水污染課件版 第4章 活性污泥法1

污水生物處理第四章活性污泥法ActivatedSludgeProcesses124.1

基本概念廢水的生物處理方法是利用生物的新陳代謝作用，對(duì)廢水中的污染物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定、使之無(wú)害化的處理方法活性污泥(activatedsludge):通過(guò)向污水充分曝氣供氧，并持續(xù)一段時(shí)間以后，污水中即生成的一種絮凝體。這種絮凝體主要是由大量繁殖的微生物群體所構(gòu)成，它有巨大的表面積和很強(qiáng)的吸附性能。

活性污泥法又稱曝氣法，是以廢水中的有機(jī)污染物作為培養(yǎng)基（底物），在人工曝氣充氧的條件下，對(duì)各種微生物群體進(jìn)行混合連續(xù)培養(yǎng)，使之形成活性污泥。并利用活性污泥在水中的凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用，去除廢水中的有機(jī)污染物的廢水處理方法。

31、組成:①具有活性的微生物群體(Ma)；②微生物自身氧化的殘留物(Me)；③原污水挾入的不能為微生物降解的惰性有機(jī)物質(zhì)(Mi)；④原污水挾入的無(wú)機(jī)物質(zhì)(Mii)一、活性污泥4①絨粒大小0.02～0.2mm，比表面積20～100cm2/mL；②顏色各異，正常為黃褐色的絮絨顆粒狀；③含水率99％左右，密度1.002～1.006；④具有沉降性能和生物活性，及吸附和氧化有機(jī)物的能力；⑤有自我繁殖的能力；⑥呈弱酸性(約6.7)。2、活性污泥的性狀5主要是細(xì)菌、放線菌、真菌、原生動(dòng)物和少數(shù)其他微型動(dòng)物。游離細(xì)菌多是活性污泥處于不正常狀態(tài)的特征。

1）生物相(organismculture)觀察3.活性污泥的評(píng)價(jià)方法62）混合液懸浮固體(mixedliquorsuspensionsolid,MLSS)混合液是曝氣池中污水和活性污泥混合后的混合懸浮液?；旌弦汗腆w懸浮物數(shù)量是指單位體積混合液中干固體的含量，單位為mg/L或g/L，工程上還常用kg/m3，也稱混合液污泥濃度（一般用X表示）。它是計(jì)量曝氣池中活性污泥數(shù)量多少的指標(biāo)。一般活性污泥法中，MLSS濃度一般為2－4g/L。MLSS＝Ma＋Me＋Mi＋Mii7混合液揮發(fā)性懸浮固體

(mixedliquorvolatilesuspensionsolid,MLVSS)指混合液懸浮固體中的有機(jī)物量，單位為：mg/L、g/L或kg/m3。把混合液懸浮固體在600℃焙燒，能揮發(fā)的部分即是揮發(fā)性懸浮固體，剩下的部分稱為非揮發(fā)性懸浮固體（MLNVSS）。一般在活性污泥法中用MLVSS表示活性污泥中生物的含量。MLVSS＝Ma＋Me＋Mi8污泥沉降比是指曝氣池混合液在l00mL量筒中，靜置沉降30min后，沉降污泥所占的體積與混合液總體積之比的百分?jǐn)?shù)。所以也常稱為30min沉降比。3）污泥沉降比(settlingvolume,sludgesedimentationratio,SV)9

污泥體積指數(shù)也稱污泥容積指數(shù)，是指曝氣池出口處混合液，經(jīng)30min靜置沉降后，沉降污泥體積中1g干污泥所占的容積的毫升數(shù)，單位為mL/g，但一般不標(biāo)出。

SVI=(SV×10)/X式中：X的單位為g/L，SV以百分?jǐn)?shù)代入。4）污泥體積指數(shù)(sludgevolumeindex,SVI)10SVl值過(guò)低，說(shuō)明污泥顆粒細(xì)小緊密，無(wú)機(jī)物多，缺乏活性和吸附力；SVI值過(guò)高，說(shuō)明污泥難于沉降分離，并使回流污泥的濃度降低，甚至出現(xiàn)污泥膨脹(sludgebulking)，導(dǎo)致污泥流失等后果。一般認(rèn)為，處理生活污水時(shí)

