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1、13.0 概述 13.1 活性污泥的理论基础 13.2 活性污泥的性能指标及其有关参数 13.3 活性污泥反应动力学及其应用,第13章,活性污泥法,13.4 活性污泥法的各种演变和应用,1、传统活性污泥法,6、延时曝气活性污泥法,3、阶段进水活性污泥法,9、选择器活性污泥法,5、完全混合活性污泥法,4、吸附再生活性污泥法,2、渐减曝气活性污泥法,7、高负荷活性污泥法,8、纯氧曝气活性污泥法,1、传统活性污泥法（Conventional activated sludge，简写CAS）,曝气池,二沉池,在二沉池处理后的污水与活性污泥分离，剩余污泥排出系统，回流污泥回流至曝气池。,预处理后的污水从曝
2、气池首端进入池内，与由二沉池回流的污泥同步注入。,污水与回流污泥形成的混合液在池内呈推流形式流动至池的末端，然后进入二次沉淀池,供、需氧量,曝气过程（曝气池长度）,定常供氧速率,需氧量,有机物在曝气池内的降解，经历了吸附和代谢的完整过程，活性污泥也经历了一个从池首端的增长速率较快到池末端的增长速率很慢或达到内源呼吸期的过程。,由于有机物浓度沿池长逐渐降低，需氧速率也是沿池长逐渐降低（见右图）。因此，在池首端和前段混合液中的溶解氧浓度较低，甚至可能是不足的，沿池长逐渐增高，在池末端溶解氧含量就已经很充足了，一般都能够达到规定的2mg/L以上。,处理效果好，BOD5去除率可达90%以上，适于处理净
3、化程度和稳定程度要求较高的污水；对污水的处理程度比较灵活，根据需要可适当调整。,曝气池首端有机物负荷高，耗氧速率也高，因此，为了避免溶解氧不足的问题，进水有机物负荷不宜过高；耗氧速率沿池长是变化的，而供氧速率难于与其相吻合、适应，在池前段可能出现供氧不足的现象，池后段又可能出现溶解氧过剩的现象；曝气池容积大，占用的土地较多，基建费用高；对进水水质、水量变化的适应性较低。,传统活性污泥法处理系统在工艺上的优点：,传统活性污泥法处理系统存在的问题：,曝气过程（曝气池长度）,定常供氧速率,供、需氧量,需氧量,渐减供氧速率变化曲线,2、渐减曝气活性污泥法,渐减曝气活性污泥法（Tapered Aerat
4、ion）是针对传统活性污泥法中由于沿曝气池池长均匀供氧，在池末端供氧与需氧量之间的差距较大而严重浪费能源，提出一种能使供氧量和混合液需氧量相适应的运行方式，即供氧量沿池长逐步递减，使其接近需氧量（如图）。目前的传统活性污泥法一般都采用这种供氧方式。,3、阶段进水活性污泥法(Step-feed activated sludge，简写SFAS),曝气池,二沉池,处理水,污水沿池长度分段注入曝气池，有机物负荷及需氧量得到均衡，一定程度地缩小了需氧量与供氧量之间的差距，有助于降低能耗，又能够比较充分地发挥活性污泥微生物的降解功能；污水分散均衡注入，提高了曝气池对水质、水量冲击负荷的适应能力。,吸附再生
5、活性污泥法的理论基础,生物吸附区,沉淀表层,曝气过程,BOD,污水与活性污泥混合曝气后BOD值的变化情况,4、吸附再生活性污泥法(Contact stabilization activated sludge，简写CSAS),吸附池,再生池,再生池 吸附池,二沉池,二沉池,回流污泥,回流污泥,剩余污泥,剩余污泥,进水,进水,分建式,合建式,40年代后期首先在美国使用，其工艺流程如右图所示。,其主要特点是将活性污泥对有机物降解的两个过程吸附与代谢稳定，分别在各自的反应器内进行。,曝气池,二沉池,污泥回流系统,处理水,5、完全混合活性污泥法(Completely mixed activated sl
