12-9活性污泥处理系统的设计、运行

1、12-9活性污泥处理系统的设计、运行和管理,1.水力负荷； 2.有机负荷； 3.微生物浓度； 4.曝气时间； 5.微生物平均停留时间； 6.氧传递速率； 7.回流污泥浓度； 8.污泥回流比； 9.曝气池的构造； 10.pH和碱度； 11.溶解氧浓度; 12.污泥膨胀及其控制,12-9活性污泥处理系统的设计、运行和管理,1.水力负荷 流向污水厂的流量变化 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,12-9活性污泥处理系统的设计、运行和管理,水力负荷变化影响曝气池和二次沉淀池的运行。 曝气池：流量增加，停留时间缩短，影响出水水质；同时影响曝气池的水位。若为

2、机械表面曝气机，水位变化，运行不稳定。 二沉池：出水混浊。,12-9活性污泥处理系统的设计、运行和管理,2.污泥负荷 Ls 和X大，则V小。 要求处理效率高时, Ls不宜大于0.5kgBOD/kgMLSSd；如要求进入硝化阶段, 一般0.15kgBOD/kgMLSSd。 高负荷可减小曝气池体积， Ls可达1.0kgBOD/kgMLSSd，但出水水质降低, 剩余污泥量大，增加污泥处置费用和难度。 低负荷池子大, 高污泥浓度, 基本上没有剩余污泥-延时曝气法。,12-9活性污泥处理系统的设计、运行和管理,3.微生物浓度 在设计中采用高的MLSS不能提高效益原因如下： 污泥量并不只是微生物的活细胞量

3、。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； 过高的微生物浓度在后续的沉淀池中难于沉淀，影响出水水质 曝气池污泥增加，要求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。,12-9活性污泥处理系统的设计、运行和管理,3.微生物浓度 各种曝气设备都有其合理的氧传递速率范围: 穿孔管20-30mg/(Lh)，微孔扩散器40-60mg/(Lh)，纯氧曝气150mg/(Lh), 一定的曝气设备系统只能采用相应的污泥浓度，MLSS的提高是有限度的。 对不同的水质、不同的工艺应根据具体情况探索合理的微生物浓度。 采用鼓风曝气没备的传统活性污泥法时，曝气池中ML

4、SS在2000mg/L左右是适宜的,12-9活性污泥处理系统的设计、运行和管理,4. 曝气时间 曝气时间和有机负荷、曝气池需氧速率密切相关。 通常情况下, 城市污水最短曝气时间3h; 曝气池较小时，曝气设备按系统的负荷峰值控制设计，其它时间，供氧量过大，浪费电力，设备的能力不能充分利用。 曝气池较大，可降低需氧速率，同时由于负荷率降低，曝气设备可以减小，曝气设备利用率得到提高。,12-9活性污泥处理系统的设计、运行和管理,4.曝气时间 长时间曝气能降低剩余活性污泥量(由于好氧硝化以及内源呼吸降低了活性物质量)。这种系统更能适应负荷冲击，但曝气池容积增大 。 应仔细评价曝气设备和能源消耗费用以及

5、曝气池的基建费用，获得最佳匹配。,12-9活性污泥处理系统的设计、运行和管理,5. 污泥泥龄(SRT) SRT至少等于HRT。此时, 微生物量小, 营养物质相对丰富, 细菌活性强, 絮凝沉淀性差不易沉淀。 回流使SRT大于HRT, 微生物浓度增加可改善微生物絮凝性, 提高二沉池固液分离性能。但过长SRT会使微生物老化, 絮凝性变差, 并增加惰性物质引起的浊度。 SRT应满足工艺要求, 不能太短, 也不能过长。,12-9活性污泥处理系统的设计、运行和管理,5.污泥泥龄(SRT) 活性污泥系统SRT约为HRT的20倍。延时曝气系统的比例为30-40:1。高负荷系统，接近10:1。 活性污泥法处理城

6、市污水水力停留时间4-6h; 延时曝气水力停留时间24h; 高负荷系统曝气时间为2-3h。 SRT决定活性污泥中微生物组成。,12-9活性污泥处理系统的设计、运行和管理,6. 氧传递速率 氧传递速率的二个过程 ：氧传递到水中 , 传递到微生物的膜表面。 供气量一方面提供充足氧, 另一方面使悬浮固体处于悬浮紊动状态,使细菌得到氧。 曝气设备的选择、布置、曝气方式以及与池型的配合，是提高曝气池性能的重要条件。,12-9活性污泥处理系统的设计、运行和管理,6 氧传递速率 曝气方式：机械曝气，鼓风曝气。 曝气头布置方式：布置在一侧，铺满池底。 气泡上升过程中向邻近液体传递氧，气泡氧浓度降低，相邻液体氧