SVI<100，沉降性能良好；

100<SVI<200，沉降性能一般；

SVI>200，

沉降性能不好。一般控制SVI為50－150之間較好。11活性污泥的電鏡掃描照片1213菌膠團(tuán)：菌膠團(tuán)細(xì)菌是活性污泥的主體，它的作用：具有很強(qiáng)的吸附、氧化分解有機(jī)物的能力。為原生動(dòng)物、微型后生動(dòng)物提供了良好的生存環(huán)境、附著場(chǎng)所。具有指示作用：通過(guò)菌膠團(tuán)的顏色、透明度、數(shù)量、顆粒大小及結(jié)構(gòu)的松緊程度可衡量好氧活性污泥的性能。菌膠團(tuán)的作用

141.指示作用微生物出現(xiàn)的先后次序是：細(xì)菌→植物性鞭毛蟲(chóng)→肉足類(lèi)(變形蟲(chóng))→動(dòng)物性鞭毛蟲(chóng)→游泳型纖毛蟲(chóng)→固著型纖毛蟲(chóng)→輪蟲(chóng)。(1)根據(jù)微生物的演替判斷水質(zhì)和污水處理程度及判斷活性污泥培養(yǎng)成熟程度

原生動(dòng)物及微型后生動(dòng)物的作用

活性污泥培養(yǎng)初期

活性污泥培養(yǎng)中期

活性污泥培養(yǎng)成熟期

鞭毛蟲(chóng)游泳型纖毛蟲(chóng)、鞭毛蟲(chóng)

鐘蟲(chóng)等固著型纖毛蟲(chóng)、楯纖蟲(chóng)、輪蟲(chóng)

15(2)根據(jù)原生動(dòng)物種類(lèi)判斷活性污泥和處理水質(zhì)的好與壞

固著型纖毛蟲(chóng)、輪蟲(chóng)等出現(xiàn)，說(shuō)明活性污泥正常、出水水質(zhì)好；草履蟲(chóng)屬、眼蟲(chóng)屬等出現(xiàn)，說(shuō)明活性污泥結(jié)構(gòu)松散，出水水質(zhì)差；線蟲(chóng)出現(xiàn)則說(shuō)明缺氧。(3)根據(jù)原生動(dòng)物遇惡劣環(huán)境改變個(gè)體形態(tài)及其變化過(guò)程判斷進(jìn)水水質(zhì)變化和運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題。162.凈化作用腐生性營(yíng)養(yǎng)的鞭毛蟲(chóng)通過(guò)滲透作用吸收污水中溶解性有機(jī)物；動(dòng)物性原生動(dòng)物、微型后生動(dòng)物吞食有機(jī)顆粒和游離細(xì)菌及其他微小生物；3.促進(jìn)絮凝和沉淀作用原生動(dòng)物分泌一定的粘液物協(xié)同和促使細(xì)菌發(fā)生絮凝作用；鐘蟲(chóng)等固著型原生動(dòng)物的尾柄周?chē)置谡承晕镔|(zhì)，許多尾柄交織粘集在一起和細(xì)菌凝聚成大的絮體。1718191.間歇式曝氣培養(yǎng)——不同水質(zhì)的活性污泥(1)菌種來(lái)源：①取自污水處理廠的活性污泥；②取自不同水質(zhì)廢水處理廠的活性污泥；③取自相同水質(zhì)廢水處理廠的活性污泥；④取自本廠集水池或沉淀池的下腳污泥或本廠污水長(zhǎng)期流經(jīng)的河流淤泥經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)后備用。好氧活性污泥的培養(yǎng)

20(2)馴化:

用間歇式曝氣培養(yǎng)法馴化進(jìn)低濃度廢水培養(yǎng)→曝氣23h，沉淀1h，傾去上清夜→再進(jìn)同濃度的新鮮廢水，繼續(xù)曝氣培養(yǎng)。每一濃度運(yùn)行3～7d→調(diào)高一個(gè)濃度，如同前一個(gè)濃度的操作方法運(yùn)行→逐級(jí)提高廢水濃度，一直到原廢水濃度為止21(3)培養(yǎng)：將馴化好的活性污泥改用連續(xù)曝氣培養(yǎng)法繼續(xù)培養(yǎng)。菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)緊密，以鐘蟲(chóng)等固著型纖毛蟲(chóng)為主，有輪蟲(chóng)出現(xiàn)；

