活性污泥法的基本原理

1、活性污泥法的基本原理、活性污泥法的基本工藝流程剩余活性污泥1、活性污泥法的基本組成 曝氣池：反應(yīng)主體 二沉池：1）進行泥水分離，保證出水水質(zhì)；2）保證回流污泥，維持曝氣池內(nèi)的污泥濃度。 回流系統(tǒng)：1）維持曝氣池的污泥濃度；2）改變回流比，改變曝氣池的運行工況。 剩余污泥排放系統(tǒng)：1）是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)：提供足夠的溶解氧 2、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容性易降解有機物； 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、及時排除剩余污泥，使混合液保持一定濃度的活性污泥; 無有毒有害的物質(zhì)流入。二、活性污泥

2、的性質(zhì)與性能指標(biāo) 1、活性污泥的基本性質(zhì) 物理性能：“菌膠團”、“生物絮凝體”顏色：褐色、（土）黃色、鐵紅色;泥土味（城市污水）比重：略大于 1，（ 1.002 4006）;粒徑：0.02、0.2mm ；比表面積：20、100cm2/ml。 生化性能：1）活性污泥的含水率：99.2 99.8%；固體物質(zhì)的組成：活細(xì)胞（Ma）、微生物內(nèi)源代謝的殘留物（Me）、吸附的原 廢水中難于生物降解的有機物（Mi）、無機物質(zhì)（Mii）。2、活性污泥中的微生物: 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；基本特征：1)

3、絕大多數(shù)都是好氧或兼性化能異養(yǎng)型原核細(xì)菌；2) 在好氧條件下，具有很強的分解有機物的功能；3) 具有較高的增殖速率，世代時間僅為20 .30分鐘；4) 其中的動膠桿菌具有將大量細(xì)菌結(jié)合成為“菌膠團”的功能。 其它微生物-原生動物、后生動物-在活性污泥中大約為 103個/ml 3、活性污泥的性能指標(biāo)： 混合液懸浮固體濃度(MLSS)(Mixed Liquor Suspended Solid®:MLSS = Ma + Me + Mi + Mii 單位： mg/l g/m 混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS( Mixed VolatileLiquor Suspended Solids):

4、MLVSS = M + Me + Mi；在條件一定時，MLVSS/MLSS是較穩(wěn)定的，對城市污水，一般是0.750.85 污泥沉降比(SV) ( Sludge Volume):是指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；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；正常數(shù)值為20 30% o 污泥體積指數(shù)(SVI) ( Sludge Volume IndeX :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，單位是 ml/g oSV(ml/l) SV(%) 10(ml/l)SVIMLSS(g/

5、l) MLSS(g/l)能更準(zhǔn)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)生膨脹現(xiàn)象；城市污水的 SVI一般為50、150 ml/g ；三、活性污泥的增殖規(guī)律及其應(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長。1、活性污泥的增殖曲線內(nèi)源呼吸對數(shù)增殖Xa減速增殖微生物增殖曲線氧利用速率曲線BOD降解曲線時間注意：1）間歇靜態(tài)培養(yǎng)；2）底物是一次投加；3）圖中同時還表示了有機底物降解和氧的消耗 曲線。 適應(yīng)期：是活性污泥微生物對于新的環(huán)境條件、污水中有機物

6、污染物的種類等的一個短暫的適應(yīng)過程；經(jīng)過適應(yīng)期后，微生物從數(shù)量上可能沒有增殖，但發(fā)生了一些質(zhì)的變化：a.菌體體積有所增大；b.酶系統(tǒng)也已做了相應(yīng)調(diào)整；c產(chǎn)生了一些適應(yīng)新環(huán)境的變異；等等。B0D5、COD等各項污染指標(biāo)可能并無較大變化。 對數(shù)增長期：F/M值高（2.2kgBOD5/kgVSS d）,所以有機底物非常豐富，營養(yǎng)物質(zhì)不是微生物增殖的控制因素；微生物的增長速率與基質(zhì)濃度無關(guān)，呈零級反應(yīng)，它僅由微生物本身所特有的最小世代時間所控制，即只受微生物自身的生理機能的限制；微生物以最高速率對有機物進行攝取，也以最高速率增殖，而合成新細(xì)胞；此時的活性污泥具有很高的能量水平，其中的微生物活動能力很強

