污废水第四章教案课件.ppt

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1、1,污废水处理工培训,深圳市环保产业协会,2,第四章 活性污泥法,全部教学的重点，水处理技术的核心部分；特别是好氧活性污泥工艺的相关知识与操作。重点：基本工艺流程、活性污泥法的机理与各控制参数、曝气的运行管理与维护。难点：曝气的运行管理与维护、各类控制参数的测量。,3,一、活性污泥法概述（A）掌握活性污泥法基本工艺流程 掌握活性污泥主要生物种类 掌握活性污泥法对进水的要求,4,1、概述（1）发展过程 是城市污水和有机废水最有效的生物处理法（2）特点 它本质上与自然界水体自净过程相似，只是经过人工强化，污水净化的效果更好。,5,（3）工艺流程,6,（4）活性污泥处理系统的组成,预处理（格栅、调节

2、池、沉砂池、初次沉淀池）曝气池二次沉淀池鼓风曝气系统污泥回流系统,7,(5)活性污泥形态与组成,活性污泥的形态：黄褐色絮绒状颗粒，粒径0.02-0.2mm；污水中悬浮生长，含水率99%，比重1.002-1.006活性污泥的组成：具有代谢功能活性的微生物群体（Ma）微生物内源代谢、自身氧化的残留物（Me）原污水带入的难降解惰性有机物（Mi）原污水带入的无机物（Mii）,8,2、主要生物种类 细菌类：菌胶团、球衣细菌、硝化菌、脱氮菌、聚磷菌 原生动物 藻类 后生动物 细菌、原生动物、藻类都是单细胞生物体、而后生动物是多细胞生物体。,9,（1）细菌类,体形最小、单细胞生物，具有在好养和厌氧条件下分解

3、有机物的能力；数量：107-108个/mL；增殖世代时间20-30min；对污水处理起作用的菌种：菌胶团球衣细菌硝化菌脱氮菌聚磷菌,10,（1）细菌类,菌胶团：AS&Biofilm的主要生物，好氧、异氧菌；球衣细菌：白色或灰色、丝状，大量繁殖引起污泥膨胀；好氧、异氧菌；,11,（1）细菌类,硝化菌：氨化菌、亚硝酸菌、硝酸菌；好氧、自氧菌；,12,（1）细菌类,脱氮菌：缺氧、异氧菌，将亚硝酸盐或硝酸盐还原为氮气,13,（1）细菌类,聚磷菌：厌氧/好氧交替、异氧菌，对磷有过剩的 摄取能力,14,（2）原生动物,单细胞、好氧生物；有机物和细菌的捕食者，保证水质的进一步提高、生物膜的更新；变形虫纤毛虫

4、类鞭毛虫类,15,（3）藻类,植物，含有叶绿素；单细胞；光合作用，释放氧溶于水中；,16,17,（4）后生动物,多细胞构成，体内有各种器官；轮虫：形体较小；甲壳虫、昆虫幼虫：形体较大；水质良好的标志；,轮虫,线虫,18,3、活性污泥法对进水水质的要求,进水预处理，以满足微生物在反应器内连续繁殖的条件；营养源 pH水温进水浓度水质、水量变化其它：SS、油类、溶解盐、重金属等。,19,营养源:,必需的营养盐：C,N,P,Salt,etc.痕量元素（无机盐）：Na、K、Ca、FeBOD5100mg/L，BOD5:N:P=100:5:1，营养盐不足，引起水质恶化、污泥膨胀；营养盐过量，AS出水不达标。

5、无机盐：是否投加无机盐，通过实验确定；,20,pH:装置内的pH在中性值范围（6.0-8.5）；需要对装置内pH监测，并设置中和措施，以应付异常情况的发生。,CO2的生成，使碱性废水pH降低；有机酸被分解，使酸性废水pH提高；生物处理有自动调节、保持pH在中性范围，故不一定将原废水的pH事先调到6.0-8.5（针对含有机酸时，若无机酸碱则必须调整）.,21,水温:,过高：40C，蛋白变质，失去活性；过低：降低微生物的活性；设计时使处理装置充分的适应低温处理的要求。,22,进水浓度：对于高浓度、有毒有害有机物，,AS：采用先稀释、驯化，或多点进水；Biofilm：采用处理水循环，以稀释原水；,2

