活性污泥法工艺的原理.doc

活性污泥法工艺的原理一、活性污泥的形态、组成与性能指标1.活性污泥法工艺活性污泥法工艺是一种应用最广泛的废水好氧生化处理技术，其主要由曝气池、二次沉淀池、曝气系统以及污泥回流系统等组成（图2-5-1)。废水经初次沉淀池后与二次沉淀池底部回流的活性污泥同时进入曝气池，通过曝气，活性污泥呈悬浮状态，并与废水充分接触。废水中的悬浮固体和胶状物质被活性污泥吸附，而废水中的可溶性有机物被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养，代谢转化为生物细胞，并氧化成为最终产物(主要是CO2)。非溶解性有机物需先转化成溶解性有机物，而后才被代谢和利用。废水由此得到净化。净化后废水与活性污泥在二次沉淀池内进行分离，上层出水排放；分离浓缩后的污泥一部分返回曝气池，以保证曝气池内保持一定浓度的活性污泥，其余为剩余污泥，由系统排出。2.活性污泥的形态和组成活性污泥通常为黄褐色（有时呈铁红色）絮绒状颗粒，也称为“菌胶团”或“生物絮凝体”，其直径一般为0.022mm；含水率一般为99.2%99.8%，密度因含水率不同而异，一般为1.0021.006g/m3；活性污泥具有较大的比表面积，一般为20100cm2/mL。活性污泥由有机物及无机物两部分组成，组成比例因污泥性质的不同而异。例如，城市污水处理系统中的活性污泥，其有机成分占75%85%，无机成分仅占15%25%。活性污泥中有机成分主要由生长在活性污泥中的微生物组成，这些微生物群体构成了一个相对稳定的生态系统和食物链（如图2-5-2所示），其中以各种细菌及原生动物为主，也存在着真菌、放线菌、酵母菌以及轮虫等后生动物。在活性污泥上还吸附着被处理的废水中所含有的有机和无机固体物质，在有机固体物质中包括某些惰性的难以被细菌降解的物质。3.活性污泥的性能指标(1) 污泥浓度指标混合液悬浮固体浓度（MLSS），也称为“混合液污泥浓度”，表示活性污泥在曝气池混合液中的浓度，其单位为mg/L或kg/m3。混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS),表示有机悬浮固体的浓度，其单位为爪mg/L或kg/m3。在条件一定时，MLVSS/MLSS比值是比较稳定的，城市污水一般在0.750.85之间，不同废水的MLVSS/MLSS值有异。(2) 污泥沉降性能指标污泥沉降比(SV）又称30min沉淀率。SV是指从曝气池中取出的混合液在量筒（一般是100mL）中静置30min后，立即测得的污泥沉淀体积与原混合液体积的比值，一般以%表示。SV值能相对地反映出污泥浓度、污泥的凝聚和沉降性能，可用于控制排泥量和及时发现初期的污泥膨胀。一般认为SV值的正常值为20%30%。由于SV值的测定方法比较简单快捷，故成为评定活性污泥质量的重要指标之一。污泥体积指数（SVI）是指曝气池出口处的混合液经30min静置沉淀后，1g干污泥所形成的沉淀污泥体积，其单位mL/g其计算为：SVI值比SV值更能够准确地评价污泥的凝聚性能及沉降性能。一般来说：若SVI值过低，则表明污泥粒径小、密实、无机成分含量高；若SVI值过高，则表明污泥沉降性能不好，将要发生或已经发生污泥膨胀。对于城市污水而言，SVI值一般为50150mL/g；对于工业废水，SVI值在上述范围之外，也属正常。例如，北京高碑店污水厂工业废水的含量超过50%，SVI长年在200300mL/g之间，也无污泥溢出现象，处理效果良好。另外，对于高浓度活性污泥系统，即使污泥沉降性能较差，由于MLSS其较高，故其SVI值也不会很高。因此有人建议将活性污泥膨胀定义为：由于某种原因，活性污泥沉降性能恶化，SVI值不断增加，沉淀池的污泥面也不断上升，最终导致污泥流失，使曝气池中的MLSS浓度降低，从而破坏了正常处理工艺操作的污泥，这种现象称为污泥膨胀。另外，由于SVI值的测量受许多因素（如所用容器的直径、污泥初始浓度及搅拌等）的影响，所以，一般在各个污水厂测得的SVI值之间不具可比性。为此人们对污泥指数的测定提出一些修正，考虑到污泥浓度对SVI值的影响，有人建议采用稀释的污泥体积指数(DSVI)作为标准方法，建议稀释后的污泥浓度采用1.5g/L。而在英国是采用搅拌的污泥体积指数（SSVI），模拟二次沉淀池中污泥的沉淀情况，安装一个慢速搅拌装置于量简（体积为1L，髙度为38.4cm）中，污泥浓度也模拟在二沉池中实际的污泥浓度，取为3.5g/L。二、活性污泥的微生物及其生态学活性污泥中的微生物体主要由各种细菌和原生动物组成，同时还存在着真菌和以轮虫为主的后生动物。原生动物以细菌为食物，后生动物以细菌和原生动物为食物。在活性污泥中的有机物、细菌、原生动物和后生动物构成了一个相对稳定的生态系统和食物链。1.活性污泥的食物链活性污泥中的微生物可分为几类：形成活性污泥絮体的微生物、腐生生物、捕食者及有害生物。活性污泥微生物集合体的食物链见图2-5-2。腐生生物是降解有机物的生物，以细菌为主。显然，这些细菌中包括被看作形成絮体的大多数细菌，也可能包括不絮凝的细菌，但它们被包裹在由第一类细菌形成的絮体颗粒中。