7、，導(dǎo)致污泥質(zhì)地松散，不能形成較好的絮凝體，污泥的沉淀性能不佳；活性污泥的代謝速率極高，需氧量大；一般不采用此階段作為運行工況，但也有采用的，如高負(fù) 荷活性污泥法。 減速增長期：F/M值下降到一定水平后， 有機底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底物呈正比，為一級反應(yīng)；有機底物的降解速率也開始下降；微生物的增殖速率在逐漸下降，直至在本期的最后階段下降為零，但微生物的量還在增長；活性污泥的能量水平已下降，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；由于殘存的有機物濃度較低， 出水水質(zhì)有較大改善，并且整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定；一般來說，大多數(shù)活性 污泥處理廠是將曝氣池

8、的運行工況控制在這一范圍內(nèi)的。 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(xì)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(xì)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；一般不用這一階段作為運行工況，但也有采用，如延時曝氣法。2、活性污泥增殖規(guī)律的應(yīng)用： 活性污泥的增殖狀況，主要是由F/M值所控制； 處于不同增值期的活性污泥，其性能不同，出水水質(zhì)也不同； 通過調(diào)整F/M值，可以調(diào)控曝氣池的運行工況，達(dá)到不同的出水水質(zhì)和不同性質(zhì)的活性污泥； 活性污泥法的運行方式不同

9、，其在增值曲線上所處位置也不同。3、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，活性污泥微生物在曝氣池內(nèi)每日的凈增長量為：x = aQSr - bVX式中： x二每日污泥增長量(VSS), kg/d ； = Qw Xr ；3Q 每日處理廢水量(m /d );Sr = Si _ Se ；3Si 進水 BOD5濃度(kgBOD5/m 或 mgBOD5/l);3Se 出水 BOD5濃度(kgBOD5/m 或 mgBOD5/l)。a, b 經(jīng)驗值：對于生活污水活與之性質(zhì)相近的工業(yè)廢水，a = 0.5 0.65 ,b =0.05 0.1 ；或試驗值：通

10、過試驗獲得。4、有機物降解與需氧量：將一部分活性污泥中的微生物在進行代謝活動時需要氧的供應(yīng)，氧的主要作用有： 有機物氧化分解； 對自身細(xì)胞的一部分物質(zhì)進行自身氧化。Sr b'V因此，活性污泥法中的需氧量 ：式中：O2 曝氣池混合液的需氧量，kgO2/d ；va'代謝每kgBOD5所需的氧量，kgO2 /kgBOD5 d ；b'每kgVSS每天進行自身氧化所需的氧量，kgO2/kgVSS d。二者的取值同樣可以根據(jù)經(jīng)驗或試驗來獲得。5、活性污泥凈化廢水的實際過程：在活性污泥處理系統(tǒng)中，有機污染物物從廢水中被去除的實質(zhì)就是有機底物作為營養(yǎng)物質(zhì)被活性污泥微生物攝取、代謝與利用

11、的過程， 這一過程的結(jié)果是污水得到了凈化，微生物吸附 降解獲得了能量而合成新的細(xì)胞，活性污泥得到了增長。一般將這整個凈化反應(yīng)過程分為三個階 段：初期吸附； 微生物代謝； 活性污泥的凝聚、沉淀與濃縮。曝氣過程所謂“初期吸附”是指：在活性污泥系統(tǒng)內(nèi)，在污水開始與活性污泥接觸后的較短時間 (10、30min)內(nèi)，由于活性污泥具有很大的表面積因而具有很強的吸附能力，因此在這很短的 時間內(nèi)，就能夠去除廢水中大量的呈懸浮和膠體狀態(tài)的有機污染物，使廢水的BOD5值(或COD值)大幅度下降。但這并不是真正的降解，隨著時間的推移，混合液的BOD5值會回升，再之后，BOD5值才會逐漸下降。活性污泥吸附能力的大小與很多因素有關(guān)： 廢水的性質(zhì)、特性：對于含有較高濃度呈懸浮或膠體狀有機污染物的廢水，具有 較好的效果； 活性污泥的狀態(tài)：在吸附飽和后應(yīng)給以充分的再生曝氣，使其吸附功能得到恢復(fù) 和增強，一般應(yīng)使活性污泥微生物進入內(nèi)源代謝期。四、活性污泥法的基本工藝參數(shù)1、容積負(fù)荷(Volumetric Organic Loading Rate):Lvcod =Q CiV (kgCOD m3 d) ；LvBod5 二 Q Bi v (kgBOD m3 d)2、污泥負(fù)荷(Sludge Organic Loading Rat