6、3,水质、水量变化：,有机负荷高，使出水残留量增加；引起AS系统污泥膨胀；水量过大，二沉池q增大，沉降分离效果差；水量波动大，影响二沉池污泥分离；,设置均化调节池。,24,其它:（a）SS：过高使AS剩余活性污泥量增大，Biofilm异常增殖，且MLVSS/MLSS降低；判断标准：悬浮物浓度是否超过BOD浓度。,25,其它:（b）油脂类和油分：动物性油脂类：可生物降解；但形成油膜，低温时凝固成球，分解极缓慢；石油类的油分：生物分解缓慢；部分以油滴状态混入活性污泥排出系统外。AS除油分时，要求有相对油分510倍的BOD量，且在规定的标准以下；（经验：油分20%VSS时，AS被油分浸渍，极大的降低

7、去油能力）,26,其它:（c）溶解盐类：使渗透压增加；海水盐浓度3%左右，微生物可生存（耐受），故以此为标准。盐浓度高，渗透压增加；但丝状菌成块状，沉降性显著改善；钙离子浓度高，与代谢产物CO2生成CaCO3，增加AS的无机成分、导致Biofilter的阻塞。,27,其它:（d）重金属：使渗透压增加；超过一定限度，对微生物有害；一定浓度内，微生物增殖必需的元素；但在微生物体内浓缩，污泥农用时，随食物链传递。,28,二、初次沉淀池（A）处理技术 初次沉淀池的维护管理,29,1、处理技术 初次沉淀池是活性污泥处理系统的重要组成部分，它的运行管理的好坏，对整个系统有重大的影响。分为普通沉淀池和混凝沉

8、淀池。,30,（1）池形与池数按池形分：长方形（长宽比3：1）、正方形、圆形按水流方向：平流式、辐流式、竖流式 为了方便清扫、修理、改造，通常设置2个或以上沉淀池,31,32,（2）构造钢混结构(大型），碳钢结构（小型）大型沉淀池须设置刮泥机，池底坡度0.01-0.1泥斗坡度60度,33,（3）设计运行参数 表面负荷：1.5-3.0m3/(m2.h)有效水深：2.5-4.0m 沉淀时间：1-2h 出水堰负荷：小于2.9L/(m.s)超高：50cm,34,（4）刮泥机长方形沉淀池：链带式或桁车式刮泥机圆形或正方形：旋转式刮泥机（5）排泥设备排泥方式：机械排泥、重力排泥等,35,2、初次沉淀池的维

9、护管理（1）初次沉淀池维护管理的一般要求运行管理：调节进水量，均匀配水；及时排泥、及时清除浮渣；控制回流比等。,36,安全操作清捞浮渣、清扫堰口时，应采取安全及监护措施；与排泥管道连接的闸井、廊道等，应保持良好通风；刮泥机在运行时，不得多人同时上刮泥机。,37,维护管理定期检修刮泥机电刷、橡胶板等；应定期对斜板沉淀池的斜板进行检修、更换；定期检修行走机构、电器设备，并测试其各项技术性能。,38,技术指标P148不同形式沉淀池的表面负荷、停留时间均不同；初次沉淀池BOD5、SS去除率分别大于25%、40%；初沉池排放污泥的含水率不得大于98%。,39,（2）初次沉淀池的水质管理观测项目：气味、水

10、温、透明度、PH、BOD、COD、排泥总固体浓度、排泥的灼烧减量,40,初次沉淀池出水异常分析P151异常现象：颜色变化、产生臭味、透明度下降、SS上升可能原因：回流水导致过负荷、各池进水量不均、污泥排放不彻底等内因，或是工业废水、地下水、河水、海水等外部原因,41,（3）初次沉淀池的运行管理概述 无论哪种形式沉淀池要求池内流速均匀，避免短流；表面负荷与SS的关系，表面负荷越小，SS去除率越高。,42,管理要点表面水力负荷的调节（增减沉淀池个数、或延长缩短运行时间）；入流闸的调节；刮泥机的运行（连续运转和间歇运转）；排泥量的调节（排放少量多次）；剩余污泥及从污泥处理设施的回流；水面观察（避免池

