《活性污泥反應(yīng)器》課件

活性污泥反應(yīng)器活性污泥反應(yīng)器是污水處理廠的核心設(shè)備之一，其主要功能是通過微生物的代謝作用去除污水中的有機(jī)污染物。課程目標(biāo)理解活性污泥法原理掌握活性污泥法基本概念，包括污泥的構(gòu)成、代謝、沉降等。深入了解污泥齡、污泥負(fù)荷、水力停留時(shí)間等關(guān)鍵參數(shù)。掌握活性污泥反應(yīng)器構(gòu)造熟悉活性污泥反應(yīng)器各部分功能，如曝氣系統(tǒng)、二沉池等。理解不同類型反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)，例如厭氧-好氧工藝、缺氧-好氧工藝等。掌握活性污泥法應(yīng)用了解活性污泥法在污水處理中的廣泛應(yīng)用，例如市政污水處理、工業(yè)廢水處理等。學(xué)習(xí)典型工藝流程的設(shè)計(jì)與操作。了解污泥處理與處置掌握污泥處理的常見方法，例如污泥濃縮、脫水、焚燒、堆肥等。理解不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)，以及對(duì)環(huán)境的影響?；钚晕勰喾ê喗槲⑸锶郝浠钚晕勰喾ɡ梦⑸锝到馕鬯械挠袡C(jī)物，通過培養(yǎng)形成活性污泥。工藝流程該方法包括曝氣池、沉淀池等，通過物理、化學(xué)和生物處理去除污水中的污染物。廣泛應(yīng)用活性污泥法應(yīng)用廣泛，是目前城市污水處理的主要方法。活性污泥法的特點(diǎn)11.高效處理活性污泥法可以有效去除有機(jī)物、氮和磷等污染物，顯著提高污水處理效率。22.適應(yīng)性強(qiáng)該方法適用于處理多種類型的污水，包括生活污水、工業(yè)廢水等，具有廣泛的應(yīng)用范圍。33.穩(wěn)定可靠活性污泥法運(yùn)行穩(wěn)定，不易受到外界環(huán)境變化的影響，可以保證長期穩(wěn)定的污水處理效果。44.自動(dòng)化程度高活性污泥法處理工藝可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，減輕人工操作負(fù)擔(dān)，提高管理效率。污泥顆粒的構(gòu)成活性污泥是由微生物、有機(jī)物、無機(jī)物等組成的復(fù)雜體系。其中，微生物是活性污泥的主要成分，約占污泥總量的80%。微生物主要包括細(xì)菌、真菌、藻類、原生動(dòng)物等。細(xì)菌是活性污泥中最主要的微生物，占微生物總數(shù)的90%以上。細(xì)菌主要以絲狀菌和非絲狀菌兩種形式存在。絲狀菌具有較長的菌絲，可以形成菌絲團(tuán)，有助于提高污泥的沉降性。非絲狀菌則以單細(xì)胞形式存在，主要負(fù)責(zé)有機(jī)物的降解。除了微生物之外，活性污泥中還包含有機(jī)物和無機(jī)物。有機(jī)物主要是由未完全降解的污水中有機(jī)物、細(xì)菌代謝產(chǎn)物等組成。無機(jī)物主要包括磷酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽等。好氧細(xì)菌的代謝1有機(jī)物氧化好氧細(xì)菌通過氧化有機(jī)物獲得能量，將有機(jī)物分解成二氧化碳和水。2營養(yǎng)物質(zhì)吸收細(xì)菌通過細(xì)胞壁吸收營養(yǎng)物質(zhì)，包括碳源、氮源和磷源，用于生長和繁殖。3能量利用好氧細(xì)菌利用氧化有機(jī)物產(chǎn)生的能量，合成自身所需的物質(zhì)，并進(jìn)行生命活動(dòng)。污泥的沉降性沉降速度沉降速度影響污泥分離效率。影響因素包括污泥濃度、粒徑、溫度、pH值。沉降性能好的沉降性能有利于污泥分離和處理，并能保證出水水質(zhì)。污泥膨脹污泥膨脹會(huì)導(dǎo)致沉降性能下降，影響處理效率。污泥齡的概念定義污泥齡是指活性污泥在反應(yīng)器中平均停留的時(shí)間，也稱泥齡。影響因素污泥齡與進(jìn)水水質(zhì)、污泥沉降性能、污泥排放量等因素密切相關(guān)。重要性污泥齡是衡量污水處理系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要指標(biāo)之一。污泥負(fù)荷的概念定義污泥負(fù)荷是指單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入活性污泥池的有機(jī)物量，反映了活性污泥處理系統(tǒng)負(fù)荷的程度。