6、udge，简写CMAS),污水在曝气池内分布均匀，各部位的水质相同，微生物群体的组成和数量几乎一致，各部位有机物降解工况相同，因此，通过对F/M值的调整，可将整个曝气池的工况控制在良好的状态。,进水,二次沉淀池,回流污泥,剩余污泥排放,处理水,空气,完全混合式曝气池,曝气池,6、延时曝气活性污泥法(Extended aeration activated sludge，简写EAAS),工艺优点,由于F/M负荷非常低，曝气时间长，一般多在24h以上，活性污泥在池内长期处于内源呼吸期，剩余污泥量少且稳定，勿需再进行厌氧消化处理，因此，这种工艺是污水、污泥综合处理系统。此外，本工艺还具有处理水稳定性高
7、，对原污水水质、水量变化有较强适应性等优点。,工艺缺点,曝气时间长，池容大，基建费和运行费用都较高，占用较大的土地面积等。延时曝气法适用于处理对处理水质要求高而且又不宜采用污泥处理技术的小城镇污水和工业废水，处理水量不宜过大。,7、高负荷活性污泥法（High-Rate Activated Sludge）,其主要特点是F/M负荷高，曝气时间短，处理效果较差，一般BOD5的去除率不超过70%75%，因此，称之为不完全处理活性污泥法。与此相对，BOD5去除率在90%以上，处理水的 BOD5值在20mg/L以下的工艺则称为完全处理活性污泥法。,高负荷活性污泥法在系统和曝气池的构造方面，与传统活性污泥法
8、相同，即传统法可以按高负荷活性污泥法系统运行，适用于处理对处理水水质要求不高的污水。,8、纯氧曝气活性污泥法(High-purity oxygen activated sludge，简写HPOAS),空气中氧的含量仅为21%，而纯氧中的含氧量为90%95%，纯氧氧分压比空气高4.44.7倍，用纯氧进行曝气能够提高氧向混合液中的传递能力。早在40年代就有人设想用氧气代替空气进行曝气，以提高曝气池内的生化反应速率。1968年在美国纽约州的巴塔维亚污水处理厂建成了一座规模为10000m3/d的纯氧曝气池，并与鼓风曝气系统进行了对比试验。1971年美国水质管理委员会发表了该厂的对比试验报告。现在，世界
9、上已有多座以纯氧曝气活性污泥法为主体处理技术的污水处理厂建成，其中美国底特律污水处理厂的规模达230104m3/d。,氧利用率可达80%90%，而鼓风曝气系统仅为10%左右；曝气池内混合液的MLSS值可达40007000mg/L，能够提高曝气池的容积负荷；曝气池混合液的SVI值较低，一般都低于l00，污泥膨胀现象发生的较少；产生的剩余污泥量少。,采用纯氧曝气系统的主要优点有：,9、选择器活性污泥法（Selector activated sludge，简写SAS）,它是近期发展起来，用于防止与控制丝状菌型污泥膨胀的活性污泥处理工艺。它是在曝气池前加一个水力停留时间很短的小反应器，如图所示。全部污
10、水和回流污泥进入选择器，形成高负荷区。这种有机物浓度较高的环境有利于菌胶团菌的优先生长而抑制丝状菌的过量生长，从而改善了污泥的沉降性能。,选择器,进水,回流污泥,剩余污泥,出水,曝气池,二沉池,丝状菌和絮状菌的竞争(S或DO)生长的关系,选择器可分为好氧选择器，缺氧选择器，厌氧选择器等形式。好氧选择器需对污水进行曝气充氧,使之处于好氧状态,而缺氧选择器和厌氧选择器只搅拌不曝气。,选择器控制污泥膨胀的主要原理：,好氧选择器防止污泥膨胀的机理是提供DO适宜、底物充足的高负荷区，让菌胶团细菌优先利用有机物,从而抑制丝状菌的过量繁殖。,好氧选择器,缺氧选择器控制污泥膨胀的主要机理是绝大部分菌胶团细菌能