11、底部堆积污泥的腐败，造成污泥上浮）。,43,正常管理水面监视：颜色、气泡、臭气、进水是否均匀、是否附着泡沫、污泥是否随水流失；设备的维护：除渣装置、刮泥机、污泥泵、自控装置；刮泥机：排泥：,44,异常管理污泥上浮：原因：沉淀时间过长或排泥不当使污泥长时间堆积或刮泥机工作异常导致（链条断开或空转）；污泥流出：原因：进水量过大致表面负荷过高或溢流堰负荷过大或因污泥过量堆积；池内水发黑发臭：措施：改善进水水质、因腐败污水进入，可缩短污水在管路设施中的停留时间、改善消化池的运转管理。,45,（4）刮泥机的运行管理p155一般操作回转式刮泥机的维护保养链条刮板式刮泥机的维护管理桁车式刮泥机的维护管理,4

12、6,（5）排泥设备的运行管理污泥泵采用无堵塞的离心泵；间歇排泥时宜少量多次；重力排泥时，液位差的设定很关键。,47,（6）排水设备（溢流堰）及除渣设备的 维护保养 溢流堰 除渣设备（7）浮渣处理与处置 浮渣先打捞或刮除，然后放置或压榨脱水,48,三、曝气池活性污泥法处理工艺曝气池的维护管理,49,1、活性污泥的处理工艺（1）活性污泥法净化机理 活性污泥对有机物的吸附 有机物的氧化和同化 活性污泥絮体的沉淀和分离 生物硝化 生物脱氮 生物除磷,50,活性污泥对有机物的吸附,51,51,被吸附有机物的氧化和同化,分解代谢,O2,合成代谢,代谢产物H2O,CO2,NH3,能量,微生物,内源呼吸,O2

13、,内源呼吸,内源呼吸产物H2O,CO2,NH3,微生物,内源呼吸残留物,合成细胞物质C5H7NO2,污水中有机物（CxHyOz）,能量,52,有机物的氧化方程：新细胞的合成：微生物自身氧化：,53,活性污泥絮体的沉淀和分离,对数增殖期：F/M高，有机物降解快，AS的混凝、沉降性能差；内源呼吸期：F/M逐渐降低，AS的混凝、沉降性能均较高；,54,活性污泥增长曲线与运行方式,城市污水处理厂利用微生物处于减速增殖期的后期到内源呼吸期运行：AS具有良好的去除有机物性能；在二沉池有良好的沉降性能。,55,生物硝化/生物脱氮,56,生物硝化/生物脱氮,含氮化合物,硝化反应过程,NO-3,N2,反硝化反应

14、过程,57,硝化反应（Nitrification Process）,硝化菌：自养菌，包括Nitrosomonas等氨氧化菌和Nitrobacter等亚硝酸氧化菌和硝酸氧化菌。,58,硝化反应（Nitrification Process）,(1)氨化反应（Ammonification Reaction）:,每生成1g氨氮，产生3.57g碱度(以CaCO3计)。,59,(2)硝化反应（Nitrification Process）,每1gNH3-N氧化为NO3-需要4.57g氧，需消耗7.14g碱度。进水氨氮浓度高且碱度低时，硝化反应消耗碱度，出水pH值下降，需补充碱度（如投加NaOH）。,60,反

15、硝化反应（Denitrification Process）,异化反硝化：6NO3-+5CH3OH 3N2+5CO2+7H2O+6OH-增加碱度,还原1g硝酸盐氮生成3.57g碱度，需要2.86gBOD(C-BOD),61,生物除磷,62,生物除磷,聚磷菌对磷的摄取和释放过程,63,64,2.活性污泥法主要设计和运行参数,污泥龄(c)/生物固体停留时间（SRT）BOD负荷 F/M（Ns，Nv）/水力停留时间活性污泥微生物浓度（X，Xv，Xr）剩余活性污泥量（Qw）混合液溶解氧浓度污泥沉降比(SV)、污泥容积指数(SVI)、污泥界面沉降速度生物降解需氧量（R0）、供气量(Gs),65,污泥龄c/生

