1活性污泥1原理与工艺发展

1、水污染控制工程水污染控制工程engineeringarchitecture污水生物处理类型污水生物处理类型1.微生物生长状态微生物生长状态n活性污泥：微生物悬浮生长活性污泥：微生物悬浮生长n生物膜：微生物附着在载体上生长生物膜：微生物附着在载体上生长n稳定塘：微生物处于自然状态稳定塘：微生物处于自然状态2.代谢类型代谢类型n好氧好氧n厌氧厌氧n兼性兼性第一节第一节活性污泥概述活性污泥概述活性污泥概述1.1 活性污泥工艺概念活性污泥工艺概念1.2 活性污泥组成成分活性污泥组成成分1.3 活性污泥处理的基本过程活性污泥处理的基本过程1.4 活性污泥性质参数活性污泥性质参数1.5 活性污泥工艺的影响

2、因素活性污泥工艺的影响因素1.6 活性污泥工艺的特点活性污泥工艺的特点water pollution control engineeringn活活性性污污泥泥概概述述活性污泥概述11 活性污泥工艺概念活性污泥工艺概念n悬浮生长的好氧污水处理工艺悬浮生长的好氧污水处理工艺, 在曝气池中微生物在曝气池中微生物增殖增殖, 具有活性的微生物形成菌胶团聚集为颗粒或具有活性的微生物形成菌胶团聚集为颗粒或絮体絮体, 正常呈灰褐色正常呈灰褐色, 这种像泥状的微生物颗粒或这种像泥状的微生物颗粒或絮体絮体, 称为活性污泥称为活性污泥. 活性污泥一般直径活性污泥一般直径0.02-0.2mm, mlss比重比重1.0

3、03, 沉淀后污泥的含水通沉淀后污泥的含水通常常99%.n用悬浮生长的活性污泥进行污水处理的工艺称为用悬浮生长的活性污泥进行污水处理的工艺称为活性污泥工艺活性污泥工艺.water pollution control engineering活性污泥概述活性污泥的形态活性污泥的形态1）外观形态：）外观形态： 活性污泥（生物絮凝体）活性污泥（生物絮凝体）为黄褐色为黄褐色, 絮凝体颗粒：絮凝体颗粒：2）特点：）特点： (1)颗粒大小：颗粒大小：=0.020.2 mm (2)表面积：表面积：20100 cm2/ml (3)(200010000)m2/m3污泥污泥 (4)含水率一般在含水率一般在99%以上

4、以上.water pollution control engineering活性污泥概述 显微镜下观察活性污泥water pollution control engineering活性污泥概述n现场观察活性污泥water pollution control engineering活性污泥概述n现场观察活性污泥water pollution control engineering活性污泥概述1.2 活性污泥的组成活性污泥的组成 1.2.1 活性污泥的物质组成活性污泥的物质组成: m =ma + me + mi + mii 1） ma具有代谢功能的活性微生物群体具有代谢功能的活性微生物群体 好氧细

5、菌（异养型原核细菌）好氧细菌（异养型原核细菌）, 真菌、放线菌、酵母真菌、放线菌、酵母菌菌, 原生动物原生动物, 后生动物后生动物 2） me微生物自身氧化的残留物微生物自身氧化的残留物 3） mi活性污泥吸附的污水中不能降解的惰性有机物活性污泥吸附的污水中不能降解的惰性有机物 有机物有机物 4） mii活性污泥吸附污水中的无机物活性污泥吸附污水中的无机物 无机物（由原污水带入的）无机物（由原污水带入的） 挥发性活性污泥挥发性活性污泥 ma + me + miwater pollution control engineering活性污泥概述1.2.2 活性污泥的微生物组成（活性污泥的微生物组成

6、（ma） 1）细菌细菌：n异养型原核细菌（异养型原核细菌（107108个个/ml）n特征：世代时间特征：世代时间=2030min，结合成菌胶团的絮凝，结合成菌胶团的絮凝体状具有较强的分解有机物（转化为无机物）的能体状具有较强的分解有机物（转化为无机物）的能力力.n 种类：动胶杆菌属，种类：动胶杆菌属， 假单胞菌属（在含糖类、烃假单胞菌属（在含糖类、烃类污水中占优势），类污水中占优势）， 产碱杆菌属（在含蛋白质多产碱杆菌属（在含蛋白质多的污水中占优势），的污水中占优势）， 黄杆菌属黄杆菌属 ， 大肠埃希式杆菌大肠埃希式杆菌water pollution control engineering活性

7、污泥概述2）真菌真菌：微小的腐生或寄生丝状菌：微小的腐生或寄生丝状菌 丝状菌：污泥絮凝体的骨架，并使污泥具有高的沉淀性丝状菌：污泥絮凝体的骨架，并使污泥具有高的沉淀性能。但过多，会引起污泥膨胀，降低沉降性能，影响出能。但过多，会引起污泥膨胀，降低沉降性能，影响出水水质。水水质。3）原生动物原生动物：肉足虫：肉足虫, 鞭毛虫鞭毛虫, 纤毛虫等纤毛虫等, 通过辨认原生物通过辨认原生物的种类的种类, 能够判断处理水质的优劣能够判断处理水质的优劣, 它是一种指示性生物它是一种指示性生物. 原生物摄食水中的游离细菌原生物摄食水中的游离细菌, 是细菌的首次捕是细菌的首次捕 食者，可食者，可以改善出水水质。

