第十二章 活性污泥法8-9节

第十二章

活性污泥法（4）熟悉活性污泥法的基本概念熟悉活性污泥法各种工艺流程运行方式及其特点掌握活性污泥法的设计计算掌握影响活性污泥法系统运行的主要因素及作用本章难点：活性污泥法的设计计算本章重点学时：8学时第八节二次沉淀池

第九节活性污泥法处理系统的设计、运行与管理第八节二次沉淀池

二次沉淀池的功能要求1.澄清（固液分离）2.污泥浓缩（使回流污泥的含水率降低，回流污泥的体积减少）直接影响系统的出水水质和回流污泥浓度基本原理基本原理1,2,3,4混合液浓度由高到低的沉淀曲线悬浮固体浓度越大，沉速越小二沉池的实际工作情况（1）二沉池中普遍存在着四个区：清水区、絮凝区、成层沉降区、污泥压缩区。两个界面：泥水界面和压缩界面。（2）混合液进入二沉池以后，立即被稀释，固体浓度大大降低，形成一个絮凝区。絮凝区上部是清水区，两者之间有一泥水界面。（3）絮凝区后是一个成层沉降区，在此区内，固体浓度基本不变，沉速也基本不变。絮凝区中絮凝情况的优劣，直接影响成层沉降区中泥花的形态、大小和沉速。（4）靠近池底处形成污泥压缩区。压缩区与成层沉降区之间有一明显界面，固体浓度发生突变。二沉池的实际工作情况

二沉池的澄清能力与混合液进入池后的

絮凝情况密切相关，也与二沉池的表面面积有关。

二沉池的浓缩能力主要与污泥性质及泥斗的容积有关。

对于沉降性能良好的活性污泥，二沉池的泥斗容积可以较小。二沉淀池的构造和计算二沉淀池的构造与初沉池类似，可采用平流式、竖流式、辐流式。但因功能不同，在构造上要注意以下特点：（1）仔细考虑二沉淀池的进水部分，应布水均匀并造成有利于絮凝的条件，使污泥絮体结大。（2）二沉池中污泥絮体较轻，容易被出水挟走，要限制出流堰处的流速，使单位堰长的出水量符合规范要求，一般出水堰最大负荷≤17L/（s·m

）。二沉淀池的构造和计算（3）污泥斗的容积，要考虑污泥浓缩的要求。在二沉池内，活性污泥中的溶解氧只有消耗，没有补充，容易耗尽。缺氧时间过长可能影响活性污泥中微生物的活力，并可能因反硝化而使污泥上浮，故浓缩时间一般不超过2h。（4）二沉池应设置浮渣的收集、撇除、输送和处置装置。二次沉淀池的容积计算方法可用下列两个公式反映：式中：A——澄清区表面积，m2；Q——废水设计流量，用最大时流量，m3/h；q——表面水力负荷，m3/（m2·h）或m/h；

Vs——污泥斗容积，m3；R——最大污泥回流比；平流式和辐流式一般≤1.5，竖流式≤2.0

ts——污泥在二次沉淀池中的浓缩时间，h。

二次沉淀池的构造和计算为了减少污泥回流量，同时减轻后续污泥处理的水力负荷，要求二沉池排泥的污泥浓度尽量高，故需要二沉池污泥区应保持一定的容积，保证污泥有一定的浓缩时间，但不应过大，避免停留时间过长，因缺氧而失去活性，甚至反硝化或腐化上浮。第九节活性污泥法处理系统的设计、运行与管理水力负荷有机负荷微生物浓度曝气时间污泥泥龄氧传递速率回流污泥浓度污泥回流比曝气池的构造十、pH和碱度十一、溶解氧浓度十二、污泥膨胀及其控制流向污水厂的流量变化一、水力负荷一天内的流量变化随季节的流量变化雨水造成的流量变化泵的选择不当造成的流量变化高峰值约为平均流量的200%，最低值约为平均流量的50%夏季流量大冬季流量小降雨时流量增加很大，足以破坏污水处理厂的正常运行，影响出水水质水力负荷的变化影响活性污泥法系统的曝气池和二沉淀池。流量增大，污水在曝气池内的停留时间缩短，影响出水质量，同时影响曝气池的水位。若为机械表面曝气机，由于水面的变化，它的运行就变得不稳定。水力冲击对二沉池的影响尤为严重。一、水力负荷二、有机负荷Ls

