第三章活性污泥氧化塘

1、活性污泥法★2、氧化塘★第二节好氧悬浮生长处理技术§1概述§2活性污泥法的运行方式及曝气池的构造特点§3曝气和曝气设备§4活性污泥系统的工艺设计§5活性污泥法处理系统的运行管理§6活性污泥法的进展一、活性污泥法概述基本流程活性污泥的性能指标活性污泥法的工艺参数基本流程一、流程简介二、正常运行的必要条件流程简介活性污泥法基本流程包括曝气池、二沉池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统。曝气池：生物反应器，种类、运行方式繁多，构造特点各不相同，但作用相同，均为废水与微生物混合接触、进行生物反应、供氧的场所。二沉池：固液分离，澄清出水；污泥浓缩，保证污泥回流，污泥贮存、调节(动态控制)流程简介回流：向曝气池提供大量污泥，满足生物反应之需∵废水在曝气池内停留期间，废物的去除所导致的污泥增长量很小，要保证曝气池内有足够的生物量SRTHRT。通过回流污泥实现。排泥：控制泥龄、污泥浓度(生物量)及某活性。每日增长的污泥称为剩余污泥。曝气：供氧、混合、保持污泥呈悬浮状态净化过程：凝聚、吸附截留、生物氧化、沉淀分离等综合作用的结果。正常运行的必要条件1、应保持足够的微生物量和活性；2、保证活性污泥、氧气、废水充分混合接触；3、提供足够的氧气供微生物利用；4、悬浮固体应与废水有效分离活性污泥的性能指标一、活性污泥的组成二、活性污泥的性能指标活性污泥的组成按照麦金尼分类，活性污泥MLSS（混合液悬浮固体浓度）由四部分组成：活性微生物Ma生物难降解物质Mi微生物自身氧化残余物Me无机颗粒Mii有效成分Ma:由细菌、真菌、原生动物，后生动物组成的微生物生态系统活性污泥的组成食物链——细菌是净化主要承担者，在一定条件下，形成菌胶团具有自身絮凝和沉降性能原生动物：首次捕食者（如肉足虫纲，鞭毛纲和纤毛纲等）后生动物：二次捕食者（如轮虫、线虫等）活性污泥的净化原理1、吸附阶段2、氧化阶段3、泥水分离阶段1、初期的吸附作用表面积大（2000~10000m2/m3），微生物表面的荚膜粘附作用；前30分钟内COD去除率40~75%胞外水解后“再扩散”受废水类型和污泥类型影响生物絮体的吸附和截面网捕2、生物氧化作用合成代谢：分解代谢：内源呼吸：微生物老化、衰亡，成为自身生长的物质和能量来源3、生物絮体的形成与沉淀界面现象：微生物分泌粘性物质：含能说：影响活性污泥增长的因素活性污泥法属于水体自净的人工强化，影响其生长的因素主要有：1、溶解氧2、营养物质3、pH和温度4、有毒有害物质影响活性污泥增长的因素1、溶解氧氧是好氧生物处理的基础，氧气若不足会造成正常微生物代谢的限制，使丝状菌过度生长，产生污泥膨胀。正常氧浓度为2mg/l左右影响活性污泥增长的因素2、营养物质按照负荷率表示，分为污泥负荷和容积负荷BOD:N:P在100：5：1BOD负荷率通常为0.1～2.0kgBOD/kgMLSS.d影响活性污泥增长的因素3、pH和温度pH考虑微生物的最适范围为6.5～9.0；温度为20～35℃影响活性污泥增长的因素4、有毒有害物质控制有毒有害物质的浓度，减少冲击负荷活性污泥的性能指标AS的性能好坏从两个方面评判——吸附氧化性能:活性好，松散絮状，比表面积大——分离性能:易于絮凝、聚结沉降1、污泥浓度Xa—间接反映biomass2、污泥沉降比—SV303、污泥体积指数—SVI(SludgeVolumeIndex)4、污泥镜检活性污泥的性能指标常用MLSS（混合液悬浮固体浓度）表示，一般1.5~3g/l，有些情况下4~6g/l。近年来，随着充氧设备效率的提高，污泥浓度有增加的趋势。（测定？）为避免MLSS中无机成份的影响，采用MLVSS（混合液挥发性悬浮固体浓度）表示。特定条件下，VSS/SS的比例相对稳定。对于城市污水，VSS/SS约为0.6~0.8污泥活性测定:OUR、脱氢酶活性、ATP、DNA等活性污泥的性能指标污泥沉降比—SV30：取曝气池混合液于1L量筒内静置沉淀30分钟后，沉淀污泥体积与原混合液体积之比，以％表示。