8、以改善出水水质。 water pollution control engineering4）后生动物后生动物：主要：主要是轮虫是轮虫, 它在活性它在活性污泥中的不经常出污泥中的不经常出现现, 轮虫轮虫 的出现是的出现是水质稳定的标志水质稳定的标志. 后生动物是细菌的后生动物是细菌的第二第二 捕食者捕食者活性污泥概述water pollution control engineeringn钟虫钟虫n轮虫轮虫n菌胶团菌胶团：部分细菌形成：部分细菌形成的絮凝体状团粒的絮凝体状团粒-活性活性污泥絮凝体的主要成分。污泥絮凝体的主要成分。n作用作用：具有很强的吸附：具有很强的吸附氧化分解有机物的能力，氧化分

9、解有机物的能力，防止其内的细菌被微生防止其内的细菌被微生物吞噬和免受毒物的危物吞噬和免受毒物的危害。凝聚性能。害。凝聚性能。活性污泥概述water pollution control engineeringn菌酵团形态菌酵团形态活性污泥概述1.3 活性污泥处理污水的基本过程活性污泥处理污水的基本过程n污泥驯化污泥驯化:“菌胶团菌胶团”的形成的形成,要求细菌处于静止期，所以要求细菌处于静止期，所以f/m要求低要求低, 生物活性降低生物活性降低, 在布朗运动的作用下碰撞形在布朗运动的作用下碰撞形成成, 某些细菌分泌的粘性物质有利于絮体形成某些细菌分泌的粘性物质有利于絮体形成. 活性污泥活性污泥的核

10、心菌胶团是很多细菌相互粘附形成的生物絮体的核心菌胶团是很多细菌相互粘附形成的生物絮体,微生微生物其在对数增长期物其在对数增长期, 个体处于旺盛生长个体处于旺盛生长, 其运动活性大于其运动活性大于范得华力，菌体不能结合范得华力，菌体不能结合; 但到了静止衰亡期但到了静止衰亡期,动能低动能低,菌菌体相互粘附体相互粘附,形成生物絮体形成生物絮体, 因此静止期与衰亡期个体是因此静止期与衰亡期个体是活性污泥的重要微生物活性污泥的重要微生物n净化反应过程净化反应过程: 吸附阶段吸附阶段与与稳定阶段稳定阶段, 在反应的初期在反应的初期, 有机有机物主要是吸附在活性污泥物主要是吸附在活性污泥, (作用是巨大的

11、比表面和具有作用是巨大的比表面和具有粘性粘性), 后期被微生物氧化和利用后期被微生物氧化和利用. water pollution control engineering活性污泥概述n吸附阶段与稳定阶段吸附阶段与稳定阶段: 有机物首先被吸附到有机物首先被吸附到活性污泥表面活性污泥表面, 随后由随后由于吸附的有机物发生于吸附的有机物发生水解等反应形成可溶水解等反应形成可溶性有机物释放到水中性有机物释放到水中, bod出现上升出现上升, 最后最后稳定阶段稳定阶段,有机物浓度有机物浓度逐渐降低逐渐降低.water pollution control engineering050100150200020

12、406080100120minbod图图.有机物在活性污泥中的浓度变化有机物在活性污泥中的浓度变化活性污泥概述微生物的代谢微生物的代谢n被吸附的有机物粘附在絮体表面，与微生物细胞接被吸附的有机物粘附在絮体表面，与微生物细胞接触，在渗透膜的作用下，进入细胞体内，并在酶的触，在渗透膜的作用下，进入细胞体内，并在酶的作用下或被降解，或被同化成细胞本身。作用下或被降解，或被同化成细胞本身。a、分解代谢：、分解代谢： cxhyoz(x0.25y0.5z）o2 酶酶 xco2 0.5h2oqb、合成代谢：、合成代谢： ncxhyoznnh3n(x0.25y0.5z）o2酶酶 (c5h7no2 ) n n(

13、x5) co2 0.5n(y4) h2owater pollution control engineering活性污泥概述活性污泥中微生物的活性污泥中微生物的代谢产物模式图代谢产物模式图：有机污染物有机污染物cxhyoz代谢产物代谢产物co2,h2o合成细胞物质合成细胞物质c5h7no2+o2 微生物微生物+ 能量能量+o2内源呼吸内源呼吸内源呼吸内源呼吸产物产物co2,h2o内源呼吸内源呼吸残留物残留物合合成成代代谢谢分分解解代代谢谢+ 能量能量water pollution control engineering活性污泥概述n具体代谢产物的数量关系如下图：即具体代谢产物的数量关系如下图：即

14、33%被氧化分解，被氧化分解，802/3=54%左右通过内源呼吸降解，左右通过内源呼吸降解，13%左右变成左右变成了残物。了残物。n从上述结果可以看出，污染物的降解主要是通过静止期、从上述结果可以看出，污染物的降解主要是通过静止期、衰亡期微生物的内源呼吸进行，并非直接的生物氧化衰亡期微生物的内源呼吸进行，并非直接的生物氧化(仅仅33)。有机有机污染物污染物1/31/32/32/3无机物无机物+ +能能细胞物质细胞物质20%20%80%80%无机物无机物+ +能能残留物质残留物质water pollution control engineeringn活性污泥微生物增殖分为以下四个阶段（期）活性污

15、泥微生物增殖分为以下四个阶段（期）: :延迟延迟期，对数增殖期，期，对数增殖期，稳定期稳定期，衰亡期。，衰亡期。活性污泥概述water pollution control engineering分散分散凝聚凝聚微生物量微生物量时间时间残留食物量残留食物量细菌细菌游泳型游泳型 纤毛虫类纤毛虫类有柄固着型纤毛有柄固着型纤毛虫类虫类活性污泥概述 基本的活性污泥工艺流程基本的活性污泥工艺流程 n初沉淀池初沉淀池: :去除去除悬浮物质悬浮物质,部分部分bod;n曝气池曝气池:主体部分主体部分,曝气曝气,好氧好氧,悬浮悬浮,菌胶团菌胶团,bod;n二次沉淀池二次沉淀池: :泥水分离泥水分离, ,清水出流清

