活性污泥法pdf.pdf

第五章活性污泥法第五章活性污泥法第一节基本原理与分类第二节活性污泥法参数第三节曝气第四节曝气池的构造与设计第五节运行与管理第一节基本原理与分类第二节活性污泥法参数第三节曝气第四节曝气池的构造与设计第五节运行与管理第一节基本原理与分类第一节基本原理与分类一、基本原理二、活性污泥法的基本流程三、活性污泥指标四、活性污泥法的分类一、基本原理二、活性污泥法的基本流程三、活性污泥指标四、活性污泥法的分类图 13-1 活性污泥形状图一、基本原理一、基本原理活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水一类好氧生物的处理方法这种生物絮体叫做活性污泥，它由好气性微生物（包括细菌、真菌、原生动物和后生动物）及其代谢的和吸附的有机物、无机物组成，具有降解废水中有机污染物（也有可部分利用无机物）的能力，显示生物化学活性活性污泥法净化废水的三个主要过程活性污泥法净化废水的三个主要过程1．吸附 废水与活性污泥微生物充分接触，形成悬浊混合液, 废水中污染物被比表面积巨大且表面上含有多糖类粘性物质的微生物吸附和粘连是胶态的大分子有机物被吸附后，首先被水解酶作用，分解为小分子物质，然后这些小分子与溶解性有机物一道在透膜酶的作用下或在浓差推动下选择性渗入细胞体内。

2．微生物的代谢 微生物吸收进入细胞体内的污染物通过微生物的代谢反应而被降解，一部分经过一系列中间状态氧化为最终产物CO2和H2 O等另一部分则转化为新的有机体，使细胞增殖一般地说，自然界中的有机物都可以被某些微生物所分解，多数合成有机物也可以被经过驯化的微生物分解不同的微生物对不同的有机物其代谢途径各不相同，对同一种有机物也可能有几条代谢途径3．凝聚与沉淀 产生凝聚的主要原因：细菌体内积累的聚β-羟基丁酸释放到液相，促使细菌间相互凝聚，结成线粒；微生物摄食过程释放的粘性物质促进凝聚；在不同的条件下，细菌内部的能量不同，当外界营养不足时，细菌内部能量降低，表面电荷减少，细菌颗粒间的结合力大于排斥力，形成线粒；而当营养物充足时，细菌内部能量大，表面电荷增大，形成的线粒重新分散 沉淀是混合液中固相活性污泥颗粒同废水分离的过程固液分离的好坏，直接影响出水水质1．产生：从间歇式发展到连续式 2．基本工艺流程：图 13-2 活性污泥法基本流程图二、活性污泥法的基本流程二、活性污泥法的基本流程废水经过适当预处理（如初沉）后，进入曝气池与池内活性污泥混合成混合液，并在池内充分曝气，废水中有机物在曝气池内被活性污泥吸附、吸收和氧化分解后，混合液进入二次沉淀池，进行固液分离，净化的废水排出。

3．活性污泥法特征 1）曝气池是一个生物化学反应器 2）曝气池内混合是一个三相混合系统：液相-固相-气相 3）传质过程：气相中O2→液相中DO→进入微生物体内（固相）液相中的有机物→被微生物（固相）所吸收降 解→降解产物返回空气相（CO2）和液相（H2O） 4）物质转化过程：有机物降解→活性污泥增长 5）污泥回流的目的是使曝气池内保持足够数量的活性污 泥污泥回流后，净增值的细胞物质将作为剩余污泥 排入污泥处理系统1）污泥沉降比（污泥沉降比（SV））指一定量的曝气池混合液液静置30min后，沉淀污泥与原混合液的体积比（用百分数表示），即三、活性污泥指标三、活性污泥指标混合液体积静置沉淀后的污泥体积混合液经污泥沉降比min30SV通常，曝气池混合液的沉降比正常范围为15％-30%2）污泥浓度污泥浓度指1升混合液内所含的悬浮固体（常表示为MLSS）或挥发性悬浮固体（MLVSS）的重量，单位为g/L或mg/L污泥浓度的大小可间接地反映混合液中所含微生物的浓度一般在活性污泥曝气池内常保持MISS浓度在2～6g/L之间，多为3～4g/L3）污泥容积指数（污泥容积指数（SVI））指曝气池混合液经30min沉淀后，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。

