工业废水处理技术活性污泥法123节ppt课件 71页

三工业废水处理技术----活性污泥法n熟悉活性污泥法的基本概念熟悉活性污泥法各种工艺流程运行方式及其特点掌握活性污泥法的设计计算掌握影响活性污泥法系统运行的主要因素及作用本章难点：活性污泥法的设计计算本章重点学时：4学时n第一节基本概念n一、什么是活性污泥？活性污泥的混合液静置沉淀后会分离出起主要净化作用的活性污泥--------褐色絮状污泥200~1000μmn显微镜下：可见到大量的细菌、真菌、原生动物和后生动物等多种微生物群体，他们组成了一个特有的生态系统。微生物（主要是细菌）以污水中的有机物为食料，代谢繁殖，去除有机物；分解同时通过生物絮凝+吸附去除呈悬浮或胶体态的其他物质什么是活性污泥？n在分解、生物絮凝、吸附等作用下，活性污泥法工艺能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解有机物，以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，包括部分无机盐类。活性污泥法也适用于性质类似的工业废水n（一）活性污泥的组成可以分为四个组成部分：Ma——有活性的微生物；Me——微生物自身氧化残留的微生物有机体；Mi——吸附在活性污泥上不能被微生物所降解的有机物；Mii——无机悬浮固体。主要由细菌、真菌组成，以“菌胶团”的形式存在n（二）一组活性污泥图片（生物相）利用光学显微镜或电子显微镜，观察细菌、真菌、原生动物及后生动物等微生物的种类、数量、优势度及其代谢活动等状况，在一定程度上可以反映整个系统的运行状况。n（三）活性污泥的评价方法污泥中的微生物和它所处的处理系统环境条件是相适应的，在处理系统的环境条件发生变化时，微生物的种类和数量及其活性也会产生相应的变化通过对活性污泥的生物相观察来了解污泥中的微生物生长、繁殖和代谢活动以及它们之间的演替情况，可直接反映污水处理设施的运行状况及处理的效果1、生物相与活性污泥性状nMLSS---混合液悬浮固体浓度，也称污泥浓度表示单位体积混合液中活性污泥悬浮固体的质量工程上作为评价活性污泥量的指标MLSS=Ma+Me+Mi+MiiMLVSS---混合液挥发性悬浮固体浓度表示混合液悬浮固体中有机物的质量不包括污泥中的无机物质与MLSS比，更适合表示活性污泥微生物量MLVSS=Ma+Me+Mi一般生活污水处理厂曝气池混合液MLVSS/MLSS0.7~0.82、两个评价活性污泥量的指标n污泥沉降比：SV%3、活性污泥的沉降或浓缩性能通常取混合液至1000mL量筒，静置沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的体积，以占混合液体积的比例（%）表示污泥沉降比。与污水性质、污泥浓度、污泥絮体颗粒大小、污泥絮体性状等因素有关混合液浓度为3000mg/L时，正常曝气池污泥SV%~30%n4、活性污泥的沉降或浓缩性能污泥体积指数：SVISV不能确切表示污泥沉降性能，故人们想起用单位干泥形成湿泥时的体积来表示污泥沉降性能，简称污泥指数，单位为mL/g。1L混合液沉淀30min的活性污泥体积（mL）SVI=MLSS,1升混合液中悬浮固体干重（g）SVI值为100-150时，污泥沉降性能良好；SVI值>200时，污泥沉降性能差；SVI值过低时，污泥絮体细小紧密，无机物多，污泥活性差。n二、活性污泥法的基本流程曝气设备：传递氧气搅拌作用---使混合液呈悬浮状态有机物，氧气和微生物能充分进行传质和反应n活性污泥法的基本流程回流污泥目的：使曝气池内保持一定的悬浮固体浓度，也就是保持一定的微生物浓度n活性污泥法的基本流程剩余污泥：曝气池中的生化反应导致微生物的增殖，增殖的微生物从沉淀池底泥中排除，以维持活性污泥系统的稳定运行—排除的污泥称为剩余污泥n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）过程可分为两个阶段：吸附阶段稳定阶段由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含有多糖类的黏性物质，导致污水中的有机物转移到活性污泥上去。一般15~45min完成吸附主要是转移到活性污泥上的有机物为微生物所利用。所需时间较长n活性污泥降解污水中有机物的过程污水与污泥混合曝气后BOD的变化曲线n对活性污泥法曝气过程中污水中有机物的变化分析得到结论：废水中的有机物残留在废水中的有机物从废水中去除的有机物微生物不能利用的有机物微生物能利用的有机物微生物能利用而尚未利用的有机物微生物不能利用的有机物微生物已利用的有机物（氧化和合成）（吸附量）增殖的微生物体氧化产物n曲线①反映污水中有机物的去除规律；曲线②反映活性污泥利用有机物的规律；曲线③反映了活性污泥吸附有机物的规律。