水污染控制工程第5章.pptx

污水中即将形成一种呈黄褐色的絮凝体，这种絮凝体就是活性污泥。活性污泥活性污泥活性污泥法处理系活性污泥法处理系统的基本流程统的基本流程图5-l活性污泥法系统的基本流程（传统活性污泥法系统）1-经预理后的污水；2-活性污泥反应器-曝气池；3-从曝气池流出的混合液；4-二次沉淀池；5-处理水；6-污泥井；7-回流污泥系统；8-剩余污泥；9-来自空压机站的空气；10-曝气系统与空气扩散装置第1页/共54页活性污泥微生物的组成 活性污泥微生物中的细菌以异养型的原核细菌为主，在正常成熟的活性污泥上的细菌数量大致介于107108个/mL之间 真菌的细胞构造较为复杂，种类也比较繁多。丝状菌的异常大量增殖是活性污泥膨胀的主要诱因之一。原生动物为活性污泥系统中的指示性微生物。后生动物（主要指轮虫）在活性污泥系统中是不经常出现的，仅在处理水质优异的完全氧化型的活性污泥系统 出现细菌类 真菌类 原生动物 后生动物 第2页/共54页适应期 这是微生物培养的最初阶段，是微生物细胞内各种酶系统对新培养基环境的一个适应过程。微生物的增殖速度与时间呈直线关系，为一个常数值，其值即为直线的斜率。营养物质逐步成为微生物增殖的制约因素，微生物增殖速度减慢，增殖速度和细胞衰亡速度大致相等，微生物活体数达到最高水平，同时也趋于稳定。微生物由于得不到充足的营养物质，而开始利用自身内储存的物质或衰死菌体，进行内源代谢以维持生理活动。对数增殖期 减速增殖期 内源呼吸期活性污泥增长曲线第3页/共54页初期吸附去除 微生物的代谢 活性污泥中微生物的净化过程物理吸附、生物吸附BOD去除率高分解代谢、合成代谢图5-5 微生物三项代谢活动之间的数量关系第4页/共54页营养物质平衡溶解氧含量 pH值 水温 有毒物质 活性污泥净化反应影响因素 参与活性污泥处理的微生物，多属嗜温菌，其适宜温度介于1045之间 参与污水处理的微生物，一般最佳的pH值介于6.58.5碳源、氮源、无机盐类及某些生长素等 第5页/共54页混合液悬浮固体浓度 （MLSS）混合液中活性污泥微生物量指标的控制 混合液挥发性悬浮固体浓度 (MLVSS)它表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总重量。本项指标所表示的是混合液活性污泥中有机性固体物质这部分的浓度 第6页/共54页混合液在量简内静置30min后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率曝气池内活性污泥总量（VX）与每日排放污泥量之比，称之为污泥龄，即活性污泥在曝气池内的平均停留时间 （1 1）污泥沉降比）污泥沉降比 (SV)(SV)（2 2）污泥容积指数）污泥容积指数 (SVI)(SVI)（3 3）污泥龄）污泥龄 活性污泥的沉降性能及其评定指标 SVI值过低，说明泥粒细小，无机质含量高，缺乏活性。而SVI值过高，说明污泥的沉降性能不好，并且已有产生膨胀的可能。第7页/共54页 BOD-污泥负荷所表示的是曝气池内单位重量（kg）活性污泥，在单位时间（1d）内能够接受并将其降解到预定程度的有机污染物量（BOD）。