環(huán)境工程處理

第五節(jié)活性污泥法系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中的一些重要問(wèn)題 水力負(fù)荷有機(jī)負(fù)荷微生物濃度曝氣時(shí)間微生物平均停留時(shí)間 MCRT 氧傳遞速率回流污泥濃度回流污泥率曝氣池的構(gòu)造十 pH和堿度十一 溶解氧濃度十二 污泥膨脹及其控制 流向污水廠(chǎng)的流量變化 一 水力負(fù)荷 一天內(nèi)的流量變化 隨季節(jié)的流量變化 雨水造成的流量變化 泵的選擇不當(dāng)造成的流量變化 水力負(fù)荷的變化影響活性污泥法系統(tǒng)的曝氣池和二次沉淀池 當(dāng)流量增大時(shí) 污水在曝氣池內(nèi)的停留時(shí)間縮短 影響出水質(zhì)量 同時(shí)影響曝氣池的水位 若為機(jī)械表面曝氣機(jī) 由于水面的變化 它的運(yùn)行就變得不穩(wěn)定 對(duì)二次沉淀池為水力影響 一 水力負(fù)荷 二 有機(jī)負(fù)荷率N 污泥負(fù)荷率N和MLSS的設(shè)計(jì)值采用得大一些 曝氣池所需的體積可以小一些 但出水水質(zhì)要降低 而且使剩余污泥量增多 增加了污泥處置的費(fèi)用和困難 同時(shí) 整個(gè)處理系統(tǒng)較不耐沖擊 造成運(yùn)行中的困難設(shè)計(jì)時(shí)污泥負(fù)荷率一般不大于0 5 如果要求N素轉(zhuǎn)入硝化階段 一般采用0 3 為避免剩余污泥處置上的困難和保持污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠 可以采用低的污泥負(fù)荷率 0 1 把曝氣池建得很大 這就是延時(shí)曝氣法 曝氣區(qū)容積的計(jì)算 設(shè)計(jì)中要考慮的主要問(wèn)題是如何確定污泥負(fù)荷率N和MLSS的設(shè)計(jì)值 三 微生物濃度 在設(shè)計(jì)中采用高的MLSS并不能提高效益 原因如下 其一 污泥量并不就是微生物的活細(xì)胞量 曝氣池污泥量的增加意味著泥齡的增加 泥齡的增加就使污泥中活細(xì)胞的比例減小 其二 過(guò)高的微生物濃度使污泥在后續(xù)的沉淀池中難以沉淀 影響出水水質(zhì) 其三 曝氣池污泥的增加 就要求曝氣池中有更高的氧傳遞速率 否則 微生物就受到抑制 處理效率降低 采用一定的曝氣設(shè)備系統(tǒng) 實(shí)際上只能夠采用相應(yīng)的污泥濃度 MLSS的提高是有限度的 四 曝氣時(shí)間 在通常情況下 城市污水的最短曝氣時(shí)間為3h或更長(zhǎng)些 這和滿(mǎn)足曝氣池需氧速率有關(guān) 五 微生物平均停留時(shí)間 MCRT 又稱(chēng)泥齡 微生物平均停留時(shí)間至少等于水力停留時(shí)間 此時(shí) 曝氣池內(nèi)的微生物濃度很低 大部分微生物是充分分散的 微生物的停留時(shí)間應(yīng)足夠長(zhǎng) 促使微生物能很好地絮凝 以便重力分離 但不能過(guò)長(zhǎng) 過(guò)長(zhǎng)反而會(huì)使絮凝條件變差 微生物平均停留時(shí)間還有助于說(shuō)明活性污泥中微生物的組成 世代時(shí)間長(zhǎng)于微生物平均停留時(shí)間的那些微生物幾乎不可能在該活性污泥中繁殖 六 氧傳遞速率 氧傳遞速率要考慮二個(gè)過(guò)程 要提高氧的傳遞速率 氧傳遞到水中 氧真正傳遞到微生物的膜表面 必須有充足的氧量 必須使混合液中的懸浮固體保持懸浮狀態(tài)和紊動(dòng)條件 七 回流污泥濃度 