16、水出流; ;n污泥回流污泥回流: :剩余污泥排放剩余污泥排放, ,保持活性生物量保持活性生物量. .water pollution control engineering初沉池初沉池曝气池进水进水出出水水曝气曝气污泥回流污泥回流二沉池二沉池污泥污泥n活性污泥工艺流程活性污泥工艺流程活性污泥概述1.4 活性污泥性质参数活性污泥性质参数 n(1)生物量指标生物量指标(对曝气池污泥对曝气池污泥) mlss:混合液悬浮固体浓度混合液悬浮固体浓度(mixed liquor suspended solids),污泥浓度污泥浓度,表示曝气池内混合液的悬浮固体物质的表示曝气池内混合液的悬浮固体物质的质量质量,

17、单位单位g/l, 一般在一般在3000-6000mg/l, 反映了污泥的多少反映了污泥的多少,一定程度反映了微生物的多少一定程度反映了微生物的多少,测定简单。测定简单。 包括包括ma活性细胞活性细胞,me生物残体生物残体,mi有机悬浮固体有机悬浮固体,mii无机悬无机悬浮固体。浮固体。mlssma + me + mi + mii。 water pollution control engineering活性污泥概述 mlvss:单位单位g/l, 混合液挥发性悬浮固体浓度混合液挥发性悬浮固体浓度(mixed liquor volatile suspended solids),包含包含ma, me,

18、 mi, 灼灼烧质量损失部分认为是有机物。烧质量损失部分认为是有机物。 f 值值:f =mlvss/mlss,在正常的处理系统在正常的处理系统, f 基本稳定基本稳定(0.7左右左右), 但延时曝气可能低到但延时曝气可能低到0.1。f 值一定程度反映值一定程度反映了污泥有机成分了污泥有机成分(活性成分活性成分)多少。多少。 water pollution control engineeringmamiimemi微生物微生物mlvssmlss活性污泥概述(2)污泥沉降性能指标污泥沉降性能指标(对二沉池污对二沉池污泥泥) sv:污泥沉降比污泥沉降比, 曝气池混合液静曝气池混合液静止止30min时时

19、,沉降的污泥与原混合液沉降的污泥与原混合液的体积比的体积比, 单位单位%或或ml/l, 一般在一般在15-30%左右是合适的左右是合适的,过小说明污过小说明污泥量不足泥量不足, 过多可能污泥量太多或过多可能污泥量太多或是污泥沉降性能差。是污泥沉降性能差。 污泥在静止属于成层沉淀污泥在静止属于成层沉淀,所以有明所以有明显的泥水界面显的泥水界面. water pollution control engineering活性污泥概述 svi：污泥容积指数：污泥容积指数,混合液经过混合液经过30min沉淀沉淀,每每g干污泥干污泥所沉淀污泥的容积所沉淀污泥的容积,单位单位ml/g。 svi = , sv:

20、ml/l；mlss:g/l。svi反映污泥沉降反映污泥沉降性能，数值在性能，数值在50150之间，之间，svi高，则沉降性能差，高，则沉降性能差， svi低则沉降性能好，或者是污泥无机成分太多，或者污泥低则沉降性能好，或者是污泥无机成分太多，或者污泥量太多形成压缩沉淀。如量太多形成压缩沉淀。如sv30，300ml/l，mlss3000mg/l3g/l，svi=300ml/l3g/l=100 ml/g。 water pollution control engineeringmlsssv活性污泥概述(3)活性污泥工艺参数活性污泥工艺参数 mcrt, 污泥龄污泥龄(c):生物固体平均停留时间，污泥龄

21、，生物固体平均停留时间，污泥龄，是反应系统中微生物更新一次需要的时间，或反应系统是反应系统中微生物更新一次需要的时间，或反应系统中微生物总量与每日排放的微生物量的比值。中微生物总量与每日排放的微生物量的比值。n污泥负荷和容积负荷。污泥负荷和容积负荷。n水力停留时间。水力停留时间。qt=vn 污泥回流比污泥回流比。 water pollution control engineering活性污泥概述 c = vx表示曝气池污泥体表示曝气池污泥体积乘微生物浓度，积乘微生物浓度，即 微 生 物 总 量 ；即 微 生 物 总 量 ；qwxr表示排放剩余表示排放剩余污泥量；污泥量；(q-qvw)xe表表示

22、出水带走的污泥示出水带走的污泥量，出水量与出水量，出水量与出水污泥浓度。污泥浓度。water pollution control engineering可简化为：可简化为：c = c = ， 等于曝气池污泥总量等于曝气池污泥总量/ /每日每日剩余污泥排放量。剩余污泥排放量。ewwxqqrqx)(xvxr vwqx活性污泥概述(4)污泥生物活性的评价指标污泥生物活性的评价指标 sour(或或our):比耗氧速率比耗氧速率(specific oxygen uptake rate).衡量活性污泥生物活性的指标衡量活性污泥生物活性的指标,单位重量的活性污单位重量的活性污泥单位时间内消耗的泥单位时间内消

23、耗的do。 sour与污泥浓度关系小与污泥浓度关系小,与与do,底物浓度底物浓度,污泥龄污泥龄,有机物有机物种 类 性 质种 类 性 质 , 温 度 等 都 有 关 系 。 一 般 在温 度 等 都 有 关 系 。 一 般 在 8 - 2 0 m g o2/(gmlvss h)。nsour在运行管理中的重要作用在于指示入流污水是否在运行管理中的重要作用在于指示入流污水是否有太多的难降解物质，以及活性污泥是否中毒。有太多的难降解物质，以及活性污泥是否中毒。water pollution control engineering活性污泥概述 1.5 活性污泥工艺的影响因素活性污泥工艺的影响因素(1)

