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单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,4.3,活性污泥法,一、基本原理,活性污泥与活性污泥法,有机废水经过一段时间曝气后，水中会产生一种褐色絮凝体，其中含有大量的活性微生物，这种污泥絮体就是活性污泥。活性污泥是以大量的活性微生物为主体，主要由菌胶团细菌、原生动物和后生动物民组成，此外，还有一些无机物，未被微生物分解的有机物和微生物自身代谢的残留物。活性污泥结构疏松，表面积很大，对有机污染物有着强烈的吸附凝聚和氧化分解能力，在条件适宜的时候，活性污泥又具有良好的自身凝聚和沉降性能。从废水处理角度看，这些特点都是十分可贵的。,活性污泥法就是以含于废水中的有机污染物为培养基，在有溶解氧的条件下，连续地培养活性污泥，再利用其吸附凝聚和氧化分解作用交货废水中有机污染物。,普通活性污泥法处理流程由以下几个部分组成。,初次沉淀池用以除去水中原生悬浮物。悬浮物少时，也可不设。,曝气池使废水中有机污染物与活性污泥充分接触，并吸附和氧化分解有机污染物。,曝气系统供给曝气池生物反应所必需的氧气，并起混合搅拌作用。,二交沉淀池用以分离曝气池出水中的活性污泥。,污泥回收系统把二次沉淀池中的一部分沉淀污泥再回流到曝气池，以保证曝气池有足够的微生物浓度。,剩余污泥排放系统在曝气池内，污泥不断繁殖，这部分净增的污泥量构成所谓剩余污泥，通过排入系统将其排放。,活性污泥法具有以下特点：,净化效率高，占地面积较少，臭味轻微；产生剩余污泥量大。,对水质水量的变动比较敏感，缓冲能力弱。,活性污泥中的微生物及其变化规律。,活性污泥是由细菌、真菌、原子动物和后生动物等不同种属的微生物组成的。在净化废水时，它们与废水中的有机营养物形成了极为复杂的食物链。最先担当交货任务的是异养型细菌和腐生性真菌，其中细菌无论从组成还是功能上，都是极重要的万分。在一定能量条件下，大部分细菌形成菌胶团。而真菌由于多呈丝状，对形成具有良好沉淀性能的絮凝体有妨碍，一般并不希望更多的真菌出现。当条件合适时，会促进真菌生长繁殖。,原生动物吞食活的细菌，是细菌的一次捕食者。活性污泥中常见的原生动物有鞭毛虫类，肉足虫类、纤毛虫类和吸管虫类。但这些原子动物长非同时出现，而是随条件及水质的变化而变化。一般在曝气的初期，肉足虫和鞭毛虫占优势；按着是自由游动型的纤毛虫逐渐成熟，固着型的纤毛虫又相继占优势，特别是钟虫出现且较多时，则说明污泥成熟。所以原生动力折演替变化，可以用来评定活性污泥的质量及废水处理的情况。,后生二次捕食者。活性污泥中的后生动物象轮虫、线虫等，只能在氧很充足的条件下才出现，所以后生动物出现是水质处理相当好的标志。,活性污泥净化废水的机理,活性污泥对废水中悬浮或溶解性有机污染物（少数无机污染物）的净化，是由活性污泥吸附与凝聚和氧化与合成两个活性作用完成的。在废水处理中，要使活性污泥维持良好的状态，吸附凝聚与氧化合成应持适当的平衡。只要条件适当，活性污泥在与废水初期接触的,20-30,min,，,就可以去除,75%,以上的,BOD,，,这种现象称为活性污泥的初期吸附或生物吸附。初期吸附的基本原因，在于活性污泥具有巨大的表面积，介于,2000-10000,M,2,（,混合液），且其表面具有多糖类粘液层。如果废水中悬浮的或胶体的有机物多，则这种初期吸附去除的比率就大。此外，还与污泥状态有关：如果吸附与氧化分解失去适当的平衡，原吸附的有机物未氧化分解完全，则初期吸附量就小；如果原吸附于污染上的有机和代谢彻底，则二次吸附时的初期吸附量就大。但若回流污泥经历了长时间曝气，使微生物进入了内源呼吸期，活性降低，则再吸附能力也降低，所以初期吸附量就低。,活性污泥微生物以溶解的有机物为营养，当有机营养物质和氧充足，则以合成为主。但是在新细胞全盛的同时，部分细胞物质的氧化分解还是存在的。在有机营养缺乏时，这种自身分解则成为主要的获能方式；生物处理的内源呼吸也就是指的这种情况。