环保专业一讲义:活性污泥法的动力学基础-环保工程师考试.doc
国家精品课程《水污染控制工程》3-活性污泥法
第四章、污水的生物处理
教学要求
1、掌握活性污泥法的基本原理及其反应机理 2、理解活性污泥法的重要概念与指标参数:如活性 污泥、剩余污泥、MLSS、MLVSS、SV、SVI、Qc、 容积负荷、污泥产率等。 3、理解活性污泥反应动力学基础及其应用。 4、掌握活性污泥的工艺技术或运行方式; 5、掌握曝气理论。 6、熟练掌握活性污泥系统的计算与设计; 时间安排 20h(其中机动2h)
7
后生动物(主要指轮虫),捕食菌胶团和原生动物,是水质稳 定的标志。因而利用镜检生物相评价活性污泥质量与污水处 理的质量。
• 思考题:后生动物的出现反映了处理水质较好,因此能否说 明出水氨氮较低,氨氮在生物处理过程中被硝化?
③微生物增殖与活性污泥的增长:
a、微生物增值:在污水处理系统或曝气池内微生物的增殖规 律与纯菌种的增殖规律相同,即停滞期(适应期),对数期, 静止期(也减速增殖期)和衰亡期(内源呼吸期)。
③泥龄(Sludge age)Qc:生物固体平均停留时间或活性污泥在 曝气池的平均停留时间,即曝气池内活性污泥总量与每日排 放污泥量之比,用公式表示:θc=VX/⊿X=VX/QwXr 。式中: ⊿X为曝气池内每日增长的活性污泥量,即要排放的活性污泥 量。
Qw为排放的剩余污泥体积。 Xr为剩余污泥浓度。其与SVI的关系为(Xr) max=106 /SVI • Qc是活性污混处理系统设计、运行的重要参数,在理论上也 具重要意义。因为不同泥龄代表不同微生物的组成,泥龄越 长,微生物世代长,则微生物增殖慢,但其个体大;反之, 增长速度快,个体小,出水水质相对差。 Qc长短与工艺组合 密切相关,不同的工艺微生物的组合、比例、个体特征有所 不同。污水处理就是通过控制泥龄或排泥,优选或驯化微生 物的组合,实现污染物的降解和转化。
活性污泥法动力学
浅谈好氧活性污泥法在污水治理中的应用随着城市化程度的不断深化,人口压力的逐步提高。
我国环境污染的情况也越来越严峻。
党和国家已经将环境保护确立为我国的基本国策之一。
目前,按照要素分类,环境污染主要包括大气污染、水体污染和土壤污染。
针对水体污染的治理,直接关系到人民群众的用水健康和环境的可持续发展。
传统的污水处理方法,较难直接分解污染物,残留量较高,容易造成二次污染;同时,成本较高,设备较为复杂。
而欠发达地区通常使用的方法是利用自然水体的自身净化能力对受到污染的水体进行净化,这种方法对自然环境的破坏较大,过多依赖水体的自然净化能力,不符合可持续发展的战略目标。
而新兴的微生物活性污泥法,因为其设备简单,投资较低,污水净化效率高,二次污染少等优势,得到了广泛的应用与认可。
并在实践中不断发展。
一、水体自净和活性污泥法自然界中的水体是存在自我净化的能力的。
当水体中存在一些有机污染物的时候。
水中的浮游生物、紫外线照射等影响因素就可以使有污染性的有机物转变为无害的简单物质。
使水体质量恢复到受到污染之前的水平。
这就是水体自净。
但是,水体自净是存在一个污染浓度的上限的。
也就是说,自然界的水体存在一定的自净容量。
超过自净容量的水体污染就不能被水体的自净能力所消化。
因此,自净容量就是指在水体正常生物循环过程中能够净化有机污染物的最大数量。
基于以上思路,我们可以人为扩大水体的自净容量。
这就引出了活性污泥法在污水处理中的应用。
活性污泥法,是利用活性污泥中的好氧生物,对污水中的污染物进行氧化还原。
使之变为无害化产物的过程。
将曝气池与二次沉淀池进行串联,并且将污泥管与之回联。
使得二次沉淀池中沉淀的污泥回流到曝气池中。
使这些污泥以及其中的活性成分能够在曝气池中起到凝聚、吸附的作用。
同时,其中的微生物能够使曝气池中的有害化学成分进行氧化分解。
这就是活性污泥法的基本原理和概念。
二、活性污泥法的基本原理活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理废水的一类好氧生物处理方法,生物絮体称活性污泥。
第四章 (4.1)活性污泥法的基本原理
Water Pollution Control Engineering
Historical Development suspended growth biological treatment processes
Early 1880s, Dr. Angus Smith, the aeration of wastewater in tanks to hasten the oxidation of the organic matter; In 1910, Black and Phelps, a considerable reduction in putrescibility (易腐烂) by forcing air into wastewater in basins; In 1912 and 1913, Clark and Gage, with aerated wastewater to cultivate growths of organisms in bottles and in the tanks partially filled with roofing slate(石板瓦)about 25mm apart and to greatly increase the degree of purification; In 1914, Ardern and Lockett, The sludge played an important part in the results obtained by aeration, in their paper they gave the name activated sludge.
