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1、精选优质文档-倾情为你奉上黄 河 水 利 职 业 技 术 学 院毕业论文奥贝尔氧化沟工艺的运行控制及常见问题分析学 生： 闫 乃 栋 指导教师： 冯 涛 专 业：工业环保与安全技术班 级： 工环0801 2011年 5月 30 日黄河水利职业技术学院学生毕业设计指导教师意见设计课题：奥贝尔氧化沟工艺的运行控制及常见问题分析指导教师意见：文章通过对淮阳县凌海污水处理厂奥贝尔氧化沟工艺的研究，概述了奥贝尔氧化沟的运行特点及对该类废水处理工艺的研究和应用现状。通过实际工程调试，系统研究了各单元的运行效果、效率、影响因素及控制条件，并通过生产性试验，得到了淮阳凌海污水处理厂奥贝尔氧化沟工艺的最佳参数：
2、污泥脱水絮凝剂PAM药量投加为0.75kg/L；进水曝气2.0h，静止沉淀10h，排水排泥6h，周期为24h。并发现该工艺具有流程简单、机械设备少、抗冲击负荷强等，在小城镇废水处理领域具有推广应用价值。在整个顶岗实习与毕业论文撰写过程中闫乃栋同学工作积极、态度认真，论文在规定时间内高要、求高质量完成，满足答辩要求。是否同意参加答辩：同意（） 不同意（ ）指导教师签名： 专心-专注-专业摘 要通过对淮阳县凌海污水处理厂奥贝尔氧化沟的研究，概述了奥贝尔氧化沟的运行特点及对该类废水处理工艺的研究和应用现状。通过实际工程调试，较深入地探讨了奥贝尔工艺处理城市废水的运行参数的影响，系统研究了各单元的运行
3、效果、效率、影响处理工艺的因素及控制条件等，以期为同类城镇废水的处理提供可借鉴性参考。本次生产性试验采用奥贝尔氧化沟工艺处理城镇废水，其新颖之处就是采用氧化沟与二沉池合建式，合建式奥贝尔氧化沟工艺是集曝气净化和固液分离于一体的新型氧化沟工艺，不单独建污泥回流泵站，在沟内实现污泥、混合液自动回流，达到节能目的，还通过合建厌氧和缺氧区以强化脱氮除磷功能。通过对该课题的生产性试验研究得出奥贝尔氧化沟作为一种处理废水的方法，奥贝尔氧化沟具有流程简单，机械设备少，抗冲击负荷强，具有高效率的脱氮功能，污泥处理简单，并具有一定的节能效果，其技术是可靠的，经济上是合理的，可以作为小城镇废水处理的一种方式加以推
4、广；通过试验确定了奥贝尔氧化沟工艺的最佳工艺参数：污泥脱水絮凝剂PAM药量投加为0.75kg/L；通过现场调试确定了奥贝尔工艺参数为：进水曝气2.0h，分别进行内回流和污泥回流，静止沉淀10h，排水排泥6h，周期为24h。出水达到国际一级标准。关键词： 奥贝尔工艺，氧化沟，二沉池，污泥脱水目 录1.引言随着社会经济的发展，城镇经济这一模型逐渐成为社会经济的又一发展动力。小城镇的发展必然带来一些社会环境问题，城市生活污水处理就是其中重要的一项。污水大体上可分为工业污水和生活污水，工业污水的可生化性较差，通常只能采用化学方法来处理，而生活污水可生化性相对较高，所以采用生化法（即活性污泥法）处理效果
5、比较好。大多数城市污水处理厂的原水主要是生活污水，其中掺杂的工业污水只占相当小的一部分。如何良好稳定的运营一个污水处理厂并有效应对运行中出现的问题，这成为了当今污水处理的关键。1.1城镇废水的概述 水是自然界中最宝贵的资源，是人类赖以生存的必要条件。然而，废水是在人类的生活和生产活动中，从自然界取用的水资源受到污染，改变了原来的性质，甚至失去了使用价值，于是将其废弃外排，这种废弃外排的水称为废水1。根据废水的来源，可将其分为生活污水和工业废水两大类。生活污水是指人们生活过程中排出的废水，主要包括粪便水，洗浴水，洗涤水，和冲洗水等；工业废水是指工业生产过程中排出的水。城镇污水包括生活污水和工业废
6、水。1.2淮阳污水处理厂简介淮阳县凌海污水处理厂位于周口市淮阳县七里河下游，106国道西侧，占地42.8亩，建设规模为日处理能力三万吨，采用奥贝尔氧化沟工艺。淮阳县凌海污水处理厂分二期实施，一期1.5吨氧化沟建设工程于2006年4月开工建设，同年12月底土建竣工，2007年11月28日通过环保局验收；二期1.5万吨氧化沟工程于2008年5月开工，同年12月底土建竣工，2009年10月27日通过省环保局验收，现处理能达到三万吨。从运行情况看，工艺稳定，效果明显，出水水质均达到国家城镇污水排放一级标准。此厂的建成极大地改善了污水超标排放的现状，实现了水资源良性循环。污水处理厂的出水执行（GB189
