废水好养生物处理

1、第一节第一节 活性污泥法的基本原理活性污泥法的基本原理第二节第二节 活性污泥法活性污泥法的运行方式的运行方式第三节第三节 活性污泥法的反应动力学活性污泥法的反应动力学第四节第四节 曝气的原理、方法与设备曝气的原理、方法与设备第五节第五节 活性污泥法的工艺设计活性污泥法的工艺设计第六节第六节 活性污泥法的运行管理活性污泥法的运行管理一、活性污泥法的工艺流程一、活性污泥法的工艺流程回流污泥回流污泥二次二次沉淀池沉淀池废水废水曝气池曝气池初次初次沉淀池沉淀池出水出水空气空气剩余活性污泥剩余活性污泥 ：反应的主体，有机物被降解，微生物得以增殖；反应的主体，有机物被降解，微生物得以增殖；：1 1）泥水分

2、离，保证出水水质；）泥水分离，保证出水水质； 2 2）浓缩污泥，保证污泥回流，维持曝气池内的污泥浓度。）浓缩污泥，保证污泥回流，维持曝气池内的污泥浓度。：1 1）维持曝气池内的污泥浓度；）维持曝气池内的污泥浓度； 2 2）回流比的改变，可调整曝气池的运行工况。）回流比的改变，可调整曝气池的运行工况。 ： 1 1）去除有机物的途径之一；）去除有机物的途径之一； 2 2）维持系统的稳定运行）维持系统的稳定运行 ：为微生物提供溶解氧为微生物提供溶解氧高碑店污水处理厂的工艺流程图高碑店污水处理厂的工艺流程图活性污泥系统活性污泥系统初沉池曝气池二沉池二期曝气池二沉池初沉池废水中含有足够的可溶性废水中含有

3、足够的可溶性；混合液含有足够的混合液含有足够的；活性污泥在池内呈活性污泥在池内呈状态；状态；活性污泥连续活性污泥连续，及时排放，及时排放， 维持曝气池内稳定的活性污泥浓度；维持曝气池内稳定的活性污泥浓度；进水中不含有进水中不含有对微生物对微生物的物质的物质1、物理性质物理性质： “菌胶团菌胶团”“生物絮凝体生物絮凝体” 颜色：颜色：褐色褐色、（土）黄色（土）黄色、铁红色铁红色 气味：泥土味（城市污水）气味：泥土味（城市污水） 比重：略大于比重：略大于1 （1.002 1.006） 粒径：粒径：0.02 0.2 mm 比表面积：比表面积：20 100cm2/ml2、生化性能生化性能： 活性污泥的

4、含水率活性污泥的含水率： 99.2 99.8% 其中其中固体物质的组成：固体物质的组成： 1）活细胞（）活细胞（Ma）：）： 2）微生物内源代谢的残留物（）微生物内源代谢的残留物（Me）：）： 3）吸附的原废水中难于生物降解的有机物（）吸附的原废水中难于生物降解的有机物（Mi）：）： 4）无机物质（）无机物质（Mii）：有机物有机物7585% 3、活性污泥中的微生物：、活性污泥中的微生物： A细菌细菌： 是活性污泥净化功能最活跃的成分是活性污泥净化功能最活跃的成分 主要菌种有：动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌主要菌种有：动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属

5、、无色杆菌属等属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等特征：特征： 1）绝大多数是）绝大多数是好氧好氧和和兼性兼性异养型的异养型的原核细菌原核细菌； 2）在）在好氧好氧条件下，具有很强的条件下，具有很强的分解分解有机物的功能；有机物的功能； 3）具有很高的）具有很高的增殖速率增殖速率，其世代时间仅为，其世代时间仅为20 30分钟；分钟； 4）动胶杆菌具有将大量细菌结成为）动胶杆菌具有将大量细菌结成为“菌胶团菌胶团”的功能。的功能。0.1mmB、原生动物原生动物-在活性污泥中大约为在活性污泥中大约为103个个/ml钟虫小口钟虫草履虫盖纤虫肾形虫变形虫C、后生动物后生动物线虫轮虫数量数量（1）混合