3)内源代谢
(C5 H7 NO2 )n 5nO2 酶 5nCO2 2nH2O nNH3 H(4-3)
第一节 活性污泥法
2.高效性:SS ,COD、90%以上 3.灵活性 : 大,中,小水厂
高,中,低负荷 4.连续运行,可自动化 5.工艺(运行方式多样),功能多样化,
可脱氮,除磷
活性污泥法研究及应用的 现状和发展
1.超大型化(集中化) 微型化 2.高效快速(高负荷,节省体积) 3.节能,减少运行费用 4.深度净化功能,多功能化(N, P) 5.自动化控制管理 6.提高氧利用率 7.减少占地面积
沉降性与浓缩性评价指标
1.污泥沉降比:SV% 又称30min沉降比、混合液在量筒内静置30min后所形成沉淀污混
容积占混合液容积的百分比,SV值在15~30%左右 。 2.污泥容积指数:SVI
静置30min后,1g干污泥所占的合 液 经 3 0 m i n 静沉 后 的 污 泥 容 积 这些污泥的干重
活性污泥增长曲线的四个阶段
1.适应期:
在未充分适应基质条件时,开始 会经历一个适应、迟缓期或调整期。 长短取决于污水的主要成分和微生 物对它的适应。
2.对数增长期:
F/M较大,营养充分,氧利用最大,微 生物增殖速率和有机物降解速率最大。 污泥活动力强,污泥松散,不易沉降(利 用有机物不足)
3.减速期
4.1.4 活性污泥微生物的增殖规律
活性污泥微生物的增殖曲线
1.在温度适宜,溶解氧充足、营养物 质一次充分投加,微生物种群随时间 以量表示增殖和衰减动态。
2.在这样的环境下,不存在抑制物质 的条件下,活性污泥微生物的增殖速 率主要取决于有机物(F)与微生物量 (M)的比值,它也是有机物降解速率、 氧利用速率和活性污泥的凝聚、吸附 性能的重要影响因素
平衡用BOD5:N:P的关系来表示,一般需求为100:5:1 生活污水和城市污水含足够的各种营养物质,但工业废水含量低。
环保专业一讲义:活性污泥法
第2章污⽔⽣物处理⼯程基础⼤纲要求本章所应掌握的内容是:1、污⽔⽣物处理⑴掌握活性污泥法的机理、有机物⽣物降解的影响因素及⼯艺;⑵掌握⽣物膜法的机理、影响因素及⼯艺;⑶掌握⽣物脱氮、除磷的机理、影响因素及典型⼯艺;⑷掌握厌氧⽣物处理的机理、影响因素及典型⼯艺。
2、污泥处理、处置⑴熟悉污泥的特性;⑵掌握污泥处理技术和⽅法;⑶了解污泥的最终处置⽅法。
3、流域⽔污染防治⑴熟悉⽔体污染物的主要来源、特性及其危害;⑵了解流域⽔污染防治的基本原则和⽅法;⑶了解污染⽔体的净化和⽣态修复的基本⽅法。
污⽔的⽣物处理技术是现代⽣物⼯程的⼀个组成部分。
在⾃然界存在着⼤量的以有机物为营养物质的微⽣物,它们能通过⾃⾝新陈代谢的⽣理功能,氧化分解⼀般的有机物并将其转化为稳定的⽆机物,⽽且还能转化某些有毒的有机物及⽆机物。
污⽔⽣物处理分为好氧⽣物处理和厌氧⽣物处理两⼤类。
⽣物处理主要去除⽔中溶解状态和胶体状态的有机物。
好氧⽣物处理的进⾏需要有氧的供应,⽽厌氧⽣物处理则需保证⽆氧的环境。
常⽤的⼈⼯好氧⽣物处理法有活性污泥法和⽣物膜法两种。
2.1活性污泥法2.1.1活性污泥法的基本⼯艺流程1.活性污泥法的基本概念向⽣活污⽔中注⼊空⽓并进⾏曝⽓,每天保留沉淀物,更换新鲜污⽔,如此操作并持续⼀段时间后,污⽔中⽣成⼀种黄褐⾊的絮凝体,即活性污泥。
以活性污泥为主体的污⽔⽣物处理⼯艺称为活性污泥法。
在活性污泥法中起主要作⽤的是活性污泥。
在活性污泥上栖息着具有强⼤⽣命⼒和降解⽔中有机物能⼒的微⽣物群体。
2、活性污泥法的基本⼯艺流程活性污泥法的基本⼯艺流程由曝⽓池、⼆沉池、曝⽓系统、污泥回流及剩余污泥排放五部分组成。