7、18-2002）城镇污水处理厂污染物排放标准中的一级B标准。相应的污染因子排放浓度指标如下表所示：表1 淮阳县污水处理厂的出水水质污染因子BOD5CODcrSSNH3-NTPPH进水浓度15030018035369出水浓度206015081.569注：BOD5 或生化耗氧量，表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指示。说明水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中的总数量。其值越高说明水中有机污染物质越多，污染也就越严重。CODcr 化学需氧量是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标。水中的还原性
8、物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等，但主要的是有机物。因此，COD又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。化学需氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。NH3-N 氨氮是水中以NH3和NH4+形式存在的氮，它是有机氮化物分解的第一步产物。氨氮不仅促使水体中藻类的繁殖，而且游离的NH3对鱼类有很强的毒性。此外氨也是污水中重要的好氧物质。SS 水质中的悬浮物。指水样通过孔径为0.45m的滤膜截留在滤膜上并于103105 烘干至恒重的固体物质，是衡量水体水质污染程度的重要指标之一，常用大字字母C表示水质中悬浮物含量，计量单位是mg/l。TP 总磷，污水中各类有机磷和无机磷的总和，是导致缓
9、流水体富营养化的主要物质。受到人们的关注，成为一项重要指标2。1.3 奥贝尔氧化沟工艺1.3.1奥贝尔氧化沟工艺概述 奥贝尔氧化沟是由南非Huisman构想、南非国家水研究所研究和发展的。在长期的试验性研究和几个小型处理厂几年的工作取得成功之后，该技术被转让给美国的Enviex公司，后者于1970年开始把它投放市场，并对该技术做了一些更改，使该系统在经济上更有竞争力。经过四十几年不断的工艺发展和设备改良，目前已有200多座奥贝尔氧化沟在运转，运转良好，效果显著。奥贝尔氧化沟是由外、中、内3个同心椭圆形沟组成。污水由外沟道进入 ,与回流污泥混合后 ,由外沟道进入中间沟道再进入内沟道，污水在各沟道
10、循环数十次到数百次。最后经中心岛的可调堰门流出，至二沉池。奥贝尔氧化沟工艺起源于南非，发展于美国，是具有脱氮除磷功能的新型氧化沟工艺之一，因其在技术、经济上具有独特优势而受到国内外污水处理界越来越多的重视。与其他氧化沟工艺一样，奥贝尔氧化沟也具有工艺流程简单的优点对于中小规模的城市污水厂，一般不设初次沉淀池和污泥消化池，悬浮状有机物可在氧化沟内得到好氧稳定。由于奥贝尔氧化沟属于多级反应器系统，在一定程度上有利于难降解有机物的去除，且抗冲击负荷能力强，其三沟相对独立的沟道，进水方式灵活，在暴雨期间，进水可以超越外沟道，直接进入中沟道或内沟道，由外沟道保留大部分活性污泥，避免了固体流失且利于系统恢
11、复，因此对于合流制的系统均有很好的适应性。1.3.2 工艺流程图1 淮阳县污水处理厂污水处理工艺流程内回流污泥回流泵曝气转碟外沟中沟内沟二沉池中心岛图2 淮阳县奥贝尔氧化沟平面图1.3.3 主要设施（1）格栅主要是截流污水中粗大悬浮物或漂浮物（如纤维、毛发、木屑、果皮、塑料制品等），以防止水泵、管道和处理设备的堵塞，并减轻后续构筑物的处理负荷。（2）提升泵是收集污水的核心，提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过 ，从而达到污水的净化。（3）旋流沉砂池是一种机械外力控制水流的流态与流速，加速砂粒的沉淀，并使有机物随水流走的沉砂装置，由于靠砂泵排砂，其优点在于设备少、操