6、液悬浮固体浓度（MLSS）（Mixed Liquor Suspended Solids） MLSS = Ma + Me + Mi + Mii 单位： mg/L 或或 g/m3 （2）混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS） （Mixed Liquor Volatile Suspended Solids） MLVSS = Ma + Me + Mi 单位： mg/L 或或 g/m3SSVSSMLSSMLVSS在条件一定时， 较稳定；对于处理城市污水的活性污泥系统，一般为0.750.85（3）污泥沉降比（污泥沉降比（SV） （Sludge Volume）定义：将曝气池中的定义：将曝气池中的混合液混合液

7、在量筒中静置在量筒中静置30分钟分钟，其沉淀污，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以泥与原混合液的体积比，一般以%表示；表示；功能：能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能，功能：能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及时发现早期的可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀污泥膨胀；正常范围：正常范围： 20 30%0min15min30minSV = 40%（4）污泥体积指数（污泥体积指数（SVI） （Sludge Volume Index）定义：曝气池出口处混合液经定义：曝气池出口处混合液经30分钟静沉后，分钟静沉后，1g干污泥所形干污泥所形成的污泥体积，成的污

8、泥体积，( ml/g) )/()/(lgMLSSlmlSVSVI 功能：能更准确地评价污泥的凝聚性能和沉降性能，功能：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；其值过高，说明其沉降性能不好，将要或已经发生膨胀；正常范围：正常范围： 50 150 ml/g（处理城市污水时）（处理城市污水时）)/()/(%)lgMLSSlmlSVSVI10l活性污泥中活性污泥中微生物的增殖微生物的增殖是活性污泥在曝是活性污泥在曝气池内发生反应、有机物被降解的必然结气池内发生反应、有机

9、物被降解的必然结果，而微生物增殖的结果则是活性污泥的果，而微生物增殖的结果则是活性污泥的增殖。增殖。l活性污泥的活性污泥的增殖曲线增殖曲线微生物量微生物量时间时间注意：1）间歇静态培养；2）底物是一次投加对数增殖期对数增殖期减速增殖期减速增殖期内源呼吸期内源呼吸期氧利用速率曲线氧利用速率曲线微生物增殖曲线微生物增殖曲线(M)BOD变化曲线变化曲线(F)适应期适应期 可将增殖曲线分为四个时期：可将增殖曲线分为四个时期： 1)适应期适应期 2)对数增殖期对数增殖期 3)减速增殖期减速增殖期 4)内源呼吸期内源呼吸期 1）定义：微生物对于新的环境条件、污水中不同种类的）定义：微生物对于新的环境条件、

10、污水中不同种类的有机物污染物等的有机物污染物等的短暂的适应过程短暂的适应过程； 2）活性污泥）活性污泥微生物的变化微生物的变化： 数量数量基本没有变化；基本没有变化； 菌体菌体体积体积增大；增大； 酶系统酶系统相应调整；相应调整； 新的新的变异变异；等。；等。 3）水质）水质指标指标基本无变化。基本无变化。l有机物丰富，营养物质不是微生物增殖的控制因素；有机物丰富，营养物质不是微生物增殖的控制因素；l微生物的增值速率与基质浓度无关，呈微生物的增值速率与基质浓度无关，呈零级反应零级反应，仅由微，仅由微生物本身特有的最小世代时间所控制，即只受微生物自身生物本身特有的最小世代时间所控制，即只受微生物

