1、12-9活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,1.水力負荷； 2.有機負荷； 3.微生物濃度； 4.曝氣時間； 5.微生物平均停留時間； 6.氧傳遞速率； 7.回流污泥濃度； 8.污泥回流比； 9.曝氣池的構造； 10.pH和堿度； 11.溶解氧濃度; 12.污泥膨脹及其控制,12-9活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,1.水力負荷 流向污水廠的流量變化 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 泵的選擇不當造成的流量變化,12-9活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,水力負荷變化影響曝氣池和二次沉淀池的運行。 曝氣池：流量增加，停留時間縮短，影響出水水質(zhì)；同時影響曝氣池的水位。若為

2、機械表面曝氣機，水位變化，運行不穩(wěn)定。 二沉池：出水混濁。,12-9活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,2.污泥負荷 Ls 和X大，則V小。 要求處理效率高時, Ls不宜大于0.5kgBOD/kgMLSSd；如要求進入硝化階段, 一般0.15kgBOD/kgMLSSd。 高負荷可減小曝氣池體積， Ls可達1.0kgBOD/kgMLSSd，但出水水質(zhì)降低, 剩余污泥量大，增加污泥處置費用和難度。 低負荷池子大, 高污泥濃度, 基本上沒有剩余污泥-延時曝氣法。,12-9活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,3.微生物濃度 在設計中采用高的MLSS不能提高效益原因如下： 污泥量并不只是微生物的活細胞量

3、。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活細胞的比例減?。?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) 曝氣池污泥增加，要求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。,12-9活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,3.微生物濃度 各種曝氣設備都有其合理的氧傳遞速率范圍: 穿孔管20-30mg/(Lh)，微孔擴散器40-60mg/(Lh)，純氧曝氣150mg/(Lh), 一定的曝氣設備系統(tǒng)只能采用相應的污泥濃度，MLSS的提高是有限度的。 對不同的水質(zhì)、不同的工藝應根據(jù)具體情況探索合理的微生物濃度。 采用鼓風曝氣沒備的傳統(tǒng)活性污泥法時，曝氣池中ML

4、SS在2000mg/L左右是適宜的,12-9活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,4. 曝氣時間 曝氣時間和有機負荷、曝氣池需氧速率密切相關。 通常情況下, 城市污水最短曝氣時間3h; 曝氣池較小時，曝氣設備按系統(tǒng)的負荷峰值控制設計，其它時間，供氧量過大，浪費電力，設備的能力不能充分利用。 曝氣池較大，可降低需氧速率，同時由于負荷率降低，曝氣設備可以減小，曝氣設備利用率得到提高。,12-9活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,4.曝氣時間 長時間曝氣能降低剩余活性污泥量(由于好氧硝化以及內(nèi)源呼吸降低了活性物質(zhì)量)。這種系統(tǒng)更能適應負荷沖擊，但曝氣池容積增大 。 應仔細評價曝氣設備和能源消耗費用以及

5、曝氣池的基建費用，獲得最佳匹配。,12-9活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,5. 污泥泥齡(SRT) SRT至少等于HRT。此時, 微生物量小, 營養(yǎng)物質(zhì)相對豐富, 細菌活性強, 絮凝沉淀性差不易沉淀。 回流使SRT大于HRT, 微生物濃度增加可改善微生物絮凝性, 提高二沉池固液分離性能。但過長SRT會使微生物老化, 絮凝性變差, 并增加惰性物質(zhì)引起的濁度。 SRT應滿足工藝要求, 不能太短, 也不能過長。,12-9活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,5.污泥泥齡(SRT) 活性污泥系統(tǒng)SRT約為HRT的20倍。延時曝氣系統(tǒng)的比例為30-40:1。高負荷系統(tǒng)，接近10:1。 活性污泥法處理城

6、市污水水力停留時間4-6h; 延時曝氣水力停留時間24h; 高負荷系統(tǒng)曝氣時間為2-3h。 SRT決定活性污泥中微生物組成。,12-9活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,6. 氧傳遞速率 氧傳遞速率的二個過程 ：氧傳遞到水中 , 傳遞到微生物的膜表面。 供氣量一方面提供充足氧, 另一方面使懸浮固體處于懸浮紊動狀態(tài),使細菌得到氧。 曝氣設備的選擇、布置、曝氣方式以及與池型的配合，是提高曝氣池性能的重要條件。,12-9活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,6 氧傳遞速率 曝氣方式：機械曝氣，鼓風曝氣。 曝氣頭布置方式：布置在一側(cè)，鋪滿池底。 氣泡上升過程中向鄰近液體傳遞氧，氣泡氧濃度降低，相鄰液體氧

7、濃度提高，氧傳遞速率減慢。 要提高氧傳遞速率，應盡可能使單位氣量分布在最寬的斷面上(鋪滿池底)。但同樣氣量下會使曝氣強度(單位面積上氣體流量)不夠，MLSS下沉。因而把擴散板移向池的一邊，這樣能使MLSS保持懸浮狀態(tài)，應在實際設計時給以考慮。,12-9 活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,7. 回流污泥濃度 回流污泥濃度是活性污泥沉淀性能和回流污泥回流速率的函數(shù)。 曝氣池中的MLSS不可能高于回流污泥濃度，兩者越接近，回流比越大。,12-9活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,7. 回流污泥濃度 回流污泥的濃度限制了曝氣池中MLSS。 XR與污泥濃縮性能和濃縮時間有關， SVI(體積指數(shù))污泥沉

