活性污泥

2020/7/171第3篇污水的生物处理法•第1章污水生物处理理论基础•第2章污水好氧生物处理（一）——活性污泥法•第3章污水好氧生物处理（二）——生物膜法•第4章污水厌氧生物处理•第5章污水的自然生物处理第2章活性污泥法ActivatedSludgeProcesses2020/7/173教学内容：•2.1活性污泥法的基本原理•2.2活性污泥法的控制指标与设计、运行参数•2.3曝气理论和曝气系统•2.4曝气池的构造•2.5活性污泥法的发展与演变•2.6活性污泥处理系统的工艺设计一、活性污泥二、活性污泥法的基本流程三、活性污泥降解有机物的过程及机理2.1活性污泥法的基本原理2020/7/1751、什么是活性污泥（activatedsludge）？由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及其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。2020/7/176活性污泥图片2020/7/1772、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相对密度曝气池混合液：1.002～1.003回流污泥：1.004～1.006粒经0.02～0.2mm20～100cm2/mL比表面积2020/7/178曝气池2020/7/1792020/7/1710曝气池出水堰2020/7/1711曝气池混合液配水进入二沉池活性污泥由四部分物质所组成：①具有代谢功能活性的微生物群体(Ma)；②微生物(主要是细菌)自身氧化的残留物(Me)；③由原污水挟入的难为细菌降解的惰性有机物质(Mi）④由污水挟入的无机物质(Mii）。•其中微生物是活性污泥的主要组成部分。•细菌是活性污泥组成和净化功能的中心，是微生物的最主要部分。•污水中有机物的性质决定哪些种属的细菌占优势。按McKinney的分析：3、活性污泥的组成134、活性污泥微生物及其在活性污泥工艺中的作用（1）细菌占活性污泥中微生物总重量的90%~95%，在某些工业废水中甚至可达100%。在有机物的净化中起着最重要的作用。活性污泥中的细菌主要有菌胶团细菌和丝状细菌，它们构成了活性污泥的骨架。菌胶团细菌有很强的氧化、分解有机物的能力保护作用有很好的沉降性能丝状细菌有很强的氧化、分解有机物的能力，起着一定的净化作用。若其数量超过菌胶团细菌，使污泥絮凝体沉降性能变差，严重时引起活性污泥膨胀，造成出水水质下降。2020/7/1714丝状细菌膨胀15（2）真菌活性污泥中的真菌主要为丝状真菌，分属酵母菌及霉菌两大类。真菌常出现于某些含碳较高或pH较低的工业废水处理系统中。在常规处理系统中出现真菌往往提示负荷较高。真菌具有分解碳水化合物、脂肪、蛋白质及其他含氮化合物的功能，但若大量异常的增殖会引发污泥膨胀现象。（3）原生动物在活性污泥中存活的原生动物有肉足虫、鞭毛虫和纤毛虫等3类。作用通过体表吸收溶解性有机物，然后使之分解。可吞噬废水中细小的有机物颗粒和游离细菌。在处理过程中起着指标（指示性生物）的作用。2020/7/1716（4）后生动物后生动物(主要指轮虫)在活性污泥系统中是不经常出现的，仅在处理水质优异的完全氧化型的活性污泥系统，如延时曝气活性污泥系统中出现，因此，轮虫出现是水质非常稳定的标志。（5）微型藻类在活性污泥系统中藻类数量及品种较少，大多为单细胞类；沉淀池边缘、出水槽等阳光暴露处较多见。在氧化塘及氧化沟等占地大、空间开阔的构筑物中数量及种类较多，呈藻菌共生状态。作用藻类代谢过程中产生的氧可供异养细菌氧化有机物之需。脱氮除磷。106CO2+16NO3-+HPO4-+122H2O+18H+[C106H263O110N16P]+138O2光藻类2020/7/17二、活性污泥法的基本流程1、什么是活性污泥法？•活性污泥法是以含于废水中的有机污染物为培养基，在有溶解氧的条件下，连续地培养活性污泥，再利用其吸附凝聚和氧化分解作用净化废水中有机污染物的一类生物处理方法。