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1、污水处理的专项讲解 活性污泥法,郝大拿 20XX年X月,目录 概述 曝气池 二次沉淀池,一、概述活性污泥法的历史什么是活性污泥？活性污泥的基本组成活性污泥的主要生物种类活性污泥法基本原理活性污泥法基本工艺流程活性污泥法对进水水质的要求评价活性污泥的指标,活性污泥法的历史,活性污泥法是对城市污水及有机工业废水最有效的生物处理法。1913年，英国曼彻斯特大学的Flowler, Ardon及Rocket等人进行模拟实验曝气污泥处理污水，1914年将实验结果在英国的化学工程学会发表，为活性污泥法的创始。该技术在世界范围内研究及应用已有90多年的历史。,什么是活性污泥？,在曝气池内，悬浮着大量肉眼可观察
2、到的絮状污泥颗粒，这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成，它有巨大的表面积和很强的吸附性能，称为活性污泥。,活性污泥的基本组成,1、活性的微生物 2、微生物自身氧化的残留物 3、吸附在活性污泥上不能被生物降解的有机物和无机物4、其中微生物是活性污泥的主要组成部分。活性污泥中的微生物又是由细菌、真菌、原生动物、后生动物等多种微生物群体相结合所组成的一个生态系5、活性污泥通常为黄褐色或褐色絮状颗粒，其直径一般为0.022mm，含水率一般为99.299.8，密度因含水率不同而异，一般为1.0021.006g/cm3,活性污泥的基本组成,6、细菌是活性污泥组成和净化功能的中心，是微生物的最主要部
3、分 7、污水中有机物的性质决定哪些种属的细菌占优势8、在一定的能量水平(即细菌的活动能力)下，细菌构成了活性污泥絮凝体的大部分，并形成菌胶团，具有良好的自身凝聚和沉降性能9、在活性污泥中，除细菌外还出现原生动物，是细菌的首次捕食者，继之出现后生动物，是细菌的第二次捕食者。,活性污泥的主要生物种类,1、细菌类(单细胞生物)：球衣细菌、硝化菌、脱氮菌、聚磷菌等 好氧/厌氧 分解吸收有机物2、原生动物：变形虫、纤毛虫、鞭毛虫等 分解有机物、细菌，再生表面吸附能力3、藻类：兰藻类、绿藻类、硅藻类等 植物 光合作用 氧化有机物4、后生动物 多细胞生物体，轮虫，线虫细菌是活性污泥中最重要的成员，除一般的球
4、菌、杆菌、螺旋菌外，还有许多比较高级的丝状细菌。 在活性污泥中，细菌以菌胶团的形式存在，它是一个相当复杂的微生物群落。,活性污泥法基本原理,活性污泥法（activated sludge process）是在人工充氧条件下，对污水和各种微生物群体进行培养和驯化，形成活性污泥（絮体状、比表面积大的微生物群体），利用活性污泥的吸附和氧化作用，以分解去除污水中的污染物质，然后进入二沉池进行泥水分离，大部分污泥再回流到曝气池（使曝气池内的底物和微生物的比值保持在一定的水平），多余部分则排出活性污泥系统（称剩余活性污泥）。,活性污泥法基本工艺流程,活性污泥法对进水水质的要求,1、营养源 BOD/N/P =
5、 100:5:12、pH 6.09.03、温度 12254、进水浓度:BOD5、CODCr、SS、NH4-N、TN、TP5、水量、水质的变化6、其它：油、溶解盐、重金属（锌、铜、钴、钼/镍、镉、铬）等,评价活性污泥的指标,1、混合液悬浮固体（MLSS）:曝气池中混合液单位体积的固体重量（mg/L），是计量活性污泥数量的指标。2、混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）：曝气池混合液悬浮固体中有机物的重量。3、污泥沉降比（SV）：曝气池混合液在100mL量筒中，静置30min后，沉淀污泥与混合液的体积比(%)。4、污泥指数（SVI）：曝气池混合液经30min静沉后，1g干污泥所占的体积（以mL计）。5
