活性污泥法PPT參考課件

活性污泥法一、活性污泥法的基本原理二、活性污泥法的運(yùn)行方式三、活性污泥法的反應(yīng)動力學(xué)四、淺談活性污泥法常見的異常情況分析1第一節(jié)、活性污泥法的基本原理一、活性污泥法的工藝流程

活性污泥反應(yīng)器——曝氣池

核心二次沉淀池固液分離污泥回流系統(tǒng)補(bǔ)充微生物，接種曝氣與空氣擴(kuò)散系統(tǒng)

充氧、攪拌活性污泥法的基本流程系統(tǒng)清水二沉池剩余污泥曝氣池回流污泥空氣經(jīng)預(yù)處理后的污水2活性污泥系統(tǒng)的主要組成

曝氣池：反應(yīng)的主體，有機(jī)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)整曝氣池的運(yùn)行工況。

剩余污泥：1）去除有機(jī)物的途徑之一；

2）維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行

供氧系統(tǒng)：為微生物提供溶解氧3生活污水或城市廢水的處理流程某污水處理廠的工藝流程圖活性污泥系統(tǒng)4高碑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5正在運(yùn)行的曝氣池6曝氣池中的曝氣頭的布置7活性污泥系統(tǒng)有效運(yùn)行的基本條件：

廢水中含有足夠的可溶性易降解有機(jī)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(shí)排放，維持曝氣池內(nèi)穩(wěn)定的活性污泥濃度；進(jìn)水中不含有對微生物有毒有害的物質(zhì)8二、活性污泥的性質(zhì)及性能指標(biāo)1、物理性質(zhì)：

——“菌膠團(tuán)”——“生物絮凝體”

顏色：褐色、（土）黃色、鐵紅色

氣味：泥土味（城市污水）

比重：略大于1（1.002

1.006）

粒徑：0.02

0.2mm

比表面積：20

100cm2/ml9二、活性污泥的性質(zhì)及性能指標(biāo)2、生化性能：

活性污泥的含水率：99.2

99.8%

其中固體物質(zhì)的組成：

1）活細(xì)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(jī)物（Mi）：

4）無機(jī)物質(zhì)（Mii）：有機(jī)物75~85%10二、活性污泥的性質(zhì)及性能指標(biāo)3、活性污泥中的微生物：

A．細(xì)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(xì)菌；

2）在好氧條件下，具有很強(qiáng)的分解有機(jī)物的功能；

3）具有很高的增殖速率，其世代時(shí)間僅為20

30分鐘；

4）動膠桿菌具有將大量細(xì)菌結(jié)成為“菌膠團(tuán)”的功能。110.1mmB、原生動物----在活性污泥中大約為103個(gè)/ml鐘蟲小口鐘蟲草履蟲蓋纖蟲腎形蟲變形蟲12C、后生動物線蟲輪蟲13原（后）生動物作為“指示性生物”數(shù)量144、活性污泥的性能指標(biāo)：（1）混合液懸浮固體濃度（MLSS）（MixedLiquorSuspendedSolids）

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）（MixedLiquorVolatileSuspendedSolids）

MLVSS=Ma+Me+Mi單位：

mg/L或g/m3在條件一定時(shí)，MLVSS/MLSS較穩(wěn)定；對于處理城市污水的活性污泥系統(tǒng)，一般為0.75~0.85154、活性污泥的性能指標(biāo)：（3）污泥沉降比（SV）（SludgeVolume）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；功能：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(shí)發(fā)現(xiàn)早期的污泥膨脹；正常范圍：20

30%16SV的測定0min15min30minSV=40%174、活性污泥的性能指標(biāo)：（4）污泥體積指數(shù)（SVI）（SludgeVolumeIndex）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)功能：能更準(zhǔn)確地評價(jià)污泥的凝聚性能和沉降性能，其值過低，說明泥粒小，密實(shí)，無機(jī)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：50