2、基本流程出水剩余污泥进水回流污泥曝气池二沉池空气活性污泥法的基本流程2020/7/1718（1）曝气池微生物降解有机物的反应场所.（2）曝气系统为微生物提供溶解氧搅拌混合作用（3）沉淀池（一般称为“二沉池”）澄清（固液分离）污泥浓缩（使回流污泥的含水率降低，回流污泥的体积减少）（4）污泥回流系统把二次沉淀池中的一部分沉淀污泥再回流到曝气池，以供应曝气池赖以进行生化反应的微生物。（5）剩余污泥排放系统曝气池内污泥不断增殖，增殖的污泥作为剩余污泥从剩余污泥排放系统中排出。是否曝气池中活性污泥越多越好呢？为何要存在剩余污泥呢？活性污泥法处理系统的组成:2020/7/1719三、活性污泥降解废水中有机物的过程及机理1、初期吸附去除（吸附阶段）曝气时间BODtBOD5下降曲线t－最佳吸附时间废水与活性污泥微生物充分接触，形成悬浮混合液。废水中的污染物被微生物吸附和粘连。吸附机理：物理吸附和生物吸附的综合作用。吸附量的大小，主要取决于有机物的状态、活性污泥性质和反应器中水力条件。2020/7/17202、微生物的代谢（稳定阶段）呈胶体的大分子有机物被吸附后，首先被水解酶作用分解成小分子物质，然后和溶解性有机物在透膜酶或浓差的作用下选择性地渗入细胞体内。转移到细胞体内的有机物，在各种胞内酶的催化作用下，被微生物所代谢而降解，一部分经过一系列中间状态氧化为最终产物CO2和H2O等，另一部分转化为新的有机体，使细胞增殖。2020/7/17212.2活性污泥处理系统的控制指标与设计、运行参数表示及控制活性污泥微生物量的指标活性污泥的沉降性能指标污泥龄(sludgeage)BOD5污泥负荷2020/7/1722一、表示及控制活性污泥微生物量的指标1、混合液悬浮固体浓度（MLSS）(MixedLiquorSuspendedSolids）混合液是曝气池中污水和活性污泥混合后的悬浮液。混合液悬浮固体浓度是指曝气池内单位体积混合液中干固体的含量，单位为g/l或mg/l。工程上还常用kg/m3，也称混合液污泥浓度（一般用X表示）。表达式：MLSS=Me+Ma+Mi＋MiiMa－活性的微生物群体；Me－内源呼吸残余的微生物机体；Mii－活性污泥吸附的无机惰性物质；Mi－难降解的有机悬浮物。2020/7/1723一般活性污泥法中，MLSS浓度一般为2~4g/L。特点：测定方法比较简便易行，此项指标应用较为普遍，但不能精确地表示具有活性的活性污泥数，而表示的是活性污泥的相对值。MLSS是活性污泥处理系统重要的设计、运行参数。2020/7/17242、混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）(mixedliquorvolatilesuspendedsolids）定义：表示混合液活性污泥中有机性固体物质部分的浓度，单位为g/L,mg/L。表达式：MLVSS=Me+Ma+Mi=MLSS-Mii特点：在精确度方面比MLSS进了一步，但仍不能精确地表示活性污泥微生物量，表示的仍然是活性污泥量的相对值。MLVSS与MLSS的比值以f表示，即f=MLVSS/MLSS在一般情况下，f值比较固定，对生活污水，f值常在0.75左右。对于工业废水，其比值视水质不同而异。25二、活性污泥的沉降性能指标1、污泥沉降比（settlingvelocity，SV)•定义：SV是指混合液在量筒内静置沉淀30min后，所形成的沉降污泥与原混合液的体积比的百分数。•计算式：%10030混合液原体积沉淀后的污泥体积混合液经过minSV•正常范围：15%~30%•作用：–可用以控制剩余污泥的排放量。–可用以发现污泥膨胀等异常现象。–是活性污泥处理系统重要的运行参数–是评定活性污泥数量和质量的重要指标。2020/7/17262、污泥体（容）积指数（sludgevolumeindex，SVI)•定义：指曝气池出口处的混合液在静沉30min后，1克干污泥所占有沉淀污泥容积的毫升数，单位为ml/g，但一般不标注。