5第五章污水的生物处理一活性污泥法

1、 第五章第五章 污水的生物处（一）污水的生物处（一） 活性污泥法活性污泥法废水生物处理的目的和重要性废水生物处理的目的和重要性1、废水生物处理的目的 絮凝和去除废水中不可自然沉淀的胶体状固体物； 稳定和去除废水中的有机物； 去除营养元素氮和磷。2、废水生物处理的重要性 城市污水中约有60%以上的有机物只有用生物法去除才最经济； 废水中氮的去除一般来说只有依靠生物法； 已建的城市污水处理厂90%以上是生物处理法； 大多数工业废水处理厂也是以生物法为主体的。微生物代谢过程简介微生物代谢过程简介1、微生物代谢的基本要素 能源：化学能，或光能化能营养型、光能营养型； 碳源：有机碳，或无机碳异养型、自养

2、型； 无机营养元素又分为宏量元素，如：n、p、s、k、ca、mg等。 特殊有机营养物（也称生长因子，如维生素、生物素等）：对于某些特殊细菌，某些特殊的维生素对其生长的影响会很大，因此，在必要时应考虑补充。 在充分供氧的条件下，利用好氧微生物的生命活动过程，在充分供氧的条件下，利用好氧微生物的生命活动过程，将有机污染物氧化分解成较稳定的无机物的处理方法，在将有机污染物氧化分解成较稳定的无机物的处理方法，在工程上称为废水的好氧生物处理。工程上称为废水的好氧生物处理。 好氧生物处理时，有机物的转化过程如图所示。好氧生物处理时，有机物的转化过程如图所示。有机物的好氧分解图示有机物的好氧分解图示2、好氧

3、生物处理、好氧生物处理 在断绝供氧的条件下，利用厌氧微生物的生命活动过程，使废水中的有机物转化成较简单的有机物和无机物的处理过程，在工程上称为废水的厌氧生物处理。有机物的厌氧分解图示有机物的厌氧分解图示3、废水的厌氧生物处理、废水的厌氧生物处理4、好氧生物处理与厌氧生物处理的区别、好氧生物处理与厌氧生物处理的区别 起作用的微生物群不同 产物不同 反应速率不同 对环境要求条件不同 活性污泥法概述活性污泥法概述1、活性污泥法在污水处理中的重要地位、活性污泥法在污水处理中的重要地位 我国的河流97%以上都受到有机物的污染（1）应用的普遍性：95%以上的城市污水 ，5%以上工业废水（2）高效性：ss

4、，cod、90%以上（3）灵活性 ： 大，中，小水厂；高，中，低负荷（4）连续运行，可自动化（5）工艺(运行方式)多样，功能多样化，可脱氮，除磷 2、活性污泥法研究及应用的现状和发展、活性污泥法研究及应用的现状和发展（1）超大型化(集中化) 微型化（2）高效快速(高负荷，节省体积)（3）节能（4）多功能化(n，p)（5）自动化控制管理，参数精密化，控制自动化 4.1.1 基本概念基本概念 1.活性污泥 污水通气一段时间后，形成一种由大量微生物群体构成的易于沉淀的絮凝体。 2.活性污泥法来源 向生活污水注入空气进行曝气，并持续一段时间以后，污水中即生成一种絮凝体。这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生

5、物群体所构成，它有巨大的表面积和很强的吸附性能，称为活性污泥。4.1 活性污泥法基本概念与流程活性污泥法基本概念与流程 3、基本流程、基本流程 （1）曝气池：微生物降解有机物的反应场所（2）二沉池：泥水分离（3）污泥回流：确保曝气池内生物量稳定（4）曝气：为微生物提供溶解氧，同时起到搅拌 混合的作用。活性污泥的形态，性质，与评价指标活性污泥的形态，性质，与评价指标 1.1.形态形态 多为黄褐色絮体，含水率超过多为黄褐色絮体，含水率超过9999 2.2.组成组成 四部分组成四部分组成（1 1）mama活性污泥微生物；活性污泥微生物；（2 2）meme活性污泥代谢产物；活性污泥代谢产物；（3 3）

6、mimi活性污泥吸附的难降解惰性有机物；活性污泥吸附的难降解惰性有机物；（4 4）miimii活性污泥吸附的无机物。活性污泥吸附的无机物。3.活性污泥数量的评价指标（1）混合液悬浮固体浓度(mg/l) mlss=ma+me+mi+mii （2）混合液挥发性悬浮固体浓度(mg/l) mlvss=ma+me+mi4.沉降性与浓缩性评价指标（1） 污泥沉降比：sv% 又称30min沉降比、混合液在量筒内静置30min后所形成沉淀污混容积占混合液容积的百分比。30minsvi 混合液经静沉后的污泥容积这些污泥的干重)/()/()/(10%干污泥gmllgmlsslmlsv 一般为70150(ml/g)

