水污染控制工程第5章.ppt
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1、第五章第五章 污水的活性污泥法处理污水的活性污泥法处理 LOGO制作:刘琨制作:刘琨站长素材 污水中即将形成一种呈黄褐色的絮凝体,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。这种絮凝体就是活性污泥。活性活性活性活性污污泥泥泥泥活性污泥法处理系活性污泥法处理系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
2、散装置站长素材 活性污泥微生物的组成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 出现细菌类细菌类 真菌类真菌类 原生动物原生动物 后生动物后生动物 站长素材 适应期适应期 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
3、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活性污泥增长曲线活性污泥增长曲线站长素材 初期吸初期吸附去除附去除 微生物的微生物的代谢代谢 活性污泥中微生物的净化过程活性污泥中微生物的净化过程物理吸附、生物吸附物理吸附、生物吸附BOD去除率高去除率高分解代谢、合成代谢分解代谢、合成代谢图5-5 微生物三项代谢活动
4、之间的数量关系站长素材 营养物营养物质平衡质平衡溶解氧含量溶解氧含量 pH值值 水温水温 有毒物质有毒物质 活性污泥净化反应影响因素活性污泥净化反应影响因素 参与活性污泥处理参与活性污泥处理的微生物,多属嗜的微生物,多属嗜温菌,其适宜温度温菌,其适宜温度介于介于1045之间之间 参与污水处理参与污水处理的微生物,一的微生物,一般最佳的般最佳的pH值值介于介于碳源、氮源、碳源、氮源、无机盐类及无机盐类及某些生长素某些生长素等等 站长素材 混合液悬浮固体浓度混合液悬浮固体浓度 (MLSS)混合液中活性污泥混合液中活性污泥微生物量指标的控制微生物量指标的控制 混合液挥发性悬浮固体浓度混合液挥发性悬浮
5、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 站长素材 混合液在量简内静置混合液在量简内静置30min后所形成沉后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率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(曝气池内活性污泥总量(VX)与每日排)与每日排放污泥量之比,称之为污泥龄,即活性放污泥量之比,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)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
6、)污泥容积指数)污泥容积指数 (SVI)(SVI)(3 3)污泥龄)污泥龄)污泥龄)污泥龄 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 SVI值过低值过低,说明泥粒细小,无机,说明泥粒细小,无机质含量高,缺乏活性。质含量高,缺乏活性。而而SVI值过值过高高,说明污泥的沉降性能不好,并,说明污泥的沉降性能不好,并且已有产生膨胀的可能。且已有产生膨胀的可能。站长素材 BOD-污泥负荷所表示的是曝气池内污泥负荷所表示的是曝气池内单位重量(单位重量(kg)活性污泥,在单位时)活性污泥,在单位时间(间(1d)内能够接受并将其降解到预)内能够接受并将其降解到预定程度的有机污染物量(定程度
7、的有机污染物量(BOD)。)。(4 4)BOD-BOD-污泥负污泥负污泥负污泥负荷与荷与荷与荷与BOD-BOD-容积负荷容积负荷容积负荷容积负荷(5 5)有有有有机机机机污污污污染染染染物物物物降降降降解与活性污泥的增长解与活性污泥的增长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)有机污染物)有机污染物降解与需氧降解与需氧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和内源代谢二项生理活动的综合结果 站长素材 莫诺(莫诺(mono
8、d)方程式)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描述底物浓度与微生物比增殖速度之间的关系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 关系曲线站长素材 传统活性污泥传统活性污泥法处理系统法处理系统.第二节第二节 活性污泥法的传统运行方式与变形工艺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
9、,再经减速增长到池末端的内源呼吸期的完整的生长周期。站长素材 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。站长素材 阶段曝气活性阶段曝气活性污泥法系统污泥法系统.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站长素材 阶段曝气活性污泥法系统阶段曝气活性污泥法系统 的优势的优势123 曝气池
10、内有机曝气池内有机污染物负荷及污染物负荷及需氧率得到均需氧率得到均衡,缩小了耗衡,缩小了耗氧速度一与充氧速度一与充氧速度之间的氧速度之间的差距,有助于差距,有助于能耗的降低能耗的降低污水分散均衡污水分散均衡注入,提高了注入,提高了曝气池对水质、曝气池对水质、水量冲击负荷水量冲击负荷的适应能力的适应能力 混合液中的活性混合液中的活性污泥浓度沿池长污泥浓度沿池长逐步的降低,出逐步的降低,出流混合液的污泥流混合液的污泥较低,减轻二次较低,减轻二次沉淀池的负荷,沉淀池的负荷,有利于提高二次有利于提高二次沉淀池固、液分沉淀池固、液分离效果。离效果。站长素材 再生曝气活性再生曝气活性污泥法系统污泥法系统.