12、作简单。旋流沉砂池为圆柱形的，采用的切线进水，切线方向出水。进水流速一般为1m/s，水力停留时间约为1min。（4）曝气转碟 曝气转碟属转盘类水平推流式表面曝气器，由盘片、水平轴及其两端的滚动轴承、减速机和电动机组组成。每片圆形的曝气转碟由两个半圆形部件组成。每对半圆形部件跨穿水平轴，组成整体的圆片，每个碟片可以独立拆装，便于调节安装密度，使整机达到所需的充氧能力，每米轴长一般装碟片3片至5片。碟片采用聚苯材料注塑或采用玻璃钢压铸而成，其中聚苯材料碟片自重较轻，动力效率较高，国内已有质量很好的合资产品。碟片表面布有梯形凸块，兼有供氧和推流搅拌的功能。水平轴采用厚壁无缝钢管制造，表面作特种防腐处
13、理。驱支装置主要由减速机和电机组成3。 曝气转碟的基本性能如下： 曝气转碟直径：1400mm； 适用转速：50-55rpm,经济转速：50rpm；适用浸没深度：400-530mm,经济浸没深度：500mm； 单盘标准清水充氧能力：0.8-1.6kgO2/kw.h(以轴功率计)； 适用工作水深：4-5m； 水平轴跨度：10.0m； 安装密度：5ds/m。 （5）二次沉淀池 厂区有两组共2个二沉池，两组二沉池都采用周进周出幅流式二沉淀池，作用是利用重力的作用使活性污泥与处理完的污水分离，并使污泥得到一定程度的浓缩。沉淀池的主要参数有：每座池直径42m，有效水深4m，主要设备是水平管式吸泥机，水力停
14、留时间为3.63小时4。（6）加氯池和和接触间的作用是在污水中加入液氯，杀灭其中的病菌和病毒，主要设备是加氯机和氯瓶，接触池水力停留时间是30分钟。此外还有搅拌器、带式压滤机、刮吸泥机、加氯机、自动测仪器等5。1.4奥贝尔氧化沟工艺及影响因素1.4.1奥贝尔氧化沟的工艺特点（见图3、4）图3 奥贝尔典型工艺平面图 图4 奥贝尔氧化沟典型图常规奥贝尔氧化沟是由外、中、内3个同心椭圆形沟组成。污水由外沟道进入 ,与回流污泥混合后 ,由外沟道进入中间沟道再进入内沟道，污水在各沟道循环数十次到数百次。最后经中心岛的可调堰门流出，至二沉池。在各沟道安装表曝机，进行供氧兼有较强的推流搅拌作用。外、中、内3
15、沟道体积分别占氧化沟总体积的50%55%、25%30%、15%20%，外、中、内3沟道的溶解氧一般应控制在 0、1、2 mg/L6。奥贝尔氧化沟有以下几个工艺特点:（1）流态特点奥贝尔氧化沟系统中，几个串联的完全混合槽与单槽的动力学是不同的，系统中的每一个圆形沟渠均表现单个反应器的特性。例如，对氧的吸收率进水槽最高最后一槽最低，槽于槽之间有相当大的变化，由此可见奥贝尔系统具有接近推流反应器的特征，可以达到快速去除有机物和氨氮的效果。另外，奥贝尔氧化沟系统中，进水通过淹没式输水口从一条渠道顺序流入下一条渠道，它具有每一个水流点在排入下一条渠道之前都要经过数十到数百次循环，对于每个沟道来讲，混合液
16、的流态基本为完全混合式，具有较强的抗冲击负荷能力。而对于三个沟道来讲，沟道与沟道之间的流态为推流式，有着不同的溶解氧浓度和污泥负荷，兼有多沟串联的特性，有利于降解有机物的去除，并可减少污泥膨胀的发生。因此奥贝尔氧化沟具有推流和完全混合式两种流态的优点7。（2）分区特点第一沟：工作沟，大部分的BOD和氨氮在氧化沟的外沟被氧化，所有的反硝化都在此发生。即使在负荷条件变化的情况下，槽中溶解氧几乎接近于零（0.4mg/l）。在该槽中，混合液进入转碟曝气机时，溶解氧为零，而经曝气机出来的混合液中的溶解氧还是接近于零，这是因为混合液对氧的吸收率高于供氧速率，供给的溶解氧立即被消耗掉。第二沟：摇摆槽，在第二
17、沟中，溶解氧在0.22.8mg/l范围内变化，这种情况是因负荷变化而出现。在第一沟中，曝气盘数目是固定的，BOD和氨氮去除量也是一定的，所以过量的负荷可能进入下一沟，负荷的变化啊、导致了工艺中氧化作用的位置转移到第二沟，也就是说该沟道继续氧化第一沟尚未氧化完全的有机物和继续硝化作用，起到了互补调节作用，提高了运行的可靠性和可控性。第三沟：精炼沟，作为最后一沟，其平均溶解氧浓度为4.0mg/L,从未低于2.3 mg/L。这使得将有相当量的溶解氧可带入二沉池，可防止氨氮和溶解性BOD进入最终溢流，起到出水把关的作用。（3）同时硝化和反硝化的特点除沟形上的特征外，奥贝尔氧化沟的一个最显著的特征是三个