24、.营养物质：营养物质：n 碳源碳源:bod,城市污水满足城市污水满足,工业废水随性质而异。工业废水随性质而异。n 氮源氮源:有机氮有机氮(易分解易分解),无机氮无机氮(氨氮氨氮),亚硝酸盐氮、硝酸盐亚硝酸盐氮、硝酸盐氮。氮。 n 磷源磷源:有机和无机磷。有机和无机磷。n bod:n:p100:5:1。生活污水满足特点。生活污水满足特点,但工业废水可能但工业废水可能缺乏营养物质缺乏营养物质,需要补充。此外城市需要补充。此外城市,生活污水预处理后容生活污水预处理后容易易n, p过多过多,需要进一步处理。需要进一步处理。 water pollution control engineering活性污泥

25、概述(2)(2)水力负荷与有机负荷：水力负荷与有机负荷： 活性污泥要求很稳定的环境，水力或有机负荷变化大影活性污泥要求很稳定的环境，水力或有机负荷变化大影响其运行。水力负荷影响曝气池和沉淀池响其运行。水力负荷影响曝气池和沉淀池, ,流量大停留时流量大停留时间缩短影响出水水质间缩短影响出水水质, , 二沉淀池沉淀效果二沉淀池沉淀效果. .机械曝气还影机械曝气还影响曝气装置的稳定性响曝气装置的稳定性. . 污泥负荷过高污泥负荷过高, ,曝气池容积小曝气池容积小, ,但运行不稳定但运行不稳定, ,出水水质差出水水质差, ,剩余污泥多剩余污泥多; ;过低负荷则曝气池体积大过低负荷则曝气池体积大, ,出

26、水水质优出水水质优, ,剩余剩余污泥少污泥少. . 污泥负荷大小对污泥沉淀性能有影响污泥负荷大小对污泥沉淀性能有影响, svi, svi与污泥负荷有与污泥负荷有一定的关系一定的关系. .water pollution control engineering活性污泥概述 svi在高负荷在高负荷,中等负荷和低中等负荷和低负荷区分别有负荷区分别有较低的较低的svi值值,相对污泥沉降相对污泥沉降性能好性能好,在在0.5-1.5左右有高左右有高svi区区.05010015020025030035040045050000.511.522.53污泥负荷污泥负荷(kgbod/kgmlssd)sviwater

27、pollution control engineering高负荷高负荷低负荷低负荷中负荷中负荷活性污泥概述(3).曝气时间与曝气时间与do： 最小时间满足处理的需要最小时间满足处理的需要,长时间曝气得到硝化过程和长时间曝气得到硝化过程和低的剩余污泥量低的剩余污泥量, 但池体积庞大但池体积庞大, 考虑曝气设备氧的供应。考虑曝气设备氧的供应。do：对单个微生物或污泥：对单个微生物或污泥do达到达到0.1-0.3mg/l即满足即满足, 实实际反应器内在际反应器内在2-3mg/l合适合适, 不宜不宜0.5 mg/l, 长时间长时间do过过少少,容易厌氧环境容易厌氧环境, 破坏好氧微生物功能破坏好氧微生

28、物功能; do过多过多,搅拌过搅拌过分分,絮体松散不容易絮凝絮体松散不容易絮凝, 而且充氧效率低下而且充氧效率低下, 能耗增加。能耗增加。 water pollution control engineering活性污泥概述(4)温度：温度：1035之间适宜，低温活性低，随温度增加之间适宜，低温活性低，随温度增加活性增加，但过高微生物会死亡，丧失活性。活性增加，但过高微生物会死亡，丧失活性。 温度过低温度过低需要考虑加温。需要考虑加温。 工业废水高温则要考虑厌氧微生物处理。工业废水高温则要考虑厌氧微生物处理。(5)ph值碱度：值碱度：中性或弱碱性。不同微生物要求有差异中性或弱碱性。不同微生物要求

29、有差异, ,细菌表面带负电荷细菌表面带负电荷, ,有等电点，有等电点，ph也影响酶活性。也影响酶活性。ph影影响真菌响真菌, ,容易引发污泥膨胀等。容易引发污泥膨胀等。 考虑到脱氮则对碱度有要求。考虑到脱氮则对碱度有要求。water pollution control engineering活性污泥概述(6)微生物浓度与生物停留时间微生物浓度与生物停留时间n生物固体平均停留时间生物固体平均停留时间mcrt:泥龄泥龄c,每天流失污泥量每天流失污泥量1/c, 曝气池内微生物形成到排除的平均停留时间。曝气池内微生物形成到排除的平均停留时间。n微生物的世代时间微生物的世代时间t：泥龄大于微生物的世代时

30、间，否则：泥龄大于微生物的世代时间，否则生物流失。生物流失。n水力停留时间水力停留时间hrt：t = v/q，微生物停留时间，微生物停留时间c= xv/xrqw，通常活性污泥，通常活性污泥c会大于水力时间会大于水力时间t。若无回。若无回流流,t=,t=c,有回流有回流,则则ttc 。不考虑。不考虑二次沉淀池内污泥流失二次沉淀池内污泥流失, ,那么水力时间与泥龄那么水力时间与泥龄c和世代时间无关和世代时间无关, 但影响污水处但影响污水处理效果理效果 。water pollution control engineering活性污泥概述nmcrt对微生物的组成有重要的影响对微生物的组成有重要的影响,