腐生生物可分为初级和二级腐生生物，前者用于降解原始基质，而二级腐生生物则以初级腐生生物的代谢产物为食，这充分表明在群落中具有高度的偏利共生性。在活性污泥的群落中主要的捕食者是以细菌为食的原生动物及后生动物，在数量上，大约为103个/mL。在活性污泥中大约发现230多种原生动物，它们在系统中可能占生物固体量的5%。其中，纤毛虫几乎都捕食细菌，通常为占优势的原生动物。由于原生动物及后生动物的数量会随着污水处理的运行条件及处理水质的变化而变化，所以，可以通过显微镜观察活性污泥中的原生动物及后生动物的种类来判断处理水质的好坏。因此，一般将原、后生动物称为活性污泥系统中的指示性生物。所谓的有害生物是指那些达到一定数目时就会干扰活性污泥处理系统正常运行的生物。通常认为，丝状菌及真菌对污泥沉淀效果有影响。即使当丝状生物的数量在整个生物群落中所占的百分比很小时，污泥絮体的实际密度也会降低很多，以致于污泥很难用重力沉淀法来有效地进行分离，从而最终影响出水水质，这种情况通常叫做丝状菌污泥膨胀（简称污泥膨胀）。目前人们已知有近30种不同类型的丝状菌会引起污泥膨胀。2.活性污泥的结构在活性污泥工艺中，将千万个细菌结合在一起形成絮凝体状的细菌称为菌胶团细菌。菌胶团细菌在活性污泥中具有十分重要的作用，只有在菌胶团发育良好的条件下，活性污泥的絮凝、吸附及沉降等功能才能正常发挥。形成絮体的细菌在处理过程中起着非常重要的作用，它们有助于从处理过的废水中分离污泥。通过对活性污泥中种群动态学的研究，人们认识到，活性污泥中的菌胶团细菌和丝状菌形成一个共生的微生物体系。当活性污泥中的菌胶团细菌和丝状菌处于平衡状态时，丝状菌作为污泥絮体的骨架，菌胶团细菌附着在其表面，形成结构紧密、沉降性能良好的污泥絮体。随着絮体尺寸增大到某一临界值后，絮体内部条件不利于菌胶团细菌和丝状菌的繁殖，丝状菌伸展出来，沉降性能开始变差。后来，污泥絮体开始解体，污泥的沉降性能更差。破碎后的小指状污泥又利于菌胶团细菌的生长，此时扩散能力改善，菌胶团细菌又可直接从溶液中吸取营养和基质，故又可出现菌胶团细菌和丝状菌的生长平衡状态，如此完成絮体形态上的一个循环。由此可见，菌胶团细菌和丝状菌的共生体系是一种接近于自然界的混合培养体系，存在着这两类微生物之间在时间和空间上的动态生态学的相互作用。在该体系中，丝状菌的重要作用有：(1)保持污泥絮体的结构，形成沉淀性能良好的污泥从Seagin等人关于絮体结构的学说中可知，由丝状菌形成污泥絮体的骨架，这对于保证污泥絮体的强度有很大作用；若缺少丝状菌,则污泥絮体强度降低，抗剪力变差，往往会造成出水的混浊。高的净化效率，低的出水浓度从动力学参数方面比较，丝状菌的Ks及max均比菌胶团的低，而按莫诺德(Monod)方程，由于菌胶团的Ks,、min大于丝状菌的，因而菌胶团的Smin值也高于丝状菌的；可见在丝状菌存在（但不是大量存在）的条件下可以获得高质量、低浓度的出水，从而保证了净化效果。(3)保持丝状菌和菌胶团菌的共生关系从大量的实际工程运转资料可以得出，活性污泥中丝状菌含量太高或太低均不适宜。前者虽能使出水浓度低，但沉淀性能差；后者沉降性能好，但出水中含有较多的细小悬浮物。但如果采用一定的方法，使曝气中的生态环境有利于选择性地发展菌胶团细菌，应用生物竞争的机制抑制丝状菌的过度生长和繁殖，从而利于控制污泥膨胀的发生发展，称之为环境调控。总之，废水处理的最终目标是出水清澈、沉降性能好，为实现这一目标，应合理地控制丝状菌，使其在一个合理的范围之内。3. 活性污泥的功能活性污泥中存在大量的腐生生物，其主要功能是降解有机物。细菌是有机物的净化功能中心。同时，活性污泥中还存在硝化细菌与反硝化细菌。其在生物脱氮中起着非常重要的作用。尤其在废水中氮的去除日益受到重视的形势下，这两类菌及它们之间的关系就显得更重要了。进行硝化作用的微生物有：(1)亚硝化细菌和硝化细菌，它们均为化能自养菌，专性好氧，分别从氧化NH3和N02-的过程中获得能量，以C02为唯一碳源，产物分别为NO2-及N03-；它们要求中性或弱碱性环境（pH=6.58.0），在pH6时，作用显著下降。(2)好氧的异养细菌和真菌，如节杆菌、芽孢杆菌、铜绿假单胞菌、姆拉克汉逊酵母、黄曲霉、青霉等能将NH4+氧化为N02-及NO3-，但它们并不依靠这个氧化过程作为能量来源的途径，它们相对于自然界的硝化作用而言并不重要。硝化菌对环境的变化很敏感，DO1mg/L，pH=8.08.4，BOD51520mg/L，适宜温度=2030；硝化菌在反应器内的停留时间即生物固体平均停留时间，必须大于其最小的世代时间。进行反硝化作用的微生物有异养型的反硝化菌，如脱氮假单胞菌、荧光假单胞菌、铜绿假单胞菌等，在厌氧条件下利用NO3中的氧氧化有机物，获得能量。自养型的反硝化菌，如脱氮硫杆菌，在缺氧环境中利用NO3中的氧将硫或硫代硫酸盐氧化成硫酸盐，从中获得能量来同化CO2。兼性化能自养型反硝化菌，如脱氮副球菌，能利用氢的还原作用作为能源，以02或N03-作为电子受体，使NO3-还原成N2O和N2。三、活性污泥反应的影响因素为了强化与提高活性污泥处理系统的净化效果，必须考虑影响活性污泥反应的各项影响因素，充分发挥活性污泥微生物的代谢功能。