SVI的计算式为: 当SVI＜100时，沉淀性良好；当SVI=100～200时，沉淀性一般；当SVI＞200时，沉淀性较差，污泥易膨胀 （4）生物相指示生物相指示活性污泥中出现的生物是普通的微生物钟虫的出现频率高、数量大，而且在生物演替中有着较为严密的规律性，因此，一般都以钟虫属作为活性污泥法的特征指示生物LgMLSSSVSVI/10的百分数按废水和回流污泥的进入方式及其在曝气池中的混合方式，活性污泥法可分为推流式和完全混合式两大类推流式是废水从一端进入，另一端流出随着水流的过程，废物降解，微生物增长，F/M沿程变化，系统处于生长曲线某一段上工作 完全混合式是废水进入曝气池后，在搅拌下与池内活性污泥混合液混合，从而使污泥与废水得到充分混合，池内各点水质均匀、F/M一定系统处于生长曲线某一点上工作四、活性污泥法的分类四、活性污泥法的分类第二节活性污泥法参数第二节活性污泥法参数一、污泥负荷一、污泥负荷 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），也即单位重量活性污泥（kgMLSS）或单位体积曝气池（m3）在单位时间(D)内所承受的有机物量(kgBOD)，称为污泥负荷，常用L表示。

VxQSL0式中Q、S0和V分别代表废水流量、BOD浓度和曝气池容积1、污泥负荷与处理效率的关系1、污泥负荷与处理效率的关系由右图可见，BOD负荷增大，BOD去除率下降一般来说，负荷在0.4kgBOD/kgMLSS·d以下时，可得到90％以上的BOD去除率对不同的底物，L-η关系有很大差别所含底物是糖类、有机酸、蛋内质等一般性有机物的废水，容易降解，即使污泥负荷升高，BOD去除率下降的趋势也较缓慢相反地，醛类、酚类的分解需要特种微生物，当污泥负荷超过某一值后，BOD去除率显著下降2、污泥负荷对活性污泥特性的影响2、污泥负荷对活性污泥特性的影响 如图所示SVI-L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，污泥沉淀性差，将会出现污泥膨胀一般在高负荷时应选择在1.5～2.0kgBOD／kgMSS·d范围内,中负荷时为0.2～0.4kgBOD/kgMLSS.d，低负荷时为0.03～0.05kgBOD/ kgMLSS·d温度对微生物的新陈代谢作用有很大影响在一定的水温范围内，提高水温，可以提高BOD的去除速度和能力，此外，还可以降低废水的粘性，从而有利于活性污泥絮体的形成和沉淀。

水温变化时，污泥负荷的选定也有一定的变化 应注意温度变化带来的不利影响一方面，水温过高，微生物受到抑制；另一方面，水温的变化速率对污泥分离效果也有很大影响3、水温对污泥负荷的影响3、水温对污泥负荷的影响4、污泥负荷对污泥生成量的影响4、污泥负荷对污泥生成量的影响活性污泥在混合液中的浓度净增长速度为式中Y——微生物增长常数；kd——微生物自身氧化率在工程上常采用平均值计算，即式中Δx—每天污泥增加量，kg/d； a—污泥合成系数；b—污泥自身氧化系数，d-1bVxaVxLxtxkdtdxYdtdxdxkdtdxYdtdxdbVxaVxLxtxkdtdxYdtdxdxkdtdxYdtdxd5、污泥负荷对需氧量的影响5、污泥负荷对需氧量的影响当污泥负荷大时，废物在系统中的停留时间短，一些只被吸附而未经氧化的有机物可能随污泥排出处理系统，使去除单位BOD的需氧量减少相反，在低负荷情况下，有机物能彻底氧化，甚至过量自身氧化，因此需氧量值耗大从需氧量看，高负荷系统比低负荷系统经济过程总需氧量包括有机物去除（用于分解和合成）的需氧量以及有机体自身氧化需氧量之和，在工程上，常表示为：VxbVxLaOr''2VxbVxLaOr''26、污泥负荷对营养比要求的影响6、污泥负荷对营养比要求的影响采用不同污泥负荷时，微生物处于不同生长阶段。

