第十二章 活性污泥法8-9節(jié)

第十二章

活性污泥法（4）熟悉活性污泥法的基本概念熟悉活性污泥法各種工藝流程運(yùn)行方式及其特點(diǎn)掌握活性污泥法的設(shè)計(jì)計(jì)算掌握影響活性污泥法系統(tǒng)運(yùn)行的主要因素及作用本章難點(diǎn)：活性污泥法的設(shè)計(jì)計(jì)算本章重點(diǎn)學(xué)時(shí)：8學(xué)時(shí)第八節(jié)二次沉淀池

第九節(jié)活性污泥法處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行與管理第八節(jié)二次沉淀池

二次沉淀池的功能要求1.澄清（固液分離）2.污泥濃縮（使回流污泥的含水率降低，回流污泥的體積減少）直接影響系統(tǒng)的出水水質(zhì)和回流污泥濃度基本原理基本原理1,2,3,4混合液濃度由高到低的沉淀曲線懸浮固體濃度越大，沉速越小二沉池的實(shí)際工作情況（1）二沉池中普遍存在著四個(gè)區(qū)：清水區(qū)、絮凝區(qū)、成層沉降區(qū)、污泥壓縮區(qū)。兩個(gè)界面：泥水界面和壓縮界面。（2）混合液進(jìn)入二沉池以后，立即被稀釋，固體濃度大大降低，形成一個(gè)絮凝區(qū)。絮凝區(qū)上部是清水區(qū)，兩者之間有一泥水界面。（3）絮凝區(qū)后是一個(gè)成層沉降區(qū)，在此區(qū)內(nèi)，固體濃度基本不變，沉速也基本不變。絮凝區(qū)中絮凝情況的優(yōu)劣，直接影響成層沉降區(qū)中泥花的形態(tài)、大小和沉速。（4）靠近池底處形成污泥壓縮區(qū)。壓縮區(qū)與成層沉降區(qū)之間有一明顯界面，固體濃度發(fā)生突變。二沉池的實(shí)際工作情況

二沉池的澄清能力與混合液進(jìn)入池后的

絮凝情況密切相關(guān)，也與二沉池的表面面積有關(guān)。

二沉池的濃縮能力主要與污泥性質(zhì)及泥斗的容積有關(guān)。

對于沉降性能良好的活性污泥，二沉池的泥斗容積可以較小。二沉淀池的構(gòu)造和計(jì)算二沉淀池的構(gòu)造與初沉池類似，可采用平流式、豎流式、輻流式。但因功能不同，在構(gòu)造上要注意以下特點(diǎn)：（1）仔細(xì)考慮二沉淀池的進(jìn)水部分，應(yīng)布水均勻并造成有利于絮凝的條件，使污泥絮體結(jié)大。（2）二沉池中污泥絮體較輕，容易被出水挾走，要限制出流堰處的流速，使單位堰長的出水量符合規(guī)范要求，一般出水堰最大負(fù)荷≤17L/（s·m

）。二沉淀池的構(gòu)造和計(jì)算（3）污泥斗的容積，要考慮污泥濃縮的要求。在二沉池內(nèi)，活性污泥中的溶解氧只有消耗，沒有補(bǔ)充，容易耗盡。缺氧時(shí)間過長可能影響活性污泥中微生物的活力，并可能因反硝化而使污泥上浮，故濃縮時(shí)間一般不超過2h。（4）二沉池應(yīng)設(shè)置浮渣的收集、撇除、輸送和處置裝置。二次沉淀池的容積計(jì)算方法可用下列兩個(gè)公式反映：式中：A——澄清區(qū)表面積，m2；Q——廢水設(shè)計(jì)流量，用最大時(shí)流量，m3/h；q——表面水力負(fù)荷，m3/（m2·h）或m/h；