8、降濃縮性指標，SVI為100時相應回流污泥濃度10 000mg/L?；亓髂芰^大影響二沉池濃縮狀態(tài)，回流污泥濃度會相應降低。 沉降濃縮性差的污泥，XR在5 000-8 000mg/L; 若XR 在7 000 mg/L，則曝氣池MLSS在3 000mg/L，R必須大于0.75。,12-9 活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,8. 污泥回流量 回流污泥量與回流污泥濃度和所期望的MLSS濃度有關。要求的MLSS濃度高，回流量就要增大。 高污泥回流量會增大沉淀池流量，增加二沉池負荷，降低沉淀效率。 為使沉淀池運行穩(wěn)定，回流量的設計應有彈性，且應操作在可能的最低流量。 (污泥回流率r為：r=(X-Xo)

9、/(Xr-X), X0、Xr、X-分別為流入曝氣池的廢水、回流污泥和曝氣池混合液的懸浮固體濃度，(mg/l)。X-Xo為實際回流污泥SS濃度；Xr-X凈增回流污泥SS濃度。,12-9 活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,8.污泥回流量 回流方式：常量污泥回流優(yōu)于變量回流。 變量回流： 為保持穩(wěn)定有機負荷, 采用進水流量變化而調(diào)節(jié), 存在的問題： 進水流量增加，有機物濃度不一定保持或提高，提高回流比，往往降低有機負荷。 隨流量增加而增加回流量，對二沉池產(chǎn)生沖擊，出流惡化。 增加MLSS必須同時增大曝氣量，引起曝氣系統(tǒng)超負荷，也可能使出水惡化。,12-9 活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,常量回

10、流的優(yōu)勢： 入流較低時, 回流污泥量比從曝氣池中流入沉淀池的多，曝氣池MLSS增加，為流量和有機負荷的增加作準備，而沉淀池中貯存的污泥體積變得最小。 流量增加和有機負荷增加時，池中較高的MLSS已具備了適應條件，這時有更多MLSS流向沉淀池，而二次沉淀池也已留出了空間。MLSS能自動地響應流量和有機負荷的變化, 以產(chǎn)生最好的出流質(zhì)量。 季節(jié)性流量變化較大，只需幾個星期改變一次回流量。,12-9 活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,9.曝氣池的構造 曝氣池構造對活性物污泥法運行起著十分重要的作用。 推流式 完全混合式,12-9 活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,10. PH和堿度 活性污泥通常

11、運行在pH=6.58.5. 保持及能保持該范圍的原因 維持微生物正常代謝 代謝產(chǎn)物氨、碳酸鹽及水本身堿度，水本身酸及代謝酸。,12-9 活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,10. PH和堿度 問題及解決方法 缺少蛋白質(zhì)的污水，容易pH過低。糖廠、淀粉廠和某些合成化學廠，問題尤為嚴重。糖、醛、丙酮和乙醇代謝為有機酸，降低pH和減慢代謝速度。 堿、草木灰或石灰可直接添加到曝氣池，維持所希望的pH。堿或石灰同代謝產(chǎn)生的二氧化碳作用產(chǎn)生碳酸鈉或碳酸鈣可作為緩沖劑。 工業(yè)污水中的有機酸常在曝氣池前進行中和。有機物被代謝時，形成了相應的碳酸鹽。氨基化合物和蛋白質(zhì)由于代謝釋放了銨離子，從而形成碳酸銨 。,1

12、2-9 活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,10. PH和堿度 pH跌到5.5以下時，抑制硝化作用，可用pH來度量進行中的硝化作用。 pH低于6時，刺激霉菌和其它真菌的生長，抑制通常細菌的繁殖；絲狀真菌的沉淀性能差，導致絲狀菌膨脹，使過量的微生物流失于出流中。,12-9 活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,11. 溶解氧濃度 只要細菌能獲得所需的溶解氧進行代謝，其代謝速率不受溶解氧濃度的影響。當耗氧速率超過實際的氧傳遞速率時，代謝速率受氧傳遞速率控制。 好氧代謝(包括硝化)，僅發(fā)生在曝氣池中有剩余氧的地方。理論上剩余的氧約1mg/L足夠。,12-9 活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,11.溶

13、解氧濃度 研究認為 ： 單個懸浮好氧細菌,溶解氧濃度只要高于0.10.3mg/L，代謝速率就不受溶解氧濃度影響。 但污泥絮體是多個個體集結(jié)在一起的絮狀物，要使內(nèi)部的溶解氧濃度達到0.10.3，絮體周圍的溶解氧濃度一定要高得多，具體數(shù)值同絮體大小、結(jié)構及影響氧擴散性能的混合情況有關。,12-9 活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,11. 溶解氧濃度 混合情況決定絮體大小和結(jié)構。 過分曝氣，雖溶解氧濃度很高，但紊動劇烈，絮體破裂，出水濁度升高。特別是對于耗氧速度不高，而泥齡偏長的系統(tǒng)，強烈混合使破碎的絮休很難再凝聚。 保證絮體很好凝聚的條件是活性物質(zhì)占整個MLSS的1/3，當活性物質(zhì)低于10時，絮

