污水的好氧生物处理(二)――活性污泥法.ppt

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1、第十四章污水的好氧生物处理（二）活性污泥法,活性污泥工艺是一种广泛应用而行之有效的传统污水生物处理法，也是一项极有发展前景的污水处理技术，这体现在它对水质水量的广泛适应性、灵活多样的运行方式、良好的可控制性，以及通过厌氧或缺氧区的设置使之具有脱氮除磷的效能。摘自一博士论文的卷首语,起源？大自然的启示：如果让污水进入天然水体，可通过水体中微生态系统的自净功能得到处理。活性污泥法是模仿天然水体的净水过程，从本质上与自然水体处理污水的过程相似，是自然水体净化过程的人工强化。,1882年就有人做向污水中鼓入空气的试验；1912年美国的Lawlence研究所进行污水曝气试验；英国的Fowler访问该研究

2、所回国后，让CIark和Gage 进行试验，发现，对污水长时间曝气会产生一些絮状体，同时水质会得到明显的改善，Ardern和Lockett继续对这一现象进行了研究，曝气试验是在瓶中进行的，每天试验结束时把瓶子倒空，第二天重新开始，他们发现由于瓶子清洗不完善，瓶壁附着一些棕褐色的絮状体时，处理效果反而好。他们把它称为活性污泥，随后，他们在每天结束试验前，把曝气后的污水静止沉淀，只倒去上层净化清水，留下瓶底的污泥，供第二天使用，这样大大缩短了污水处理的时间。1914年Ardern和Lockett在英国的化学工程学会上发表了试验成果，活性污泥法就这样诞生了。于是，1916年在英国的曼彻斯特市建造了第

3、一个处理能力946m3/d的活性污泥污水处理厂；1917年美国休斯顿建造了一个处理能力37800m3/d的活性污泥污水处理厂。,第一节 基本概念,什么是活性污泥？,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性及无机性物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。,一组活性污泥图片,活性污泥的性质,颜色,味道,状态,比重,粒径,比表面积,黄褐色,土腥味,似矾花絮绒颗粒,曝气池混合液：；回流污泥：,20-100cm2/mL,活性污泥的组成,按栖息着的微生物分：,大量的细菌,真菌,原生动物,后生动物,除活性微生物外，活性污泥还挟带着来自污水的有机物、无机悬浮物、

4、胶体物；活性污泥中栖息的微生物以好氧微生物为主，是一个以细菌为主体的群体，除细菌外还有酵母菌、放线菌、霉菌，以及原生动物和后生动物。活性污泥中细菌含量一般在107108个/mL；原生动物103个/mL，原生动物中以纤毛虫居多数，固着型纤毛虫可作为指示生物，固着型纤毛虫如：钟虫、等枝虫、盖纤虫、独缩虫、聚缩虫等出现且数量较多时，说明培养成熟且活性良好。,干固体和水分：,含水9899,干固体12%,MLSS,MLVSS,NVSS,活性污泥中微生物食物链,活性污泥中细菌,活性污泥中原生动物,活性污泥中后生动物,活性污泥中原生动物及指示作用,活性污泥中部分微生物写真集,活性污泥中部分微生物写真集,活性

5、污泥中部分微生物写真集,活性污泥中部分微生物写真集,有办法知道确切的生物量吗？,有人曾企图通过直接测定污泥中细胞的DNA量、有机氮量、三磷酸腺苷（ATP）量、脱氢酶的活力等指标去反映活性污泥的活力，但：既复杂又不准，且微生物的含量不断在变化。,按有机性和无机性成份分：,MLSS表示悬浮固体物质总量，MLVSS挥发性固体成分表示有机物含量，MLNVSS灼烧残量，表示无机物含量。MLVSS包含了微生物量，但不仅是微生物的量，由于测定方便，目前还是近似用于表示微生物的量。,处理生活污水的活性污泥,MLVSS:70%,NVSS:30%,MLVSS:一般范围为5575,NVSS:一般范围为2545,活性

6、污泥的沉降浓缩性能,污泥沉降过程：,活性污泥的沉降浓缩性能,污泥沉降比：SV%,取混合液至1000mL或100mL量筒，静止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的体积，以占混合液体积的%表示污泥沉降比。,SV%不能确切表示污泥沉降性能，故人们想起用单位干泥形成湿泥时的体积来表示污泥沉降性能，简称污泥指数，单位为mL/g。,污泥体积指数：SVI,活性污泥法的基本流程,活性污泥降解污水中有机物的过程,活性污泥在曝气过程，对有机物的降解（去除）过程可分为两个阶段。,吸附阶段,由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含有多糖类的粘性物质，导致污水中的有机物转移到活性污泥上去。,稳定阶段,主要是转移到活性污

7、泥上的有机物为微生物所利用。,活性污泥降解污水中有机物的过程,曲线反映污水中有机物的去除规律；曲线反映活性污泥利用有机物的规律；曲线反映了活性污泥吸附有机物的规律。,这三条曲线反映出，在曝气过程中：A:污水中有机物的去除在较短时间(图中是5h左右)内就基本完成了（见曲线）；B:污水中的有机物先是转移到（吸附）污泥上（见曲线），然后逐渐为微生物所利用（见曲线）；C:吸附作用在相当短的时间（图中是45min左右）内就基本完成了（见曲线）；D:微生物利用有机物的过程比较缓慢（见曲线）。,第二节气体传递和曝气池,构成活性污泥法的三个要素,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