Vs——污泥斗容積，m3；R——最大污泥回流比；平流式和輻流式一般≤1.5，豎流式≤2.0

ts——污泥在二次沉淀池中的濃縮時(shí)間，h。

二次沉淀池的構(gòu)造和計(jì)算為了減少污泥回流量，同時(shí)減輕后續(xù)污泥處理的水力負(fù)荷，要求二沉池排泥的污泥濃度盡量高，故需要二沉池污泥區(qū)應(yīng)保持一定的容積，保證污泥有一定的濃縮時(shí)間，但不應(yīng)過大，避免停留時(shí)間過長，因缺氧而失去活性，甚至反硝化或腐化上浮。第九節(jié)活性污泥法處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行與管理水力負(fù)荷有機(jī)負(fù)荷微生物濃度曝氣時(shí)間污泥泥齡氧傳遞速率回流污泥濃度污泥回流比曝氣池的構(gòu)造十、pH和堿度十一、溶解氧濃度十二、污泥膨脹及其控制流向污水廠的流量變化一、水力負(fù)荷一天內(nèi)的流量變化隨季節(jié)的流量變化雨水造成的流量變化泵的選擇不當(dāng)造成的流量變化高峰值約為平均流量的200%，最低值約為平均流量的50%夏季流量大冬季流量小降雨時(shí)流量增加很大，足以破壞污水處理廠的正常運(yùn)行，影響出水水質(zhì)水力負(fù)荷的變化影響活性污泥法系統(tǒng)的曝氣池和二沉淀池。流量增大，污水在曝氣池內(nèi)的停留時(shí)間縮短，影響出水質(zhì)量，同時(shí)影響曝氣池的水位。若為機(jī)械表面曝氣機(jī)，由于水面的變化，它的運(yùn)行就變得不穩(wěn)定。水力沖擊對二沉池的影響尤為嚴(yán)重。一、水力負(fù)荷二、有機(jī)負(fù)荷Ls

污泥負(fù)荷Ls和MLSS的設(shè)計(jì)值采用得大一些，曝氣池所需的體積可以小一些。當(dāng)要求的處理效率較高時(shí)，設(shè)計(jì)的污泥負(fù)荷一般不宜大于0.5kgBOD5/(kgMLSS·d)高污泥負(fù)荷雖然可以減小曝氣池的容積，但出水水質(zhì)要降低，而且使剩余污泥量增多，增加了污泥處置的費(fèi)用和困難，同時(shí)，整個(gè)處理系統(tǒng)較不耐沖擊，造成運(yùn)行中的不便。曝氣區(qū)容積的計(jì)算，設(shè)計(jì)中要考慮的主要問題是如何確定污泥負(fù)荷Ls和MLSS的設(shè)計(jì)值。

二、有機(jī)負(fù)荷Ls

近年來，很多研究人員，不主張采用高負(fù)荷系統(tǒng)為避免剩余污泥處置上的困難和保持污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，可以采用低的污泥負(fù)荷率（<0.1），把曝氣池建得很大，這就是延時(shí)曝氣法。曝氣區(qū)容積的計(jì)算，設(shè)計(jì)中要考慮的主要問題是如何確定污泥負(fù)荷Ls和MLSS的設(shè)計(jì)值。

二、有機(jī)負(fù)荷Ls

三、微生物濃度

在設(shè)計(jì)中采用高的MLSS并不能提高效益，原因如下：污泥量并不就是微生物的活細(xì)胞量。

曝氣池污泥量的增加意味著泥齡的增加，泥齡增加

污泥中活細(xì)胞比例減小微生物濃度過高

污泥在沉淀池中難以沉淀，影響出水水質(zhì)。污泥增加，要求曝氣池中有更高的氧傳遞速率，否則，微生物就受到抑制，處理效率降低。采用一定的曝氣設(shè)備系統(tǒng)，實(shí)際上只能夠采用相應(yīng)的污泥濃度，MLSS的提高是有限度的。三、微生物濃度

采用鼓風(fēng)曝氣設(shè)備的傳統(tǒng)活性污泥法時(shí)，曝氣池中MLSS在2000mg/L~4000mg/L比較適宜對于不同水質(zhì)、不同工藝應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況探索合理的微生物濃度四、曝氣時(shí)間

在通常情況下，城市污水的最短曝氣時(shí)間為3h，這和滿足曝氣池需氧速率有關(guān)。

當(dāng)曝氣池做得較小時(shí)，曝氣設(shè)備是按系統(tǒng)的負(fù)荷峰值控制設(shè)計(jì)的。這樣，在非高峰時(shí)間，供氧量過大，造成浪費(fèi)，設(shè)備的能力不能得到充分利用。

若曝氣池做得大些，可降低需氧速率，同時(shí)由于負(fù)荷率的降低，曝氣設(shè)備可以減小，曝氣設(shè)備的利用率得到提高。

要仔細(xì)評價(jià)曝氣設(shè)備和能源消耗的費(fèi)用以及曝氣池的基建費(fèi)用，使他們獲得最佳匹配五、污泥泥齡（SRT）SRT是活性污泥法系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中最重要的參數(shù)之一。選擇一定的有機(jī)負(fù)荷和MLSS濃度，就相應(yīng)決定了污泥的泥齡。

