污廢水第四章教案

污廢水處理工培訓(xùn)深圳市環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)1第四章活性污泥法全部教學(xué)的重點(diǎn)，水處理技術(shù)的核心部分；特別是好氧活性污泥工藝的相關(guān)知識(shí)與操作。重點(diǎn)：基本工藝流程、活性污泥法的機(jī)理與各控制參數(shù)、曝氣的運(yùn)行管理與維護(hù)。難點(diǎn)：曝氣的運(yùn)行管理與維護(hù)、各類控制參數(shù)的測(cè)量。2一、活性污泥法概述（A）

★掌握活性污泥法基本工藝流程

★掌握活性污泥主要生物種類

★掌握活性污泥法對(duì)進(jìn)水的要求31、概述（1）發(fā)展過(guò)程是城市污水和有機(jī)廢水最有效的生物處理法（2）特點(diǎn)它本質(zhì)上與自然界水體自凈過(guò)程相似，只是經(jīng)過(guò)人工強(qiáng)化，污水凈化的效果更好。

4（3）工藝流程5（4）活性污泥處理系統(tǒng)的組成預(yù)處理（格柵、調(diào)節(jié)池、沉砂池、初次沉淀池）曝氣池二次沉淀池鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)污泥回流系統(tǒng)6(5)活性污泥形態(tài)與組成活性污泥的形態(tài)：黃褐色絮絨狀顆粒，粒徑0.02-0.2mm；污水中懸浮生長(zhǎng)，含水率>99%，比重1.002-1.006活性污泥的組成：具有代謝功能活性的微生物群體（Ma）微生物內(nèi)源代謝、自身氧化的殘留物（Me）原污水帶入的難降解惰性有機(jī)物（Mi）原污水帶入的無(wú)機(jī)物（Mii）72、主要生物種類

★細(xì)菌類：菌膠團(tuán)、球衣細(xì)菌、硝化菌、脫氮菌、聚磷菌★原生動(dòng)物

★藻類

★后生動(dòng)物細(xì)菌、原生動(dòng)物、藻類都是單細(xì)胞生物體、而后生動(dòng)物是多細(xì)胞生物體。8（1）

細(xì)菌類體形最小、單細(xì)胞生物，具有在好養(yǎng)和厭氧條件下分解有機(jī)物的能力；數(shù)量：107-108個(gè)/mL；增殖世代時(shí)間20-30min；對(duì)污水處理起作用的菌種：菌膠團(tuán)球衣細(xì)菌硝化菌脫氮菌聚磷菌9（1）

細(xì)菌類菌膠團(tuán)：AS&Biofilm的主要生物，好氧、異氧菌；球衣細(xì)菌：白色或灰色、絲狀，大量繁殖引起污泥膨脹；好氧、異氧菌；10（1）

細(xì)菌類硝化菌：氨化菌、亞硝酸菌、硝酸菌；好氧、自氧菌；11（1）

細(xì)菌類脫氮菌：缺氧、異氧菌，將亞硝酸鹽或硝酸鹽還原為氮?dú)?2（1）

細(xì)菌類聚磷菌：厭氧/好氧交替、異氧菌，對(duì)磷有過(guò)剩的攝取能力13（2）

原生動(dòng)物單細(xì)胞、好氧生物；有機(jī)物和細(xì)菌的捕食者，保證水質(zhì)的進(jìn)一步提高、生物膜的更新；變形蟲纖毛蟲類鞭毛蟲類14（3）

藻類植物，含有葉綠素；單細(xì)胞；光合作用，釋放氧溶于水中；1516（4）

后生動(dòng)物多細(xì)胞構(gòu)成，體內(nèi)有各種器官；輪蟲：形體較??；甲殼蟲、昆蟲幼蟲：形體較大；水質(zhì)良好的標(biāo)志；

輪蟲線蟲173、活性污泥法對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的要求進(jìn)水預(yù)處理，以滿足微生物在反應(yīng)器內(nèi)連續(xù)繁殖的條件；營(yíng)養(yǎng)源

pH水溫進(jìn)水濃度水質(zhì)、水量變化其它：SS、油類、溶解鹽、重金屬等。18營(yíng)養(yǎng)源:必需的營(yíng)養(yǎng)鹽：C,N,P,Salt,etc.

