水污染控制工程(第十八講)0

1、環(huán)境工程環(huán)境工程（五）活性污泥法系統(tǒng)運行中的一些重要問題（五）活性污泥法系統(tǒng)運行中的一些重要問題 1、水力負(fù)荷、水力負(fù)荷 水力負(fù)荷的變化影響活性污泥法系統(tǒng)的曝水力負(fù)荷的變化影響活性污泥法系統(tǒng)的曝氣池和二次沉淀池氣池和二次沉淀池。當(dāng)流量增加時，污水在。當(dāng)流量增加時，污水在曝氣池內(nèi)的停留時間縮短，影響出水質(zhì)量，曝氣池內(nèi)的停留時間縮短，影響出水質(zhì)量，同時影響曝氣池的水位。若為機械表面曝氣同時影響曝氣池的水位。若為機械表面曝氣機，由于水位的變化，它的運行就變得不穩(wěn)機，由于水位的變化，它的運行就變得不穩(wěn)定。定。水力影響的主要部分是二次沉淀池。水力影響的主要部分是二次沉淀池。環(huán)境工程環(huán)境工程2、有機負(fù)荷、

2、有機負(fù)荷 曝氣區(qū)容積的計算，最早以經(jīng)驗的曝氣曝氣區(qū)容積的計算，最早以經(jīng)驗的曝氣時間作為主要的設(shè)計參數(shù)。時間作為主要的設(shè)計參數(shù)。曝氣池的容積曝氣池的容積=曝氣時間（曝氣時間（HRT）設(shè)計設(shè)計流量流量現(xiàn)在常以污泥的現(xiàn)在常以污泥的有機負(fù)荷率有機負(fù)荷率N作為設(shè)計參作為設(shè)計參數(shù)。數(shù)。 環(huán)境工程環(huán)境工程3、微生物濃度、微生物濃度提高提高MLSS，可以縮小曝氣池的容積，可以縮小曝氣池的容積，或，或可以可以降低污泥負(fù)荷率，提高處理效率降低污泥負(fù)荷率，提高處理效率。但。但采用高的采用高的MLSS不一定提高效益不一定提高效益。原因：（原因：（1）污泥量并不就是微生物的活細(xì)污泥量并不就是微生物的活細(xì)胞量。胞量。曝氣

3、池污泥量的增加意味著泥齡的曝氣池污泥量的增加意味著泥齡的增加，泥齡的增加就使污泥中的活細(xì)胞的增加，泥齡的增加就使污泥中的活細(xì)胞的比例減少。比例減少。環(huán)境工程環(huán)境工程（2）過高的微生物濃度在后續(xù)的沉淀池中過高的微生物濃度在后續(xù)的沉淀池中難于沉淀，影響出水水質(zhì)難于沉淀，影響出水水質(zhì)。（3）曝氣池污泥的增加，就要求曝氣池中曝氣池污泥的增加，就要求曝氣池中有更高的氧傳遞速率有更高的氧傳遞速率。否則，微生物就受。否則，微生物就受到抑制，處理效率降低。各種曝氣設(shè)備都到抑制，處理效率降低。各種曝氣設(shè)備都有其合理的氧傳遞速率的范圍。有其合理的氧傳遞速率的范圍。經(jīng)驗運行，采用鼓風(fēng)曝氣設(shè)備，曝氣池的經(jīng)驗運行，采用

4、鼓風(fēng)曝氣設(shè)備，曝氣池的MLSS在在2000mg/L左右是適宜的。左右是適宜的。 環(huán)境工程環(huán)境工程 4、曝氣時間、曝氣時間 曝氣時間和有機負(fù)荷的關(guān)系很密切。曝氣時間和有機負(fù)荷的關(guān)系很密切。 城市污水的最短曝氣時間為城市污水的最短曝氣時間為3h。 長時間曝氣能降低剩余活性污泥量長時間曝氣能降低剩余活性污泥量，這，這是由于好氧硝化以及內(nèi)源呼吸降低了活性是由于好氧硝化以及內(nèi)源呼吸降低了活性物質(zhì)量所致。這樣的系統(tǒng)更能適應(yīng)沖擊負(fù)物質(zhì)量所致。這樣的系統(tǒng)更能適應(yīng)沖擊負(fù)荷，但曝氣池容積增大。荷，但曝氣池容積增大。環(huán)境工程環(huán)境工程 5、微生物平均停留時間、微生物平均停留時間(MCRT) 微生物在曝氣池中的平均停留

