陕西科技大学807环境工程学考点精讲 7.docx
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陕西科技大学807环境工程学考点精讲7
专业课考点精讲课程
第7讲
好氧生物处理—活性污泥法
(1)
【知识脉络图】
【考点概述】
1、活性污泥的基本概念(★★★)
2、活性污泥法的发展和演变(★★)
【复习思路及目的】
1、掌握活性污泥的基本概念
2、熟记活性污泥法的发展和演变
【考点精讲】
考点一、活性污泥的基本概念(★★★)
1.活性污泥是一种茶褐色的絮绒状小颗粒,是活性污泥处理系统的核心,其上栖息着大量的活跃的微生物,在这些微生物的作用下,具有将有机物转化为无机物的活力。
活性污泥的主体是细菌,多数是革兰氏阴性菌,原生动物在活性污泥中大量存在。
2.活性污泥法的基本原理:
(1)通过充分曝气供氧,使大量繁殖的微生物群体悬浮在水中,并利用从而降解污水中的有机污染物(氧化分解有机物能力);
(2)停止曝气时,悬浮微生物絮凝体易于沉淀与水分离,并使污水得到净化、澄清(良好的凝聚和沉淀性能)。
3.活性污泥法的基本流程——由曝气池、二沉池、曝气系统和污泥回流处理系统组成
4.活性污泥的组成:
a.具有代谢功能活性的微生物群体(Ma)
b.微生物(主要是细菌)内源代谢、自身氧化的残留物(Me)
c.由原污水挟入的难为细菌分解的惰性有机物质(Mi)
d.由污水挟入的无机物质(Mii)
5.活性污泥法的净化机理:
①吸附阶段:
由于絮状的活性污泥表面积很大(约2000~10000m2/m3),在表面上富集着大量的微生物,在其外部覆盖着多糖类的黏液层,污水中悬浮的和胶体的物质被絮凝和吸附去除。
这一过程能够在30min内完成,污水BOD的去除率可达70%。
它的速率取决于:
a.微生物的活性程度;b.反应器内水力扩散程度与水动力学的规律。
前者决定活性污泥微生物的吸附、凝聚性能;后者决定活性污泥絮凝体与有机污染物的接触程度。
②氧化阶段:
被摄入细胞体内的有机污染物,在各种胞内酶,如脱氢酶、氧化酶等的催化作用下,微生物对其进行代谢反应。
一部分有机物进行氧化分解,最终形成二氧化碳和水等稳定的无机物质,并提供合成新细胞物质所需的能量;另一部分有机污染物为微生物合成新的细胞。
③絮凝体的形成与絮凝沉淀阶段:
氧化阶段合成的菌体有机体絮凝形成絮凝体,通过重力沉淀从水中分离出来,使水得以净化。
6.活性污泥处理系统有效运行的基本条件和要求是:
(1)废水中含有足够的营养物质,有适当的C:
N:
P。
(2)混合液中应含有足够的溶解氧。
(3)活性污泥在反应器内呈悬浮状态,能够充分的与废水相接触。
(4)避免对微生物有毒害作用的物质进入。
(5)活性污泥的浓度应保持适当。
(6)适当的PH,活性污泥微生物的最适PH介于6.5-8.5之间。
(7)适当的水温。
15-30℃
(8)有机负荷率
7.活性污泥的性质和指标
(1)混合液悬浮固体浓度(mixedliquorsuspendedsolids,MLSS):
指曝气池中单位体积混合液中活性污泥悬浮固体的质量,也称之为污泥浓度。
MLVSS代表混合液悬浮固体中有机物的含量。
(2)污泥的沉降比(settledvolume,SV%):
指曝气池混合液静止30min后沉淀污泥的体积分数,通常采用1L的量筒测定污泥沉降比。
(3)污泥体积指数(sludgevolumeindex,SVI):
指曝气池混合液沉淀30min后,每单位质量干泥形成的湿污泥的体积,常用单位为ml/g。
污泥指数能较好的反映出活性污泥的松散程度,凝聚和沉降性能。