單位通常用單位質(zhì)量的有機(jī)物（如COD）或生物需氧量（BOD）來表示，單位為kg/m3/d或g/m3/d。影響污泥負(fù)荷過高會(huì)導(dǎo)致活性污泥處理效率降低，甚至出現(xiàn)污泥膨脹等問題。水力停留時(shí)間水力停留時(shí)間（HRT）是指污水在活性污泥池中的平均停留時(shí)間。它決定了污水與活性污泥接觸的時(shí)間，影響著有機(jī)物的去除效率。HRT過短會(huì)導(dǎo)致污水處理效果不佳，過長則會(huì)增加污水處理成本。一般情況下，HRT應(yīng)根據(jù)污水水質(zhì)和處理要求確定，通常在2-8小時(shí)之間。溶解氧濃度溶解氧濃度指標(biāo)說明2mg/L最低好氧微生物正常生長繁殖所需的最低濃度。3-5mg/L最佳好氧微生物生長繁殖的最佳濃度。6-8mg/L過高對(duì)生物處理系統(tǒng)不利，會(huì)降低處理效率，增加運(yùn)行成本。污泥回流比定義回流到曝氣池的污泥量與進(jìn)水量的比值。作用維持活性污泥濃度，提高處理效率。影響因素污泥沉降性能，污泥負(fù)荷，進(jìn)水水質(zhì)?？刂普{(diào)節(jié)回流泵流量，影響污泥濃度?；钚晕勰喑氐臉?gòu)造活性污泥池是活性污泥法污水處理的核心裝置，用于培養(yǎng)并維持活性污泥微生物群落。常見的活性污泥池主要有三種類型：完全混合式、推流式和插件式，每種類型都有其獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇合適的類型取決于具體的處理需求。曝氣系統(tǒng)曝氣系統(tǒng)是活性污泥法中重要的組成部分，其作用是向活性污泥池中提供充足的溶解氧，維持微生物的正常代謝和污水中有機(jī)物的降解。曝氣系統(tǒng)可以采用多種形式，如鼓風(fēng)曝氣、機(jī)械曝氣、微孔曝氣等，根據(jù)不同的污水處理工藝和水質(zhì)特點(diǎn)選擇合適的曝氣系統(tǒng)。二沉池的作用沉淀固體二沉池的作用是沉淀活性污泥，分離污泥與處理后的水。澄清水質(zhì)沉淀后的水更清澈，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。回流污泥沉淀的污泥部分回流到活性污泥池，維持微生物量。反硝化過程硝酸鹽還原反硝化細(xì)菌將硝酸鹽(NO3-)作為電子受體，將其還原為亞硝酸鹽(NO2-)。亞硝酸鹽還原亞硝酸鹽被進(jìn)一步還原為一氧化氮(NO)，然后是氧化亞氮(N2O)。氮?dú)馍勺罱K，氮?dú)?N2)被釋放到大氣中，完成反硝化過程。反硝化過程需要在厭氧條件下進(jìn)行。硝化-反硝化過程硝化和反硝化是污水生物處理中的兩個(gè)重要過程，它們相互作用，最終將污水中的氮去除。1硝化氨氮被氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽2反硝化硝酸鹽被還原為氮?dú)?脫氮最終將氮元素從污水中去除硝化反應(yīng)主要由硝化細(xì)菌完成，而反硝化反應(yīng)則由反硝化細(xì)菌完成。硝化反應(yīng)需要氧氣，而反硝化反應(yīng)則需要有機(jī)碳源。厭氧-好氧工藝1厭氧有機(jī)物降解2缺氧反硝化3好氧硝化厭氧-好氧工藝是一種常用的污水處理工藝。該工藝結(jié)合了厭氧消化、缺氧反硝化和好氧硝化等步驟，能夠有效去除有機(jī)物和氮。厭氧消化階段，有機(jī)物在厭氧微生物的作用下分解為甲烷和二氧化碳等物質(zhì)。缺氧反硝化階段，硝酸鹽被反硝化細(xì)菌還原為氮?dú)猓瑥亩コ?。好氧硝化階段，氨氮被硝化細(xì)菌氧化為硝酸鹽，為后續(xù)的反硝化過程提供硝酸鹽。缺氧-好氧工藝厭氧階段在缺氧環(huán)境下，有機(jī)物被分解為簡單有機(jī)物，并產(chǎn)生甲烷和硫化氫等物質(zhì)。同時(shí)，硝酸鹽被還原為氮?dú)狻：醚蹼A段在好氧環(huán)境下，簡單有機(jī)物被進(jìn)一步氧化分解為二氧化碳和水。同時(shí)，氨氮被氧化為硝酸鹽。優(yōu)勢(shì)該工藝可以有效去除有機(jī)物和氨氮，同時(shí)還能脫氮除磷，具有較好的脫氮除磷效果。A/O和A2/O工藝A/O工藝厭氧-好氧工藝，先進(jìn)行厭氧消化，然后進(jìn)行好氧氧化。A2/O工藝加入缺氧池，增強(qiáng)脫氮效率，提高污水處理效果。生物膜反應(yīng)器生物膜反應(yīng)器是一種利用生物膜進(jìn)行污水處理的工藝，生物膜附著在填料表面，形成一層薄薄的生物層，并通過微生物的代謝作用去除污水中的污染物。