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污水的生物处理(一).ppt

上传人:ysd1539 文档编号:8215979 上传时间:2019-06-15 格式:PPT 页数:46 大小:3.75MB
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资源描述

1、第四章 污水的生物处理(一),教学要求,掌握活性污泥法的基本原理及其反应机理;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、c、容积负荷、污泥产率等;理解活性污泥反应动力学基础及其应用;掌握活性污泥的工艺技术或运行方式;掌握曝气理论;熟练掌握活性污泥系统的计算与设计。,活性污泥法的基本原理,原理,流程,活性污泥的特征与微生物,形态在显微镜下呈不规则椭圆状,在水中呈“絮状”。,颜色正常呈黄褐色,但会随进水颜色、曝气程度而变(如发黑为曝气不足,发黄为曝气过度)。,理化性质=1.0021.006,含水率99%,直径大小0.020.2mm,表面积2010

2、0cm2/ml,pH值约6.7,有较强的缓冲能力。其固相组分主要为有机物,约占7585%。 过度)。,生物特性 具有一定的沉降性能和生物活性。,组成由微生物群体Ma,微生物残体Me,难降解有机物Mi,无机物Mii四部分组成。,活性污泥的特征与微生物,组成,细菌:以异养型原核生物(细菌)为主,数量107108个/ml,自养菌数量略低。其优势菌种:产碱杆菌属等,它是降解污染物质的主体,具有分解有机物的能力。,真菌:由细小的腐生或寄生菌组成,具分解碳水化合物,脂肪、蛋白质的功能,但丝状菌大量增殖会引发污泥膨胀。,原生动物:肉足虫,鞭毛虫和纤毛虫3类、捕食游离细菌。其出现的顺序反映了处理水质的好坏(这

3、里的好坏是指有机物的去除),最初是肉足虫,继之鞭毛虫和游泳型纤毛虫;当处理水质良好时出现固着型纤毛虫,如钟虫、等枝虫、独缩虫、聚缩虫、盖纤虫等。,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。,微生物增殖与活性污泥的增长,活性污泥净化反应的机理,初期吸附去除污水与活性污泥接触510min,污水中大部分 有机物(70%以上的BOD,75%以上COD)迅速被去 除。此时的去除并非降解,而是被污泥吸附,粘着 在生物絮体的表面,这种由物理吸附和生物吸附交 织在一起的初期高速去除现象叫初期吸附。,微生物的代射被吸附的有机物粘附在絮体表

4、面,与微生物细胞接触,在渗透膜的作用下,进入细胞体内,并在酶的作用下要不被降解,要不被同化成细胞本身。,活性污泥净化反应影响因素与主要设计、运行参数,影响因素,微生物量的指标 混合液悬浮固体浓度(MLSS),其由Ma+Me+Mi+Mii组成 混合液挥发固体浓度(MLVSS),由MLVSS=Ma+Me+Mi组成,设计指标与运行参数,MLVSS/MLSS在0.70左右,过高过低能反映其好氧程度,但不同工艺有所差异。如吸附再生工艺0.70.75,而A/O工艺0.670.70。,活性污泥的沉降性能及其评定指标: 污泥沉降比SV(%):混合液在量筒内静置30mm后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分

5、比。 污泥容积指数SVI:SVI=SV/MLSS。对于生活污水处理厂,一般介于70100之间。当SVI值过低时,说明絮体细小,无机质含量高,缺乏活性;反之污泥沉降性能不好。,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:cVX/XVX/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) max106 /SVI,负荷BOD污泥负荷: NsQSa/XV=F/M指单位重量活性污泥在单位时间内降解到预定程度的有机

6、物量。BOD容积负荷: NvQSa/V 指单位曝气池容积在单位时间内降解到预定程度的有机物量。BOD污泥负荷和BOD容积负荷的关系式:NvNsX。,污泥产率:污水中有机污染物的降解带来微生物的增殖与活性污泥的增长,活性污泥微生物的增殖是生物合成与内源呼吸的差值,即 X=aSabX。式中X:活性污泥微生物净增殖量,kg/d;Sr:在活性污泥微生物作用下,污水中被降解、去除的 有机污染物量,SrSaSe;Sa:进入曝气池污水含有的有机污染物量,kgBOD/d。Se:经活性污泥处理后出水的有机污染物量,kgBOD/d。X:混合液活性污泥量,kg。a、污泥产率(降解单位有机污染物的污染量)。b、微生物

7、内源代谢的自力氧化率。,由于细胞合成与内源代谢同步进行,单位曝气池内活性污泥净增殖速度为: (dx/dt) g (dx/dt)s (dx/dt)e式中 (dx/dt)g为净增殖速度;(dx/dt)s为合成速度;(dx/dt)e为微生物内源代谢速度。其中: (dx/dt)s Y (dx/dt) uY为产率系数,每代谢1kgBOD合成的MLVSS量。(dx/dt) u为微生物对有机物的降解速度。其中:(dx/dt)e Kd XvKd微生物自身氧化率d-1,并称衰减系数;Xv为MLVSS含量。,代入得: (dx/dt) g Y (dx/dt) uKd Xv X Y(SaSe)QKd VXv X为日污

