排水工程精品課件

1、排水工程第1頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三1、物理性質(zhì)：顏色：褐色、（土）黃色、鐵紅色 比重：略大于1 （1.0021.006） 粒徑：0.020.2 mm 比表面積：20100cm2/ml第一節(jié)、活性污泥法的基本原理一、活性污泥的概念及性質(zhì) 污水通氣一段時間后，形成一種由大量微生物群體構(gòu)成的易于沉淀的絮凝體。第2頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三2、生化性能：活性污泥的含水率： 99.299.8% 其中固體物質(zhì)的組成： 1）活細胞（Ma）： 2）微生物內(nèi)源代謝的殘留物（Me）： 3）吸附的原廢水中難于生物降解的有機物（Mi）： 4）無機物質(zhì)

2、（Mii）：有機物7585%第3頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三 3、活性污泥中的微生物： A細菌： 是活性污泥凈化功能最活躍的成分 主要菌種有：動膠桿菌屬、假單胞菌屬、微球菌屬、黃桿菌屬、芽胞桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、無色桿菌屬等特征： 1）絕大多數(shù)是好氧和兼性異養(yǎng)型的原核細菌； 2）在好氧條件下，具有很強的分解有機物的功能； 3）具有很高的增殖速率，其世代時間僅為2030分鐘。 第4頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三0.1mmB、原生動物-在活性污泥中大約為103個/ml鐘蟲小口鐘蟲草履蟲蓋纖蟲腎形蟲變形蟲第5頁，共41頁，2022年，5月20日

3、，14點54分，星期三C、后生動物線蟲輪蟲第6頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三原（后）生動物作為“指示性生物”第7頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三二、活性污泥法的流程及原理1、活性污泥法的工藝流程回流污泥二次沉淀池污水曝氣池初次沉淀池出水空氣剩余活性污泥第8頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三活性污泥系統(tǒng)的主要組成及作用曝氣池：反應(yīng)的主體，有機物被降解，微生物得以增殖；二沉池：1）泥水分離，保證出水水質(zhì)； 2）濃縮污泥，保證污泥回流，維持曝氣池內(nèi)的污泥濃度。回流系統(tǒng)：1）維持曝氣池內(nèi)的污泥濃度； 2）回流比的改變，可調(diào)整

4、曝氣池的運行工況。剩余污泥： 1）去除有機物的途徑之一； 2）維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。供氧系統(tǒng)：為微生物提供溶解氧。第9頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三活性污泥系統(tǒng)有效運行的基本條件是：廢水中含有足夠的可溶性易降解有機物；混合液含有足夠的溶解氧；活性污泥在池內(nèi)呈懸浮狀態(tài)；活性污泥連續(xù)回流，剩余污泥及時排放， 維持曝氣池內(nèi)穩(wěn)定的活性污泥濃度；進水中不含有對微生物有毒有害的物質(zhì).第10頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三生活污水或城市廢水的處理流程高碑店污水處理廠的工藝流程圖活性污泥系統(tǒng)第11頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三高碑

5、店污水處理廠的工藝流程與平面布置初沉池曝氣池二沉池二期曝氣池二沉池初沉池第12頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三正在運行的曝氣池第13頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三曝氣池中的曝氣頭的布置第14頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三三、活性污泥的性能指標（1）混合液懸浮固體濃度（MLSS）（Mixed Liquor Suspended Solids） MLSS = Ma + Me + Mi + Mii 單位：mg/L 或 g/m3 （2）混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（MLVSS） （Mixed Liquor Volatile S

6、uspended Solids） MLVSS = Ma + Me + Mi 單位： mg/L 或 g/m3在條件一定時， 較穩(wěn)定；對于處理城市污水的活性污泥系統(tǒng)，一般為0.750.85第15頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三（3）污泥沉降比（SV） （Sludge Volume）定義：將曝氣池中的混合液在量筒中靜置30分鐘，其沉淀污泥與原混合液的體積比，一般以%表示；意義：能相對地反映污泥數(shù)量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及時發(fā)現(xiàn)早期的污泥膨脹；正常范圍： 2030%。第16頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三SV的測定0min15m