以下为一些影响活性污泥的环境因素。1. BOD负荷率（F/M,也称有机负荷率，以Ns表示）F/M值是影响活性污泥增长、有机基质降解的重要因素。它表示曝气池里单位质量的活性污泥（MLSS）在单位时间里承受的有机物（BOD5）的量，单位：kg/(kgd)。提高F/M值，可加快活性污泥增长速率及有机基质的降解速率，缩小曝气池容积，有利于减少基建投资；但F/M值过高，往往难以达到排放标准的要求。反之，若F/M值过低，则有机基质的降解速率过低，从而处理能力降低，曝气池的容积加大，导致基建费用升高，也是不可取的。因此，应控制在合理的范围之内。在活性污泥工艺设计中，BOD负荷率一般取0.150.44kg/(kgd)。同时，处理目标不同处理系统的负荷也是不相同的，如对去除有机物、达到硝化，去除N、P和达到污泥稳定化等不同要求所采用的负荷是不同的。2.水温活性污泥中微生物的生理活动与周围的温度关系密切。在1530温度范围内，微生物的生理活动旺盛。在此温度范围外，均会导致活性污泥反应程度受到某些不利影响。例如，当温度高于35或低于10，微生物对有机物的代谢功能会受到一定程度的不利影响。在我国北方地区，大中型的活性污泥处理系统也可露天建设，但小型活性污泥处理系统则可以考虑建在室内。而当温度高于35或低于5，反应速率会降至最低程度，甚至完全停止反应。因此，一般活性污泥反应进程的最高及最低的极限温度，分别控制在35及10。3.pH最适宜于活性污泥中微生物生长的值介于6.58.5之间。当pH值低于6.5时，有利于真菌的生长繁殖；当pH值低于4.5时，原生动物完全消失，大多数微生物不适应，真菌将完全占优势，活性污泥絮体受到破坏，产生污泥膨胀现象，处理水质恶化。当pH值高于9.0时，多数微生物也会不适应，菌胶团可能解体，活性污泥絮体将受到破坏，也会产生污泥膨胀现象。活性污泥混合液本身具有一定的缓冲作用，因为微生物的代谢活动能改变环境的pH值。如微生物对含氮化合物的利用，由于脱氮作用而产生酸，降低环境的pH值；由于脱羧作用而产生碱性胺，可使pH值上升。在活性污泥的培养、驯化过程中，如果将pH值的因素考虑在内，逐渐升高或降低pH值，则活性污泥也能逐渐适应。但pH值发生急剧变化，即在有冲击负荷的时候，活性污泥的净化效果将大大降低。因此，酸、减废水是否需要进行中和处理，应根据实际情况而定。4.溶解氧活性污泥中的微生物均是好氧菌，所以，在混合液中保持一定浓度的溶解氧是非常重要的。对混合液的游离细菌而言，溶解氧保持0.20.3mg/L的浓度，即可满足要求。但是由于活性污泥是由微生物群体构成的絮凝体，溶解氧必须扩散到活性污泥絮体的内部，为使活性污泥系统保持良好的净化功能，所以，溶解氧需要维持在较高的水平。一般要求曝气池出口处溶解氧浓度不小于12mg/L。溶解氧浓度过高时，氧的转移效率降低，动力费用过高，在经济上不适宜；溶解氧浓度过低时，丝状菌在系统中占优势，微生物净化功能降低，容易诱发污泥膨胀。5.营养平衡微生物细胞的组成元素主要有碳、氢、氧、氮等几种，约占90%97%，其余3%10%为无机元素，其中磷元素的含量占50%。活性污泥中的微生物在进行各项生命活动中，必须不断地从环境中摄取各种营养物质。为使活性污泥保持良好的沉降性能，就必须使废水中供微生物生长的基本元素一碳、氮、磷达到一定的浓度值，并保持一定的比例关系。其中元素碳的量在污水中以BOD值表示。对于活性污泥微生物来说，一般以BOD:N:P的比值来表示废水中营养物质的平衡。活性污泥中微生物对N、P的需要量可按BOD:N:P=100:5:1来计算；但实际上其还与剩余污泥量有关，即与污泥龄和微生物比增殖速率有关，故可依下式计算：N的需要量=0.122XP的需要量=0.023X式中，X为活性污泥增长量（以MLSS计），kg/d；0.122、0.023分别为生物体内N、P所占比例。当废水中营养元N、P的含量供不应求时，宜向曝气池反应器内补充N、P，以保持废水中的营养平衡。可以投加氨水、硫酸铵、硝酸铵、尿素等以补充氮，投加过磷酸钙、磷酸等以补充磷。6.有毒物质有些化学物质可能对微生物生理功能有毒害作用，如：重金属及其盐类均可使蛋白质变性或与酶的一SH基结合而使酶失活；醇、醛、酚等有机化合物能使蛋白质发生变性或使蛋白质脱水而使微生物致死。另外，某些元素是微生物生理上所需要的，但当其浓度达到一定程度时，就会对微生物产生毒害作用。因此，首先要了解各种元素及化学物质对微生物生理功能产生毒害作用的最低限值，即阈值。当物质的浓度高于此值时，就会对微生物的生理功能产生毒害作用，如抑制微生物的增殖，甚至可使微生物灭绝。活性污泥组成活性污泥主要由四部分组成：具有代谢功能的活性微生物群体；微生物内源呼吸自身氧化的残留物；被污泥絮体吸附的难降解有机物；被污泥絮体吸附的无机物。具有代谢功能的活性微生物群体包括细菌、真菌、原生动物、后生动物等，而其中细菌承担了降解污染物的主要作用。活性污泥中的细菌以异养型的原核细菌为主，对正常成熟的活性污泥，每毫升活性污泥中的细菌数大致在 107109个。细菌是以溶解性物质为食物的单细胞微生物。在活性污泥中形成优势的细菌与污水中的污染物性质和活性污泥法运行操作条件有关。