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1、第三章 廢水好氧生物處理工藝（1）活性污泥法第一節(jié) 活性污泥法的基本原理一、活性污泥法的基本工藝流程剩余活性污泥回流污泥二次沉淀池廢水曝氣池初次沉淀池出水空氣1、活性污泥法的基本組成 曝氣池：反應(yīng)主體 二沉池： 1）進行泥水分離，保證出水水質(zhì)；2）保證回流污泥，維持曝氣池內(nèi)的污泥濃度。 回流系統(tǒng)： 1）維持曝氣池的污泥濃度；2）改變回流比，改變曝氣池的運行工況。 剩余污泥排放系統(tǒng)： 1）是去除有機物的途徑之一；2）維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。 供氧系統(tǒng)： 提供足夠的溶解氧2、活性污泥系統(tǒng)有效運行的基本條件是： 廢水中含有足夠的可容性易降解有機物； 混合液含有足夠的溶解氧； 活性污泥在池內(nèi)呈懸浮狀態(tài)；

2、活性污泥連續(xù)回流、及時排除剩余污泥，使混合液保持一定濃度的活性污泥； 無有毒有害的物質(zhì)流入。二、活性污泥的性質(zhì)與性能指標 1、活性污泥的基本性質(zhì) 物理性能：“菌膠團”、“生物絮凝體”：顏色：褐色、（土）黃色、鐵紅色；氣味：泥土味（城市污水）；比重：略大于1，（1.0021.006）；粒徑：0.020.2 mm；比表面積：20100cm2/ml。 生化性能：1) 活性污泥的含水率：99.299.8%；固體物質(zhì)的組成：有機物7585%活細胞（Ma）、微生物內(nèi)源代謝的殘留物（Me）、吸附的原廢水中難于生物降解的有機物（Mi）、無機物質(zhì)（Mii）。2、活性污泥中的微生物： 細菌： 是活性污泥凈化功能最

3、活躍的成分，主要菌種有：動膠桿菌屬、假單胞菌屬、微球菌屬、黃桿菌屬、芽胞桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、無色桿菌屬等；基本特征：1) 絕大多數(shù)都是好氧或兼性化能異養(yǎng)型原核細菌；2) 在好氧條件下，具有很強的分解有機物的功能；3) 具有較高的增殖速率，世代時間僅為2030分鐘；4) 其中的動膠桿菌具有將大量細菌結(jié)合成為“菌膠團”的功能。 其它微生物-原生動物、后生動物-在活性污泥中大約為103個/ml3、活性污泥的性能指標： 混合液懸浮固體濃度（MLSS）（Mixed Liquor Suspended Solids）：MLSS = Ma + Me + Mi + Mii 單位： mg/l g/m3 混合液揮發(fā)

4、性懸浮固體濃度（MLVSS）（Mixed Volatile Liquor Suspended Solids）：MLVSS = Ma + Me + Mi；在條件一定時，MLVSS/MLSS是較穩(wěn)定的，對城市污水，一般是0.750.85 污泥沉降比（SV）（Sludge Volume）：是指將曝氣池中的混合液在量筒中靜置30分鐘，其沉淀污泥與原混合液的體積比，一般以%表示；能相對地反映污泥數(shù)量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及時發(fā)現(xiàn)早期的污泥膨脹；正常數(shù)值為2030%。 污泥體積指數(shù)（SVI）（Sludge Volume Index）：曝氣池出口處混合液經(jīng)30分鐘靜沉后，1g干污泥所形

5、成的污泥體積， 單位是 ml/g。能更準確地評價污泥的凝聚性能和沉降性能，其值過低，說明泥粒小，密實，無機成分多；其值過高，說明其沉降性能不好，將要或已經(jīng)發(fā)生膨脹現(xiàn)象；城市污水的SVI一般為50150 ml/g；三、活性污泥的增殖規(guī)律及其應(yīng)用活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝氣池內(nèi)發(fā)生反應(yīng)、有機物被降解的必然結(jié)果，而微生物增殖的結(jié)果則是活性污泥的增長。對數(shù)增殖減速增殖內(nèi)源呼吸氧利用速率曲線微生物增殖曲線BOD降解曲線時間Xa01、活性污泥的增殖曲線注意：1)間歇靜態(tài)培養(yǎng)；2)底物是一次投加；3)圖中同時還表示了有機底物降解和氧的消耗曲線。 適應(yīng)期：是活性污泥微生物對于新的環(huán)境條件、污水中有機