8、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。,Fick扩散定律,物质从一相传递到另一相的过程称为传质过程，曝气过程中空气或纯氧中的氧从气相传递到液相中，亦是个传质过程，传质过程主要借助于扩散过程完成。,扩散过程的推动力是扩散面两侧物质存在着浓度差，使得物质分子由浓度较高一侧向着较低一侧扩散。扩散过程中单位路程长度上的浓度变化值，称之为浓度梯度，浓度梯度大小影响着扩散速率：,Vd:物质的扩散速度；D扩散系数,气体传递原理：双膜理论,曝气充氧过程中气体分子从气相转移到液相，必须经过气液两相界面，界面两侧存在着气膜和液膜，氧通

9、过这两层膜的传递过程用双膜理论来解释。双膜理论由Lewis和Whitman1924年创立。,气体传递原理：双膜理论,双膜理论的基本论点：1.气液两相界面附近存在着作层流运动的气膜和液膜，主体流动情况影响着膜的厚度；2.两膜以外的气、液相主体中，流体充分湍动，组分物质浓度均匀，不存在浓度差，也没有任何传质阻力，整个传质过程阻力仅存在于气液两层层流膜；3.气液两相界面上物质浓度相平衡，界面上无阻力。,因为氧是一种难溶气体，溶解度小，故传质阻力主要在于液膜，可以认为气相主体与界面之间的氧分压差值很小；同时因为液膜厚度很小，Ci与C之间可按直线变化考虑，即：,曝气的作用与曝气方式1 好氧微生物的需氧代

10、谢2 兼性微生物酶的好氧合成3 混合液的搅拌作用（厌氧、缺氧池另加搅拌器）曝气方式：鼓风曝气系统 机械曝气装置：纵轴表面曝气机、横轴表面曝气器 鼓风+机械曝气系统 其它：富氧曝气、纯氧曝气,三种曝气方式,曝气池需要空气量计算1 生化反应曝气量计算：(1)有机物降解需氧量 O1=aQ(La-Le)+bV Xv(2)氨氮硝化需氧量 O2=4.57Q(NHa-NHe)(3)反硝化提供化合态氧 O3=2.86NO(4)合成污泥的氧当量 O4=1.42Px O=O1 O2 O3 O4 再折算成需要的空气量,曝气池需要空气量计算2 搅拌需要的气量计算 搅拌需要的气量根据需要的搅拌功率或单位体积的搅拌气量，

11、一般搅拌需要空气量小于或远小于生物反应需气量 满铺的小气泡扩散器：2.2m3/m2.h 旋流的大中气泡扩散器：1.2m3/m2.h 机械曝气：13W/m3,鼓风曝气系统的组成,常用鼓风机形式1 容积式风机:罗茨鼓风机、回转风机,常用鼓风机形式2 单级高速离心鼓风机：高速离心,丹麦HV-Turbo风机 英国Howden风,常用鼓风机形式2 多级离心鼓风机：多级离心,美国Power Mizer多级风机,鼓风机应提供相关数据条件风机供应商应提供相关数据条件:工艺方面问题：供货范围及每一个供货器件的安装尺寸、风机安装间距要求、设备重量、基础要求、净荷载与动荷载、起吊要求、最大起吊重量、最大部件重量、管

12、道布置走向与要求、进风口位置要求、消音器设置位置与要求、空气总管设置位置、鼓风机房温升要求、换气要求、噪音控制要求、管道冷凝处理问题等。电气方面问题：单台主电机功率？其它用电设备位置、对MCC柜的设计要求、MCC与风机控制柜之间的联系、MCC柜面上是否需设置柜面手动、柜面自动？是否需设置软启动、直接启动？一次接线与两次接线的配合、鼓风机系统其他用电电位置电源从MCC接入还是从机旁控制柜接入？手动或自动控制回路设置在MCC柜还是设置在机旁控制柜？防冷凝加热何时进行？什么样的控制信号给MCC柜从而控制加热器动作？等 自控方面问题：风机控制系统需要什么样的外部信号、DO或压力？使用硬线连接抑或通讯联系？接入何处？MCC与机旁控制柜之间有哪些控制信号连接？风机系统使用什么样的PLC硬件？系统与污水厂控制室之间怎么通讯联系？联系的硬件接口方式？联系的软件协议？风机系统哪些数字量信号及模拟量信号可以与中控室通讯？中控室怎么进行风机运行参数设置？等,Howden鼓风机提供数据(SG-26),鼓风曝气系统压力传感器空气管与曝气扩散系统,鼓风曝气系统压力传感器与温度传感器,微孔曝气设备安装,微孔曝气设备的清水检验,微孔曝气设备的运行状况,双螺旋曝气器,BioLac曝气系统,BioLac曝气系统,BioLac曝气系统,BioLac曝气系统,BioLac曝气系统,BioLac曝气系统,