SV30達(dá)50％以上；

SVI在100mL/g左右，鐘蟲(chóng)等固著型纖毛蟲(chóng)大量出現(xiàn)。(4)運(yùn)行222.連續(xù)曝氣培養(yǎng)——相同水質(zhì)的活性污泥接種適量活性污泥，維持DO=1mg/L左右;以小流量進(jìn)入，每調(diào)整一個(gè)流量梯度要維持一周的運(yùn)行時(shí)間；隨著進(jìn)水流量逐漸增大，DO的濃度要逐漸提高；當(dāng)進(jìn)水達(dá)到設(shè)計(jì)流量時(shí)，工業(yè)廢水進(jìn)水BOD5在200～300mg/L，MLSS維持在3000mg/L左右，DO維持在2～3mg/L為好；若生活污水的進(jìn)水BOD5在150～250mg/L，MLSS維持在2000mg/L左右，DO維持在1～2mg/L。23二、活性污泥法的基本流程回流污泥的目的？剩余污泥如何處置？如何實(shí)現(xiàn)高效的曝氣？出水剩余污泥進(jìn)水回流污泥空氣曝氣池二沉池24普通活性污泥法處理系統(tǒng)曝氣池：曝氣系統(tǒng)：二沉池：污泥回流系統(tǒng)：剩余污泥排放系統(tǒng)：25三、凈化過(guò)程（1）初期去除與吸附作用在很多活性污泥系統(tǒng)里，當(dāng)污水與活性污泥接觸后很短的時(shí)間（10－45min)內(nèi)就出現(xiàn)了很高的有機(jī)物(BOD)去除率。（2）微生物的代謝作用（3）絮凝體的形成與凝聚沉降2627284.2活性污泥法的發(fā)展一、活性污泥法曝氣反應(yīng)池的基本形式從混合液流型可分為推流式、完全混合式和循環(huán)混合式三種；從平面形狀可分為長(zhǎng)方廊道形、圓形或方形、環(huán)形跑道形三種；從采用的曝氣方法可分為鼓風(fēng)曝氣式、機(jī)械曝氣式以及兩者聯(lián)合使用的聯(lián)合式三種；從曝氣池與二次沉淀池的關(guān)系可分為分建式和合建式兩種。29按廢水和回流污泥的進(jìn)入方式及其在曝氣池中的混合方式，活性污泥法可分為推流式（plugflowreactor）和完全混合式(completelymixedreactor)兩大類(lèi)。301、推流式曝氣池

（plug-flow

aerationbasinorplug-flowreactor）推流式活性污泥曝氣池有若干個(gè)狹長(zhǎng)的流槽，廢水從一端進(jìn)入，在曝氣的作用下，以螺旋方式推進(jìn)，流經(jīng)整個(gè)曝氣池，至池的另一端流出，隨著水流的過(guò)程，污染物被降解。31推流式活性污泥法

32特點(diǎn)：1）沿曝氣池的長(zhǎng)度方向上微生物的生活環(huán)境不斷發(fā)生變化，亦即廢水在流經(jīng)曝氣池的過(guò)程中，由于有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物被微生物所攝取，因而不斷減少，甚至在池尾達(dá)到微生物內(nèi)源呼吸的營(yíng)養(yǎng)水平；2）在曝氣池廢水入流端，氧的利用速率很高，而流出端氧的利用速率很低；3）由于高負(fù)荷集中在廢水入流端，因而對(duì)水質(zhì)、水量、濃度等變化適應(yīng)性較弱；4）水質(zhì)、水量比較穩(wěn)定時(shí)，可獲得質(zhì)量較好的處理水。33常采用鼓風(fēng)曝氣曝氣池的數(shù)目隨污水廠大小和流量而定34推流式曝氣池結(jié)構(gòu)示意圖曝氣裝置曝氣總管曝氣池壁曝氣池壁35推流式曝氣池動(dòng)畫(huà)36曝氣池推流式曝氣池示意圖（平行水流式）

出水剩余污泥進(jìn)水回流污泥空氣二次沉淀池曝氣池平行水流(并聯(lián))式和轉(zhuǎn)折水流(串聯(lián))式曝氣池37推流式曝氣池示意圖

（轉(zhuǎn)折水流式）

剩余污泥進(jìn)水回流污泥空氣二次沉淀池出水曝氣池38曝氣池的池長(zhǎng)可達(dá)100m。為了防止短流，廊道長(zhǎng)度和寬度之比應(yīng)大于5，甚至大于10。為了使水流更好的旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，寬深比不大于2，常在1.5－2之間。池深常在3－5m。曝氣池進(jìn)水口一般淹沒(méi)在水面以下，以免污水進(jìn)入曝氣池后沿水面擴(kuò)散，造成短流，影響處理效果。曝氣池出水設(shè)備可用溢流堰或出水孔。通過(guò)出水孔的水流流速一般較小(0.1－0.2m/s)，以免污泥受到破壞。特征參數(shù)：39運(yùn)行實(shí)物圖140運(yùn)行實(shí)物圖241

2、完全混合式曝氣池(completelymixedreactor)