痕量元素（無(wú)機(jī)鹽）：Na、K、Ca、Fe…BOD5100mg/L，BOD5:N:P=100:5:1，營(yíng)養(yǎng)鹽不足，引起水質(zhì)惡化、污泥膨脹；營(yíng)養(yǎng)鹽過(guò)量，AS出水不達(dá)標(biāo)。無(wú)機(jī)鹽：是否投加無(wú)機(jī)鹽，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定；19pH:

裝置內(nèi)的pH在中性值范圍（6.0-8.5）；需要對(duì)裝置內(nèi)pH監(jiān)測(cè)，并設(shè)置中和措施，以應(yīng)付異常情況的發(fā)生。CO2的生成，使堿性廢水pH降低；有機(jī)酸被分解，使酸性廢水pH提高；生物處理有自動(dòng)調(diào)節(jié)、保持pH在中性范圍，故不一定將原廢水的pH事先調(diào)到6.0-8.5（針對(duì)含有機(jī)酸時(shí)，若無(wú)機(jī)酸堿則必須調(diào)整）.20水溫:過(guò)高：40C，蛋白變質(zhì)，失去活性；過(guò)低：降低微生物的活性；設(shè)計(jì)時(shí)使處理裝置充分的適應(yīng)低溫處理的要求。21進(jìn)水濃度：對(duì)于高濃度、有毒有害有機(jī)物，AS：采用先稀釋、馴化，或多點(diǎn)進(jìn)水；Biofilm：采用處理水循環(huán)，以稀釋原水；22水質(zhì)、水量變化：有機(jī)負(fù)荷高，使出水殘留量增加；引起AS系統(tǒng)污泥膨脹；水量過(guò)大，二沉池q增大，沉降分離效果差；水量波動(dòng)大，影響二沉池污泥分離；設(shè)置均化調(diào)節(jié)池。23其它:

（a）SS：過(guò)高使AS剩余活性污泥量增大，Biofilm異常增殖，且MLVSS/MLSS降低；判斷標(biāo)準(zhǔn)：懸浮物濃度是否超過(guò)BOD濃度。24其它:

（b）油脂類和油分：動(dòng)物性油脂類：可生物降解；但形成油膜，低溫時(shí)凝固成球，分解極緩慢；石油類的油分：生物分解緩慢；部分以油滴狀態(tài)混入活性污泥排出系統(tǒng)外。AS除油分時(shí)，要求有相對(duì)油分5~10倍的BOD量，且在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)以下；（經(jīng)驗(yàn)：油分>20%VSS時(shí)，AS被油分浸漬，極大的降低去油能力）25其它:

（c）溶解鹽類：使?jié)B透壓增加；海水鹽濃度3%左右，微生物可生存（耐受），故以此為標(biāo)準(zhǔn)。鹽濃度高，滲透壓增加；但絲狀菌成塊狀，沉降性顯著改善；鈣離子濃度高，與代謝產(chǎn)物CO2生成CaCO3，增加AS的無(wú)機(jī)成分、導(dǎo)致Biofilter的阻塞。26其它:

（d）重金屬：使?jié)B透壓增加；超過(guò)一定限度，對(duì)微生物有害；一定濃度內(nèi)，微生物增殖必需的元素；但在微生物體內(nèi)濃縮，污泥農(nóng)用時(shí)，隨食物鏈傳遞。27二、初次沉淀池（A）

★處理技術(shù)