污泥负荷Ls和MLSS的设计值采用得大一些，曝气池所需的体积可以小一些。当要求的处理效率较高时，设计的污泥负荷一般不宜大于0.5kgBOD5/(kgMLSS·d)高污泥负荷虽然可以减小曝气池的容积，但出水水质要降低，而且使剩余污泥量增多，增加了污泥处置的费用和困难，同时，整个处理系统较不耐冲击，造成运行中的不便。曝气区容积的计算，设计中要考虑的主要问题是如何确定污泥负荷Ls和MLSS的设计值。

二、有机负荷Ls

近年来，很多研究人员，不主张采用高负荷系统为避免剩余污泥处置上的困难和保持污水处理系统的稳定可靠，可以采用低的污泥负荷率（<0.1），把曝气池建得很大，这就是延时曝气法。曝气区容积的计算，设计中要考虑的主要问题是如何确定污泥负荷Ls和MLSS的设计值。

二、有机负荷Ls

三、微生物浓度

在设计中采用高的MLSS并不能提高效益，原因如下：污泥量并不就是微生物的活细胞量。

曝气池污泥量的增加意味着泥龄的增加，泥龄增加

污泥中活细胞比例减小微生物浓度过高

污泥在沉淀池中难以沉淀，影响出水水质。污泥增加，要求曝气池中有更高的氧传递速率，否则，微生物就受到抑制，处理效率降低。采用一定的曝气设备系统，实际上只能够采用相应的污泥浓度，MLSS的提高是有限度的。三、微生物浓度

采用鼓风曝气设备的传统活性污泥法时，曝气池中MLSS在2000mg/L~4000mg/L比较适宜对于不同水质、不同工艺应根据实际情况探索合理的微生物浓度四、曝气时间

在通常情况下，城市污水的最短曝气时间为3h，这和满足曝气池需氧速率有关。

当曝气池做得较小时，曝气设备是按系统的负荷峰值控制设计的。这样，在非高峰时间，供氧量过大，造成浪费，设备的能力不能得到充分利用。

若曝气池做得大些，可降低需氧速率，同时由于负荷率的降低，曝气设备可以减小，曝气设备的利用率得到提高。

要仔细评价曝气设备和能源消耗的费用以及曝气池的基建费用，使他们获得最佳匹配五、污泥泥龄（SRT）SRT是活性污泥法系统设计和运行中最重要的参数之一。选择一定的有机负荷和MLSS浓度，就相应决定了污泥的泥龄。

微生物平均停留时间═水力停留时间曝气池内的微生物浓度很低，大部分微生物充分分散

回流后，微生物平均停留时间>水力停留时间微生物浓度增加，微生物絮凝条件改善，提高二沉池中固液分离能力

污泥泥龄过长微生物老化，絮凝条件恶化，增加了惰性物质引起的浊度。---沉淀效果差，处理效果差五、污泥泥龄（SRT）通常活性污泥法系统的微生物平均停留时间约为水力停留时间的20倍水力停留时间4~6h，相应微生物停留时间3.3~5d延时曝气系统的比例为30：1，甚至为40：1水力停留时间为24h，微生物停留时间为30d左右高负荷系统比例接近10：1曝气时间为2~3h，微生物停留时间为1d五、污泥泥龄（SRT）

微生物平均停留时间还有助于说明活性污泥中微生物的组成。世代时间长于微生物平均停留时间的那些微生物几乎不可能在该活性污泥中繁殖。温度/℃生长率世代时间1011015135.520333.025601.7亚硝化单胞菌属的生长率和世代时间温度20℃，污泥泥龄2d时

细菌每日增加33%，排放50%排出多，增加少，导致最后消失，混合液中氨氮未硝化

提高污泥泥龄，硝化菌可以正常繁衍，可实现硝化过程六、氧传递速率氧传递速率要考虑二个过程要提高氧的传递速率氧传递到水中氧真正传递到微生物的膜表面必须有充足的氧量必须使混合液中的悬浮固体保持悬浮状态和紊动条件曝气设备

提供充分的氧创造足够的紊动条件，剪切活性污泥絮体，使污泥絮体内部细菌得到氧六、氧传递速率曝气设备机械表面曝气机----粉碎污水成小液滴，散布于连续的大气相中扩散曝气器---粉碎空气成微小气泡，散布于连续的液相两种方法几乎同样广泛使用曝气过程

