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1、第12章 污水的好氧生物处理 活性污泥法,12.6 活性污泥法的运行、管理Operation and management of activated sludge system,12.6.1 活性污泥法的调试、运行(Debugging and Trail Operation of activated sludge system)12.6.2 活性污泥法的运行参数（Operation parameters of activated sludge system）12.6.3 活性污泥法的常见问题与对策（Common problems(e.g.sludge bulking)and solutions
2、）,第12章 活性污泥法(Activated Sludge Process),1）调试运行（Debugging and Operation）,12.6 活性污泥法系统的运行管理Operation and management of activated sludge system,解决这样一个问题：一座污水处理厂（氧化沟，SBR，生物滤池）建好之后，如何使其正常运转？,1）调试运行（Debugging and Operation）,12.6 活性污泥法系统的运行管理Operation and management of activated sludge system,培养（Cultivation
3、）：活性污泥大量繁殖，使达到所需污泥浓度。驯化（Acclimatization）：适者生存，使菌种适应废水，并具有高效降解效果。,调试一般指清水调试（联动试车）和菌种培养、驯化。生物膜法称成为挂膜(Biofilm formation)。,1）调试运行（Debugging and Operation）,(1)活性污泥的培养与驯化（Cultivation and Acclimatization）接种污泥（Seeding sludge）：同类污水厂的剩余污泥(waste sludge)；粪便污水(fecal sewage)等。培养方法（Cultivation method）：间歇(batch)培养法
4、；流量分阶段直接培养法(step feed)；全流量连续直接培养法(full flow)；驯化方法（Acclimatization method）：异步驯化法（先培养后驯化）(two step)；同步驯化法(Simultaneously),12.6 活性污泥法系统的运行管理Operation and management of activated sludge system,1）调试运行（Debugging and Operation）,12.6 活性污泥法系统的运行管理Operation and management of activated sludge system,培养驯化完成的标志(
5、symbol)：污泥浓度(MLSS)进入30004 000mg/L 范围；BOD5 去除率(Removal rate)达到80%以上；污泥30min 沉降比(SV30)进入30%左右；SVI在100ml/g左右；微生物镜检有大量钟虫(vorticella)出现。这些参数及微生物标志着污泥驯化的完成。,1）调试运行（Debugging and Operation）,12.6 活性污泥法系统的运行管理Operation and management of activated sludge system,试运行（trial operation）的目的是确定最佳的运行条件（the optimal co
6、nditions）。,反映处理效果(treatment efficiency)的指标：BOD、COD、SS、N、P；反映污泥情况(sludge characteristics)的指标：SV%、SVI、MLSS、MLVSS、生物相；反映营养和环境条件(environmental factors)的指标：DO、N、P、pH、水温。,2)运行参数(Operation parameter),水力负荷：水力停留时间（HRT）；有机负荷（organic loading）；微生物浓度（MLSS/MLVSS）；污泥龄（RHT，c）；曝气时间（Aeration time）；氧转移速率（Oxygen transf
7、er rate）；溶解氧浓度（DO concentration）；污泥回流浓度（XR）；污泥回流比（RAS ratio）；pH和碱度（alkalinity）；营养比C:N:P；污泥性质：SV30和SVI。,12.6 活性污泥法系统的运行管理Operation and management of activated sludge system,2)运行与管理(Operation and management),曝气池(aeration tank)的运行管理曝气池的常规监测项目：水温：1530C，一般要求不高于35C或低于10C；pH值：6.58.5，最佳7.27.4，一般不能9.5和4.0；DO
8、：入口处不低于0.5 mg/L，出口处应高于2.0 mg/L；SV：30%左右。MLSS、MLVSS：2000-4000mg/L Xr：用于确定回流和剩余污泥量，约700012000mg/L；SVI：沉降性能，50150；LsrBOD和LvrBOD：污泥龄（SRT，c）：水力停留时间（HRT）：,12.6 活性污泥法系统的运行管理Operation and management of activated sludge system,二沉池(secondary settling tank)运行管理主要的水质管理监测项目：pH值：略低于曝气池出水，一般6.87.2；透明度(transparency
9、)：一般30 50度；SS：低于30mg/L；BOD5（COD）：BOD520mg/L,，COD60mg/L；DO：略低于2mg/L;表面水力负荷(q)：1.01.5m3/m2.h出水堰(effluent weir)水力负荷：1.52.9L/m.s；HRT：1.52.5h；大肠菌(coliforms)值：应小于1000个/mL,12.6 活性污泥法系统的运行管理Operation and management of activated sludge system,2)运行与管理(Operation and management),3）常见问题与对策Common problem and solu