7、时沉降性能较好 ，过低无机物含量过高，污泥活性不好，过高易出现污泥膨胀。（ 2）污泥容积指数：svi 静置30min后，1g干污泥所占的容积（ml/g）4.2 活性污泥净化过程与机理活性污泥净化过程与机理 4.2.1 活性污泥法的净化过程活性污泥法的净化过程 1.构成活性污泥三要素构成活性污泥三要素 a.微生物 吸附氧化分解作用(污泥) b.有机物废水的处理对象 微生物底物(营养) c.充足氧气、充分接触好氧处理的条件 2.活性污泥净化反应过程活性污泥净化反应过程 净化反应过程分为三个阶段： a.初期吸附； b.微生物代谢 c.活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩。hhco胞外，新的合成胞内，分解为2h

8、ohconohconhohcnzyx2227523)(酶572222222(xyc h noocoh ohc h oocoh 源呼吸）（呼吸作用）合成分解3、活性污泥净化过程的影响因素、活性污泥净化过程的影响因素 (1) 温度，污水处理中绝大部分微生物最适宜生长的温度范围是15-30。 (2) 污泥负荷（ns） (3) 溶解氧。 (4) ph 6.58.5 ph9时， 菌胶易解体活性污泥凝体遭到破坏。 (5) 营养物 c n p=100 5 1 (6) 有毒物质 重金属、硫化氢、有毒有机物4.2.2 活性污泥的增殖规律活性污泥的增殖规律 1.活性污泥增长曲线活性污泥增长曲线 停滞期：微生物刚刚

9、接种在新的培养液中，对新环境的一个短暂的适应过程。此时菌体不裂殖、菌数不增加，生长速度接近零。但发生质的变化。对数增长: f/m较大，营养充分，氧利用最大，微生物增殖速率和有机物降解速率最大。污泥活动力强，污泥松散，不易沉降。 减速期 f/m减小，有机物量成为增殖的限制因素，微生物增殖速率和有机物降解速率下降，污泥沉降性好，出水效果好。 衰减期 f/m最小，(内源呼吸期)微生物活动能力低，絮凝体，沉降性好，此时污泥量出现下降，出水水质较好。4.3 活性污泥的运行方式活性污泥的运行方式 在活性污泥法工程领域，应用着多种各具特色的运行方式。主要有以下几种： 推流式活性污泥法； 完全混合活性污泥法；

10、 阶段曝气活性污泥法； 吸附再生活性污泥法； 延时曝气活性污泥法； 高负荷活性污泥法； 纯氧曝气活性污泥法； 浅层低压曝气活性污泥法； 深水曝气活性污泥法；1、传统的活性污泥法、传统的活性污泥法（1）主要优点： a.处理效果好：bod5的去除率可达90-95%； b.对废水的处理程度比较灵活，可根据要求进行调节。（2）主要问题： a.为了避免池首端形成厌氧状态，不宜采用过高的有机负荷，因而池容较大，占地面积较大； b. 耗氧速度与供养速度不吻合，在池首端，氧供不应求。在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，浪费了动力费用； c.对冲击负荷的适应性弱。2、阶段曝气活性污泥、阶段曝气活性污泥法

11、法1.型式：廊道式2.流态： 推流式(多点进水)3.特点： 需氧和供氧较平衡 耐冲击负荷力强 处理效果好3、吸附、吸附再生活性污泥法再生活性污泥法 （1）型式：廊道式(吸附池和再生池可合建)（2）流态：中间进水，推流（3）特点： 处理质量较差 耐冲击负荷强 适合处理胶体物质含量高的工业废水4 4、完全混合式曝气池、完全混合式曝气池特点抗冲击负荷能力强池中各点水质相同，各部分有机物降解工况点相同，便于调控处理效率差于推流式易出现污泥膨胀5 5、延时曝气活性污泥法特点、延时曝气活性污泥法特点 由于负荷低，延时曝气池容大，占地面积较大 对水质水量变动性强 产泥量少 处理效果好6 6、高负荷活性污泥法

12、特点、高负荷活性污泥法特点 由于负荷高，高负荷活性污泥法曝气池容小，占地面积较小。 处理效果差，6070 产泥量高 适合做预处理7 7、深水曝气和深井曝气、深水曝气和深井曝气 氧利用率高、占地面积小，可以处理较高 浓度的废水。8 8、纯氧曝气、纯氧曝气优点： do8mg/l mlss很高，高达40007000 x很少 svi低，沉降性好缺点： 建设和运行费用高4.4 曝气原理及曝气系统曝气原理及曝气系统1、氧的传递原理、氧的传递原理 1）曝气的作用主要有： 充氧 搅动混合 2）对于气体分子通过气液界面的传递理论，在废水生物处理界普遍接受的是 “双膜理论”。双膜理论示意2、供气量的计算、供气量的

13、计算rovrcckdtdcrtsbtla2)()20()(02. 1)(0标准状态下sreaea指脱氧、清水、20，1大气压的氧利用率（） s鼓风机供氧量(kgo2/h)r0转移到曝气池中的氧量(kgo2/h)/(43. 1%2132mkgogssaergs3 . 00gs鼓风机供气量(m3/h)3、鼓风曝气系统、鼓风曝气系统1) 曝气装置的技术性能指标： 动力效率（ep）：每消耗1度电转移到混合液中的氧量（kgo2/kw.h）； 氧的利用率（ea）：又称氧转移效率，是指通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比（%）； 充氧能力（r0）：通过表面机械曝气装置在单位时间内转移到混合