6、物污染物的種類等的一個短暫的適應(yīng)過程；經(jīng)過適應(yīng)期后，微生物從數(shù)量上可能沒有增殖，但發(fā)生了一些質(zhì)的變化：a.菌體體積有所增大；b.酶系統(tǒng)也已做了相應(yīng)調(diào)整；c.產(chǎn)生了一些適應(yīng)新環(huán)境的變異；等等。BOD5、COD等各項污染指標可能并無較大變化。 對數(shù)增長期：F/M值高(2.2)，所以有機底物非常豐富，營養(yǎng)物質(zhì)不是微生物增殖的控制因素；微生物的增長速率與基質(zhì)濃度無關(guān)，呈零級反應(yīng)，它僅由微生物本身所特有的最小世代時間所控制，即只受微生物自身的生理機能的限制；微生物以最高速率對有機物進行攝取，也以最高速率增殖，而合成新細胞；此時的活性污泥具有很高的能量水平，其中的微生物活動能力很強，導致污泥質(zhì)地松散，不能

7、形成較好的絮凝體，污泥的沉淀性能不佳；活性污泥的代謝速率極高，需氧量大；一般不采用此階段作為運行工況，但也有采用的，如高負荷活性污泥法。 減速增長期：F/M值下降到一定水平后，有機底物的濃度成為微生物增殖的控制因素；微生物的增殖速率與殘存的有機底物呈正比，為一級反應(yīng)；有機底物的降解速率也開始下降；微生物的增殖速率在逐漸下降，直至在本期的最后階段下降為零，但微生物的量還在增長；活性污泥的能量水平已下降，絮凝體開始形成，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均較好；由于殘存的有機物濃度較低，出水水質(zhì)有較大改善，并且整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定；一般來說，大多數(shù)活性污泥處理廠是將曝氣池的運行工況控制在這一范圍內(nèi)的。

8、內(nèi)源呼吸期：內(nèi)源呼吸的速率在本期之初首次超過了合成速率，因此從整體上來說，活性污泥的量在減少，最終所有的活細胞將消亡，而僅殘留下內(nèi)源呼吸的殘留物，而這些物質(zhì)多是難于降解的細胞壁等；污泥的無機化程度較高，沉降性能良好，但凝聚性較差；有機物基本消耗殆盡，處理水質(zhì)良好；一般不用這一階段作為運行工況，但也有采用，如延時曝氣法。2、活性污泥增殖規(guī)律的應(yīng)用： 活性污泥的增殖狀況，主要是由F/M值所控制； 處于不同增值期的活性污泥，其性能不同，出水水質(zhì)也不同； 通過調(diào)整F/M值，可以調(diào)控曝氣池的運行工況，達到不同的出水水質(zhì)和不同性質(zhì)的活性污泥； 活性污泥法的運行方式不同，其在增值曲線上所處位置也不同。3、有

9、機物降解與微生物增殖：活性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化(內(nèi)源呼吸)兩項作用的綜合結(jié)果，活性污泥微生物在曝氣池內(nèi)每日的凈增長量為: ;式中: 每日污泥增長量(),； ；每日處理廢水量()； 進水濃度(或)；出水濃度(或)。a, b 經(jīng)驗值：對于生活污水活與之性質(zhì)相近的工業(yè)廢水，； 或試驗值：通過試驗獲得。4、有機物降解與需氧量：活性污泥中的微生物在進行代謝活動時需要氧的供應(yīng)，氧的主要作用有： 將一部分有機物氧化分解； 對自身細胞的一部分物質(zhì)進行自身氧化。因此，活性污泥法中的需氧量: 式中： 曝氣池混合液的需氧量，；代謝每所需的氧量，；每每天進行自身氧化所需的氧量，。 二者的取值同樣可以根

10、據(jù)經(jīng)驗或試驗來獲得。5、活性污泥凈化廢水的實際過程：BOD吸附降解曝氣過程在活性污泥處理系統(tǒng)中，有機污染物物從廢水中被去除的實質(zhì)就是有機底物作為營養(yǎng)物質(zhì)被活性污泥微生物攝取、代謝與利用的過程，這一過程的結(jié)果是污水得到了凈化，微生物獲得了能量而合成新的細胞，活性污泥得到了增長。一般將這整個凈化反應(yīng)過程分為三個階段： 初期吸附； 微生物代謝； 活性污泥的凝聚、沉淀與濃縮。所謂“初期吸附”是指:在活性污泥系統(tǒng)內(nèi)，在污水開始與活性污泥接觸后的較短時間(1030min)內(nèi)，由于活性污泥具有很大的表面積因而具有很強的吸附能力，因此在這很短的時間內(nèi)，就能夠去除廢水中大量的呈懸浮和膠體狀態(tài)的有機污染物，使廢水