10、tion,污泥膨胀(sludge bulking)污泥腐化(sludge putrefication)；污泥上浮(sludge floating)；污泥解体(sludge disintegration)；其他：如泥水界面不清，泡沫(foam)等。,12.6 活性污泥法系统的运行管理Operation and management of activated sludge system,污泥膨胀（Bulking Sludge）丝状菌性污泥膨胀（filamentous bulking）；非丝状菌污泥膨胀,如黏性膨胀(viscous bulking),12.6 活性污泥法系统的运行管理Operatio
11、n and management of activated sludge system,丝状菌污泥膨胀（Filamentous bulking）,污水水质（Wastewater characteristic）：含溶解性碳水化合物高的的污水往往发生由浮游球衣菌引起的污泥膨胀，含硫化物高的污水往往发生由硫细菌引起的污泥膨胀。水温和pH值也对污泥膨胀有明显的影响。运行条件（Operational issues）：曝气池的负荷(low F/M)和溶解氧的浓度都会影响污泥膨胀。工艺方法(Process design limitations)：完全混合的工艺方法比推流方式更容易发生污泥膨胀，而间歇运行的曝
12、气池最不容易发生污泥膨胀；不设初沉池的活性污泥法不易发生污泥膨胀。,12.6 活性污泥法系统的运行管理Operation and management of activated sludge system,非丝状菌污泥膨胀,12.6 活性污泥法系统的运行管理Operation and management of activated sludge system,粘性膨胀(viscous bulking),进水中溶解性有机物(bsCOD)浓度高，F/M值太高,氮、磷缺乏(nutrient deficiency)，或溶解氧不足(low DO concentration)；细菌大量吸附有机物，但不能及
13、时降解，分泌出过量的凝胶状的多糖类物质(polysaccharides)；这些物质具有很高亲水性(hydrophilism)，导致污泥中含有大量结合水，泥水分离困难。,低粘性膨胀,进水中含有毒性物质，使污泥中毒，使细菌不能分泌出足够的粘性物质，从而不能有效形成絮凝体，导致泥水分离困难。,12.6 活性污泥法系统的运行管理Operation and management of activated sludge system,污泥膨胀解决措施(bulking sludge control),1)控制曝气量;2)调整pH值;3)如氮磷的比例失调，可投加氮化合物和磷化合物;4)投加一些化学药剂（如絮凝
14、剂等）;5)城市污水厂的污水在经过沉砂池后，跨越初沉池，直接进入曝气池；6）设计选择区(selector)；在曝气池前段加填料；7）用气浮池代替二沉池；或采用膜生物法。,污泥腐化(septic sludge)现象：活性污泥呈灰黑色、污泥发生厌氧反应，污泥中出现硫细菌，出水水质恶化；原因：混合液DO不足，负荷量增高；曝气不足；工业废水的流入等；对策：控制负荷量；增大曝气量；切断或控制工业废水的流入。,12.6 活性污泥法系统的运行管理Operation and management of activated sludge system,污泥上浮(rising sludge)现象：污泥沉淀3060
15、分钟后呈层状上浮，且多发生在夏季；原因：反硝化作用导致在二沉池中被还原成N2，引起污泥上浮；对策：减少污泥在二沉池中的停留时间；减少曝气量。,12.6 活性污泥法系统的运行管理Operation and management of activated sludge system,污泥解体(sludge disintegration)现象：在沉淀后的上清液中含有大量的悬浮微小絮体，出水透明度下降。原因：曝气过度；负荷下降，活性污泥自身氧化过度；对策：减少曝气；增大负荷量。,12.6 活性污泥法系统的运行管理Operation and management of activated sludge
16、system,泥水界面不清现象：污泥可以下沉，但泥水界面不清晰；原因：高浓度有机废水的流入，使微生物处于对数增长期；污泥形成的絮体性能较差；对策：降低负荷；增大回流量以提高曝气池中的MLSS值。,12.6 活性污泥法系统的运行管理Operation and management of activated sludge system,小结：,活性污泥同步培养驯化（了解）主要运行参数及作用（掌握）污泥膨胀及控制（理解）,12.6 活性污泥法系统的运行管理Operation and management of activated sludge system,期中复习与答疑,要点和难点,污水水质指标与
17、水质标准（重点掌握各水质指标的概念、表征污染物和监测方法）。物理处理法主要工艺（格栅、沉砂池、沉淀池、气浮池）。生物处理法的分类；生化反应动力学方程；污泥的评价指标（MLSS/MLVSS/SV30/SVI）；活性污泥法的主要工艺类型及特点；曝气设备；除磷、脱氮工艺类型及特点；,期中复习与答疑：,要点和难点,沉砂池设计；二沉池设计；活性污泥法设计计算（体积、泥龄、剩余污泥、曝气量等）；除磷脱氮工艺设计计算。,期中复习与答疑：,物理处理法(Physical unit operation),物理处理对象主要是：漂浮物质和悬浮物质(floating and suspended solid)，采用的处理
18、方法与设备（devices）有：筛滤截留法格栅（bar screen）、筛网(mesh screen)等；重力分离法沉砂池（grit chamber）、沉淀池(settling tank)、隔油池(oil separator)，气浮池(air flotation tank)；离心分离法旋流分离器（vortex separator）。,第10章 物理处理法(Physical unit operation),回转式格栅(continuous belt screen),第10章 物理处理法(Physical unit operation),进水口（Inlet）,出水口（Outlet）,集砂斗（gri
19、t hopper）,涡轮驱动装置（Rotating turbine）,吸砂管（Airlift pump）,沉砂区(settling chamber),第10章 物理处理法(Physical unit operation),Secondary settling tank,第10章 物理处理法(Physical unit operation),计算公式：,A:澄清区面积，m2；Q:废水设计流量,m3/h；q:沉淀效率参数(表面负荷),0.61.5 m3/m2h；H:有效水深，2.0-4.0m；Vs:污泥区容积,m3；R:最大污泥回流比(RAS ratio)；t：水力停留时间,1.54h;ts:污泥