與活性污泥法相比，生物膜反應(yīng)器具有占地面積小、污泥產(chǎn)量低、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但其處理效率受到生物膜厚度的影響，需要定期進(jìn)行填料的清洗和更換。深度處理工藝1高級(jí)氧化利用強(qiáng)氧化劑將難降解有機(jī)物氧化分解，如臭氧氧化、Fenton氧化等2生物膜法利用生物膜吸附和降解污水中的有機(jī)物，如生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤等3膜分離技術(shù)利用膜的選擇性透過性，分離水中的污染物，如超濾、反滲透等4離子交換法利用離子交換樹脂去除水中的重金屬離子、氨氮等，適用于高濃度廢水污泥處理與處置污泥處理污泥處理是將廢水處理過程中產(chǎn)生的污泥進(jìn)行減量、穩(wěn)定化和無害化的過程。污泥處理的主要目的在于減少污泥體積，降低污泥的含水率，消除污泥中的病原體，并轉(zhuǎn)化為可安全處置或資源化的物質(zhì)。污泥處置污泥處置則是將經(jīng)過處理后的污泥進(jìn)行最終的處置，以確保安全、環(huán)保和可持續(xù)性。常用的污泥處置方法包括填埋、堆肥、焚燒等，不同的處置方式需要根據(jù)污泥的性質(zhì)、當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件等因素選擇。污泥濃縮1重力濃縮利用污泥的比重，通過沉降作用使污泥濃縮。2離心濃縮利用高速旋轉(zhuǎn)的離心力，將污泥中的水分分離出來。3板框壓濾利用壓力將污泥中的水分?jǐn)D壓出來。污泥濃縮是指減少污泥中水分含量的過程，提高污泥的濃度。濃縮后的污泥更容易處理和處置，減少處理成本。污泥脫水1機(jī)械脫水污泥脫水常用的方法包括帶式壓濾、離心脫水、真空過濾等。2化學(xué)脫水通過添加化學(xué)藥劑改變污泥的物理性質(zhì)，提高其脫水效率。3生物脫水利用微生物降解污泥中的有機(jī)物，提高污泥的脫水性能。污泥焚燒1減容減少污泥體積2殺菌殺死有害病菌3資源化灰渣可作為建筑材料污泥焚燒是指將污泥在高溫下燃燒，利用燃燒產(chǎn)生的熱能實(shí)現(xiàn)減容和殺菌的目的。焚燒過程中產(chǎn)生的熱量可用于發(fā)電或供熱。焚燒后的灰渣可作為建筑材料或用于其他用途，實(shí)現(xiàn)資源化利用。污泥堆肥1有機(jī)物分解堆肥過程通過微生物的有機(jī)物分解，將污泥中的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)。2成熟堆肥成熟的堆肥具有良好的土壤改良作用，可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力。3安全利用堆肥可以作為有機(jī)肥料，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，減少化肥的使用，實(shí)現(xiàn)廢物資源化利用。污泥衛(wèi)生填埋安全隔離污泥經(jīng)衛(wèi)生填埋處理，防止有害物質(zhì)污染環(huán)境，確保周邊水體和土壤安全。環(huán)境保護(hù)填埋場設(shè)計(jì)規(guī)范，配備滲濾液收集系統(tǒng)，防止污泥中的有害物質(zhì)滲透到地下水。土地利用填埋場建成后，經(jīng)過一段時(shí)間穩(wěn)定，可恢復(fù)為綠地或其他用途，實(shí)現(xiàn)土地再利用。資源化污泥經(jīng)填埋處理后，可以作為土壤改良劑，提高土壤肥力。實(shí)例分析城市污水處理廠典型案例：北京市某污水處理廠，采用A2/O工藝，處理規(guī)模為10萬噸/天，處理后的污水排放達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。該廠采用先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，運(yùn)行穩(wěn)定，處理效率高，對(duì)改善水環(huán)境質(zhì)量起到了積極作用。工業(yè)廢水處理案例：某化工廠廢水處理系統(tǒng)，采用生物膜法和深度處理工藝，處理規(guī)模為5000噸/天，處理后的廢水排放達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。未來發(fā)展趨勢(shì)智能化利用傳感器、大數(shù)據(jù)和人工智能技