废⽔和回流的活性污泥⼀起进⼊曝⽓池形成混合液。
曝⽓池是⼀个⽣物反应器,通过曝⽓设备充⼊空⽓,空⽓中的氧溶⼊混合液,产⽣好氧代谢状态。
随后曝⽓池内的泥⽔混合液流⼊⼆沉池,进⾏泥⽔分离,活性污泥絮体沉⼊池底,泥⽔分离后的⽔作为处理⽔排出⼆沉池。
活性污泥法
MLSS (mg/l) MLVSS (mg/l)
回流比 (%) 曝气时间HRT (h) BOD5去除率 (%)
0.20.4
0.30.6 515
15003000 12002400
2550 48 8595
2. 阶段曝气法(分段进水法)
有机物降解与需氧:
氧在微生物代谢过程中的用途:
(1)氧化分解有机物;
(2)氧化分解自身的细胞物质。
O2 a'Q Sr b'V X v
式中:O2——曝气池中混合液的需氧量,kgO2/d; a’——代谢每kgBOD所需的氧量, kgO2/kgBOD.d; b’——每kgVSS每天进行自身氧化所需的氧量, kgO2/kgVSS.d 。
0.76
制药废水
0.77
酿造废水
0.93
亚硫酸浆粕废水
0.55
b 0.10 0.13 0.016
0.13
a、b经验值的获得:
(3)通过实验获得:
x aQS r bVX v 可 改 写 为 :
x a QS r b
VX v
VX v
x/VXv( /d)
1
b
a
+
+
+
+
+
QSr/VXv(kgBOD/kgVSS.d)
思考题:如何解释单位质量污泥的需氧量与负荷成正比,而去除单位 质量BOD的需要量与负荷成反比?
a’、b’值的确定:
活性污泥法处理城市污水:
运行方式 完全混合式 生物吸附法 传统曝气法 延时曝气法
O2
0.71.1 0.71.1 0.81.1 1.41.8
a’
b’
0.42 0.11
环保专业一讲义:序批式活性污泥法
ⅴ污泥的SVI值较低,一般不易产生污泥膨胀。 ⅵSBR工艺的活性污泥沉淀,是在静止或接近静止的状态下进行的,因此处理水质优于连续式活性污泥法。 ⅶ SBR的运行操作、参数控制应实施自动化管理。 ④运行时的影响因素 ⅰ 可生物降解的基质浓度 ⅱ 硝酸盐氮对脱氮除磷的影响 ⅲ 运行时间和DO的影响 ⅳBOD污泥负荷与排出比 ⑤SBR活性污泥法的分类 ⅰ 按进水方式可以分以分为间歇进水式和连续进水式类: 间歇进水方式:沉淀期和出水期内不进水,比较容易获得澄清的处理水。
连续进水方式:可利用一个反应池连续地处理污水,但因沉淀期和排水期时进入污水,会引起污泥上浮,与处理水相混,造成
出水水质欠佳。
ⅱ 按有机负荷分为以下几类: 高负荷运行方式:适用于处理中等规模以上的污水。
低负荷运行方式:适用于小型污水处理厂。
⑥其他几种序批式活性污泥法工艺 ⅰ 改良型SBR(MSBR)工艺 该工艺不需设置初沉池和二沉池,系统连续出水,两个序批池交替充当沉淀池使用,周期运行。污水首先进入厌氧池,与沉淀
MSBR主要具有以下特点:采用连续进、出水;采用恒水位运行;提供传统连续流、恒水位活性污泥工艺对生物脱氮除磷所具 有的专用缺氧、厌氧和好氧反应区,提高了工艺运行的可靠性和灵活性;改善了出水的水质;提高了系统对生物脱氮除磷及有
机物的去除效率。
ⅱ ICEAS工艺 是一种连续进水的SBR工艺,其反应池前端设置专门的缺氧选择器-预反应区,用以促进菌胶团的形成和抑制丝状菌的繁殖。 反应池的后部为主反应区。在预反应区内,污水连续流入,在反应区通过隔墙下部的孔洞相连,污水以较慢的速度由预反应区
活性污泥法理论基础