6、、污泥龄（SRT）:指曝气池中工作着的活性污泥总量与排放的剩余污泥之比值（单位为：d）。6、水力停留时间：指污水在曝气池中的平均停留时间，W/Q。7、有机负荷（F/M）：入流污水BOD的量（食物）和活性污泥量（微生物）比值称为污泥负荷。 8、BOD/COD B/C,二、曝气池什么是曝气池曝气池中活性污泥净化过程与机理评价活性污泥的指标曝气原理曝气池活性污泥法的工艺参数曝气池活性污泥的质量,什么是曝气池？,曝气池是由微生物组成的活性污泥与污水中的有机污染物质充分混合接触，并进而将其吸收并分解的场所，它是活性污泥工艺的核心。,曝气池中活性污泥净化过程与机理,1）初期去除与吸附作用 2） 微生物的代
7、谢作用 3） 絮凝体的形成与凝聚沉降、分离,曝气池中活性污泥净化过程与机理,1）初期去除与吸附作用 在很多活性污泥系统里，当污水与活性污泥接触后很短的时间（1045 min)内就出现了很高的有机物(BOD)去除率。 这种初期高速去除现象是吸附作用所引起的。由于污泥表面积很大(可达200010000m2/m3混合液)，且表面具有多糖类粘质层，因此，污水中悬浮的和胶体的物质是被絮凝和吸附去除的。 吸附：在气液、固液等相界面上，物质因物理及化学作用而被浓缩，即为吸附。,曝气池中活性污泥净化过程与机理,2） 微生物的代谢作用 活性污泥中的微生物以污水中各种有机物作为营养，在有氧的条件下，将其中一部分有
8、机物合成新的细胞物质(原生质)，对另一部分有机物则进行分解代谢，即氧化分解以获得合成新细胞所需要的能量，并最终形成CO2和H2O等稳定物质。被吸附有机物的氧化和同化 氧化：微生物为了获得合成细胞和维持其生命活动等所需的能量，将吸附的有机物进行分解。 同化：微生物利用氧化所获得的能量，将有机物合成为新的细胞组织。,曝气池中活性污泥净化过程与机理,2） 微生物的代谢作用 氨化作用：有机氮转化成氨氮。生物硝化：利用化能自养微生物（硝化细菌）将氨氮氧化成硝酸盐的一种生化反应。 NH4+2O2 NO3-+2H+H2O 可以看出1g氮完成硝化反应需氧4.57g；硝化反应将释放出H+，从而使pH下降，一般来
9、说1g氨氮完全硝化，需OH-/7.1g ；此外，硝化细菌是自养菌有机物，若BOD过高使增殖速度较高的异养菌迅速增殖，使硝化细菌得不到优势，硝化反应无法进行。,曝气池中活性污泥净化过程与机理,2） 微生物的代谢作用 生物反硝化：指污水中的硝酸盐在缺氧条件下，被微生物（反硝化细菌）还原为氮气的生化反应过程。 NO3-有机物 N2 +NOx+OH- 反硝化细菌是异氧厌氧菌，还原1g硝态氮生成3.75g碱 度。总的来说，脱氮反应的进行需要消耗碱度，pH降低。,曝气池中活性污泥净化过程与机理,2） 微生物的代谢作用 生物除磷：在A-O除磷工艺流程中，聚磷菌交替地处于厌氧状态和好氧状态。在厌氧状态下，聚磷
10、菌能吸收污水中的乙酸、甲酸、丙酸及乙醇等极易生物降解的有机物质，贮存在体内作为营养源，同时将体内存储的聚磷酸盐以PO43-P的形式释放出来，以便获得能量。在好氧状态下，聚磷菌将体内存储的有机物氧化分解，产生能量，同时将污水中的PO43-P 超量吸收至体内，以聚磷酸盐的形式贮存起来。这样，在排放的剩余污泥中，便含有大量的磷，从而达到了除磷的目的。,曝气池中活性污泥净化过程与机理,3） 絮凝体的形成与凝聚沉降、分离 如果形成菌体的有机物不从污水中分离出去，这样的净化不能算结束。 为了使菌体从水中分离出来，现多采用重力沉降法。如果每个菌体都处于松散状态，由于其大小与胶体颗粒大体相同，它们将保持稳定悬
