第2章活性污泥法ppt课件.ppt
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1、第二章 废水好氧生物处理工艺(1)活性污泥法,第一节 活性污泥法的基本原理第二节 活性污泥法的运行方式第三节 活性污泥法的反应动力学第四节 曝气的原理、方法与设备第五节 活性污泥法的工艺设计第六节 活性污泥法的运行管理,第一节、活性污泥法的基本原理,一、活性污泥法的工艺流程,废水,活性污泥系统的主要组成, 曝气池:反应的主体,有机物被降解,微生物得以增殖;二沉池:1)泥水分离,保证出水水质; 2)浓缩污泥,保证污泥回流,维持曝气池内的污泥浓度。回流系统:1)维持曝气池内的污泥浓度; 2)回流比的改变,可调整曝气池的运行工况。 剩余污泥: 1)去除有机物的途径之一; 2)维持系统的稳定运行 供氧
2、系统:为微生物提供溶解氧,生活污水或城市废水的处理流程,高碑店污水处理厂的工艺流程图,高碑店污水处理厂的工艺流程与平面布置,初沉池,曝气池,二沉池,二期,曝气池,二沉池,初沉池,正在运行的曝气池,曝气池中的曝气头的布置,活性污泥系统有效运行的基本条件是:,废水中含有足够的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,剩余污泥及时排放, 维持曝气池内稳定的活性污泥浓度;进水中不含有对微生物有毒有害的物质,二、活性污泥的性质及性能指标,1、物理性质: “菌胶团”“生物絮凝体” 颜色:褐色、(土)黄色、铁红色 气味:泥土味(城市污水) 比重:略大于1 (1.
3、0021.006) 粒径:0.020.2 mm 比表面积:20100cm2/ml,二、活性污泥的性质及性能指标,2、生化性能: 活性污泥的含水率: 99.299.8% 其中固体物质的组成: 1)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):,二、活性污泥的性质及性能指标,3、活性污泥中的微生物: A细菌: 是活性污泥净化功能最活跃的成分 主要菌种有:动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等特征: 1)绝大多数是好氧和兼性异养型的原核细菌; 2)在好氧条件下,具有很强的分解
4、有机物的功能; 3)具有很高的增殖速率,其世代时间仅为2030分钟; 4)动胶杆菌具有将大量细菌结成为“菌胶团”的功能。,B、原生动物-在活性污泥中大约为103个/ml,钟虫,小口钟虫,草履虫,盖纤虫,肾形虫,变形虫,C、后生动物,线虫,轮虫,原(后)生动物作为“指示性生物”,数量,4、活性污泥的性能指标:,(1)混合液悬浮固体浓度(MLSS)(Mixed Liquor Suspended Solids) MLSS = Ma + Me + Mi + Mii 单位: mg/L 或 g/m3 (2)混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS) (Mixed Liquor Volatile Suspend
5、ed Solids) MLVSS = Ma + Me + Mi 单位: mg/L 或 g/m3,在条件一定时, 较稳定;对于处理城市污水的活性污泥系统,一般为0.750.85,4、活性污泥的性能指标:,(3)污泥沉降比(SV) (Sludge Volume)定义:将曝气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;功能:能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能,可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀;正常范围: 2030%,SV的测定,0min,15min,30min,SV = 40%,4、活性污泥的性能指标:,(4)污泥体积指数(SVI) (Sludge
6、 Volume Index)定义: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,( ml/g),功能:能更准确地评价污泥的凝聚性能和沉降性能, 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;正常范围: 50150 ml/g(处理城市污水时),三、活性污泥法的基本工艺参数,1、曝气池的有机容积负荷: 1)进水COD(BOD5)容积负荷:,2)COD( BOD5 )去除容积负荷:,2、 曝气池的有机污泥负荷:1)进水COD(BOD5)污泥负荷:,2)COD(BOD5)去除污泥负荷:,三、活性污泥法的基本工艺参数,3、曝气池的水力停留时
