污水的生物处理一.pptx

活性污泥法的基本原理原理流程第1页/共45页活性污泥的特征与微生物形态 在显微镜下呈不规则椭圆状，在水中呈“絮状”。颜色 正常呈黄褐色，但会随进水颜色、曝气程度而变（如发黑为曝气不足，发黄为曝气过度）。理化性质 =1.0021.006，含水率99%，直径大小0.020.2mm，表面积20100cm2/ml，pH值约6.7，有较强的缓冲能力。其固相组分主要为有机物，约占7585%。过度）。第2页/共45页生物特性具有一定的沉降性能和生物活性。组成 由微生物群体Ma，微生物残体Me，难降解有机物Mi，无机物Mii四部分组成。第3页/共45页活性污泥的特征与微生物组成细菌：以异养型原核生物细菌：以异养型原核生物(细菌细菌)为主，为主，数量数量107108个个/ml，自养菌数量略低。，自养菌数量略低。其优势菌种：产碱杆菌属等，它是降解其优势菌种：产碱杆菌属等，它是降解污染物质的主体，具有分解有机物的能污染物质的主体，具有分解有机物的能力。力。真真菌菌：由由细细小小的的腐腐生生或或寄寄生生菌菌组组成成，具具分分解解碳碳水水化化合合物物，脂脂肪肪、蛋蛋白白质质的的功功能能，但但丝丝状状菌菌大大量量增增殖会引发污泥膨胀。殖会引发污泥膨胀。第4页/共45页 原生动物：肉足虫，鞭毛虫和纤毛虫原生动物：肉足虫，鞭毛虫和纤毛虫3类、捕食游离细菌。其出现的顺序反映了类、捕食游离细菌。其出现的顺序反映了处理水质的好坏（这里的好坏是指有机物的去除），最初是肉足虫，继之鞭毛虫和游处理水质的好坏（这里的好坏是指有机物的去除），最初是肉足虫，继之鞭毛虫和游泳型纤毛虫；当处理水质良好时出现固着型纤毛虫，如钟虫、等枝虫、独缩虫、聚缩泳型纤毛虫；当处理水质良好时出现固着型纤毛虫，如钟虫、等枝虫、独缩虫、聚缩虫、盖纤虫等。虫、盖纤虫等。后生动物后生动物(主要指轮虫），捕食菌胶团和原生动物，是水质稳定的标志。因而利用主要指轮虫），捕食菌胶团和原生动物，是水质稳定的标志。因而利用镜检生物相评价活性污泥质量与污水处理的质量。镜检生物相评价活性污泥质量与污水处理的质量。第5页/共45页微生物增殖与活性污泥的增长第6页/共45页第7页/共45页第8页/共45页活性污泥净化反应的机理初期吸附去除初期吸附去除 污水与活性污泥接触污水与活性污泥接触510min，污水中大部分，污水中大部分有机物有机物(70%以上的以上的BOD，75%以上以上COD)迅速被去迅速被去除。此时的去除并非降解，而是被污泥吸附，粘着除。此时的去除并非降解，而是被污泥吸附，粘着在生物絮体的表面，这种由物理吸附和生物吸附交在生物絮体的表面，这种由物理吸附和生物吸附交织在一起的初期高速去除现象叫初期吸附。织在一起的初期高速去除现象叫初期吸附。第9页/共45页微生物的代射微生物的代射 被吸附的有机物粘附在絮体表面，与微生物细胞接触，在渗透膜的作用下，进被吸附的有机物粘附在絮体表面，与微生物细胞接触，在渗透膜的作用下，进入细胞体内，并在酶的作用下要不被降解，要不被同化成细胞本身。入细胞体内，并在酶的作用下要不被降解，要不被同化成细胞本身。第10页/共45页活性污泥净化反应影响因素与主要设计、运行参数 影响因素第11页/共45页微生物量的指标微生物量的指标 混合液悬浮固体浓度（混合液悬浮固体浓度（MLSS），其由），其由Ma+Me+Mi+Mii组成组成混合液挥发固体浓度（混合液挥发固体浓度（MLVSS），由），由MLVSS=Ma+Me+Mi组成组成设计指标与运行参数 MLVSS/MLSS在在0.70左右，过高过低能反映其好氧程度，但不同工艺有左右，过高过低能反映其好氧程度，但不同工艺有所差异。如吸附再生工艺所差异。