扩散器布满大部分池底，同样气量下，曝气强度不够，MLSS沉下来扩散设备布置在池底一边，使曝气池混合液螺旋运动，可促进其处于悬浮状态曝气量目前曝气设备一般具有充氧量调节功能进出口导叶片、变频调节电机转速、多级调速装置等七、回流污泥浓度

回流污泥浓度是活性污泥沉降特性和回流污泥回流速率的函数。

按右图进行物料衡算，可推得下列关系式：式中：X——曝气池中的MLSS,mg/L;XR——回流污泥的悬浮固体浓度,mg/L;R

——污泥回流比。

根据上式可知，曝气池中的MLSS不可能高于回流污泥浓度，两者愈接近，回流比愈大。限制MLSS值的主要因素是回流污泥的浓度。

衡量活性污泥的沉降浓缩特性的指标，它是指曝气池混合液沉淀30min后，每单位质量干泥形成的湿泥的体积，常用单位是mL/g。

（1）在曝气池出口处取混合液试样；

（2）测定MLSS（g/L）；

（3）把试样放在一个1000mL的量筒中沉淀30min，读出活性污泥的体积（mL）；

（4）按下式计算：活性污泥体积指数SVISVI的测定七、回流污泥浓度

通常SVI值为100，相应回流污泥浓度为10000mg/L回流能力过大，会影响二沉池中的浓缩状态八、污泥回流比

高的污泥回流比增大了进入沉淀池的污泥流量，增加了二沉池的负荷，缩短了沉淀池的沉淀时间，降低了沉淀效率。

活性污泥回流比的设计应有一定的范围，并应操作在可能的最低流量，以降低能耗并保持沉淀池运行稳定。九、曝气池的构造

推流式曝气池完全混合式曝气池示踪剂的研究表明：推流式曝气池的纵向混合很严重氧消耗率的数据表明：氧的传递受到限制处理量小时，只配有一个机械曝气机，很容易围绕曝气机形成混合区处理量大时，曝气池也相应增大，曝气池不是充分完全混合的十、pH和碱度

活性污泥pH通常为6.5～8.5。

pH之所以能保持在这个范围，是由于污水中的蛋白质代谢后产生碳酸铵碱度和从天然水中带来的碱度所致。原水缺少碱度------生成的CO2、有机酸可降低pH,甚至5.0,硝化作用会受到明显抑制。

生活污水中有足够的碱度使pH保持在较好的水平。

十、pH和碱度

活性污泥pH通常为6.5～8.5。

pH之所以能保持在这个范围，是由于污水中的蛋白质代谢后产生碳酸铵碱度和从天然水中带来的碱度所致。工业废水中的有机酸通常在进入曝气池前进行中和。pH＜6，有利于霉菌和其他真菌生长，抑制通常细菌繁殖，易导致丝状菌膨胀

工业污水中经常缺少蛋白质，因而产生pH过低的问题。原因—糖、醛、丙酮和乙醇被细菌代谢为有机酸，可降低pH和减慢代谢速率十一、溶解氧浓度

通常溶解氧浓度不是一个关键因素，除非溶解氧浓度跌落到接近于零。只要细菌能获得所需要的溶解氧来进行代谢，其代谢速率就不受溶解氧的影响。好氧代谢，包括硝化过程，只发生在曝气池中有溶解氧的地方。一般认为混合液中溶解氧浓度应保持在0.5～2mg/L，以保证活性污泥系统的正常运行。十一、溶解氧浓度

通常溶解氧浓度不是一个关键因素，除非溶解氧浓度跌落到接近于零。只要细菌能获得所需要的溶解氧来进行代谢，其代谢速率就不受溶解氧的影响。过分的曝气使氧浓度得到提高，但由于紊动过于剧烈，导致絮状体破裂，使出水浊度升高。特别是对于耗氧速率不快而泥龄偏长的系统，强烈混合使破碎的絮状体不能很好地再凝聚。---原生动物也不能去除过分曝气使这些颗粒可能积聚在沉淀池表面，形成深褐色浮渣十二、污泥膨胀及其控制

正常的活性污泥沉降性能良好，其污泥体积指数SVI在50～150之间；当活性污泥不正常时，污泥不易沉淀，反映在SVI值升高。

混合液在1000mL量筒中沉淀30min后，污泥体积膨胀，上层澄清液减少，这种现象称为--------活性污泥膨胀。活性污泥膨胀可分为污泥中丝状菌大量繁殖导致的丝状菌性膨胀并无大量丝状菌存在的非丝状菌性膨胀