这三条曲线反映出，在曝气过程中：污水中有机物的去除在较短时间(图中是5h左右)内就基本完成了(见曲线①)；污水中的有机物先是转移到(吸附)污泥上(见曲线③),然后逐渐为微生物所利用(见曲线②)；吸附作用在相当短的时间(图中是45min左右)内就基本完成了(见曲线③)；微生物利用有机物的过程比较缓慢(见曲线②)。n从上述分析可见，活性污泥法的曝气过程中，污水中有机物的变化包括两阶段：吸附阶段：主要是污水中的有机物转移到活性污泥上；稳定阶段：转移到活性污泥上的有机物被微生物利用；吸附量的大小主要取决于有机物的形态，对悬浮和胶体状态的吸附量较大。n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n曝气池nn曝气池出水堰n曝气池混合液配水进入二沉池n第二节活性污泥法的发展n一、曝气池的四种池型推流式曝气池完全混合式曝气池序批式反应池封闭环流式反应池n1、推流式曝气池污水及回流污泥从池的一端进入，水流呈推流型，理论上在曝气池推流横断面上各点浓度均匀一致，纵向不存在掺混，底物浓度在进口端最高，沿池长逐渐降低，至池出口端最低n1、推流式曝气池推流式曝气池的长宽比一般为5～10；进水方式不限；出水用溢流堰。1.平面布置推流式曝气池的池宽和有效水深之比一般为1～2。2.横断面布置n根据横断面上的水流情况，可分为横断面一侧n推流式曝气池n推流式曝气池n推流式曝气池n推流式曝气池n局部完全混合推流式曝气池n2、完全混合式曝气池池形根据和沉淀池的关系圆形方形矩形分建式合建式n完全混合式曝气池n完全混合式曝气池污水一进入曝气反应池，在曝气搅拌作用下立即和全池混合，曝气池内各点的底物浓度、微生物浓度、需氧速度完全一致，不像推流式那样前后段有明显的区别，当入流出现冲击负荷时，因为瞬时完全混合，曝气池混合液的组成变化较小，故完全混合法耐冲击负荷能力较大。特点n3、封闭环流式反应池n封闭环流式曝气池结合了推流和完全混合两种流态的特点，污水进入反应池后，在曝气设备的作用下被快速、均匀的与反应器内混合液进行混合，并在封闭的沟渠内循环流动流速一般为0.25~0.35m/s，完成一个循环时间为5~15min.停留10~24h，会完成40~300次循环短时间内呈现推流式，长时间呈现完全混合特征两种流态的结合，可减小短流，使进水被数十倍甚至数百倍的循环混合液所稀释，从而提高了反应器的缓冲能力特点n4、序批式反应池注水-反应-排水类型的反应器所有处理过程都是在同一设有曝气或搅拌装置的反应器内进行不需另设沉淀池周期循环时间及每个周期内各阶段时间均可根据处理对象及要求进行调节n传统推流式渐减曝气阶段曝气高负荷曝气法延时曝气法吸附再生法完全混合法深层曝气纯氧曝气克劳斯法吸附－生物降解工艺（AB法）序批式活性污泥法（SBR法）氧化沟循环活性污泥工艺（CAST或CASS法）二、活性污泥法的发展和演变n1、传统推流式首端有机污染物负荷高，耗氧速率高污水和回流污泥不能立即与整个曝气池混合液充分混合，易受冲击负荷影响需氧量沿廊道方向逐渐下降，充氧沿池长均匀布置，出现前半段供氧不足，后半段供氧超过需要n2、渐减曝气改变传统推流式活性污泥法供氧和需氧差距渐减曝气-----充氧设备的布置沿池长方向与需氧量匹配，使布气沿程逐步递减，接近需氧速率，而总的空气用量有所减少，这样可以节省资源，提高处理效率。n3、阶段曝气降低传统推流式曝气池中进水端需氧量峰值要求分段进水方式：入流污水分3~4点进入，均衡了池内有机污染物负荷及需氧率，提高了曝气池对水质、水量冲击负荷能力n部分污水厂只需要部分处理，因此产生了高负荷曝气法。--系统与曝气池构造与传统推流式活性污泥法相同特点：活性污泥处于生长旺盛期，有机物容积负荷或污泥负荷高，曝气时间比较短，约为1.5～3.0h，一般BOD5去除率不超过70%-75%，为了维护系统的稳定运行，必须保证充分的搅拌和曝气，有别于传统的活性污泥法，故常称改良曝气。4、高负荷曝气或改良曝气n5、延时曝气与传统推流式类似不同：活性污泥处于生长曲线的内源呼吸区有机负荷非常低，曝气反应时间长，多在24h以上，污泥泥龄长，SRT在20~30d特点：1.长期处于内源呼吸状态，剩余污泥量少，且稳定，主要是一些难于生物降解的微生物内源代谢残留物；污水污泥综合好氧处理系统2.处理过程稳定性高，对水质水量变化适应性强，不需初沉池等优点；n延时曝气缺点：池体容积大，基建费用和运行费用较高；一般适用于小型污水处理系统n6、吸附再生法-接触稳定法出现于水处理厂扩建改造中混合液曝气过程中第一阶段BOD5的下降是由于吸附作用造成的，对于溶解的有机物，吸附作用不大或没有，因此，把这种方法称为接触稳定法，也叫吸附再生法。