延时曝气活性污泥法_活性污泥法PDF

1、延时曝气活性污泥法_活性污泥法pdf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。图 13-1 活性污泥形状图活性污泥法净化废水

2、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h2o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

3、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-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。二、活性污泥法的基本流程1产生：从间歇式发展到连续式 2基本工艺流程： 废水经过适当预处理（如 初

4、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。图 13-2 活性污泥法基本流程图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

5、为剩余污泥 排入污泥处理系统。三、活性污泥指标（1）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），即污泥沉降比(sv ) = 混合液经30 min 静置沉淀后的污泥体积 混合液体积通常，曝气池混合液的沉降比正常范围为15-30%。 （2）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 gl。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26gl。（3）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

6、沉淀污泥容积的毫升数，单位为 ml l )当svi100时，沉淀性良好；当svi=100200时，沉淀 性一般；当svi200时，沉淀性较差，污泥易膨胀。 （4）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。四、活性污泥法的分类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，fm一定。系统处于生长曲线某一点上工 作。第二节 活性污泥法参数一、污泥负荷

7、在活性污泥法中，一般将有机底物与活性污泥的重量 比值（fm），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。qs 0 l= vx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 由右图可见，bod负荷增 大，bod去除率下降。一般来 说，负荷在0.4kgbodkgmlss.d，低负荷时为0.030.05kgbodd； a污泥合成系数；b污泥自身氧化系数，d-1。o2 = a lr vx + bvx5、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

8、，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：o2 = a lr vx + bvx6、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

9、。而 在一般负荷下，则要求bod:n:p=100:5:1。二、细胞平均停留时间细胞平均停留时间c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）vx qc = qw x + (q - qw )xevx qc = qw xr + (q - qw )xe由以上可知，通过控制

10、从系统中排出的污泥 量，即可控制细胞平均停留时间。细胞平均停留时间c与污泥负荷的关系系统微生物 ：累积=进入-流出+净增长v dx ds = qx 0 - qw x + (q - qw )x e + v - y - kd x dt dt 在稳态情况下，dxlh；kl氧传送系数，ml。在活性污泥系统中，气液界面面积无法测量，为此， a k = k 引入一个总传递系数 v ,故式(13-30)可改写为：la ldc = k la (c s - c ) dt kla同曝气设备及水的特性有关，可以通过试验求得。 ln(c s - c 0 ) v的增大超 过了kla的降低，从而使传质速率增加。 kla一

11、般随着废水杂质浓度的增大而减小。 kla也与空气扩散设备的淹没深度有关，其关系可表示 l 为: (k )(k ( ) )l al (a ) 12 h1 = h 2 当采用气泡曝气时，总传质系数为l lakh m g n = v大多数扩散装置，m在0.710.78，n在1.201.38之间。 当采用叶轮将鼓入水平的空气分散，总传质系数为l la = k1 v x g y d zk la p = k2 v 0.95g 0.67g鼓入空气量； 式中：v叶轮的圆周线速度； d叶轮直径； p搅拌功率； k、k1、k2常数； x、y、z特性指数。r=所在地实际气压(pa ) 1.013 10 5由于氧的溶

12、解度除受水质、水温的影响外，还受气压 的影响，在气压不足1.013105pa的地区，尚应对饱和溶 解氧cs作压力修正，即乘以修正系数。所在地实际气压(pa ) r= 1.013 10 5在鼓风曝气系统，氧的溶解度与空气扩散装置浸没深 度有关，一方面随深度增加，鼓入空气中氧分压增大；另 一方面，气泡在上升过程中其氧分压减小。一般取气体释 放点处及曝气池水面处的溶解氧饱和值的平均值作为计算 依据，即 qt pb c sm = c s + 5 42 2.026 10以n0表示单位时间由于曝气向清水传递的氧量，n表示 单位时间向混合液传递的氧量，并且假定脱氧清水的起始 溶解氧为零，即得两种情况下供氧量

13、之比为：t - 20 brc sm (t ) - c n ak la ( 20 ) (brc sm (t ) - c l )1.024 1.024 t - 20 = =a n0 k la (20 ) (c sm ( 20 ) - 0 ) c sm ( 20 )曝气池在稳态下操作供氧速度将等于系统的耗氧速度rr，即rr = dc = ak la (20 ) (brc sm (t ) - c )1.024 t - 20 dt测定耗氧速度rr时，先将混合液曝气，直到接近饱和溶 解氧值，停止曝气，测定一定时间内溶液溶解氧降低量。值的测定方法比较简单，用脱氧清水及经消毒或用hgcl2、cuso4抑制的混

14、合液曝气至氧饱和，测定混合液饱和 溶解氧和清水饱和溶解氧。计算其比值即得。 如果已知曝气池混合液的耗氧量rt，用某一曝气器供 氧。要求该曝气器向清水的供氧量为r0, 有r0 =a (br sm (t ) - c ) 1.024 t - 20ea = r0 100% wrr c sm (20 )如果实际供气量为w，则废水的氧吸收率为当采用空气曝气时，上式中w =g21%1.43=0.3g对于鼓风曝气，鼓入气量可以实测，从而可以预先测 定标准状态下的ea，利用式（13-43）由要求的r0可求出 供气量g。如果采用机械曝气，则可由所需的r0值计算叶 轮直径和转速。 理论上，每去除1kgbod需消耗1

