活性污泥法的基本原理

1、活性污泥法的基本原理一 基本概念和工艺流程（一） 基本概念1 活性污泥法：以活性污泥为主体的污水生物处理。2 活性污泥：颜色呈黄褐色，有大量微生物组成，易于与水分离，能使污水得到净化，澄清的絮凝体（二） 工艺原理1 曝气池：作用：降解有机物（bod5）2 二沉池：作用：泥水分离。3 曝气装置：作用于充氧化搅拌混合4 回流装置：作用：接种污泥5 剩余污泥排放装置： 作用：排除增长的污泥量，使曝气也内的微生物量平衡。混合液：污水回流污泥和空气相互混合而形成的液体。二 活性污泥形态和活性污泥微生物（一） 形态：1、外观形态：颜色黄褐色，絮绒状2特点：颗粒大小：0.020.2mm 具有很大的表面积。含

2、水率99%,c 8.5 粘性物质破坏活性污泥结构破坏phksv=vmax=k1-ds/dt=vmaxx=k1x结论：在高底物浓度下，有机底物以最大速度进行降解，与有机底物浓度无关，其降解速度只与污泥浓度有关。低底物浓度，sksv=vmaxs/ks=k2s (3)-ds/dt=vmaxxs/ks=k2sx (4)结论：在低底物浓度下，有机底物降解速度与有机底物浓度有关，且成一级反应（有机物多，无机物少）由（）得s0sds/dt=0tk2xsdts=s0e-k2xt 莫诺方程式在曝气池中的应用（a-se）/v=-ds/dtq(sa-se)/v=nrv ds/dt=nrv(1) 用来计算 nrv=-

3、ds/dt=q(sa-se)/v=(sa-se)/tk2xse=q(sa-se)/v(2)计算rs k2se=q(sa-se)/xv=nrs(3)计算有机物降解率 =(sa-se)/s0=1-se/s0=k2xt/(1+k2xt) 有关k2的确定（图解法）q(sa-se)/xv作纵轴 se-x斜率k2经验数据 0.0168-0.0281三 劳麦方程式概念：（）把污泥龄改名为生物固体平均停留时间（）提出单位底物利用率概念基本方程式（）劳-麦第一方程式/qc=yq-kd（）劳 麦第二方程式v=qv=ks/(ks+s) (ds/dt)u/xa=ks/(ks+s)劳-麦方程式的推论及应用 seqc关系

4、 xaqc xa=yqqc(sa-se)/t(1+kdqc) r-qc v与q的关系 (ds/dt)u/xa=k2se q(sa-se)/xav=k2se v=q(sa-se)/k2xase曝气池容积的计算方法ns v=q(sa-se)/nsxnrs v=q(sa-se)/nrsxv劳麦 v=yqqc(sa-se)/xa(1+kdqc)v=q(sa-se)/k2sexa 两种产率 x=yq（sa-se）-kdvxv合成产率 微生物的净增值量yobs=y/(1+kdqc) x计算 x=yq(sa-se)-kdvxvx=yobsq(sa-se)4.4 曝气池的理论基础作用：充氧搅拌方法：鼓风曝气：

5、从鼓风机中房或空气压缩机房送来的空气，经过设置在曝气池底的空气扩散装置，溶解于水中。机械曝气：利用安装在池表面的机械曝气装置，将空气溶于水中。一 氧转移原理传质理论（一） 菲克定律扩散转移d=-dldc/dx dc/dx浓度梯度vd=(dm/dt)/a=-dldc/dx(二)双膜理论处理废水量21600m3/d,经过沉淀后的为250mg/l,希望处理后的出水为mg/l, 温度为，曝气池悬浮固体浓度为4000mg/l,设计的c为天。要求：采用劳-麦方程式计算；计算排放的剩余污泥量计算实际所需的空气量。1. 定义： 双膜气膜 液膜2. 基本点（1） 通过两层膜，两层膜为层流状态，气液两相主体为紊流

6、状态（2） 传质阻力仅存在于两层膜中（3） 在气膜中存在氧分压梯度，在液膜中存在氧浓度梯度（4） 传质阻力又主要集中在液膜上（o2难溶于水）3. 表达式：4. kla的确定（kla-氧总转移系数）（1） 脱氧清水测定法充氧介质：清水条件：脱氧do0水温：20大气压：1个气压步骤：（1）脱氧剂（na2so3 n2）do=0（2）对清水充氧 c1t达饱和ds（3）c关系作图横轴c 纵轴（2）曝气池（了解）二、氧转移的影响因素1.污水水质 kla cs(1)kla的影响 kla= & kla (&1 )(2) 对cs的影响 cs cs（ 1）城市污水水质越差，取值越小2.水温kla 、 cs转移速率