微生物平均停留時(shí)間═水力停留時(shí)間曝氣池內(nèi)的微生物濃度很低，大部分微生物充分分散

回流后，微生物平均停留時(shí)間>水力停留時(shí)間微生物濃度增加，微生物絮凝條件改善，提高二沉池中固液分離能力

污泥泥齡過長微生物老化，絮凝條件惡化，增加了惰性物質(zhì)引起的濁度。---沉淀效果差，處理效果差五、污泥泥齡（SRT）通?；钚晕勰喾ㄏ到y(tǒng)的微生物平均停留時(shí)間約為水力停留時(shí)間的20倍水力停留時(shí)間4~6h，相應(yīng)微生物停留時(shí)間3.3~5d延時(shí)曝氣系統(tǒng)的比例為30：1，甚至為40：1水力停留時(shí)間為24h，微生物停留時(shí)間為30d左右高負(fù)荷系統(tǒng)比例接近10：1曝氣時(shí)間為2~3h，微生物停留時(shí)間為1d五、污泥泥齡（SRT）

微生物平均停留時(shí)間還有助于說明活性污泥中微生物的組成。世代時(shí)間長于微生物平均停留時(shí)間的那些微生物幾乎不可能在該活性污泥中繁殖。溫度/℃生長率世代時(shí)間1011015135.520333.025601.7亞硝化單胞菌屬的生長率和世代時(shí)間溫度20℃，污泥泥齡2d時(shí)

細(xì)菌每日增加33%，排放50%排出多，增加少，導(dǎo)致最后消失，混合液中氨氮未硝化

提高污泥泥齡，硝化菌可以正常繁衍，可實(shí)現(xiàn)硝化過程六、氧傳遞速率氧傳遞速率要考慮二個(gè)過程要提高氧的傳遞速率氧傳遞到水中氧真正傳遞到微生物的膜表面必須有充足的氧量必須使混合液中的懸浮固體保持懸浮狀態(tài)和紊動(dòng)條件曝氣設(shè)備

提供充分的氧創(chuàng)造足夠的紊動(dòng)條件，剪切活性污泥絮體，使污泥絮體內(nèi)部細(xì)菌得到氧六、氧傳遞速率曝氣設(shè)備機(jī)械表面曝氣機(jī)----粉碎污水成小液滴，散布于連續(xù)的大氣相中擴(kuò)散曝氣器---粉碎空氣成微小氣泡，散布于連續(xù)的液相兩種方法幾乎同樣廣泛使用曝氣過程

擴(kuò)散器布滿大部分池底，同樣氣量下，曝氣強(qiáng)度不夠，MLSS沉下來擴(kuò)散設(shè)備布置在池底一邊，使曝氣池混合液螺旋運(yùn)動(dòng)，可促進(jìn)其處于懸浮狀態(tài)曝氣量目前曝氣設(shè)備一般具有充氧量調(diào)節(jié)功能進(jìn)出口導(dǎo)葉片、變頻調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速、多級調(diào)速裝置等七、回流污泥濃度

回流污泥濃度是活性污泥沉降特性和回流污泥回流速率的函數(shù)。

按右圖進(jìn)行物料衡算，可推得下列關(guān)系式：式中：X——曝氣池中的MLSS,mg/L;XR——回流污泥的懸浮固體濃度,mg/L;R

——污泥回流比。

根據(jù)上式可知，曝氣池中的MLSS不可能高于回流污泥濃度，兩者愈接近，回流比愈大。限制MLSS值的主要因素是回流污泥的濃度。

衡量活性污泥的沉降濃縮特性的指標(biāo)，它是指曝氣池混合液沉淀30min后，每單位質(zhì)量干泥形成的濕泥的體積，常用單位是mL/g。

（1）在曝氣池出口處取混合液試樣；

（2）測定MLSS（g/L）；

（3）把試樣放在一個(gè)1000mL的量筒中沉淀30min，讀出活性污泥的體積（mL）；

（4）按下式計(jì)算：活性污泥體積指數(shù)SVISVI的測定七、回流污泥濃度

通常SVI值為100，相應(yīng)回流污泥濃度為10000mg/L回流能力過大，會影響二沉池中的濃縮狀態(tài)八、污泥回流比

高的污泥回流比增大了進(jìn)入沉淀池的污泥流量，增加了二沉池的負(fù)荷，縮短了沉淀池的沉淀時(shí)間，降低了沉淀效率。

活性污泥回流比的設(shè)計(jì)應(yīng)有一定的范圍，并應(yīng)操作在可能的最低流量，以降低能耗并保持沉淀池運(yùn)行穩(wěn)定。九、曝氣池的構(gòu)造