11、的BOD5值(或COD值)大幅度下降。但這并不是真正的降解，隨著時間的推移，混合液的BOD5值會回升，再之后，BOD5值才會逐漸下降。活性污泥吸附能力的大小與很多因素有關(guān)： 廢水的性質(zhì)、特性：對于含有較高濃度呈懸浮或膠體狀有機污染物的廢水，具有較好的效果； 活性污泥的狀態(tài)：在吸附飽和后應(yīng)給以充分的再生曝氣，使其吸附功能得到恢復和增強，一般應(yīng)使活性污泥微生物進入內(nèi)源代謝期。四、活性污泥法的基本工藝參數(shù)1、容積負荷（Volumetric Organic Loading Rate）： ; 2、污泥負荷（Sludge Organic Loading Rate）： ; 3、水力停留時間（Hydrauli

12、c Retention Time）： （h）4、污泥齡或污泥停留時間（Sludge Retention Time）：（h 或 d）5、回流比：第二節(jié) 活性污泥法的主要運行方式一、各種活性污泥法工藝迄今為止，在活性污泥法工程領(lǐng)域，應(yīng)用著多種各具特色的運行方式。主要有以下幾種： 傳統(tǒng)推流式活性污泥法； 完全混合活性污泥法； 階段曝氣活性污泥法； 吸附再生活性污泥法； 延時曝氣活性污泥法； 高負荷活性污泥法； 純氧曝氣活性污泥法； 淺層低壓曝氣活性污泥法； 深水曝氣活性污泥法； 深井曝氣活性污泥法。1、傳統(tǒng)推流式活性污泥法： 工藝流程： 供需氧曲線： 主要優(yōu)點：1) 處理效果好：BOD5的去除率可達

13、90-95%；2) 對廢水的處理程度比較靈活，可根據(jù)要求進行調(diào)節(jié)。 主要問題：1) 為了避免池首端形成厭氧狀態(tài)，不宜采用過高的有機負荷，因而池容較大，占地面積較大；2) 在池末端可能出現(xiàn)供氧速率高于需氧速率的現(xiàn)象，會浪費了動力費用；3) 對沖擊負荷的適應(yīng)性較弱。 一般所采用的設(shè)計參數(shù)(處理城市污水)：2、完全混合活性污泥法 主要特點：a.可以方便地通過對F/M的調(diào)節(jié)，使反應(yīng)器內(nèi)的有機物降解反應(yīng)控制在最佳狀態(tài)；b.進水一進入曝氣池，就立即被大量混合液所稀釋，所以對沖擊負荷有一定的抵抗能力；c.適合于處理較高濃度的有機工業(yè)廢水。 主要結(jié)構(gòu)形式：a.合建式（曝氣沉淀池）：b.分建式3、階段曝氣活性污

14、泥法又稱分段進水活性污泥法或多點進水活性污泥法 工藝流程： 主要特點：a.廢水沿池長分段注入曝氣池，有機物負荷分布較均衡，改善了供養(yǎng)速率與需氧速率間的矛盾，有利于降低能耗；b.廢水分段注入，提高了曝氣池對沖擊負荷的適應(yīng)能力； 主要設(shè)計參數(shù)：4、吸附再生活性污泥法又稱生物吸附法或接觸穩(wěn)定法。主要特點是將活性污泥法對有機污染物降解的兩個過程吸附、代謝穩(wěn)定，分別在各自的反應(yīng)器內(nèi)進行。 工藝流程： 主要優(yōu)點：a.廢水與活性污泥在吸附池的接觸時間較短，吸附池容積較小，再生池接納的僅是濃度較高的回流污泥，因此，再生池的容積也較小。吸附池與再生池容積之和低于傳統(tǒng)法曝氣池的容積，基建費用較低；b.具有一定的承受沖擊負荷的能力，當吸附池的活性污泥遭到破壞時，可由再生池的污泥予以補充。 主要缺點：處理效果低于傳統(tǒng)法，特別是對于溶解性有機物含量較高的廢水，處理效果更差。 主要設(shè)計參數(shù)：5、延時曝氣活性污泥法完全氧化活性污泥法 主要特點：a.有機負荷率非常低，污泥持續(xù)處于內(nèi)源代謝狀態(tài)，剩余污泥少且穩(wěn)定，勿需再進行處理；b.處理出水出水水質(zhì)穩(wěn)定性較好，對廢水沖擊負荷有較強的