18、沟的溶解氧（DO）呈012mg/L（外中内） 的梯度分布。典型的设计是将碳源氧化，反硝化及大部分硝化设定在第一沟内进行，控制其在00.5mg/l；第二沟的DO控制在0.51.5mg/L，可进一步去除剩余的BOD或继续完成硝化；第三沟的DO为22.5mg/L，以保证出水中有足够的DO带入二沉池。此种DO的分布方式使得奥贝尔氧化沟导致外沟形成的宏观、微观曝气环境，有利于同时硝化反硝化的进行。此外奥贝尔氧化沟还具有一下特点：特有的外、中、内沟道溶解氧分布形式为0 、1、 2 mg/L，可同时进行有机物的氧化降解和氮的硝化、反硝化，并可有效去除污水中的磷，出水水质好。具有推流式和完全混合式两种流态的优
19、点，且池容较大，循环流量大，因而具有较强的抗冲击负荷能力，并可减少污泥膨胀现象的发生，有利于难降解有机物的去除。污泥龄较长，使污泥量较少并趋于好氧稳定，可不设污泥消化池，从而简化工艺流程，投资省，管理方便。奥贝尔氧化沟采用的曝气转碟，其表面密布凸起的三解形齿结，使其在与水体接触时将污水打碎成细密水花，具有较高的充氧能力和动力效率。通过改变曝气机的旋转方向、浸水深度、转速和开停数量，可以调整供氧能力和电耗水平。尤其是蝶片可以方便的拆装，更为优化运行提供了简便手段。曝气机设备简单，因而投资少，操作容易，控制灵活，对自动化程度依赖低，维护方便，运行稳定，节能效益显著。另一方面，由于转碟具有极强的整流
20、和推流能力，氧化沟有效水深可达4m以上，即使因优化控制需要而减少曝气机运行台数时，一般也不会发生沉淀现象这是曝气转碟和奥贝尔沟型所独具的优点。合流制排水系统的城市污水处理厂采用奥贝尔氧化沟工艺时，将大大增加工艺运转的灵活性，尤其能有效地抵抗暴雨流量的冲击。奥贝尔氧化沟工艺的缺点是占地面积大，但对于用地不太紧张的小城镇污水处理来说影响不大。1.4.2奥贝尔氧化沟工艺运行的影响因素影响奥贝尔氧化沟运行的因素有很多，包括水质、水温、pH值、溶合溶解氧DO及曝气设备、水力停留时间(HRT)、碳源、污泥性能(包括污泥龄SRT，沉降性能等)。对于城市污水处理来说，其中尤以DO的控制对于该工艺除磷脱氮的影响
21、最大，限于篇幅，下文仅讨论其中的水温（T）、PH值及溶解氧（DO）。（1）水温当对生物处理法的总体效率进行评估时，作为生物反应速率常数的温度是非常重要的。温度不仅影响微生物的新陈代谢活性，且对气相传质系数，生物固体的沉淀特性等参数也有极大影响。与高出最适宜温度时相比，温度低于最适宜温度对(污泥)生长速率有更显著影响。有观察表明，在达到最适宜温度前，每提高大约10，微生物的增长速率就翻一倍。关于温度对生物除磷的影响仍存在争议；例如，有报告称在较高的温度下(2037)，生物除磷效率可得到提高；也有称在较低温度下(515)除磷效率要高一些。根据研究(2003)，发现聚磷菌是嗜低温菌，它在20或更低温
22、度范围内占优势。温度也对硝化过程有显著影响。硝化反应的适宜温度是2030，15以下时，硝化速度下降，5时完全停止;反硝化反应的适宜温度是2040，低于15时，反硝化菌的增殖速率降低，代谢速率也降低，从而降低了反硝化速率。在冬季低温季节，为了保持一定的反硝化速率，应考虑提高反硝化反应系统的污泥龄c；降低负荷率;提高污水的停留时间。研究结果表明，负荷率高，温度影响也高，负荷率低，温度影响也低。（2） pH值微生物的生命活动、物质代谢与pH密切相关，不同的微生物要求不同的pH。研究表明，pH值为时8.08.5，TP去除率可以达到90%以上;当pH值为6.58.0时，TP去除率差别不大;当pH值低于6
23、.5时，TP去除率会急剧下降。硝化菌对pH值的变化非常敏感，最佳pH值是8.08.4，在这一最佳pH值条件下，硝化速度、硝化菌的比增殖速度均可达最大：对反硝化菌其最佳pH值则在6.57.5。（3）溶解氧DO及其分布特性DO是影响同步硝化反硝化的一个主要限制因素，硝化是在好氧条件下发生的，而反硝化是在缺氧或厌氧条件下发生的，但在对DO实行控制的条件下，可同时在污泥颗粒的不同部位形成好氧区和缺氧区，这样便具有了实现同步硝化反硝化的条件。如果DO相对较高，氧的穿透能力较强，则在菌胶团内部形成的缺氧区微环境较小或只能在较少数的菌胶团内部形成较小的缺氧区，反硝化能力不是太强；另外如果DO太高，好氧区的异