5、時間，又微生物在曝氣池中的平均停留時間，又稱為泥齡稱為泥齡，是活性污泥法系統(tǒng)設(shè)計和運行，是活性污泥法系統(tǒng)設(shè)計和運行中最重要的參數(shù)之一。選擇一定的有機負(fù)中最重要的參數(shù)之一。選擇一定的有機負(fù)荷率和一定的荷率和一定的MLSS濃度，就相應(yīng)決定了濃度，就相應(yīng)決定了微生物的平均停留時間。微生物的平均停留時間。 微生物平均停留時間是工作著的活性污微生物平均停留時間是工作著的活性污泥總量同每日排放的剩余污泥量的比值，泥總量同每日排放的剩余污泥量的比值，單位是天單位是天。環(huán)境工程環(huán)境工程 活性污泥總量是活性污泥總量是5000kg，每日排泥為，每日排泥為500kg，則，則MCRT為為10d。 停留時間愈短，曝氣池

6、中的活性污泥更停留時間愈短，曝氣池中的活性污泥更新愈快，愈年輕新愈快，愈年輕。 微生物平均停留時間至少等于水力停留時微生物平均停留時間至少等于水力停留時間間，此時，曝氣池內(nèi)的微生物濃度很低，大，此時，曝氣池內(nèi)的微生物濃度很低，大部分微生物是充分分散的。部分微生物是充分分散的。 活性污泥法系統(tǒng)的微生物平均停留時活性污泥法系統(tǒng)的微生物平均停留時間約為水力停留時間的間約為水力停留時間的20倍。倍。 環(huán)境工程環(huán)境工程 6、氧傳遞速率、氧傳遞速率 氧傳遞速率最終確定任一活性污泥法系氧傳遞速率最終確定任一活性污泥法系統(tǒng)的能力。統(tǒng)的能力。 氧傳遞速率的兩個過程：氧傳遞到水中氧傳遞速率的兩個過程：氧傳遞到水中

7、以及真正傳遞到微生物的膜表面以及真正傳遞到微生物的膜表面。 機械表面曝氣機，是把水粉碎成小的液機械表面曝氣機，是把水粉碎成小的液滴，散布于連續(xù)的大氣相中，而擴散曝氣滴，散布于連續(xù)的大氣相中，而擴散曝氣器則把空氣粉碎成微小氣泡，散布與連續(xù)器則把空氣粉碎成微小氣泡，散布與連續(xù)的液相。目的是希望從空氣中獲得氧，提的液相。目的是希望從空氣中獲得氧，提高液相中的氧濃度。高液相中的氧濃度。環(huán)境工程環(huán)境工程 7、回流污泥濃度、回流污泥濃度 回流污泥濃度是活性污泥沉淀特性和回流污泥濃度是活性污泥沉淀特性和回流污泥回流速率的函數(shù)回流污泥回流速率的函數(shù)?；旌弦褐形勰??；旌弦褐形勰嗷緛碜曰亓魑勰?。所以基本來自回流

8、污泥。所以MLSS同回流污同回流污泥量和濃度有關(guān)。泥量和濃度有關(guān)。MLSS不可能高于回流不可能高于回流污泥濃度，兩者愈接近，回流污泥愈大。污泥濃度，兩者愈接近，回流污泥愈大。 回流污泥來自二沉池回流污泥來自二沉池。二沉池中污泥。二沉池中污泥濃度同活性污泥的沉降濃縮性能和濃縮時濃度同活性污泥的沉降濃縮性能和濃縮時間有關(guān)。間有關(guān)。環(huán)境工程環(huán)境工程 沉降濃縮性能略差的回流污泥，其濃沉降濃縮性能略差的回流污泥，其濃度范圍在度范圍在5000-8000mg/L，則回流量等于，則回流量等于原污水的原污水的25%。若回流濃度為。若回流濃度為5000mg/L，則回流量為原污水的則回流量為原污水的67%。環(huán)境工程

9、環(huán)境工程 8、回流污泥率、回流污泥率 MLSS濃度高，回流量就要增大濃度高，回流量就要增大。 高的污泥回流量增大了進入沉淀池的流高的污泥回流量增大了進入沉淀池的流量，增加了二沉池的負(fù)荷，縮短了沉淀池量，增加了二沉池的負(fù)荷，縮短了沉淀池的沉淀時間，降低了沉淀效率，使未被沉的沉淀時間，降低了沉淀效率，使未被沉淀的固體隨出流帶走。活性污泥回流率的淀的固體隨出流帶走。活性污泥回流率的設(shè)計應(yīng)有彈性，并應(yīng)操作在可能的最低流設(shè)計應(yīng)有彈性，并應(yīng)操作在可能的最低流量。這為沉淀池提供了最大穩(wěn)定性。量。這為沉淀池提供了最大穩(wěn)定性。環(huán)境工程環(huán)境工程 常量的污泥回流比變量回流好。常量的常量的污泥回流比變量回流好。常量的

