物的代谢形式3生物处理法天然生物处理人工生物处理生物稳定塘土地处理系统好氧生物处理厌氧生物处理活性污泥法生物膜法传统厌氧消化高速厌氧消化4生物处理法好氧生物法厌氧生物法自然条件下人工条件下自然条件下人工条件下水体自净－天然水体和氧化塘土壤净化－污水灌溉悬浮生物法－活性污泥法及其变种、氧化塘、氧化沟固着生物法－生物滤池、生物转盘、接触氧化、好氧生物流化床高温堆肥厌氧塘悬浮生物法－厌氧消化、上流式厌氧污泥床、高温堆肥、化粪池固着生物法－厌氧滤池、厌氧流化床5废水可生化性和可生化程度的判别生物降解性能：是指在微生物的作用下，使某一物质改变原来的化学和物理性质，在结构上引起的变化程度。可分为三类：初级生物降解指有机物原来的化学结构发生了部分变化，改变了分子的完整性；环境可接受的生物降解指有机物失去了对环境有害的特性；完全降解在好氧条件下，有机物被完全无机化；在厌氧条件下，有机物被完全转化为CH4、CO2等。6按生物降解性能易生物降解——易于被微生物作为碳源和能源物质而被利用；可生物降解——能够逐步被微生物所利用；难生物降解——降解速率很慢或根本不降解。注意：“难、易”是相对的；同一种化合物在不同种属微生物的作用下，其降解情况也会有不同。74.1活性污泥法的基本原理基本概念与流程活性污泥的形态与活性污泥微生物活性污泥净化反应过程84.1.1基本概念与流程活性污泥（ActivatedSludge）污水在有氧条件下，经一定时间产生的以活性微生物为主体的污泥絮凝体。活性污泥法（ActivatedSludgeProcesses）以活性污泥为主体的污水生物处理技术基本流程与基本组成9基本流程二沉池出水剩余污泥进水回流污泥空气曝气池反应主体提供溶解氧保证曝气池内的污泥浓度；改变曝气池内的运行工况泥水分离，保证出水水质和回流污泥去除有机物，维持系统稳定运行104.1.2活性污泥的形态与活性污泥微生物活性污泥的形态活性污泥微生物活性污泥微生物的增殖与活性污泥的增长活性污泥絮凝体的形成11（1）活性污泥的形态物理性能：“菌胶团”；“生物絮凝体”颜色：褐色、（土）黄色、铁红色；气味：泥土味（城市污水）比重：略大于1（1.0021.006）粒径：0.020.2mm比表面积：20100cm2/ml生化性能活性污泥的含水率：99.299.8%固体物质的组成：有机物75-85%具有代谢功能的微生物群体（Ma）微生物内源代谢的残留物（Me）原废水中难于生物降解的有机物（Mi）无机物质（Mii）1213（2）活性污泥微生物包括细菌与原生动物两大类细菌：是活性污泥净化功能最活跃的成分主要菌种有：动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等特征多属好氧和兼性异养型的原核细菌；在有氧条件下，具有较强的分解有机物的功能；具有较高的增殖速率，其世代时间为2030分钟；其中的动胶杆菌具有将大量细菌结成为“菌胶团”的功能。14原生动物：在活性污泥中大约为103个/ml数量与种类的增长与递变模式水处理过程的指示生物：纤毛虫出现：水质良好轮虫出现：水质稳定15原生动物数量与种类的增长与递变模式系统启动初期主要为肉足虫类污泥呈分散状态中期纤毛虫类污泥开始凝聚后期轮虫类微生物量降至最低水质稳定纤毛虫，水质良好轮虫，水质稳定16（3）微生物的增殖与活性污泥的增长活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝气池内发生反应、有机物被降解的必然结果，而微生物增殖的结果则是活性污泥的增长。一般可用活性污泥的增长曲线来描述:注意，该增长曲线是在下列条件下获得的：间歇静态培养；底物是一次投加；图中同时还表示了有机底物降解和氧的消耗曲线。17活性污泥的增殖曲线适应期对数增殖期减速增殖期内源呼吸期18适应期是活性污泥微生物对于新的环境条件、污水中有机物污染物的种类等的一个短暂的适应过程；经过适应期后，微生物从数量上可能没有增殖，但发生了一些质的变化：菌体体积有所增大；酶系统也已做了相应调整；产生了一些适应新环境的变异；等等。BOD5、COD等各项污染指标可能并无较大变化。19对数增长期F/M值（有机物量与微生物量的比值）高；微生物的增长速率与基质浓度无关；微生物以最高速率增殖；活性污泥的能量水平最高，难以形成较好的絮凝体；活性污泥的代谢速率极高，需氧量大；一般不采用此阶段作为运行工况，但采用高负荷活性污泥法时，也是一种选择。20减速增殖期F/M值已降到一定水平；微生物的增殖速率与有机底物呈正比，为一级反应；有机底物的降解速率下降；微生物的增殖速率下降；活性污泥的能量水平下降，絮凝体开始形成；由于残存的有机物浓度较低，出水水质有较大改善，并且整个系统运行稳定；一般来说，大多数活性污泥处理厂是将曝气池的运行工况控制在这一范围内的。21内源呼吸期内源呼吸的速率在本期之初首次超过了合成速率，因此从整体上来说，活性污泥的量在减少，最终所有的活细胞将消亡，而仅残留下内源呼吸的残留物，而这些物质多是难于降解的细胞壁等；污泥的无机化程度较高，沉降性能良好，但凝聚性较差；有机物基本消耗殆尽，处理水质良好；一般不采用这一阶段作为运行工况，但也有采用，如延时曝气法。22（4）活性污泥絮凝体的形成活性污泥法的处理核心是形成发育良好的活性污泥絮凝体；絮凝体的形成主要取决于曝气池内能的含量内能：有机物与细菌数量的比值（F/M值）内能高，细菌处在对数增长期，运动性能活泼，难以形成良好的絮凝体；内能低，细菌进入减速增殖期或内源呼吸期，细菌运动性能降低，仅在布朗运动作用下，相互碰撞、结合，易形成絮凝体；活性污泥中的一些微生物，如枝状动胶杆菌等，能分泌胶体物质，可促进絮凝体的形成问题：什么是良好的活性污泥絮凝体？234.1.3活性污泥净化反应过程活性污泥反应过程污水中有机物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过程。两个阶段初期吸附去除微生物代谢24（1）初期吸附去除5-10min内，出现很高的BOD去除率，30min内完成；活性污泥巨大的表面积；物理吸附和生物吸附相结合。其速度取决于微生物的活性：吸附，凝聚能力反应器内水力扩散程度：接触程度25（2）微生物的代谢代谢模式代谢的数量关系26代谢模式分解代谢：提供能量合成代谢：提供增殖微生物两种代谢相互依存27代谢的数量关系1/3氧化分解，并提供能量；2/3用于合成，自身增殖；自身增殖部分80%通过内源代谢分解，20%为不能分解的残留物28思考题及习题名词解释活性污泥，活性污泥法，生物降解性能问答题请图示活性污泥法的基本流程并解释其基本组成。活性污泥中的固体物质有哪几种？活性污泥微生物有哪几类，各有什么特征？活性污泥的增殖分为几个阶段，各有什么特点？活性污泥絮凝体的形成主要取决于什么因素？活性污泥净化反应过程分为哪两个阶段？29