24、养好氧菌活性很强，能将有机物进行快速彻底的降解，所以即使在部分污泥絮体的内部能形成缺氧区，也会由于有机物的供应不足而降低反硝化能力。反之，如果DO相对较低，在菌胶团内部能形成较大面积的缺氧区微环境，但降低了COD的去除和氨氮的氧化，虽然反硝化能力得到增强，但还是降低了总氮的去除率。奥贝尔氧化沟的一个最显著特征是三个沟的溶解氧呈0、1、2 (外、中、内)的梯度分布。典型的设计是将碳源氧化、反硝化及大部分硝化设定在第一沟 (外沟)内进行，控制其DO在00.5mg/L；第二沟的DO控制在1.5mg/L左右，可进一步去除剩余的BOD或继续完成硝化；第三沟(内沟)的DO为2.5mg/L左右，以保证出水中
25、有足够的DO带入二沉池。此种DO的分布方式不仅使奥贝尔氧化沟大大节省了能耗，而且具有卓越的脱氮性能和较好的除磷能力8。1.4.3奥贝尔氧化沟的脱氮除磷特点（1）生物硝化 奥贝尔氧化沟实际采用的还是活性污泥处理污水。活性污泥中除了有异氧菌还有以氮、硫、铁或其化合物为能源的自氧菌，如硝化菌，它能在绝对好氧条件下将氨氮化为亚硝酸盐，并进一步可氧化为硝酸盐。这些反应称硝化反应。参与硝化反应的细菌有氨氧化菌和亚硝酸氧化菌，这些均是硝化菌。这些硝化菌从氧化反应中获得所需能量，而从碱度中获得所需碳源。城市污水中含氮化合物有有机氮、氨氮，亚硝酸氮和硝酸氮。有机氮和氨氮合起来称凯氏氮。原废水中含氮化合物的大部分
26、是以凯氏氮形态存在。废水中的有机氮主要来自食物残渣和便中蛋白质的分解产物。蛋白质在微生物的参与下被分解，进行脱氮反应，生成氨氮，其反应如下：式中：受气体；不参与反应的部分。（2）生物脱氮活性污泥中有的异养菌，在无溶解氧的条件下，能利用硝酸盐中的氧来氧化分解有机物，这种细菌从氧利用形式分，它属于兼性厌氧菌。兼性厌氧菌利用有机物将亚硝酸盐或硝酸盐还原为氮气的反应称为反硝化生物脱氮（简称脱氮），参与反硝化脱氮反应的兼性厌氧菌称为脱氮菌9。脱氮反应是在无溶解氧的条件下，脱氮菌进行呼吸的反应，其反应式如下：（ NO3- NO2- ）: 2 NO3- + 2 (H2) 2 NO2- + 2 H2O( NO
27、2- N2 ) : 2 NO2- + 3 (H2 ) N2+2 OH- + 2 H2O( NO3- N2 ) : 2 NO3- + 5 (H2 ) N2+2 OH- + 4 H2O式中：（2）气受体近来，利用硝化和反硝化机理开发了多种生物脱氮工艺10。下面以前置反硝化生物脱氮法为例，介绍该脱氮工艺机理，见图5：图5 脱氮工艺机理（3）生物除磷活性污泥中存活着对磷有过剩摄取能力的聚磷菌，当它处于厌氧状态时，会将聚积体内的磷以正磷菌形态向混合液中放出，结果混合液中的正磷菌就会逐渐增加。这种状态继续一段时间后，当处于好氧状态，聚磷菌将摄取混合液中的正磷菌，结果混合液中的正磷菌浓度会逐渐减少。当混合液
28、在二沉池进行固液分离后，可得到磷浓度很低的出水11，如图6示。厌氧反应器缺氧反应器好氧反应器二沉池处理水释放磷、氨化脱氮硝化吸收磷、去除BOD回流污泥（含磷污泥）图6 生物除磷的机理生物除磷法就是利用活性污泥中的聚磷菌对磷的过剩摄取现象的一种除磷方法。厌氧好氧活性污泥法生物除磷，要求厌氧池混合液不含溶解氧、亚硝酸盐和硝酸盐，处于绝对厌氧状态。活性污泥多次反复处于厌氧好氧的交替状态，会提高其含磷率。生物除磷法比普通活性污泥法磷的去除率高。生物除磷法，由于不会以气态挥发，因此，从二次沉淀池排出剩余污泥的含磷量等于磷的去除量12。1.5课题来源与主要研究内容1.5.1课题来源淮阳县污水处理厂是河南省