如吸附再生工艺0.70.75，而，而A/O工艺工艺0.670.70。第12页/共45页活性污泥的沉降性能及其评定指标活性污泥的沉降性能及其评定指标：污泥沉降比污泥沉降比SV（%）：混合液在量筒内静置）：混合液在量筒内静置30mm后所形成沉淀污泥的后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分比。容积占原混合液容积的百分比。污泥容积指数污泥容积指数SVI：SVI=SV/MLSS。对于生活污水处理厂，一般介于。对于生活污水处理厂，一般介于70100之间。当之间。当SVI值过低时，说明絮体细小，无机质含量高，缺乏活性；值过低时，说明絮体细小，无机质含量高，缺乏活性；反之污泥沉降性能不好。反之污泥沉降性能不好。第13页/共45页 泥龄（泥龄（Sludge age）Qc 生生物物固固体体平平均均停停留留时时间间或或活活性性污污泥泥在在曝曝气气池池的的平平均均停停留留时时间间，即即曝曝气气池池内内活活性污泥总量与每日排放污泥量之比，用公式表示：性污泥总量与每日排放污泥量之比，用公式表示：cVX/XVX/QwXr。式中：。式中：X为曝气池内每日增长的活性污泥量，即要排放的活性污泥量。为曝气池内每日增长的活性污泥量，即要排放的活性污泥量。Qw为排放的剩余污泥体积。为排放的剩余污泥体积。Xr为剩余污泥浓度。其与为剩余污泥浓度。其与SVI的关系为的关系为(Xr)max106/SVI第14页/共45页 负荷负荷 BOD污泥负荷：污泥负荷：NsQSa/XV=F/M 指指单单位位重重量量活活性性污污泥泥在在单单位位时时间间内内降降解解到到预预定定程程度度的的有有机物量。机物量。BOD容积负荷：容积负荷：NvQSa/V 指指单单位位曝曝气气池池容容积积在在单单位位时时间间内内降降解解到到预预定定程程度度的的有有机机物量。物量。BOD污泥负荷和污泥负荷和BOD容积负荷的关系式：容积负荷的关系式：NvNsX。第15页/共45页 污泥产率：污泥产率：污污水水中中有有机机污污染染物物的的降降解解带带来来微微生生物物的的增增殖殖与与活活性性污污泥泥的的增增长长，活活性性污污泥泥微微生生物物的增殖是生物合成与内源呼吸的差值，即的增殖是生物合成与内源呼吸的差值，即 X=aSabX。式中式中X：活性污泥微生物净增殖量，：活性污泥微生物净增殖量，kg/d；Sr：在在活活性性污污泥泥微微生生物物作作用用下下，污污水水中中被被降降解解、去去除除的的 有有机机污污染染物物量量，SrSaSe；Sa：进入曝气池污水含有的有机污染物量，：进入曝气池污水含有的有机污染物量，kgBOD/d。Se：经活性污泥处理后出水的有机污染物量，：经活性污泥处理后出水的有机污染物量，kgBOD/d。X：混合液活性污泥量，：混合液活性污泥量，kg。a、污泥产率（降解单位有机污染物的污染量）。、污泥产率（降解单位有机污染物的污染量）。b、微生物内源代谢的自力氧化率。、微生物内源代谢的自力氧化率。第16页/共45页 由由于于细细胞胞合合成成与与内内源源代代谢谢同同步步进进行行，单单位位曝曝气气池池内内活活性性污污泥泥净净增增殖殖速速度度为为：(dx/dt)g(dx/dt)s (dx/dt)e 式中式中 (dx/dt)g为净增殖速度；为净增殖速度；(dx/dt)s为合成速度；为合成速度；(dx/dt)e为微生物内源代谢速度。为微生物内源代谢速度。其中：其中：(dx/dt)s Y(dx/dt)u Y为产率系数，每代谢为产率系数，每代谢1kgBOD合成的合成的MLVSS量。量。(dx/dt)u为微生物对有机物的降解速度。为微生物对有机物的降解速度。