完全混合式曝氣池，是廢水進(jìn)入曝氣池后在攪拌的作用下迅速與池中原有的混合液充分混合，因此混合液的組成、微生物群的量和質(zhì)是完全均勻一致的。（這意味著曝氣池中所有部位的生物反應(yīng)都是同樣的，氧吸收率都是相同的。)曝氣池進(jìn)水回流污泥剩余污泥出水二沉池42特點(diǎn)：1）整個(gè)曝氣池的環(huán)境條件一定，可有效的進(jìn)行處理；2）整個(gè)曝氣池氧利用速度一致，供入氧氣以得到有效的溶解和利用；3）對(duì)入流水質(zhì)、水量、濃度等變化有較強(qiáng)的緩沖能力，所以對(duì)BOD濃度較高的廢水，也能獲得穩(wěn)定的處理效果；4）和推流式比較，發(fā)生短流的可能性大；5）受曝氣池型和曝氣方法的限制，池子不能太大。43完全混合式曝氣池常采用葉輪供氧使用完全混合式曝氣池時(shí)，為了節(jié)約占地面積，可以把曝氣池和沉淀池合建。44方形曝氣池動(dòng)畫(huà)45圓形曝氣池動(dòng)畫(huà)463、循環(huán)混合式曝氣池循環(huán)混合式曝氣池多采用轉(zhuǎn)刷供氧，其平面形狀如環(huán)形跑道，如下圖所示。循環(huán)混合式曝氣池也稱氧化渠或氧化溝（oxidationditch)，是一種簡(jiǎn)易的活性污泥系統(tǒng)，屬于延時(shí)曝氣法。47氧化渠的典型布置484950514、序批式反應(yīng)池一個(gè)SBR反應(yīng)器的運(yùn)行周期包括了五個(gè)階段的操作過(guò)程，即進(jìn)水期、反應(yīng)期、沉淀期、排水排泥期、閑置期。單個(gè)反應(yīng)器集儲(chǔ)水、曝氣、沉淀于一體，間歇排污。多個(gè)反應(yīng)器并聯(lián)運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)排污。521、普通（或傳統(tǒng)）活性污泥法基質(zhì)去除率高所供氧氣不能充分利用不適宜水質(zhì)變化較大的廢水以推流式曝氣池為核心二、活性污泥法的發(fā)展和演變53推流式活性污泥法的特點(diǎn)：（a）廢水中污染物濃度自池首至池尾是逐漸下降的，由于在曝氣池內(nèi)存在這種濃度梯度，廢水降解反應(yīng)的推動(dòng)力較大，效率較高；（b）推流式曝氣池可采用多種運(yùn)行方式；（c）曝氣池可以做的比較大，不易產(chǎn)生短路，適合于處理量比較大的情況；（d）氧的利用率不均勻，入流端利用率高，出流端利用率低，會(huì)出現(xiàn)池尾供氣過(guò)量的現(xiàn)象，增加動(dòng)力費(fèi)用。54552、漸減曝氣法沿池長(zhǎng)漸減供氣，以達(dá)到供氧和需氧的平衡563、階段曝氣法廢水沿曝氣池分段多點(diǎn)進(jìn)水使基質(zhì)符合分布較均勻，同時(shí)整個(gè)曝氣池各部位的需氧量趨于均勻574、高負(fù)荷曝氣法（改良曝氣法）有意識(shí)的降低曝氣池內(nèi)活性污泥的濃度并縮短曝氣時(shí)間，使微生物維持在對(duì)數(shù)增殖期，從而達(dá)到高速去除BOD的目的。（美國(guó)式高速率法）提高曝氣池內(nèi)活性污泥的濃度，縮短曝氣時(shí)間，使微生物維持在減速增殖期，從而達(dá)到高速去除BOD的目的。（歐洲式高速率法）585、延時(shí)曝氣法負(fù)荷低、停留時(shí)間長(zhǎng)。不但能去除廢水中的有機(jī)物，而且能氧化分解轉(zhuǎn)移到污泥中的有機(jī)物和合成的細(xì)胞物質(zhì)，處理效果穩(wěn)定、出水水質(zhì)好、污泥量少。596、接觸穩(wěn)定法（吸附再生法）606、接觸穩(wěn)定法（吸附再生法）617、完全混合法進(jìn)入曝氣池的廢水能得到稀釋?zhuān)哂休^好的抗沖擊負(fù)荷能力，因此適用于處理工業(yè)廢水。池內(nèi)污泥負(fù)荷、需氧率均勻62完全混合式活性污泥法的特點(diǎn)：（a）抗沖擊負(fù)荷的能力強(qiáng)，池內(nèi)混合液能對(duì)廢水起稀釋作用。（b）由于全池需氧要求相同，能節(jié)省動(dòng)力；（c）有時(shí)曝氣池和沉淀池可合建，不需要單獨(dú)設(shè)置污泥回流系統(tǒng)，便于運(yùn)行管理；（d）連續(xù)進(jìn)水、出水可能造成短路，易引起污泥膨脹。（e）池子體積不能太大，因此一般用于處理量比較小的情況，比較適宜處理高濃度的有機(jī)廢水。638、深層曝氣法649、純氧曝氣使用純氧大大提高了氧傳遞速率在曝氣池中可保持較高的MLVSS濃度，因此可大大縮小曝氣池容。微生物活性水平高，凈化功能良好，并且具有較好的污泥沉降性和濃縮性能。污泥產(chǎn)出量少，可減小污泥處理費(fèi)用。65純氧曝氣（聯(lián)合曝氧）