•计算式：)/(10LgMLSSSVSVI的百分数10031030SVI•例如，某曝气池污泥沉降比SV=30%，混合液悬浮固体浓度为MLSS=3g/L，则污泥容积指数：SVI值能较好地反映出活性污泥的松散程度(活性)和凝聚、沉降性能。•SVl值过低，说明污泥颗粒细小紧密，无机物多，缺乏活性和吸附力；•SVI值过高，说明污泥难于沉降分离，并使回流污泥的浓度降低，甚至出现污泥膨胀(sludgebulking)，导致污泥流失等后果。•一般认为：–SVI100污泥沉降性能良好–100SVI200污泥沉降性能一般–SVI200污泥沉降性能较差，易膨胀，•一般控制SVI在50－150之间较好。2020/7/1728三、污泥龄（sludgeage）概念：污泥龄是指曝气池内活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比，即活性污泥在曝气池内的平均停留时间，故又称“生物固体平均停留时间”（MeanCellRetentionTime，简写为MCRT），单位为d。用θc或ts表示。•在运行稳定时，曝气池中活性污泥的量保持常数，每日排出的污泥量也就是新增长的污泥量。•污泥龄也就是新增长的污泥在曝气池中平均停留时间，或污泥增长一倍平均所需要的时间。2020/7/1729计算式：XXVc量。即应排出系统外的污泥性污泥量，曝气池内每日增长的活—曝气池活性污泥浓度；—曝气池容积；—式中：XXV2020/7/1730ewrwXQQXQ)(而，式中，Qw——作为剩余污泥排放的污泥流量；Xr——剩余污泥浓度；Xe——排放处理水中的悬浮固体浓度。VXXQXQXVXQQXQXVrwrwewrw1)()(每日的污泥排放量即每天只要将系统的活性污泥排出1/。2020/7/1731SVIXr610一般情况下，Xr是活性污泥特性和二次沉淀池沉淀效果的函数，可由下式求定其近似值：污泥龄(生物固体平均停留时间)是活性污泥处理系统设计、运行的重要参数，在理论上也有重要意义。污泥平均停留时间和增殖的关系密切，用控制剩余污泥量，已是一种重要方法。有助于说明污泥微生物的组成：世代期长的微生物在系统中将被逐渐淘汰。2020/7/1732四、BOD负荷1、BOD—污泥负荷NS定义：在活性污泥法中，一般将有机底物与活性污泥的重量比值（F/M)，即曝气池内单位重量活性污泥，在单位时间内所承受的有机污染物量，称为污泥负荷，以Ns表示，单位为kg(BOD5)/kg(MLSS)·d。计算式：VXSQNMFaSNs——污泥负荷率，kgBOD/kgMLSS.d；Q——进水平均流量，m3/d;Sa——曝气池进水的BOD5，mg/L；X——混合液悬浮固体浓度，mg/L；V——曝气池有效容积，m3。2020/7/17332、BOD—容积负荷NV定义：是指单位容积曝气池在单位时间内所承受的有机物量，称为容积负荷，以NV表示，单位为kg(BOD5)/m3·d；表达式：VSQNaVNV与NS的关系：NV=NS×X•为了表示有机物的去除情况，也采用去除负荷Nr，即单位重量活性污泥在单位时间所去除的有机物重量。VXSSQNear)(Nr－去除负荷；Se－出水BOD浓度。353、意义•NS与废水处理效率、活性污泥特性、污泥生成量、氧的消耗量有很大关系，是活性污泥处理系统设计、运行最基本的参数之一，具有很高的工程应用价值。–影响有机污染物降解、活性污泥增长–影响活性污泥特性–选定适宜的NS具有一定的经济意义2020/7/1736•实践表明，在一定的活性污泥法系统中，污泥的SVI值与污泥负荷之间有复杂的变化关系。•SVI与污泥负荷曲线是具有多峰的波形曲线，有三个低SVI的负荷区和两个高SVI的负荷区。如果在运行时负荷波动进入高SVI负荷区，污泥沉降性差，将会出现污泥膨胀。2020/7/1737•BOD污泥负荷对SVI的影响：BOD——污泥负荷与SVI值之间的关系为了获得比较好的SVI