废水好氧生物处理的方法—活性污泥法毕业论文.doc

废水好氧生物处理的方法活性污泥法毕业论文目 录第一章 绪论 3第二章 基本概念 4第一节 活性污泥法4第二节 活性污泥法的影响因素 5第三章 活性污泥法的基本流程 6第一节 活性污泥法的基本组成 6第二节 活性污泥法有效运行的基本条件 6第三节 活性污泥法的工艺流程 6第四节 活性污泥法的评价指标 8第四章 活性污泥法的现状及发展 9第一节 活性污泥法的现状 9第二节 活性污泥法的发展和演变 12第三节 活性污泥法发展产物膜生物反应器 12 第五章 结论14参考文献 15致谢 16第一章 绪论活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。该法利用好氧微生物(包括兼性微生物) 处理城市污水和有机工业废水已有90多年的历史了, 实践证明这是一种较经济的处理手段。几十年来，尤其是近10多年来，随着生产上的应用和不断改进及对污水生化处理的机理和理论研究,不断深化和发展, 活性污泥法取得了很大发展, 出现了多种工艺流程。本文简单地介绍了活性污泥法的基本概念，工艺流程，影响因素及几种现有的活性污泥法的运行方式,并简单的阐述了活性污泥法的发展趋势。第二章 基本概念第一节 活性污泥法一、基本介绍 活性污泥：由好氧性微生物（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物的能力，显示生物化学活性。其具有良好的絮凝吸附性能。 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。这种生物絮体就叫做活性污泥。二、活性污泥的形态 形态气味：颜色黄褐色，絮绒状，稍有土腥味。 特点：颗粒大小：0.020.2mm；具有很大的表面积；活性污泥的含水率：99.299.8%；比重1.0021.006，比水略大，可以泥水分离。三、活性污泥微生物及其作用活性污泥是微生物群体及它们所吸附的有机物质和无机物质的总称。微生物群体主要包括细菌、原生动物和后生动物等。 细菌：绝大多数都是好氧或兼性化能异养型原核细菌(如球菌、杆菌和螺旋菌等)。它们在活性污泥中种类多、数量大、体积微小，生殖速率高，世代时间仅为2030分钟，具有强的吸附和分解有机物的能力，是活性污泥净化功能最活跃的成分。在活性污泥培养的初期，细菌大量游离在污水中，但随着污泥的逐步形成，逐渐集合成较大的群体，如菌胶团、丝状菌等。污泥絮粒以菌胶团细菌为骨架，穿插生长丝状菌，但丝状菌数量远少于菌胶团细菌。菌胶团是细菌及其分泌的胶质物质组成的细小颗粒，污泥的吸附性能、氧化分解能力及凝聚沉降等性能均与菌胶团有关。菌胶团有球形、分枝状、蘑菇形、垂丝形等。 原生动物：随着活性污泥的正常运行，细菌大量繁殖，开始生长原生动物。它捕食游离细菌，使水进一步净化。活性污泥常见的原生动物有鞭毛虫、肉毛虫、纤毛虫和吸管虫。原生动物是活性污泥处理系统中的指示性生物。 后生动物：吞食原生动物和细菌，使水进一步净化。如轮虫、线虫等只能在溶解氧充足时才出现，所以当出现后生动物时说明处理水质好转标志。第二节 活性污泥法的影响因素在活性污泥法处理污水的过程中关键是活性污泥中细菌的繁殖和生长 ,要使细菌能稳定快速的生长，应控制以下影响因素。 有害物质：水中含有一些物质如重金属离子、酚等对微生物有毒害作用或抑制作用。它们对微生物的毒害作用是相对而言的，在一定浓度范围内是没有影响的。若浓度过高应进行污水的预处理。 温度：温度是细菌能否旺盛繁殖的重要因素 ,一般水温最好在30 左右。细菌体内的原生质和酶多由蛋白质组成。温度过高 ,蛋白质就会凝固 ,酶的作用受到破坏。水温过低 ,虽不会导致细菌很快死亡 ,但会使细菌停止繁殖。 PH值：PH值过高或过低均会使细菌体内的酶的活力降低 ,甚至丧失活力。正常情况下 PH值应控制在 6.58.5 之间。 溶解氧：只有在充分供氧的情况下 ,好氧细菌的新陈代谢才会旺盛 ,分解有机物的效率才高。但供氧过多 ,又会促使污泥中的微生物自身氧化分解；供氧过低，微生物生理活动不能正常进行，处理效果差。一般污水中的溶解氧控制在2mg/L4mg/L为宜。 营养平衡：参与活性污泥处理的微生物，需要不断从周围环境的污水中吸取其所必须的营养物质，包括：碳源、氮源、无机盐类以及某些生长素等。