6610、AB法（吸附-生物降解工藝）微生物群體完全分開(kāi)為兩段系統(tǒng)，A段負(fù)荷高，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，經(jīng)A段后使B段可生化性提高，因而取得更穩(wěn)定的效果。

6768697011、氧化溝（OxidationDictch）曝氣池呈封閉的溝渠型，污水與活性污泥的混合液在其中進(jìn)行不斷的循環(huán)流動(dòng)，因此又稱為“環(huán)形曝氣池”、“無(wú)終端的曝氣系統(tǒng)”。水力停留時(shí)間長(zhǎng)（10~40h）有機(jī)負(fù)荷低（0.05~0.15kgBOD5/(kgVSS·d)）一般混合液的環(huán)流量為進(jìn)水量的數(shù)百倍以上，接近于完全混合，具備完全混合曝氣池的若干特點(diǎn)。71氧化溝活性污泥法

72氧化溝技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展較快的生物水處理技術(shù)之一。（a）簡(jiǎn)化了預(yù)處理。氧化溝水力停留時(shí)間和污泥齡比一般生物處理法長(zhǎng)，懸浮有機(jī)物可與溶解性有機(jī)物同時(shí)得到較徹底的去除，排出的剩余污泥已得到高度穩(wěn)定，因此氧化溝可以不設(shè)初次沉淀池，污泥也不需要進(jìn)行厭氧消化；（b）占地面積少。因在流程中省略了初次沉淀池、污泥消化池，有時(shí)還可省略二次沉淀池和污泥回流裝置，使污水廠總占地面積不僅沒(méi)有增大，相反還可縮小；（c）從溶解氧的分布看，氧化溝具有推流特性，溶解氧濃度在沿池長(zhǎng)方向形成濃度梯度，形成好氧、缺氧和厭氧條件。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)合理的設(shè)計(jì)與控制，可以取得最好的除磷脫氮效果。（d）氧化溝的曝氣設(shè)備和構(gòu)造形式的多樣化，運(yùn)行靈活，根據(jù)不同的目的可以設(shè)計(jì)多種形式的氧化溝。氧化溝的特點(diǎn)：73氧化溝工藝的組成：曝氣裝置進(jìn)出水裝置導(dǎo)流裝置供氧；推動(dòng)水流在溝內(nèi)作連續(xù)循環(huán)流動(dòng)；使有機(jī)物、微生物和氧之間充分混合接觸；保證溝內(nèi)的活性污泥呈懸浮態(tài)。保持溝內(nèi)具有污泥不沉積的流速，減少能量損失。一般在氧化溝轉(zhuǎn)折處設(shè)置導(dǎo)流墻，使水流平穩(wěn)轉(zhuǎn)彎并維持一定流速。為了使水流在橫斷面內(nèi)分布均勻，增加水下流速，在距轉(zhuǎn)刷之后一定距離內(nèi)，在水面下設(shè)置導(dǎo)流板，以使表面較高流速轉(zhuǎn)入池底，提高傳氧效率。74氧化溝的形式：卡魯塞爾氧化溝奧貝爾氧化溝三溝式氧化溝75Orbal氧化溝76Orbal

氧化溝77一個(gè)SBR反應(yīng)器的運(yùn)行周期包括了五個(gè)階段的操作過(guò)程，即進(jìn)水期、反應(yīng)期、沉淀期、排水排泥期、閑置期。單個(gè)反應(yīng)器集儲(chǔ)水、曝氣、沉淀于一體，間歇排污。多個(gè)反應(yīng)器并聯(lián)運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)排污。12、序批式活性污泥法（SBR法）

（SequencingBat