14、體很易破碎而不能很好地再凝聚。這些離散的污泥沉淀性能差，往往流失于出流中,12-9 活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,13. 污泥膨脹 概念：正常的活性污泥沉降性能良好，污泥體積指數(shù)SVI在50150，活性污泥不正常時，污泥不易沉淀，SVI升高，混合液在1000mL量筒中沉淀30min后，污泥體積膨脹，上層清夜減少，這種現(xiàn)象稱污泥膨脹。 主要特征：污泥結(jié)構松散，質(zhì)量變輕，沉淀壓縮性差；SV值增大，有時達到90，SVI達到200以上，大量污泥流失，出水渾濁，二次沉淀池難以固液分離，回流污泥濃度低，無法維持曝氣池正常工作。但處理功能和凈化效果并不差。,12-9 活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理

15、,12.污泥膨脹 分類：絲狀菌膨脹和非絲狀菌膨脹 絲狀菌膨脹 絲狀菌過量發(fā)育的結(jié)果?；钚晕勰嗍蔷z團與絲狀菌的共生系統(tǒng)，二者平衡生長時，不會產(chǎn)生污泥膨脹，當絲狀菌生長超過菌膠團細菌時，大量的絲狀菌從污泥絮體中伸出很長的菌絲體，菌絲體互相搭接，構成一個框架結(jié)構，阻礙菌膠團的絮凝和沉降，引起膨脹問題,12-9 活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,12.污泥膨脹 絲狀菌膨脹 絲狀菌在曝氣池中過度增殖原因： 表面積容積比假說：絲狀菌比表面積比絮狀菌大很多，在取得低濃度底物(BOD、DO、N、P等)時更有利。例如菌膠團要求溶解氧至少0.5mg/L，而絲狀菌在溶解氧低于0.1mgL的環(huán)境中也能較好地生長。

16、所以，在低底物條件下，易發(fā)生污泥膨脹。,12-9 活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,12.污泥膨脹 絲狀菌膨脹 造成絲狀菌膨脹的因素,12-9 活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,12.污泥膨脹 絲狀菌膨脹,12-9 活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,12.污泥膨脹 絲狀菌膨脹,12-9 活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,12.污泥膨脹 絲狀菌膨脹,12-9 活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,12.污泥膨脹 非絲狀菌膨脹 與絲狀菌性膨脹類似，SVI很高，污泥難沉淀、壓縮。但處理效率仍很高，上清液也清澈。顯微鏡下，看不到絲狀細菌，即使看到也是數(shù)量極少的短絲狀菌 。 非絲狀菌膨脹主要發(fā)生在

17、水溫較低而污泥負荷太高時，此時細菌吸附大量有機物,來不及代謝,在胞外積貯大量高粘性多糖類物質(zhì), 表面附著水大為增加，難以沉淀壓縮，污泥SVI很高，形成膨脹污泥,12-9 活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,運行中發(fā)生污泥膨脹，針對膨脹的類型和絲狀菌的特性，采取以下措施抑制： 控制曝氣量，使曝氣池中保持適量的溶解氧（不低于12mg/L，不超過4mg/L）； 調(diào)整pH值； 如氮、磷比例失調(diào)，適量投加氮和的磷化合物； 投加化學藥劑（如鐵鹽凝聚劑、有機陽離子凝聚劑，某些黃泥等惰性物質(zhì)以及漂白粉、液氯等）。但投加藥劑費用較貴，停止加藥后又會恢復膨脹，而且并不是對各類膨脹都是有效的； 城市污水廠的污水在經(jīng)

18、過沉砂池后，跳越初沉池，直接進入曝氣池。 短期內(nèi)間歇曝氣(悶曝)。 調(diào)整污泥負荷，通常用處理后水稀釋進水。,12-9 活性污泥處理系統(tǒng)的設計、運行和管理,在設計時，對于容易發(fā)生污泥膨脹的污水，可以采取以下一些方法 減小城市污水廠的初沉池或取消初沉池，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，污泥沉降性能改善； 兩級生物處理法，即采用沉砂池一級曝氣池中間沉淀池二級曝氣池二次沉淀池的工藝，或是初次沉淀池生物膜法處理曝氣池二次沉淀池等工藝。這種方法，實際改變了進入后面的曝氣池時的水質(zhì)，可以有效地防止活性污泥的膨脹； 對于現(xiàn)有的容易發(fā)生污泥嚴重膨脹的污水廠，可以在曝氣池的前面部分補充設置足夠的填料。這樣，既降低了曝氣池的污泥負荷，又改變了進入后面部分曝氣池的水質(zhì)，可以有效地克服活性污泥膨脹； 用氣浮法代替二次沉淀池，可以有效地使整個