混合液的曝气完成了吸附作用，回流污泥的曝气完成稳定作用1.混合液曝气15~45min，BOD降到相当低，完成吸附作用；2.回流污泥由于吸附后丧失了活性，充分曝气后恢复活性，完成稳定作用，之后再与入流的城镇污水汇合n直接用于原污水的处理比用于初沉池的出流处理效果好；可省去初沉池；此方法剩余污泥量增加。混合液曝气完成吸附回流污泥曝气完成再生吸附再生法-接触稳定法n纠正：再生段在前吸附再生法-接触稳定法n吸附再生法-接触稳定法1.污水与活性污泥在吸附池内吸附时间较短（30~60min），吸附池容积小；2.再生池接纳的是已经排除剩余污泥的回流污泥，容积也较小；3.吸附再生法具有一定的抗冲击负荷能力，若吸附池污泥遭到破坏，可以由再生池进行补充；4.缺点：由于吸附接触时间段，限制了有机物的降解和氨氮的硝化，处理效果低于传统法不适用于含溶解性有机污染物较多的污水处理特点：n7、完全混合法在分步曝气的基础上，进一步大大增加进水点，同时相应增加回流污泥并使其在曝气池中迅速混合，长条形池子中也能做到完全混合状态。完全混合的概念n完全混合法n（1）池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同，生活环境也基本相同。各部位有机污染物降解工况相同（2）入流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小，骤然增加的负荷可为全池混合液所分担，而不是像推流中仅仅由部分回流污泥来承担。从某种意义上来讲，是一个大的缓冲器和均和池，在工业污水的处理中有一定优点。--适用于处理工业废水，特别是浓度较高的工业废水（3）池液里各个部分的需氧量比较均匀。微生物生长通常处于静止期或衰老期，活性污泥易于产生膨胀现象完全混合法的特征完全混合法n纯氧代替空气，可以提高生物处理的速度。9、纯氧曝气纯氧曝气的缺点是纯氧发生器容易出现故障，装置复杂，运转管理较麻烦。需密闭、适时排气和溶液pH的调节在密闭的容器中，溶解氧的饱和度可提高，氧溶解的推动力也随着提高，氧传递速率增加了，因而处理效果好，污泥的沉淀性也好。纯氧曝气并没有改变活性污泥或微生物的性质，但使微生物充分发挥了作用。n针对美国一个酿造厂，由碳水化合物含量高引起的污泥膨胀问题克劳斯工程师把厌氧消化的上清液加到回流污泥中一起曝气，然后再进入曝气池，克服了高碳水化合物的污泥膨胀问题，这个方法称为克劳斯法。消化池上清液中富有氨氮，可以供应大量碳水化合物代谢所需的氮。消化池上清液夹带的消化污泥相对密度较大，有改善混合液沉淀性能的功效。10、克劳斯法nn氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，一般采用圆形或椭圆形廊道。它的池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有机械曝气和推进装置。通过曝气或搅拌作用，在廊道中形成0.25～0.30m/s，使活性污泥呈悬浮状态，5~15min内完成一次循环污水离开曝气区后，溶解氧浓度降低，有可能发生反硝化反应13、氧化沟沟内存在明显的溶解氧浓度梯度n氧化沟氧化沟与沉淀池分建两沟交替进水，交替处于好氧、厌氧状态n氧化沟氧化沟与沉淀池合建两侧沟轮流作为沉淀池n采用立式表曝机的卡鲁塞尔氧化沟(英国ASHVale污水处理厂)氧化沟nOrbal式氧化沟氧化沟n（2）Orbal式氧化沟氧化沟n交替工作式氧化沟氧化沟n第三节活性污泥法数学模型基础nQ：进入系统污水流量S0：有机底物初始浓度X0：进水中微生物浓度R：回流比Qw:剩余污泥排放流量X：曝气池中活性污泥浓度Se：曝气池中有机底物浓度V：曝气池容积XR:回流污泥浓度Xe：出水中活性污泥浓度n流量：m3/d浓度：g/m3活性污泥：均以MLVSS回流比R=Q回（回流污泥量）/Q进（进水流量）水力停留时间t=V/QnΘc----污泥泥龄（SRT）,d(X)r----处理系统（曝气池）中总的活性污泥质量，kg(△X/△t)r----每天从处理系统中排出的活性污泥质量，包括从排泥管线上有意识排出的污泥加上随出水流失的污泥量，kg/d污泥泥龄：曝气池中活性污泥全部更新一次所需要的时间n一般二沉池效果良好时，出水中SS小于15mg/L，随出水排出的污泥量对污泥泥龄影响小很多，甚至可以可忽略，因此污泥泥龄可简化为：n当二沉池运行正常时，可用下式估算回流污泥的最高浓度：计算得出的XR作为悬浮固体浓度，即MLSS,并对其进行换算得挥发性悬浮固体浓度，MLVSS。