31、世代时间短的世代时间短的微生物容易在系统中积累微生物容易在系统中积累, 世代时间长的将逐渐流失世代时间长的将逐渐流失. 如亚硝化单胞菌的生长情况见表如亚硝化单胞菌的生长情况见表, 当当20, 若若mcrt为为2d, 亚硝化单胞菌世代时间为亚硝化单胞菌世代时间为3d, 则亚硝化单胞菌则亚硝化单胞菌的浓度不断降低的浓度不断降低.water pollution control engineering温度温度10152025生长率生长率/%1133360世代时间世代时间/d10.05.53.01.7亚硝化单胞菌生长率和世代时间表亚硝化单胞菌生长率和世代时间表:活性污泥概述(7)有毒物：有毒物：部分有毒

32、物质规定了允许浓度，但微生部分有毒物质规定了允许浓度，但微生物经过驯化可以承受较大的毒物浓度，如酚类，规定物经过驯化可以承受较大的毒物浓度，如酚类，规定100mg/l，毒物的作用与环境条件等有关，毒物的作用与环境条件等有关.(8). 氧的传递氧的传递: 既要满足微生物对氧的需要既要满足微生物对氧的需要, 还要满足还要满足搅拌和混合搅拌和混合,氧传递到水和溶解氧传递到污泥同样重要氧传递到水和溶解氧传递到污泥同样重要.曝气池曝气池do浓度浓度,曝气方式曝气方式,曝气设备的布置等都影响曝气设备的布置等都影响.water pollution control engineering活性污泥概述(9)污泥

33、的回流污泥的回流及回流污泥的浓度：及回流污泥的浓度： 回流污泥的浓度回流污泥的浓度,曝气池污泥完全来自回流。回流比曝气池污泥完全来自回流。回流比r, 污污水流量水流量q, 回流污泥的浓度回流污泥的浓度xr, 曝气池污泥浓度曝气池污泥浓度x： r q xr =(q+qr) x， 同除以同除以q: r xr =(1+r) x 则则x = r/(1+r) xr 。 water pollution control engineering活性污泥概述回流污泥的浓度回流污泥的浓度: svxr=mlss svi = svi xr =1 xr =1/svi (单位单位g/ml) xr =106/svi (单位

34、单位mg/l)或或xr = , r修正系数与修正系数与二次沉淀池的池深度二次沉淀池的池深度,时间有关。时间有关。water pollution control engineeringmlsssvrsvi106活性污泥概述1.6 活性污泥工艺特点活性污泥工艺特点 n微生物菌胶团小微生物菌胶团小, ,表面积大表面积大, ,曝气池内三相传质快曝气池内三相传质快, ,反应反应速率高速率高, ,容积负荷较高；容积负荷较高；n处理水质好；处理水质好；n构筑物结构简单构筑物结构简单, ,造价低，运行成本低；造价低，运行成本低；n适应范围广适应范围广, ,大中小污水厂均可；大中小污水厂均可；n污泥含水率大污泥

35、含水率大, , 沉淀较困难；沉淀较困难；n不耐冲击负荷不耐冲击负荷, ,容易发生污泥膨胀容易发生污泥膨胀, ,上浮上浮, ,恶化恶化, ,死亡等死亡等问题问题, ,所以处理工业废水效果受废水性质影响大所以处理工业废水效果受废水性质影响大. .water pollution control engineering第二节第二节活性污泥的发展活性污泥的发展 活性污泥发展活性污泥发展n1. 曝气池形式曝气池形式n2. 曝气系统改进曝气系统改进n3. 活性污泥新工艺活性污泥新工艺活性污泥发展water pollution control engineering活性污泥发展 water pollution

36、 control engineering 传统活性污泥工艺传统活性污泥工艺(推流曝气推流曝气) 出水水质好出水水质好,不耐冲击负荷不耐冲击负荷, 运行不稳定运行不稳定,基建费用高基建费用高,前前端有机物浓度大后段小端有机物浓度大后段小,曝气与需氧不平衡曝气与需氧不平衡.无脱无脱n除除p的的功能功能.曝气池曝气池二沉池二沉池出水出水剩余污泥剩余污泥进水进水污泥回流污泥回流初沉池初沉池传统活性污泥工艺流程图传统活性污泥工艺流程图n1. 曝气池形式曝气池形式n(1)推流曝气池推流曝气池n污水从曝气池首端进入池内，与由二沉池回流的污泥同步注污水从曝气池首端进入池内，与由二沉池回流的污泥同步注入。污水与

37、回流污泥形成的混合液在池内呈推流形式流动至入。污水与回流污泥形成的混合液在池内呈推流形式流动至池的末端，然后进入二次沉淀池在二沉池处理后的污水与活池的末端，然后进入二次沉淀池在二沉池处理后的污水与活性污泥分离，剩余污泥排出系统，回流污泥回流至曝气池。性污泥分离，剩余污泥排出系统，回流污泥回流至曝气池。活性污泥发展water pollution control engineering 处理效果好，处理效果好，bod5去除率可达去除率可达90%以上，适于处理净化以上，适于处理净化程度和稳定程度要求较高的污水；对污水的处理程度比程度和稳定程度要求较高的污水；对污水的处理程度比较灵活，根据需要可适当调

38、整。较灵活，根据需要可适当调整。 曝气池首端有机物负荷高，耗氧速率也高，因此，为了曝气池首端有机物负荷高，耗氧速率也高，因此，为了避免溶解氧不足的问题，进水有机物负荷不宜过高；耗避免溶解氧不足的问题，进水有机物负荷不宜过高；耗氧速率沿池长是变化的，而供氧速率难于与其相吻合、氧速率沿池长是变化的，而供氧速率难于与其相吻合、适应，在池前段可能出现供氧不足的现象，池后段又可适应，在池前段可能出现供氧不足的现象，池后段又可能出现溶解氧过剩的现象；曝气池容积大，占用的土地能出现溶解氧过剩的现象；曝气池容积大，占用的土地较多，基建费用高；对进水水质、水量变化的适应性较较多，基建费用高；对进水水质、水量变化

