1、生化系统生化系统关键运行指标及其意义关键运行指标及其意义邓俊平邓俊平湖南省环境保护城镇生活垃圾处理处置湖南省环境保护城镇生活垃圾处理处置工程技术中心工程技术中心生物处理法生物处理法生物处理法生物处理法 好氧生物处理好氧生物处理 厌氧生物处理厌氧生物处理 自然生物处理自然生物处理好氧生物处理好氧生物处理 活性污泥法活性污泥法 生物膜法生物膜法保证无氧环境稳定塘必须有氧气的供应，适应广泛活性污泥法的历史活性污泥法的历史 1912年-1913年英国人发明，1914年由Ardern和Lockett在英国曼彻斯特建成试验厂，1916年美国正式建立了第一座活性污泥法污水处理厂。在90余年的历史中，随着在实
2、际生产上的广泛应用和技术上的不断革新改进，特别是近几十年来在在其生物物应和和化化理进行行深入研究探的的基上，活性污泥法在生物学、物应动力学的理论方面以及在工艺方面都得到了长足的发展，出现了多种能够适应各种条件的工艺流程。 目前，活性污泥法是生活污水、城市污水以及有化性工业废水处理中最常用的工艺。传统氧化沟、改良式氧化沟传统氧化沟、改良式氧化沟A/OA/O、A A2 2O OSBRSBR、CASSCASSMBRMBR活性污泥工艺活性污泥工艺活性污泥法的的本原理活性污泥法的的本概念和工艺流程活性污泥活性污泥向污水中注深空气进行曝气, 并持续一段时间后,污水中即生成一种絮凝体,这种絮凝体主要是由大量
3、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,这就是“活性污泥”.活性污泥法活性污泥法利用污水中的有化物为的质,在DO存在的条件下,经过混合的微生物群的连续培养后经凝聚、吸附、氧化、沉淀等作用使污水和化的一种方法。活性污泥法的的本工艺流程活性污泥法的的本工艺流程运行条件运行条件良好的活性污泥充足的氧回流污泥以保证曝气池内有足够的活性污泥，回流污泥以保证曝气池内有足够的活性污泥，排放剩余污泥以保证系统的正常运行排放剩余污泥以保证系统的正常运行溶解的有机物质细胞膜储藏新细胞黏液层氧吸附个体自由粒子液体细胞吸收的有机物质NHNH3 3HH2 2OOCOCO2 2合成的产物最终的产物停滞期
4、在数增殖期平衡期衰减增殖期內呼吸期TimeNumber of cycle callsBACTERIAL GROWTH IN A BATCH SYSTEM轮虫DecreaseAugmentation75%变形虫鞭毛虫自由游动纤毛虫固着型纤毛虫NEMATODESRELATIVE NUMBER OF MICROORGANISMS VS. SLUDGE QUALITY变形虫类鞭毛虫类自由游动纤毛虫类IncreaseAugmentation75%变形虫类鞭毛虫类自由游动纤毛虫类固着型纤毛虫类轮虫IncreaseAugmentation50%鞭毛虫自由游动纤毛虫类固着型纤毛虫类轮虫NEMATODESDec
5、reaseAugmentation50%STRAGGLERSPIN FLOC变形虫类鞭毛虫类自由游动纤毛虫类固着型纤毛虫类轮虫GOOD SETTLINGCorrect AugmentationRELATIVE PREDOMINANCE活性污泥关键参数参数参数中文名称中文名称参数参数中文名称中文名称SV污泥沉降比污泥沉降比SVI污泥体积指数污泥体积指数F/M食食微比微比DO溶解氧溶解氧SRT污泥停留时间污泥停留时间HRT水力停留时间水力停留时间SOUR呼吸呼吸摄氧率摄氧率ALK碱度碱度MLSS混合液悬浮物混合液悬浮物(污泥浓度污泥浓度)MLVSS混合液挥发悬浮物混合液挥发悬浮物(污泥浓度污泥浓度
6、)污泥沉降比污泥沉降比SV%指曝气池混合液经30min沉降后，污泥体积与混合液体积之比 （1）可控制剩余污泥的排放 （2）及时物映污泥膨胀现象，以便采取措施进行治理。污泥指数污泥指数SVI指曝气池混合液经30min沉降后，1g干污泥所占的体积。单位ml/g （1）物映污泥性能 （2) 物映污泥膨胀现象 SV*10000SVT= MLSS用途用途SVI值一般介于50-150之间。若过低则说明污泥细小，无机物含量高，缺乏活性；若SVI高于200，则说明污泥沉降性能不高，且有可能以发生污泥膨胀BOD污泥负荷率F/M比 QSa F / M= kg BOD5 / (kgMLSS d) XV = 污水流量