11、浮状态，沉降分离是不可能的。为此，必须使菌体凝聚成为易于沉降的絮凝体。 絮凝体的形成是通过丝状细菌来实现的。,评价活性污泥的指标,1、混合液悬浮固体（ mixed liquor suspended solid, MLSS）混合液是曝气池中污水和活性污泥混合后的混合悬浮液。 混合液固体悬浮物数量是指单位体积混合液中干固体的含量，单位为mg/L或g/L，工程上还常用kg/m3，也称混合液污泥浓度（一般用X表示）。它是计量曝气池中活性污泥数量多少的指标。一般活性污泥法中，MLSS浓度一般为20004000mg/L。,评价活性污泥的指标,2、混合液挥发性悬浮固体（ mixed liquor volat
12、ile suspended solid, MLVSS）：指混合液悬浮固体中的有机物的重量，单位为mg/L、g/L或kg/m3。 把混合液悬浮固体在600焙烧，能挥发的部分即是挥发性悬浮固体，剩下的部分称为非挥发性悬浮固体（MLNVSS）。 一般在活性污泥法中用MLVSS表示活性污泥中生物的含量。在一般情况下，MLVSS/MLSS的比值较固定，对于生活污水，常在0.75左右。对于工业废水，其比值视水质不同而异。,评价活性污泥的指标,3、污泥沉降比（ settling volume, sludge sedimentation ratio, SV）污泥沉降比是指曝气池混合液在l00mL量筒中，静置沉
13、降30min后，沉降污泥所占的体积与混合液总体积之比的百分数。所以也常称为30 min沉降比。 正常的活性污泥在沉降30min后，可以接近它的最大密度，故污泥沉降比可以反映曝气池正常运行时的污泥量。可用于控制剩余污泥的排放。 它还能及时反映出污泥膨胀等异常情况，便于及早查明原因，采取措施。,评价活性污泥的指标,4、污泥容积指数（sludge volume index, SVI） 污泥容积指数也称污泥容积指数，是指曝气池出口处混合液，经30min静置沉降后，沉降污泥体积中1g干污泥所占的容积的毫升数，单位为mL/g，但一般不标出。 它与污泥沉降比有如下关系： SVI=(SV10000)/MLSS
14、 式中：MLSS的单位为g/L，SV以百分数代入。SVI值能较好地反映出活性污泥的松散程度(活性)和凝聚、沉降性能。 50-150,100最佳,评价活性污泥的指标,4、污泥指数（sludge volume index, SVI） SVl值过低，说明污泥颗粒细小紧密，无机物多，缺乏活性和吸附力； SVI值过高，说明污泥难于沉降分离，并使回流污泥的浓度降低，甚至出现污泥膨胀(sludge bulking)，导致污泥流失等后果。 一般认为，处理生活污水时SVI200时，沉降性能不好。 一般控制SVI为50150之间较好，70120之间最好。,评价活性污泥的指标,5、污泥龄（sludge age, s
15、olid retention time, SRT）污泥龄是曝气池中工作着的活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比，单位是d。 在运行稳定时，曝气池中活性污泥的量保持常数，每日排出的污泥量也就是新增长的污泥量。 污泥龄也就是新增长的污泥在曝气池中平均停留时间。污泥龄也称固体平均停留时间(mean solid retention time)或细胞平均停留时间(mean cell retention time) 。 污泥龄是影响活性污泥处理效果的重要参数。 控制污泥龄是选择活性污泥系统中微生物种类的一种方法。脱氮要求长污泥龄，除磷需要短污泥龄。,评价活性污泥的指标,6、水力停留时间(hydraulic retention time, HRT, liquid retention time)水力停留时间Ta是指污水在处理系统中的停留时间，单位也是h。 曝气池和二沉池均需计算水力停留时间。曝气池的水力停留时间一般用Ta来表示。 Ta 有时也叫污水的曝气时间，即污水在曝气池内被曝气的时间。Ta V/Q 或Ta V/(Q+Qr)，V是曝气池的体积, Q是污水的流量, Qr是回流污泥量。,
