废水好氧生物处理

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1、废水的生物处理 活性污泥法主 讲 人：邵享文Activated Sludge Processes Suspended Growth Biological Treatment Process,活性污泥法污水处理系统的过程 控制与运行,活性污泥法的理论基础,活性污泥的性能指标及其有关参数,活性污泥反应动力学及其应用,活性污泥法的各种演变及应用,曝气及曝气系统,本章内容,活性污泥法的脱氮除磷原理及应用,活性污泥法的发展与新工艺,废水的生物处理废水生物处理是通过微生物的新陈代谢作用，将废水中有机物的一部分转化为微生物的细胞物质，另一部分转化为比较稳定的化学物质（无机物或简单有机物）从而去除污染物的方法

2、。三要素,作用者（微生物）,作用对象（C、N、P）,环境条件（溶解氧、pH、水温等）,概述,生物处理方法归纳：,其中应用最广泛的是活性污泥法95%以上的城市污水都采用活性污泥法,活性污泥法,生物膜法中的生物转盘,第一节 活性污泥法的理论基础,1.1 活性污泥法的基本概念与流程,由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。称为活性污泥(activated sludge)。,活性污泥,曝气池中的活性污泥,第一节 活性污泥法的基本原理,1.1 活性污泥法的基本概念与流程,以废水中的有机污染物作为培养基，在有溶解氧

3、的条件下，连续地培养活性污泥，再利用活性污泥的吸附凝聚和氧化分解作用净化水中的有机污染物称为活性污泥法(activated sludge process)。,活性污泥法,活性污泥法的基本流程,组成：曝气池、曝气系统、二次沉淀池、污泥回流系统、 剩 余污泥排放系统。, 供氧系统： 提供足够的溶解氧,同时起 到混合的作用, 曝气池：反应主体, 二沉池：1）进行泥水分离，保证出水水质；2）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。, 回流系统： 1）维持曝气池的污泥浓度；2）改变回流比，改变曝气池的运行工况。, 剩余污泥排放系统： 1）是去除有机物的途径之一；2）维持系统的稳定运行。, 废水中含有足够的

4、可溶性易降解有机物； 混合液含有足够的溶解氧； 活性污泥在池内呈悬浮状态； 活性污泥连续回流、及时排除剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥； 无有毒有害的物质流入。,活性污泥系统有效运行的基本条件,传统活性污泥法工艺流程,活性污泥法所需的物化环境：（1）PH=6.57.5 （2）水温：1035（3）DO2.0mg/l （4）营养物：BOD5:N:P=100:5:1（5）毒物在一定限度内,1.2 活性污泥的形态与组成,1活性污泥的形态 1）外观形态：活性污泥（生物絮凝体） 为黄褐色絮凝体颗粒： 2）特点：(1)颗粒大小：=0.020.2 mm (2)表面积：20100 cm2/mL (3),

5、(4)比重：1.002-1.006,1.2 活性污泥的形态与活性污泥微生物,2活性污泥的2个重要特征 （1）有机物去除：具有强烈吸附、吸收、氧化分解有机物的性能。 （2）污泥沉降：正常情况下污泥沉降性能良好。,1.2 活性污泥的形态与活性污泥微生物,3活性污泥组成活性污泥M =Ma + Me + Mi + Mii1） Ma具有代谢功能的活性微生物群体2） Me微生物自身氧化的残留物3） Mi活性污泥吸附的污水中不能降解的惰性有机物有机物4） Mii活性污泥吸附污水中的无机物无机物（由原污水带入的）,活性污泥中的微生物相组成, 细菌:细菌（9095，甚至100） 真菌:具有分解碳水化合物、脂肪、