11、利用选择器内硝酸盐中的化合态氧作为电子受体，进行生长繁殖，而丝状菌（球衣菌）没有这个功能，因而在选择器内受到抑制，增殖速率大大落后于菌胶团细菌，大大降低了丝状菌膨胀发生的可能。,缺氧选择器,厌氧选择器控制污泥膨胀的主要原理是绝大部分种类的丝状菌(球衣菌)都是绝对好氧的，在绝对厌氧状态下将受到抑制。而绝大部分的菌胶团细菌为兼性菌，在厌氧状态下将进行厌氧代谢，继续增殖。但是,厌氧选择器的设置，会导致产生丝硫菌污泥膨胀的可能性，因为菌胶团细菌的厌氧代谢会产生出硫化氢，从而为丝硫菌的繁殖提供条件。因此，厌氧选择器的水力停留时间不宜太长。,厌氧选择器,RS,M,RS,RS,RS,M,-进水；M-选择器；
12、RS-回流污泥；AB-曝气池；OD-氧化沟；FC-二沉池；E-出水,OD,OD,E,E,E,E,AB,AB,AB,E,FC,FC,FC,FC,几种选择器的布设方式,RS,RS,M,13.5 曝气及曝气系统,13.5.2、氧转移原理,13.5.3、氧转移的影响因素,13.5.4、氧转移速率与供气量的计算,13.5.5、曝气系统与空气扩散装置,13.5.1、概述,曝气是采取一定的技术措施，通过曝气装置所产生的作用，使空气中的氧转移到混合液中去，并使混合液处于悬浮状态。,13.5.1、概述,13.5.2、氧转移原理,13.5.2.1 菲克（Fick）定律,通过曝气，空气中的氧从气相传递到混合液的液相
13、，这既是一个传质过程，也是一个物质扩散过程。扩散过程的推动力是物质在界面两侧的浓度差。物质的分子从浓度较高的一侧向着较低的一侧扩散、转移。,13.5.2.2 双膜理论,界面,层流,Xf,液相主体,（紊流）,气相主体,气膜,液膜,（紊流）,C,CS,Pi,Pg,双膜理论模型,气、液界面的两侧存在着气膜和液膜。在污水生物处理中，有关气体分子通过气膜和液膜的传递理论，一般都以刘易斯（Lewis）和怀特曼（Whitman）于1923年建立的“双膜理论”为基础。,13.5.2.3 氧总转移系数KLa值的确定,氧总转移系数KLa是计算氧转移速率的基本参数，也是评价空气扩散装置供氧能力的重要参数，通过试验求
14、定。,13.5.4 氧转移速率与供气量的计算,13.5.4.1 氧转移速率的计算,生产厂家提供空气扩散装置的氧转移系数是在标准条件下测定的，所谓标准条件是：水温20；气压为1.013105Pa（标准大气压）；测定用水是脱氧清水。标准氧转移速率（R0）可按下式计算：,（20）,式中 C水中含有的溶解氧浓度，mg/L，脱氧清水C=0。,上式必须根据实际条件加以修正，引入各项修正系数，温度为T条件下的实际氧转移速率（R）应等于活性污泥微生物的需氧速率（Rr）：,（21）,一般，,即实际工程所需空气量较标准条件下的所需空气量多3361%。,13.5.4.2 氧转移效率与供气量的计算,式中 EA氧转移效
15、率，%；Oc供氧量，kg/h；,氧转移效率（氧利用效率）：,（24）,V曝气池体积,供气量：,对鼓风曝气，各种空气扩散装置在标准状态下EA值，是厂商提供的。因此，供气量可以通过式（26）确定，即：,RO值根据公式（23）确定。,（26）,对机械曝气，各种叶轮在标准条件下的充氧量与叶轮直径、线速率的关系，也是厂商通过实际测定提供的。如泵型叶轮的充氧量与叶轮直线及叶轮线速率的关系，按下式确定：,式中 Qos 泵型叶轮在标准条件下的充氧量，kg/h；,叶轮线速率，m/s；D 叶轮直径，m；K 池型结构修正系数。,（27）,13.5.5 曝气系统与空气扩散装置,空气扩散装置一般也称曝气装置或曝气头，是