推流式曝氣池完全混合式曝氣池示蹤劑的研究表明：推流式曝氣池的縱向混合很嚴(yán)重氧消耗率的數(shù)據(jù)表明：氧的傳遞受到限制處理量小時(shí)，只配有一個(gè)機(jī)械曝氣機(jī)，很容易圍繞曝氣機(jī)形成混合區(qū)處理量大時(shí)，曝氣池也相應(yīng)增大，曝氣池不是充分完全混合的十、pH和堿度

活性污泥pH通常為6.5～8.5。

pH之所以能保持在這個(gè)范圍，是由于污水中的蛋白質(zhì)代謝后產(chǎn)生碳酸銨堿度和從天然水中帶來的堿度所致。原水缺少堿度------生成的CO2、有機(jī)酸可降低pH,甚至5.0,硝化作用會受到明顯抑制。

生活污水中有足夠的堿度使pH保持在較好的水平。

十、pH和堿度

活性污泥pH通常為6.5～8.5。

pH之所以能保持在這個(gè)范圍，是由于污水中的蛋白質(zhì)代謝后產(chǎn)生碳酸銨堿度和從天然水中帶來的堿度所致。工業(yè)廢水中的有機(jī)酸通常在進(jìn)入曝氣池前進(jìn)行中和。pH＜6，有利于霉菌和其他真菌生長，抑制通常細(xì)菌繁殖，易導(dǎo)致絲狀菌膨脹

工業(yè)污水中經(jīng)常缺少蛋白質(zhì)，因而產(chǎn)生pH過低的問題。原因—糖、醛、丙酮和乙醇被細(xì)菌代謝為有機(jī)酸，可降低pH和減慢代謝速率十一、溶解氧濃度

通常溶解氧濃度不是一個(gè)關(guān)鍵因素，除非溶解氧濃度跌落到接近于零。只要細(xì)菌能獲得所需要的溶解氧來進(jìn)行代謝，其代謝速率就不受溶解氧的影響。好氧代謝，包括硝化過程，只發(fā)生在曝氣池中有溶解氧的地方。一般認(rèn)為混合液中溶解氧濃度應(yīng)保持在0.5～2mg/L，以保證活性污泥系統(tǒng)的正常運(yùn)行。十一、溶解氧濃度

通常溶解氧濃度不是一個(gè)關(guān)鍵因素，除非溶解氧濃度跌落到接近于零。只要細(xì)菌能獲得所需要的溶解氧來進(jìn)行代謝，其代謝速率就不受溶解氧的影響。過分的曝氣使氧濃度得到提高，但由于紊動(dòng)過于劇烈，導(dǎo)致絮狀體破裂，使出水濁度升高。特別是對于耗氧速率不快而泥齡偏長的系統(tǒng)，強(qiáng)烈混合使破碎的絮狀體不能很好地再凝聚。---原生動(dòng)物也不能去除過分曝氣使這些顆?？赡芊e聚在沉淀池表面，形成深褐色浮渣十二、污泥膨脹及其控制

正常的活性污泥沉降性能良好，其污泥體積指數(shù)SVI在50～150之間；當(dāng)活性污泥不正常時(shí)，污泥不易沉淀，反映在SVI值升高。

混合液在1000mL量筒中沉淀30min后，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?；钚晕勰嗯蛎浛煞譃槲勰嘀薪z狀菌大量繁殖導(dǎo)致的絲狀菌性膨脹并無大量絲狀菌存在的非絲狀菌性膨脹

主要表現(xiàn)：壓縮性能差，沉淀性能不良，但處理功能和凈化效果不差一般認(rèn)為，SVI超過200，就屬于污泥膨脹絲狀菌性膨脹絮花狀物質(zhì)，其骨干是菌膠團(tuán)正常的活性污泥絲狀菌大量出現(xiàn)，主要是有鞘細(xì)菌和硫細(xì)菌不正常的情況下當(dāng)污泥中有大量絲狀菌時(shí)，大量有一定強(qiáng)度的絲狀體相互支撐、交錯(cuò)，大大惡化了污泥的沉降、壓縮性能，形成了污泥膨脹。