7、浓度提高，氧传递速率减慢。 要提高氧传递速率，应尽可能使单位气量分布在最宽的断面上(铺满池底)。但同样气量下会使曝气强度(单位面积上气体流量)不够，MLSS下沉。因而把扩散板移向池的一边，这样能使MLSS保持悬浮状态，应在实际设计时给以考虑。,12-9 活性污泥处理系统的设计、运行和管理,7. 回流污泥浓度 回流污泥浓度是活性污泥沉淀性能和回流污泥回流速率的函数。 曝气池中的MLSS不可能高于回流污泥浓度，两者越接近，回流比越大。,12-9活性污泥处理系统的设计、运行和管理,7. 回流污泥浓度 回流污泥的浓度限制了曝气池中MLSS。 XR与污泥浓缩性能和浓缩时间有关， SVI(体积指数)污泥沉

8、降浓缩性指标，SVI为100时相应回流污泥浓度10 000mg/L。回流能力过大影响二沉池浓缩状态，回流污泥浓度会相应降低。 沉降浓缩性差的污泥，XR在5 000-8 000mg/L; 若XR 在7 000 mg/L，则曝气池MLSS在3 000mg/L，R必须大于0.75。,12-9 活性污泥处理系统的设计、运行和管理,8. 污泥回流量 回流污泥量与回流污泥浓度和所期望的MLSS浓度有关。要求的MLSS浓度高，回流量就要增大。 高污泥回流量会增大沉淀池流量，增加二沉池负荷，降低沉淀效率。 为使沉淀池运行稳定，回流量的设计应有弹性，且应操作在可能的最低流量。 (污泥回流率r为：r=(X-Xo)

9、/(Xr-X), X0、Xr、X-分别为流入曝气池的废水、回流污泥和曝气池混合液的悬浮固体浓度，(mg/l)。X-Xo为实际回流污泥SS浓度；Xr-X净增回流污泥SS浓度。,12-9 活性污泥处理系统的设计、运行和管理,8.污泥回流量 回流方式：常量污泥回流优于变量回流。 变量回流： 为保持稳定有机负荷, 采用进水流量变化而调节, 存在的问题： 进水流量增加，有机物浓度不一定保持或提高，提高回流比，往往降低有机负荷。 随流量增加而增加回流量，对二沉池产生冲击，出流恶化。 增加MLSS必须同时增大曝气量，引起曝气系统超负荷，也可能使出水恶化。,12-9 活性污泥处理系统的设计、运行和管理,常量回

10、流的优势： 入流较低时, 回流污泥量比从曝气池中流入沉淀池的多，曝气池MLSS增加，为流量和有机负荷的增加作准备，而沉淀池中贮存的污泥体积变得最小。 流量增加和有机负荷增加时，池中较高的MLSS已具备了适应条件，这时有更多MLSS流向沉淀池，而二次沉淀池也已留出了空间。MLSS能自动地响应流量和有机负荷的变化, 以产生最好的出流质量。 季节性流量变化较大，只需几个星期改变一次回流量。,12-9 活性污泥处理系统的设计、运行和管理,9.曝气池的构造 曝气池构造对活性物污泥法运行起着十分重要的作用。 推流式 完全混合式,12-9 活性污泥处理系统的设计、运行和管理,10. PH和碱度 活性污泥通常

11、运行在pH=6.58.5. 保持及能保持该范围的原因 维持微生物正常代谢 代谢产物氨、碳酸盐及水本身碱度，水本身酸及代谢酸。,12-9 活性污泥处理系统的设计、运行和管理,10. PH和碱度 问题及解决方法 缺少蛋白质的污水，容易pH过低。糖厂、淀粉厂和某些合成化学厂，问题尤为严重。糖、醛、丙酮和乙醇代谢为有机酸，降低pH和减慢代谢速度。 碱、草木灰或石灰可直接添加到曝气池，维持所希望的pH。碱或石灰同代谢产生的二氧化碳作用产生碳酸钠或碳酸钙可作为缓冲剂。 工业污水中的有机酸常在曝气池前进行中和。有机物被代谢时，形成了相应的碳酸盐。氨基化合物和蛋白质由于代谢释放了铵离子，从而形成碳酸铵 。,1

12、2-9 活性污泥处理系统的设计、运行和管理,10. PH和碱度 pH跌到5.5以下时，抑制硝化作用，可用pH来度量进行中的硝化作用。 pH低于6时，刺激霉菌和其它真菌的生长，抑制通常细菌的繁殖；丝状真菌的沉淀性能差，导致丝状菌膨胀，使过量的微生物流失于出流中。,12-9 活性污泥处理系统的设计、运行和管理,11. 溶解氧浓度 只要细菌能获得所需的溶解氧进行代谢，其代谢速率不受溶解氧浓度的影响。当耗氧速率超过实际的氧传递速率时，代谢速率受氧传递速率控制。 好氧代谢(包括硝化)，仅发生在曝气池中有剩余氧的地方。理论上剩余的氧约1mg/L足够。,12-9 活性污泥处理系统的设计、运行和管理,11.溶