150ml/g（處理城市污水時(shí)）18三、活性污泥法的基本工藝參數(shù)（1）BOD—污泥負(fù)荷（Ns）

指單位時(shí)間內(nèi)，單位重量的活性污泥所能夠接受，并將其降解到預(yù)定程度的有機(jī)污染物量，kg（BOD）/kg（MLSS）·d。

污泥負(fù)荷也可稱為食物與微生物比值，即F/M，工程上用BOD-污泥負(fù)荷（Ns）。Ns過高會引起污泥膨脹？，一般Ns取值在0.3d-1～0.6d-1之間。F—— 指BOD、COD（有機(jī)物或營養(yǎng)物）Sa——進(jìn)水BOD，mg/LM——污泥，一般以MLVSS表示Se——出水BOD，mg/LQ——污水流量，m3/dX——MLSS，mg/LV——曝氣池容積，m3Sr——去除BOD，mg/LNs——BOD-污泥負(fù)荷Nrs——BOD-污泥去除負(fù)荷區(qū)別19（2）BOD—容積負(fù)荷率（Nv）

指單位曝氣池容積，在單位時(shí)間內(nèi)能夠接受，并將其降解到預(yù)定程度的有機(jī)污染物量（BOD），kg（BOD）/m3·d。則20(3)曝氣池的水力停留時(shí)間（HRT、HydraulicRetentionTime）(4)曝氣池的污泥停留時(shí)間（SRT，SludgeRetentionTime、

c）（h）（d）(mg/l)——作為剩余活性污泥排放的污泥量——剩余污泥濃度——排放污水中的懸浮固體濃度21

污泥負(fù)荷過低時(shí)，可因兩種情況引起SVI升高：其一是營養(yǎng)物不足時(shí)，比表面積大的絲狀菌生長快、占主要優(yōu)勢，造成SVI升高；其二是形成菌膠團(tuán)的細(xì)胞外多糖基質(zhì)被細(xì)菌作為營養(yǎng)消耗，絮粒小，SVI升高。污泥負(fù)荷過高時(shí)，微生物營養(yǎng)非常豐富，游離菌生長有利，菌膠團(tuán)細(xì)菌趨于解絮成單體游離菌，以增加比表面，也會使SVI升高。

避免BOD污泥負(fù)荷介于0.5-1.5kg/(kgMLSS?d)污泥容積系數(shù)（SVI）與污泥負(fù)荷的相關(guān)關(guān)系01002005004003002.52.01.01.50.50SVI(mL/g)高負(fù)荷一般負(fù)荷低負(fù)荷BOD-污泥負(fù)荷率(kgBOD/kgMLSS·d)

污泥負(fù)荷與SVI值之間的關(guān)系22四、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(jī)物被降解的必然結(jié)果，而微生物增殖的結(jié)果則是活性污泥的增殖?；钚晕勰嗟脑鲋城€23微生物量時(shí)間活性污泥的增殖曲線注意：1）間歇靜態(tài)培養(yǎng)；2）底物是一次投加對數(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24有機(jī)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(xiàng)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；——活性污泥中微生物的合成速率；其中：a——降解1kgBOD所產(chǎn)生的MLVSS，即產(chǎn)率系數(shù)；——活性污泥中微生物的自身氧化速率；其中：b——活性污泥的自身氧化系數(shù)（一般為d-1）；

xv——系統(tǒng)中活性污泥的總量25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(jìn)水BOD濃度(kgBOD/m3)；

Se

——出水濃度(kgBOD/m3)。26a、b經(jīng)驗(yàn)值的獲得：

(1)對于生活污水或相近的工業(yè)廢水:a=0.5~0.65，b=0.05~0.1；

(2)對于工業(yè)廢水，則：

合成纖維廢水0.380.10含酚廢水0.550.13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0.550.1327a、b經(jīng)驗(yàn)值的獲得：（3）通過實(shí)驗(yàn)獲得：可改寫為：

a

bQSr/VXv(kgBOD/kgVSS.d)x/VXv(1/d)＋＋＋＋＋28有機(jī)物降解與需氧：氧在微生物代謝過程中的用途：(1)氧化分解有機(jī)物；(2)氧化分解自身的細(xì)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(jìn)行自身氧化所需的氧量，kgO2/kgVSS.d。29有機(jī)物降解與需氧: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(fù)荷成正比，而去除單位質(zhì)量BOD的需要量與負(fù)荷成反比？30a’、b’值的確定:

活性污泥法處理城市污水：運(yùn)行方式

O2a’b’完全混合式0.7

1.10.420.11生物吸附法0.7

1.1

－

－傳統(tǒng)曝氣法0.8

1.1

延時(shí)曝氣法1.4

1.80.530.18831a’、b’值的確定:活性污泥法處理工業(yè)污水：廢水種類a’b’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0.5