★初次沉淀池的維護(hù)管理281、處理技術(shù)初次沉淀池是活性污泥處理系統(tǒng)的重要組成部分，它的運(yùn)行管理的好壞，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有重大的影響。分為普通沉淀池和混凝沉淀池。29（1）池形與池?cái)?shù)按池形分：長(zhǎng)方形（長(zhǎng)寬比3：1）、正方形、圓形按水流方向：平流式、輻流式、豎流式為了方便清掃、修理、改造，通常設(shè)置2個(gè)或以上沉淀池3031（2）構(gòu)造★鋼混結(jié)構(gòu)(大型），碳鋼結(jié)構(gòu)（小型）★大型沉淀池須設(shè)置刮泥機(jī)，池底坡度0.01-0.1★泥斗坡度60度32（3）設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)★表面負(fù)荷：1.5-3.0m3/(m2.h)★有效水深：2.5-4.0m★沉淀時(shí)間：1-2h★出水堰負(fù)荷：小于2.9L/(m.s)★超高：50cm33（4）刮泥機(jī)長(zhǎng)方形沉淀池：鏈帶式或桁車式刮泥機(jī)圓形或正方形：旋轉(zhuǎn)式刮泥機(jī)（5）排泥設(shè)備排泥方式：機(jī)械排泥、重力排泥等342、初次沉淀池的維護(hù)管理（1）初次沉淀池維護(hù)管理的一般要求★運(yùn)行管理：調(diào)節(jié)進(jìn)水量，均勻配水；及時(shí)排泥、及時(shí)清除浮渣；控制回流比等。35★安全操作◆清撈浮渣、清掃堰口時(shí)，應(yīng)采取安全及監(jiān)護(hù)措施；◆與排泥管道連接的閘井、廊道等，應(yīng)保持良好通風(fēng)；◆刮泥機(jī)在運(yùn)行時(shí)，不得多人同時(shí)上刮泥機(jī)。36★維護(hù)管理◆定期檢修刮泥機(jī)電刷、橡膠板等；◆應(yīng)定期對(duì)斜板沉淀池的斜板進(jìn)行檢修、更換；◆定期檢修行走機(jī)構(gòu)、電器設(shè)備，并測(cè)試其各項(xiàng)技術(shù)性能。37★技術(shù)指標(biāo)P148◆不同形式沉淀池的表面負(fù)荷、停留時(shí)間均不同；◆初次沉淀池BOD5、SS去除率分別大于25%、40%；◆初沉池排放污泥的含水率不得大于98%。38（2）初次沉淀池的水質(zhì)管理★觀測(cè)項(xiàng)目：氣味、水溫、透明度、