活性污泥中常见的优势苗种有；产碱杆菌属、芽孢杆菌属、黄杆菌属、动胶杆菌属、假单胞菌属、丛毛单胞菌属、大肠埃氏杆菌屑等。活性污泥中一些细菌，如枝状动胶杆菌、腊状芽孢杆菌、黄杆菌、放线形诺卡亚氏菌、假单胞苗等细菌具有分泌黏着性的物质能力，这些黏着性的物质提供了使细菌互相黏结、形成菌胶团的条件。菌胶团对污水中微小颗粒和可溶性有机物有一定的吸附和黏结作用，促进形成活性污泥絮体。真菌是多细胞的异养型微生物，属于专性好氧微生物，以分裂、芽殖及形成孢子等方式生存。真菌对氮的需求仅为细菌的一半。活性污泥法中常见的真菌是微小的腐生或寄生的丝状菌，它们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。如果大量出现，会产生污泥膨胀现象，严重影响活性污泥系统的正常工作。真菌在活性污泥法中出现往往与水质有关。肉足类、鞭毛类、纤毛类是活性污泥中常见的三类原生动物。原生动物为单细胞生物，以二分裂法繁殖，大多为好氧化能异养型菌，它们的主要食物对象是细菌。因此，处理水的水质和活性污泥中细菌的变化直接影响原生动物的种类和数量的变化。在活性污泥法的运行初期，以肉足虫类、鞭毛虫类为主，然后是自由游泳的纤毛虫类，当活性污泥成熟，处理效果良好时，匍匐型或附着型的纤毛虫类占优势。原生动物个体较大，通过显微镜能够观察到，可作为指示生物，在活性污泥法的应用中，常通过观察原生动物的种类和数量，间接地判断污水处理的效果。因此，活性污泥原生动物生物相的观察，是活性污泥质量评价的重要手段之一。此外，原生动物捕食细菌的作用也确保活性污泥系统出水水质的进一步提高，是仅次于细菌的污水净化功能承担者。在活性污泥中常出现的后生动物是轮虫、线虫和寡毛类，它们通常以细菌、原生动物以及活性污泥碎片为食。轮虫通常出现在处理水质有机物含量低且水质好的系统中，如延时曝气活性污泥系统，因此适量轮虫是出水水质好且稳定的标志。活性污泥曝气装置一、曝气原理(一）曝气及其作用活性污泥曝气是采用相应的设备和技术措施，使空气中的氧转移到混合液中而被微生物利用的过程。曝气的主要作用为充氧、搅动和混合。充氧的目的是向活性污泥微生物提供所需的溶解氧，以保障微生物代谢过程的需氧量，通常曝气池出口的溶解氧浓度应控制在2mg/L以上；混合和搅动的目的是使曝气池中的污泥处于悬浮状态，从而增加废水与混合液的充分接触，提高传质效率，保证曝气池的处理效果。(二）曝气氧转移的基本理论空气中的氧通过曝气传递到混合液中，氧由气相向液相进行传质转移，最后为微生物所利用。气液传质过程通常遵循一定的传质扩散理论，气液传质理论目前有双膜理论、浅层理论、表面更新理论等。目前工程和理论应用较多的为双膜理论。1.双膜理论双膜理论认为，在气-水界面上存在着气膜和液膜，气膜外和液膜外有空气和液体流动，属紊流状态；气膜和液膜间属层流状态，不存在对流。在一定条件下会出现气压梯度和浓度梯度（参见图2-5-4）。如果液膜中氧的浓度低于水中氧的饱和浓度，在其界面存在的浓度梯度将向液膜传递，空气中的氧继续向内扩散透过液膜进入水体，因而液膜和气膜将成为氧传递的障碍，这就是双膜理论。显然，克服液膜障碍的最有效方法是快速变换气-水界面，曝气搅拌正是如此。曝气时推动氧分子通过液膜的动力是水中氧的饱和浓度（Cs）和实际浓度（C）的差。Cs决定于空气中氧的分压，所以最终起决定作用的推动力是氧分压，而C值由微生物的耗氧速率确定。2.浅渗理论浅渗理论的基本观点是气相与液相都是按重复的短暂接触进行的，由于接触的时间很短，因此不可能达到稳定状态。其基本假设为，当气泡上升一个气泡直径的距离后，以前所接触的那部分水就被新接触的水替换掉了。故而允许气体传递进入它所接触的那部分水中的时间极短，扩散进入水的深度也很浅；另外传递的过程是随时间变化的。浅渗理论还认为阻力主要在水膜内。3.表面更新理论表面更新理论是对浅层理论的发展。该理论认为，由于水膜中的水处在紊动混合状态，传递物质的表面不可能是固定不变的，应是由无数的接触时间不同的面积微元组成的，这些面积微元在接触时间内所传递的质量总和，才是真正的传质量。通常应该按此来计算。二、曝气类型曝气类型大体分为两类，一类是鼓风曝气，另一类为机械曝气。此外还有两类相结合的曝气方式，但实际应用较少。1.鼓风曝气鼓风曝气是指采用曝气器一扩散板或扩散管在水中引入气泡的曝气方式。鼓风曝气通常由鼓风机、曝气器、空气输送管道等组成。2.机械曝气机械曝气是指利用叶轮等器械引入气泡的曝气方式。机械曝气器可以分为两种类型，一类是表面曝气器，另一类是淹没的叶轮曝气器。表面曝气器直接从空气中吸入氧气。叶轮曝气器主要是从曝气池底部的空气分布系统引入空气中吸取氧气。表面曝气器设备比较简单，较为常用。三、曝气设备所有的曝气设备，都应该满足下列三种功能：(1）产生并维持有效的气水接触，并且在生物氧化作用不断消耗氧气的情况下保持水中一定的溶解氧浓度；(2）在曝气区内产生足够的混合作用和水的循环流动；(3) 维持液体的足够速度，以使水中的生物固体处于悬浮状态。曝气设备的特点和用途参见表2-5-8。