（4 4）BOD-BOD-污泥负污泥负荷与荷与BOD-BOD-容积负荷容积负荷（5 5）有有机机污污染染物物降降解与活性污泥的增长解与活性污泥的增长（6 6）有机污染物）有机污染物降解与需氧降解与需氧活性污泥的沉降性能及其评定指标 活性污泥微生物的增殖是微生物合成反应和内源代谢二项生理活动的综合结果 第8页/共54页莫诺（monod）方程式 微生物的比增殖速度，即单位生物量的增殖速度微生物最大比增殖速度，；时的底物浓度，也称之为半速度常数，质量/容积；有机底物浓度。饱和常数，为当描述底物浓度与微生物比增殖速度之间的关系 图5-7 莫诺方程式与其 关系曲线图5-8 米-门方程式与其 关系曲线第9页/共54页传统活性污泥法处理系统.第二节 活性污泥法的传统运行方式与变形工艺图5-9 传统活性污泥法系统工艺特征：有机污染物在曝气池内的降解，经历了第一阶段的吸附和第二阶段代谢的完整过程，活性污泥也经历了一个从池首端的对数增长，再经减速增长到池末端的内源呼吸期的完整的生长周期。第10页/共54页 图5-10 传统活性污泥法系统曝气池内需氧率的变化传统活性污泥法处理系统的不足 曝气池容积较大，占用的土地较多，基建费用高 耗氧速度沿池长是变化的，而供氧速度难于与其相吻合、适应，供需氧不匹配。对进水水质、水量变化的适应性较低，抗冲击能力差。第11页/共54页阶段曝气活性污泥法系统.图5-11 阶段曝气活性污泥法系统污水沿曝气池的长度分散地，且均衡地进入。图5-12 阶段曝气活性污泥法系统曝气池内需氧量变化工况第12页/共54页阶段曝气活性污泥法系统 的优势123 曝气池内有机污染物负荷及需氧率得到均衡，缩小了耗氧速度一与充氧速度之间的差距，有助于能耗的降低污水分散均衡注入，提高了曝气池对水质、水量冲击负荷的适应能力 混合液中的活性污泥浓度沿池长逐步的降低，出流混合液的污泥较低，减轻二次沉淀池的负荷，有利于提高二次沉淀池固、液分离效果。第13页/共54页再生曝气活性污泥法系统.工艺特征：从二次沉淀池排出的回流污泥，不直接进入曝气池，而是先进入称之为再生池的反应器内，进行曝气，在污泥得到充分再生，活性恢复后，再行进入曝气池与流入的污水相混合、接触，进行有机污染物降解反应 图5-13再生曝气活性污泥法系统 第14页/共54页吸附一再生活性污泥法系统.图5-14 吸附一再生活性污泥法系统主要特点：将活性污泥对有机污染物降解的两个过程吸附与代谢稳定，分别在各自的反应器内进行。第15页/共54页 传统活性污泥法处理系统的特征 本工艺对水质、水量的冲击负荷具有一定的承受能力。不宜处理溶解性有机污染物含量较多的污水，处理效果也低于传统法图5-15 污水与活性污泥混合曝气后BOD5值的变化情况污水与活性污泥在吸附池内接触的时间较短，吸附池、再生池的容积较小。第16页/共54页延时曝气活性延时曝气活性污泥法系统污泥法系统 BOD-SS负荷非常低，曝气反应时间比较长，一般多在24h以上。活性污泥在池内长期处于内源呼吸期，剩余污泥量少，勿需再进行厌氧消化处理处理水稳定性高，对原污水水质、水量变化有较强适应性，勿需设初次沉淀池 曝气时间长，池容大，基建费和运行费用都较高，占用较大的土地面积 特点 优点缺点第17页/共54页高负荷活性污泥法系统.本工艺的主要特点是BOD-SS负荷高，曝气时间短，处理效果较低，一般BOD5的去除率不超过75%第18页/共54页 完全混合活性污泥法系统 污水在曝气池内均匀分布，各部位的水质基本相同，F:M值相等，微生物群体的组成和数量几近一致，各部位有机污染物降解工况相同 对冲击负荷有较强的适应能力，适用于处理浓度较高的工业废水。