20、在二次沉淀池中的浓缩时间,一般为2h。,二沉池的设计计算Design of Secondary Settling Tank,第10章 物理处理法(Physical unit operation),Classification of microbial by electron donor,electron acceptor and end products,第11章 生物处理基础(Fundamentals of wastewater biotreatment),好氧/厌氧生物处理优缺点,好氧生物处理反应速度快，时间短，处理构筑物容积小，适宜于处理中低浓度的有机废水（BOD5500mg/L），且处
21、理过程产生的臭气少。但污泥产量(biomass yield)高。,厌氧生物处理反应速度慢，时间长，处理构筑物容积大；但不需要另加氧源，运行费用低，剩余污泥量少，适宜于处理高浓度(high-strength)的有机废水（BOD5 2000 mg/L）。,第11章 生物处理基础(Fundamentals of wastewater biotreatment),生物脱氮（biological nitrogen removal）,回顾：生物脱氮除磷 Biological nutrient removal,An/O process,第11章 生物处理基础(Fundamentals of wastewat
22、er biotreatment),生物除磷(biological phosphorus removal)聚磷菌(Phosphorus accumulating organisms,PAOs),Clarifier沉淀池,Influent原水,Effluent出水,Anaerobic reactor:PHB stored internally,poly P hydrolysis,and P release,Return activated sludge回流污泥,Waste sludge剩余污泥,Aeration tank:biomass synthesis and decay,PHB utiliz
23、ation,and enhanced Poly P uptake,厌氧释磷,好氧超量吸磷,回顾：生物脱氮除磷 Biological nutrient removal,Ap/O process,第11章 生物处理基础(Fundamentals of wastewater biotreatment),第11章 生物处理基础(Fundamentals of wastewater biotreatment),第11章 生物处理基础(Fundamentals of wastewater biotreatment),(1)莫诺特方程(Monod equation),(2)劳-麦方程(Monod equat
24、ion),(3)微生物基本方程：,经典活性污泥工艺流程schematic diagram of typical CMAS process,第12章 活性污泥法(Activated Sludge Process),活性污泥法的演变及特点Development of activated sludge processes,传统推流式(Conventional Plug-flow)高负荷活性污泥法；(High rate aeration)延时曝气活性污泥法；(Extended aeration)吸附/再生活性污泥法；(Contact stabilization)AB法；(Adsorption&Biod
25、egradation)完全混合活性污泥法；(Complete mix)SBR；(Sequencing batch reactor)氧化沟(Oxidation ditch)膜生物法(Membrane biological reactor),第12章 活性污泥法(Activated Sludge Process),各活性污泥法特点描述（Advantages&limitations）：流态（推流plug flow/完全混合 complete mix）有机负荷低/高(low/high sludge/volumetric loading)耐冲击负荷（be Capable of treating shoc
26、k/toxic load）水力停留时间长/短(short/long hydraulic retention time)剩余污泥量少/多(low/high biosolids production)污泥稳定（well-stabilized sludge）处理效果差/好，出水稳定(high/low quality effluent)曝气池体积占地面积(requires small/large aeration tank volume)过程管理简单/复杂（flexible/complicated operation）具有脱氮除磷功能（adaptable to nutrient removal）,第1
27、2章 活性污泥法(Activated Sludge Process),曝气设备(aeration devices),曝气装置(air-diffused device)，可以实现充氧(aerating)和搅动混合(mixing)两大作用。按曝气方式分为鼓风曝气装置(diffused-air aerator)和表面（机械）曝气装置(surface aerator)两种。,第12章 活性污泥法(Activated Sludge Process),活性污泥法工艺设计：例题12-1：,第12章 活性污泥法(Activated Sludge Process),Typical design paramete
28、rs table,第12章 活性污泥法(Activated Sludge Process),常见生物脱氮除磷工艺及设计参数Design parameters of biological nutrients removal processes,第12章 活性污泥法(Activated Sludge Process),案例：氧化沟工艺设计,回流活性污泥,二沉池,出水,进水,曝气池,剩余污泥,好氧,缺氧,厌氧,期中复习与答疑：要点和难点,12.5 生物脱氮、除磷工艺Processes for biological nutrients removal,除磷脱氮氧化沟工艺设计,缺氧区(Anoxic zone)设计,厌氧区(Anaearobic zone)设计,好氧区(aerobic zone)设计,需氧量(Oxygen demand)计算,