待处理的污水中必须充分含有这些物质。 碳是构成微生物细胞的重要物质，参与活性污泥处理的微生物对碳源需求量较大，一般以BOD5计，不应低于100mg/L。（BOD就是生物需氧量，指的是水中的微生物可以降解的有机物被降解后消耗的氧的量。但是生物完全降解有机物所需时间较长。为了规范和提高检测效率，国家规定以5日生物需氧量为说明水质的标准，也就是说用生物降解水中有机物5天所消耗的氧的总量。）一般三大营养物质（碳源、氮源、磷源）比例关系为BOD5：N：P=100：5：1。第三章 活性污泥法的基本流程第一节 活性污泥法的基本组成典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统、剩余污泥排除系统组成。 曝气池：利用活性污泥法进行污水处理的构筑物。池内提供一定污水停留时间，满足好氧微生物所需要的氧量以及污水与活性污泥充分接触的混合条件，是活性污泥法处理污水的主体。曝气池主要由池体、曝气系统和进出水口三个部分组成。 二沉池：二沉池是活性污泥法的重要组成部分，其作用主要是使污泥分离，使混合液澄清、浓缩和回流活性污泥。其工作效果能够直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。 回流系统：其主要作用是维持曝气池的污泥浓度；改变回流比，改变曝气池的运行工况。 剩余污泥排放系统：活性污泥法处理废水时，每天都会随着进入的污水产生一部分活性污泥，使系统内总的污泥量增多。要使总的污泥量保持基本平衡，就必须定期排放一部分剩余活性污泥。第二节 活性污泥法有效运行的基本条件要使活性污泥法能够正常有效的运行，需要满足以下几个基本条件 废水中含有足够的可溶性易降解有机物； 混合液含有足够的溶解氧； 活性污泥连续回流，使混合液保持一定浓度的活性污泥，及时排除剩余污泥； 活性污泥在池内呈悬浮状态； 无有毒有害的物质流入。 第三节 活性污泥法的基本工艺流程活性污泥法的运行最早采用的是普通活性污法(又称习惯活性污泥法或传统活性污泥法), 随着工业生产和城市建设的发展, 在普通活性污泥法的基础上发展起来了多种运行方式, 象多点进水活性污泥法, 吸附再生活性污泥法(接触稳定法), 延时曝气活性泥法和完全混合性污泥法等。下面以普通活性污泥法来论述其基本的工艺流程（图1 ）。一、基本工艺流程剩余活性污泥回流污泥二次沉淀池废水曝气池初次沉淀池处理水空气图1普通活性污泥法的基本工艺流程经过适当预处理的污水不断进入曝气池，和回流的活性污泥形成混合液，从空气压缩机站送来的压缩空气，通过铺设在曝气池底部的空气扩散装置，以细小气泡的形式进入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，还能使混合液处于剧烈搅动的状态，形成悬浮状态。在曝气池中反应分为两个阶段：第一阶段，吸附阶段：污水中的有机污染物被活性污泥颗粒吸附在菌胶团的表面上，这是由于其巨大的比表面积和多糖类黏性物质第二阶段，氧化、分解阶段（稳定阶段）：微生物在氧气充足的条件下，吸收这些有机物，并氧化分解形成二氧化碳和水，一部分供给自身的增殖繁衍。活性污泥反应进行的结果，污水中有机污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增长，污水则得以净化。经过处理后的污水和活性污泥一同流入二次沉淀池 , 混合液中悬浮的活性污泥和其他固体物质在这里沉淀下来与水分离，上层澄清的污水作为处理水不断流出，沉淀的活性污泥大部分作为接种污泥回流至曝气池处理污水，有时污泥回流曝气池前应先在再生池中进行再曝气。另外 ,应在适当的时候将剩余污泥排除。事实上，污染物很大程度上从污水中转移到了这些剩余污泥中。二、普通活性污泥法的特点： 优点：工艺相对成熟、积累运行经验多、运行稳定；有机物去除效率高，适用于处理进水水质比较稳定而处理程度要求高的大型城市污水处理厂； 缺点：需氧与供氧矛盾大，池首端供氧不足，池末端供氧大于需氧，造成浪费；普通活性污泥法曝气池停留时间较长，曝气池容积大、占地面积大、基建费用高，电耗大；脱氧除磷效率低，通常只有10%30%。 第四节 活性污泥的评价指标活性污泥的评价指标包括：混合液悬浮固体（MLSS），污泥沉降比（SV），污泥指数污泥体积指数（SVI），泥龄（）。