PH、BOD、COD、排泥總固體濃度、排泥的灼燒減量39★初次沉淀池出水異常分析P151異?，F(xiàn)象：顏色變化、產(chǎn)生臭味、透明度下降、SS上升可能原因：回流水導(dǎo)致過(guò)負(fù)荷、各池進(jìn)水量不均、污泥排放不徹底等內(nèi)因，或是工業(yè)廢水、地下水、河水、海水等外部原因40（3）初次沉淀池的運(yùn)行管理★概述無(wú)論哪種形式沉淀池要求池內(nèi)流速均勻，避免短流；表面負(fù)荷與SS的關(guān)系，表面負(fù)荷越小，SS去除率越高。41★管理要點(diǎn)◆表面水力負(fù)荷的調(diào)節(jié)（增減沉淀池個(gè)數(shù)、或延長(zhǎng)縮短運(yùn)行時(shí)間）；◆入流閘的調(diào)節(jié)；◆刮泥機(jī)的運(yùn)行（連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和間歇運(yùn)轉(zhuǎn)）；◆排泥量的調(diào)節(jié)（排放少量多次）；◆剩余污泥及從污泥處理設(shè)施的回流；◆水面觀察（避免池底部堆積污泥的腐敗，造成污泥上?。?。42★正常管理◆水面監(jiān)視：顏色、氣泡、臭氣、進(jìn)水是否均勻、是否附著泡沫、污泥是否隨水流失；◆設(shè)備的維護(hù)：除渣裝置、刮泥機(jī)、污泥泵、自控裝置；◆刮泥機(jī)：◆排泥：43★異常管理◆污泥上浮：原因：沉淀時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或排泥不當(dāng)使污泥長(zhǎng)時(shí)間堆積或刮泥機(jī)工作異常導(dǎo)致（鏈條斷開或空轉(zhuǎn)）；◆污泥流出：原因：進(jìn)水量過(guò)大致表面負(fù)荷過(guò)高或溢流堰負(fù)荷過(guò)大或因污泥過(guò)量堆積；◆池內(nèi)水發(fā)黑發(fā)臭：措施：改善進(jìn)水水質(zhì)、因腐敗污水進(jìn)入，可縮短污水在管路設(shè)施中的停留時(shí)間、改善消化池的運(yùn)轉(zhuǎn)管理。44（4）刮泥機(jī)的運(yùn)行管理p155◆一般操作◆回轉(zhuǎn)式刮泥機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)◆鏈條刮板式刮泥機(jī)的維護(hù)管理◆桁車式刮泥機(jī)的維護(hù)管理45（5）排泥設(shè)備的運(yùn)行管理★污泥泵采用無(wú)堵塞的離心泵；★間歇排泥時(shí)宜少量多次；★重力排泥時(shí)，液位差的設(shè)定很關(guān)鍵。46（6）排水設(shè)備（溢流堰）及除渣設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)★溢流堰★除渣設(shè)備（7）浮渣處理與處置浮渣先打撈或刮除，然后放置或壓榨脫水47三、曝氣池★活性污泥法處理工藝★曝氣池的維護(hù)管理481、活性污泥的處理工藝（1）活性污泥法凈化機(jī)理★活性污泥對(duì)有機(jī)物的吸附★有機(jī)物的氧化和同化★活性污泥絮體的沉淀和分離★生物硝化★生物脫氮★生物除磷49①活性污泥對(duì)有機(jī)物的吸附回流污泥剩余污泥初期吸附（捕食）空氣處理水活性污泥污水氧化分解（代謝）絮凝沉淀（回收）空氣污泥5051②被吸附有機(jī)物的氧化和同化分解代謝O2合成代謝代謝產(chǎn)物H2O,CO2,NH3能量微生物內(nèi)源呼吸O2內(nèi)源呼吸內(nèi)源呼吸產(chǎn)物H2O,CO2,NH3微生物內(nèi)源呼吸殘留物合成細(xì)胞物質(zhì)C5H7NO2污水中有機(jī)物（CxHyOz）能量51有機(jī)物的氧化方程：新細(xì)胞的合成：微生物自身氧化：52③活性污泥絮體的沉淀和分離對(duì)數(shù)增殖期：F/M高，有機(jī)物降解快，AS的混凝、沉降性能差；內(nèi)源呼吸期：F/M逐漸降低，AS的混凝、沉降性能均較高；53活性污泥增長(zhǎng)曲線與運(yùn)行方式

城市污水處理廠利用微生物處于減速增殖期的后期到內(nèi)源呼吸期運(yùn)行：AS具有良好的去除有機(jī)物性能；在二沉池有良好的沉降性能。54④生物硝化/⑤生物脫氮55④生物硝化/⑤生物脫氮含氮化合物硝化反應(yīng)過(guò)程氧NO-3N2硝化菌碳反硝化細(xì)菌反硝化反應(yīng)過(guò)程56硝化反應(yīng)（NitrificationProcess）N2CDenitrobacteriaDenitrification(低氧或無(wú)氧)NO-2Nitrification(好氧)O2NO-3O2NitrobacteriaNH+4Org-N異養(yǎng)菌Ammonification(好氧或厭氧)硝化菌：自養(yǎng)菌，包括Nitrosomonas等氨氧化菌和Nitrobacter等亞硝酸氧化菌和硝酸氧化菌。57硝化反應(yīng)（NitrificationProcess）(1)氨化反應(yīng)（AmmonificationReaction）:RCHNH2COOH+O2RCOOH+CO2+NH3Ammoniabacteria每生成1g氨氮，產(chǎn)生3.57g堿度(以CaCO3計(jì))。58(2)硝化反應(yīng)（NitrificationProcess）NO-2+1/2O2NO-3

+△FNitrobacteria每1gNH3-N氧化為NO3-需要4.57g氧，需消耗7.14g堿度。進(jìn)水氨氮濃度高且堿度低時(shí)，硝化反應(yīng)消耗堿度，出水pH值下降，需補(bǔ)充堿度（如投加NaOH）。NH+4+3/2O2NO2-+H2O+2H++△FNitrobacteria消耗堿度59反硝化反應(yīng)（DenitrificationProcess）異化反硝化：6NO3-+5CH3OH3N2+5CO2+7H2O+6OH-