第二章活性污泥法(生活污水、城市污水、有机工业废水)§1 活性污泥法的理论基础§2 活性污泥的性能指标及有关参数§3 活性污泥反应动力学及应用§4 活性污泥法的各种演变及应用§5 曝气及曝气系统§6 活性污泥处理系统的过程控制与运行管理§7 活性污泥法的脱氮除磷原理及应用§8 活性污泥法的发展与新工艺第一节活性污泥法的理论基础●活性污泥法的概念与基本流程● 活性污泥的形态与组成● 活性污泥微生物及其作用● 活性污泥微生物的增殖规律● 活性污泥净化水的过程● 环境因素对活性污泥微生物的影响1.活性污泥法的概念向生活污水注入空气进行曝气,持续一段时间后,污水中生成一种褐色絮凝体。
这种絮凝体主要由大量繁殖的微生物群体所构成,它易于沉淀分离,并使污水得到澄清,这种絮凝体就是“活性污泥”。
(生命有机体或生物絮凝体)活性污泥法基本流程:曝气池二沉池:沉淀池用于固液分离2.活性污泥处理系统有效运行的基本条件●污水中含有足够的可溶性易降解有机物,作为微生物生理活动所必须的营养物质;(难降解要预处理)●混合液中含有足够的溶解氧;●活性污泥在曝气池中呈悬浮状态,能够与污水充分接触;●活性污泥连续回流,同时,还要及时地排出剩余污泥,使混合液保持一定浓度的活性污泥;●对微生物由毒有害作用的物质不超过其毒阈浓度3.活性污泥法的形态与组成活性污泥是活性污泥处理系统中的主体作用物质。
它是具有强大生命活力的微生物群体。
在该群体新陈代谢功能的作用下,活性污泥具有将有机污染物转化为稳定的无机物质的活力,故称之为“活性污泥”。
正常的活性污泥在外观上呈絮绒颗粒状,又称“生物絮凝体”略带土壤气味,颜色根据污水水质不同而不同。
大小在0.02~0.2 mm间。
(黄色、黄棕色)①具有较大的表面积,每mL活性污泥的表面积大体上介于20~100 ㎝2(有很大比表面积)②含水率很高,一般都在99%以上,比重则因含水率不同而不同,介于1.002-1.0064.活性污泥是由下列四部分物质组成①具有代谢功能活性的微生物群体M a②由污水挟带的有机物质M i③微生物内源代谢、自身氧化残留物M e④由污水挟带的无机物质M ii5.活性污泥微生物及其作用活性污泥中的微生物群体主要由各种细菌和原生动物组成,此外,在活性污泥上还存活着真菌和以轮虫为主的后生动物。
环保专业一讲义:活性污泥法的动力学基础
2.1.5活性污泥法的动⼒学基础活性污泥法动⼒学研究的⽬的是:定量地研究微⽣物在⼀定条件下对有机污染物的降解速率,使污⽔处理在⽐较理想的条件下,达到处理效率,并且使得⼯艺设计和运⾏管理更加合理。
此外,通过动⼒学研究,明确有机物代谢和降解的内在规律,以便⼈们能够主动地对污⽔⽣物处理的⽣化反应速度进⾏控制,以达到处理的要求。
本书主要介绍了莫诺德⽅程和以此为基础建⽴的劳伦斯-麦卡蒂⽅程。
1、莫诺德⽅程该⽅程是莫诺德在1942年⽤纯种微⽣物在单⼀⽆毒性的有机底物的培养基上进⾏的微⽣物增殖速率和底物浓度之间的关系研究试验中得到的,并提出了与描述酶促反应速度与有机底物关系式类似的微⽣物增殖速率和底物浓度关系式,此后,他⼈进⾏的混合微⽣物群体组成的活性污泥对多种有机底物的微⽣物增殖试验,也取得了与莫诺德提出关系相似的结果,这说明莫诺德⽅程是适合活性污泥过程的。
要熟悉莫诺德⽅程的推导及推论,熟悉莫诺德⽅程中各常数的求解。
2、劳伦斯-麦卡蒂⽅程劳伦斯-麦卡蒂基本⽅程是根据莫诺德⽅程建⽴的动⼒学关系式,仍是基于微⽣物的增殖和有机物的降解过程。
该⽅程强调污泥龄(即细胞停留时间)的重要性,由于污泥龄可以通过控制污泥的排放量进⾏调节,因此,劳伦斯-麦卡蒂基本⽅程在实际应⽤中的可操作性强。