39、的适应性较低。低。活性污泥发展water pollution control engineeringn(2)完全混合曝气池完全混合曝气池n污水进入池内在搅拌的作用下，迅速达到完全混合的污水进入池内在搅拌的作用下，迅速达到完全混合的程度，池内各点有机物浓度、氧浓度、污泥浓度都相程度，池内各点有机物浓度、氧浓度、污泥浓度都相同。同。活性污泥发展water pollution control engineeringn 由于进入曝气池的污水很快即被池内已存在的混由于进入曝气池的污水很快即被池内已存在的混合液所稀释和均化，原污水在水质、水量方面的变化，合液所稀释和均化，原污水在水质、水量方面的变化，对活

40、性污泥产生的影响将降到极小的程度，因此，这对活性污泥产生的影响将降到极小的程度，因此，这种工艺对冲击负荷有较强的适应能力，适用于处理工种工艺对冲击负荷有较强的适应能力，适用于处理工业废水，特别是浓度较高的有机废水。业废水，特别是浓度较高的有机废水。 n 在曝气池混合液内，各部位的有机物浓度相同，活在曝气池混合液内，各部位的有机物浓度相同，活性污泥微生物质与量相同，在这种情况下，微生物对性污泥微生物质与量相同，在这种情况下，微生物对有机物降解的推动力低，由于这个原因活性污泥易于有机物降解的推动力低，由于这个原因活性污泥易于产生污泥膨胀。此外，在相同产生污泥膨胀。此外，在相同f/m的情况下，其处理

41、的情况下，其处理出水有机物浓度大于采用推流式曝气池的活性污泥法出水有机物浓度大于采用推流式曝气池的活性污泥法系统。系统。活性污泥发展water pollution control engineeringn(3) 封闭环流曝气池封闭环流曝气池n结合推流和完全混合的特点，具有强大的缓冲稀释能结合推流和完全混合的特点，具有强大的缓冲稀释能力，力，do浓度在池内起伏波动，有利于脱氮除磷。浓度在池内起伏波动，有利于脱氮除磷。3 34 41 1 2 25活性污泥发展water pollution control engineering活性污泥发展water pollution control engine

42、ering sbrsbr法运行方式法运行方式n(4) sbr曝气池曝气池出水期出水期闲置期闲置期反应期反应期进水期进水期沉淀期沉淀期 曝气，去除有曝气，去除有机物，硝化机物，硝化缺氧搅拌缺氧搅拌反硝化反硝化碳源碳源活性污泥发展2. 曝气系统改进曝气系统改进前端有机物浓度大，进水前端有机物浓度大，进水bod不宜大，否则形成厌不宜大，否则形成厌氧氧.耗氧与供氧不平衡，不耐水质水量冲击变化，运行耗氧与供氧不平衡，不耐水质水量冲击变化，运行效果不稳定效果不稳定.曝气效率提高曝气效率提高, 曝气设备技术提高曝气设备技术提高. water pollution control engineering活性污泥

43、发展(1):曝气与进水位置曝气与进水位置(解决需氧与供氧矛盾解决需氧与供氧矛盾)a. 渐减曝气渐减曝气:合理布置曝气装置合理布置曝气装置,供气量渐减供气量渐减,与有机物浓度与有机物浓度对应对应. 曝气池后半段效率低曝气池后半段效率低, 出水水质好出水水质好.water pollution control engineering定常供氧速率供、需氧量需氧量渐减供氧速率变化曲线b. 分步曝气分步曝气:阶段曝气阶段曝气,多点进水多点进水,均衡负荷均衡负荷. c. 完全混合完全混合:较耐冲击较耐冲击,动力消耗低动力消耗低,容易膨胀容易膨胀,出水差出水差. 三种三种(传统、渐减、传统、渐减、 阶段阶段)

44、方法的需氧与供氧方法的需氧与供氧.活性污泥发展water pollution control engineeringn阶段曝气流程阶段曝气流程活性污泥发展(2):曝气效率曝气效率(提高氧利用率或动力效率提高氧利用率或动力效率)d. 浅层曝气浅层曝气：由于气泡形成和破裂瞬间氧传递速率最高原：由于气泡形成和破裂瞬间氧传递速率最高原理设计的理设计的,需要形成环流需要形成环流,曝气量增大曝气量增大,压力小压力小,故能耗降低故能耗降低.water pollution control engineering 曝气头的维护简曝气头的维护简单单, ,方便，不需方便，不需停产放空停产放空, ,不影不影响生产响生

45、产. .活性污泥发展water pollution control engineering曝气链在水中做蛇形摆动曝气链在水中做蛇形摆动, , 无曝气死区无曝气死区e. 深深(层层)井曝气井曝气压力大压力大,提高曝气效率提高曝气效率,面积小面积小,剩余污泥少剩余污泥少,水分隔为上升、水分隔为上升、下降部分下降部分,需要注意并非曝气器深入到水底需要注意并非曝气器深入到水底.h达到达到50100m，16m 特征：特征：1) 氧的利用效率高达氧的利用效率高达90，动力效率高达，动力效率高达6kgo2/kwh；占地少占地少 （传统活性污泥法氧的利用效率（传统活性污泥法氧的利用效率10，动，动力效率力效率