14、液中的氧量（kgo2/h）。2)鼓风曝气装置：微气泡型曝气装置： 由微孔透气材料（陶土、氧化铝、氧化硅或尼龙等）制成的扩散板、扩散盘和扩散管等；气泡直径在2mm 以下； 氧的利用率较高，ea=15 25%，动力效率在2kgo2/kw.h 以上；缺点：易堵塞，空气需经过滤处理净化，扩散阻力大。 中气泡型曝气装置： 水力剪切型空气扩散装置： 水力冲击型曝气器：3) 机械曝气装置机械曝气装置曝气机理形成水跃，卷入空气提升与输出，更新水面从空气复氧形成负压，吸入空气竖轴曝气装置竖轴曝气装置横轴曝气装置横轴曝气装置4.5 活性污泥系统的工艺设计活性污泥系统的工艺设计1、工艺设计的主要内容、工艺设计的主要

15、内容(1)选定工艺流程及构筑物形式(2)曝气池容积的计算及曝气池的工艺设计(3)计算需氧量，供气量以及曝气系统的计算与设计(4)计算回流污泥量、剩余污泥量与污泥回流系统的设计(5)二次沉淀池型的选定与工艺计算、设计2 、曝气区容积的计算、曝气区容积的计算（1）bod污泥负荷率 xvqsns0sxnqsv0（2）容积负荷率 vssqnev)(0vnqsv03 、曝气系统与空气扩散装置的计算与设计、曝气系统与空气扩散装置的计算与设计 1 1）需氧量与供气量计算）需氧量与供气量计算 xvbssqaore02aserg3 . 00 2）空气管道的布置计算 (1)空气扩散装置的选定与布置 (2)空气管道

16、布置与计算 根据空气量查附录求管径: 空气量为直线上的一点选择管径使之在流速范围内 (一般干管1015m/s，支管35m/s) 3 3）鼓风机的选择）鼓风机的选择 根据供气量和风压选择鼓风机根据供气量和风压选择鼓风机 风压扩散装置水头损失扩散装置的出口压力风压扩散装置水头损失扩散装置的出口压力管道水头损失（沿程和局部）鼓风机进出管管道水头损失（沿程和局部）鼓风机进出管道水头损失安全值道水头损失安全值 4、污泥回流系统 1 1）污泥回流量的计算）污泥回流量的计算 )/()(0dkgmlssvxkssyqxde)/(3dmxrxqw2）污泥回流装置（1）螺旋泵（2）离心泵（3）气提装置5 5、二沉

17、池、二沉池 二沉池的作用是：分离泥水、澄清混合液、浓缩和回流活性污泥。 与初沉池相比，二沉池的特点： 活性污泥混合液的浓度较高，有絮凝性能，其沉降属于成层沉淀； 活性污泥的质量较轻，易产生异重流，因此，其最大允许的水平流速(对平流式、辐流式而言)或上升流速（竖流式）都应低于初沉池； 由于二沉池还起着污泥浓缩的作用，所以需要适当增大污泥区的容积4.6 活性污泥处理系统新工艺活性污泥处理系统新工艺1 氧化沟氧化沟1） 特点：氧化沟中形成富氧区和缺氧区，可以脱氮除磷；池型较大，占地面积较大，多在室外；负荷低，处理效果好、产泥量少；抗冲击负荷能力强； 常不初沉池。2）氧化沟构造和流态）氧化沟构造和流态

18、（1）污泥负荷 0.070.4kgbod5/kgmlssdd（2）容积负荷 0.282.4 kgbod5/m3d，（3）泥龄 530d， （4）产泥率 0.61.2kgss/kgbod5（5）mlss 30006000mg/l （6） hrt 424h3）氧化沟技术参数氧化沟技术参数 环形沟渠结构，水流流态循环混合式，介于推流式和完全混合式之间4） 氧化沟种类氧化沟种类2 间歇式活性污泥法（sbr法）1）sbrsbr法运行方式法运行方式 运行分为：进水、曝气反应、沉淀、排水、待机（闲置）五个阶段。2） sbr工艺特点(1)工艺简单，可省略二沉池和污泥回流设备(2)反应推动力大，效率高(3)沉淀

19、效果好(4)不易发生污尼膨胀(5)通过运行方式调节(前加缺氧，厌氧时间)可脱n除p(6)便于自动控制(时间参数)(7) 适用于中小型污水处理装置3 ab3 ab法废水处理工艺法废水处理工艺 1 1）abab法特点法特点 无初沉池无初沉池 a a，b b段各拥有自己的回流系统和微生物群体，两段分开。段各拥有自己的回流系统和微生物群体，两段分开。 由于由于a a段的负荷高，有效好的抗冲击负荷能力段的负荷高，有效好的抗冲击负荷能力 可以分期建设，条件成熟建二级。可以分期建设，条件成熟建二级。 2 2）abab法工艺法工艺4.7 活性污泥处理系统的维护管理活性污泥处理系统的维护管理 1、活性污泥的培养驯化、活性污泥的培