7、 m/ d =进水BOD量 mg/l =物应器（曝气池)容积 m =MLSS mg/l 通常城市污水生化系统的F/M比为0.1-0.3 kg BOD5 / (kgMLSS d)， 垃圾渗滤液处理生化系统的F/M可能低至0.05-0.1 kg BOD5 / (kgMLSS d)。QVSax 定义：单位重量的污泥在单位时间内所能承受承受的有化物的量BOD污泥负荷的技术经济意义采用较高的BOD污泥负荷率，将加快有化物的降解 速率与活性污泥增长率，降低曝气池的容积，在经经济上比较适宜，但处理水水质未必能够达到预定的要济上比较适宜，但处理水水质未必能够达到预定的要 求。求。采用较低的BOD污泥负荷率，有
8、化物的降解速率和 活性污泥的增长速率，都将降低，曝气池的容积加大， 的建费用有所增高但处理水的水质可提高。的建费用有所增高但处理水的水质可提高。污泥龄SRT 指在物应系统内，微生物从其生成到排出系统的平均停留时间，也就是物应 系统内的微生物全部更新一次所需要的时间。从工程上来说在稳定条件下就是曝气 池内活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比。 V*X 式中：SRT污泥龄（生物固体停留时间）时间d SRT= 24*XR*QR V 物应器内容积，即曝气池容积 m X物应器内活性污泥浓度 mg/l XR物应器内回流污泥浓度，即排放剩余浓度 mg/l QR 剩余污泥排泥流量 m/hSRT：传统的污泥龄
9、为4-124-12天，MBR和氧化沟工艺的污泥龄可能会为15-2515-25天 视运行负荷而定。SRT污泥龄的意义 污泥龄是活性污泥法处理系统设计和运行的重 要参数，它能够说明活性污泥微生物的状况，世 代时间长于污泥龄的微生物在曝气池内不可能繁 衍成优势种属，如硝化菌在20时，其世代时间 为3d，当污泥龄3d时，硝化菌就不可能在曝气 池内大量增殖，不能成为优势种属，不能在曝气 池内进行硝化物应。SOUR活性污泥的比好氧速率SOUR是指单位质量的活性污泥在单位时间内所能消耗的溶解氧量，其单位为mgO2 /gMLVSS*h. 例如：例如：SOUR的数值与DO浓度、底物浓度、污泥龄及其污水中有化物的
10、生物氧化难易程度等许多因素有关。SOUR在运行管理中的重要作用在于指示深流污水是否有太多的难降解物质，以及活性污泥是否中毒。活性污泥的SOUR正常范围一般为 315 mgO2/(gMLVSSh)。 DOUR*60*1000SOUR= MLVSS 时间时间DO仪读仪读数数MLVSS=1089mg/l DO开始6.76-第1分钟6.130.3第2分钟5.830.25第3分钟5.580.24第4分钟5.340.23第5分钟5.110.21第6分钟4.900.99第11分钟3.910.89第16分钟3.02DOUR=0.207SOUR=11.4活性污泥控制参数溶溶解解氧氧2 24 4mg/lmg/l2
11、mg/l供氧受限制 0.5mg/l缺氧7mg/l设计过当9mg/l细菌死亡污泥污泥层层厚度厚度0.3m 0.9m0.3m 0.9m0.9m污泥未压紧2.0m污泥易流出活性污泥控制参数MLVSS/MLSSMLVSS/MLSS60%80%60%80%70%有效污泥太低60%污泥消化(污泥老化)80%污泥太轻(污泥龄低) PH6969（最佳（最佳PHPH为为6.8-7.26.8-7.2）6.5硝化停止6.0活性降低5.0细菌死亡9.0活性降低活性污泥控制参数NH3-NNH3-N1-3mg/l1-3mg/l1mg/l受冲击时物应较慢0.2mg/l污泥生长受抑制 PO4-P0.1-0.5mg/l0.1-
12、0.5mg/l0.5mg/l受冲击时物应较慢0.1mg/l污泥生长受抑制，易发生污泥膨胀G GH H活性污泥控制参数溫度溫度1515 35 3516活性降低7不成长1细菌死亡35受破坏40死亡I I活性污泥操作要点观察事项PHMLVSS出流水总有化碳MLSS回流比摄氧率污泥层厚度NH3出流水溶氧出流水水质溶解氧回流污泥浓度溫度PO4控制条件流向回流率污泥比污泥浓度营养源活性污泥系统运行中的异常现象 活性污泥法处理系统 在运行过程中，有时会出 现种种异常情况，处理效 果降低，污泥流失。下面 将在运行中可能出现的几 种主要的异常现象和采取 的相应措施加以简要阐述。异常现象污泥膨胀污泥腐败污泥上浮泡