经过活性污泥微生物的降解作用，虽然使一部分有机物无机化了，但是转化为细胞物质的有机物仅仅是改变了存在状态，就净化废水的意义来讲，总是并未完结。只有将其与水分离，才算打到净化目的。,菌体一般略在于胶体颗粒，仍能以稳定的悬浮状态分散于水中，难以沉淀分离。只有在其变成絮凝体以后，进行有效的分离才有可能。,活性污泥中的菌胶团以及常见的产碱杆菌、无色杆菌、黄杆菌、假单胞菌等，都是易于形成絮凝体的。但是在营养丰富和能量水平较高的情况下，由于细菌活力强，难以结合民絮凝体。只有在营养不足和能量水平较低的情况下，细菌活力低，运动能量弱，彼此才易结合成絮凝体。在活性污泥法混合液中，如果营养与污泥之间的比值高，微生物处于对数增长期，其含能水平高，污泥凝聚性差；反之，营养与污泥微生物比值降低，致使微生物增长处于增长率下降段或其后期，由于含能量低故易于凝聚，普通活性污泥法的曝气池的末端即呈现后一状态。,二、性污泥法降解有机物的规律,污染对有机物的转化过程，也就是代谢过程，它由微生物的合成（活性污泥的增长），有机物的氧化分解（包括部分细胞物质的分解），以及溶解氧的消耗所组成。所以基南,BOD,浓度与其去除速度，污泥的繁殖与,BOD,去除速度、耗氧速度与,BOD,去除速度之间的关系，是研究净化理论的核心。,1.,基质浓度及其去除速度的关系,单位污泥降解有机物的速度（,V,），,根据米一门氏酶反应关系，可用下式表示：,式中：以,Vss,表示的活性污泥浓度，,mgVss,/l,以,BOD,表示的基质浓度，,mgBOD,/l,；,最大反应速度常数；,米氏常数，其值等于基质去除速度为最大值的一半时的基质浓度。,由此式可知，基质浓度很高时,LLK,m,，,基质去除速度与其浓度无关，即,V=K,，,达最大值。当基质浓度很低时，,LK,m,，,基质去除速度为一（级）次反应。当活性污泥浓度不同时，,K,m,越小，即,1/,K,m,越大，去除速度大，可将,1/,K,m,视为恬性污泥与基质结合的亲合力。由式可变换为,1/,V,和,1/,L,的直线式，按各时刻其质平衡浓度,L,和单位污泥反应速度,V,的一系列实验数据，用图解法求得,K,和,K,m,，,Echenfelder,等人则将基质降解按高浓度相与低浓度相分别予以表示。在高基质浓度下，即,BOD,5,/,Vss,为以上时，少性污泥的增长速度与,BOD,浓度无关，仅与活性污泥微生物量一级关系：,式中,s,为,t,时刻的污泥浓度，时的活性污泥微生物,a,为去每公斤,BOD,所产生的污泥量，,L,R,为去除的,BOD,量,(,kg),，,K,1,为高基质浓度时的污泥增长常数。积分式，并代入,S,与,S,0,的关系，得,由式可知，在,BOD,基质浓度高的时候，,BOD,去除浓度,L,r,和,BOD,残余,L,余并无关系。在活性污泥法中，,BOD,基质浓度高，则污泥絮体分散，所以这种情况仅用于预处理，使其浓度降低，以适于正常的活性污泥法的处理。在低基质,BOD,浓度,(,L,0,Se,，,QwSr,Qse,所以：,这说明污泥令和增殖之间有密切关系，用污泥令控制剩余污泥量，已是一个重要方法。污泥令还有助于说明微生物的组成；世代时间比污泥令长的微生物在系统中的逐渐淘汰。所以要达到预期的处理效果，必须使污泥令适当，使活性污泥中净化微物生得到充分的增殖。,4,污泥沉降比（,Pv,）,污泥沉降比是指曝气池混合液在,100,ml,量筒中，静置沉降,3,min,后，沉降污泥与混合液之体积比（,%,）。正常污泥在静置,30,min,后，一般可达到它的最大密度。所以沉降比可反映曝气池正常运行的污泥数量，可以用于控制剩余污泥的排放，还能反映出污泥膨胀等异常情况。由于测定简单，便于说明问题，所以是评定活性污泥特性的重要指示之一。