测定简便易行，常测项目，15~30％左右较好。可以反映污泥膨胀性能活性污泥的性能指标污泥指数：曝气池混合液经30分钟沉降后，一克干污泥所占体积，以ml计(ml/g))/((%)10LgMLSSSVSVISV30和SVI都表示污泥的松散程度和絮凝沉降性能，后者受到污泥量的影响，对于城市生活污水，SVI=50~150之间活性污泥的性能指标SVI过低，污泥颗粒细小，紧密，无机成分多，缺乏活性和吸附能力SVI过高，污泥难以沉降分离，即将膨胀或已经膨胀曝气池污泥浓度与SVI的关系（Xa的估算）活性污泥的性能指标物料衡算：RXrXaR)1(RRXrXa1SVIXr610式中：R——回流比，R=QR/QRXrXaR)1(活性污泥的性能指标生物镜检：常规项目之一，利用原生、后生动物作为指示生物所定污泥质量和处理效果。活性污泥成熟，处理效果稳定时：固着型纤毛虫有污钟虫、沟钟虫、累枝虫、盖纤虫等；后生动物有轮虫、红斑瓢点虫、线虫等若含有大量自由游泳型纤毛虫、大量鞭毛虫——水质不好悬浮生长系统的净化过程和机理活性污泥法的工艺参数1、水力停留时间HRT2、污泥负荷Fw3、容积负荷Fr(Volumetricloading)4、泥龄(SludgeAge)活性污泥法的工艺参数1、水力停留时间HRT一般采用HRT=V/Q计算当有污泥回流时有无影响：HRT=V/(1+R)Q，实际HRT与出水中有机物的生物降解性有关。活性污泥法的工艺参数2、污泥负荷FwF/M（食料比）对生物处理的效果、出水水质和污泥絮凝沉降有重要影响。实际中，F/M用污泥负荷表示：以去除率为基础：VXSSQFew）（’0以进水为基础：VXQSFw0实质上反映了微生物的生活条件、能量水平、工作负荷和营养水平。活性污泥法的工艺参数3、容积负荷Fr(Volumetricloading)单位反应器容积在单位时间内接受的有机物量，实质上反映了处理设备(构筑物)的效率和处理能力。以去除率为基础：VSSQFev）（’0以进水为基础：VQSFv0活性污泥法的工艺参数4、泥龄(SludgeAge):控制出水水质、污泥浓度、沉降性能、活性(污泥组成)等，是重要参数─新增长的污泥在系统中的平均停留时间。泥龄是比负荷更具动力学意义和易于应用的参数，控制决定曝气池中优势的种群。定义：曝气池中工作的活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量的比值，单位是天（d）。污泥负荷和泥龄均通过排泥控制，常规活性污泥法通常将泥龄控制在3~7天生物活性──含有大量的活性微生物(细菌、原生、后生动物)絮状，具有极大的比表面积和吸附能力──细菌在一定生长条件下的细胞分解物(菌胶团)形成易于凝聚沉降一般为黄、褐色，依废水特性和培养条件而异活性污泥的特点活性污泥法的运行方式与曝气池构造曝气池池型活性污泥法的运行方式曝气池池型一、推流式曝气池二、完全混合曝气池三、两种池型的结合推流曝气池1、平面布置：长/宽=5~10，可设多廊道，通常采用窗口、堰出水；鼓风曝气2、断面布置：宽/深=1~2，有平移推流和旋转推流3、曝气管布置：有底层、中层和浅层曝气平流推移式旋转推流式完全混合曝气池1、池型：园型、方型或矩形，可采用鼓风曝气或表面曝气2、分建或合建：曝气池与沉淀池分开为分建式曝气池，需专设污泥回流设备曝气池与沉淀池合建为合建式曝气池（又名曝气沉淀池、加速曝气池），依靠水位差、密度差和曝气设备提升力回流污泥。运行中的表面曝气池运行中的表面曝气池两种池型的结合多个完全混合曝气池串联，各池内完全混合，各池间为推流。活性污泥法的运行方式一、普通活性污泥法二、渐减曝气法三、阶段曝气法四、生物吸附法五、完全混合法六、高负荷法七、延时曝气法（氧化沟）又叫传统活性污泥法（CAS）1)生物环境条件沿池长变化，有机物浓度沿池长逐渐降低，入口处污泥负荷高，出口处降低到内源呼吸水平；2)推流运行，在负荷较稳定情况下，很少产生短流，能获得高度净化的出水。