混合液悬浮固体浓度（MLSS）：又称为混合液污泥浓度，指1L曝气池混合液中所含的活性污泥固体的总重量，表示单位为mg/L混合液。混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）：表示混合液活性污泥中有机性固体物质部分的浓度，较准确的表示其中活性成分。以上两项指标都不能精确地表示活性污泥微生物量，而表示的是活性污泥的相对值。污泥沉降比（SV）：是指将曝气池中的混合液放在1000mL或100mL量筒静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示。能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能。污泥体积指数（SVI）：(污泥指数、污泥容积指数）曝气池出口处出混合液，经30分钟静沉后，每单位质量干泥所形成的湿污泥的体积，简称污泥指数，单位为mL/g。污泥体积指数能更准确地评价污泥的凝聚性能和沉降性能，其值过低，说明泥粒小，密实，无机成分多；其值过高，说明其沉降性能不好，将要或已经发生膨胀现象。泥龄（）：也称细胞平均停留时间（MCRT）或污泥滞留时间（SRT）指曝气池内活性污泥平均停留时间 。第四章 活性污泥法的现状及发展第一节 活性污泥法的现状随着工业生产和城市建设的发展, 在普通活性污泥法的基础上发展起来了多种运行方式, 象多点进水活性污泥法, 吸附再生活性污泥法(接触稳定法), 延时曝气活性泥法和完全混合性污泥法等。下面就简单介绍一下这些方法。一、阶段曝气法（多点进水法） 多点进水法是普通活性污泥法的简单改进, 主要针对普通活性污泥法的第一个缺点来改进的。从图中可以看出，废水并不是集中在池端进入曝气池，而是沿池长分段投入。多点进水法的流程见图 2。图2 多点进水法的流程本方法的特点如下: 有机污染物在池内分配均匀，减小了供氧与需氧的矛盾，提高了空气利用效率； 供气的利用率高，节约能源；运行上有较大的灵活性, 便于处理水质不均匀的状态； 曝气池内混合液中污泥浓度沿池长逐步降低，流入二沉池的混合液中的污泥浓度较低，可提高二沉池的固液分离效果； 曝气池体积更小. 与普通活性污泥法比较, 曝气池容积可以缩小30%左右, 生化需氧量去除率一般可达 90%。二、完全混合式活性污泥法 完全混合法应用完全混合式曝气池，有机污染物进入完全混合式曝气池后立即与混合液充分混合，曝气装置常采用鼓风曝气装置或机械表面曝气装置。见图 3 和图 4。图3 采用鼓风曝气的完全混合性污泥流程图4 采用机械曝气的完全混合性污泥流程本方法的特点如下： 进入曝气池的污水很快被池内已存在的混合液稀释、均化，因此，该工艺对冲击负荷有较强的适应能力，适用于处理工业废水，特别是高浓度的工业废水； 污水和活性污泥在曝气池中分布均匀，各点水质几乎相同，各处微生物的性质和数量基本上相同； 池内需氧均匀，动力消耗低于传统的活性污泥法； 在进水水质比较稳定，出水水质往往不及普通活性污泥法。三、吸附再生活性污泥法（接触稳定法） 活性污泥净化水质的第一阶段主要是依靠污泥的吸附作用. 良好的活性污泥同生活污水混合后在1030min 的时间内能够基本完成吸附作用, 污水的生经需氧量可被除去 85% 90% 左右。吸附再生法就是根据这一发现而发展起来的。图 5 所示是吸附再生法的流程, 其中(b)图在构造上把吸附池和再生池合在一起。图5 吸附再生活性污泥法流程本方法的特点如下：(1) 废水的吸附和污泥的再生是分别在两个池子里或一个池子的两部分进行，且只有回流的一部分污泥进行了再生(稳定化), 所以吸附池和再生池的总容积大大小于普通法曝气池的总容积,并且空气用量不增加；(2) 为了更好地吸附废水中的污染物质, 所用回流污泥量比普通法多；(3) 最适合处理含悬浮和胶体物质较多的废水； 吸附时间短, 处理效果低于传统法，不宜用于处理溶解性有机物含量为主的污水，处理后的出水水质也较传统活性污泥法的差； 回流污泥多, 增加了污泥泵的容量。四、延时曝气法延时曝气池采用的 F/M 比特别小(常在 0110125 kgBOS5/kgd 之间), 曝气时间长, 可以减小污泥量, 理论上可以没有污泥产生,但在反应器的容积不要大得多,且要消耗较多的空气, 所以仅适用于少量的废水处理。