16、活性污泥系统很重要的设备之一。当前广泛应用于活性污泥系统的空气扩散装置分为鼓风曝气和机械曝气两大类。,动力效率（EP）：每消耗1kWh电能转移到混合液中的氧量，以 kgO2/kWh计；氧的利用率（EA）或称氧的转移效率：通过鼓风曝气转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比（%）；充氧能力（EL）：通过机械曝气装置的转动，在单位时间内转移到混合液中的氧量，以kgO2/h计。它一般表示一台机械曝气设备的充氧能力。,表示空气扩散装置技术性能的主要指标有：,13.5.5.1 鼓风曝气系统与空气扩散装置:,鼓风曝气系统由鼓风机、空气扩散装置和空气输送管道所组成。鼓风机将空气通过管道输送到安装在曝气池底部的
17、空气扩散装置，在扩散装置出口处形成不同尺寸的气泡，气泡经过上升和随水循环流动，最后在液面处破裂。在这一过程中，空气中的氧转移到混合液中。鼓风曝气系统的空气扩散装置主要分为：微气泡、中气泡、大气泡、水力剪切、水力冲击等类型。大气泡型曝气装置因氧利用率过低，现已极少采用。,微气泡空气扩散装置,也称为多孔性空气扩散装置，使用较多的是用多孔性材料如陶粒、粗瓷等掺以适当的如酚醛树脂一类的粘合剂，在高温下烧结成为扩散板、扩散管（如下图）及扩散罩的形式。,这一类扩散装置的主要性能特点是产生微小气泡，气、液接触面大，氧利用率较高。其缺点是压力损失较大，易堵塞，送入的空气应预先通过过滤净化等。,曝气池,二沉池,
18、处理水,扩散板,扩散板多采用板匣的形式安装，每个板匣有自己的进气管，便于维护管理、清洗和置换。,膜片式微孔空气扩散器,在膜片上开有按同心圆形式布置的孔眼。鼓风时，空气通过底座上的通气孔，进入膜片与底座之间，使膜片微微鼓起，孔眼张开，空气从孔眼逸出，达到空气扩散的目的。供气停止，压力消失，在膜片的弹性作用下，孔眼自动闭合，并且由于水压的作用，膜片压实在底座之上。,曝气池中的混合液不能倒流，不会使孔眼堵塞。这种空气扩散器可扩散出直径为1.53.0mm的气泡。其动力效率和氧的利用率也较高。,2.中气泡空气扩散装置,应用较为广泛的中气泡空气扩散装置是穿孔管，由管径介于2550mm之间的钢管或塑料管制成
19、，由计算确定，在管壁两侧向下相隔45角，留有直径为35mm的孔眼或隙缝，间距50100mm，空气由孔眼溢出（见右图）。,这种扩散装置构造简单，不易堵塞，阻力小，但氧的利用率较低。,穿孔管,网状膜空气扩散装置,网状膜空气扩散装置（见右图）由主体、螺盖、网状膜、分配器和密封圈所组成。主体骨架用工程塑料注塑成型，网状膜则由聚酯纤维制成。该装置由底部进气，经分配器第一次切割并均匀分配到气室，然后通过网状膜进行二次分割，形成微小气泡扩散到混合液中。,这种装置的特点是不易堵塞、布气均匀，构造简单，便于维护管理，氧的利用率较高。,3.水力剪切式空气扩散装置,利用装置本身的构造特征，产生水力剪切作用，在空气从
20、装置吹出之前，将大气泡切割成小气泡。在我国通用的属于此种类型的空气扩散装置有：倒盆式扩散装置和固定螺旋式扩散装置等。,倒盆式空气扩散装置,该装置由盆形塑料壳体、橡胶板、塑料螺杆及压盖等组成。空气由上部进气管进入，由盆形壳体和橡胶板间的缝隙向周边喷出，在水力剪切的作用下，空气泡被剪切成小气泡。停止供气，借助橡胶板的回弹力，使缝隙自行封口，防止混合液倒灌。,4.水力冲击式空气扩散装置,密集多喷嘴空气扩散装置,本装置由钢板焊接制成，外形呈长方形，主要部件有：进水管、喷嘴、曝气筒和反射板等。喷嘴安设在曝气筒的中、下部，空气由喷嘴向上喷出，使曝气筒内混合液上、下循环流动。喷嘴的直径一般为510mm，数目