图5-16完全混合活性污泥法系统优点曝气池内混合液的需氧速度均衡，动力消耗低于推流式曝气池缺点：活性污泥容易产生膨胀现象，其处理水水质低于采用推流式曝气池的活性污泥法系统。第19页/共54页多级活性污泥法系统.图5-17 多级（二级）活性污泥法处理系统当原污水含有高浓度的有机污染物时可以考虑采用二级甚至三级活性污泥法处理系统 采用多级活性污泥法系统，可以取得高质量的处理水，但建设费及运行费都较高，只有在非常必要时考虑采用第20页/共54页优势：1.由于水压增大，加快了氧的传递速率，从而提高混合液的饱和溶解氧浓度，有利于活性污泥微生物的增殖和对有机物的降解。2.曝气池向竖向深度发展，减小了占用土地的面积。.深水曝气活性污泥法系统 两种形式：（一）深水中层曝气池（二）深水底层曝气池第21页/共54页 浅层曝气活性污泥法系统 深井曝气活性污泥法系统 图5-20深井曝气活性污泥法系统图5-21 浅层曝气曝气池 第22页/共54页纯氧曝气活性污泥法系统.主要效益：1.氧利用率可达80%90%，而鼓风曝气系统仅为10%左右2.曝气池内混合液的MLSS比较高，可达40007000mg/L，能够提高曝气池的容积负荷3.曝气池混合液的SVI值较低所以污泥膨胀现象较少发生。同时产生的剩余污泥量也很少第23页/共54页曝气的目的 曝气方法 鼓风曝气、机械曝气两者联合的鼓风-机械曝气 1.向曝气池中的混合液提供足够的溶解氧2.使混合液中的活性污泥与污水充分接触 第三节 活性污泥反应器曝气池第24页/共54页 1 1、菲克（、菲克（FickFick）定律定律 2 2、双膜理论、双膜理论（二）氧转移原理 氧总转移系数，此值表示在曝气过程中氧的总传递性，当传递过 程中阻力大，则 值低，反之则 值高。第25页/共54页影响氧转移影响氧转移的因素的因素 液体的紊流程度 污水水质 氧分压 水温 气泡的大小 气泡与液体的接触时间 第26页/共54页（1）穿孔管（2）WM-180 网状膜空气扩散装置（1）扩散板（2）扩散管（3）固定式平板型微孔空气扩散器（4）固定式钟罩型微孔空气扩散器（5）膜片式微孔空气扩散器（1）倒盆式空气扩散装置（2）固定螺旋空气扩散装置（3）金山I型空气扩散装置微气泡空气扩散装置中气泡空气扩散装置 水力剪切式空气扩散装置 鼓风曝气系统与空气扩散装置 第27页/共54页（1）上流式水下空气扩散装置（2）下流式水下空气扩散装置（1）密集多喷嘴空气扩散装置（2）射流式空气扩散装置 水力冲击式空气扩散装置 水下空气扩散装置第28页/共54页（1）泵形叶轮曝气器（2）K型叶轮曝气器（3）倒伞形叶轮曝气器（4）平板形叶轮曝气器竖轴式机械曝气装置 卧轴式机械曝气装置 机械曝气装置 现在应用的卧轴式机械曝气器主要是转刷曝气器。它具有负荷调节方便、维护管理容易、动力效率比较高等优点。第29页/共54页推流式、完全混合式和循环混合式推流式、完全混合式和循环混合式 长方廊道形、方形、圆形以及环状跑道形长方廊道形、方形、圆形以及环状跑道形 鼓风曝气池、机械曝气池以及两者联合使用鼓风曝气池、机械曝气池以及两者联合使用 曝气一沉淀池合建式和分建式曝气一沉淀池合建式和分建式 按与二次沉淀池之间的关系 按曝气方法按平面形状按混合液流动形态 分类曝气池分类 第30页/共54页 （一）推流式曝气池特点：污水（混合液）从池的一端流入，在后继水流的推动下，沿池长度流动，并从池的另一端流出池外。