活性污泥课件.ppt
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1、第4章 生物处理法1.活性污泥法Activated Sludge Processes,1,第4章 生物处理法1,1. 活性污泥法 主要内容:,1.1 废水的生物处理方法简介 L1.2 活性污泥法的基本原理 L1.3 活性污泥法的分类1.4 活性污泥的评价指标 L1.5 影响活性污泥法处理效果的因素 L1.6 活性污泥增长规律L,1.7 活性污泥法的结论 L1.8 曝气的方法与设备 L1.9 活性污泥法的运行管理L1.10 活性污泥法的运行方式L,2,1. 活性污泥法 主要内容:1.1 废水的生物处理方法简介,11废水的生物处理方法简介,1)定义:废水的生物处理方法是利用生物的新陈代谢作用,对废
2、水中的污染物质进行转化和稳定、使之无害化的处理方法。2)方法特点:对污染物进行转化和稳定的主体是微生物。由于微生物具有来源广、易培养、繁殖快、对环境适应性强、易变异等特性,因此在使用上能较容易地采集菌种进行培养增殖,并在特定条件下进行驯化使之适应有毒工业废水的水质条件。微生物的生存条件温和,新陈代谢过程中不需高温高压,它是不需投加催化剂的催化反应,用生化法促使污染物的转化过程与一般化学法相比优越得多。,3,11废水的生物处理方法简介1)定义:废水的生物处理方法是利,3)微生物的生长(1)微生物的新陈代谢(i) 分解代谢:好氧分解代谢:好氧菌在好氧条件下,将有机物分解为二氧化碳和水,并释放出能量
3、的过程;厌氧分解代谢:厌氧菌在厌氧条件下,将复杂的有机物分解为简单的有机物和无机物,再被甲烷菌进一步转化为甲烷和二氧化碳等,并释放出能量的过程;(ii) 合成代谢: 将低能化合物合成为生物体的过程。,4,3)微生物的生长4,(2)微生物的生长繁殖规律(i) 生长规律及生长曲线微生物生长分为以下四个时期:a)停滞期,细菌需要适应环境,经过一段时间后才能在新的培养基中生长繁殖,故细菌数有所减少;b)对数期,微生物适应了环境,利用环境中营养迅速增长,增长速率达到最大;c)静止期,微生物总数达到最大,并恒定一段时间,代谢产物抑制微生物生长;d)衰亡期,微生物因缺乏营养而死亡,总数减少。,5,(2)微生
4、物的生长繁殖规律5,(ii) 细菌生长曲线在污水处理中的应用:a)反应微生物量(M)与营养物(F)量间的关系b)为使处理效果达到最好,一般不利用对数增长期的微生物而利用静止期的微生物,6,(ii) 细菌生长曲线在污水处理中的应用:6,4)微生物的营养及影响因素:(1)微生物生长的营养(i)主要为C、N、P称为碳源、氮源、磷源。(ii)营养对微生物的作用:a)提供合成细胞质时需要的物质;b)作为细胞增长和生物合成反应时的能源;c)充当产能反应所释放的电子的受体。,7,4)微生物的营养及影响因素:7,(2)环境对微生物生长的影响因素(i)温度:按细胞对温度需求分为嗜冷菌(510),中温菌(2540
5、 ),嗜热菌(5060 );(ii)溶解氧:根据好氧性不同分为好氧微生物和厌氧微生物;(iii)PH:需氧微生物处理要求6.58.5,厌氧微生物处理要求6.77.4;(iv)营养物要求:好氧生物处理对营养物的要求为C:N:P=100:5:1;(v)有毒物质:抑制微生物的新陈代谢(vi)进水有机物浓度:好氧处理中进水BOD5宜在5001000之间(过高则溶解氧不足),且不低于100(过低则营养物不足);,8,(2)环境对微生物生长的影响因素8,5)污水的可生化性评价(1)污水的可生化性(2)主要评价方法(i)相对耗氧速率法(ii)生化呼吸线法(iii)有关水质指标法(iv)微生物脱氢酶含量或AT
6、P含量法,9,5)污水的可生化性评价9,6)应用:处理废水的费用低廉,运行管理较方便,所以生化处理是废水处理系统中最重要的过程之一,目前,这种方法已广泛用作生活污水及工业有机废水的二级处理。7)处理方法简介好氧法和厌氧法处理区别:起作用的微生物群不同;产物不同;反应速率不同;对环境条件要求不同;对进水BOD要求不同。,10,6)应用:处理废水的费用低廉,运行管理较方便,所以生化处理是,生物处理法,好氧生物法,厌氧生物法,自然条件下,人工条件下,自然条件下,人工条件下,水体自净天然水体和氧化塘,土壤净化污水灌溉,悬浮生物法活性污泥法及其变种、氧化塘、氧化沟,固着生物法生物滤池、生物转盘、接触氧化