,5,污泥体积指数与污泥密度指数,（,1,）污泥体积指数（,SVI,或,Iv,）,曝气池出口混合液在静置,30,min,情况下，,1,克活性污泥悬浮固体所占的体积（,ml,）,称为污泥体积指数（,SVI,）,例题：某曝气池污泥沉降比,Pv,=30%,，,混事液活性污泥浓度为,3000,mg/l,，,求污泥指数,（,2,）污泥密度指数（,SDI,或,Ld,）,曝气池混合液在静置,30,min,的情况下，含于,100,ml,沉降污泥中的活性污泥中的活性污泥悬浮固体的克数，称为污泥密度指数（,SDI,）：,（,污泥密度指数）,上例中的,SDI=3000/10030=1,Sa,活性污泥悬浮固体浓度,污泥沉降比，当局泥指数都是表示活性污泥的凝聚沉降和浓缩性能的指标。一般应用污泥指数，它对曝气池的运行具有指导意义。,SVI,低时，沉长性能好，但吸附性能较差。,SVI,高时，沉降性能不好，即使具有良好的吸附性能，也不能很好控制泥水分离。一般认为：,（污泥体积指数）,SVI100,污泥沉降性能好,100,SVI200,污泥沉降性能一般,SVI200,污泥沉降性能不好,BOD-SS,负荷在,0.2-0.5,kgBODMLSS,日（混合液悬浮固体）范围内时，,SVI,在,100,左右比较合适。在曝气系统盍中，有时会出现污泥指数增高和污泥膨胀的现象。，其原因很多，但主要与污泥负荷有关，处理这业废水时，还与水质特性有关。奥福特（,0,rford,）,认为，当,BOD-SS,（,ss,为悬浮固体成悬浮物）负荷在,0.17-.05,kgBOD,/,kgMLSS,日范围时，,Ls,与,SVI,的关系为：,SVU=353Ls,0.983,在废水处理的设计与运行中，一般采用,BOD,负荷为,0.2-0.5,，延时曝气法为,0.03-0.05,效率较低而负荷较高的方法如改良曝气法为,2.0,以上各种工业废水的污泥负荷和,SVI,的关系曲线应通过试验求得。,温度对污泥负荷与,SVI,的关系的影响甚大，即温度高时，相应的负荷区间向污泥负荷值高的一侧移动。原因是温度影响微生物增殖速度。,四、运行中常见的问题：,污泥膨胀,在二次沉淀池或加速曝气池的沉淀区，有时出现污泥的膨胀与上浮现象。膨胀了的污泥结构松散，沉降性差，造成污泥上升而随水流失。这样不仅影响出水水质，而且由于污泥大量流失，使曝气池中混合液浓度不断降低，严重时，甚至破坏整个生化处理过程。,广义地把活性污泥的凝聚性和沉降性恶化，以及处理水混浊的现象总称为活性污泥的膨胀。就字面看，活性污泥的膨胀是指污泥体积增大而密度下降的现象。描述污泥膨胀程度的指标有,30,min,沉降比,Pv,、,污泥体积指数,SVI,、,和污泥密度指数,SDI,。,污泥膨胀上浮的原因很多，除了理化，生物及生化方面的原因外，还有运行管理和构筑物结构型式等方面的因素。,污泥膨胀可大致区分为丝状体膨胀和非丝状体膨胀两种。丝状体膨胀是由于比状微生物大量繁殖，菌胶团的繁殖生长受到抑制的结果。大多数污泥膨胀属于这一类。丝状体对活性污泥絮体起骨架作用，如果没有足够的丝状体，形成的絮不牢固，在曝气池紊动水流的冲击下容易被破碎成细小的针点体。这时污泥沉降快，,SVI,低，但出水混浊，这叫做非丝状体膨胀。,当丝状体过多，长出一般絮体的边界面伸入混合液时，其架桥妨碍了絮体间的密切接触，致使沉降较慢，密实性差和,SVI,（,污泥体积指数）高，但这时的上清液可能很清。,当丝状体存在的数目足以形成适宜的絮体骨架而无显著分枝伸入溶液时，絮体大而浓颏，沉降性好，,SVI,低，上清液清净，这叫做非膨胀污泥。,以沉淀过的生活污水为料液的试验表明，丝状体长度小于,10,7,m/ml,者，为非膨胀污泥；反之为膨胀污泥。,导致丝状体大量繁殖的原因有：溶解氧浓度曝气池内溶解氧在,0.7-2.0,mg/l,范围内，虽然都可能出现丝状微生物，但在低溶解氧条件下却能生长良好，甚至能在厌氧条件下残存而不受影响。所以城市污水厂的曝气池溶解氧最低应保持在,2,mg/l,左右。冲击负荷如果曝气池内有机物超过正常负荷，污泥膨胀程度提高，引起絮体内部溶解氧消耗增高，在菌胶团内部产生了适宜丝状体生长的低溶解氧条件，从而促使丝状微生物的分枝超出絮体，伸入溶液。丝状体
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