8、泥排放量; (SaSe)Q为日有机物降解量; Kd VXv 为 池内总MLVSS量。等式两边除以VXv得X/ VXv = Y(SaSe)Q / VXv Kd 由于 X/ VXv = 1/ Qc; (SaSe)Q / VXv Ns (书中写成NrS) 1/ Qc Y Ns Kd,有机污染物降解与需氧微生物对有机污染物的降解包括1/3的直接氧化分解,2/380%需合成后再内源呼吸降解,故其需氧量为:O2aQSabVXv 式中:a为微生物每代谢1kgBOD所需要的氧量。b为每kg活性污染自身氧化所需要的氧量。两边同除以VXv 得 O2 / VXv = a Ns b 两边同除以QSa 得 O2 / Q

9、Sa ab1/ Ns,活性污泥反应动力学基础,莫诺特(Monod)方程式 微生物生长速度和底物浓度间的关系式:=maxS/Ks+S 式中:为微生物比增长速度,即单位生物量的增长速度.max为微生物最大比增长速度;Ks:饱和常数,为的底物浓度,故又称半速度常数。S:底物浓度。,当底物过量存在时,微生物生长不受底物限制。处于对数增长期,速度达到最大值,为一常数。SKs、Ks+SS =umax。 此时反应速度和底物浓度无关,呈零级反应,即n=0。 当底物浓度较小时,微生物生长受到限制,处于静止增长期,微生物增长速度与底物浓度成正比。 SKs、Ks+SKs =maxS/Ks=K.S此时,S,与底物浓度

10、或正,呈一级反应。随着底物浓度逐步增加,微生物增长速度和底物浓度呈=maxS/Ks+S,即不成正比关系,此时0n1呈混合反应区的生化反应。,monod方程的结论使米一门方程式引入了废水工程的理论中。具体推导如下:Ydx/ds=(dx/dt)/(ds/dt)=r/q=(r/x)/(q/x)= /V。式中:dx为微生物增长量;dx/dt为微生物增长速率(即r);r/x ,即微生物比增长速度;ds为底物消耗量;q ds/dt,为底物降解速度;v q/x,为底物比降解速度。Y.V;maxY. Vmax;带入=maxS/Ks+S 得:VVmaxS/Ks+SV(ds/dt)/X, ds/dt= VmaxS

11、X/Ks+S,劳伦斯麦卡蒂(LawrenceMc Carty)方程式 第1方程 dx/dt=Y(ds/dt)u-KdXa; 1/ Qc=YqKd 第2方程 VVmaxS/(Ks+S) 有机质降解速率等于其被微生物利用速率,即 V=q, Vmax=qmax(ds/dt)u = VmaxSXa/(Ks+S),方程的应用确立处理水有机底物浓度(Se)与生物固体平均停留时 间(Qc)之间 的关系 对完全混合式SeKs(1/ Qc+Kd)/Y (Sa-Se)-(1/ Qc+Kd) 对推流式 1/ Qc= YVmax(Sa-Se)/(Sa-Se)+ KsSa/SeKd,欲提高处理效果,降低Se值,就必须适

12、当提高Qc。,确立微生物浓度(X)与Qc间的关系 对完全混合式XQcY(Sa-Se)/t(1+KdQc) 对推流式XQcY(Sa-Se)/t(1+KdQc) 说明反应器内微生物浓度(X)是Qc的函数。,说明反应器内微生物浓度(X)是Qc的函数,确立了污泥回流比(R)与Qc的关系。1/Qc=Q1+R-R(Xr/Xa)/V 式中:Xr为回流污泥浓度 (Xr)max=106/SVI 。 总产率系数(Y)与表观产率系数(Yobs) 间的关系.YobsY/(1+KdQc) 即实测污泥产率系数较理论总降低。,说明即实测污泥产率系数较理论总降低,活性污泥处理系统的运行方式与曝气池的工艺参数,传统活性污泥法,

13、阶段曝气活性污泥法,再生曝气活性污泥法,吸附再生曝气活性污泥法,AB法,SBR法,氧化沟,完全混合活性污泥法,多级活性污泥法,深水曝气活性污泥法,深井曝气活性污泥法,浅层曝气活性污泥法,曝气的理论基础,扩散过程的基本规律,双膜理论,两边同除以V:,O2在气膜、液膜中进行分子扩散,而在气相和液相主体中进行对流扩散 传质的阻力集中在双膜,但因O2是难溶气体,氧转移的决定性 阻力又集中在液膜内 O2通过液膜的转移速率是氧扩散转移全过程的控制速率,二、氧转移的影响因素1 污水水质(1)表面活性物质:修正系数=污水中的KLa/清水中的KLa(2)溶解盐类:修正系数=污水中的CS/清水中的CS,温度 (1)对KLa的影响 (2)对CS的影响 水温对氧的转移有相反的影响 当1530时:水温低对氧转移有利,3035时:水温较高对氧转移有利。,4 氧分压 修正系数=所在地区实际气压/1.013105 根据亨利定律 Cs=HP,三、氧转移系数与供气量的计算 在稳定运行条件下,氧的转移速度应等于活性污泥微生物的需氧速度(Rr) 在标准条件下,转移到曝气池混合液中的总氧量(R0):,解上二式得 氧转移效率(氧利用率): 鼓风曝气装置的供气量为:,活性污泥处理系统的运行维护,

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