曝气设备的主要技术性能指标如下：(1）动力效率（Ep）每消耗1Kw电能转移到混合液中的氧量，以kg/(kW.h)计；(2)氧的利用效率（Ea）通过鼓风曝气转移到混合液的氧量，占总供氧量的百分比（%）；(3)氧的转移效率（EL）也称为充氧能力，通过机械曝气装置，在单位时间内转移到混合液中的氧量，以kg/h计。鼓风曝气设备的性能按（1）、（2）两项指标评定，机械曝气装置则按（1）、（3）两项指标评定。(一）鼓风曝气设备鼓风曝气系统由鼓风机（空压机）、空气扩散装置（曝气器）和一系列连通的管道组成。鼓风机将空气通过一系列管道输送到安装在池底部的扩散装置曝气器），经过扩散装置，使空气形成不同尺寸的气泡。气泡在扩散装置出口处形成，尺寸则取决于空气扩散装置的形式，气泡经过上升和随水循环流动，最后在液面处破裂，这一过程中产生氧向混合液中转移的作用。鼓风曝气系统用鼓风机供应压缩空气，常用的有罗茨和离心式鼓风机。离心式鼓风机的特点是空气量容易控制，只要调节出气管上的阀门即可；如果把电动机上的安培表改用流量刻度，调节更为方便。但鼓风机噪音很大，空气管上应安装消声器。鼓风曝气系统的空气扩散装置主要分为微气泡、中气泡、大气泡、水力剪切、水力冲击及空气升液等类型。1.微气泡曝气器该曝气器也称为多孔性空气扩散装置，采用多孔性材料如陶粒、粗瓷等掺以适当的如酚醛树脂一类的粘合剂，在高温下烧结成为扩散板、扩敢管及扩散罩的形式。微孔曝气器按照安装的型式，可分为固定式微孔曝气器及提升式微孔曝气器两大类。这一类扩散装置的主要性能特点是产生微小气泡，气、液接触面大，氧利用率较高，一般都可达10%以上；其缺点是气压损失较大，易堵塞，送入的空气应预先通过过滤处理。具体的曝气器形式如下。(1）固定式平板型微孔暖气器见图2-5-5。平板型微孔曝气装置主要包括曝气板、布气底盘、通气（调节螺栓、进气管、三通短管、伸缩节、橡胶密封圏或压盖以及连接池底的配件等。(2）固定式钟罩型微孔曝气器 见图2-5-6。我国生产的钟罩型微孔曝气器有178mm的微孔陶瓷钟罩型盘、青刚玉为骨料烧成的钟罩型盘。其技术参数与平板型散气板基本相同。好氧污泥培养方法一、污泥的培养方法有同步与异步培养与接种，同步是培奍与驯化同时进行或交替进行，异步是先培后驯化，接种是利用类似污水的剩余污泥接种。活性污泥可用粪便水经曝气培养而得，因为粪便污水中，细菌种类多，本身含有的营养丰富，细菌易于繁殖。通常为了缩短培菌周期，我们会选择接种培养。粪便水培菌具体步骤：将经过过滤的粪便水投入曝气池，再用生活污水或河水稀释，至BOD约为300-400，进行连续曝气。这样过二、三天后，为补充微生物的营养物质和排除由微生物产生的代谢产物，应进行换水，换水根据操作情况分为间断和连续操作。1.间断操作：当第一次加料曝气并出现模糊的活性污泥绒絮后，就可停止曝气，使混合液静止沉淀，经1-1.5小时后排放上清液，把排放的上清液约占总体积的60-70%。然后再加生活污水和粪便水，这时的粪便水可视曝气池内的污泥量来调整，这样一直下去，直至SV达到30%。一般需2周，水温低时时间要延长。在每次换水时，从停止曝气，沉淀到重新曝气的总时间要控制在2小时之内为宜成熟的污泥应具有良好的混凝，沉降性能，污泥内有大量的菌胶菌和终生纤毛类原生动物，如钟虫，等枝虫，盖纤虫等，并可使污水的生化需氧量去除率达90%左右。2.连续操作：在第一次加料出现绒絮后，就不断地往曝气池投加生活污水或河水，添加粪便水的控制原则与间断投配相同。往曝气池内投加的水量，应保证池内的水量能每天更换一次，随着培养的进展，逐渐加大水量使在培养后期达到每天更换二次。在曝气池出水进入二次沉淀池后不久（0.5-1）就开始回流污泥，污泥的回流量为曝气池进水量的50%。驯化的方法：可在进水中逐渐增加被处理的污水的比例，或提高浓度，使生物逐渐适应新的环境开始时，被处理污水的加入量可用曝气池设计负荷的20-30%，达到较好的处理效率后，再继续增加，每次以增加设计负荷的10-20%为宜，每次增加负荷后，须等生物适应巩固后再继续增加，直至满负荷为止。如果被处理工业污水中，缺氮和磷以及其它营养物时，可根据BOD：N：P为100：5：1的比例来调整。个人认为在此阶段，必要的超赿管路要具备，工艺没设计的可用消防管代替。而且各种分析要跟上去，各种参数需及时测定，特别是镜检，因为有经验的人可能通过镜检和数据就可以很好的完成任务，另外良好的心理素质也比较重要，有些现象要果断处理，有些则需等侍再认定上面是异步法，同步就是在污泥培养过程中，不断加入工业污水，使污泥在增长过程中逐渐适应工业污水的环境，这样虽可缩短培养和驯化的时间，但在这一过程中发生的问题，又缺实践经验则难以判断问题出在哪一个环节上。若有条件，就 是接种培养，这样可缩短时间，若是相似的污水的污泥，更可提高驯化效果。二、试运行当活污泥培驯成熟后，下一步则应进行以确定最佳条件为目的的试行动阶段，首先以设计条件为中心，设定几个阶段的条件以制定试运行计划，一般作为变数考虑因素有混合液内活性污泥浓度。回流率，曝气量，二沉池的混合液和污泥的泥龄，污水进水的方式是连续还是间断的。将这些因子组成几种试验条件，观察各个条件下的处理效果。在这个时候，应当注意的是培育成适应于某些处理条件下的污泥是需要一定时间的，不可能象物化那样，马上效果就出现了，因此，用条件变更后短时间内的处理结果来判断会产生误差。