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1、水处理工程（二）,生化处理活性污泥法,闫来洪,2.1 基本原理和分类 2.2 活性污泥的增长规律 2.3 活性污泥净化反应的影响因素 2.4 活性污泥反应动力学及其应用 2.5 曝气传质计算 2.6 曝气池的构造和设计 2.7 运行和管理,2 活性污泥法,2 活性污泥法,2.1 基本原理和分类 2.2 活性污泥的增长规律 2.3 活性污泥净化反应的影响因素,本节讲授内容：,兴趣是最好的老师！,1、活性污泥固体物质的主要组成是什么？ 2、活性污泥浓度如何表示？ 3、SV,SVI含义是什么？如何用此估算污泥浓度？对于一般污水生物处理其控制范围为多少？ 4、活性污泥增长曲线中三条曲线分别代表什么？一
2、般用什么指标来控制活性污泥的增长阶段？ 5、活性污泥法的基本流程是什么？活性污泥的主要净化过程包括几个过程？ 6、影响活性污泥微生物生理活动的主要因素有哪些？,活性污泥法于1914年由Ardern和Rockett在英国曼彻斯特创建成实验厂，是利用河流自净原理的人工强化高效污水处理工艺，已有将近100年的历史。 近几十年来，在对其生物反应和净化机理进行深入研究、探讨和微生物学、细胞学在污水生化处理上的新的应用进展，活性污泥法在生物学、反应动力学理论方面以及在工艺方面都得到了长足地发展，出现了多种能够适应各种条件的工艺流程， 生活污水、城市污水以及有机性工业废水的主体处理技术，在当前污水处理技术领
3、域中，活性污泥法是应用最为广泛的技术之一。,2 活性污泥法,概 述,2.1 基本原理和分类,基本原理 活性污泥的性质和性能 活性污泥法净化废水的基本流程 活性污泥指标 活性污泥法的分类,2.1 基本原理和分类,活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水的一类好氧生物处理方法 这种生物絮体叫做活性污泥 它由好氧生物（包括细菌、真菌、原生动物和后生动物）及其代谢的和吸附的有机物、无机物组成，具有降解废水中有机污染物（也有些可部分利用无机物）的能力,基本原理,2.1 基本原理和分类,活性污泥的性质及性能,物理性能,“菌胶团” “生物絮凝体”,颜色：褐色、（土）黄色、铁红色 气味：泥土味（城市污
4、水） 比重：略大于1 （1.0021.006） 粒径：0.020.2 mm 比表面积：20100cm2/ml=2000-10000m2/m3,2.1 基本原理和分类,生化性能,1）有机物7585%活细胞（Ma） 2）微生物内源代谢的残留物（Me） 3）吸附的原废水中难于生物降解的有机物（Mi） 4）无机物质（Mii）,活性污泥的含水率： 99.299.8% 固体物质的组成：,返回污泥指标部分,活性污泥的性质及性能,2.1 基本原理和分类,活性污泥中的微生物,活性污泥中的微生物群体主要由各种细菌和原生动物组成，此外，还存活着真菌和以轮虫为主的后生动物。,有机物、细菌、原生动物和后生动物组成一个小
5、型的相对稳定的生态系统和食物链,生化性能,活性污泥的性质及性能,2.1 基本原理和分类,A、细菌 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，细菌的数量大致介于107-108个/ml活性污泥之间。 可能的优势菌种：产碱杆菌属、芽胞杆菌属、动胶杆菌属、假单胞菌属、从毛单胞菌属和大肠埃希式杆菌等,芽胞杆菌属,生化性能,活性污泥中的微生物,活性污泥净化功能最活跃的成分,活性污泥的性质及性能,2.1 基本原理和分类,生化性能,活性污泥中的微生物,1）多属于好氧和兼性异养型的原核细菌 2）在有氧条件下，具有较强的分解有机物的功能 3）具有较高的增殖速率，其世代时间仅为2030分