29、先进单位，该项目业主由淮阳县凌海污水处理有限公司以BOT方式建设运营，采用奥贝尔氧化沟改进型工艺，目前出水稳定，达到国家一级排放标准。该项目采用的是氧化沟与二沉池合建一体化奥贝尔工艺，主要特点是流程简单，一般不设初沉池，污泥消化池；抗冲击负荷能力强出水水质好稳定；机械设备少易于管理；具有一定的节能效果；并且具有高效的脱氮效果，此外污泥处理简单、泥量少。基于以上几种特点，该项目采用了合建式奥贝尔工艺处理方法。1.5.2课题主要内容奥贝尔氧化沟工艺是以活性污泥为主体的污水生物处理技术，活性污泥的状态直接关系到出水水质，如何保证活性污泥的良好运转并及时处理出现的异常问题，成为污水处理的一个关键问题。
30、在深入了解淮阳县污水处理厂的基础上，通过参与工程的运营工作，从实际问题出发，结合理论知识，对淮阳县污水处理厂活性污泥法出现的一些异常情况，对活性污泥法常出现的一些问题像污泥膨胀、污泥上浮泡沫等问题进行简单分析，并提出一些简单的应对措施，希望给同类工艺做出参考，并保证工艺的正常运行和出水水质的良好与稳定。2.活性污泥法常见问题的分析研究常见的活性污泥法问题有污泥膨胀，污泥消化，污泥腐化，泡沫问题等问题，这些问题都直接影响着出水水质的好与坏，如何在出现这些问题后采取积极的措施，保证出水水质的良好与稳定，这都是实际运行工作较为重要的课题。鉴于此，本课题选择活性污泥法常见问题的研究分析，并给出相对应的
31、应对措施，以保证出水水质的良好与稳定。2.1活性污泥的组成及其在污水处理中的作用2.1.1活性污泥的组成活性污泥是活性处理系统中的主体作用物质。正常的处理城市污水的活性污泥外观为黄褐色的絮绒颗粒状，颗粒径为0.020.2mm，单位表面积为210m2/L，相对密度为1.002-1.006，含水率在99%以上。活性污泥上栖息着具有强大生命力的微生物群体，这些微生物群体主要有细菌和原生动物组成，也有真菌和以轮虫为主的后生动物。2.1.2活性污泥法的基本工艺流程（见图7）图7 活性污泥法的基本流程图2.1.3活性污泥法处理污水的工艺及净化机理过程活性污泥法是利用悬浮生长型好氧微生物氧化分解污水中有机物
32、质的生物处理技术，污水净化过程可分为吸附、代谢、固液分离三个阶段，由曝气池、曝气系统、污泥回流系统及二次沉淀池等组成。污水与二次沉淀池回流的活性污泥同时进入曝气池，在曝气系统作用下，混合液有足够的溶解氧并使活性污泥与污水充分接触，污水中的胶体状和溶解性有机物被活性污泥吸附、氧化分解，从而得到净化。在二次沉淀池中，活性污泥与被活性污泥净化的污水分离，澄清后的达标水排出系统；微生物氧化分解有机物的同时，自身也得以繁殖增长，即活性污泥量会不断增加，为使曝气池混合液中活性污泥浓度保持在一个较为恒定的范围内，需要及时将部分活性污泥作为剩余污泥排出系统。2.1.4净化过程活性污泥去除污水中有机物的过程一般
33、分为三个阶段。（1）初期的吸附去除阶段：在此阶段，污水和污泥在刚开始接触的510min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：初期的吸附去除完成时间短，去除量大；去除的有机物对象主要是胶体和悬浮性有机物；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；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；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
34、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
35、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。2.1.5活性污泥评价指标及活性污泥法影响因素（1）表示及控制混合液中活性污泥微生物量的指标混合悬浮固体浓度（MLSS）又称混合液污泥浓度，它表示的是在曝气池单位容积混合液内所包含的活性污泥固体物的总量。混合液挥发性悬浮固体浓度 （MLVSS）表示的是混合液活性污泥中哟及固体物质的浓度。MLVSS能够校准确地表示微生物数量，但其中仍包括Me及Mi等惰性有机物质。因此也不能过精确表示活性污泥微生物