21、可达数百个，出口流速较大。,射流式空气扩散装置,进入扩散管内。由于速度头变成压头，微细气泡进一步压缩，氧迅速地转移到混合液中，从而强化了氧的转移过程，氧的转移率可高达20%以上，但动力效率不高。,射流式空气扩散装置是利用水泵打入的泥、水混合液的高速水流的动能，吸入大量空气，泥、水、气混合液在喉管中强烈混合搅动，使气泡粉碎成雾状,5.水下空气扩散装置,又称为水下曝气器。装置安装在曝气池底部的中央部位。通入的空气在叶轮的剪切及强烈的紊流作用下，空气被切割成微细的气泡，并按放射方向向水中分布。由于紊流强烈、气液接触充分，气泡分散良好，氧转移率较高。,13.5.5.2 机械曝气装置,机械曝气装置安装在
22、曝气池水面上下，在动力的驱动下进行转动，通过下列3个作用使空气中的氧转移到污水中去：,按传动轴的安装方向，机械曝气器可分为竖轴（纵轴）式机械曝气器和卧轴（横轴）式机械曝气器两类。,竖轴式机械曝气装置,又称竖轴叶轮曝气机，因为混合液的流动状态同池形有密切的关系，故曝气的效率不仅决定于曝气机的性能，还同曝气池的池形有密切关系。表曝机叶轮的淹没深度一般在10100mm，可以调节。淹没深度大时提升水量大，但所需功率亦会增大，叶轮转速一般为20100r/min，因而电机需通过齿轮箱变速，同时可以进行二挡和三挡调速，以适应进水水量和水质的变化。,13.6 活性污泥法污水处理系统的 过程控制与运行管理,13
23、.6.1、活性污泥的培养驯化13.6.2、活性污泥法系统的主要控制方法与控制参数 13.6.3、活性污泥法处理系统运行中的异常情况,13.6.1、活性污泥的培养驯化,在系统准备投产运行时，运行管理人员 不仅要熟悉处理设备的构造和功能，还要深入掌握设计内容与设计意图,曝气池,方法 在投产时先可用含有多菌种及充足营养物质的粪便水或生活污水培养出足量的活性污泥，然后对所培养的活性污泥 进行驯化。,活性污泥的培养和驯化方法,异步培驯法,同步培驯法,接种培驯法,异步培驯法,水质特点该类废水缺乏专性菌种和足够的营养,方法及目的 为了缩短培养和驯化的时间，也可以把培养和驯化这两个阶段合并进行，即在培养开始就
24、加入少量工业废水，并在培养过程中逐渐增加比重，使活性污泥在增长的过程中，逐渐适应工业废水并具有处理它的能力,缺点 在缺乏经验的情况下不够稳妥可靠，出现问题时不易确定是培养上的问题还是驯化上的问题。,活性污泥的培养和驯化方法,异步培驯法,同步培驯法,接种培驯法,同步培驯法,适用范围 生活污水或以生活污水为主的城市污水一般都采用同步培驯法。,活性污泥的培养和驯化方法,异步培驯法,同步培驯法,接种培驯法,接种培驯法,培养活性污泥需要有菌种和菌种所需要的营养物质。为补充营养和排除对微生物增长有害的代谢产物，要及时换水，换水方式分为连续换水和间歇换水两种。对工业废水，如缺乏氮、磷等营养物质，还要及时的将
25、这些物质投加入曝气池。,间歇培养,将曝气池注满污水，然后停止进水，开始曝气。,循环进行闷曝、静沉和进水三个过程，每次进水量应比上次有所增加，每次闷曝时间应比上次缩短，即进水次数增加。,闷曝23天后，停止曝气，静沉1h，排走部分上清液；然后进入部分新鲜污水。,低负荷连续培养,至MLSS超过1000mg/L时，开始按设计流量进水，MLSS至设计值时，开始以设计回流比回流，并开始排放剩余污泥。,将曝气池注满污水，然后停止进水，闷曝1d,然后连续进水连续曝气，进水量控制在设计水量的1/5或更低，同时开始回流，逐步增加进水量。,将曝气池注满污水，然后大量投入其它处理厂的正常污泥，开始满负荷连续培养。,接