6、钟 4）其中的动胶杆菌具有将大量细菌结成为“菌胶团”的功能。,细菌特征,活性污泥的性质及性能,2.1 基本原理和分类,生化性能,活性污泥中的微生物,真菌出现一般与水质有关，一些霉菌常出现于pH值较低的污水中，丝状真菌具有分解碳水化合物、脂肪、蛋白质及其他含氮化合物的功能，并与絮体的形成有关， 大量异常地增殖会引发污泥膨胀现象。丝状菌的异常增殖是活性污泥膨胀的主要诱因之一。,B、其它微生物,活性污泥的性质及性能,2.1 基本原理和分类,生化性能,活性污泥中的微生物,原生动物活性污泥中存活的原生动物有肉足虫、鞭毛虫和纤毛虫等3类。,B、其它微生物,活性污泥的性质及性能,原生动物在活性污泥反应过程中
7、数量和种类的增长与替变的关系,变形虫,豆形虫、肾形虫、草履虫,钟虫、等枝虫、独缩虫,返回污泥指标部分,残留食物量,2.1 基本原理和分类,生化性能,活性污泥中的微生物,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，如延时曝气活性污泥系统中出现，因此轮虫出现是水质非常稳定的标志,B、其它微生物,活性污泥的性质及性能,2.1 基本原理和分类,活性污泥法净化废水的基本流程,初 次沉淀池,废水,曝气池,空气,净化水排出,预处理,混合、曝气,固液分离,2.1 基本原理和分类,净化过程,活性污泥法净化废水的基本流程,吸附 微生物的代谢 凝聚与沉淀,废水,
8、（1）废水中含有足够的可溶性易降解有机物 （2）混合液含有足够的溶解氧 （3）活性污泥在池内呈悬浮状态 （4）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 （5）没有对微生物有毒有害的物质流入,2.1 基本原理和分类,活性污泥法净化废水的基本流程,活性污泥系统有效运行的基本条件是：,2.1 基本原理和分类,活性污泥指标,活性污泥的主要指标有：,指一定量的曝气池混合液静置30min后，沉淀污泥与原混合液的体积比（用百分数表示），即 污泥沉降比（SV）混合液经30min沉降后的污泥体积/混合液体积,1、污泥沉降比 2、污泥浓度 3、污泥容积指数 4、生物相指示,沉降比正常范围
9、1530,2.1 基本原理和分类,活性污泥指标,指1升混合液内所含的悬浮固体（常表示为MLSS）或挥发性悬浮固体（MLVSS）的重量，单位为g/l或mg/l表示。,活性污泥的主要指标有：,1、污泥沉降比 2、污泥浓度 3、污泥容积指数 4、生物相指示,2.1 基本原理和分类,活性污泥指标,活性污泥的主要指标有：,1、污泥沉降比 2、污泥浓度 3、污泥容积指数 4、生物相指示,MLSS=Ma+Me+Mi+Mii MLVSS=Ma+Me+Mi,一般在活性污泥曝气池内常保持MLSS浓度在26g/l之间，多数为34g/l,MLSS与MLVSS之间以及MLSS与活性微生物量之间具有相对稳定的相关关系，代
10、表微生物的浓度还是可行的，多用MLSS,1、污泥沉降比 2、污泥浓度 3、污泥容积指数 4、生物相指示,2.1 基本原理和分类,活性污泥指标,曝气池混合液经30min沉淀后，1g干污泥所占有沉淀污泥容积的毫升数，单位为ml/g，但一般不标注。,活性污泥的主要指标有：,SVI的计算式为：,例如，曝气池混合液污泥沉降比（SV）为 20，污泥浓度为 2.5g/L，则污泥容积指数为 SVI2010/2.5=80,污泥容积指数,SVI反映了活性污泥的凝聚沉淀性。SVI较高，表示SV值较大，沉淀性差；SVI较小，污泥颗粒密实，矿化度高，沉淀性能好；太低，吸附性能和活性都较差。通常SVI100,沉淀性能良好
11、，100200时，沉淀性一般；而当 SVI200时，沉淀性较差，污泥易膨胀。,一般常控制SVI在50150之间为宜，但据废水性质不同，也有差异。如废水溶解性有机物含量高时，通常的SVI值可能较高。相反，废水中含无机性悬浮物较多时，正常的SVI值可能较低。,单位:ml/g,讨论回流比对污泥浓度的影响： x（1+R）=xRR (二沉池物料平衡) （2-4） X混合液污泥浓度mg/L R污泥回流比 XR回流污泥中悬浮固体（污泥）浓度mg/L,以30min静置沉淀后的污泥代表二次沉淀池的沉淀污泥，则 xR106/SVI（mg/L） (2-5) 但是，沉淀时间、池深等许多差异，引入修正系数f，即： xR