36、量，它表示的仍然是活性污泥量的相对值。（2）活性污泥沉降性能的评价指标污泥沉降比SV又称30min沉降率。混合液在量筒内静置30min后所形成的沉淀污泥与原混合液的体积比，以%表示。污泥沉降比SV能够反映正常运行曝气池的活性污泥量，可用于控制调节剩余污泥的排放量，还能通过它及时的发现污泥膨胀等异常现象。处理城市污水一般将SV控制在20%30%之间。污泥容积指数SVI简称污泥指数。指曝气池出口处混合液经30min静沉后，1g所形成的沉淀污泥所占有的容积，以ml计。反映的松散程度和凝聚、沉降性能。污泥指数过低，说明泥粒细小、紧密，无机物多，缺乏活性和吸附能力；指数过高，说明污泥将要膨胀，或已膨胀，
37、污泥不易沉淀，影响对污水的处理效果。对一般城市污水，SVI200时，沉淀性能不好。（3）污泥龄指曝气池中工作着的活性污泥总量与每日排放的剩余污泥数量的比值，单位：日。由于在稳定运行时，剩余污泥量也就是新增长的污泥量，因此污泥龄就是污泥在曝气池中的平均停留时间，或污泥增长一倍平均所需要的时间。（4）环境因素的影响溶解氧活性污泥法是需氧好氧的过程，对于传统活性污泥法，氧的最大需要出现在污水与污泥开始混合的曝气池首段，常供氧不足。供氧不足会出现厌氧状态，妨碍正常的代谢过程，滋长丝状菌。供氧多少一般用混合液溶解氧的浓度控制。由于活性污泥絮凝体的大小不同，所需要的溶解氧浓度液不同，絮凝体越小，与污水的接
38、触面积越大，也越有利于对氧的提取，所需要的溶解氧就小；反之絮凝体越大，所需溶解氧浓度就大。为了使沉淀分离性能良好，较大的絮凝体时所期望的，因此，溶解氧浓度控制在2mg/L为宜。营养物质均衡参与活性污泥处理的微生物，在其生命活动过程中，需要不断的从其周围环境的污水中吸取其生长所必须的营养物质，这里包括：碳源、氮源、无机盐及某系生长素等。碳是构成生物细胞的重要物质，参与活性污泥处理的微生物对碳源的需求量较大，一般如以BOD计不应低于100mg/L；氮是组成微生物细胞内蛋白质和核酸的重要元素；微生物对无机盐类的需求量很少，但却是必不可少的；磷是合成核蛋白、卵磷脂及其他磷化合物的重要元素。它在微生物的
39、代谢和物质转化过程中起着重要的作用，生活污水中含有微生物所需要的各种元素，但工业废水中却缺乏一些关键的元素如氮、磷等。对氮磷的需要量应满足以下比例即BOD：N：P=100:5:1。PH值对于好氧生物处理，PH值一般以6.59.0为宜。PH值低于6.5，真菌开始与细菌竞争，降低到4.5，真菌将完全占优势，严重影响沉淀分离；PH超过9.0时，代谢速度受到障碍。对于活性污泥法，期PH值是指混合液而言。对于一些酸性或碱性废水，为避免对活性的冲击，应先进行预处理，将PH值调到适宜范围。水温水温是影响微生物生长活动的重要因素。城镇污水在夏季易于生物处理，而在冬季净化效果则降低，水温的下降是其主要原因。在微
40、生物酶系统不受变性影响的温度范围内，水温上升就会使微生物活动旺盛，就能提高反应速度。此外水温上升还有利于混合、搅拌、沉淀等物理过程，但不利氧的转移。对于生活过程，一般水温在20-30 效果最好，35以上和10以下净化效果即行降低。有毒物质对生物处理有毒害作用的物质很多。毒物大致可分为重金属、硫化氢等无机物质和氰酚等有机物质。这些物质对细菌的毒害作用，或是破坏细菌细胞某些必要的生理结构，或是抑制细菌的代谢过程。毒物的毒害作用还与PH值、水温、溶解氧、有无其他毒物、微生物的数量和是否驯化等有很大关系。2.2活性污泥法的运行中的异常情况分析在运行中，有时会出现异常情况使污泥流失，处理效果降低。下面介
41、绍运行中可能出现的几种主要异常现象和对其采取的措施。2.2.1污泥膨胀正常的活性污泥沉降性能良好，含水率99%左右。当污泥变质时，污泥不易沉淀，SVI值增高，污泥的结构松散和体积膨胀，含水率上升，澄清液稀少（但较清澈），颜色有异变，这就是污泥膨胀。污泥膨胀分为丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀。非丝状菌膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷太高的时候，此时细菌吸附了大量有机物，来不及代谢，在胞外积贮大量高粘性的多糖物质，使得表面附着物大量增加，很难沉淀压缩。而当氮严重缺乏时，也有可产生膨胀现象。因为若缺氮，微生物便于工作不能充分利用碳源合成细胞物质，过量的碳源将被转弯为多糖类胞外贮存物，这种贮存物是高度亲