其中：其中：(dx/dt)e Kd Xv Kd微生物自身氧化率微生物自身氧化率d-1，并称衰减系数；，并称衰减系数；Xv为为MLVSS含量。含量。第17页/共45页 代入得：代入得：(dx/dt)g Y(dx/dt)uKd Xv X Y(SaSe)QKd VXv X为为日日污污泥泥排排放放量量；(SaSe)Q为为日日有有机机物物降降解解量量；Kd VXv 为为 池池内总内总MLVSS量。量。等式两边除以等式两边除以VXv得得X/VXv=Y(SaSe)Q/VXv Kd 由于由于 X/VXv=1/Qc；(SaSe)Q/VXv Ns（书中写成（书中写成NrS）1/Qc Y Ns Kd 第18页/共45页 有机污染物降解与需氧有机污染物降解与需氧 微生物对有机污染物的降解包括微生物对有机污染物的降解包括1/3的直接氧化分解，的直接氧化分解，2/380%需合成后需合成后再内源呼吸降解，故其需氧量为：再内源呼吸降解，故其需氧量为：O2aQSabVXv 式中：式中：a为微生物每代谢为微生物每代谢1kgBOD所需要的氧量。所需要的氧量。b为每为每kg活性污染自身氧化所需要的氧量。活性污染自身氧化所需要的氧量。两边同除以两边同除以VXv 得得 O2/VXv=a Ns b 两边同除以两边同除以QSa 得得 O2/QSa ab1/Ns 第19页/共45页活性污泥反应动力学基础莫诺特莫诺特(Monod)方程式方程式微生物生长速度和底物浓度间的关系式：微生物生长速度和底物浓度间的关系式：=maxS/Ks+S 式中：式中：为微生物比增长速度，即单位生物量的增长速度为微生物比增长速度，即单位生物量的增长速度.max为微生物最大比增长速度；为微生物最大比增长速度；Ks：饱和常数，为的底物浓度，故又称半速度常数。：饱和常数，为的底物浓度，故又称半速度常数。S：底物浓度。：底物浓度。第20页/共45页l当当底底物物过过量量存存在在时时，微微生生物物生生长长不不受受底底物物限限制制。处处于于对对数数增增长长期期，速速度度达达到到最最大大值值,为一常数。为一常数。SKs、Ks+SS =umax。l此时反应速度和底物浓度无关，呈零级反应，即此时反应速度和底物浓度无关，呈零级反应，即n=0。l当当底底物物浓浓度度较较小小时时，微微生生物物生生长长受受到到限限制制，处处于于静静止止增增长长期期，微微生生物物增增长长速速度度与与底底物物浓浓度度成成正正比比。SKs、Ks+SKs =maxS/Ks=K.Sl 此时，此时，S，与底物浓度或正，呈一级反应。，与底物浓度或正，呈一级反应。l 随随着着底底物物浓浓度度逐逐步步增增加加，微微生生物物增增长长速速度度和和底底物物浓浓度度呈呈=maxS/Ks+S，即即不不成正比关系，此时成正比关系，此时0n1呈混合反应区的生化反应。呈混合反应区的生化反应。第21页/共45页 monod方程的结论使米一门方程式引入了废水工程的理论中。具体推导如下：方程的结论使米一门方程式引入了废水工程的理论中。具体推导如下：Ydx/ds=(dx/dt)/(ds/dt)=r/q=(r/x)/(q/x)=/V。式中：式中：dx为微生物增长量；为微生物增长量；dx/dt为微生物增长速率（即为微生物增长速率（即r）；）；r/x，即微生物比增长速度；，即微生物比增长速度；ds为底物消耗量；为底物消耗量；q ds/dt，为底物降解速度；，为底物降解速度；v q/x，为底物比降解速度。，为底物比降解速度。