26、种培养,当混合液30min沉降比达到15%20%，污泥具有良好的凝聚沉淀性能，污泥内含有大量的菌胶团和纤毛虫原生动物，如钟虫、等枝虫、盖纤虫等，并可使BOD的去除率达90%左右，即可认为活性污泥已培养正常。,13.6.2、活性污泥系统的主要控制方法与控制参数,试运行阶段,试运行的目的,正常运行阶段,试运行确定最佳条件后，即可转入正常运行。在正常运行过程中需要对活性污泥系统采取控制措施，使系统内的活性污泥保持较高的活性及稳定合理的数量，从而达到所需的处理水水质。,对供气量（曝气量）的调节,供气电耗占整个废水处理厂电耗的大部分（5060），因此，应极其慎重地对待这一参数。,曝气池出口处的溶解氧浓度
27、即使在夏季也应当控制在1.52mg/L左右；其次要满足混合液混合搅拌的要求，搅拌程度应通过测定曝气池表面、中间和池底各点的污泥浓度是否均匀而定。,回流污泥量的调节,活性污泥法处理系统运行效果的检测,为了经常保持良好的处理效果，积累经验，需要对曝气池和二次沉淀池处理情况定期进行检测.,一般SV%和溶解氧最好24h测定一次，至少每班一次，以便及时调节回流污泥量和空气量。微生物观察最好每班一次，以预示污泥异常现象。除个别项目可定期测定外，其他各项应每天测一次。一般来说，水样均取混合水样，溶解氧的检测应采用仪器进行在线检测。,如有条件，上述检测项目应尽可能进行自动检测和自动控制。,13.6.3、活性污
28、泥法处理系统运行中的异常情况,活性污泥法处理系统在运行过程中，有时会出现种种异常情况，处理效果降低，污泥流失。下面将在运行中可能出现的几种主要的异常现象和采取的相应措施加以简要阐述。,污泥膨胀,污泥膨胀的危害,随着污泥膨胀的发生，污泥的沉降性能发生恶化，不能在二沉池内进行正常的泥水分离，澄清液稀少(但较清澈)，污泥容易随出水流失。发生污泥膨胀以后，流失的污泥会使出水SS超标，如不立即采取控制措施，污泥继续流失会使曝气池的微生物量锐减，不能满足分解污染物的需要，从而最终导致出水水质恶化。,活性污泥的SVI值在100左右时，其沉降性能最佳，当SVI值超过150时，预示着活性污泥即将或已经处于膨胀状
29、态，应立即予以重视。,在实际运行中，污水处理厂发生的污泥膨胀绝大部分为丝状菌污泥膨胀。工业废水厂比城市污水厂更容易发生膨胀。完全混合活性污泥法比推流式活性污泥法易发生污泥膨胀。,污泥膨胀总体上分为：,丝状菌膨胀,非丝状菌膨胀,系活性污泥絮体中的丝状菌过度繁殖导致的膨胀,系菌胶团细菌本身生理活动异常，致使细菌大量积累高粘性多糖类物质，污泥中结合水异常增多，比重减轻，压缩性能恶化而引起的膨胀。,大量的运行经验表明以下情况容易发生污泥膨胀：,污泥龄过长及有机负荷过低，营养物不足；混合液中溶解氧浓度太低；氮、磷含量不平衡的废水；高pH值或低pH值废水；含有有毒物质的废水；腐化或早期消化的废水，硫化氢含
30、量高的废水；缺乏一些微量元素的废水；曝气池混合液受到冲击负荷；碳水化合物含量高或可溶性有机物含量多的污水；高有机负荷，且缺氧的情况下；水温过高或过低。,污泥助沉法,污泥膨胀的控制,临时控制措施,工艺运行调节控制措施,环境调控控制法,临时控制措施,指向发生膨胀的污泥中加入有机或无机混凝剂或助凝剂，增大活性污泥的比重，使之在二沉池内易于分离。常用的药剂有聚合氯化铁、硫酸铁、硫酸铝和聚丙烯酰胺等有机高分子絮凝剂。有的小处理厂还投加粘土或硅藻土作为助凝剂。助凝剂投加量不可太多，否则易破坏细菌的生物活性，降低处理效果。,灭菌法,原理：指向发生膨胀的污泥中投加化学药剂，杀灭或抑制丝状菌，从而达到控制丝状菌