42、水型化合物，易形成结合水，从而影响污泥的沉降性能，产生高粘性的污泥膨胀。非丝状菌污泥膨胀发生时其生化处理效能仍较高，出水也还比较清澈，污泥镜检也看不到丝状菌。非丝状菌膨胀发生情况较少，且危害并不十分严重，在这里就不着重研究。丝状菌膨胀在日常实际工作中较为常见，成因也十分复杂。影响丝状菌污泥膨胀的因素有很多，但我们首先应该认识到的是活性污泥是一个混合培养系统，其中至少存在着30种可能引起污泥膨胀的丝状菌。而丝状菌在与活性胶团系统共生的关系中是不可缺少的一类重要微生物。它的存在对净化污水起着很好的作用。它对保持污泥的絮体结构，保持生化处理的净化效率，及在沉淀中起着对悬浮物的过滤作用等都有很重要的意
43、义。事实也证明在丝状菌与菌胶团细菌平衡时是不会产生污泥膨胀，只有当丝状菌生长超过菌胶团细菌时，才会出现污泥膨胀现象。（1）认识丝状菌丝状菌是一大类菌体相连而形成丝状的微生物的统称，荷兰学者 Eikel-boom将丝状菌分为29个类型、7个群，并制成了活性污泥丝状微生物检索表。不同的丝状菌对生长环境有着不同的要求，下表2列出了各种不同条件下优势丝状菌的类型。表2 不同运行条件下污泥膨胀中优势丝状菌类型丝状菌的功能与其结构形态密切相关。长丝状形态有利于其在固相上附着生长，长丝状形态比表面积大，有利于摄取低浓度底物，在底物浓度相对较低的条件下 比菌胶 团增 殖速度快，在底物浓度较高时则 比菌胶团增殖
44、速度慢。许多丝状菌表面具有胶质的鞘能分泌粘液，粘液层能够保证一定的胞外酶浓度，并减少水流对细胞的冲刷。丝状菌生物种类繁多、数量大，对生长环境要求低。其生理生长特性表现为：吸附能力强、增殖速率快、耐低溶氧能力以及耐低基质浓度的能力都很强。根据丝状菌是否易被菌胶团附着，形成污泥絮体分为结构型丝状菌和非结构型丝状菌。在正常水处理工程运行条件下具有结构丝状菌的絮体占绝对优势，非结构丝状菌因其表面含有特定的抗体不易被菌胶团附着，彼此存在拮抗关系。因此其存在 的数量很少，表3列出了丝状菌和菌胶团的理化性质。表3 丝状菌与菌胶团细菌理化性质对比表序号性质菌胶团菌参考值丝状菌参考值1最大生长速率max高4.4
45、d-1低3.0d-12基质亲合力 K低64mg/L高40mg/L3D O亲合力 KDO低0.1mg/L高0.027mg/L4内源代谢率 K d高0.012mg/L低0.010mg/L5产率系数 Y高0.153mg/L低0.139mg/L6积累能力 A高低7耐饥饿能力及贮存能力高非常低（2）丝状菌与污泥絮体结构的关系活性污泥是一个混合培养系统，任何活性污泥系统中都存在着丝状菌。龙腾锐等人把正常运行时活性污泥结构形态分成了四类，I型：致密、细小，看不到丝状菌为骨架的污泥； 型：有明显丝状骨架、呈长条形的污泥；型：厚实、具有网状结构的巨型污泥；型：有孔洞结构的巨型污泥。污泥膨胀时其结构形态又可分为两
46、类；型：结构丝状菌大量生长、从菌胶团中伸出，絮体结构松散；型 ：非结构丝状菌大量生长，不形成絮体。正常运行时长条形污泥、网状污泥和孔洞污泥 (、IV型 ) 一般可占90%以上。也就是说具有良好沉降性和传质性能的菌胶团是以结构丝状菌为骨架，菌胶团附着于其上而形成的，它们是去除有机物的主要组成部分13。 大量研究表明，菌胶团与结构丝状菌之间是相互依存。结构丝状菌交织生长，菌胶团附着其上形成新生污泥，丝状菌形成了絮体骨架为絮体形成较大颗粒同时保持一定的松散度提供了必要条件。而菌胶团的附着使絮体具有一定的沉降性而不易被出水带走，并且由于菌胶团的包 附使得结构丝状菌获得更加稳定、良好的生态条件，可见这两大类微生物在活性污泥中形成了特殊的共生体系。 （3）影响污泥膨胀的因素一般认为活性污泥中的微生物的增长都是符合Monod方程的：式中：S-生长限制性基质浓度，mg/L；-生长限制性基质浓度，mg/L；KS-饱和常数，其值为=max/2时的基质浓度，mg/L；-在饱和浓度中微生物的最大比增长速率，d-1注：1942年由J.Monod提出的有关