另外,由劳伦斯-麦卡蒂基本⽅程衍⽣的其他关系式可以确定曝⽓池出⽔有机物浓度、曝⽓池微⽣物与污泥龄的关系浓度,确定污泥龄与污泥回流⽐的关系,确定有机物在⾼浓度与低浓度时的降解关系,确定活性污泥表观产率与污泥产率的关系等等。
2.1.6活性污泥法的净化机理、过程及影响因素1、净化机理及过程⑴活性污泥中的微⽣物在酶的催化作⽤下,利⽤污⽔中的有机物和氧,将有机物氧化为⽔和⼆氧化碳,达到去除⽔中有机污染物的⽬的。
⑵净化过程活性污泥去除污⽔中有机物的过程⼀般分为三个阶段:①初期的吸附去除阶段在该阶段,污⽔和污泥在刚开始接触的5~10min内就出现了很⾼的BOD去除率,通常30min内完成污⽔中的有机物被⼤量去除,这主要是由于活性污泥的物理吸附和⽣物吸附作⽤共同作⽤的结果。
活性污泥法讲义
pH值是影响微生物生长和代谢的重要环境 因素之一。不同的微生物对pH值的要求不 同,因此,在活性污泥法处理过程中,需要 控制适宜的pH值范围,以满足不同微生物 的生长需求。
微生物因素
微生物种类
活性污泥法中涉及的微生物种类繁多,包括 细菌、真菌、原生动物等。不同种类的微生 物对污染物的降解能力不同,因此,在活性 污泥法处理过程中,需要考虑微生物种类的 选择和优化,以提高处理效果。
有机物降解
微生物利用污水中的有机物作为营养源进行代谢,将有机物 转化为二氧化碳、水等无机物,同时微生物得到增殖。
沉淀分离阶段
泥水分离
在沉淀池中,活性污泥与清水进行分 离,上清液作为净化后的出水排出, 沉淀下来的污泥回流至生物反应池。
污泥回流
为了保持生物反应池中的微生物数量, 将沉淀下来的污泥回流至生物反应池, 以保证生物反应阶段的稳定运行。
活性污泥法讲义
目录
• 活性污泥法概述 • 活性污泥法处理流程 • 活性污泥法的影响因素 • 活性污泥法的应用与案例 • 活性污泥法的改进与优化 • 活性污泥法的挑战与前景
01 活性污泥法概述
定义与特点
定义
活性污泥法是一种利用微生物降解有 机污染物的废水处理方法。
特点
具有较高的污染物去除效率,适用于 处理多种类型的废水,且工艺成熟稳 定。
运行成本
分析活性污泥法日常运行中的费用,如电费、人工费、 药剂费等。
环境效益
评估活性污泥法对环境改善的贡献,以及由此产生的 经济效益。
06 活性污泥法的挑战与前景
活性污泥法的挑战
高能耗
活性污泥法的运行需要大量的 能源,特别是在污泥的脱水、
干燥和焚烧等环节。
污泥处理难度大
第一章活性污泥法1 33页PPT文档
SV10(ml/l)(ml/g干 污 泥 ) M lss(g/l)
一般为70~150(mL/g)时沉降性能较好 ,过低无机 物含量过高,污泥活性不好,过高易出现污泥膨胀。
3.污泥龄 微生物在曝气池中平均停留时间
特点 ①池容小,占地面积较小。 ②处理效果差,70~75% ③产泥量高 ④适合做预处理
1.3.7 完全混合曝气池
优点: ①抗冲击负荷能力强 ②池中各点水质相同, 各部分有机物降解工 况点相同,便于调控
③需氧均匀
缺点: ①易出现污泥膨胀 ②处理效率差于推流式
1.3.8 多级活性污泥法
优点:
①处理效果好
容积负Nv荷 QXSa
BO污 D 泥去Nr除 sQ(负 SX aV VS 荷 e)
1.3 活性污泥法的运行方式
1.3.1 传统的性污泥法(推流式)
优点: ①处理效果好,BOD去除率大 于90%。 吸附→减速增长→内源呼吸 ②不易污泥膨胀
缺点: ①占地面积大 ②供氧与需氧不平衡 ③耐冲击负荷能力差
微生物适应新环境, 微生物不繁殖。