回流污泥濃度是活性污泥沉降特性和回流污泥回流速率的函數(shù) 按右圖進(jìn)行物料衡算 可推得下列關(guān)系式 式中 sa 曝氣池中的MLSS mg L sr 回流污泥的懸浮固體濃度 mg L r 污泥回流比 根據(jù)上式可知 曝氣池中的MLSS不可能高于回流污泥濃度 兩者愈接近 回流比愈大 限制MLSS值的主要因素是回流污泥的濃度 活性污泥體積指數(shù)SVI衡量活性污泥的沉降濃縮特性的指標(biāo) 它是指曝氣池混合液沉淀30min后 每單位質(zhì)量干泥形成的濕泥的體積 常用單位是mL g SVI的測(cè)定 1 在曝氣池出口處取混合液試樣 2 測(cè)定MLSS g L 3 把試樣放在一個(gè)1000mL的量筒中沉淀30min 讀出活性污泥的體積 mL 4 按下式計(jì)算 七 回流污泥濃度 八 污泥回流率 高的污泥回流率增大了進(jìn)入沉淀池的污泥流量 增加了二沉池的負(fù)荷 縮短了沉淀池的沉淀時(shí)間 降低了沉淀效率 使未被沉淀的固體隨出流帶走 活性污泥回流率的設(shè)計(jì)應(yīng)有彈性 并應(yīng)操作在可能的最低流量 這為沉淀池提供了最大穩(wěn)定性 九 曝氣池的構(gòu)造 推流式曝氣池 完全混合式曝氣池 示蹤劑的研究表明 推流式曝氣池的縱向混合很?chē)?yán)重 氧消耗率的數(shù)據(jù)表明 氧的傳遞受到限制 處理量小時(shí) 只配有一個(gè)機(jī)械曝氣機(jī) 很容易圍繞曝氣機(jī)形成混合區(qū) 處理量大時(shí) 曝氣池也相應(yīng)增大 曝氣池不是充分完全混合的 十 pH和堿度 十一 溶解氧濃度 通常溶解氧濃度不是一個(gè)關(guān)鍵因素 除非溶解氧濃度跌落到接近于零 只要細(xì)菌能獲得所需要的溶解氧來(lái)進(jìn)行代謝 其代謝速率就不受溶解氧的影響 一般認(rèn)為混合液中溶解氧濃度應(yīng)保持在0 5 2mg L 以保證活性污泥系統(tǒng)的正常運(yùn)行 過(guò)分的曝氣使氧濃度得到提高 但由于紊動(dòng)過(guò)于劇烈 導(dǎo)致絮狀體破裂 使出水濁度升高 特別是對(duì)于好氧速度不快而泥齡偏長(zhǎng)的系統(tǒng) 強(qiáng)烈混合使破碎的絮狀體不能很好地再凝聚 十二 污泥膨脹及其控制 正常的活性污泥沉降性能良好 其污泥體積指數(shù)SVI在50 150之間 當(dāng)活性污泥不正常時(shí) 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 污泥體積膨脹 上層澄清液減少 這種現(xiàn)象稱(chēng)為活性污泥膨脹 活性污泥膨脹可分為 污泥中絲狀菌大量繁殖導(dǎo)致的絲狀菌性膨脹 并無(wú)大量絲狀菌存在的非絲狀菌性膨脹 絲狀菌性膨脹 當(dāng)污泥中有大量絲狀菌時(shí) 大量有一定強(qiáng)度的絲狀體相互支撐 交錯(cuò) 大大惡化了污泥的沉降 壓縮性能 形成了污泥膨脹 絲狀菌性膨脹的主要因素 污水水質(zhì)是造成污泥膨脹的最主要因素 含溶解性碳水化合物多的污水往往發(fā)生由浮游球衣細(xì)菌引起的絲狀膨脹 含硫化物多的污水往往發(fā)生由硫細(xì)菌引起的絲狀膨脹 水溫低于15 時(shí) 一般不會(huì)發(fā)生膨脹 pH低時(shí) 容易產(chǎn)生膨脹 絲狀菌性膨脹的主要因素 污水水質(zhì) 運(yùn)行條件 工藝方法 污泥負(fù)荷對(duì)污泥膨脹在一定條件下有一定的影響 但兩者無(wú)必然的聯(lián)系 溶解氧濃度并不一定影響污泥的膨脹 絲狀菌性膨脹的主要因素 污水水質(zhì) 運(yùn)行條件 工藝方法 完全混合的工藝方法比傳統(tǒng)的推流方式較易發(fā)生污泥膨脹 