16、物固体停留时间(SRT),66,有机负荷、水力停留时间,So,Lv=Ls X,67,手册：污泥负荷（kgBOD/kgMLVSS.d）,去除BOD污泥负荷,68,69,活性污泥微生物浓度,70,具有代谢功能活性的微生物群体（Ma）微生物内源代谢、自身氧化的残留物(Me)原污水带入的难降解惰性有机物（Mi）原污水带入的无机物（Mii）,活性污泥的组成,71,混合液悬浮固体浓度（MLSS，Mixed liquor suspended solids)：MLSS=Ma+Me+Mi+MiiAS中，MLSS通常在20004000mg/L（见下页）MLSS不能精确表示具有降解功能的“活”的微生物的数量，MLS

17、S中仅3050活的微生物体工程上作为相对计量活性污泥微生物量的指标，用于污泥管理和处理的污泥量计算、统计等。,72,2)混合液挥发性悬浮固体浓度（Mixed liquor volatile suspended solids，MLVSS)：MLVSS=Ma+Me+Mi3)f=MLVSS/MLSSf的比值相对恒定，为0.650.85，在以处理生活污水为主的城市污水活性污泥法系统中，其比值约为0.75。,73,为维持反应池给定的SRT或BOD-SS负荷，MLSS必须维持一定的数值。按回流污泥悬浮固体浓度改变回流污泥量或污泥回流比曝气池物料衡算：,74,普通活性污泥法，MLSS为15002500mg/

18、L，若Xr较低，则R可能需要100;延时活性污泥法或普通氧化沟，MLSS为25005000 mg/L，Xr即使较高，R也需要150200。,一般冬季活性污泥的沉降性能和浓缩性能变差，所以Xr低，R较夏季高活性污泥发生膨胀时，Xr急剧下降。,75,剩余活性污泥量,剩余活性污泥量=反应池进水溶解性有机物(S-BOD)和悬浮固体(SS)转化为活性污泥量与活性污泥微生物自身分解量之差。,76,77,混合液溶解氧浓度,反应池出水溶解氧的浓度：维持在23mg/L的范围；要求硝化的污水处理，除需供去除有机物所需氧外，还需供硝化所需的氧量；混合液溶解氧浓度低于1mg/L，硝化反应速度下降。,78,污泥沉降比、

19、污泥容积指数、污泥界面沉降速度,（a）污泥沉降比：Settling Velocity(SV)，或30min 沉降率(%),取混合液至1000mL量筒，静止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的体积占混合液体积的%。SV%不能确切表示污泥沉降性能,79,污泥沉降比(SV 或30min 沉降率)：混合液静沉30min后，沉淀活性污泥的体积占混合液体积的%。,80,Sludge Volume Index(SVI)用单位干泥形成湿泥时的体积来表示污泥沉降性能，单位为mL/g；,（b）污泥容积指数,81,82,保持一定的MLSS，SVI越高，R越大；保持一定的R，SVI越高，MLSS越小；,83,SVI，

20、X，Xr，R 之间的关系,84,是判断活性污泥沉降性能和生物活性的指标正常AS的SVI在80150，一般在120左右；AS系统运行正常，活性污泥的沉降性能良好；SVI150，AS沉降性能变差，有膨胀趋势；SVI为250350时，污泥发生膨胀。,污泥容积指数SVI,85,污泥负荷为1左右时，SVI急剧增大，污泥极易膨胀，设计时应尽量避开这一负荷范围。,86,R不宜过大；设计时，根据正常的R来确定污泥回流泵的大小，并考虑最大的R来设计污泥回流设备。,87,污泥沉降试验：绘制沉降曲线，预测二沉池中AS的沉降和浓缩性能。沉降曲线：分为等速沉降区和减速沉降区。等速沉降区污泥界面的沉降速度：判断污泥的沉降