6、蛋白质的功能； 但大量异常增殖会引发污泥膨胀现象。 其它微生物：原生动物、后生动物；活性污泥中的有机物、细菌、原生动物与后生动物组成了小型的相对稳定的生态系统和食物链。,1.3 活性污泥微生物及其作用,13.1.3 活性污泥微生物的作用,活性污泥中的细菌以异养型细菌为主。 菌胶团细菌构成活性污泥絮凝体的主要成分，有很强的吸附、氧化分解有机物能力。也可防止被微型动物所吞噬，并在一定程度上可免受毒物的影响，沉降性好。 丝状菌 形成活性污泥的骨架，增强沉降性，保持高的净化效率，但是大量会引起污泥膨胀。 净化污水的第一承担者细菌 净化污水的第二承担者原生动物 指示性动物原生动物，通过显微镜镜检是对活性

7、污泥质量评价的重要手段之一,活性污泥中原生动物的指示作用,一组活性污泥图片,13.1.4 活性污泥微生物的增殖规律,活性污泥微生物的增殖与活性污泥的增长,活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝气池内发生反应、有机物被降解的必然结果; 活性污泥的增长则是微生物增殖的结果。,污泥增长的一般过程：,活性污泥微生物的增殖曲线1.在温度适宜，溶解氧充足、营养物 质一次充分投加，微生物种群随时间以量表示增殖和衰减动态。2.在这样的环境下，不存在抑制物质的条件下，活性污泥微生物的增殖速率主要取决于有机物(F)与微生物量(M)的比值，它也是有机物降解速率、氧利用速率和活性污泥的凝聚、吸附性能的重要影响因素,13

8、.1.4 活性污泥微生物的增殖规律,微生物的增殖曲线,注意：1）间歇静态培养；2）底物是一次投加,对数增殖,减速增殖,内源呼吸,氧利用速率曲线,微生物增殖曲线（M）,BOD变化曲线（F）,适应期,增长曲线的四个阶段,适应期:（延迟期或调整期）：在未充分适应基质条件时，开始 会经历一个适应、迟缓期或调整期。长短取决于污水的主要成分和微生物对它的适应。 对数增长期:F/M较大，营养充分，氧利用最大，微生物增殖速率和有机物降解速率最大。污泥活动力强，污泥松散，不易沉降(利用有机物不足),增长曲线的四个阶段, 减数增长期:F/M减小，有机物量成为增殖的限制因素，微生物增殖速率和有机物降解速率下降，污泥

9、沉降性好，出水效果好。 内源呼吸期F/M最小，(内源呼吸期)微生物活动能力低，絮凝体，沉降性好，此时污泥量出现下降，出水水质较好。,活性污泥增殖规律的应用, 活性污泥的增殖状况，主要是由F/M值所控制； 处于不同增值期的活性污泥，其性能不同，出水水质也不同； 通过调整F/M值，可以调控曝气池的运行工况，达到不同的出水水质和不同性质的活性污泥； 活性污泥法的运行方式不同，其在增值曲线上所处位置也不同。,1.3 活性污泥净化废水的过程与机理,一般将这整个净化反应过程分为三个阶段： 初期吸附； 微生物代谢； 活性污泥的凝聚、沉淀与分离。,初期较短时间(1030min)内，由于活性污泥具有很大的表面积

10、因而具有很强的吸附能力，因此能够去除废水中大量的呈悬浮和胶体状态的有机污染物，使废水的BOD5值(或COD值)大幅度下降。但这并不是真正的降解，随着时间的推移，混合液的BOD5值会回升，再之后，BOD5值才会逐渐下降。,（1） 初期吸附,（2） 微生物的代谢作用,微生物对有机物的代谢分为分解代谢及合成代谢,（2） 微生物的代谢作用,微生物对有机物的代谢分为分解代谢及合成代谢,（3）活性污泥的凝聚、沉淀与分离,污水中有机物通过生物降解。一部分氧化形成CO2+H2O，另一方面合成细胞物质成为菌体必须从处理的污水中分离出来。分离常用方法 （1）重力分离； （2）如果松散，必须使菌体凝聚 成易于沉淀的

11、絮凝体。,13.1.7 环境因素对活性污泥微生物的影响,1）营养物质(nutrients)：BOD5 N P = 100 5 1 ； 2）溶解氧(dissolved oxygen, DO) ：约12mg/l； 3）pH值： 6.5 8.5 ； 4）水温(temperature)： 1530C； 5）有毒物质(toxic materials)：重金属离子等；,1. 表示及控制混合液中微生物量的指标 混合液悬浮固体浓度（MLSS） （Mixed Liquor Suspended Solids）：曝气池单位容积混合液内所含有的污泥固体物的总重量。单位：mg/l ； g/m3MLSS = Ma + M