增加堿度還原1g硝酸鹽氮生成3.57g堿度，需要2.86gBOD(C-BOD)60⑥生物除磷61⑥生物除磷H3PO4好氧聚磷過(guò)程ADP+能量ATP&聚合磷酸鹽好氧條件聚磷菌厭氧放磷過(guò)程H3PO4能量+ADP厭氧條件聚磷菌聚磷菌對(duì)磷的攝取和釋放過(guò)程62632.活性污泥法主要設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)污泥齡(θc)/生物固體停留時(shí)間（SRT）BOD負(fù)荷F/M（Ns，Nv）/水力停留時(shí)間活性污泥微生物濃度（X，Xv，Xr）剩余活性污泥量（Qw）混合液溶解氧濃度污泥沉降比(SV)、污泥容積指數(shù)(SVI)、污泥界面沉降速度生物降解需氧量（R0）、供氣量(Gs)64①污泥齡θc/生物固體停留時(shí)間(SRT)65②有機(jī)負(fù)荷、水力停留時(shí)間So,Lv=Ls

X66手冊(cè)：污泥負(fù)荷（kgBOD/kgMLVSS.d）,去除BOD污泥負(fù)荷6768③活性污泥微生物濃度69具有代謝功能活性的微生物群體（Ma）微生物內(nèi)源代謝、自身氧化的殘留物(Me)原污水帶入的難降解惰性有機(jī)物（Mi）原污水帶入的無(wú)機(jī)物（Mii）活性污泥的組成70混合液懸浮固體濃度（MLSS，Mixedliquorsuspendedsolids)：

MLSS=Ma+Me+Mi+MiiAS中，MLSS通常在2000～4000mg/L（見(jiàn)下頁(yè)）MLSS不能精確表示具有降解功能的“活”的微生物的數(shù)量，MLSS中僅30～50％活的微生物體工程上作為相對(duì)計(jì)量活性污泥微生物量的指標(biāo)，用于污泥管理和處理的污泥量計(jì)算、統(tǒng)計(jì)等。712)混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（Mixedliquorvolatilesuspendedsolids，MLVSS)：

MLVSS=Ma+Me+Mi3)f=MLVSS/MLSS

f的比值相對(duì)恒定，為0.65~0.85，在以處理生活污水為主的城市污水活性污泥法系統(tǒng)中，其比值約為0.75。72為維持反應(yīng)池給定的SRT或BOD-SS負(fù)荷，MLSS必須維持一定的數(shù)值。按回流污泥懸浮固體濃度改變回流污泥量或污泥回流比曝氣池物料衡算：73普通活性污泥法，MLSS為1500~2500mg/L，若Xr較低，則R可能需要100％;延時(shí)活性污泥法或普通氧化溝，MLSS為2500~5000mg/L，Xr即使較高，R也需要150％~200％。一般冬季活性污泥的沉降性能和濃縮性能變差，所以Xr低，R較夏季高活性污泥發(fā)生膨脹時(shí)，Xr急劇下降。74④剩余活性污泥量剩余活性污泥量=反應(yīng)池進(jìn)水溶解性有機(jī)物(S-BOD)和懸浮固體(SS)轉(zhuǎn)化為活性污泥量與活性污泥微生物自身分解量之差。7576⑤混合液溶解氧濃度反應(yīng)池出水溶解氧的濃度：維持在2~3mg/L的范圍；要求硝化的污水處理，除需供去除有機(jī)物所需氧外，還需供硝化所需的氧量；混合液溶解氧濃度低于1mg/L，硝化反應(yīng)速度下降。77⑥污泥沉降比、污泥容積指數(shù)、污泥界面沉降速度（a）污泥沉降比：

SettlingVelocity(SV)，

或30min沉降率(%)取混合液至1000mL量筒，靜止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的體積占混合液體積的%。SV%不能確切表示污泥沉降性能78污泥沉降比