10、污泥回流是最簡便的運行方式。在常量回污泥回流是最簡便的運行方式。在常量回流而當(dāng)入流量較低時，沉淀池中有較多的流而當(dāng)入流量較低時，沉淀池中有較多的回流污泥流入曝氣池，比從曝氣池中流入回流污泥流入曝氣池，比從曝氣池中流入沉淀池的污泥多。沉淀池的污泥多。環(huán)境工程環(huán)境工程 9、曝氣池的構(gòu)造、曝氣池的構(gòu)造 推流曝氣池實質(zhì)上類似串聯(lián)的幾個推流曝氣池實質(zhì)上類似串聯(lián)的幾個完全混合池完全混合池。處理量小的完全混合曝。處理量小的完全混合曝氣池是一個小的圓形和矩形池，只配氣池是一個小的圓形和矩形池，只配有一個機械曝氣機，很容易圍繞曝氣有一個機械曝氣機，很容易圍繞曝氣機形成混和區(qū)。但當(dāng)處理量變大后，機形成混和區(qū)。但當(dāng)

11、處理量變大后，曝氣池也相應(yīng)增大。曝氣池也相應(yīng)增大。環(huán)境工程環(huán)境工程 10、PH和堿度和堿度 活性污泥通常運行在活性污泥通常運行在PH6.5-8.5。由于由于污水中的蛋白質(zhì)代謝后產(chǎn)生的碳酸銨堿度污水中的蛋白質(zhì)代謝后產(chǎn)生的碳酸銨堿度和從天然水中帶來的堿度所致。和從天然水中帶來的堿度所致。生活污水生活污水中有足夠的堿度使中有足夠的堿度使PH保持在較好的水平保持在較好的水平。軟水地區(qū)的天然水中缺少天然堿度。由于軟水地區(qū)的天然水中缺少天然堿度。由于CO2和有機酸的形成。和有機酸的形成。PH可跌到可跌到5.5，甚至，甚至低于低于5.0。在這種系統(tǒng)中可用。在這種系統(tǒng)中可用PH來度量進來度量進行中的硝化作用。

12、行中的硝化作用。工業(yè)污水中經(jīng)常缺少蛋工業(yè)污水中經(jīng)常缺少蛋白質(zhì)，因而產(chǎn)生白質(zhì)，因而產(chǎn)生PH過低問題。過低問題。環(huán)境工程環(huán)境工程 在糖廠、淀粉廠和某些合成化學(xué)廠，這在糖廠、淀粉廠和某些合成化學(xué)廠，這個問題尤為嚴(yán)重。糖、醛、丙酮和乙醇被個問題尤為嚴(yán)重。糖、醛、丙酮和乙醇被細(xì)菌代謝為有機酸，它能降低細(xì)菌代謝為有機酸，它能降低PH和減慢和減慢代謝速度。堿或石灰能直接添加到曝氣池代謝速度。堿或石灰能直接添加到曝氣池中，以維持所希望的中，以維持所希望的PH。堿或石灰同代。堿或石灰同代謝產(chǎn)生的謝產(chǎn)生的CO2作用產(chǎn)生碳酸鈉或碳酸鈣可作用產(chǎn)生碳酸鈉或碳酸鈣可作為緩沖劑。工業(yè)污水中的有機酸通常在作為緩沖劑。工業(yè)污水

13、中的有機酸通常在進入曝氣池前進行中和。當(dāng)有機物被代謝進入曝氣池前進行中和。當(dāng)有機物被代謝時，形成了相應(yīng)的碳酸鹽。氨基化合物和時，形成了相應(yīng)的碳酸鹽。氨基化合物和蛋白質(zhì)由于代謝釋放了銨離子，從而形成蛋白質(zhì)由于代謝釋放了銨離子，從而形成了碳酸銨。了碳酸銨。環(huán)境工程環(huán)境工程 當(dāng)當(dāng)PH低于低于6時，刺激了霉菌和其它真時，刺激了霉菌和其它真菌的生長，抑制了通常細(xì)菌的繁殖。絲狀菌的生長，抑制了通常細(xì)菌的繁殖。絲狀真菌的沉淀性能差，使過量的微生物流失真菌的沉淀性能差，使過量的微生物流失于出流中。于出流中。環(huán)境工程環(huán)境工程 11溶解氧濃度溶解氧濃度 當(dāng)耗氧速率超過實際的氧傳遞速率時，當(dāng)耗氧速率超過實際的氧傳遞