应当是多观察处理水质和污泥的性质，在这些参数稳定后再进行正式试验。一般需要3-4周比较稳定。按生化原理：要求在曝气池内保持适宜的微生物与营养物的比例，供给的氧，适应的搅拌强度，一般用污泥负荷加以控制，污泥浓度应天天测，根据浓度或SV，便可控制污泥回流率和剩余污泥量，并可获得这方面 的运行规律。另外剩余污泥量也可通过相应的泥龄来控制。关于供氧量，要满足两方面 的需要，一是混合，一是生物生长需要。在最高负荷时，溶氧也应该在1以上，空气量过大也不行，会导致污泥解絮，当污泥负荷超过0.35时，所需的空气量差不多是一定的，在0.25以下时，所需空气是急剧增加的，其原因是在污泥负荷为0.35-0.5时，氧化和吸附是均衡的，生物的耗氧量降解量与需氧有一定的关系。但在低负荷时，相当部分污泥为氧化所破坏，此外，因易于产生硝化作用，因此所需的空气量大增。减量曝气法，氧化慢于吸附，且曝气时间短，所需空气量更少污泥回流根据浓度而定，回流少是经济的，尽量使用高浓度污泥，为此在二沉池内积存大量污泥是合适的，但应避免污泥停留过长，腐败上浮关于进水的方式无太大的影响，根据实际情况来比较。如果曝气池的容积不够大或污泥回流有限制的话，应采用阶段进水，这样会减少冲击的影响。三、原生动物的指示作用1.指示活性污泥性质(1)污泥恶化。活性污泥絮凝体较小，往往在0.10.2 mm以下。主要出现以下优势原生动物：豆形虫属、肾形虫属、草履虫属、瞬目虫属、波豆虫属、尾滴虫属、滴虫属等。这些都属于快速游泳型的种属。污泥严重恶化时，微型动物几乎不出现，细菌大量分散，活性污泥的凝聚、沉降能力下降，处理能力差。(2)污泥解体。絮凝体细小，有些似针状分散。主要的优势原生动物有：变形虫属、简便虫属等肉足类。(3)污泥膨胀。活性污泥沉降性能差，SVI值高。由于丝状菌的大量生长，出现能摄食丝状菌的裸口目旋毛科、全毛类原生动物及拟轮毛虫等。(4)污泥从恶化恢复到正常。通过反应参数和环境的改变，活性污泥从恶化状态恢复到正常的过渡期常常有下列原生动物出现：漫游虫属、斜叶虫属、管叶虫属等，这些都属于慢速游泳或匍匐行进的生物。(5)污泥良好。易成絮体，活性高，沉降性能好。出现的优势原生动物为：钟虫属、累枝虫属、盖虫属、有肋盾纤虫属、独缩虫属、各种吸管虫类、轮虫类、寡毛类等这些均属于固着性种属或者匍匐性种属。2.指示反应操作环境(1)优势种属。Modoni在1988年对污水处理厂进行这方面的研究，总结出：高负荷、曝气量相对不足时，小鞭毛虫占优势；过短的水力停留时间，造成小的游泳型纤毛虫占优势；非常高的负荷或存在难降解的物质时，出现小的裸变形虫和鞭毛虫；大量出现匍匐性和固着性纤毛虫或有壳变形虫时，表明运行环境良好，处理效果好。另外有研究证明，溶解氧不足易出现阿托氏菌属、扭头虫属和新态虫属等；而过分曝气则出现肉足类及轮虫类；有机负荷很低，出现硝化作用时，能观察到游仆虫属、旋口虫属、表壳虫属、鳞壳虫属及轮虫等；在除氮污水厂，低负荷，长水力停留时间及高溶解氧的场合，有壳变形虫是最好的指示生物。(2)形态变化。在一定条件下，原生动物能分泌胶质并形成膜将虫体包围起来，形成孢囊。大多数孢囊用以保护虫体免受不利的环境因素(如温度不适，pH值变化，食料短缺等)的影响。待环境转好时，虫体能恢复活力，脱孢而出。同样，鞭毛虫的鞭毛在条件不利时，鞭毛消失，条件适宜时，又重新生出。当曝气池中溶解氧降低到1 mgL以下时，钟虫生活不正常，体内伸缩泡会胀得很大，顶端突进一个气泡，虫体很快会死亡；当pH值突然发生变化超过正常范围，钟虫表现为不活跃，纤毛环停止摆动，虫体收缩成团。所以虽然观察到钟虫数量较大，但虫体萎靡或变形时，则反映出细菌的活力在衰退，污水处理效果有变差的趋势。四、伴随着生化有时会有大量的泡沫出现污水处理中泡沫原因1.水中含有表活性物质2.丝状菌过量生长会导致菌胶团携带大量空气从而在水面形成稳定的,难以去除的浮渣泡沫,现在已证明丝状菌的过量生长是生成泡沫的主要原因3.如果废水中含有过量的脂肪酸,系统的污泥停留时间较长,污泥回流率较低,较低的F/M比会造成丝状菌的过量生长,导致泡沫产生消除和控制:常用的有:表面高速流喷射，控制污泥停留时间提高回流比和F/M比消泡剂的使用对生物相的补充，应该树立这样一个基本思想，每种废水的生物相均有所不同，找出稳定运行时常见的几种微动物数量变化来指导运行管理或是预测，才是最佳的方法。意思就是：每种废水，不论是废水的种类或是相同种类的不同水质情况下，生物相是有所不同的，不能互相套用。看虫相应以类来看，不能片面看某种，这样会让你发神精的。但总有一规律：就是生物相在不同的阶段总是由某种或说某类虫相占优势的，在处理稳定的情况下变化不是很大，但如果出现很大的变化：质的变化（另一类虫相占优势）或量的变化（某种异常活跃，个体非常饱满），这应该引起重视，并同时与测出的数据和水的表观结合起来看（如颜色，味道，SV或是膜观），这样方便判断。强调的一点就是每种废水在处理稳定时的生物相是不同的，意思就是说只有自己工程运行稳定后，才能根据自己的平时的虫相来判断和指导运行，别人的只能当作参考，特别是工业废水。在这里也并不是说有些共同规律的生物相变化我们就不参考。