46、23）2) 适用于各种气候条件，可不设初沉池适用于各种气候条件，可不设初沉池3) 适用于处理高浓度有机废水适用于处理高浓度有机废水活性污泥发展water pollution control engineering处理水空气空气提升原污水回流污泥图17-15 深井曝气活性污泥法系统活性污泥发展water pollution control engineeringn深深( (层层) )井曝气示意图井曝气示意图空气纯氧20 po20.21atmcs9.2mg/lpo2（4.44.7）0.21atmcs（4.44.7）9.2mg/l当维持曝气池do2mg/l则氧转移的推动力：（csc）9.227.2m

47、g/l（csc） 4.6 9.2242mg/lak2 . 7cckdtdc2sa2ak40cckdtdc2sa2nf. f. 纯氧曝气纯氧曝气：密闭池：密闭池, ,氧利用率达到氧利用率达到80%80%以上以上,mlss,mlss高高, ,污泥膨胀少污泥膨胀少, ,剩余污泥少剩余污泥少, ,缺点：构造复杂缺点：构造复杂, ,运管运管麻烦故障多麻烦故障多, ,需排气和需排气和phph调节调节. .water pollution control engineering活性污泥发展活性污泥发展 3 活性污泥新工艺活性污泥新工艺3.1 接触稳定工艺接触稳定工艺(吸附再生工艺吸附再生工艺)： 工艺的工艺的

48、原理原理.吸附和稳定阶段吸附和稳定阶段,吸附阶段有机物吸附到污泥上吸附阶段有机物吸附到污泥上,吸附的有机物水解后成为小分子吸附的有机物水解后成为小分子,bod上升上升,再降解再降解. 工艺流程工艺流程:可分建或合建可分建或合建.water pollution control engineering吸附池吸附池再生池再生池沉淀池沉淀池出水出水剩余污泥剩余污泥进水进水污泥回流污泥回流接触稳定工艺流程图接触稳定工艺流程图( (分建分建) )活性污泥发展接触稳定工艺接触稳定工艺特点特点:吸附池接触时间短吸附池接触时间短, 再生池仅有污泥再生池仅有污泥, 所以总容积小所以总容积小, 基建运行费用较低基建

49、运行费用较低;污泥浓度大污泥浓度大, 较耐冲击负荷较耐冲击负荷, 系统稳定系统稳定, 再生池污泥可再生池污泥可以补救以补救;但剩余污泥多但剩余污泥多, 出水水质差于传统法出水水质差于传统法, 且不宜处理溶且不宜处理溶解性有机物较多的污水解性有机物较多的污水.water pollution control engineering吸附池吸附池再生池再生池沉淀池沉淀池出水出水剩余污泥剩余污泥进水进水污泥回流污泥回流接触稳定工艺流程图接触稳定工艺流程图( (合建合建) )活性污泥发展3.2 sbr(sequencing batch reactor间歇活性污泥间歇活性污泥、序序批活性污泥批活性污泥)早期

50、出现的工艺早期出现的工艺,由于曝气装置容易堵由于曝气装置容易堵塞塞,操作麻烦而未重视操作麻烦而未重视. 污染物降解由空间推流污染物降解由空间推流-时间推流时间推流. 近年来随着自动控制技术的发展和对其技术性能的优近年来随着自动控制技术的发展和对其技术性能的优势的认识而重新发展起来势的认识而重新发展起来. 水流态为完全混合式。水流态为完全混合式。 五个阶段：流入五个阶段：流入-反应反应-沉淀沉淀-排放排放-闲置闲置 water pollution control engineering活性污泥发展工艺流程工艺流程:water pollution control engineering隔删隔删sb

51、rsbr池池沉砂池沉砂池出水出水剩余污泥剩余污泥进水进水沉淀池沉淀池出水期出水期闲置期闲置期反应期反应期进水期进水期沉淀期沉淀期 曝气，去除有曝气，去除有机物，硝化机物，硝化缺氧搅拌缺氧搅拌反硝化反硝化碳源碳源活性污泥发展流入流入-反应反应-沉淀沉淀-排放排放-闲置：闲置：a.流入流入:时间宜短时间宜短,可以配合其他过程操作可以配合其他过程操作,如预如预(限制限制)曝曝气气,或者脱或者脱np可以搅拌等可以搅拌等,对水质调节作用对水质调节作用.b反应反应:曝气曝气,根据要求确定曝气时间根据要求确定曝气时间,bod降解降解,硝化硝化,反反硝化过程硝化过程.c.沉淀沉淀:时间比一般沉淀池少时间比一般

52、沉淀池少,静止沉淀故效果好静止沉淀故效果好.d.排放排放:排水和排泥排水和排泥, 出水在水面滗水器排出出水在水面滗水器排出,泥在底部排泥在底部排.e.闲置闲置:剩污泥剩污泥,厌氧状态厌氧状态,可以根据流量情况或有或无可以根据流量情况或有或无. water pollution control engineering活性污泥发展特点：系统简单特点：系统简单,构筑物少构筑物少,不需二沉淀池和污泥回流；不需二沉淀池和污泥回流；曝气池体积小曝气池体积小,建设与运行费用低建设与运行费用低;反应池有调节的功能反应池有调节的功能,可以匀化水质可以匀化水质,耐冲击负荷耐冲击负荷;静止沉淀静止沉淀,反应过程属于时

53、间推流反应反应过程属于时间推流反应, 所以出水水质好所以出水水质好, 沉淀的污泥含水率低沉淀的污泥含水率低;运行灵活运行灵活, 各反应阶段可以灵活控制各反应阶段可以灵活控制, 以时间控制以时间控制;可以具有厌氧和好氧交替过程可以具有厌氧和好氧交替过程, 具有脱具有脱n除除p功能功能;svi低低, 污泥不容易膨胀污泥不容易膨胀, 污泥沉降性能好污泥沉降性能好;容易自动控制容易自动控制, 管理运行方便管理运行方便.water pollution control engineering活性污泥发展water pollution control engineeringnsbrsbr工艺工艺water