7、in30min第17頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三（4）污泥體積指數(shù)（SVI） （Sludge Volume Index）定義：曝氣池出口處混合液經(jīng)30分鐘靜沉后，1g干污泥所形成的污泥體積，( ml/g) 意義：能更準確地評價污泥的凝聚性能和沉降性能， 其值過低，說明泥粒小，密實，無機成分多；其值過高，說明其沉降性能不好，將要或已經(jīng)發(fā)生膨脹；正常范圍： 50150 ml/g（處理城市污水時）第18頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三三、活性污泥法的基本工藝參數(shù)1、曝氣池的有機容積負荷： 1）進水COD（BOD5）容積負荷： 2）COD（ BO

8、D5 ）去除容積負荷：第19頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三2、 曝氣池的有機污泥負荷：1）進水COD（BOD5）污泥負荷：2）COD（BOD5）去除污泥負荷：第20頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三3、曝氣池的水力停留時間（HRT = Hydraulic Retention Time） 4、曝氣池的污泥停留時間（SRT，Sludge Retention Time、c）（h）（d）(mg/l)第21頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三四、活性污泥的增殖規(guī)律及應(yīng)用活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝氣池內(nèi)發(fā)生反應(yīng)、有機物被降

9、解的必然結(jié)果，而微生物增殖的結(jié)果則是活性污泥的增殖。第22頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三微生物量時間活性污泥的增殖曲線注意：1）關(guān)鍵環(huán)境條件穩(wěn)定，如溫度、溶解氧濃度等； 2）底物（營養(yǎng)物質(zhì)）一次投加。對數(shù)增殖期減速增殖期內(nèi)源呼吸期氧利用速率曲線微生物增殖曲線(M)BOD變化曲線(F)適應(yīng)期第23頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三有關(guān)概念F/M值: 在溫度適宜、溶解氧充足、且不存在抑制物質(zhì)的條件下，活性污泥微生物的增殖速率主要取決于微生物與有機基質(zhì)的相對數(shù)量，即有機基質(zhì)(Food)與微生物(Microorganism)的比值，即F/M值。 F/

10、M值是影響有機物去除速率、氧利用速率的重要因素。實際上，F(xiàn)/M值就是以BOD5表示的進水污泥負荷，即：第24頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三活性污泥的增殖曲線的分區(qū) 可將增殖曲線分為四個時期： 1)適應(yīng)期 2)對數(shù)增殖期 3)減速增殖期 4)內(nèi)源呼吸期第25頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三適應(yīng)期 1）定義：微生物對于新的環(huán)境條件、污水中不同種類的有機物污染物等的短暫的適應(yīng)過程； 2）活性污泥微生物的變化： 數(shù)量基本沒有變化； 菌體體積增大； 酶系統(tǒng)相應(yīng)調(diào)整； 新的變異；等。 3）水質(zhì)指標基本無變化。第26頁，共41頁，2022年，5月20日，

11、14點54分，星期三對數(shù)增殖期F/M值高，有機物豐富，營養(yǎng)物質(zhì)不是微生物增殖的控制因素，微生物的增值速率僅由微生物本身特有的最小世代時間所控制；微生物以最高速率對有機物進行攝取，以最高速率增殖，合成新細胞，活性污泥需氧量大；活性污泥具有高的能量水平，微生物的活動能力很強，污泥質(zhì)地松散，不易形成較好的絮凝體，沉淀性能不佳。第27頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三減速增長期F/M值下降到一定水平后，有機物的濃度成為微生物增殖的控制因素；微生物的增殖速率與殘存的有機物呈正比，為一級反應(yīng)；有機底物的降解速率開始下降；微生物的增殖速率在逐漸下降，直至最終下降為零，但活性污泥的量仍