31、污泥膨胀的目的。,常用的灭菌剂有NaClO，ClO2，Cl2，H2O2和漂白粉等。由于大部分处理厂都设有出水加氯消毒系统，因而加氯控制丝状菌污泥膨胀成为最普遍的一种方法。,缺点：氯等灭菌剂对微生物是无选择性的杀伤剂，既能杀灭丝状菌，也能杀伤菌胶团细菌。因此，应严格控制投加点氯的浓度。这一类控制方法由于没有深入了解引起污泥膨胀的真正原因而无法彻底解决污泥膨胀问题，控制不好，还会带来出水水质恶化的不良后果。另外，灭菌法只适用于控制丝状菌污泥膨胀，控制非丝状菌污泥膨胀一般用助沉法。,工艺运行调节控制措施,用于运行控制不当产生的污泥膨胀。例如，因DO低导致的膨胀，可增加供氧来解决；因pH太低导致的膨胀
32、可调节进水水质或加强上游废水排放的管理；因污水“腐化”产生的膨胀，可通过增加预曝气来解决；因营养物质缺乏导致的膨胀，可投加营养物质；因低负荷导致的膨胀，可适当提高F/M。,其出发点是通过曝气池中生态环境的改变，造成有利于菌胶团细菌生长的环境条件，应用生物竞争的机制抑制丝状菌的过度生长和繁殖，将丝状菌控制在合理的范围内，从而控制污泥膨胀的发生。近年得到充分发展的选择器理论就是运用的这一概念。,污泥膨胀的控制,临时控制措施,工艺运行调节控制措施,环境调控控制法,环境调控控制法,污泥解体,污泥腐化,污泥上浮,泡沫问题,泡沫是活性污泥法处理厂运行中常见的现象。泡沫可在曝气池上堆积很高，并进入二沉池随水
33、流走，产生一系列卫生问题。,生物泡沫多呈褐色,生物泡沫处理比较困难，有的处理厂曾尝试用加氯、增大排泥、降低SRT等方法，但均不能从根本上解决问题。因此，对生物泡沫要以防为主。,处理方法,化学泡沫处理较容易，可以喷水消泡或投加除沫剂(如机油、煤油等，投量约为0.51.5mg/L)等。此外，用风机机械消泡，也是有效措施。,化学泡沫多呈乳白色,化学泡沫由污水中的洗涤剂以及一些工业用表面活性物质在曝气的搅拌和吹脱作用下形成。,处理方法,异常生物相,在工艺控制不当或入流水质水量突变时，会造成生物相异常。在正常运行的传统活性污泥工艺系统中，存在的微型动物绝大部分为钟虫。认真观察钟虫数量及生物特征的变化，可
34、以有效地预测活性污泥的状态及发展趋势。,在正常运行的活性污泥中，还存在一定量的轮虫。其生理特征及数量的变化也具有一定的指示作用。例如，当轮虫缩入甲被内时，则指示进水pH发生突变；当轮虫数量剧增时，则指示污泥老化，结构松散并解体。,最后需要强调的是，生物相观察只是一种定性方法，缺乏严密性，运行中只能作为理化方法的一种补充手段，而不可作为唯一的工艺监测方式。,13.7 活性污泥法的脱氮除磷原理及应用,13.7.1 概述,13.7.2 脱氮原理与工艺技术,13.7.3 污水生物脱氮理论与技术的新进展,13.7.4 除磷原理与工艺技术,13.7.5 污水生物除磷理论与技术的新进展,水体富营养化,氮、磷
35、的过量排放,含丰富营养盐类,使藻类等浮游生物快速生长,而后引起异养生物代谢旺盛,耗尽水体中DO,使水体变质,破坏水体中的生态平衡现象。,表1 1998年我国三大湖泊污染状况,1998年我国海域监测到赤潮22起：其中南海10起；东海5起；渤海和黄海7起。,1999年四大海区近岸海域水质类别比较,新问题：如何能经济、有效地从废水中去除氮、磷化合物，来有效地保护受纳水体解决日益严重的水体富营养现象。,氮、磷与水环境问题,一级处理:悬浮固体二级处理:有机物 BOD:N:P=100:5:1三级处理:脱氮除磷,氮在水体中的存在形态,13.7.2 脱氮原理与工艺技术,好氧条件下,有机氮化合物在氨化菌的作用下