21、性能。,（c）活性污泥的初期沉降速度,88,生物降解需氧量、供气量,（a）有机污染物降解与需氧量,O2活性污泥需氧量，kg/d；Q污水设计流量，m3/d；Sr去除的有机物（BOD）浓度，kg/m3；V曝气池有效容积，m3；Xv挥发性悬浮固体（MLVSS）浓度，kg/m3；aBOD氧化分解需氧率，kg；b活性污泥自身氧化需氧率，kg。,89,（b）供气量,90,91,有机物、活性污泥微生物及耗氧关系,92,3、活性污泥法的分类和设计运行参数 根据曝气池内混合液的流态分类：推流式、完全混合式 根据曝气方式分类：鼓风曝气、机械曝气、鼓风-机械联合曝气,鼓风曝气,机械曝气,93,根据去除的主要污染物分

22、类：有机物、脱氮、除磷活性污泥法设计和运行参数P169/170,94,4、鼓风曝气方式 鼓风曝气方式应根据气液混合效果、氧转移效率、经济性、厂址条件等确定（1）鼓风曝气方式有：旋流式、全面曝气式、射流式、水下搅拌式,95,鼓风曝气是传统的曝气方法，它由鼓风机、空气扩散装置和风管组成。,96,扩散管示意图,曝气头布置,曝气池,97,（2）鼓风曝气器 鼓风曝气器的技术要求及其分类（3）水深与超高 有效水深：4-6m 超高约80cm左右,98,（4）风量及风压供风量及风压力，考虑以下各项再确定供风量：由曝气池和其他设施所需要供给的风量供风压：曝气器安装处的水压和通过曝气器、供风管道、除尘设施等阻力和

23、富余量,99,（5）垂直轴式机械曝气池 垂直轴式机械曝气器是垂直轴上的叶轮在池表面旋转，在产生旋转流的同时使污水泡沫化，并扩散到周围而实现鼓入空气的方式,100,（6）水平轴机械曝气池 水平轴式曝气池是在水池中，设置水平轴搅拌机搅拌污水同时进行循环的曝气方式，一般用于氧化沟法,101,（7）完全混合曝气池 混合液在池内充分混合循环流动，因而废水与回流活性污泥进入曝气池后立即与池内原有的混合液充分混合，进行吸附和氧化分解，并顶替等量的混合液至二次沉淀池进行固液分离后排出,102,5、曝气池的维护管理（1）维护管理的一般要求调节水量和均匀配水控制污泥负荷、污泥泥龄、污泥浓度曝气池出口处溶解氧2mg

24、/l根据曝气池内的生物及污泥情况，采取适当措施恢复正常,103,（2）曝气池水质管理水质管理监测项目：水温 PH MLDO SV MLSS MLVSS回流污泥SV RSSS耗氧速率活性污泥生物相,104,水质管理控制指标 根据水质监测结果，应将对以下管理指标控制在合理范围内 BOD-SS负荷 SRT MLDO SVI,105,（3）鼓风曝气池管理要点 鼓风曝气池管理要点 曝气时间的调节 DO的测定及供风量的调节 SV与MLSS的测定 回流污泥量的调节 剩余污泥量的调节,106,四、鼓风机房,（一）鼓风设备（二）鼓风机房的维护管理,107,五、二沉池（一）处理工艺1、形状与池数形状有长方形、正方形和圆形，按水流方向有平流、竖流和辐流在长方形池中长度与宽度之比为3：1-5：1池数在2个以上,108,2、出流设备出流设备考虑如下各项确定：出流设备采用溢流堰堰上溢流负荷以150m3/m.d,109,3、排泥设备污泥的排除可采用依靠水位差的闸阀操作、水泵排除或行走虹吸方式排泥管按方便清扫的要求布置，考虑到管道的堵塞后的情况，在适当的地点设置清扫口排泥管径在150mm以上,110,（二）二次沉淀池的维护管理,1、二沉池维护管理一般要求2、回流污泥泵房维护管理的一般要求3、二次沉淀池的水质管理4、二沉池的运行管理5、二沉池刮泥机的运行管理6、刮泥设备运行管理7、溢流设施的运行管理,