《水污染控制工程》第十二章+活性污泥法

水污染控制工程水污染控制工程第十二章第十二章 活性污泥法活性污泥法 化学与环境工化学与环境工化学与环境工化学与环境工程学院程学院程学院程学院目录n n第一节第一节 基本概念基本概念n n第二节第二节 活性污泥法的发展活性污泥法的发展n n第三节第三节 活性污泥法数学模型基础活性污泥法数学模型基础n n第四节第四节 气体传递原理和曝气设备气体传递原理和曝气设备n n第五节第五节 去除有机污染物的活性污泥法过程设计去除有机污染物的活性污泥法过程设计n n第六节第六节 脱氮、除磷活性污泥法工艺及其设计脱氮、除磷活性污泥法工艺及其设计n n第七节第七节 活性污泥法系统设计方法的深化活性污泥法系统设计方法的深化n n第八节第八节 二次沉淀池二次沉淀池第一节第一节 基本概念基本概念一、活性污泥一、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性及无机性物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。活性污泥性质活性污泥性质菌胶团：由细菌分泌的多糖类胶状物质将细菌包覆成的粘性团块，菌胶团：由细菌分泌的多糖类胶状物质将细菌包覆成的粘性团块，使细菌具有抵御外界不利因素的性能。使细菌具有抵御外界不利因素的性能。 活性污泥中细菌活性污泥中原生动物活性污泥中后生动物累枝虫旋轮虫旋轮虫猪吻轮虫钟虫活性污泥性能指标活性污泥性能指标混合液悬浮固体浓度：混合液悬浮固体浓度：MLSS曝气池中单位体积混合液中所含悬浮固体的重量，曝气池中单位体积混合液中所含悬浮固体的重量，mg/l或或g/lMLSS=Ma+Me+Mi+Mii混合液挥发性悬浮固体浓度：混合液挥发性悬浮固体浓度：MLVSS单位体积混合液中挥发性悬浮固体的重量，单位体积混合液中挥发性悬浮固体的重量，mg/l或或g/lMLVSS=Ma+Me+Mi 活性污泥法是利用人工驯化培养的微生物群体，在人工活性污泥法是利用人工驯化培养的微生物群体，在人工强化的环境中呈悬浮状态生长，分解氧化污水中可生物降解强化的环境中呈悬浮状态生长，分解氧化污水中可生物降解的有机物质，从而使污水得到净化的方法。的有机物质，从而使污水得到净化的方法。二、活性污泥法的基本流程二、活性污泥法的基本流程 初沉池：设在工艺系统首端，用于去除原废水中初沉池：设在工艺系统首端，用于去除原废水中所含的悬浮物质。所含的悬浮物质。 二沉池：设在系统末端，将曝气池出水中的活性二沉池：设在系统末端，将曝气池出水中的活性污泥进行分离、浓缩；污泥进行分离、浓缩； 回流污泥：主要用来保持曝气池中所需的微生物回流污泥：主要用来保持曝气池中所需的微生物量，以分解氧化有机物；量，以分解氧化有机物； 曝气：既为活性污泥微生物提供呼吸所需的氧曝气：既为活性污泥微生物提供呼吸所需的氧气，同时也使活性污泥与废水不断混合、搅拌以防气，同时也使活性污泥与废水不断混合、搅拌以防止活性污泥在曝气池中沉淀。止活性污泥在曝气池中沉淀。 三、活性污泥降解污水中有机物的过程三、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。程可分为两个阶段。吸附阶段吸附阶段稳定阶段稳定阶段由于活性污泥具有巨大由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含的表面积，而表面上含有多糖类的粘性物质，有多糖类的粘性物质，导致污水中的有机物转导致污水中的有机物转移到活性污泥上去。移到活性污泥上去。主要是转移到活性污泥上主要是转移到活性污泥上的有机物为微生物所利用的有机物为微生物所利用 第二节 活性污泥法的发展一、活性污泥法曝气反应池的基本形式推流式曝气池推流曝气池长宽比一般为推流曝气池长宽比一般为510；进水方式不限；出水用溢流堰。；进水方式不限；出水用溢流堰。推流曝气池的池宽和有效水深之比一般为推流曝气池的池宽和有效水深之比一般为12。根据横断面上的水流情况，可分为平流推移式、旋流推流式。根据横断面上的水流情况，可分为平流推移式、旋流推流式。平面流态示意 出水气泡横断面示意平流推移式态示意图进水进水 出水旋流旋流推流式态示意图完全混合曝气池完全混合曝气池按池形分：圆型、方型、矩型；按池形分：圆型、方型、矩型；根据和沉淀池的关系分：分建式、根据和沉淀池的关系分：分建式、合建式。