7、增大（1） 对kla的影响（2）对cs影响 cs 查附录1p607、氧分压 c: 2/l（1） 鼓风曝气（）机械曝气p1 c/l 为定值、 其他影响因素气泡大小 紊流程度与气液接触时间 人为因素三、氧转移速率与供气量计算1. 标准条件下的氧转移量（1）机械曝气（2）鼓风曝气 只将csb即可2. 实际条件下的氧转移量（1） 鼓风曝气（）机械曝气.供气量的计算根据gs确定鼓风机型号及台数（2）机械曝气 qosr根据qos可确定叶轮直径与功率4.5 曝气系统与空气扩散装置技术性能的主要指标（1）动力效率ep o2/kwh每消耗1 kwh的电能，转移到混合液中o2的量（2）氧利用率ea（3）氧转移效率

8、（充氧能力）el o2/h（1）（2）鼓风 （1）（3）机械一、鼓风曝气系统与空气扩散装置（or曝气装置 曝气皿）（一） 鼓风曝气系统1.组成 空压机（or鼓风机） gs一系列连通管道空气扩散装置2.鼓风曝气过程（二）空气扩散装置1. 微气泡空气扩散装置（多孔性空气扩散装置）多孔性材料优点：ea较高缺点：易堵塞（1） 扩散板ea714 ep1.82.5o2/kwh安装：在池底一侧或两侧（2） 扩散管ea1013 ep2o2/kwh812根扩散管组成管组（3） 固定平板式微孔空气扩散皿ea2025 ep46o2/kwh服务面积0.30.75/个 布满池底（4） 固定钟罩型设计参数同（3）平板式（

9、5） 膜片式微孔扩散皿 合成橡胶ea2738 ep3.4o2/kwh服务面积13/个 不易堵塞（与其它相对而言）（1）（2）（5）尤其是（5）最常用（6）摇臂式微孔扩散器 服务面积2/个ea1830 ep4.45.5o2/kwh2. 中气泡空气扩散器（1） 穿孔管 塑料或钢管直径2550孔与孔之间距离 50100ea46 ep1 o2/kwh（2）网状膜扩散器ea1215 ep2.73.7 o2/kwh服务面积0.5 /个3.水力剪切式空气扩散装置特点：利用装置本身的构造特点，产生水力剪切作用在气泡吹出装置前，将大气泡剪切成小气泡，从而ea倒盆式固定螺旋 了解金山型4.水力冲击式空气扩散装置（

10、1） 密集多喷嘴（2） 射流式空气扩散皿（射流曝气皿）原理p157第一段、水下空气扩散器（了解）总结扩散装置安装在池底一侧，两侧or布满池底属于水下鼓气二、机械曝气装置机械曝气特点：利用安装在曝气池表面的机械曝气装置在电机的驱动下转动，从而将空气中氧转移到水中它属于表面曝气。它属于表面曝气（一） 机械曝气原理（通过3种作用实现）1. 表面充氧2. 整池充氧3. 吸入部分空气（二） 机械曝气装置按传动轴的安装方向 竖轴（纵轴 ）卧轴（横轴）1. 竖轴机械愚昧落后敢装置传动轴与水面垂直，装有叶轮，叶轮上装有叶片又称竖轴叶轮曝气机（表曝机）（1）泵型叶轮表曝机 最佳线速度 4.55m/s叶轮淹没深度

11、4目前国内已有系列产品，应用最广泛（2）k型 最佳线速度4 01叶轮淹没深度规定 叶轮直径与曝气池直径之比为（）倒伞型（）平板型2.卧轴式表曝机传动轴与水面平行 由传动轴和叶片组成应用转刷曝气器（曝气转刷）主要用于氧化沟活性污泥处理系统的维护管理一、活性污泥处理系统的投产与活性污泥培训、活性污泥的培训(培养与驯化)方法：同步培训法:培养与驯化同时进行异步培训法:先培养后驯化接种培训化(1)同步培训法 生活污水为主的城市污水(1)营养物(2)菌种具体操作:活性污泥成熟,sv 15%20%(2)异步培训法工业废水和工业废水为主的城市污水先培养:粪便水稀释bod5500 mg/l后驯化：在进水中加入