(2)对数增长期
F/M 较 大 , 营 养 充 分 , 氧利用最大,微生物增殖 速率和有机物降解速率最 大。污泥活动力强,污泥 松散,不易沉降(利用有 机物不足)
(3)减速期 F/M减小,有机物量成为增殖的限制因素,
微生物增殖速率和有机物降解速率下降,污泥 沉降性好,出水效果好。
3.PH 6.5~8.5 最佳 PH<6.5,真菌增长利于丝状菌易膨胀 PH>9时,菌胶易解体活性污泥凝体遭到破坏。
4.营养物 C∶N∶P=100∶5∶1
《水污染控制工程》第三章 活性污泥法2-动力学
1 Km 1 1 (2-28) v vmax S vmax
酶促反应速率
微生物增长速率 底物利用速率
底物 浓度
莫诺特(Monod)模式方程式-微生物增长
• 主要内容:
基质降解动力学:基质降解与基质浓度、生 物量等因素的关系
微生物增长动力学:微生物增长与基质浓度、 生物量、增长常数等因素的关系
底物降解与生物量增长、底物降解与需氧量、 营养要求之间的关系
反应动力学模型的假设
• 反应器处理完全混合状态 • 活性污泥系统处于绝对稳定
• 二沉池内无微生物活动、也无污泥累积、且泥 水分离效果好
有机物比降解速度(按物理意义):
v d(S0 S) 1 dS (2-31)
Xdt
X dt
式中:
S0—原污水中有机底物的原始浓度; S—经t时间反应后混合液中残留的有机底物浓度;
t—活性污泥反应时间;
X—混合液中活性污泥总量。
根据(2-30)、(2-31)两式得:
v
vm ax
S KS
S
v d(S0 S) 1 dS
Xdt
X dt
dS
XS
dt vmax KS S
(2-32)
莫诺特(Monod)方程式推论:
dS dt
vm a x
XS KS
S
(1)高底物浓度条件下,S》KS
dS dt
vm a x X
K1 X
活性污泥法讲课文档
剩余污泥排放
第十七页,共108页。
活性污泥处理系统有效运行的基本条件是:
污水中含有足够的可溶性易降解有机物,作为微
生物生理活动所必需的营养物质;
混合液中含有足够的溶解氧;
活性污泥在曝气池中呈悬浮状态,能够与污水充 分接触;
活性污泥连续回流,同时,还要及时地排出剩余污 泥,使混合液保持一定浓度的活性污泥;
用
13.3 活性污泥反应动力学及其应用
13.4 活性污泥法的各种演变及应用
工
13.5 曝气及曝气系统
艺
及
13.6 活性污泥处理系统的过程控制与运行管理
应 用
13.7 活性污泥法的脱氮除磷原理及应用
13.8 活性污泥法的发展与新工艺
第三页,共108页。
13.0 概 述
1、 我国的水环境污染与治理情况
内源呼吸期 又称衰亡期。污水中有机底物持续下降,达到
近乎耗尽的程度,F/M比值随之降至很低的程度。微生物 由于得不到充足的营养物质 ,而开始大量地利用自身 体内储存的物质或衰亡菌体 ,进行内源代谢以维持生 命活动,微生物进入内源呼吸期。
第三十五页,共108页。
在活性污泥法转入正常运行后,由于曝气池内混合
第二十一页,共108页。
第二十二页,共108页。
污水中的有 机物
N、P
溶解性 悬浮状
细菌
原生动物
后生动物
处理水
剩余污泥
食物的移动
代谢产物的移动
活性污泥微生物群体的食物链
第二十三页,共108页。
活性污泥中的细菌
活性污泥微生物中的细菌以异养型的原核细菌为主。
其数量占微生物总重的90-95%,甚至可达100%。
上的广泛应用和技术上的 不断革新改进 ,特别是近几十年
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活性污泥法的动力学基础