11、工艺特征: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 站长素材 吸附一再生活吸附一再生活性污泥法系统性污泥法系统.图5-14 吸附一再生活性污泥法系统主要特点:主要特点:将活性污泥对有机污染物降解的两个过程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吸附与代谢稳定,分别在各自的反应器内进行。内进行。站长素材 传统活性污泥法处理系统的特征传统活性污泥法处理系统的特征 本工艺对水质、水量的
12、本工艺对水质、水量的冲击负荷具有一定的承冲击负荷具有一定的承受能力。受能力。不宜处理溶解性有机污不宜处理溶解性有机污染物含量较多的污水,染物含量较多的污水,处理效果也低于传统法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污水与活性污泥在吸附池内接触的时间较短,吸附内接触的时间较短,吸附池、再生池的容积较小。池、再生池的容积较小。站长素材 延时曝气活性延时曝气活性延时曝气活性延时曝气活性污泥法系统污泥法系统污泥法系统污泥法系统 BOD-SS负荷非常低,曝气反应负荷非常低,曝气反应时间比较长,一般多在时间比较长,一般多在24h以上。以上。活性污
13、泥在池内长期处于内源呼活性污泥在池内长期处于内源呼吸期,剩余污泥量少,勿需再进吸期,剩余污泥量少,勿需再进行厌氧消化处理行厌氧消化处理处理水稳定性高,处理水稳定性高,对原污水水质、水对原污水水质、水量变化有较强适应量变化有较强适应性,勿需设初次沉性,勿需设初次沉淀池淀池 曝气时间长,池容大,曝气时间长,池容大,基建费和运行费用都较基建费和运行费用都较高,占用较大的土地面高,占用较大的土地面积积 特点特点 优点点缺点缺点站长素材 高负荷活性高负荷活性污泥法系统污泥法系统.本工艺的主要特点是本工艺的主要特点是BOD-SS负负荷高,曝气时间短,处理效果较荷高,曝气时间短,处理效果较低,一般低,一般B
14、OD5的去除率不超过的去除率不超过75%站长素材 完全混合活性污泥法系统完全混合活性污泥法系统 污水在曝气池内均匀分布,污水在曝气池内均匀分布,各部位的水质基本相同,各部位的水质基本相同,F:M值相等,微生物群体值相等,微生物群体的组成和数量几近一致,的组成和数量几近一致,各部位有机污染物降解工各部位有机污染物降解工况相同况相同 对冲击负荷有较强的适应对冲击负荷有较强的适应能力,适用于处理浓度较能力,适用于处理浓度较高的工业废水高的工业废水。图5-16完全混合活性污泥法系统优点优点曝气池内混合液的需曝气池内混合液的需氧速度均衡,动力消氧速度均衡,动力消耗低于推流式曝气池耗低于推流式曝气池缺点:
15、缺点:活性污泥容易产生膨胀现象,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其处理水水质低于采用推流式曝气池的活性污泥法系统。池的活性污泥法系统。站长素材 多级活性污多级活性污泥法系统泥法系统.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可以考虑采用二级甚至三级活性污泥法处理系统法处理系统 采用多级活性污泥法系统,可以取得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都较高,只有在非常必要时考虑采用站长素材
16、优势:优势:1.由于水压增大,加由于水压增大,加快了氧的传递速率,快了氧的传递速率,从而提高混合液的从而提高混合液的饱和溶解氧浓度,饱和溶解氧浓度,有利于活性污泥微有利于活性污泥微生物的增殖和对有生物的增殖和对有机物的降解。机物的降解。2.曝气池向竖向深度曝气池向竖向深度发展,减小了占用发展,减小了占用土地的面积。土地的面积。.深水曝气活性深水曝气活性污泥法系统污泥法系统 两种形式:两种形式:(一)深水中层曝气池(一)深水中层曝气池(二)深水底层曝气池(二)深水底层曝气池站长素材 浅层曝气活性污泥法系统浅层曝气活性污泥法系统 深井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
17、污泥法系统图5-21 浅层曝气曝气池 站长素材 纯氧曝气活纯氧曝气活性污泥法系性污泥法系统统.主要效益:主要效益:1.氧利用率可达氧利用率可达80%90%,而鼓风曝气系统仅为而鼓风曝气系统仅为10%左右左右2.曝气池内混合液的曝气池内混合液的MLSS比比较高,可达较高,可达40007000mg/L,能够提高曝气,能够提高曝气池的容积负荷池的容积负荷3.曝气池混合液的曝气池混合液的SVI值较低值较低所以污泥膨胀现象较少发所以污泥膨胀现象较少发生。同时产生的剩余污泥生。同时产生的剩余污泥量也很少量也很少站长素材 曝气的目的曝气的目的 曝气方法曝气方法 鼓风曝气、鼓风曝气、机械曝气机械曝气两者联合的
18、鼓风两者联合的鼓风-机械曝气机械曝气 1.向曝气池中的混合液提供足够的溶解氧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使混合液中的活性污泥与污水充分接触 第三节第三节 活性污泥反应器活性污泥反应器曝气池曝气池站长素材 1 1、菲克(、菲克(、菲克(、菲克(FickFick)定律定律定律定律 2 2、双膜理论、双膜理论、双膜理论、双膜理论(二)(二)氧转移原理氧转移原理 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。站长素材 影响氧转移影响氧转移影响氧转移影响氧转移的因素的因素的因素的因素 液体的紊流液体的紊流程度程度
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