活性污泥法基本原理

活性污泥法的基本原理

一．基本概念和工艺流程

（一）基本概念

1．活性污泥法：以活性污泥为主体的污水生物处理。

2．活性污泥：颜色呈黄褐色，有大量微生物组成，易于与水分离，能使污水得到净化，澄清的絮凝体

（二）工艺原理

1．曝气池：作用：降解有机物（BOD5）

2．二沉池：作用：泥水分离。

3．曝气装置：作用于①充氧化②搅拌混合

4．回流装置：作用：接种污泥

5．剩余污泥排放装置：作用：排除增长的污泥量，使曝气池内的微生物量平衡。

混合液：污水回流污泥和空气相互混合而形成的液体。

二．活性污泥形态和活性污泥微生物

（一）形态：

1、外观形态：颜色黄褐色，絮绒状

2．特点：①颗粒大小：0.02－0.2mm ②具有很大的表面积。③含水率>99%，C<1%固体物质。④比重1.002－1.006，比水略大，可以泥水分离。

3.组成：

有机物：{具有代谢功能，活性的微生物群体Ma

{微生物内源代谢，自身氧化残留物Me

{源污水挟入的难生物降解惰性有机物Mi

无机物：全部有原污水挟入Mii

（二）活性污泥微生物及其在活性污泥反应中作用

1．细菌：占大多数，生殖速率高，世代时间性20-30分钟；

2．真菌：丝状菌→污泥膨胀。

3．原生动物

鞭毛虫，肉足虫和纤毛虫。

作用：捕食游离细菌，使水进一步净化。

活性污泥培养初期：水质较差，游离细菌较多，鞭毛虫和肉足虫出现，其中肉足虫占优势，接着游泳型纤毛虫到活到活性污泥成熟，出现带柄固着纤毛虫。

☆原生动物作为活性污泥处理系统的指示性生物。

4．后生动物：（主要指轮虫）

在活性污泥处理系统中很少出现。

作用：吞食原生动物，使水进一步净化。

存在完全氧化型的延时曝气补充中，后生动物是不质非常稳定的标志。

（三）活性污泥微生物的增殖和活性污泥增长

四个阶段：

1．适应期（延迟期，调整期）

特点：细菌总量不变，但有质的变化

2．对数增殖期增殖旺盛期或等速增殖期）

细菌总数迅速增加，增殖表速率最大，增殖速率大于衰亡速率。3．减速增殖期（稳定期或平衡期）

细菌总数达最大，增殖速率等于衰亡速率。

4．内源呼吸期：（衰亡期）

细菌总数不断减小，增殖速率小于衷亡速率，微生物的增殖要受到有机物含量的控制。

（四）活性污泥絮凝体形成

菌胶团：P99 细菌集团MLSS

原理：活性絮凝体的形成与曝气池内的能含量有关

☆能含量：曝气池内的有机物量与微生物量的比值，用F/M表示。有机物F小，F/M小，能含量低，处于内源呼吸期，有利于絮凝体形成。

F大，F/M大，1/2mv2大，引力小不易结合。

F小，F/M小，V↓，易结合成小的菌胶团→生物絮凝体。

Ma+Me+Mi+Mii

三．活性污泥净化反应过程

１、初期吸附去除阶段

5-10分钟有机物高速去除

定义：P100，吸附去除的原因→有巨大表面积，吸附力强，外部覆盖着多糖类的粘质层。

吸附去除结果：有机物从污水中转移到活性污泥上去

2．微生物代谢

酶：透膜酶

大分子（水解酶）→小分子（透膜酶）→细菌体内→微生物代谢

↗（分解代谢）→无机物+Q ↗残存物质（20%）

有机物+O2（异养菌）→（合成代谢）→新细胞（内源代谢）→无机物质+Q（80%）

4.2 活性污泥净化反应影响因素与主要设计运行参数

一．影响因素

1．营养物质平衡：C N P

碳源N源无机盐类

C→BOD5≥100m3/L 城市污水满足对某些工业废水，C低，补充碳源N：生活污水满足

对某些废水，N不足。（尿素，（NH4）2SO4

Na3PO4-K3PO4 C:N:P=100:5:1

2．DO：{过低：微生物生理活动不能正常进行，处理效果差

{过高：①有机物降解过快，微生物因缺营养而死亡②耗能过大经济浪费

曝气池出口处DO 2mg/L(局部区域进水口处较低，不宜低于1mg/L) 3．PH 6.5—8.5 偏碱

PH> 8.5 粘性物质破坏→活性污泥结构破坏

PH<6.5:分子结构有变化

4.水温:{低温细菌

{中温细菌一般化10℃--45℃污水中草药15℃--35℃

{高温细菌↘对常年或半年处于低温地区,曝气池建在室内,建在室外要有保温措施.

5.有毒物质→ 对微生物抑制和毒害作用

重金属离子CN- 酚

S2-

二.活性污泥处理系统的控制指标和设计运行操作参数

目标:{①使水质,水量得到控制

{②使活性污泥量保持相对稳定

{③控制混合液中DO浓度,满足要求

{④使活性污泥有机物和DO充分接触

控制指标(对活性污泥的评价指标)→(工程上)设计运行操作的参数

1.表示控制混合液中活性污泥微生物量的指标混合液→ 污泥浓度

⑴混合液悬浮固体浓度(简化混合液污泥浓度) 英文:Mixed liquid suspended solids (mlss)

定义:P106

MLSS=(活性污泥固体物总重量)/混合液体积

MLSS=Ma+Me+Mi+Mii (Me+Mi)→非活性Mii→无机

⑵混合液挥发性悬浮固体浓度

SS {MLVSS 有

{MLSS 无

一般用f表示=MLVSS/MLSS 城市污水落石出0.7---0.8

２、活性污泥的沉降性能及评定指标

⑴污泥沉降比P107

SV=(混合液30min静沉的沉降污泥体积ml)/(原混合液体积l)

意义:SV小,沉淀污泥体积小,污泥沉降性能好.

城市污水: 15%---30%

⑵污泥溶积指数: (SVI) (sludgs V olume Index)

SVI=(混合液30min静沉形成的活性污泥溶积ml)/（混合液中悬浮固体干重g）

=（（混合静沉30min的污泥体积）/（混合液体积））/（（混合液悬浮固体干重）/混合液体积））

=SV/MLSS

意义：SVI过低，无机颗粒多，污泥缺乏活性。

SVI过高，污泥沉降性能不好，易发生膨胀。

SVI：70-100 SVI=100 SVI=120

工程意义：{①SVI与OBD污泥负荷关系

{②SVI－MLSS图

3．污泥龄（sludge age）

指曝气池内活性污泥平均停留时间，以称生物固体平均停留时间。在曝气池内，有机物降解过程中，微生物保持系统平衡，必须排除相当于每日增长的污泥量。