合建式。图15-16 合建式图15-15 分建式出水管导流筒出水槽曝气器进水管放空管管剩余污泥排放管沉淀区曝气区曝气区沉淀区污泥回流管进水出水表曝机进水 出水相邻表曝机水流旋转方向相反相邻表曝机水流旋转方向相反表曝机进水 出水挡板 相邻表曝机之间安置挡板或隔墙封闭环流式反应池进水进水二沉池二沉池回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥转刷转刷出水出水 氧化沟活性污泥法氧化沟活性污泥法序批式反应池1.传统活性污泥法传统活性污泥法 在推流式的传统在推流式的传统曝气池中，混合液的曝气池中，混合液的需氧量在长度方向是需氧量在长度方向是逐步下降的。逐步下降的。 实际情况是：前实际情况是：前半段氧远远不够，后半段氧远远不够，后半段供氧量超过需要。半段供氧量超过需要。所以出现了：所以出现了：1.渐减曝气渐减曝气2.分布曝气分布曝气3.完全混合完全混合回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥曝气池曝气池二沉池二沉池出水出水供氧速率供氧速率需氧速率需氧速率供供、需需氧氧速速率率传统活性污泥法传统活性污泥法进水进水二、活性污泥法的发展和演变二、活性污泥法的发展和演变2.渐减曝气活性污泥法渐减曝气活性污泥法 渐减曝气活性污泥法渐减曝气活性污泥法回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥曝气池曝气池二沉池二沉池出水出水进水进水供氧速率供氧速率需氧速率需氧速率供供、需需氧氧速速率率3.多点进水活性污泥法多点进水活性污泥法 供供、需需氧氧速速率率 曝气池曝气池 二沉池二沉池需氧速率需氧速率 多点进水活性污泥法多点进水活性污泥法回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥出水出水进水进水供氧速率供氧速率 主要优点是：主要优点是： 1. 废水沿池长分成几点进入，改变了传统活性污泥法废水沿池长分成几点进入，改变了传统活性污泥法中有机底物浓度池首高、池尾低沿池长分布不均的情况，中有机底物浓度池首高、池尾低沿池长分布不均的情况，使底物浓度沿池长较均匀地分布。改善了供氧速率和需氧使底物浓度沿池长较均匀地分布。改善了供氧速率和需氧速率之间的相互吻合情况有利于降低能耗。速率之间的相互吻合情况有利于降低能耗。 2.废水分成几个小股进入，使可能遇到的突增负荷被分废水分成几个小股进入，使可能遇到的突增负荷被分散并减轻冲击程度。即多点进水较单点进水，提高了耐冲散并减轻冲击程度。即多点进水较单点进水，提高了耐冲击负荷的能力。击负荷的能力。 3.曝气池中的活性污泥浓度在池首端明显较高，在同样曝气池中的活性污泥浓度在池首端明显较高，在同样条件下（同样的回流污泥浓度及同样的污泥回流比）曝气条件下（同样的回流污泥浓度及同样的污泥回流比）曝气池中污泥平均浓度明显高于传统活性污泥法，因此体积负池中污泥平均浓度明显高于传统活性污泥法，因此体积负荷较高，适应于较高有机物浓度的废水处理。荷较高，适应于较高有机物浓度的废水处理。供氧速率供氧速率需氧速率需氧速率供供、需需氧氧速速率率二二 沉沉池池回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥曝气池曝气池 出水出水进水进水完全混合活性污泥法完全混合活性污泥法4.完全混和活性污泥法完全混和活性污泥法 以矩形曝气池为核心以矩形曝气池为核心 以圆形曝气池为核心以圆形曝气池为核心 出水管导流筒出水槽曝气器进水管放 空 管管剩 余 污泥 排 放管沉淀区曝气区 完全混合活性污泥法的主要特点在于：完全混合活性污泥法的主要特点在于： （1） 池液里各个部分微生物的种类和数量基本相同，生池液里各个部分微生物的种类和数量基本相同，生活环境也基本相同；活环境也基本相同； （2） 池液里各个部分的需氧速率基本相同；池液里各个部分的需氧速率基本相同； （3） 当入流出现冲击负荷时，大量的池液迅速与进水完当入流出现冲击负荷时，大量的池液迅速与进水完全混合，池液的组成变化较小。因为突然增大的负荷可由全全混合，池液的组成变化较小。