絲狀菌性膨脹的主要因素污水水質(zhì)運(yùn)行條件工藝方法

污水水質(zhì)是造成污泥膨脹的最主要因素。

含溶解性碳水化合物多的污水往往發(fā)生由浮游球衣細(xì)菌引起的絲狀膨脹。

含硫化物多的污水往往發(fā)生由硫細(xì)菌引起的絲狀膨脹。

水溫低于15℃時(shí)，一般不會發(fā)生膨脹。pH低時(shí)，容易產(chǎn)生膨脹。絲狀菌性膨脹的主要因素污水水質(zhì)運(yùn)行條件工藝方法有研究認(rèn)為C、N、P比例對發(fā)生絲狀膨脹影響很大，N、P不足易發(fā)生絲狀膨脹有的研究表明，含N太高，促使了污泥膨脹絲狀菌性膨脹的主要因素污水水質(zhì)運(yùn)行條件工藝方法影響污泥絲狀膨脹的主要因素是水質(zhì)，而不是污泥負(fù)荷有些污泥，不論污泥負(fù)荷高低，都會發(fā)生絲狀膨脹溶解氧濃度的影響，結(jié)論有矛盾DO低—容易發(fā)生由浮游球衣細(xì)菌和絲硫細(xì)菌引起的污泥膨脹含硫化物高的污水，不論DO高低，都會產(chǎn)生由硫細(xì)菌過度繁殖引起的污泥膨脹絲狀菌性膨脹的主要因素污水水質(zhì)運(yùn)行條件工藝方法

完全混合的工藝方法比傳統(tǒng)的推流方式較易發(fā)生污泥膨脹。

不設(shè)初次沉淀池的活性污泥法，不容易發(fā)生污泥膨脹。

葉輪式機(jī)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效地克制浮游球衣細(xì)菌引起的污泥膨脹。

非絲狀菌性膨脹

發(fā)生污泥非絲狀菌性膨脹時(shí)，處理效率仍很高，上清液也清澈。現(xiàn)象非絲狀菌膨脹污泥含有大量的表面附著水，細(xì)菌外面包有黏度極高的多糖類物質(zhì)黏性物質(zhì)---由葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖、脫氧核糖等形成的多糖類非絲狀菌性膨脹

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(shí)。

微生物的負(fù)荷高，細(xì)菌吸收了大量的營養(yǎng)物，但由于溫度低，代謝速度較慢，就積貯起大量高黏性的多糖類物質(zhì)。這些多糖類物質(zhì)的積貯，使活性污泥的表面附著水大大增加，使污泥形成污泥膨脹。

發(fā)生污泥非絲狀菌性膨脹時(shí)，處理效率仍很高，上清液也清澈。

在運(yùn)行中，如發(fā)生污泥膨脹，針對膨脹的類型和絲狀菌的特性，可采取的抑制措施：(1)控制曝氣量，使曝氣池中保持適量的溶解氧；1~2mg/L≦DO≦4mg/L(3)如磷、氮的比例失調(diào)，可適量投加氮化合物和磷化合物；(4)投加一些化學(xué)藥劑；(5)城鎮(zhèn)污水廠的污水在經(jīng)過沉砂池后，跳躍初沉池，直接進(jìn)入曝氣池。

在設(shè)計(jì)時(shí)，對于容易發(fā)生污泥膨脹的污水，可以采用以下一些方法：(1)減少城市污水廠的初沉池或取消初沉池，增加進(jìn)入曝氣池的污水中的懸浮物，可使曝氣池中的污泥濃度明顯提高，污泥沉降性能改善；(3)對于現(xiàn)有的容易發(fā)生污泥嚴(yán)重膨脹的污水廠，可以在曝氣池的前端補(bǔ)充設(shè)置足夠的填料（降低了曝氣池的污泥負(fù)荷，也改變了進(jìn)入后面部分曝氣池的水質(zhì)）；

(4)用氣浮法代替二次沉淀池，可以有效地使這個(gè)處理系統(tǒng)維持正常運(yùn)行。缺點(diǎn)是氣浮設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用比二沉池高1.污泥腐化2.污泥上浮3.污泥解體4.泥水界面不明顯5.污泥膨脹絲狀菌性污泥膨脹；非絲狀菌污泥膨脹6.泡沫及其控制化學(xué)泡沫：生物泡沫：十三、活性污泥系統(tǒng)的常見異?，F(xiàn)象與對策（混合液DO不足）

現(xiàn)象：活性污泥呈灰黑色、污泥發(fā)生厭氧反應(yīng)，污泥中出現(xiàn)硫細(xì)菌，出水水質(zhì)惡化；

原因：1)負(fù)荷量增高；

2)曝氣不足；

3)工業(yè)廢水的流入等；

對策：1)控制負(fù)荷量；

2)增大曝氣