12、首当其冲逐渐增加工厂业废水所占比重（3）接种培训法从附近的污水处理厂引进剩余污泥作种泥2试运行：目的：确定最佳的运行条件考虑因素：（）mlss 调整（）供气量（1）氧do：12 mg/l（）搅拌混合液浓度整池均匀（）运行方式12种传统工艺+3种新工艺二、运行效果的检测三、活性污泥处理系统运行中的异常情况1 污泥膨胀定义原因：大量的丝状菌繁殖防治措施 ph do 2污泥解体 处理水质变浑 污泥絮凝体微细化处理效果变坏原因（1）运行不当（2）污水中混入有毒物质污泥上浮上浮原因：（1）污泥腐化上浮长期滞留造成（3） 曝气过度上浮（3）污泥挟油上浮（4）污泥脱氮上浮过长4泡沫问题大量合成洗涤剂消泡措施

13、（1）消泡剂（2）机械消泡（3）分段进污泥解体 处理水浑浊、污泥絮凝体微细化，处理效果变坏等则是污泥解体现象。导致这种异常现象的原因有运行中的问题，也可能由于污水中混入了有毒物质所致。运行不当（如曝气过量），会使活性污泥生物营养的平衡遭到破坏，微生物量减少且失去活性，吸附能力降低，絮凝体缩小；一部分则成为不易沉淀的羽毛状污泥，sv值降低，使处理水变浑浊。当污水中存在有毒物质时，微生物会受到抑制、伤害，污泥失去活性，导致净化能力下降。一般可通过显微镜观察来判别产生的原因。当鉴别出是运行方面的问题时，应对污水量、回流污泥量、空气量和排泥状态以及sv、mlss、do等多项指标进行检查，加以调整。当确

14、定是污水中混入有毒物质时，应该考虑可能是有新的工业废水混入的结果。若确有新的废水混入，应责成其按国家排放标准加以局部处理。 （3）污泥脱氮（反硝化） 污泥在沉淀池呈块状上浮的现象，并不一定是由于腐败所造成的，也可能是污泥反硝化造成。曝气内污泥泥龄过长时，硝化过程比较充分（no35mg/l），在沉淀池内产生反硝化，硝酸盐的氧被利用，氮即呈气体脱出附于污泥上，使之相对密度降低，整块上浮。所谓反硝化是指硝酸盐被反硝化菌还原成氨或氮的作用。反硝化作用一般在溶解氧低于0.5mg/l时发生。试验表明，如果让硝酸盐含量高的混合液静止沉淀，在开始的3090min左右污泥可能沉淀得很好，但不久就可以看到，由于反

15、硝化作用所产生的氮气在泥中形成小气泡，使污泥整块地浮至水面。在做污泥沉降比试验时，由于只检查污泥30min的沉降性能，往往会忽视污泥的反硝化作用。这是在活性污泥法的运行中应当注意的现象，为防止这一异常现象的发生，应采取增加污泥回流或及时排除剩余污泥，或降低混合液污泥浓度，缩短污泥龄和降低溶解氧等措施。 （4）污泥腐化 在沉淀池中污泥可能由于长期滞留而厌氧发酵，生成气体（h2s、ch4等）从而发生大块污泥上浮的现象。它与污泥脱氮上浮所不同的是，污泥腐败变黑，产生恶臭。此时也不是全部污泥上浮，大部分都是正常地排出或回流，只是沉积在死角长期滞留的污泥才腐化上浮。防止的措施有： 安设不使污泥外溢的浮渣

16、设备； 消除沉淀池的死角； 加大池底坡度或改正池底刮泥设备，不使污泥滞留于池底。 此外，如曝气池内曝气过度，使污泥搅拌过于激烈，生成大量小气泡附聚于絮凝体上，也容易产生这种现象。防止措施是将供气控制在搅拌所需的限度内，而脂肪和油则应在进入曝气池之前去除。 （5）泡沫问题 曝气池中产生泡沫的主要原因有：污泥停留时间、ph值、溶解氧（do）、温度、憎水性物质、曝气方式和气温气压及水温的交替变化等。泡沫会给生产操作带来一定困难，其危害主要有：泡沫一般具有黏附性，常常会将大量活性污泥等固体物质卷入曝气池的漂浮泡沫层，泡沫层又在曝气池表面翻腾，阻碍氧气进入曝气池混合液，降低充氧效率；生物泡沫蔓延到走道板上，影响巡视和设备维修。夏天生物泡沫随风飘荡，将产生一系列环境卫生问题，冬季泡沫结冰后，清理困难，给巡视和维护人员带来不便；回流污泥中含有泡沫一起类似浮选的现象，损坏污泥的正常性能；生物泡沫随排泥进入泥区，干扰污泥浓缩和污泥硝化的顺利进行。 消除泡沫的措施有：喷洒水、投加杀菌剂或消泡剂、降低污泥龄、回流厌氧上清液、向曝气反应器内投加填料和化学药剂等。喷洒水是一种最简单和最常用的物理方法，但它不能消除产生泡