本人绝无此意，相反认为，如果能把一些最基本的规律掌握，你可凭这些指导和分析一切的现象。一、色、味道正常运行无色的工业废水厂或是城污厂，污泥一般呈黄色，如果进生化的水有颜色，相应的污泥就可能呈其它的颜色。如有臭皮蛋，污泥发黑，臭，说明负荷过高或是有抑制物，然后才导致DO不足，如果颜色转淡，则是负荷过低，然后才是DO过高，这是污泥自氧化所致。以上污荷是因。二、二沉池观察活性污泥的性能可以从二沉池表现 出来，上清液清澈而且透明-运行正常，污泥状态好上清液混浊-负荷过高，对有机物氧化，分解不完全泥面上升，SVI高-污泥膨胀，污泥沉降性能差污泥成层上浮-污泥中毒大块污泥上浮-沉淀池局部厌氧，导致污泥反硝化，污泥腐败细小污泥飘泥-水温过高，C/N比不适，营养比失调这是用眼观察的，我认为最好对生化池的污泥先进行沉淀观察并与SV结合起来分析的好。三、曝气池的观察应多注意瀑气池液面翻腾情况，有无成团气泡上升，如有表明管道或气孔堵塞，若液面翻腾不均匀，说明有死角。气泡量的多少，在负荷适当，运行正常时，泡沫量少，气泡外观呈新鲜的乳白色泡沫，污泥负荷高，水质变化时，泡沫量往往增多 ，如有洗剂剂，会出现大量的泡沫，如若SS突然增加，水中无气泡，若含油过高，水中也无气泡。泡沫是白色，且泡沫量大，说明水中有较多的洗剂，呈茶色，灰色，说明泥龄太长或老化，或污泥破碎后而被吸附在气泡上所致，若呈其它的颜色，说明含有其它的发色物质。检查气泡是否易碎，在负荷高过高，有机物分解不完全时，气泡较粘，不易破碎。这方面可能详看楼上的帖子关于泡沫的。总的原则：注意总结自己厂的情况，别人的可能做参考。污泥的性状我们对污泥除了活性外，还要求力求好的沉降性。简便的方法就是测：SV，这值一般在15-30较好，但是你有了经验后，这个数值你可能根据自己的情况定。 有时会发现二沉池泥面偏高，但又没出现异常情况，这可能是污泥增长速率较高，而排放污泥量较少，造成污泥浓度过高所致。 在进行沉降实验时，有时会发现污泥沉降界面不清的现象，这种情况在污泥短期缺营养或是由于中毒造成解絮的时期，比较明显，这主要是污泥中絮粒大小悬殊所致，大的下沉快，小的慢，形成一个非连续层。活性污泥的培养步骤1.向好氧池注入清水（同时引入生活污水）至一定水位，并注意水温。2.按风机操作规程启动风机，鼓风。3.向好氧池投加经过滤的浓粪便水（当粪便水不充足时，可用化粪池和排水沟内的污泥补充。），使得污泥浓度不小于1000mg/L，BOD达到一定数值。4.有条件时可投加活性污泥的菌种，加快培养速度。5.按照活性污泥培养运行工艺对反应池进行曝气、搅拌、沉降、排水。6.通过镜检及测定沉降比、污泥浓度，注意观察活性污泥的增长情况。并注意观察在线PH值、DO的数值变化，及时对工艺进行调整。7.测定初期水质及排水阶段上清液的水质，根据进出水NH3-N、BOD、COD、NO3-、NO2-等浓度数值的变化，判断出活性污泥的活性及优势菌种的情况，并由此调节进水量、置换量、粪水、NH4Cl、H3PO4、CH3OH的投加量及周期内时间分布情况。8.注意观察活性污泥增长情况，当通过镜检观察到菌胶团大量密实出现，并能观察到原生动物（如钟虫），且数量由少迅速增多时，说明污泥培养成熟，可以进生产废水，进行驯化。活性污泥的驯化步骤1.通过分析确认来水各项指标在允许范围内，准备进水。2.开始进入少量生产废水，进入量不超过驯化前处理能力的20，同时补充新鲜水、粪便水及NH4Cl。3.达到较好处理后，可增加生产废水投加量，每次增加不超过1020，同时减少NH4CL投加量，且待微生物适应巩固后再继续增生产废水，直至完全停加NH4Cl，同步监测出水CODcr浓度等指标，并观察混合液污泥性状，在污泥驯化期还要适时排放代谢产物，即泥水分离后上清液。4.继续增加生产废水投加量，直至满负荷，满负荷运行阶段，由于池中已培养和保持了高浓度、高活性的足够数量的活性污泥，池中曝气后混合液的MLSS达到5000mg/1，此过程同步监测溶解氧，控制曝气机的运行，并进行污泥的生物相镜检。活性污泥法菌种培养通过工程实例总结，就如何缩短污水生化调试所需时间，从调试前期准备到污水全负荷投入运行，分3个阶段予以解剖分析。介绍了前期准备工作的内容和所需物料的种类及数量；调试各阶段物料投加量及所需控制的条件；调试过程所需注意的事项。文中所述内容尤其适用于以鼓风机曝气为主的生化处理设施。污水处理设施在正式投入使用时，其生化处理装置均需进行污泥接种、驯化（俗称调试）。对于规模较大的污水处理设施尽量缩短调试时间，使处理主体尽快投入正常运行，在实际操作过程中有着重要的意义。我们通过多个日处理万吨的污水处理设施的生化调试发现，在生化调试过程中，如果准备充分，正常气温下一般710d即可完成生化设施的培菌接种工作；10d后就可以对污水进行驯化，20d左右便可进入正常运行。本文将分三方面对生化调试工作中需注意的问题进行简要分析。为方便起见，文中所列数据均以生化池体积5000m3为基准。1.前期准备阶段1.1物料准备污泥准备对于万立方米级污水处理装置而言，其生化池体积较大，为了保证生化池初始污泥浓度，需要准备投加的原始污泥量很大。理论上讲，投加后生化池的污泥的质量浓度最好控制在2500mg/L左右。