36、，分解转化为氨态氮。,氨化,硝化,缺氧条件下,NO2-NH2OH 有机体（同化反硝化）NO3-NO2-N2O N2（异化反硝化）,反硝化,硝化作用段微生物,亚硝酸菌：氧化氨的细菌;专性好氧,化能自养,G-,最适温度25-30,最适pH值7.5-8.0,世代时间8h-1d,硝酸菌：氧化NO2-的细菌;专性好氧;化能自养,以CO2为碳源;最适pH值7.5-8.0,最适温度25-30,世代时间8h-几天。,反硝化作用段微生物,反硝化菌：所有能以NO3-为最终电子受体,将HNO3还原为N2的细菌总称，化能异养菌。,兼性厌氧菌：厌氧:以硝酸氮为电子受体,以有机底物为电子供体;好氧:以O2为电子受体进行好
37、氧呼吸。,反硝化菌的种类很多，重要的有：脱氮微球菌（Micrococcus denitrificans）、脱氮假单胞菌（Pscudomonas denitrificans）、脱氮色杆菌（Chromobacterium denitrificans）、荧光假单胞菌（Pscudomonas fluorescens）等,充足的溶解氧 不能低于1mg/L足够的曝气时间pH值：7.5-8.0 适当补充碱度，最好是HCO3-碱度生物固体停留时间（污泥龄）：硝化菌增殖速度慢，污泥龄至少应为硝化菌最小世代时间的2倍以上。,硝化反应的控制条件,碳源（电子供体）:有适量的碳源,pH值 7-8 溶解氧 0.5mg/L
38、以下 温度 20-40,反硝化的运行控制条件,外源反硝化:利用废水中的有机物或外加碳源(甲醇)作为电子供体内源反硝化:以机体内的有机物为碳源,1.传统的三级活性污泥脱氮工艺,曝气池去除BOD,1,硝化池,反硝化,2,3,沉淀池,沉淀池,沉淀池,污泥回流,污泥回流,污泥回流,进水,出水,剩余污泥,剩余污泥,剩余污泥,碱度,甲醇,N2,A/O脱氮工艺,反硝化,BOD去除 硝化,碱度,N2,内循环(硝化液回流),污泥回流,2.A/O脱氮工艺,A/O脱氮工艺的特点,沉淀池,反硝化,缺氧,好氧,BOD去除硝化,碱度,进水,出水,污泥回流,内循环（硝化液回流）,反硝化能补充一些碱度,无需加碳源,为硝化减轻
39、了负担,污泥产量小,好氧出水，COD去除效果好,流程短投资省,防止污泥膨胀,需要双循环系统,出水中含一定的NO3-,沉淀池运行不当，易产生污泥上浮,为提高脱氮率须增大回流量，一方面增加了运行费用；一方面会破坏缺氧状态影响反硝化,3.SBR法脱氮的典型运行方式,在好氧条件下通过增大曝气量、反应时间与污泥龄来强化硝化反应,在缺氧条件下方便地投加原污水或甲醇等提供充足的有机碳源作为电子供体,曝气，去除有机物，硝化,缺氧搅拌，反硝化,13.7.3 污水生物脱氮理论与技术的新进展,a.短程生物脱氮技术的原理与优点,短程生物脱氮的优点 与传统硝化反硝化相比，短程硝化反硝化不仅可以节省能耗约25%（以氧计）
40、，节约碳源40%（以甲醇计），而且可以缩短反应时间，大幅度降低产生的污泥量。,b.厌氧氨氧化原理的研究,5NH4+3NO3-4N2+9H2O+2H+G0=-297kJ/molNH4+NH4+2O2 NO3-+2H+H2O G0=-349kJ/molNH4+,比较反应式可知：在无氧条件氨氧化与好氧氨氧化所释放的自由能相当.既然硝化菌可以从好氧氨氧化中取得能量而生长，于是Broda（1977）预言自然界也应存在厌氧氨氧化菌,它可以从厌氧氨氧化中取得能量而生长。,理论预测10多年之后，荷兰人Mulder首先在用于反硝化的流化床中发现了这一现象。微生物的增长速率与产率是非常低的,但是氮的转换率与传统好氧硝化的转换率相当。无需有机碳源存在,碳酸盐/二氧化碳是微生物生长所需的无机碳源。因此具有耗氧量低、污泥产量少、不需外加碳源等优点。,