7、、好氧生物流化床,高温堆肥,厌氧塘,悬浮生物法厌氧消化、上流式厌氧污泥床、高温堆肥、化粪池,固着生物法厌氧滤池、厌氧流化床,返回目录,11,生物处理法好氧生物法厌氧生物法自然条件下人工条件下自然条件,12活性污泥法的基本原理,1)基本流程 定义:向生活污水注入空气进行曝气,并持续一段时间以后,污水中即生成一种絮凝体。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。,出水,剩余污泥,进水,回流污泥,空气,曝气池,二沉池,12,12活性污泥法的基本原理1)基本流程出水剩余污泥进水回流污,活性污泥法处理食品废水,13,活性污泥法处理食品废水13,活性污泥
8、法处理食品废水,14,活性污泥法处理食品废水14,活性污泥法处理食品废水(活性污泥),15,活性污泥法处理食品废水(活性污泥)15,活性污泥法处理印染废水,16,活性污泥法处理印染废水16,2)活性污泥的组成,活性污泥组成:(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组成。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统。,17,2)活性污泥的组成活性污泥组成:17,活性污泥通常为黄褐色絮状颗粒,其直径一般为0.022mm,含水率一般为99.299.8,密度
9、因含水率不同而异。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分。,18,活性污泥通常为黄褐色絮状颗粒,其直径一般为0.022mm,,污水中有机物的性质决定那些种属的细菌占优势例如:含蛋白质的污水有利于产碱杆菌属和芽孢杆菌属,而糖类污水或烃类污水则有利于假单孢菌属。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的絮凝体的大部分,并形成菌胶团,具有良好的自身凝聚和沉降性能。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。,19,污水中有机物的性质决定那些种属的细菌占优势19,活性污泥絮体,20,活性污泥絮体20,3)净化过程
10、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。,21,3)净化过程与机理(1)初期去除与吸附作用21,(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
11、H2O等稳定物质。,22,(2)微生物的代谢作用22,(3)絮凝体的形成与凝聚沉降,(i)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。(ii)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。(iii)絮凝体的形成是通过丝状细菌来实现的。,返回目录,23,(3)絮凝体的形成与凝聚沉降(i)如果形成菌体的有机物不从污,13活性污泥法的分类,1)分类:(1)按废水和回流污泥的进入方式及其在曝气池中的混合方式,活性污泥法可分为推流式和完全混合式
12、两大类。(i)推流式活性污泥曝气池有若干个狭长的流槽,废水从一端进入,在曝气的作用下,以螺旋方式推进,流经整个曝气池,至池的另一端流出,随着水流的过程,污染物被降解。此类曝气池又可分为平行水流(并联)式和转折水流(串联)式两种。,24,13活性污泥法的分类 1)分类:24,推流式曝气池示意图(平行水流式),出水,剩余污泥,进水,回流污泥,空气,二次沉淀池,曝气池,25,曝气池推流式曝气池示意图(平行水流式) 出水剩余污泥进水回,推流式曝气池示意图 (转折水流式),剩余污泥,进水,回流污泥,空气,二次沉淀池,出水,曝气池,26,推流式曝气池示意图 (转折水流式) 剩余污泥进水回流污泥,27,27