实际运行时，为了节约成本，调试期间初始污泥的质量浓度可控制在1500mg/L左右，一日处理1104m3污水生化时间为12h的污水处理装置为例，调试前需准备含水率在80%的活性污泥约40m3。污泥品种最好是同类或相似的活性污泥。如有困难，其它活性较强的污泥也可使用。污泥在使用前为保证一定的活性，对待用的污泥需进行喷水保湿处理，在保湿条件下污泥的活性至少可保持15d以上。碳源培养寄的准备生化调试过程中理想的碳源是大粪及淀粉。一般来说调试前期以加入大粪为主，中后期以加入淀粉为主，为接生成本，淀粉可用地脚面粉替代。由于大粪无法事先储存，因此，事前需和有关部门确定好调试期间需要的数量。调试期间碳源准备量一般按如下原则进行估算。每天投加到生化池的COD量按混合后生化池COD的质量浓度在200300mg/L水平计，其中地脚面粉COD的质量折算量约为1tCOD/t面粉。大粪的COD折算比较困难，根据经验，在整个调试期间需100150m3的大粪。加入大粪的目的除补充碳源外，还可增加生化池菌种的引入。地脚面粉可准备1015t。磷源、氮源的准备补充碳源一般以普钙Ca（H2PO4)2为主，补充的氮源以尿素CO（NH2）2为主。生化池COD的质量浓度在300mg/L时估计BOD5值一般以100mg/L计，补充量按m（BOD5）：m（N）：m（P）=100：5：1折算，每天需补充淀粉2000-3000kg，尿素100kg，补普钙200kg，质量比按照淀粉：尿素：普钙=20-30：1：2补给。调试期间需准备尿素23t，普钙56t。另外如有条件可准备1020kg粉状阴离子聚丙烯酰胺（PAM）。1.2.物料化制及输送设备由于调试期间需要的物料量很大，加之生化调试无污水进入，池内污水流动性较差，为提高接种速度，需要将污泥及补充碳源尽可能均匀地输入各生化池内。因此，对于一定规模的污水处理设施设置物料化制及物料输送系统，对减轻劳动强度提高调试效率是必需的。根据经验，物料化制池宜设于地下，池内设空气搅拌装置，池容积一般在2030m3。池内分二区，一区为化制区，该区需设置物料化制及初级垃圾清理装置；二区为输送取，设置潜水泵或液下泵，同时在泵周围设置垃圾同以防泵发生堵塞。输送管道在生化池附近宜使用软管以便根据需要调整投加料点位置。另外，物料化制旁最好设置一个消火栓或供水管，用于化制污泥及其它物料时供水。1.3.监测仪器准备为配合生化调试，需对生化池中的COD（铬法）、溶解氧、pH值、细菌等指标进行监测。一般生化处理调试需配备以下监测仪器：COD测定仪、溶解氧测定仪、pH值测定仪、显微镜。2.调试阶段2.1初期（3d）首先将生化池注入一定量的清水和部分待处理的污水，然后将污泥倒入物料化制池。一般第1次投加20m3污泥，同时投加大粪等培养料，加水搅拌后按比例均匀投加到各生化池内。投加培养料以生化池COD的质量浓度控制在300mg/L为准。然后按比例补加普钙（由于投加大粪无需补加氮源）。闷曝：投料后进行闷曝。水气体积控制在1：（510）。第1天曝气采取6h充氧，4h停机的方式进行。再次投料：经过1d闷曝后，第2天COD的质量浓度降至100mg/L左右。需再次投料，第2次可投入1015m3污泥至化料池，（留下部分作为备用）。同时投加以大粪为主的培养料，投加培养料仍以控制生化池COD的质量浓度在200300mg/L为标准。根据需要补磷后闷曝。闷曝：第二、三天的闷曝可减少停机时间，生化曝气可控制为开6停2。2.2中期（47d）一般经过23d的闷曝后，通过显微镜镜检，可能会看到少量的原生动物。原则上，此时每天定时补加碳源逐步以地脚面粉为主。同时投加普钙和尿素，以补充磷源和氮源。补充碳源的标准仍以生化池COD的质量浓度在200mg/L左右为准。 此阶段为排除生化代谢物，生化池需适量换水，同时继续进行闷曝。此阶段为加速污泥菌胶团的形成，在生化池中可适量投加粉状PAM。2.3后期（710d）一般经过710d闷曝，生化污泥表现显淡黄色，污泥30min沉降比达到10%左右。通过镜检可发现有较多活跃的原生动物钟虫、纤毛虫，以及后生动物轮虫、线虫等，此时生化污水处理即可进入驯化及增负荷调试阶段。增负荷调试一般以每2d增加五分之一的污水负荷进行。1周后基本可以全负荷运行。为平稳过度，增负荷全几天视具体情况可适量补充些地脚面粉作为碳源。2.4.调试条件控制生化调试期间，曝气强度原则上应结合水中溶解氧类控制气水比，一般好氧区溶解氧的质量浓度控制在13mg/L，兼氧区控制在00.5mg/L。其它监控指标主要有COD，生物相、pH值、污泥沉降比。取样分析频率为调试初期一般4h取1次样，中期6h取1次，后期8h取1次样。3.调试注意事项生化设施的调试，有以下几点须特别注意。设置化料池及配备物料输送系统对于规模较大的污水处理设施是必要的。投加的污泥需尽可能化开，避免垃圾进入生化池，降低污泥使用效率。在投加大粪时需做好垃圾的清理工作，避免垃圾进入输送泵，否则极易引起输送泵的堵塞。需随时掌握生化池内的COD及溶解氧变化情况，及时补充碳源和调整供气量。调试期间生化池pH值最好控制在78.5之间，发生异常及时寻找原因采取补救措施。4.结论与说明在调试过程中如能做到以上几点，一