54、pollution control engineering活性污泥发展nsbrsbr工艺工艺活性污泥发展sbr工艺的新发展工艺的新发展：1. cass(cast,casp)工艺：工艺：将反应器分隔为将反应器分隔为3个区域：第一区个区域：第一区(生物选择生物选择),第二区第二区(厌厌氧或兼氧氧或兼氧,可以生物选择可以生物选择),第三区第三区(主反应区主反应区).特点特点:通过设置污泥回流进行生物选择通过设置污泥回流进行生物选择,可以选择出具有可以选择出具有适应性能的微生物种群适应性能的微生物种群,提高效率并抑制丝状菌的繁提高效率并抑制丝状菌的繁殖殖,避免污泥膨胀避免污泥膨胀;有利形成厌氧环境有利

55、形成厌氧环境,提高脱提高脱n除去除去p效果效果;water pollution control engineering活性污泥发展2.unitank工艺工艺:第一阶段第一阶段:污水首先进入污水首先进入a池池,该池曝气状态该池曝气状态,因上个阶段因上个阶段进行沉淀操作进行沉淀操作,积累了大量活性污泥积累了大量活性污泥,且浓度较高且浓度较高,进水进水与活性污泥混合与活性污泥混合,有机物被吸附有机物被吸附,部分被降解部分被降解,混合液继混合液继续流入续流入b池池,该池通常连续曝气该池通常连续曝气,有机物得到进一步的有机物得到进一步的降解降解,同时在推流过程中同时在推流过程中,a池的活性污泥进入中间池

56、池的活性污泥进入中间池,再进入再进入c池池,实现污泥在各池的重新分配实现污泥在各池的重新分配.最后最后,混合液混合液进入处于沉淀状态的进入处于沉淀状态的c池池,进行泥水分离进行泥水分离,处理后的出处理后的出水通过出水堰排放，剩余污泥由该池排出水通过出水堰排放，剩余污泥由该池排出.第二阶段第二阶段:段污水先进入段污水先进入c池，污水及混合液的流动方向池，污水及混合液的流动方向与第一阶段相反与第一阶段相反. water pollution control engineering活性污泥发展特点特点:(1)构筑物结构紧凑构筑物结构紧凑,一体化；一体化；(2)系统不设独立的沉系统不设独立的沉淀池及污泥

57、回流系统；淀池及污泥回流系统；(3)简化了出水堰构造且系统简化了出水堰构造且系统在恒水位下运行在恒水位下运行,避免了水头损失避免了水头损失, 连续进水连续进水,水力负荷水力负荷稳定且可以降低对管道稳定且可以降低对管道,阀门和水泵等水力设施或设阀门和水泵等水力设施或设备的要求备的要求,有助于降低系统的成本；有助于降低系统的成本；(4)交替改变进水交替改变进水点点,可以相应改善系统各段的污泥负荷可以相应改善系统各段的污泥负荷, water pollution control engineeringa b ca b c 改善污泥的沉降性改善污泥的沉降性能能,同时由于浓度梯同时由于浓度梯度的形成，利于

58、防度的形成，利于防止污泥膨胀止污泥膨胀; (5)耐耐冲击负荷冲击负荷. . 活性污泥发展3.3 ab法法(adsorption-biodegradation吸附生物降解吸附生物降解), ,工艺流程工艺流程. .系统无初沉淀池系统无初沉淀池, ,预处理为隔栅预处理为隔栅, ,沉砂沉砂. . water pollution control engineering格栅格栅吸附吸附出水出水剩余剩余污泥污泥进水进水污泥污泥回流回流沉砂池沉砂池沉淀沉淀 吸附吸附沉淀沉淀污泥污泥回流回流剩余剩余污泥污泥-a级级-b级级-活性污泥发展a级以高负荷运行级以高负荷运行,水力时间短水力时间短,污水、微生物、悬浮物污

59、水、微生物、悬浮物进入系统进入系统,微生物经过适应、驯化、增殖微生物经过适应、驯化、增殖,不适应则淘不适应则淘汰汰,作用主是吸附作用主是吸附;a级生物处于对数期级生物处于对数期,繁殖快繁殖快;使污使污水均化水均化,水质稳定水质稳定.b级以低负荷级以低负荷,曝气曝气,水力时间长水力时间长;b级生物处于内源代谢级生物处于内源代谢期期,bod降解降解,两级污泥不混合两级污泥不混合.特点特点:耐冲击负荷耐冲击负荷,净化效果好净化效果好,投资运行费用低投资运行费用低,具有一具有一定脱定脱n除除p效果；污泥量大效果；污泥量大,进水微生物宜多进水微生物宜多,故处理故处理生活污水生活污水. water pol

60、lution control engineering活性污泥发展3.4 abf (活性生物滤池活性生物滤池)生物滤池与活性污泥的混合生物滤池与活性污泥的混合,含污泥的废水流经塔式生物含污泥的废水流经塔式生物滤池滤池,再进入曝气池短暂曝气再进入曝气池短暂曝气,污泥从生物滤池污泥从生物滤池-曝气池曝气池-沉淀池沉淀池,混合混合.生物滤池：污泥来自曝气池和自身生长生物滤池：污泥来自曝气池和自身生长,负荷高负荷高, 供氧强供氧强.曝气池：污泥部分来自生物膜曝气池：污泥部分来自生物膜, 污水污水do高高.特点：具有生物膜和活性污泥的优点特点：具有生物膜和活性污泥的优点, 曝气量小曝气量小, 耐冲击耐冲击