环境工程处理

第五节活性污泥法系统设计和运行中的一些重要问题 水力负荷有机负荷微生物浓度曝气时间微生物平均停留时间 MCRT 氧传递速率回流污泥浓度回流污泥率曝气池的构造十 pH和碱度十一 溶解氧浓度十二 污泥膨胀及其控制 流向污水厂的流量变化 一 水力负荷 一天内的流量变化 随季节的流量变化 雨水造成的流量变化 泵的选择不当造成的流量变化 水力负荷的变化影响活性污泥法系统的曝气池和二次沉淀池 当流量增大时 污水在曝气池内的停留时间缩短 影响出水质量 同时影响曝气池的水位 若为机械表面曝气机 由于水面的变化 它的运行就变得不稳定 对二次沉淀池为水力影响 一 水力负荷 二 有机负荷率N 污泥负荷率N和MLSS的设计值采用得大一些 曝气池所需的体积可以小一些 但出水水质要降低 而且使剩余污泥量增多 增加了污泥处置的费用和困难 同时 整个处理系统较不耐冲击 造成运行中的困难设计时污泥负荷率一般不大于0 5 如果要求N素转入硝化阶段 一般采用0 3 为避免剩余污泥处置上的困难和保持污水处理系统的稳定可靠 可以采用低的污泥负荷率 0 1 把曝气池建得很大 这就是延时曝气法 曝气区容积的计算 设计中要考虑的主要问题是如何确定污泥负荷率N和MLSS的设计值 三 微生物浓度 在设计中采用高的MLSS并不能提高效益 原因如下 其一 污泥量并不就是微生物的活细胞量 曝气池污泥量的增加意味着泥龄的增加 泥龄的增加就使污泥中活细胞的比例减小 其二 过高的微生物浓度使污泥在后续的沉淀池中难以沉淀 影响出水水质 其三 曝气池污泥的增加 就要求曝气池中有更高的氧传递速率 否则 微生物就受到抑制 处理效率降低 采用一定的曝气设备系统 实际上只能够采用相应的污泥浓度 MLSS的提高是有限度的 四 曝气时间 在通常情况下 城市污水的最短曝气时间为3h或更长些 这和满足曝气池需氧速率有关 五 微生物平均停留时间 MCRT 又称泥龄 微生物平均停留时间至少等于水力停留时间 此时 曝气池内的微生物浓度很低 大部分微生物是充分分散的 微生物的停留时间应足够长 促使微生物能很好地絮凝 以便重力分离 但不能过长 过长反而会使絮凝条件变差 微生物平均停留时间还有助于说明活性污泥中微生物的组成 世代时间长于微生物平均停留时间的那些微生物几乎不可能在该活性污泥中繁殖 六 氧传递速率 氧传递速率要考虑二个过程 要提高氧的传递速率 氧传递到水中 氧真正传递到微生物的膜表面 必须有充足的氧量 必须使混合液中的悬浮固体保持悬浮状态和紊动条件 七 回流污泥浓度 回流污泥浓度是活性污泥沉降特性和回流污泥回流速率的函数 按右图进行物料衡算 可推得下列关系式 式中 sa 曝气池中的MLSS mg L sr 回流污泥的悬浮固体浓度 mg L r 污泥回流比 根据上式可知 曝气池中的MLSS不可能高于回流污泥浓度 两者愈接近 回流比愈大 限制MLSS值的主要因素是回流污泥的浓度 活性污泥体积指数SVI衡量活性污泥的沉降浓缩特性的指标 它是指曝气池混合液沉淀30min后 每单位质量干泥形成的湿泥的体积 常用单位是mL g SVI的测定 1 在曝气池出口处取混合液试样 2 测定MLSS g L 3 把试样放在一个1000mL的量筒中沉淀30min 读出活性污泥的体积 mL 4 按下式计算 七 回流污泥浓度 八 污泥回流率 高的污泥回流率增大了进入沉淀池的污泥流量 增加了二沉池的负荷 缩短了沉淀池的沉淀时间 降低了沉淀效率 使未被沉淀的固体随出流带走 活性污泥回流率的设计应有弹性 并应操作在可能的最低流量 这为沉淀池提供了最大稳定性 九 曝气池的构造 推流式曝气池 完全混合式曝气池 示踪剂的研究表明 推流式曝气池的纵向混合很严重 氧消耗率的数据表明 氧的传递受到限制 处理量小时 只配有一个机械曝气机 很容易围绕曝气机形成混合区 处理量大时 曝气池也相应增大 曝气池不是充分完全混合的 十 pH和碱度 十一 溶解氧浓度 通常溶解氧浓度不是一个关键因素 除非溶解氧浓度跌落到接近于零 只要细菌能获得所需要的溶解氧来进行代谢 其代谢速率就不受溶解氧的影响 一般认为混合液中溶解氧浓度应保持在0 5 2mg