12、持續(xù)增長并最終達到最高；絮凝體開始形成，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均較好，出水水質(zhì)有較大改善，且整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定。第28頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三內(nèi)源呼吸期內(nèi)源呼吸的速率在本期之初首次超過了合成速率，因此從整體上來說，活性污泥的量在減少，最終所有的活細胞將消亡，而僅殘留下內(nèi)源呼吸的殘留物，而這些物質(zhì)多是難于降解的細胞壁等；污泥的無機化程度較高，沉降性能良好，但凝聚性較差；有機物基本消耗殆盡，處理水質(zhì)良好；一般不采用這一階段作為運行工況，但也有采用，如延時曝氣法。第29頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三活性污泥增殖規(guī)律的應(yīng)用：1）活性

13、污泥的增殖狀況，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，出水水質(zhì)也不同；3）通過調(diào)整F/M值，可調(diào)控曝氣池的運行工況，以達到所要求的出水水質(zhì)和活性污泥的良好性能；4）推流式活性污泥法： 一段線段； 完全混合式活性污泥法： 一個點。第30頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三五、有機物降解與微生物增殖 活性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化(內(nèi)源呼吸)兩項作用的綜合結(jié)果，所以，微生物的凈增殖速率為：式中活性污泥中微生物的凈增值速率（kgVSS/d）；活性污泥中微生物的合成速率（kgVSS/d）；其中：a 降解1kgBOD所產(chǎn)生的VSS，即產(chǎn)率系數(shù) kgV

14、SS/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數(shù)（kgVSS/kgVSS.d，一般為d-1）； xv 系統(tǒng)中活性污泥的總量（kgVSS）第31頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三因此，活性污泥微生物增殖的基本方程式: 積分后，得出活性污泥微生物在曝氣池內(nèi)每日的凈增長量為: Si進水BOD濃度(kgBOD/m3)； Se 出水濃度(kgBOD/m3)。式中: x每日的污泥增長量(kgVSS/d)；= QwXr Q 每日處理廢水量(m3/d)；第32頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三a、b經(jīng)驗值

15、的獲得： (1) 對于生活污水或相近的工業(yè)廢水: a = 0.50.65，b = 0.050.1； (2) 對于工業(yè)廢水，則： 合成纖維廢水0.380.10含酚廢水 0.55 0.13制漿與造紙廢水0.760.016制藥廢水 0.77釀造廢水0.93工業(yè)廢水a(chǎn)b亞硫酸漿粕廢水 0.55 0.13第33頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三a、b經(jīng)驗值的獲得：（3）通過小試獲得：可改寫為： a bQSr/VXv (kgBOD/kgVSS.d)x/VXv (1/d)第34頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三六、有機物降解與需氧氧在微生物代謝過程中的用途：(

16、1)氧化分解有機物；(2)氧化分解自身的細胞物質(zhì)。式中：O2曝氣池中混合液的需氧量，kgO2/d; a代謝每kgBOD所需的氧量， kgO2/kgBOD.d; b每kgVSS每天進行自身氧化所需的氧量， kgO2/kgVSS.d 。第35頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三上式可改寫為：或式中：O2/VXv單位質(zhì)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; 思考題：如何解釋單位質(zhì)量污泥的需氧量與負荷成正比，而去除單位質(zhì)量BOD的需氧量與負荷成反比？第36頁，共41頁，2022年，5月20日，14點5

17、4分，星期三a、b值的確定: 活性污泥法處理城市污水： 運行方式O2ab完全混合式0.71.10.420.11生物吸附法0.71.1傳統(tǒng)曝氣法0.81.1延時曝氣法1.41.80.530.188第37頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三活性污泥法處理工業(yè)污水： 廢水種類ab石油化工廢水0.750.16合成纖維廢水0.550.142含酚廢水0.56制漿與造紙廢水0.380.092制藥廢水0.350.354釀造廢水0.93漂染廢水0.50.60.065煉油廢水0.550.12亞硫酸漿粕廢水0.400.185a、b值的確定: 第38頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三a、b值的確定:(3)試驗法: a bLsrBOD(kgBODr/kgVSS.d)O2/VXv(kgO2/kgVSS.d)第39頁，共41頁，2022年，5月20日，14點54分，星期三本節(jié)回