延时曝气法一般采用完全混合的运行方式.氧化沟池也是延时曝气操作, 其主要特点是受操作工的熟练程度影响很小。第二节 活性污泥法的发展和演变活性污泥法自问世以来,为了取得良好的运行性能,人们一直对它的运行机理、运行方式,曝气方式及适用范围等进行不断地摸索和总结,发展起以上所述的各种运行方式。随着工业生产特别是化工工业的发展,工业废水数量增多,性质复杂,一些人工合成的有机物往往能以被微生物所降解。有的还具有致癌、致畸、致突变的物性；另外,无机性营养物N,P等也会引起污染,它们会引起水生植物包括藻类的过量生长,进而使水中溶解氧含量下降,水质恶化。所有这些都对废水生物处理提出了严峻的挑点。一、运行方式与曝气方式的探讨和完善迄今为此,人们对活性污泥运行方式上的改进还没有取得突破性的进展, 许多研究都是对上述运行方式和某些局部的改进, 以探索基最佳运和状态。象Magasaki 等人采用3个或多于3个曝气池的活性污泥法, 以便氧化要求改变的情况下确保生物的可降解性。人们对曝气方式的研究比较突出的成果是日、美等国研制出的一种超微气泡扩散器(气泡直径 50m), 氧的吸收率可达 90%。 二、粉末碳活性污泥法粉末碳活性污泥法实质上是一种以活性污泥形式的活性碳吸附、生物氧化的综合处理法。其特点是: 提高了活性污泥的净化能力；提高对有毒物质和重金属等冲击负荷的稳定；具有较好的脱色、除臭、消减泡沫的效果。国外已用于合成纤维、化工、印染、炼油、炼焦等工业生产的污水处理。三、培养专用微生物, 活性污泥法向多功能方面发展借助于专用细菌, 活性污泥法的处理对象不仅仅是一般有机物, 还可以处理一些含毒有机废水及一些无机物, 象镰刀菌、放线菌等微生物能有效地分解剧毒的无机氰化物, 含酚极毛杆菌、解酚极毛杆菌等具有强大的氧化分解酚类物质的能力。第三节活性污泥法发展产物膜生物反应器膜生物反应器（MBR）是常规活性污泥法的进一步发展。它主要由膜组件和生物反应器两部分组成，大量的微生物(活性污泥)在膜生物反应器内与基质(废水中的可降解有机物等)充分接触，通过氧化分解作用进行新陈代谢以维持自身生长、繁殖，同时使有机污染物降解。膜组件通过机械筛分、截留等作用对废水和污泥混合液进行固液分离。一、膜生物反应器的工艺优越性容积负荷高，水力停留时间短；污泥龄较长，剩余污泥量少；克服了传统活性污泥法易发生污泥膨胀的弊端；可以同时进行硝化和反硝化；出水水质好，甚至病原微生物都可以被去除；设施占地面积小。二、膜生物反应器的工艺不足投资大：膜组件的造价高；能耗高：泥水分离的膜驱动压力大；高强度曝气；为减轻膜污染需增大流速。膜污染清洗；膜的寿命及更换，导致运行成本高。膜组件一般使用寿命在5年左右，到期需更换。第五章结论长期以来，城市生活污水的生物处理多采用活性污泥法。它是当前世界各国应用最广的一种生物处理技术，具有降解能力强，出水水质好等优点，并能在反应器内形成稳定的生态体系。其能从废水重去除溶解和胶体类可生物降解的有机物质，以及能被活性污泥吸附的悬浮物质和其他一些无机盐类也能去除，如氮磷等化合物。处理效果好，废水处理程度灵活，可高可低。并且程序简单，设备要求不高。但该法是通过微生物和细菌对有机物进行分解，处理效果是否好的关键在与对物反应池的控制，由于人为的误差可能导致处理效果的不好，因此最好实现反应池的自动化控制。活性污泥法虽是一种被广泛应用的水处理技术，但其运行过程中会排放出大量剩余污泥，这些污泥中饱含着各种污染物。处理和处置这些污泥也是一大难题。由此可以看出活性污泥法无论是在运行还是后续污泥的处理上都依然存在着很多问题，这也说明继续研究高效率，低能耗，技术简单的污水处理技术是今后的发展方向。参考文献1顾夏声.废水生物处理数学模式，北京:清华大学出版社版,19822ChemicalAbstracts. 1991-19953许保玖.当代给水与废水处理原理.北京:高等教育出版社,19904朱乐辉，朱衷榜. 活性污泥法的现状及发展. 环境与开发. 1997，第12卷第1期.5 王翠萍.活性污泥法处理污水的原理及影响因素. 山西建筑. 2002年8月，第28卷第8期 6 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