L 以保证活性污泥系统的正常运行 过分的曝气使氧浓度得到提高 但由于紊动过于剧烈 导致絮状体破裂 使出水浊度升高 特别是对于好氧速度不快而泥龄偏长的系统 强烈混合使破碎的絮状体不能很好地再凝聚 十二 污泥膨胀及其控制 正常的活性污泥沉降性能良好 其污泥体积指数SVI在50 150之间 当活性污泥不正常时 污泥不易沉淀 反映在SVI值升高 混合液在1000mL量筒中沉淀30min后 污泥体积膨胀 上层澄清液减少 这种现象称为活性污泥膨胀 活性污泥膨胀可分为 污泥中丝状菌大量繁殖导致的丝状菌性膨胀 并无大量丝状菌存在的非丝状菌性膨胀 丝状菌性膨胀 当污泥中有大量丝状菌时 大量有一定强度的丝状体相互支撑 交错 大大恶化了污泥的沉降 压缩性能 形成了污泥膨胀 丝状菌性膨胀的主要因素 污水水质是造成污泥膨胀的最主要因素 含溶解性碳水化合物多的污水往往发生由浮游球衣细菌引起的丝状膨胀 含硫化物多的污水往往发生由硫细菌引起的丝状膨胀 水温低于15 时 一般不会发生膨胀 pH低时 容易产生膨胀 丝状菌性膨胀的主要因素 污水水质 运行条件 工艺方法 污泥负荷对污泥膨胀在一定条件下有一定的影响 但两者无必然的联系 溶解氧浓度并不一定影响污泥的膨胀 丝状菌性膨胀的主要因素 污水水质 运行条件 工艺方法 完全混合的工艺方法比传统的推流方式较易发生污泥膨胀 间歇运行的曝气池最不容易发生污泥膨胀 不设初次沉淀池的活性污泥法 不容易发生污泥膨胀 叶轮式机械曝气与鼓风曝气相比 易于发生丝状菌性膨胀 射流曝气的供氧方式可以有效地克制浮游球衣细菌引起的污泥膨胀 非丝状菌性膨胀 非丝状菌性膨胀主要发生在污水水温较低而污泥负荷太高时 微生物的负荷高 细菌吸收了大量的营养物 但由于温度低 代谢速度较慢 就积贮起大量高黏性的多糖类物质 这些多糖类物质的积贮 使活性污泥的表面附着水大大增加 使污泥形成污泥膨胀 发生污泥非丝状菌性膨胀时 处理效率仍很高 上清液也清澈 在运行中 如发生污泥膨胀 针对膨胀的类型和丝状菌的特性 可采取的抑制措施 1 控制曝气量 使曝气池中保持适量的溶解氧 2 调整pH 3 如磷 氮的比例失调 可适量投加氮化合物和磷化合物 4 投加一些化学药剂 5 城市污水厂的污水在经过沉砂池后 跳跃初沉池 直接进入曝气池 在设计时 对于容易发生污泥膨胀的污水 可以采用以下一些方法 1 减少城市污水厂的初沉池或取消初沉池 增加进入曝气池的污水中的悬浮物 可使曝气池中的污泥浓度明显提高 污泥沉降性能改善 2 两级生物处理法 即采用沉砂池 一级曝气池 中间沉淀池 二级曝气池 二次沉淀池的工艺等工艺 3 对于现有的容易发生污泥严重膨胀的污水厂 可以在曝气池的前面部分补充设置足够的填料 降低了曝气池的污泥负荷 也改变了进入后面部分曝气池的水质 4 用气浮法代替二次沉淀池 可以有效地使这个处理系统维持正常运行 第六节二次沉淀池 二次沉淀池的功能要求 1 澄清 固液分离 2 污泥浓缩 使回流污泥的含水率降低 回流污泥的体积减少 二沉池的实际工作情况 1 二沉池中普遍存在着四个区 清水区 絮凝区 成层沉降区 压缩区 两个界面 泥水界面和压缩界面 2 混合液进入二沉池以后 立即被稀释 固体浓度大大降低 形成一个絮凝区 絮凝区上部是清水区 两者之间有一泥水界面 3 絮凝区后是一个成层沉降区 在此区内 固体浓度基本不变 沉速也基本不变 絮凝区中絮凝情况的优劣 直接影响成层沉降区中泥花的形态 大小和沉速 4 靠近池底处形成污泥压缩区 二沉池的实际工作情况 二沉池的澄清能力与混合液进入池后的絮凝情况密切相关 也与二沉池的表面面积有关 二沉池的浓缩能力主要与污泥性质及泥斗的容积有关 对于沉降性能良好的活性污泥 二沉池的泥斗容积可以较小 基本原理 二次沉淀池的构造和计算 二次沉淀池在构造上要注意以下特点 1 二次沉淀池的进水部分 应使布水均匀并造成有利于絮凝的条件 使泥花结大 2 二沉池中污泥絮体较轻 容易被出流水挟走 要限制出流堰处的流速 使单位堰长的出水量不超过10m3 m h 3 污泥斗的容积 要考虑污泥浓缩的要求 在二沉池内 活性污泥中的溶解氧只有消耗 没有补充 容易耗尽