13、,28,28,推流式活性污泥法的特点:,(a)废水中污染物浓度自池首至池尾是逐渐下降的,由于在曝气池内存在这种浓度梯度,废水降解反应的推动力较大,效率较高;(b)推流式曝气池可采用多种运行方式;(c)曝气池可以做的比较大,不易产生短路,适合于处理量比较大的情况;(d)氧的利用率不均匀,入流端利用率高,出流端利用率低,会出现池尾供气过量的现象,增加动力费用。,29,推流式活性污泥法的特点:(a)废水中污染物浓度自池首至池尾是,(ii)完全混合式活性污泥法:,完全混合式曝气池,是废水进入曝气池后在搅拌的作用下迅速与池中原有的混合液充分混合,因此混合液的组成、微生物群的量和质是完全均匀一致的。这意味
14、着曝气池中所有部位的生物反应都是同样的,氧吸收率都是相同的。,30,(ii)完全混合式活性污泥法:完全混合式曝气池,是废水进入曝,完全混合式活性污泥法的特点:,(a)抗冲击负荷的能力强,池内混合液能对废水起稀释作用。(b)由于全池需氧要求相同,能节省动力;(c)有时曝气池和沉淀池可合建,不需要单独设置污泥回流系统,便于运行管理;(d)连续进水、出水可能造成短路,易引起污泥膨胀。(e)池子体积不能太大,因此一般用于处理量比较小的情况,比较适宜处理高浓度的有机废水。,31,完全混合式活性污泥法的特点:(a)抗冲击负荷的能力强,池内混,(2)按供氧方式,活性污泥可分为鼓风曝气式和机械曝气式两大类。,
15、(i)鼓风曝气式是采用空气(或纯氧)作氧源,以气泡形式鼓入废水中。它适合于长方形曝气池,布气设备装在曝气池的一侧或池底。气泡在形成、上升和破坏时向水中传氧并搅动水流。适用于大型曝气池(ii)机械曝气式是用专门的曝气机械,剧烈地搅动水面,使空气中的氧溶解于水中。通常,曝气机兼有搅拌和充氧作用,使系统接近完全混合型。适用于小型曝气池(iii)联合曝气,32,(2)按供氧方式,活性污泥可分为鼓风曝气式和机械曝气式两大类,33,33,鼓风曝气,返回目录,34,鼓风曝气返回目录34,14活性污泥的评价指标,(1)混合液悬浮固体(mixed liquor suspension solid, MLSS)混合
16、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24g/L。,35,14活性污泥的评价指标(1)混合液悬浮固体(mixed l,(2)混合液挥发性悬浮固体 (mixed liquor volatile suspension 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
17、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。,36,(2)混合液挥发性悬浮固体 (mixed liquor vo,(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,
18、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。污泥沉降比测定比较简单,并能说明一定问题,因此它成为评定活性污泥的重要指标之一。,37,(3)污泥沉降比(settling volume, slud,(4)污泥体积指数 (sludge volume index, SVI)污泥体积指数简称污泥指数(SI),系指曝气池污泥混合液经30min沉降后,1g干污泥所占的体积(以mL计)。单位为mL/g,但经常省略。计算式如下:,38,(4)污泥体积指数 (sludge volume index,它与污泥沉降比有如下关系
19、:SVI=(SV10)/X式中:X的单位为g/L,SVI以百分数代入。,39,它与污泥沉降比有如下关系:39,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。,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,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。,40,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,(5)活性污泥的生物相,活性污泥中出现的是普通的微生物。 主要是细菌、放线菌、真菌、原生动物和少数其