主要表现：压缩性能差，沉淀性能不良，但处理功能和净化效果不差一般认为，SVI超过200，就属于污泥膨胀丝状菌性膨胀絮花状物质，其骨干是菌胶团正常的活性污泥丝状菌大量出现，主要是有鞘细菌和硫细菌不正常的情况下当污泥中有大量丝状菌时，大量有一定强度的丝状体相互支撑、交错，大大恶化了污泥的沉降、压缩性能，形成了污泥膨胀。

丝状菌性膨胀的主要因素污水水质运行条件工艺方法

污水水质是造成污泥膨胀的最主要因素。

含溶解性碳水化合物多的污水往往发生由浮游球衣细菌引起的丝状膨胀。

含硫化物多的污水往往发生由硫细菌引起的丝状膨胀。

水温低于15℃时，一般不会发生膨胀。pH低时，容易产生膨胀。丝状菌性膨胀的主要因素污水水质运行条件工艺方法有研究认为C、N、P比例对发生丝状膨胀影响很大，N、P不足易发生丝状膨胀有的研究表明，含N太高，促使了污泥膨胀丝状菌性膨胀的主要因素污水水质运行条件工艺方法影响污泥丝状膨胀的主要因素是水质，而不是污泥负荷有些污泥，不论污泥负荷高低，都会发生丝状膨胀溶解氧浓度的影响，结论有矛盾DO低—容易发生由浮游球衣细菌和丝硫细菌引起的污泥膨胀含硫化物高的污水，不论DO高低，都会产生由硫细菌过度繁殖引起的污泥膨胀丝状菌性膨胀的主要因素污水水质运行条件工艺方法

完全混合的工艺方法比传统的推流方式较易发生污泥膨胀。

不设初次沉淀池的活性污泥法，不容易发生污泥膨胀。

叶轮式机械曝气与鼓风曝气相比，易于发生丝状菌性膨胀。

射流曝气的供氧方式可以有效地克制浮游球衣细菌引起的污泥膨胀。

非丝状菌性膨胀

发生污泥非丝状菌性膨胀时，处理效率仍很高，上清液也清澈。现象非丝状菌膨胀污泥含有大量的表面附着水，细菌外面包有黏度极高的多糖类物质黏性物质---由葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖、脱氧核糖等形成的多糖类非丝状菌性膨胀

非丝状菌性膨胀主要发生在污水水温较低而污泥负荷太高时。

微生物的负荷高，细菌吸收了大量的营养物，但由于温度低，代谢速度较慢，就积贮起大量高黏性的多糖类物质。这些多糖类物质的积贮，使活性污泥的表面附着水大大增加，使污泥形成污泥膨胀。

发生污泥非丝状菌性膨胀时，处理效率仍很高，上清液也清澈。

在运行中，如发生污泥膨胀，针对膨胀的类型和丝状菌的特性，可采取的抑制措施：(1)控制曝气量，使曝气池中保持适量的溶解氧；1~2mg/L≦DO≦4mg/L(3)如磷、氮的比例失调，可适量投加氮化合物和磷化合物；(4)投加一些化学药剂；(5)城镇污水厂的污水在经过沉砂池后，跳跃初沉池，直接进入曝气池。

在设计时，对于容易发生污泥膨胀的污水，可以采用以下一些方法：(1)减少城市污水厂的初沉池或取消初沉池，增加进入曝气池的污水中的悬浮物，可使曝气池中的污泥浓度明显提高，污泥沉降性能改善；(3)对于现有的容易发生污泥严重膨胀的污水厂，可以在曝气池的前端补充设置足够的填料（降低了曝气池的污泥负荷，也改变了进入后面部分曝气池的水质）；

(4)用气浮法代替二次沉淀池，可以有效地使这个处理系统维持正常运行。缺点是气浮设备的运行费用比二沉池高1.污泥腐化2.污泥上浮3.污泥解体4.泥水界面不明显5.污泥膨胀丝状菌性污泥膨胀；非丝状菌污泥膨胀6.泡沫及其控制化学泡沫：生物泡沫：十三、活性污泥系统的常见异常现象与对策（混合液DO不足）

现象：活性污泥呈灰黑色、污泥发生厌氧反应，污泥中出现硫细菌，出水水质恶化；

原因：1)负荷量增高；

2)曝气不足；

3)工业废水的流入等；

对策：1)控制负荷量；

2)增大曝气