3)需氧量沿池长变化，不平衡，入口处耗氧快，氧成为限制因素，渐近出口处供氧过度；普通活性污泥法普通活性污泥法4)对水量、水质的变化适应性差，冲击负荷对污泥及处理性能影响大；5)进水有机物浓度不能太高，对有毒、抑制物质敏感；6)容积负荷低(0.3~0.8kgCOD/m3·d)，池体积庞大，占地多；平均污泥浓度一般为1500~2500mg/l。渐减曝气法为适应曝气池中需氧量沿池长方向的变化，逐渐减小供气量的工艺(旨在提高容积负荷和处理效率)，抑制硝化菌的生长，节省能耗。阶段曝气法又名多点进水法(stepaeration,multiple-feeding)。1)使供气量与需氧量趋于平衡，避免动力浪费；2)曝气池内污泥浓度能维持在较高水平，平均Xa=2000~3500mg/l，在相同的污泥负荷下，容积负荷提高到0.4~1.4kg/m3·d；阶段曝气法3)曝气池内负荷得到较为合理分配，增强了系统对水量、水质变动的适应性；4)污泥浓度前高后低，减轻了二沉池入流的固体负荷，可以提高沉淀效果(提供了一种控制二沉池负荷的手段)。生物吸附法又名吸附再生法，接触稳定法（contactstabilization）。1)再生池污泥浓度很高，故曝气池平均浓度高，溶积负荷率成倍增加(0.8~1.4)；2)需氧量均匀，空气用量省；3)对冲击负荷适应能力强，因大部分污泥与水的主流分开。完全混合法混合液在池内充分混合，循环流动，污水、回流污泥与曝气池中原有混合液迅速混合，进行吸附和代谢活动。1)进入曝气池中的污水得到稀释，使波动的进水水质得到均化，能较好地适应变化的负荷，承受冲击负荷能力强，适应工业废水的处理；完全混合法2)池内各点生物环境条件一致，因而微生物群体的性质和数量基本一致，其工作情况是生长曲线上的一个点，有可能通过控制F/M(污泥负荷)，使微生物处于良好的条件下，得到期望的水质；3)需氧均匀，动力节省，容积负荷率高0.6~2.4kg/m3.d，污泥浓度3~6g/l；4)容易产生短流，出水水质不及传统法。完全混合法分为加速曝气和延时曝气两种加速曝气：微生物处于对数生长期，代谢活性高，絮凝性差，出水有机物含量高延时曝气：曝气时间长1～3天，微生物处于内源呼吸阶段，污泥产量少，处理效果好，占地面积大加速曝气水力停留时间短(0.5~2h)Fw=0.4~1.5kg/kg.d，Xa=4~10g/l；多为完全混合池形，Fr=1.6~6KgBOD5/m3.d，θc=5~10天延时曝气污泥负荷率低(0.03~0.05kgBOD/kgMLSS)，曝气时间长，泥龄长20~30d。其基本出发点是使污泥处于营养不足状态，促进微生物自身氧化，从而达到限制剩余污泥生成的目的。1)出水稳定性高，具有硝化作用，剩余污泥量少，易于脱水；2)池容积大，适应水量、水质变化；3)基建投资高，动力费高，占地大。吸附-生物降解法又称为AB工艺A：吸附作用B：生物降解作用F/M＞2kgBOD5/kgMLSS.d•兼氧或缺氧F/M＜0.15kgBOD5/kgMLSS.d•好氧吸附-生物降解法•A段•HRT：30~40min•SRT：0.3~0.5d•世代期短的细菌（20min）•产泥量大（占总量的80%）•消化处理后产沼气量增加25%•B段•HRT：2~4h•SRT：15~20d•DO：2~3mg/l•世代长的微生物（如后生动物）•内源呼吸导致剩余污泥量少曝气和曝气设备活性污泥法的曝气是指通过人工的方法将氧气强制溶解到混合液中，为生物代谢过程提供充足的氧，使有机物的生物降解过程得以有效地完成。曝气除充氧外，还起搅拌混合、使活性污泥保持悬浮状态的作用。曝气原理曝气设备供气量的计算曝气原理根据双膜理论，可以得到氧转移速率公式:)(CCKdtdCsLa式中：dC/dt——单位体积氧传递速率（mg/L.h）KLa——总传质系数（h-1）Cs——清水中氧的溶解度（mg/L）C——废水中氧的实际浓度（mg/L）曝气原理积分后可得：tKCCCCLass3.2)lg(0式中：C0——t=0时的