13、解氧浓度 研究认为 ： 单个悬浮好氧细菌,溶解氧浓度只要高于0.10.3mg/L，代谢速率就不受溶解氧浓度影响。 但污泥絮体是多个个体集结在一起的絮状物，要使内部的溶解氧浓度达到0.10.3，絮体周围的溶解氧浓度一定要高得多，具体数值同絮体大小、结构及影响氧扩散性能的混合情况有关。,12-9 活性污泥处理系统的设计、运行和管理,11. 溶解氧浓度 混合情况决定絮体大小和结构。 过分曝气，虽溶解氧浓度很高，但紊动剧烈，絮体破裂，出水浊度升高。特别是对于耗氧速度不高，而泥龄偏长的系统，强烈混合使破碎的絮休很难再凝聚。 保证絮体很好凝聚的条件是活性物质占整个MLSS的1/3，当活性物质低于10时，絮

14、体很易破碎而不能很好地再凝聚。这些离散的污泥沉淀性能差，往往流失于出流中,12-9 活性污泥处理系统的设计、运行和管理,13. 污泥膨胀 概念：正常的活性污泥沉降性能良好，污泥体积指数SVI在50150，活性污泥不正常时，污泥不易沉淀，SVI升高，混合液在1000mL量筒中沉淀30min后，污泥体积膨胀，上层清夜减少，这种现象称污泥膨胀。 主要特征：污泥结构松散，质量变轻，沉淀压缩性差；SV值增大，有时达到90，SVI达到200以上，大量污泥流失，出水浑浊，二次沉淀池难以固液分离，回流污泥浓度低，无法维持曝气池正常工作。但处理功能和净化效果并不差。,12-9 活性污泥处理系统的设计、运行和管理

15、,12.污泥膨胀 分类：丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀 丝状菌膨胀 丝状菌过量发育的结果。活性污泥是菌胶团与丝状菌的共生系统，二者平衡生长时，不会产生污泥膨胀，当丝状菌生长超过菌胶团细菌时，大量的丝状菌从污泥絮体中伸出很长的菌丝体，菌丝体互相搭接，构成一个框架结构，阻碍菌胶团的絮凝和沉降，引起膨胀问题,12-9 活性污泥处理系统的设计、运行和管理,12.污泥膨胀 丝状菌膨胀 丝状菌在曝气池中过度增殖原因： 表面积容积比假说：丝状菌比表面积比絮状菌大很多，在取得低浓度底物(BOD、DO、N、P等)时更有利。例如菌胶团要求溶解氧至少0.5mg/L，而丝状菌在溶解氧低于0.1mgL的环境中也能较好地生长。

16、所以，在低底物条件下，易发生污泥膨胀。,12-9 活性污泥处理系统的设计、运行和管理,12.污泥膨胀 丝状菌膨胀 造成丝状菌膨胀的因素,12-9 活性污泥处理系统的设计、运行和管理,12.污泥膨胀 丝状菌膨胀,12-9 活性污泥处理系统的设计、运行和管理,12.污泥膨胀 丝状菌膨胀,12-9 活性污泥处理系统的设计、运行和管理,12.污泥膨胀 丝状菌膨胀,12-9 活性污泥处理系统的设计、运行和管理,12.污泥膨胀 非丝状菌膨胀 与丝状菌性膨胀类似，SVI很高，污泥难沉淀、压缩。但处理效率仍很高，上清液也清澈。显微镜下，看不到丝状细菌，即使看到也是数量极少的短丝状菌 。 非丝状菌膨胀主要发生在

17、水温较低而污泥负荷太高时，此时细菌吸附大量有机物,来不及代谢,在胞外积贮大量高粘性多糖类物质, 表面附着水大为增加，难以沉淀压缩，污泥SVI很高，形成膨胀污泥,12-9 活性污泥处理系统的设计、运行和管理,运行中发生污泥膨胀，针对膨胀的类型和丝状菌的特性，采取以下措施抑制： 控制曝气量，使曝气池中保持适量的溶解氧（不低于12mg/L，不超过4mg/L）； 调整pH值； 如氮、磷比例失调，适量投加氮和的磷化合物； 投加化学药剂（如铁盐凝聚剂、有机阳离子凝聚剂，某些黄泥等惰性物质以及漂白粉、液氯等）。但投加药剂费用较贵，停止加药后又会恢复膨胀，而且并不是对各类膨胀都是有效的； 城市污水厂的污水在经

18、过沉砂池后，跳越初沉池，直接进入曝气池。 短期内间歇曝气(闷曝)。 调整污泥负荷，通常用处理后水稀释进水。,12-9 活性污泥处理系统的设计、运行和管理,在设计时，对于容易发生污泥膨胀的污水，可以采取以下一些方法 减小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悬浮物，可使曝气池中的污泥浓度明显增加，污泥沉降性能改善； 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，或是初次沉淀池生物膜法处理曝气池二次沉淀池等工艺。这种方法，实际改变了进入后面的曝气池时的水质，可以有效地防止活性污泥的膨胀； 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。这样，既降低了曝气池的污泥负荷，又改变了进入后面部分曝气池的水质，可以有效地克服活性污泥膨胀； 用气浮法代替二次沉淀池，可以有效地使整个