間歇運(yùn)行的曝氣池最不容易發(fā)生污泥膨脹 不設(shè)初次沉淀池的活性污泥法 不容易發(fā)生污泥膨脹 葉輪式機(jī)械曝氣與鼓風(fēng)曝氣相比 易于發(fā)生絲狀菌性膨脹 射流曝氣的供氧方式可以有效地克制浮游球衣細(xì)菌引起的污泥膨脹 非絲狀菌性膨脹 非絲狀菌性膨脹主要發(fā)生在污水水溫較低而污泥負(fù)荷太高時(shí) 微生物的負(fù)荷高 細(xì)菌吸收了大量的營(yíng)養(yǎng)物 但由于溫度低 代謝速度較慢 就積貯起大量高黏性的多糖類(lèi)物質(zhì) 這些多糖類(lèi)物質(zhì)的積貯 使活性污泥的表面附著水大大增加 使污泥形成污泥膨脹 發(fā)生污泥非絲狀菌性膨脹時(shí) 處理效率仍很高 上清液也清澈 在運(yùn)行中 如發(fā)生污泥膨脹 針對(duì)膨脹的類(lèi)型和絲狀菌的特性 可采取的抑制措施 1 控制曝氣量 使曝氣池中保持適量的溶解氧 2 調(diào)整pH 3 如磷 氮的比例失調(diào) 可適量投加氮化合物和磷化合物 4 投加一些化學(xué)藥劑 5 城市污水廠(chǎng)的污水在經(jīng)過(guò)沉砂池后 跳躍初沉池 直接進(jìn)入曝氣池 在設(shè)計(jì)時(shí) 對(duì)于容易發(fā)生污泥膨脹的污水 可以采用以下一些方法 1 減少城市污水廠(chǎng)的初沉池或取消初沉池 增加進(jìn)入曝氣池的污水中的懸浮物 可使曝氣池中的污泥濃度明顯提高 污泥沉降性能改善 2 兩級(jí)生物處理法 即采用沉砂池 一級(jí)曝氣池 中間沉淀池 二級(jí)曝氣池 二次沉淀池的工藝等工藝 3 對(duì)于現(xiàn)有的容易發(fā)生污泥嚴(yán)重膨脹的污水廠(chǎng) 可以在曝氣池的前面部分補(bǔ)充設(shè)置足夠的填料 降低了曝氣池的污泥負(fù)荷 也改變了進(jìn)入后面部分曝氣池的水質(zhì) 4 用氣浮法代替二次沉淀池 可以有效地使這個(gè)處理系統(tǒng)維持正常運(yùn)行 第六節(jié)二次沉淀池 二次沉淀池的功能要求 1 澄清 固液分離 2 污泥濃縮 使回流污泥的含水率降低 回流污泥的體積減少 二沉池的實(shí)際工作情況 1 二沉池中普遍存在著四個(gè)區(qū) 清水區(qū) 絮凝區(qū) 成層沉降區(qū) 壓縮區(qū) 兩個(gè)界面 泥水界面和壓縮界面 2 混合液進(jìn)入二沉池以后 立即被稀釋 固體濃度大大降低 形成一個(gè)絮凝區(qū) 絮凝區(qū)上部是清水區(qū) 兩者之間有一泥水界面 3 絮凝區(qū)后是一個(gè)成層沉降區(qū) 在此區(qū)內(nèi) 固體濃度基本不變 沉速也基本不變 絮凝區(qū)中絮凝情況的優(yōu)劣 直接影響成層沉降區(qū)中泥花的形態(tài) 大小和沉速 4 靠近池底處形成污泥壓縮區(qū) 二沉池的實(shí)際工作情況 二沉池的澄清能力與混合液進(jìn)入池后的絮凝情況密切相關(guān) 也與二沉池的表面面積有關(guān) 二沉池的濃縮能力主要與污泥性質(zhì)及泥斗的容積有關(guān) 對(duì)于沉降性能良好的活性污泥 二沉池的泥斗容積可以較小 基本原理 二次沉淀池的構(gòu)造和計(jì)算 二次沉淀池在構(gòu)造上要注意以下特點(diǎn) 1 二次沉淀池的進(jìn)水部分 應(yīng)使布水均勻并造成有利于絮凝的條件 使泥花結(jié)大 2 二沉池中污泥絮體較輕 容易被出流水挾走 要限制出流堰處的流速 使單位堰長(zhǎng)的出水量不超過(guò)10m3 m h 3 污泥斗的容積 要考慮污泥濃縮的要求 在二沉池內(nèi) 活性污泥中的溶解氧只有消耗 沒(méi)有補(bǔ)充 容易耗盡