因为突然增大的负荷可由全部池液所分担，而不是仅仅由回流污泥来承担，故耐冲击负部池液所分担，而不是仅仅由回流污泥来承担，故耐冲击负荷能力较大。荷能力较大。 曝气池中的曝气池中的MLSS，约为，约为300500mg/L，曝气时间比较，曝气时间比较短，约为短，约为23h，处理效率仅约，处理效率仅约65左右，有别于传统的活左右，有别于传统的活性污泥法，故常称变型曝气。性污泥法，故常称变型曝气。 特点：污泥负荷高、曝气时间短、剩余污泥量大，运行费特点：污泥负荷高、曝气时间短、剩余污泥量大，运行费用较少；适用于出水水质要求较低或者前一级处理的场合。用较少；适用于出水水质要求较低或者前一级处理的场合。5.高负荷曝气或变型曝气高负荷曝气或变型曝气6.延时曝气法延时曝气法延时曝气的特点：延时曝气的特点：污泥负荷特别低，曝气时间很长，达污泥负荷特别低，曝气时间很长，达24h甚至更长，甚至更长，MLSS较高，达到较高，达到30006000mg/L；活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态，剩余污活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态，剩余污泥少而稳定，无需消化，可直接排放；泥少而稳定，无需消化，可直接排放；占地面积大、曝气量大，且池内活性污泥易产生部分老化占地面积大、曝气量大，且池内活性污泥易产生部分老化现象，可能会影响二沉池出水水质；现象，可能会影响二沉池出水水质；一般采用完全混合型曝气池；一般采用完全混合型曝气池；适用于污水量很小的场合，近年来，国内小型污水处理处适用于污水量很小的场合，近年来，国内小型污水处理处理系统多有使用。理系统多有使用。7.氧化沟氧化沟 在在50年代开发的年代开发的氧化沟是延时曝气法氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，它的一种特殊形式，它的池体狭长，池深较的池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有表浅，在沟槽中设有表面曝气装置。曝气装面曝气装置。曝气装置的转动，推动沟内置的转动，推动沟内液体迅速流动，取得液体迅速流动，取得曝气和搅拌两个作用。曝气和搅拌两个作用。氧化沟沟槽呈环形，氧化沟沟槽呈环形，槽深一般为槽深一般为11.5米，米，沟中混合液流速约为沟中混合液流速约为0.30.6m/s，使活，使活性污泥呈悬浮状态。性污泥呈悬浮状态。进水进水二沉池二沉池回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥转刷转刷出水出水 氧化沟活性污泥法氧化沟活性污泥法 沟中设有转刷，其作用为沟中设有转刷，其作用为: （1）使进水、回流污泥和沟）使进水、回流污泥和沟 中原有混合液很好混和；中原有混合液很好混和； （2）提供氧源；）提供氧源； （3）使水流向前运动。）使水流向前运动。 特点：耐冲击负荷，运行负荷低，深度处理大；污泥产特点：耐冲击负荷，运行负荷低，深度处理大；污泥产量较少，且沉降性能好，无臭味，易于处置；布局紧凑，运量较少，且沉降性能好，无臭味，易于处置；布局紧凑，运行管理方便和能耗低。行管理方便和能耗低。8. 吸附再生活性污泥法吸附再生活性污泥法再生再生二沉池二沉池吸附吸附 吸附再生活性污泥法吸附再生活性污泥法回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥出水出水进水进水 基本思路：使废水和活性污泥接触达到吸附饱和状基本思路：使废水和活性污泥接触达到吸附饱和状态，大部分有机物被吸附在活性污泥的表面时，就进行泥态，大部分有机物被吸附在活性污泥的表面时，就进行泥水分离；同时设置再生池，对吸附饱和的回流污泥进行曝水分离；同时设置再生池，对吸附饱和的回流污泥进行曝气，使有机物在其中得到降解。气，使有机物在其中得到降解。 工艺特点：工艺特点： （1）仅对吸附饱和的回流污泥进行曝气，曝气池容积及）仅对吸附饱和的回流污泥进行曝气，曝气池容积及曝气量比普通活性污泥法曝气量比普通活性污泥法般可减少三分之一或更多可以般可减少三分之一或更多可以降低系统的基建运行费用。降低系统的基建运行费用。 （2）为了更多地吸附废水中的污染物，）为了更多地吸