活性污泥法动力学研究的目的是:定量地研究微生物在一定条件下对有机污染物的降解速率,使污水处理在比较理想的条件下,达到处理效率,并且使得工艺设计和运行管理更加合理。
此外,通过动力学研究,明确有机物代谢和降解的内在规律,以便人们能够主动地对污水生物处理的生化反应速度进行控制,以达到处理的要求。
主要介绍了莫诺德方程和以此为基础建立的劳伦斯-麦卡蒂方程。
1、莫诺德方程
该方程是莫诺德在1942年用纯种微生物在
单
一无毒性的有机底物的培养基上进行的微生物增殖速率和底物浓度之间的关系研究试验中得到的,并提出了与描述酶促反应速度与有机底物关系式类似的微生物增殖速率和底物浓度关系式,此后,他人进行的混合微生物群体组成的活性污泥对多种有机底物的微生物增殖试验,也取得了与莫诺德提出关系相似的结果,这说明莫诺德方程是适合活性污泥过程的。
要熟悉莫诺德方程的推导及推论,熟悉莫诺德方程中各常数的求解。
2、劳伦斯-麦卡蒂方程
劳伦斯-麦卡蒂基本方程是根据莫诺德方程建立的动力学关系式,仍是基于微生物的增殖和有机物的降解过程。
该方程强调污泥龄(即细胞停留时间)的重要性,由于污泥龄可以通过控制污泥的排放量进行调节,因此,劳伦斯-麦卡蒂基本方程在实际应用中的可操作性强。
另外,由劳伦斯-麦卡蒂基本方程衍生的其他关系式可以确定曝气池出水有机物浓度、曝气池微生物与污泥龄的关系浓度,确定污泥龄与污泥回流比的关系,确定有机物在高浓度与低浓度时的降解关系,确定活性污泥表观产率与污泥产率的
关系等等。
活性污泥法的净化机理、过程及影响因素
1、净化机理及过程
⑴活性污泥中的微生物在酶的催化作用下,利用污水中的有机物和氧,将有机物氧化为水和二氧化碳,达到去除水中有机污染
物的目的。
⑵净化过程
活性污泥去除污水中有机物的过程一般分
为三个阶段:
①初期的吸附去除阶段
在该阶段,污水和污泥在刚开始接触的5~10min内就出现了很高的BOD去除率,通常30min内完成污水中的有机物被大量去除,这主要是由于活性污泥的物理吸附和生物吸附作用共同作用的结果。
活性污泥法初期的吸附去除的主要特点包
括以下几点:
a.初期的吸附去除完成时间短,去除量大;
b.去除的有机物对象主要是胶体和悬浮性有机物;
c.活性污泥的性质与初期的吸附去除关系密切,一般处于内源呼吸期的活性污泥微生物吸附能力强,而氧化过度的活性污泥微生物初期吸附的效果不好;
d.初期吸附有机物的效果与生物反应池的混合及传质效果密切相关;
e.被吸附的有机物没有从根本上被矿化,通过数小时的曝气后,在胞外酶的作用下,被分解为小分子有机物后才可能
被微生物酶转化。
②代谢阶段
活性污泥吸附了污水中呈非溶解状态的大分子有机物后,被微生物的胞外酶分解成小分子的溶解性有机物,与污水中溶解性的有机物一起进入微生物细胞内被降解和转化,一部分有机物质进行分解代谢,氧化为二氧化碳和水,并获得合成新细胞所需的能量,另一部分物质进行合成代谢,形成新的细胞
物质。
③活性污泥絮体的分离沉淀
无论分解还是代谢,都能去除有机污染物,但是产物却不同,分解代谢的产物是二氧化碳和水,而合成代谢的产物则是新的细胞,并以剩余污泥的方式排出活性污泥系统。
沉淀是混合液中固相活性污泥颗粒同废水分离的过程。
固液分离的好坏,直接影响出水水质。
如果处理水挟带生物体,出水BOD 和SS将增大。
所以,活性污泥法的处理效率,同其他生物处理方法一样,应包括二次沉淀池的效率,即用曝气池及二沉池的总效率表示,除了重力沉淀外,也可用气浮法进
行固液分离。