11、自身生理机能的限制；生理机能的限制；l微生物以最高速率对有机物进行摄取，以微生物以最高速率对有机物进行摄取，以最高速率增殖最高速率增殖，合成新细胞；合成新细胞；l活性污泥具有高的能量水平，微生物的活动能力很强，污活性污泥具有高的能量水平，微生物的活动能力很强，污泥质地松散，不易形成较好的絮凝体，泥质地松散，不易形成较好的絮凝体，沉淀性能不佳沉淀性能不佳；l活性污泥的活性污泥的代谢速率极高代谢速率极高，需氧量大；，需氧量大；l一般不采用此阶段作为运行工况。（但也有，如一般不采用此阶段作为运行工况。（但也有，如高负荷活高负荷活性污泥法性污泥法）l有机物的浓度有机物的浓度成为微生物增殖的控制因素；成

12、为微生物增殖的控制因素；l微生物的增殖速率与残存的有机物呈正比，为微生物的增殖速率与残存的有机物呈正比，为一级反应一级反应；l有机底物的有机底物的降解速率降解速率也开始下降；也开始下降；l微生物的微生物的增殖速率增殖速率在逐渐下降，直至最终下降为在逐渐下降，直至最终下降为零零，但活性，但活性污泥的量仍持续增长并最终达到最高；污泥的量仍持续增长并最终达到最高；l絮凝体开始形成絮凝体开始形成，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均较，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均较好；好；l出水水质出水水质有较大改善，且整个系统运行稳定；有较大改善，且整个系统运行稳定；l大多数污水厂曝气池的大多数污水厂曝气池的运

13、行工况运行工况。微生物量微生物量时间时间对数增殖期对数增殖期减速增殖期减速增殖期内源呼吸期内源呼吸期氧利用速率曲线氧利用速率曲线微生物增殖曲线微生物增殖曲线(M)BOD变化曲线变化曲线(F)适应期适应期l内源呼吸的速率在本期之初首次内源呼吸的速率在本期之初首次超过超过了合成速率，了合成速率，因此从整体上来说，因此从整体上来说，活性污泥的量在减少活性污泥的量在减少，最终所，最终所有的活细胞将消亡，而仅残留下内源呼吸的残留物，有的活细胞将消亡，而仅残留下内源呼吸的残留物，而这些物质多是难于降解的细胞壁等；而这些物质多是难于降解的细胞壁等；l污泥的无机化程度较高，污泥的无机化程度较高，沉降性能良好沉

14、降性能良好，但凝聚性，但凝聚性较差；有机物基本消耗殆尽，较差；有机物基本消耗殆尽，处理水质良好处理水质良好；l一般不采用这一阶段作为运行工况，但也有采用，一般不采用这一阶段作为运行工况，但也有采用，如如延时曝气法延时曝气法。1）不同增殖期的活性污泥，性能不同，）不同增殖期的活性污泥，性能不同，出水出水水质水质也不同；也不同；2）可）可调控曝气池的运行工况调控曝气池的运行工况，以达到所要求，以达到所要求的出水水质和活性污泥的良好性能；的出水水质和活性污泥的良好性能；1)传统活性污泥法传统活性污泥法；2)完全混合活性污泥法完全混合活性污泥法；3)阶段曝气活性污泥法；阶段曝气活性污泥法；4)吸附吸附

15、再生活性污泥法再生活性污泥法；5)延时曝气活性污泥法；延时曝气活性污泥法；6)高负荷活性污泥法；高负荷活性污泥法；7)纯氧曝气活性污泥法纯氧曝气活性污泥法；8)浅层低压曝气活性污泥法；浅层低压曝气活性污泥法；9)深水曝气活性污泥法；深水曝气活性污泥法；10)深井曝气活性污泥法深井曝气活性污泥法。回流污泥回流污泥二次二次沉淀池沉淀池废水废水曝气池曝气池初次初次沉淀池沉淀池出水出水空气空气剩余活性污泥剩余活性污泥 QSi VX QwXSe Q-QwXeSe QrXrSe Q+QrXSe 1)工艺流程:平面图剖面图 曝气头曝气头 曝气设备曝气设备 隔墙隔墙 空气管沟空气管沟l供氧速率与需氧速率曝气池