14、速率時，代謝速率受氧傳遞速率控制代謝速率受氧傳遞速率控制。 好氧代謝，包括硝化，僅發(fā)生在曝氣好氧代謝，包括硝化，僅發(fā)生在曝氣池中有剩余氧的地方池中有剩余氧的地方。理論上講，剩余的。理論上講，剩余的氧約為氧約為1mg/L是足夠了。經(jīng)驗認(rèn)為混合液是足夠了。經(jīng)驗認(rèn)為混合液中溶解氧應(yīng)保持在中溶解氧應(yīng)保持在0.5-2mg/L，以保證活，以保證活性污泥系統(tǒng)正常的運行。性污泥系統(tǒng)正常的運行。環(huán)境工程環(huán)境工程 過分的曝氣過分的曝氣，雖溶解氧濃度很高，但，雖溶解氧濃度很高，但由于紊動過分劇烈，導(dǎo)致絮狀態(tài)體破裂，由于紊動過分劇烈，導(dǎo)致絮狀態(tài)體破裂，使出水濁度升高使出水濁度升高。過分的曝氣使這些顆。過分的曝氣使這些

15、顆粒有可能積聚在沉淀池的表面，形成深粒有可能積聚在沉淀池的表面，形成深褐色的浮渣。褐色的浮渣。環(huán)境工程環(huán)境工程 12污泥膨脹及其控制污泥膨脹及其控制 正常的活性污泥沉降性能良好，其污泥正常的活性污泥沉降性能良好，其污泥體積指數(shù)體積指數(shù)SVI在在50150之間；之間； 當(dāng)活性污泥不正常時，污泥就不易沉淀，當(dāng)活性污泥不正常時，污泥就不易沉淀，反映在反映在SVI值升高。值升高。 混合液在混合液在1000mL量筒中沉淀量筒中沉淀30min后，后，污泥體積膨脹，上層澄清液減少，這種現(xiàn)污泥體積膨脹，上層澄清液減少，這種現(xiàn)象稱為活性污泥膨脹象稱為活性污泥膨脹。環(huán)境工程環(huán)境工程 污泥膨脹的特點：污泥膨脹的特點

16、： 沉降性能惡化并不都是污泥膨脹現(xiàn)象，沉降性能惡化并不都是污泥膨脹現(xiàn)象，不應(yīng)混淆。不應(yīng)混淆。 膨脹的活性污泥，主要表現(xiàn)在：膨脹的活性污泥，主要表現(xiàn)在： 壓縮性能差，沉淀性能不良，這主要壓縮性能差，沉淀性能不良，這主要表現(xiàn)在表現(xiàn)在SVI值高。而它的處理功能和凈化值高。而它的處理功能和凈化效果并不差。效果并不差。環(huán)境工程環(huán)境工程活性污活性污泥膨脹泥膨脹可分為可分為 絲狀菌性膨脹絲狀菌性膨脹 非絲狀菌性膨脹非絲狀菌性膨脹 （1）絲狀菌性膨脹：污泥中的絲狀菌過絲狀菌性膨脹：污泥中的絲狀菌過度增長繁殖的結(jié)果。當(dāng)污泥中有大量絲度增長繁殖的結(jié)果。當(dāng)污泥中有大量絲狀菌時，大量具有一定強度的絲狀體相狀菌時，大量

17、具有一定強度的絲狀體相互支撐、交錯，大大惡化了污泥的沉降、互支撐、交錯，大大惡化了污泥的沉降、壓縮性能，形成污泥膨脹壓縮性能，形成污泥膨脹。環(huán)境工程環(huán)境工程其主要因素有：其主要因素有：A污水水質(zhì)污水水質(zhì) 其是造成污泥膨脹的最主要因素。含溶其是造成污泥膨脹的最主要因素。含溶解性碳水化合物高的污水往往發(fā)生由浮游解性碳水化合物高的污水往往發(fā)生由浮游球衣細(xì)菌引起的絲狀膨脹，含硫化物高的球衣細(xì)菌引起的絲狀膨脹，含硫化物高的污水往往發(fā)生由硫細(xì)菌引起的絲狀膨脹。污水往往發(fā)生由硫細(xì)菌引起的絲狀膨脹。污水的水溫和污水的水溫和PH值也對污泥膨脹有明顯值也對污泥膨脹有明顯的影響。水溫低于的影響。水溫低于15時，一般