(SV或30min沉降率)：混合液靜沉30min后，沉淀活性污泥的體積占混合液體積的%。79SludgeVolumeIndex(SVI)用單位干泥形成濕泥時(shí)的體積來(lái)表示污泥沉降性能，單位為mL/g；（b）污泥容積指數(shù)8081保持一定的MLSS，SVI越高，R越大；保持一定的R，SVI越高，MLSS越小；82SVIXr(mg/L)下列X值(mg/L)時(shí)的回流比(R)15002000300040005000600080150000.110.150.250.360.500.66120100000.180.250.430.671.001.5015080000.240.330.601.001.703.00SVI，X，Xr，R之間的關(guān)系83是判斷活性污泥沉降性能和生物活性的指標(biāo)正常AS的SVI在80~150，一般在120左右；AS系統(tǒng)運(yùn)行正常，活性污泥的沉降性能良好；SVI<80，AS中無(wú)機(jī)成分增多，活性降低；SVI>150，AS沉降性能變差，有膨脹趨勢(shì)；SVI為250~350時(shí)，污泥發(fā)生膨脹。污泥容積指數(shù)SVI84污泥負(fù)荷為1左右時(shí)，SVI急劇增大，污泥極易膨脹，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避開這一負(fù)荷范圍。85R不宜過(guò)大；設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)正常的R來(lái)確定污泥回流泵的大小，并考慮最大的R來(lái)設(shè)計(jì)污泥回流設(shè)備。86污泥沉降試驗(yàn)：繪制沉降曲線，預(yù)測(cè)二沉池中AS的沉降和濃縮性能。沉降曲線：分為等速沉降區(qū)和減速沉降區(qū)。等速沉降區(qū)污泥界面的沉降速度：判斷污泥的沉降性能。（c）活性污泥的初期沉降速度87⑦生物降解需氧量、供氣量（a）有機(jī)污染物降解與需氧量O2－活性污泥需氧量，kg/d；Q－污水設(shè)計(jì)流量，m3/d；Sr－去除的有機(jī)物（BOD）濃度，kg/m3；V－曝氣池有效容積，m3；Xv－揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS）濃度，kg/m3；a’－BOD氧化分解需氧率，kg；b’－活性污泥自身氧化需氧率，kg。88（b）供氣量8990有機(jī)物、活性污泥微生物及耗氧關(guān)系913、活性污泥法的分類和設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)★根據(jù)曝氣池內(nèi)混合液的流態(tài)分類：推流式、完全混合式★根據(jù)曝氣方式分類：鼓風(fēng)曝氣、機(jī)械曝氣、鼓風(fēng)-機(jī)械聯(lián)合曝氣

鼓風(fēng)曝氣機(jī)械曝氣92★根據(jù)去除的主要污染物分類：有機(jī)物、脫氮、除磷★活性污泥法設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)P169/170934、鼓風(fēng)曝氣方式鼓風(fēng)曝氣方式應(yīng)根據(jù)氣液混合效果、氧轉(zhuǎn)移效率、經(jīng)濟(jì)性、廠址條件等確定（1）鼓風(fēng)曝氣方式有：旋流式、全面曝氣式、射流式、水下攪拌式94鼓風(fēng)曝氣是傳統(tǒng)的曝氣方法，它由鼓風(fēng)機(jī)、空氣擴(kuò)散裝置和風(fēng)管組成。95擴(kuò)散管示意圖曝氣頭布置曝氣池96（2）鼓風(fēng)曝氣器鼓風(fēng)曝氣器的技術(shù)要求及其分類（3）水深與超高有效水深：4-6m超高約80cm左右97（4）風(fēng)量及風(fēng)壓供風(fēng)量及風(fēng)壓力，考慮以下各項(xiàng)再確定供風(fēng)量：由曝氣池和其他設(shè)施所需要供給的風(fēng)量供風(fēng)壓：曝氣器安裝處的水壓和通過(guò)曝氣器、供風(fēng)管道、除塵設(shè)施等阻力和富余量98（5）垂直軸式機(jī)械曝氣池垂直軸式機(jī)械曝氣器是垂直軸上的葉輪在池表面旋轉(zhuǎn)，在產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流的同時(shí)使污水泡沫化，并擴(kuò)散到周圍而實(shí)現(xiàn)鼓入空氣的方式99（6）水平軸機(jī)械曝氣池