12、e + Mi + Mii 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24g/L。,13.2 活性污泥法的性能指标及其有关参数, 混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS） （Mixed Volatile Liquor Suspended Solids）：指混合液悬浮固体中的有机物的重量，单位：mg/L、g/L或kg/m3。MLVSS = Ma + Me + Mi；一般在活性污泥法中用MLVSS表示活性污泥中生物的含量（相对）。在条件一定时，MLVSS/MLSS是较稳定的，对城市污水，一般是0.75-0.85, 污泥沉降比（SV）（Sludge Volume）是指将曝气

13、池中的混合液在量筒中静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示；正常数值为2030%。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。还能及时反映出污泥膨胀等异常情况。,2. 活性污泥的沉降性能及其评定指标,污泥沉降比（SV）的测定, 污泥体积指数（SVI）（Sludge Volume Index）曝气池出口处混合液经30分钟静沉后，1g干污泥所形成的污泥体积，单位:ml/g。,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。 其值过低，说明泥粒小，密实，无机成分多； 其值过高，说明其沉降性能不好，将要或已经发生膨胀现象(sludge bu

14、lking)；一般认为，处理生活污水时SVI200时，沉降性能不好。 城市污水的SVI一般为50150 ml/g.,活性污泥的活性评定指标活性污泥的比耗氧速率（SOUR一般用OUR）：单位重量的活性污泥在单位时间内所能消耗的溶解氧量，其单位mgO2/(gMLVSSh)mgO2/(gMLSSh)OUR在运行中的重要作用在于反映有机物降解速率，以及活性污泥是否中毒，将用于系统的自动报警。活性污泥的OUR一般为820 mgO2/(gMLVSSh)，温度对OUR的影响很大，不同温度的OUR没有可比性，一般在20测OUR,13.2.2 活性污泥法的设计与运行参数,在活性污泥法中，一般将有机物（BOD5）

15、与活性污泥(MLSS)的重量比值(food to biomass, F/M)，称为有机负荷，一般用N表示。 有机负荷又分为污泥负荷和容积负荷。,13.2.2 活性污泥法的设计与运行参数,1.污泥负荷Ns（Ls）：指单位重量活性污泥在单位时间内所承受的有机污染物量，污泥负荷的实质是F/M。普通活性污泥法NS为0.2-0.4gBOD/gVSS.d,13.2.2 活性污泥法的设计与运行参数,BOD负荷 2. 容积负荷Nv （LV）：指单位暴气池有效容积在单位时间内所承受的有机污染物量，单位是kg（BOD5）/m3d普通活性污泥法NV为0.4-0.9gBOD/gVSS.d,污泥负荷对处理效果的影响：,

16、污泥负荷是影响有机污染物降解、活性污泥增长的重要因素。 是活性污泥处理系统设计运行最基本参数之一。 污泥负荷较高，将加快有机污染物的降解速度与活性污泥增长的速度，降低曝气池容积，经济上比较适宜，但处理水质未必能达到预定的要求。 实践表明，在一定的活性污泥法系统中，污泥的SVI值与污泥负荷之间有复杂的变化关系。,BOD负荷及水温对污泥SVI的影响（P108）,低SVI负荷区2,高SVI负荷区2,高SVI负荷区1,低SVI负荷区1,低SVI负荷区3,SVI与污泥负荷曲线是具有多峰的波形曲线，有三个低SVI的负荷区和两个高SVI的负荷区。 如果在运行时负荷波动进入高SVI负荷区（0.5-1.50kgBOD /kgMLSSd ），污泥沉降性差，将会出现污泥膨胀。 高负荷：1.5-2.0kgBOD /kgMLSSd， 中负荷：0.2-0.4kgBOD/kgMLSSd， 低负荷：0.030.05kgBOD/kgMLSSd,