Y.V；maxY.Vmax；带入带入=maxS/Ks+S 得：得：VVmaxS/Ks+S V(ds/dt)/X，ds/dt=VmaxSX/Ks+S第22页/共45页劳伦斯劳伦斯麦卡蒂麦卡蒂(LawrenceMc Carty)方程式方程式第第1方程方程dx/dt=Y(ds/dt)u-KdXa；1/Qc=YqKd第第2方程方程VVmaxS/(Ks+S)有机质降解速率等于其被微生物利用速率，即有机质降解速率等于其被微生物利用速率，即V=q,Vmax=qmax(ds/dt)u=VmaxSXa/(Ks+S)方程的应用方程的应用p 确立处理水有机底物浓度（确立处理水有机底物浓度（Se）与生物固体平均停留时）与生物固体平均停留时间（间（Qc）之间）之间 的关系的关系对完全混合式对完全混合式 SeKs(1/Qc+Kd)/Y(Sa-Se)-(1/Qc+Kd)对推流式对推流式1/Qc=YVmax(Sa-Se)/(Sa-Se)+KsSa/SeKd欲提高处理效果，降低欲提高处理效果，降低SeSe值，值，就必须适当提高就必须适当提高QcQc。第23页/共45页确立微生物浓度（确立微生物浓度（X）与）与Qc间的关系间的关系对完全混合式对完全混合式 XQcY(Sa-Se)/t(1+KdQc)对推流式对推流式 XQcY(Sa-Se)/t(1+KdQc)说明反应器内微生物浓度说明反应器内微生物浓度(X)是是Qc的函数。的函数。说明反应器内微生物说明反应器内微生物浓度浓度(X)(X)是是QcQc的函数的函数确立了污泥回流比确立了污泥回流比(R)与与Qc的关系。的关系。1/Qc=Q1+R-R(Xr/Xa)/V 式中：式中：Xr为回流污泥浓度为回流污泥浓度(Xr)max=106/SVI。总产率系数（总产率系数（Y）与表观产率系数（）与表观产率系数（Yobs）间的关系间的关系.YobsY/(1+KdQc)即实测污泥产率系数较理论总降低。即实测污泥产率系数较理论总降低。说明即实测污泥说明即实测污泥产率系数较理论产率系数较理论总降低总降低第24页/共45页活性污泥处理系统的运行方式与曝气池的工艺参数传统活性污泥法第25页/共45页阶段曝气活性污泥法第26页/共45页再生曝气活性污泥法第27页/共45页吸附再生曝气活性污泥法第28页/共45页AB法第29页/共45页SBR法第30页/共45页氧化沟第31页/共45页完全混合活性污泥法第32页/共45页多级活性污泥法第33页/共45页深水曝气活性污泥法第34页/共45页深井曝气活性污泥法第35页/共45页浅层曝气活性污泥法第36页/共45页曝气的理论基础扩散过程的基本规律双膜理论第37页/共45页两边同除以V：nO2在气膜、液膜中进行分子扩在气膜、液膜中进行分子扩散，而在气相和液相主体中进散，而在气相和液相主体中进行对流扩散行对流扩散n传质的阻力集中在双膜，但因传质的阻力集中在双膜，但因O2是难溶气体，是难溶气体，氧转移的决氧转移的决定性定性 n阻力又集中在液膜内阻力又集中在液膜内nO2通过液膜的转移速率是氧扩通过液膜的转移速率是氧扩散转移全过程的控制速率散转移全过程的控制速率第38页/共45页二、氧转移的影响因素1 污水水质（1）表面活性物质：修正系数=污水中的KLa/清水中的KLa（2）溶解盐类：修正系数=污水中的CS/清水中的CS第39页/共45页2温度（1）对KLa的影响（2）对CS的影响水温对氧的转移有相反的影响当1530时：水温低对氧转移有利，3035时：水温较高对氧转移有利。第40页/共45页4 氧分压修正系数=所在地区实际气压/1.013105根据亨利定律Cs=HP第41页/共45页三、氧转移系数与供气量的计算 在稳定运行条件下，氧的转移速度应等于活性污泥微生物的需氧速度（Rr）在标准条件下，转移到曝气池混合液中的总氧量（R0）：第42页/共45页解上二式得氧转移效率（氧利用率）：鼓风曝气装置的供气量为：第43页/共45页活性污泥处理系统的运行维护第44页/共45页感谢您的观看！第45页/共45页