0.60.065煉油廢水0.550.12亞硫酸漿粕廢水0.400.18532a’、b’值的確定:(3)試驗(yàn)法:

a’

b’LsrBOD(kgBODr/kgVSS.d)O2/VXv(kgO2/kgVSS.d)＋＋＋＋＋33第二節(jié)活性污泥法的運(yùn)行方式1)普通活性污泥法；2)階段曝氣活性污泥法；3)吸附—再生活性污泥法；4)延時(shí)曝氣活性污泥法；5)完全混合活性污泥法34

普通活性污泥法工藝的污泥負(fù)荷約為0.2-0.4kgBOD/kgMLVSS?d,混合液懸浮固體濃度1500-3000mg/L,活性污泥回流比為10%-30%，去除每公斤BOD需空氣44m3-62m3。

優(yōu)點(diǎn)：處理水質(zhì)好，BOD去除率高。缺點(diǎn)：有機(jī)負(fù)荷不高；前段供氧不足，后段供氧過剩，氧利用率低；抗負(fù)荷變化能力差。

普通活性污泥法的水流為推流式，池內(nèi)均勻曝氣?；钚晕勰嘟?jīng)歷了吸附與代謝兩個(gè)完整階段。清水二沉池剩余污泥曝氣池初沉池回流污泥均勻供氣有機(jī)負(fù)荷逐漸降低需氧量漸減供氧量恒定1.普通活性污泥法35微孔曝氣頭36傳統(tǒng)活性污泥法設(shè)計(jì)參數(shù)容積負(fù)荷(kgBOD5/m3.d)0.3

0.6MLSS(mg/l)1500

3000回流比(%)25

50污泥負(fù)荷(kgBOD5/kgMLSS.d)0.2

0.4污泥齡

c(d)5

15MLVSS(mg/l)1200

2400曝氣時(shí)間HRT(h)4

8BOD5去除率(%)85

95372.階段曝氣法（分段進(jìn)水法）

對普通法的一種改進(jìn)，縮小了供氧與需氧的不平衡。

廢水沿池長多點(diǎn)進(jìn)料，池中有機(jī)物負(fù)荷分布較均勻，避免了普通法時(shí)前段缺氧后段氧過剩的弊病，并且可以調(diào)節(jié)各個(gè)進(jìn)料口的水量，有較大的靈活性。提高了曝氣池的抗沖擊負(fù)荷能力。

此法的曝氣池容積較之普通法可減小30%左右。分散進(jìn)水點(diǎn)數(shù)一般為3-4處，增加點(diǎn)數(shù)，污泥濃度并不按比例增加。進(jìn)水回流污泥剩余污泥二沉池曝氣池曝氣383.吸附-再生活性污泥法

吸附-再生活性污泥法是根據(jù)廢水凈化機(jī)理、污泥對有機(jī)污染物的初期高速吸附作用，對普通法改進(jìn)而成，吸附與代謝分別在不同的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，又稱接觸穩(wěn)定法。二沉池剩余污泥吸附曝氣池再生曝氣池進(jìn)水出水?dāng)?shù)十分鐘充分接觸、吸附吸附的有機(jī)物進(jìn)一步氧化分解、恢復(fù)活性

為了更好的吸附污染物，回流污泥量比普通法多，一般為50%-100%。分建式吸附再生活性污泥法工藝流程圖39活性污泥的初期吸附作用曝氣過程降解初期吸附BOD3.吸附-再生活性污泥法404.延時(shí)曝氣活性污泥法（完全氧化活性污泥法）

延時(shí)曝氣活性污泥法為長時(shí)間曝氣的活性污泥法，一般曝氣反應(yīng)時(shí)間在24h以上。低負(fù)荷，去除率高、污泥量少，處理效果穩(wěn)定。流態(tài)多為完全混合式。缺點(diǎn)是占地面積大、曝氣量大。特點(diǎn)：

1）曝氣時(shí)間t長（24h以上），污泥處于內(nèi)源呼吸期，剩余污泥量少且穩(wěn)定，池容大；

2）Ns非常小，只有0.05～0.10kgBOD/kgMLSS·d；

3）出水水質(zhì)好，對原污水有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，無需設(shè)初沉池，適合于小城鎮(zhèn)污水和工業(yè)廢水處理（Q≤1000m3/d）。污泥不需進(jìn)行厭氧消化處理；