16、长度曝气池长度 供氧速率供氧速率 需氧速率曲线需氧速率曲线需氧量需氧量l主要优点：主要优点： a. 处理效果好：处理效果好：BOD5的去除率可达的去除率可达9095%； b. 对废水的处理程度比较灵活，可根据要求进行调节。对废水的处理程度比较灵活，可根据要求进行调节。l4)主要问题：主要问题： a. 为了避免池为了避免池首端首端形成形成厌氧状态厌氧状态，不宜采用过高的有，不宜采用过高的有机负荷，因而池容较大，机负荷，因而池容较大，占地面积较大占地面积较大； b. 在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，会会浪费了动力费用浪费了动力费用； c. 对

17、冲击负荷的适应性较弱。对冲击负荷的适应性较弱。设计参数设计参数容积负荷容积负荷 (kgBOD5/m3.d) 0.3 0.6MLSS (mg/l) 1500 3000回流比回流比 (%) 25 50污泥负荷污泥负荷 (kgBOD5/kgMLSS.d)0.2 0.4污泥龄污泥龄 c(d)5 15MLVSS (mg/l)1200 2400曝气时间曝气时间HRT (h)4 8BOD5去除率去除率 (%)85 95l工艺流程回流污泥回流污泥二次二次沉淀池沉淀池废水废水曝气池曝气池初次初次沉淀池沉淀池出水出水空气空气剩余活性污泥剩余活性污泥 完全混合曝气池完全混合曝气池l主要特点：主要特点：a. 可以方便

18、地通过对可以方便地通过对F/M的调节，使反应器内的的调节，使反应器内的有机物降解反应控制在最佳状态；有机物降解反应控制在最佳状态；b. 进水一进入曝气池，就立即被大量混合液所稀进水一进入曝气池，就立即被大量混合液所稀释，所以对冲击负荷有一定的抵抗能力；释，所以对冲击负荷有一定的抵抗能力；c. 适合于处理较高浓度的有机工业废水适合于处理较高浓度的有机工业废水 主要结构形式：a.合建式（曝气沉淀池）b.分建式污泥负荷污泥负荷 (kgBOD5/kgMLSS.d)污泥龄污泥龄 (d)MLVSS (mg/l)曝气时间曝气时间HRT (h)BOD5去除率去除率 (%)设计参数设计参数容积负荷容积负荷 (k

19、gBOD5/m3.d)08 2.0MLSS (mg/l) 3000 6000回流比回流比 (%) 25 1000.2 0.65 15 2400 4800 3 5 85 90l 工艺流程工艺流程多点进水活性污泥法的工艺流程多点进水活性污泥法的工艺流程出水出水进水进水二沉池二沉池进水点进水点剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥回流污泥回流污泥出水出水进水点进水点进水进水剩余污泥剩余污泥二沉池二沉池进水点进水点l主要特点：主要特点：a.废水沿池长分段注入曝气池，有机物负废水沿池长分段注入曝气池，有机物负荷分布较均衡，改善了供氧速率与需氧荷分布较均衡，改善了供氧速率与需氧速率之间的矛盾，有利于降低能耗；速

20、率之间的矛盾，有利于降低能耗；b.废水分段注入，提高了曝气池对冲击负废水分段注入，提高了曝气池对冲击负荷的适应能力；荷的适应能力；设计参数设计参数容积负荷容积负荷 (kgBOD5/m3.d)0.6 1.0MLSS (mg/l)2000 3500回流比回流比 (%)25 75污泥负荷污泥负荷 (kgBOD5/kgMLSS.d)0.2 0.4污泥龄污泥龄 (d)5 15MLVSS (mg/l)1600 2800曝气时间曝气时间HRT (h)3 8BOD5去除率去除率 (%)85 90l主要特点：主要特点： 将将吸附吸附、降解降解两个过程分别控制在不同的两个过程分别控制在不同的反应器内进行。反应器内