在低负荷时，污泥自身氧化程度较大，在有机体氧化过程中释出氮、磷成分，所以氮、磷的需要量减小，如在延时曝气法中，BOD:N:P=100:1:0.2时即可使微生物正常生长而在一般负荷下，则要求BOD:N:P=100:5:1二、细胞平均停留时间二、细胞平均停留时间细胞平均停留时间θc也称泥龄，表示微生物在曝气池中的平均培养时间, 也即曝气池内活性污泥平均更新一遍所需的时间在间歇实验装置里，细胞平均停留时间与水力停留时间相等，在实际的连续流活性污泥系统中，由于存在污泥回流，细胞平均停留时间比水力停留时间大得多• 在图13-8所示的系统内，细胞平均停留时间可以通过排出的微生物量与系统容积的关系求得假定有机物的降解和稳定化仅在曝气池中发生）eWWcxxQVx 由以上可知，通过控制从系统中排出的污泥量，即可控制细胞平均停留时间eWRWcxxQVx 细胞平均停留时间θ细胞平均停留时间θc与污泥负荷的关系与污泥负荷的关系 系统微生物：累积=进入-流出+净增长 xkdtdsYVxxxdtdxVdeWW0在稳态情况下，dx/dt=0，若假定进水中x0=0，则上式变为 deeWWkxSSYVxxxQ 0drdeckYLkxSSY01由此可求得曝气池内污泥浓度   ccde kYSSx10如果同样列出废物衡算式，有在稳态情况下，,而且 得将式（13-24）代人上式，整理得系统出水浓度为细胞平均停留时间θ细胞平均停留时间θc与出水浓度的关系与出水浓度的关系00seQeWVrSSSdtdSV00seWeWVrSSSdtdSV0dtdS0dtdS0dtdSese sSKKxSr0ese eSKKxSVSSQ0ese eSKKxSVSSQ0 11 cdccds ekYKkKS• 实践表明：活性污泥系统的氧吸收速率随θc增大而减小，但θc增大至一定程度后，氧吸收速率的减小甚微。

考虑到θc增大后活性污泥的量也增加了，故采用较大的θc值，但曝气池的运行费用将较高由图可见，θc较短时；微生物量小，营养物质相对丰富，因而细菌具有较高的能量水平，运动性强，絮凝沉淀性差，相当大比例的生物群体处于分散状态，不易沉淀而易随二次沉淀池出流扩散过程的基本规律——菲克（Fick）定律式中——氧传递速率，mg/L·h； KL——氧传送系数，m/h; A——气液界面面积，m2； cs、c——分别为液体的饱和溶解氧的和实际溶解氧的浓度，mg/L一、氧传送原理一、氧传送原理第三节曝气第三节曝气scVAKdtdcsLdtdcdtdc在活性污泥系统中，气液界面面积无法测量，为此，引入一个总传递系数,故式(13-30)可改写为：KLa同曝气设备及水的特性有关，可以通过试验求得测得的KLa为清洁水的氧总传递系数由于废水含有大量有机物和无机物，饱和溶解氧不同于清水饱和溶解氧混合液含有大量活性污泥颗粒，氧扩散阻力比清水大 VAKKLLaccKdtdcsLa 00/ln ttccccKtLss La当试验曝气设备在混合液中曝气时，氧传递速率应修正为式中：α——混合液合污泥颗粒降低传送系数的修正值； β——废水饱和溶解氧的修正值（＜1）， Csw——废水的饱和溶解氧的浓度。

试验温度和实际废水温度不同时，KLa应进行温度修正式中θ——温度特性系数，一般为1.006～1.047之间，常取值1.024ccaKdtdcsLa 20 20T LaTLaKK 20 20T LaTLaKKKLa除与废水温度有关外，还与水质及曝气池和曝气设备的形式和构造有关 废水中存在表面活性剂时，对KLa有很大影响一方面由于表面活性剂在界面上集中，增大了传质阻力，降低KLa；另一方面，由于表面张力降低，使形成的空气泡尺寸减小，增大了。