4）基建費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)較高。41二沉池剩余污泥出水初沉池進(jìn)水初沉污泥缺點(diǎn)：出水水質(zhì)比普通法差，回流比調(diào)節(jié)不方便，操作性能不好。分建式完全混合曝氣池優(yōu)點(diǎn)：對污水負(fù)荷變化適應(yīng)性強(qiáng)，適于處理較高濃度廢水?？朔似胀ǚü┭跣枨蟛痪娜秉c(diǎn)。5.分建式完全混合活性污泥法425合建式完全混合活性污泥法

也叫合建式完全混合曝氣沉淀池，簡稱曝氣沉淀池，曝氣反應(yīng)與沉淀固液分離在同一個(gè)處理構(gòu)筑物內(nèi)完成。出水進(jìn)水曝氣區(qū)沉淀區(qū)曝氣翼輪圓形合建式完全混合曝氣池導(dǎo)流區(qū)

沉淀區(qū)的表面水力負(fù)荷宜取于0.5~1.0m3/（m2?d）43工藝特點(diǎn)：（1）這種工藝對沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，適用于處理高濃度工業(yè)廢水；（2）曝氣池內(nèi)各處有機(jī)物濃度均勻一致?？赏ㄟ^對F/M值的調(diào)整，控制出水水質(zhì)等指標(biāo)。負(fù)荷率高于推流式曝氣池；（3）曝氣池內(nèi)混和液需氧平衡，動力消耗低于推流式曝氣池。存在問題：

微生物對有機(jī)物的降解動力低下?，活性污泥易產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象。一般處理水質(zhì)低于推流式曝氣池。完全混合活性污泥法44第三節(jié)、活性污泥法的反應(yīng)動力學(xué)45

什么是活性污泥法反應(yīng)動力學(xué)？——可以定量或半定量地揭示系統(tǒng)內(nèi)有機(jī)物降解、污泥增長、氧氣的消耗等與各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)及環(huán)境因素之間的關(guān)系；1．概述462．莫諾方程

μ——微生物的比增殖速度，t-1S——有機(jī)底物濃度μmax——微生物最大比增殖速度，t-1υ——有機(jī)底物的比降解速度，t-1

Ks——飽和常數(shù)，為當(dāng)μ

=?μmax

時(shí)的底物濃度υmax——有機(jī)底物的最大比降解速度，t-1微生物的比增長速率純菌種→單一基質(zhì)純酶→單一基質(zhì)酶促反應(yīng)中基質(zhì)比降解速率47——有機(jī)底物降解速度2．莫諾方程

（1）莫諾基本方程48推論：在高濃度有機(jī)物的條件下，有機(jī)底物以最大的速度進(jìn)行降解，而與有機(jī)底物濃度無關(guān)，呈零級反應(yīng)關(guān)系，S-S'區(qū)段。在高濃度有機(jī)物的條件下，有機(jī)底物的降解速度與污泥濃度（生物量）有關(guān)，并呈一級反應(yīng)關(guān)系。①當(dāng)混合液中S>>KS，則KS可忽略不計(jì)——高底物濃度條件下2．莫諾方程

（2）莫諾方程的推論Monod方程式是描述有機(jī)底物比降解速度（或微生物比增殖速度）與有機(jī)底物濃度之間的函數(shù)關(guān)系。在兩種極限條件下，進(jìn)行推論：49推論：在低底物濃度的條件下，有機(jī)底物降解與有機(jī)底物濃度遵循一級反應(yīng)。0-S’’區(qū)段，其斜率即為K2。②當(dāng)混合液中S<<KS，則S可忽略不計(jì)——低底物濃度條件下（2）莫諾方程的推論50（3）Monod公式的應(yīng)用

在穩(wěn)定條件下，對曝氣池中的有機(jī)底物進(jìn)行物料平衡：

＝+進(jìn)入曝氣池流出曝氣池在曝氣池降解的

(1+R)QX,SeQ-QwXe,SeQS0X0=0RQ,Xr,SeVX,Se二沉池物料衡算范圍完全混合連續(xù)流系統(tǒng)物料衡算圖Qw，Xr剩余污泥51