15、kgo2，即相当于标准 状态下的空气3.5m3，因鼓风曝气的利用率为5%10， 故去除1kgbod需供给空气量为3570m3。实际上，由于曝 气池的负荷和运行方式不同，供气量需放大1.52.0倍。二、曝气设备曝气方法可分成以下三种： 1）鼓风曝气：空气加压设备管道系统扩散装置 2）机械曝气：借叶轮、转刷等对液面进行搅动 3）鼓风-机械曝气：由上述两者组合1、鼓风曝气鼓风曝气就是用鼓风机（或 空压机）向曝气池充入一定压力 的空气（或氧气）。气量要满足 生化反应所需的氧量和能保持混 合液悬浮固体均匀混合，气压要 足以克服管道系统和扩散的摩阻 损耗以及扩散器上部的静水压。 扩散器将空气分散成空气泡，

16、增 大气液接触界面，把空气中的氧 溶解于水中。新型高效曝气器(1)小气泡扩散器 气泡直径在1.5mm以下。 (2)中气泡扩散器 常用穿孔管，孔眼直径为35mm。 (3)大气泡扩散器 常用竖管，直径为15mm左右。(4)射流扩散器 用泵打入混合液，在射流器的喉管处形成 高速射流，与吸入或压入的空气强烈混合搅拌，将气泡 粉碎为100m左右，使氧迅速转移至混合液中。 (5)固定螺旋扩散器 由圆筒组成，内部装着按180度扭曲 的固定螺旋元件56个，相邻两个元件的螺旋方向相 反。空气由底部进入曝气筒，形成气水混合液在筒内反 复与器壁及螺旋板碰撞、分割、迂回上升。2机械曝气机械曝气大多以装在曝气池水面的叶

17、轮快速转动，进 行表面充氧。 表面曝气叶轮的供氧是通过下述三种途径来实现的。 由于叶轮的提升和输水作用，使曝气池内液体不断 循环流动，更新气液接触面，不断从大气中吸氧。 叶轮旋转时，在周边处形成水跃，使液面剧烈搅 动，从大气中将氧卷入水中。 叶轮旋转时，叶轮中心及叶片背水侧出现背压，通 过小孔可以吸入空气。第四节曝气池的构造与设计一、曝气池的构造按水力特征可分为推流式和完全混合式及二者结合式三类。 1、推流式曝气池 (1)平面布置 推流曝气池的长宽比一般为510，受场地 限制时，长池可以折流， 废水从一端进，另一端 出，进水方式不限，出 水多用溢流堰，一般采 用鼓风曝气扩散器。(2)横断面布置

18、 推流曝气池的池宽和有效水深之比一般为 12，有效水深最小为3m，最大为9m，超高0.5m。根据 横断面上的水流情况，又可分为平推流和旋转椎流。在 平推流曝气池底铺满扩散器，池中水流只有沿池长方向 的流动。在旋转推流曝气池中，扩散器装于横断面的一 侧，由于气泡形成的密度差，池水产生旋流，即除沿池 长方向流动外，还有侧向流动。为了保证池内有良好的 旋流运动，池两侧墙的墙脚都宜建成外凸45度的斜面。 根据扩散器在竖向上的位置不同，又可分为底层曝气、 中层曝气和浅层曝气。2、完全混合曝气池(1)分建式 曝气池和沉淀池分别设置，既可使用表曝机， 也可用鼓风曝气装置。当采用泵型叶轮且线速在4 5mkgd

19、，曝 气时间长，约2448h，因 而曝气池容积较大，处理单 位废水所消耗的空气量较 多，仅适用于废水流量较小 的场合。氧化沟是延时曝气法的一种特殊型式，最初的实用设 备用于处理小城镇污水。它的平面象跑道，沟槽中设置两 个曝气转刷（盘），也有用表面曝气机、射流器或提升管 式曝气装置的。曝气设备工作时，推动沟液迅速流动，实 现供氧和搅拌作用。6、纯氧（或富氧）曝气法 用纯氧或富氧空气作气源曝气，显著提高了氧在水中 的溶解度和传递速度，从而可以使高浓度活性污泥处于好 氧状态，在污泥有机负荷相同时，曝气池容积负荷可大大 提高。 随着氧浓度提高，加大了氧在污泥絮体颗粒内的渗透 深度，使絮体中好氧微生物所

20、占比例增大，污泥活性保持 在较高水平上；不会发生由于缺氧而引起的丝状菌污泥膨 胀；硝化菌的生长不会受到限制，有利于生物脱氮过程； 系统耐负荷冲击和工作稳定性都好。7、间歇活性污泥法 间歇活性污泥法也称序批式 活性污泥法（sbr），它由个或多 个sbr池组成，运行时，废水分批 进入池中，依次经历5个独立阶 段，即进水、反应、沉淀、排水 和闲置。一个运行周期的时间依 负荷及出水要求而异，一般为4 12h，其中反应占40，有效池容 积为周期内进水量与所需污泥体 积之和。第五节运行与管理一、活性污泥的培养与驯化活性污泥的培养与驯化是活性污泥法试验和生产运行 的第一步。通过培养，使微生物数量增加，达到一定的污 泥浓度。驯化则是对混合微生物群进行淘汰和诱导，不能 适应