7、间(HRT、Hydraulic Retention Time),4、曝气池的污泥停留时间(SRT,Sludge Retention Time、c),(h),(d),(mg/l),四、活性污泥的增殖规律及应用,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,而微生物增殖的结果则是活性污泥的增殖。活性污泥的增殖曲线,活性污泥的增殖曲线,注意:1)间歇静态培养;2)底物是一次投加,对数增殖期,减速增殖期,内源呼吸期,氧利用速率曲线,微生物增殖曲线(M),BOD变化曲线(F),适应期,有关概念,F/M值: 在温度适宜、DO充足、且不存在抑制物质的条件下,活性污泥微生物的增殖
8、速率主要取决于微生物与有机基质的相对数量,即有机基质(Food)与微生物(Microorganism)的比值,即F/M值。 F/M值是影响有机物去除速率、氧利用速率的重要因素。,实际上,F/M值就是以BOD5表示的进水污泥负荷,即:,活性污泥的增殖曲线的分区,可将增殖曲线分为四个时期: 1)适应期 2)对数增殖期 3)减速增殖期 4)内源呼吸期,适应期,1)定义:微生物对于新的环境条件、污水中不同种类的有机物污染物等的短暂的适应过程; 2)活性污泥微生物的变化: 数量基本没有变化; 菌体体积增大; 酶系统相应调整; 新的变异;等。 3)水质指标基本无变化。,对数增殖期,F/M值高(2.2 kg
9、BOD/kgVSS.d),有机物丰富,营养物质不是微生物增殖的控制因素;微生物的增值速率与基质浓度无关,呈零级反应,仅由微生物本身特有的最小世代时间所控制,即只受微生物自身生理机能的限制;微生物以最高速率对有机物进行摄取,以最高速率增殖,合成新细胞;活性污泥具有高的能量水平,微生物的活动能力很强,污泥质地松散,不易形成较好的絮凝体,沉淀性能不佳;活性污泥的代谢速率极高,需氧量大;一般不采用此阶段作为运行工况。(但也有,如高负荷活性污泥法),减速增长期,F/M值下降到一定水平后,有机物的浓度成为微生物增殖的控制因素;微生物的增殖速率与残存的有机物呈正比,为一级反应;有机底物的降解速率也开始下降;
10、微生物的增殖速率在逐渐下降,直至最终下降为零,但活性污泥的量仍持续增长并最终达到最高;絮凝体开始形成,活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均较好;出水水质有较大改善,且整个系统运行稳定;大多数污水厂曝气池的运行工况。,活性污泥的增殖曲线,对数增殖期,减速增殖期,内源呼吸期,氧利用速率曲线,微生物增殖曲线(M),BOD变化曲线(F),适应期,内源呼吸期,内源呼吸的速率在本期之初首次超过了合成速率,因此从整体上来说,活性污泥的量在减少,最终所有的活细胞将消亡,而仅残留下内源呼吸的残留物,而这些物质多是难于降解的细胞壁等;污泥的无机化程度较高,沉降性能良好,但凝聚性较差;有机物基本消耗殆尽,处理水质良好
11、;一般不采用这一阶段作为运行工况,但也有采用,如延时曝气法。,活性污泥增殖规律的应用:,1)活性污泥的增殖状况,主要是由F/M值所控制;2)不同增殖期的活性污泥,性能不同,出水水质也不同;3)通过调整F/M值,可调控曝气池的运行工况,以达到所要求的出水水质和活性污泥的良好性能;4)推流式活性污泥法: 一段线段; 完全混合式活性污泥法: 一个点,活性污泥的增殖曲线,对数增殖,减速增殖,内源呼吸,适应期,有机物降解与微生物增殖:,活性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化(内源呼吸)两项作用的综合结果,所以,微生物的净增殖速率为:,活性污泥中微生物的合成速率(kgVSS/d);,其中:a 降解1kg
12、BOD所产生的VSS,即产率系数(kgVSS/kgBOD.d);,活性污泥中微生物的自身氧化速率(kgVSS/d);,其中:b 活性污泥的自身氧化系数(kgVSS/kgVSS.d,一般为d-1);,xv 系统中活性污泥的总量(kgVSS),有机物降解与微生物增殖:,因此,活性污泥微生物增殖的基本方程式:,积分后,得出活性污泥微生物在曝气池内每日的净增长量为:,Si进水BOD浓度(kgBOD/m3); Se 出水浓度(kgBOD/m3)。,式中: x每日的污泥增长量(kgVSS/d);= QwXr Q 每日处理废水量(m3/d);,a、b经验值的获得:,(1) 对于生活污水或相近的工业废水: a
13、 = 0.50.65,b = 0.050.1; (2) 对于工业废水,则:,a、b经验值的获得:,(3)通过小试获得:,可改写为:,有机物降解与需氧:,氧在微生物代谢过程中的用途:(1)氧化分解有机物;(2)氧化分解自身的细胞物质。,式中:O2曝气池中混合液的需氧量,kgO2/d; a代谢每kgBOD所需的氧量, kgO2/kgBOD.d; b每kgVSS每天进行自身氧化所需的氧量, kgO2/kgVSS.d 。,有机物降解与需氧:,上式可改写为:,或,式中:O2/VXv单位质量污泥的需氧量,kgO2/kgVSS.d; O2=O2/QSr去除每kgBOD所需的氧量, kgO2/kgBOD.d;
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