12、f106/SVI (2-6),试验测定：SVI高，停留时间45h，f2； SVI低，停留时间2030min，f0.5； 通常t=2h，回流污泥的SVI略小于曝气池中SVI， 两者比值为0.8，f可取1.2， 即 xR1.2106/SVI (2-7)，代入2-4得：,（2-8）,图2-3回流污泥SVI与MLSS及 回流比的关系图知其2可求其一,2.1 基本原理和分类,活性污泥指标,（4）生物相指示,一般都以钟虫属作为活性污泥法的特征指示生物。,活性污泥中出现的微生物主要是细菌、放线菌、真菌、原生动物和少数其它微型动物。通常情况下，细菌以菌胶团形式存在。,活性污泥的主要指标有：,1、污泥沉降比 2
13、、污泥浓度 3、污泥容积指数 4、生物相指示,2.1 基本原理和分类,活性污泥法的分类,分类方法：（1）混合方式； （2）池体形状； （3）曝气方式； （4）运行方式； （5）按曝气池与沉淀池的关系方式,曝气池的三种池型,推流式曝气池,完全混合式曝气池,两种池型结合式,（1）按曝气池的混合方式,曝气池的三种池型,长方廊道形,方形或圆形,环形跑道形,（2）按曝气池的形状,曝气池的二种池型,鼓风曝气式,机械曝气式,（3）按曝气池的曝气方式,曝气池的三种池型,间歇式曝气池,连续进水间歇出水式或交替运行式,连续运行式曝气池,（4）按曝气池的运行方式,曝气池的三种池型,合建式曝气池,曝气沉淀一体式曝气池
14、,分建式曝气池,（5）按曝气池与沉淀池的关系方式,推流式曝气池,根据横断面上的水流情况 ，可分为,推流式曝气池,曝气池的三种池型,机械曝气完全混合曝气池,泵 形,倒伞形,平板形,鼓风曝气完全混合曝气池,微孔曝气设备安装,局部完全混合推流式曝气池,环形跑道曝气池,曝气转刷,测试中的曝气转碟,一是引起吸附和氧化分解作用的微生物，也就是活性污泥；,二是废水中的有机物，它是处理对象，也是微生物的食料；,三是溶解氧，没有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存，也不能发挥氧化分解作用。,2.2 活性污泥的增长规律,式中：Q废水量，m3/d S0废水中有机质浓度，kg/m3 X曝气池中活性污泥的浓度，kg/m3
15、 V曝气池体积，m3,F/M即活性污泥系统有机负荷率，又称BOD污泥负荷。 它表示曝气池内单位重量的活性污泥在单位时间内承受的有机基质量。可用NS表示。,定义：F/M,计算公式： (kgBOD/kgMLSSd),BOD、COD下降很少,（1）适应期,对污水适应过程,不增殖,产生变异，以适应新环境,2.2 活性污泥的增长规律,（2）对数增殖期,以最高速率增殖,营养异常丰富，F/M很高,污泥絮凝沉淀性能差,2.2 活性污泥的增长规律,（1）适应期,（3）减衰增殖期,营养浓度成为控制因素,衰亡与增殖相抵消,污泥不再增长,污泥絮凝沉淀和降解性能好,2.2 活性污泥的增长规律,（2）对数增殖期,（1）适
16、应期,F/M继续下降,（4）内源呼吸期,营养消耗殆尽,活性污泥量减少,消耗自身维持生命,污水处理通常控制在减衰增殖期或内源呼吸期的初期,2.2 活性污泥的增长规律,（3）减衰增殖期,（2）对数增殖期,（1）适应期,F/M降到最低,控制出口处的增值期：污泥微生物的增殖期，主要由F/M值所控制，处于不同增长期的活性污泥其性能不同，处理水质也不同通过FM值的调正，能够使曝气池内的活性污泥，主要是在出口处的活性污泥处于我们所要求达到的增殖期。 及时排泥保持污泥平衡：活性污泥处理系统处于稳定正常状态，条件之一是使曝气池内的活性泥浓度保持相对稳定状态。活性污泥反应的结果使活性污泥在量上所增长！这样每天必须从系统中排出数量相当于增长的污泥量。使排出量与增长量保持平衡。 ？ 完全混合曝气池和推流曝气池F/M控制有何不同？,2.2 活性污泥的