考虑下列各项问题：1、关于曝气系统与空气扩散装置 2、关于曝气池的数目及廊道的排列与组合 3、关于曝气池廊道的长度、宽度和深度 4、关于在曝气池内设横向隔墙分室问题5、关于曝气池的顶部与底部 6、关于曝气池的进水、进泥与出水设备 第31页/共54页曝气沉淀池曝气沉淀池 沉淀区沉淀区 曝气区曝气区 导流区导流区 考虑到表面机械曝气装置的提升能力，深度一般在4m以内为宜 位于曝气区与沉淀区之间，其宽度通过计算确定，一般在0.6左右 位于导流区和曝气区的外侧，其功能是泥水分离，上部为澄清区，下部为污泥区。第32页/共54页综合考虑各种因素，选择最佳方案BOD-污泥负荷率混合液污泥浓度污泥回流比 充分掌握与污水、污泥有关的原始资料与数据 工艺各个环节的计算设计（四）确定处理工艺流程（三）应确定的主要各项参数（二）原始资料与数据（一）设计步骤第四节 活性污泥处理系统的工艺设计第33页/共54页曝气池（区）容积计算 曝气池（区）的容积：容积负荷率：定曝气池（区）容积的计算式为：回流污泥浓度可近似地按下式确定：混合液污泥浓度（X）和污泥回流比（R）及回流污泥浓度（Xr）之间的关系：混合液浓度：第34页/共54页三、曝气系统设计（一）需氧量与供气量的计算活性污泥处理系统的日平均需氧量，一般按式（5-40）计算 （5-40）变换成（5-41）并通过试验取得数据或归纳污水处理厂的运行数据，按图5-51的形式，通过图解法求定图5-51 a、b值图解确定法 日平均需气量、最大时需氧量确定后，即可按公式（5-40）计算供气量。第35页/共54页空气扩散装置的选定，并对其进行布置。空气管道布置与计算 空压机型号与台数的确定与空压机房的设计 鼓风曝气系统的计鼓风曝气系统的计算与设计算与设计 第36页/共54页机械曝气装置的设计 机械曝气装置的设计内容主要是：选择叶轮的型式和确定叶轮的直径在选择叶轮型式时要考虑叶轮的充氧能力、动力效率以及加工条件等叶轮直径的确定，主要取决于曝气池的需氧量，使所选择的叶轮的充氧量能够满足混合液需氧量的要求第37页/共54页 （一）污泥回流系统的设计2、污泥提升设备的选择与设计1、回流污泥量的计算在污泥回流系统，常用的污泥提升设备主要是：污泥泵、空气提升器和螺旋泵。图5-52 空气提升器构造示意图 图5-53螺旋提升泵的基本构造图第38页/共54页每日排除的剩余污泥 处置 大中型污水处理厂大中型污水处理厂 小型污水处理厂小型污水处理厂首先将其引入浓缩池进行浓缩，使其含水率由99%降至96%左右，然后与由初次沉淀池排出的污泥共同进行厌氧消化处理。（二）剩余污泥及其处置每日从系统中排除的剩余污泥量 挥发性剩余污泥量（干重）剩余污泥可以考虑回流到初次沉淀池，使其产生某种程度的生物絮凝作用，提高初次沉淀池的去除效果第39页/共54页 二次沉淀池 特点：它的作用是泥水分离，使混合液澄清、浓缩和回流活性污泥。其工作效果能够直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。二次沉淀池的计算与设计 1、表面负荷法（1）沉淀池表面面积（2）二次沉淀池有效水深（3）二次沉淀池污泥区容积2、固体通量法第40页/共54页第五节 活性污泥处理新工艺图5-55 氧化沟平面图图5-56 以氧化沟为生物处理单元的污水处理流程氧化沟第41页/共54页在流态上，氧化沟是介于完全混合与推流之间。（1）氧化沟一般呈环形沟渠状，平面多为椭圆形或圆形（2）单池的进水装置比较简单（1）可考虑不设初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能够达到好氧稳定的程度。