20、他微型动物。在正常情况下,细菌主要以菌胶团形式存在,游离细菌仅出现在未成熟的活性污泥中,也可能出现在废水处理条件变化 (如毒物浓度升高、pH值过高或过低等),使菌胶团解体时。游离细菌多是活性污泥处于不正常状态的特征。,返回目录,41,(5)活性污泥的生物相活性污泥中出现的是普通的微生物。返回目,15影响活性污泥法处理效果的因素,1)污泥负荷(1)定义: 在活性污泥法中,一般将有机物(BOD5)与活性污泥(MLSS)的重量比值( F:M),称为污泥负荷,一般用N表示。(2)分类:污泥负荷又分为重量负荷和容积负荷。(i)重量负荷( NS)即单位重量活性污泥在单位时间内所承受的BOD5量,单位为kg
21、BOD5 /(kgMLSSd)。(ii)容积负荷(NV)是曝气池单位有效容积在单位时间内所承受的BOD5量,单位为kgBOD5/(m3d)。,42,15影响活性污泥法处理效果的因素1)污泥负荷42,污泥负荷的计算公式:,式中:Q废水的处理量,m3/d;V曝气池的有效容积,m3;S0进水BOD5浓度,kg/m3;X活性污泥浓度,kgMLSS/m3 。,43,污泥负荷的计算公式:式中:Q废水的处理量,m3/d;43,为了表示有机物的去除情况,也采用去除负荷Nr,即单位重量活性污泥在单位时间所去除的有机物重量。,Nr去除负荷;Se出水BOD浓度。,44,为了表示有机物的去除情况,也采用去除负荷Nr,
22、即单位重量活性,(3) 污泥负荷的影响:,(i)污泥负荷与废水处理效率、活性污泥特性、污泥生成量、氧的消耗量有很大关系,是设计活性污泥法时的主要参数。温度对污泥负荷的选择也有一定影响。(ii)污泥负荷影响活性污泥特性。采用不同的污泥负荷,微生物的营养状态不同,活性污泥絮凝和沉降性也就不同。(iii)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。,45,(3) 污泥负荷的影响:(i)污泥负荷与废水处理效率、活性污,BOD负荷及水温对污泥SVI的影响,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3,46,BOD负荷及水温
23、对污泥SVI的影响低SVI负荷区2高SVI负,(iv)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,污泥沉降性差,将会出现污泥膨胀。(v)一般在高负荷时应选择在1.5-2.0kgBOD /kgMLSSd范围内,中负荷时为0.2-0.4kgBOD/kgMLSSd,低负荷时为0.030.05kgBOD/kgMLSSd,47,(iv)SVI与污泥负荷曲线是具有多峰的波形曲线,有三个低S,2)污泥龄(ts或c)和水力停留时间(),污泥龄(sludge age)是曝气池中工作着的活性污泥总量与每日排放的污泥量之比,单位是d
24、。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,或污泥增长一倍平均所需要的时间。,48,2)污泥龄(ts或c)和水力停留时间()污泥龄(slud,污泥龄也称固体平均停留时间或细胞平均停留时间 。污泥龄是影响活性污泥处理效果的重要参数。水力停留时间(hydraulic retention time, HRT)是指水在处理系统中的停留时间,单位也是d。V/Q,V是曝气池的体积;Q是废水的流量。,49,污泥龄也称固体平均停留时间或细胞平均停留时间 。49,3)溶解氧(dissolved oxygen, DO),对推流
25、式活性污泥法,氧的最大需要量出现在污水与污泥开始混合的曝气池首端,常供氧不足。供氧不足会出现厌氧状态,妨碍正常的代谢过程,滋长丝状菌。供氧量一般用混合液溶解氧的浓度表示。活性污泥絮凝体的大小不同,所需要的最小溶解氧浓度也就不一样。絮凝体越小,与污水的接触面积越大,也越利于对氧的摄取,所需要的溶解氧浓度就小。反之絮凝体大,则所需的溶解氧浓度就大;为了使沉降分离性能良好,较大的絮凝体是所期望的,因此溶解氧浓度以2mg/L左右为宜。,50,3)溶解氧(dissolved oxygen, DO) 对推,4)营养物(nutrients),在活性污泥系统里,微生物的代谢需要一定比例的营养物,除以BOD表示
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