一般城市污水正常运行条件下的SVI在100~150之间。
SVI值过低,说明泥粒细小,无机质含量高,缺乏活性;过高,说明污泥的沉降性能不好,并且已有产生膨胀现象的可能。
如果SVI>200,污泥难于分离,容易产生污泥膨胀。
(4)污泥密度指数(SDI):
指曝气池混合液在静置30min后,含于100mL沉降污泥中的活性污泥悬浮固体的克数。
(5)污泥龄(SRT):
又称污泥平均停留时间。
指每日新增的污泥平均停留在曝气池中的天数,也就是曝气池全部活性污泥平均更新一次所需的时间,或工作着的活性污泥总量同每日排放污泥量的比值。
单位为d。
7.活性污泥法中的污泥参数
(1)污泥产率系数:
活性污泥每降解1kgBOD5所新生成的活性污泥的量。
(0.4-0.7)
(2)污泥负荷率(F/M):
又称有机底物(F)与微生物量(M)的比值,是指曝气池内单位质量活性污泥在单位时间内承受的有机物含量。
单位kgBOD5/(kgMLSS·d)(0.2-0.4)
(F/M比值是影响污泥增长速率,有机物去除速率,氧的利用速率以及污泥吸附凝聚性能的重要因素。
F/M大,说明营养过剩,微生物繁殖过快,处在对数增长期,去除率高,但污泥不易凝聚沉降,沉降性能差。
F/M小,说明营养过少,微生物由于缺乏营养而进入内源呼吸期,代谢自身细胞物质,影响去除效率,但沉降性能好。
因此,在废水处理中,应控制BOD负荷在一定的范围:
高负荷:
1.5~2.0;中负荷:
0.2~0.5;低负荷:
0.03~0.05。
)
(3)污染物容积负荷:
单位曝气池有效容积在单位时间内流入的污染物的量,kgBOD5/(m3·d)表示。
(4)水力停留时间:
曝气池有效容积与污水流量之比值,表示污水在曝气池中的平均停留时间。
(6-10h)
8.活性污泥法的优缺点
活性污泥法具有处理能力强,出水水质好等优点,是当今世界范围内应用最广泛的一种废水生物处理工艺,但它也存在基建与运行费用较高、能耗较大、管理较复杂、易出现污泥膨胀和污泥上浮以及对氮、磷等营养物质去除效果有限等问题。
考点二、活性污泥法的发展和演变(★★★)
1912年英国ClarkandGage发现,最早的采用SBR工艺。
一、传统曝气法
传统推流式活性污泥法的特点:
a.废水中污染物浓度自池首至池尾逐渐下降;废水降解反应的推动力较大,降解效率较高;
b.推流式曝气池可采用多种运行方式;
c.曝气池面积大,不易短路,适合于处理大水量;
d.氧的利用率不均匀,入流端高,出流端低,会出现池尾供气过量的现象,增加动力费用。
二、渐减曝气
三、分步曝气法
分步曝气,又叫阶段曝气法,采用分点进水方式。
四、完全混合法
在搅拌的作用下,废水迅速与池中原有的混合液充分混合,因此混合液的组成、微生物群的量和质是完全均匀一致的。
完全混合式活性污泥法的特点:
✓抗冲击负荷能力强,池内混合液对废水起稀释作用;
✓全池需氧要求相同,能节省动力;
✓曝气池和沉淀池可合建,不需要单独设置污泥回流系统,便于运行管理;
✓废水降解反应的推动力较大,效率较高;
✓连续进水、出水可能造成短路,易引起污泥膨胀;
✓池容积不能太大,一般用于处理水量较小的情况,比较适宜处理高浓度有机废水。
五、浅层曝气法
(又名殷卡曝气,瑞典研制)
气泡在形成与破碎的一瞬间,氧转移率最高.与其在液体中的移动距离无关。
据德国埃姆歇实验站的测定结果,深度与单位能量吸氧率的关系:
结论:
在浅层处曝气,氧传递速率较高。
为了使液流保持一定的环流速率,将空气扩散器分布在曝气池相当部分的宽度上,并设一条纵墙,将水池分为二部分,迫使曝气时液体形成环流。
曝气原理如图:
曝气深度:
0.6-0.8m
池深:
3-4m
深宽比:
1.0-1.3
六、深层曝气
分为一般深层曝气和深井曝气
一般深层曝气水深可达到10-20m。
深井曝气水深可达50-150m,直径1.0-1.6m。
主要效益:
(1)水压增大,提高混合液的饱和溶解氧浓度,加快氧的传递速率,有利于活性污泥微生物的增殖和对有机物的降解;
(2)曝气池向竖向深度发展,减少占地面积。
深井曝气
◆曝气池分成两个部分,下降管和上升管。
◆污水及污泥从下降管导人,由上升管排出。
◆采用空气循环的方法启动,先在上升管中比较浅的部位输入空气,使液流开始循环,待液流完全循环后,再在下降管中逐步供给空气。
特点:
1)气液紊流大,液膜更新快,
2)氧利用率高,DO饱和度随深度的增加而增加,
3)气液接触时间长。
七、高负荷曝气或变型曝气
又称短时曝气活性污泥法或不完全处理活性污泥法,若出水要求不高,可以部分处理。
Ø曝气池中污泥量约为300-500mg/L;
Ø曝气时间约为2-3小时;
Ø处理效率约为65%。
八、克劳斯(Kraus)法
把厌氧消化池中的上清液加到回流污泥中一起曝气,解决由于碳水化合物负荷过高,微生物缺氮造成的污泥膨胀现象。
原理:
消化池上清液富含氨氮,提供生物所需氮,
消化污泥比重大,可改善污泥沉淀性能。
九、延时曝气法
Ø曝气时间长,约24-48h。
Ø曝气池中污泥浓度高,约3-6g/L,污泥负荷低。
Ø微生物处于内源呼吸阶段,剩余污泥少而稳定,无需消化,可直接排放。
ØBOD去除率75-95%。
Ø运行时对氮、磷的要求低,适应冲击的能力强。
Ø常不设沉淀池。
Ø适于污水量小的场合。
十、接触稳定法(吸附再生法)
◆可提高容积负荷,抗冲击负荷能力强。
◆最适于处理含悬浮和胶体物质较多的废水,如制革废水、焦化废水等。
◆不适于溶解性物质含量较高的污水。
十一、氧化沟
又称循环曝气法,是延时曝气的一种形式
特点:
v流态上介于完全混合与推流之间
v可考虑不设初沉池
v负荷较低,
当用转刷曝气时,水深不超过2.5m,沟中混合液流速0.3-0.6m/s。
氧化沟优点
对水质、水温、水量有较强的适应性;
污泥龄长,可完成脱氮除磷;
污泥产率低,稳定,不需消化处理;
简化了预处理,占地面积少。
可以不设初次沉淀池,污泥不需要厌氧消化;
曝气方式和构造形式多种多样的。
十二、纯氧曝气池
优点:
容器密闭,溶解氧饱和浓度高,氧传递速率增加。
污泥的沉淀性能好。
曝气时间短,约1.5-3.0h,MLSS较高,约4000-8000mg/L。
纯氧曝气池的缺点
装置复杂,运转管理麻烦。
水池严格密封,施工要求高。
如进水引入大量的碳氢化合物,易爆炸。
生成的二氧化碳会导致pH值下降。
十三、活性生物滤池(ABF)工艺
十四、吸附-生物降解工艺(AB)
◆未设初沉池,
◆B段由曝气池和二次沉淀池组成,
◆A、B段具有独立的回流系统,
◆A级以高负荷运行,B级以低负荷运行,
◆A级曝气池停留时间短,30-60min,B级停留2-4h。
十四、序批式活性污泥法(SBR法SequenceBatchReactor)
SBR工艺优点:
☯组成简单,不设二沉,无污泥回流;
☯耐冲击负荷,无需设调节池;
☯反应推动力大,出水水质好;
☯运行操作灵活,可脱氮除磷;
☯泥沉淀性好,有效防止污泥膨胀;
☯可用计算机控制,便于自控,易于维护管理。
【思考题】
1.活性污泥法的基本概念和基本流程是什么?
2.常用的活性污泥法曝气池的基本形式有哪些?
3.活性污泥法有哪些主要运行方式?
各运行方式有何特点?
本课时需要掌握的知识点共2个重要考点。
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