（2）可考虑不单设二次沉淀池，使氧化沟与二次沉淀池合建，可省去污泥回流装置（3）BOD负荷低 构造方面水流混合方面工艺方面氧化沟具有下列各项特征第42页/共54页CEO分类横轴曝气装置 纵轴曝气装置 向混合液供氧 使混合液中物质充分接触推动水流曝气转刷 曝气转盘 氧化沟的曝气装置 功能 第43页/共54页常用的氧常用的氧化沟系统化沟系统 卡罗塞氧化沟 交替工作氧化沟系统 二次沉淀池交替运行氧化沟系统 图5-57卡罗塞氧化沟系统（一）1-污水泵站；1-回流污泥泵站；2-氧化沟；3-转刷曝气器4-剩余污泥排放；5-处理水排放；6-长次沉淀池图5-60 池交著工作氧化沟系统1-沉砂池；2-曝气转刷；3-出水堰；4-排泥井；5-污泥井图5-61 二次沉淀池交替运行氧化沟系统第44页/共54页 奥巴勒（Orbal）氧化沟系统 特点：1.污水首先进入最外环的沟渠，然后依次进入下一层沟渠，最后由位一于中心的沟渠流出进入二次沉淀池。2.在运行时，应使外、中、内3层沟渠内混合掖的溶解氧保持较大的梯度，这样既有利于提高充氧效果，也有可能使其具有脱氮除磷的功能。图5-63 奥巴勒型氧化沟第45页/共54页 曝气-沉淀一体化氧化沟 特点：一体化氧化沟将曝气、沉淀两种功能集于一体，可减少占地面积，免除污泥回流系统，但其构造尚待进一步完善，运行经验也待进一步研究。图5-64 曝气-沉淀一体化氧化沟第46页/共54页 特点：1.无设置调节池的必要 2.能够同步进行脱氮和除磷 3.SVI值较低，不易发生污 泥膨胀4.工艺可全部实现自动化序批式活性污泥法（SBR）间歇式活性污泥处理系统 图5-65 间歇式活性污泥处理系统工艺流程第47页/共54页Text in hereText in hereText in here流入 反应 沉淀 排放 间歇式活性污泥法系统 闲置图5-66 间歇式活性污泥法曝气池运行操作5个工序示意图第48页/共54页变形工艺变形工艺优点：将同步去除BOD、脱氮、除磷的A-A-O工艺集于一池，有无污泥回流和混合液的内循环，能耗低污泥龄长，污泥沉降性能好，剩余污泥少 特征：1.对水质变化适应性强2.去除BOD的同时，可以脱氮除磷间歇式循环延时曝气活性污泥工艺 循环式活性污泥工艺 DAT-IAT工艺 SBR工艺的主要的变形工艺 特征：1.进水区设置一生物选择器 2.活性污泥由反应器回流 第49页/共54页A段 组成：曝气池以及二次沉淀池作用：去除有机污染物 组成：吸附池和中间沉淀池作用：改善污水的可生化性 AB法污水处理工艺 与传统的活性污泥处理相较，AB工艺的主要特征是：全系统共分预处理段、A段、B段等3段。B段第50页/共54页活性污泥处理系统的投产准备工作 运行效果的检测 项目反映处理效果的项目：进出水总的和溶解性的BOD、COD，进出水总的和挥发性的SS，进出水的有毒物质反映污泥营养和环境条件的项目：氮、磷、pH、水温等；反映污泥情况的项目：污泥沉降比（SV%），MLSS、MLVSS、SVI、溶解氧、微生物观察等 活性污泥处理系统的运行管理（一）活性污泥的培养与驯化（二）试运行第51页/共54页影响活性污泥处理系统正常运行 污泥膨胀污泥膨胀 污泥解体污泥解体 污泥腐化污泥腐化 污泥上浮污泥上浮 泡沫问题泡沫问题第52页/共54页LOGO谢谢！第53页/共54页感谢您的观看！第54页/共54页