城市污水屬低濃度污水，在完全混合曝氣池內(nèi)活性污泥處于減速增長期，S＝Se＜S'，且為定值，屬一級反應(yīng)：

此式成立

結(jié)合Monod方程，可得52

而可得

莫諾方程：

以上式中的K2、υmax及Ks等各值，對一定的污水來說，為一常數(shù)值，一般通過對實(shí)際運(yùn)行污水處理廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)或試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可推導(dǎo)出。53（4）K2、Vmax、KS的確定①常數(shù)K2的確定540Se(mg/L)S0-SeXt(kgBOD/kgMLSS·d)1組2組3組4組5組K2圖4-14圖解法確定K2值55②Vmax、KS的確定

=

+

為縱坐標(biāo)斜率為橫坐標(biāo)截距

上式取倒數(shù)，得561XtvmaxS0-Se=Ks11())(vmaxSevmax+XtS0-SeKsvmaxSe1Ks1確定常數(shù)值vmax、Ks的圖解法②Vmax、KS的確定57（1）概述3.勞倫斯——麥卡蒂方程式①“污泥齡”的新概念：單位重量的微生物在活性污泥反應(yīng)系統(tǒng)中的平均停留時(shí)間，“生物固體平均停留時(shí)間”，以θc表示②單位微生物量的底物利用率為一常數(shù)，以q表示

異養(yǎng)微生物群體（活性污泥）→污水中混合有機(jī)物證實(shí)有機(jī)物降解速率也符合Monod公式Xa——單位微生物量；

——微生物對有機(jī)底物的降解速度。

以θc、q作為基本參數(shù)，并以第一、二兩個(gè)基本方程式表達(dá)。583.勞倫斯——麥卡蒂方程式③勞－麥第一基本方程式

是在表示微生物凈增殖速度與有機(jī)底物被微生物利用速度之間關(guān)系的式（4-20）的基礎(chǔ)上建立的。Y——微生物產(chǎn)率系數(shù)，mg微生物量/mg被微生物利用（降解）的有機(jī)底物；

Kd——衰減系數(shù)，微生物的自身氧化率，d-1；q——單位有機(jī)底物利用率。

勞-麥第一基本方程式表示的是：生物固體平均停留時(shí)間與微生物產(chǎn)率系數(shù)、單位底物利用率以及微生物的衰減系數(shù)之間的關(guān)系。59

在莫諾方程的基礎(chǔ)上，且在概念上υ＝q。經(jīng)歸納整理，勞-麥第二基本方程式：

勞-麥第二基本方程表示的是：有機(jī)底物的利用速率（降解速率）與曝氣池內(nèi)微生物濃度Xa及有機(jī)底物濃度S之間的關(guān)系。④勞－麥第二基本方程式K1——單位微生物量的最高底物利用速度，即υmax；Xa——曝氣池內(nèi)微生物濃度，即活性污泥濃度，mg/L。60（2）勞－麥方程式的推論與應(yīng)用Y——微生物產(chǎn)率系數(shù)：mg微生物量/mg有機(jī)物量①處理水有機(jī)底物濃度Se與生物固體平均停留時(shí)間θc的關(guān)系61②反應(yīng)器內(nèi)活性污泥濃度Xa與θc的計(jì)算t——污水在反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間，d③污泥回流比R與θc值之間的關(guān)系Xr——從二沉池回流的污泥濃度，剩余污泥濃度也同此值（4-11）62④完全混合式曝氣池有機(jī)底物降解速度的推導(dǎo)：Monod式在低有機(jī)物濃度下，有機(jī)底物的降解速度勞－麥?zhǔn)剑河袡C(jī)底物的降解速度等于其被微生物的利用速度

對完全混合曝氣池，可推出：或63活性污泥法運(yùn)行中的異常情況一、污泥膨脹二、污泥解體三、污泥反硝化

四、污泥腐化五、泡沫問題

64污泥膨脹

現(xiàn)象：沉淀池上部有較淺的一層清液，可觀察到明顯的污泥絮體，但污泥的SV高，出水清澈，出水水質(zhì)良好。隨著污泥的進(jìn)一步膨脹，可能導(dǎo)致二沉池出水中攜帶大量污泥，曝氣池內(nèi)污泥濃度急劇降低，系統(tǒng)的處理功能逐步喪失。原因