21、进行。l在活性污泥处理系统中，有机底物从废水中被去除的实在活性污泥处理系统中，有机底物从废水中被去除的实质就是有机底物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、质就是有机底物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过程，这一过程的结果是污水得到了净化，代谢与利用的过程，这一过程的结果是污水得到了净化，微生物获得了能量而合成新的细胞，活性污泥得到了增微生物获得了能量而合成新的细胞，活性污泥得到了增长。长。l 一般将这整个净化反应过程分为三个阶段：一般将这整个净化反应过程分为三个阶段： 1）初期吸附；）初期吸附； 2）微生物代谢；）微生物代谢； 3）活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩）活性污泥的凝聚、沉淀与

22、浓缩曝气过程曝气过程降解降解初期吸附初期吸附BODl 在活性污泥系统内，在污水开始与活性污泥接触后的较短时间在活性污泥系统内，在污水开始与活性污泥接触后的较短时间(10 30min)内，由于活性污泥具有很大的表面积因而具有很强的吸附内，由于活性污泥具有很大的表面积因而具有很强的吸附能力，因此在这很短的时间内，就能够去除废水中大量的呈悬浮和胶能力，因此在这很短的时间内，就能够去除废水中大量的呈悬浮和胶体状态的有机污染物，使废水的体状态的有机污染物，使废水的BOD5值值(或或COD值值)大幅度下降。大幅度下降。l但不是真正的降解，随着时间的推移，混合液的但不是真正的降解，随着时间的推移，混合液的B

23、OD5值会回升，再值会回升，再之后，之后，BOD5值才会逐渐下降。值才会逐渐下降。l活性污泥吸附作用的大小与很多因素有关活性污泥吸附作用的大小与很多因素有关: 1）废水的性质、特性：）废水的性质、特性： 含有较高浓度呈悬浮或胶体状态的有机污染物。含有较高浓度呈悬浮或胶体状态的有机污染物。 2）活性污泥的状态：）活性污泥的状态： 充分的再生曝气，一般应使活性污泥微生物进入内源代谢期，才充分的再生曝气，一般应使活性污泥微生物进入内源代谢期，才能使其吸附功能得到恢复和增强。能使其吸附功能得到恢复和增强。l工艺流程工艺流程回流污泥回流污泥进水进水出水出水吸附池吸附池二沉池二沉池剩余污泥剩余污泥再生池再

24、生池回流污泥回流污泥出水出水进水进水剩余污泥剩余污泥吸附段吸附段再生段再生段二沉池二沉池l1)1)主要优点：主要优点：a.a.废水与活性污泥在吸附池的接触时间较短，吸附池容废水与活性污泥在吸附池的接触时间较短，吸附池容积较小，再生池接纳的仅是浓度较高的回流污泥，因积较小，再生池接纳的仅是浓度较高的回流污泥，因此，再生池的容积也是小的。吸附池与再生池容积只此，再生池的容积也是小的。吸附池与再生池容积只和仍低于传统法曝气池的容积，建筑费用较低；和仍低于传统法曝气池的容积，建筑费用较低；b.b.具有一定的承受冲击负荷的能力，当吸附池的活性污具有一定的承受冲击负荷的能力，当吸附池的活性污泥遭到破坏时，

25、可由再生池的污泥予以补充。泥遭到破坏时，可由再生池的污泥予以补充。l2)2)主要缺点：主要缺点： 对废水的处理效果低于传统法，此外，对溶解性有对废水的处理效果低于传统法，此外，对溶解性有机物含量较高的废水，处理效果更差。机物含量较高的废水，处理效果更差。设计参数设计参数容积负荷容积负荷 (kgBOD5/m3.d)1.0 1.2MLSS (mg/l)吸附池：吸附池：1000 3000再生池：再生池：4000 10000回流比回流比 (%)25 100污泥负荷污泥负荷 (kgBOD5/kgMLSS.d)0.2 0.6污泥龄污泥龄 (d)5 15MLVSS (mg/l)吸附池：吸附池：800 240