18、不會膨脹。時，一般不會膨脹。PH低時，容易產(chǎn)生膨脹。低時，容易產(chǎn)生膨脹。環(huán)境工程環(huán)境工程B運行條件運行條件。曝氣池的負(fù)荷和溶解氧濃。曝氣池的負(fù)荷和溶解氧濃度都會影響污泥膨脹。曝氣池中的污泥負(fù)度都會影響污泥膨脹。曝氣池中的污泥負(fù)荷較高時，容易發(fā)生污泥膨脹。荷較高時，容易發(fā)生污泥膨脹。C工藝方法工藝方法。完全混合式的工藝方法比。完全混合式的工藝方法比傳統(tǒng)的推流方式較易發(fā)生污泥膨脹，而間傳統(tǒng)的推流方式較易發(fā)生污泥膨脹，而間歇運行的曝氣池最不容易發(fā)生污泥膨脹；歇運行的曝氣池最不容易發(fā)生污泥膨脹；不設(shè)初沉池（設(shè)沉砂池）的活性污泥法，不設(shè)初沉池（設(shè)沉砂池）的活性污泥法，SVI值較低，不容易發(fā)生污泥膨脹；葉

19、輪值較低，不容易發(fā)生污泥膨脹；葉輪式機械曝氣與鼓風(fēng)曝氣相比，易于發(fā)生絲式機械曝氣與鼓風(fēng)曝氣相比，易于發(fā)生絲狀菌性膨脹。射流曝氣的供氧方式可以有狀菌性膨脹。射流曝氣的供氧方式可以有效地克服浮游球衣細(xì)菌引起的污泥膨脹。效地克服浮游球衣細(xì)菌引起的污泥膨脹。環(huán)境工程環(huán)境工程（2）非絲狀菌性膨脹）非絲狀菌性膨脹 SVI值很高，污泥在沉淀池內(nèi)很難沉淀、值很高，污泥在沉淀池內(nèi)很難沉淀、壓縮。處理效率仍很高壓縮。處理效率仍很高,上清液也清澈。非上清液也清澈。非絲狀菌性膨脹污泥含有大量的表面附著水，絲狀菌性膨脹污泥含有大量的表面附著水，細(xì)菌外面包有粘度極高的粘性物質(zhì)，這種細(xì)菌外面包有粘度極高的粘性物質(zhì)，這種粘性

20、物質(zhì)是由葡萄糖、甘露糖等形成的多粘性物質(zhì)是由葡萄糖、甘露糖等形成的多糖類。糖類。 非絲狀菌性膨脹主要發(fā)生在污水水溫較非絲狀菌性膨脹主要發(fā)生在污水水溫較低而污泥負(fù)荷太高時。低而污泥負(fù)荷太高時。環(huán)境工程環(huán)境工程 在運行中，如在運行中，如發(fā)生污泥膨脹發(fā)生污泥膨脹，可針對膨脹，可針對膨脹的類型和絲狀菌的特性，的類型和絲狀菌的特性，采取以下一些抑制采取以下一些抑制的措施：的措施：A控制曝氣量，使曝氣池中保持適量的溶控制曝氣量，使曝氣池中保持適量的溶解氧；解氧；B、調(diào)整、調(diào)整PH值；值；C、如氮、磷的比例失調(diào)，可適量投加氮化、如氮、磷的比例失調(diào)，可適量投加氮化合物和磷化合物合物和磷化合物；環(huán)境工程環(huán)境工程

21、D、投加一些化學(xué)藥劑投加一些化學(xué)藥劑（如鐵鹽凝聚劑、有（如鐵鹽凝聚劑、有機陽離子凝聚劑，某些黃泥等惰性物質(zhì)以及機陽離子凝聚劑，某些黃泥等惰性物質(zhì)以及漂白粉、液氯等）。但投加藥劑費用較貴，漂白粉、液氯等）。但投加藥劑費用較貴，停止加藥后又會恢復(fù)膨脹，而且并不是對各停止加藥后又會恢復(fù)膨脹，而且并不是對各類膨脹都是有效的；類膨脹都是有效的；E、城市污水廠的污水在經(jīng)過沉砂池后，跳城市污水廠的污水在經(jīng)過沉砂池后，跳越初沉池，直接進入曝氣池越初沉池，直接進入曝氣池。環(huán)境工程環(huán)境工程 在設(shè)計時，對容易發(fā)生污泥膨脹的污水，在設(shè)計時，對容易發(fā)生污泥膨脹的污水，可以采取以下方法：可以采取以下方法：（1）減小城市污水廠初沉池或取消初沉減小城市污水廠初沉池或取消初沉池，增加進入曝氣池的污水中懸浮物，可池，增加進入曝氣池的污水中懸浮物，可使曝氣池中的污泥濃度明顯增加，污泥沉使曝氣池中的污泥濃度明顯增加，污泥沉降性能改善。降