26、0 再生池：再生池：3200 8000曝气时间曝气时间HRT (h)吸附池吸附池0.5 1.0；再生池再生池3 6BOD5去除率去除率 (%)80 90l1)主要特点：主要特点： a. 有机负荷率非常低，污泥持续处于内源代谢状有机负荷率非常低，污泥持续处于内源代谢状态，剩余污泥少且稳定，无需再进行处理；态，剩余污泥少且稳定，无需再进行处理； b. 处理出水出水水质稳定性较好，对废水冲击负处理出水出水水质稳定性较好，对废水冲击负荷有较强的适应性；荷有较强的适应性； c. 在某些情况下，可不设初沉池。在某些情况下，可不设初沉池。l2)主要缺点：主要缺点： 池容大、曝气时间长，占地面积大；池容大、曝

27、气时间长，占地面积大； 建设费用和运行费用高；建设费用和运行费用高；l适用条件：适用条件： 出水水质高，小规模，水量一般在出水水质高，小规模，水量一般在1000m3/d以下。以下。设计参数设计参数容积负荷容积负荷 (kgBOD5/m3.d) 0.1 0.4MLSS (mg/l) 3000 6000回流比回流比 (%) 75 100污泥负荷污泥负荷 (kgBOD5/kgMLSS.d)0.05 0.15污泥龄污泥龄 (d)20 30MLVSS (mg/l)2400 4800曝气时间曝气时间HRT (h) 18 48BOD5去除率去除率 (%) 95 l1)主要特点：主要特点：a. 有机负荷率高，曝

28、气时间短，对废水的处理效果较低；有机负荷率高，曝气时间短，对废水的处理效果较低；b. 在系统和曝气池的构造等方面与传统法相同。在系统和曝气池的构造等方面与传统法相同。l主要设计参数：主要设计参数： 设计参数设计参数容积负荷容积负荷 (kgBOD5/m3.d) 1.22.4MLSS (mg/l) 200500回流比回流比 (%) 515污泥负荷污泥负荷 (kgBOD5/kgMLSS.d)1.55.0污泥龄污泥龄 (d) 0.252.5MLVSS (mg/l) 160400曝气时间曝气时间HRT (h) 1.53.0BOD5去除率去除率 (%) 6075l工艺流程工艺流程纯氧纯氧进水进水尾气尾气出

29、水出水回流污泥回流污泥气体循气体循环泵环泵气体分散及气体分散及搅拌装置搅拌装置l1)主要特点：主要特点：a. 纯氧中氧的分压比空气约高纯氧中氧的分压比空气约高5倍，纯氧曝气可大倍，纯氧曝气可大大提高氧的转移效率；大提高氧的转移效率；b. 氧的转移率可提高到氧的转移率可提高到80-90%，而一般的鼓风曝，而一般的鼓风曝气仅为气仅为525%左右；左右；c. 可使曝气池内活性污泥浓度高达可使曝气池内活性污泥浓度高达4000 7000mg/l，能够大大提高曝气池的容积负荷；能够大大提高曝气池的容积负荷；d. 剩余污泥产量少，剩余污泥产量少，SVI值也低，污泥膨胀较少值也低，污泥膨胀较少发生。发生。设计参数设计参数容积负荷容积负荷 (kgBOD5/m3.d) 2.0 3.2MLSS (mg/l) 6000 10000回流比回流比 (%) 25 50污泥负荷污泥负荷 (kgBOD5/kgMLSS.d)0.4 1.0污泥龄污泥龄 (d)5 15MLVSS (mg/l)4000 6500曝气时间曝气时间HRT (h)1.5 3.0溶解氧浓