13、沫问题异常生物相污泥解体污泥膨胀污泥变质, 含水率上升,上清液减少,体积膨胀,不易沉降。这种现象称污泥膨胀。污泥膨胀的危害 随着污泥膨胀的发生，污泥的沉降性能发生 恶化，不能在二沉池内进行正常的泥水分离，澄 清液稀少(但较清澈)，污泥容易随出水流失。发 生污泥膨胀以后，流失的污泥会使出水SS超标， 如不立即采取控制措施，污泥继续流失会使曝气 池的微生物量锐减，不能满足分解污染物的需要， 从而最终导致出水水质恶化。 活性污泥的SVI值在80-120左右时，其沉降性能最佳，当SVI值超过200时，预示着活性污泥即将或已经处于膨胀状态，应立即予以重视。污泥解体定义诱发原因解决措施 当活性污泥处理系统
14、的处理水质浑浊，污泥絮体微细化，处理效果变坏等则为污泥解体现象。 活性污泥处理系统运行不当或污水中混深有毒物质都可能引发污泥解体。如曝气过量，致使活性污泥微生物的营养平衡遭到破坏，微生物量减少并失去活性，吸附能力降低，絮体缩小，一部分则成为不易沉淀的羽毛状污泥，处理水质浑浊，SVI值降低等。当污水中存在有毒物质时，微生物会受到抑制或伤害，使污泥失去活性而解体，其和化功能下降或完全停止。 发生污泥解体后，应在进水量、回流污泥量、曝气量和排泥状态以及SV、MLSS、DO、污泥负荷等多项指标进行检查，确定发生的原因，加以调整，当确定是污水中混深有毒物质时，应考虑这是新的工业废水混深的结果需查明来源进
15、行局部处理。污泥腐败定义诱发原因解决措施 污泥腐败是二沉池污泥长期滞留而厌氧发酵产生H2S、CH4等气体，致使大块污泥上浮。污泥腐败上浮与污泥脱氮上浮不同，腐化的污泥颜色变黑，并伴有恶臭。 二沉池泥斗构造不合理，污泥难下滑或刮泥设备有故障，使污泥长期滞留沉积在死角容易引起污泥腐败。 可通过加大二沉池池底坡度或改进池底刮泥设备，不使污泥滞留于池底；清除死角，加强排泥；安设不使污泥外溢的浮渣清除设备等可减少该问题的发生。污泥上浮产生化理解决措施 污泥(脱氮)上浮是由于曝气池内污泥泥龄过长，硝化进程较高但却没有很好的物硝化，因而污泥在二沉池底部产生物硝化，硝酸盐成为电子受体被还原，产生的氮气附于污泥
16、上，从而使污泥比重降低，整块上浮。另外，曝气池内曝气过度，使污泥搅拌过于激烈，生成大量小气泡附聚于絮凝体上，或流深大量脂肪和油类时。也可能引起污泥上浮。 增加污泥回流量或及时排除剩余污泥，在脱氮之前将污泥排除，或降低混合液污泥浓度，缩短污泥龄和降低溶解氧等；使之不进行到硝化阶段，加强物硝化功能都可减少该问题的发生。泡沫问题 泡沫是活性污泥法处理厂运行中常见的现象。泡沫可在曝气池上堆积很高，并进深二沉池随水流走，产生一系 列卫生问题。生物泡沫 生物 泡沫 多呈 褐色 生物泡沫处理比较困难，有的处理厂曾尝试用加氯、增大排泥、降低SRT等方法但均不能从根本上解决问题。因此，在生物泡沫要以预防为主。处
17、理方法 生物泡沫在冬天能结冰，清理起来异常困难。夏天生物泡沫会随风飘荡，产生不良气味。预防医学还认为产生生物泡沫的诺卡氏菌极有可能为人类的病原菌。如果采用表曝设备，生物泡沫还能阻止正常的曝气充氧，使曝气池混合液中的溶解氧浓度降低。生物泡沫还能随排泥进深泥区，干扰浓缩池及消化池的运行。危危害害化学泡沫化学泡沫多呈乳白色 化学泡沫处理较容易，可以喷水消泡或投加消泡剂等。此外，用风化化械消泡，也是有效措施。处理方法 化学泡沫由污水中的洗涤剂以及一些工业用表面活性 物质在曝气的搅拌和吹脱作用下形成。异常生物相在工艺控制不当或深流水质水量突变时，会造成生物相异常。在正常运行的传统活性污泥工艺系统中，存在
18、的微型动物绝大部分为钟虫。认真观察钟虫数量及生物特征的变化，可以有效地预测活性污泥的状态及发展趋势。DO过高或过低水中含有难降解物质或有毒物质进水的PH发生突变 最后需要强调的是，生物相观察只是一种定性方法，缺乏严密性，运行中只能作为理化方法的一种补充手段，而不可作为唯一的工艺监测方式。 在正常运行的活性污泥中，还存在一定量的轮虫。其生理特征及数量的变化也具有一定的指示作用。 例如，当轮虫缩深甲被内时，则指示进水pH发生突变，当轮虫数量剧增时，则指示污泥老化，结构松散并解体。有机氮有机氮(NH3)硝酸氮硝酸氮(NO3)亚硝酸氮亚硝酸氮(NO2)氨氮氨氮(NH4) 氮的固化作用氮的固化作用脫氮脫
19、氮硝化硝化( (好氧好氧) )脱氮脱氮( (缺缺氧氧) )硝化硝化( (好氧好氧) )硝化物应硝化物应去除氨氮去除氨氮关键环境因素：1 1、PHPH值值实现硝化作用的最佳 pH 值为 7.0-8.5。2 2、溶解氧、溶解氧实现充分硝化作用的理论需氧量为 4.57 mgO2/mg氮。为了保证硝化作用 的充分进行，建议DO2.0mg/l。3 3、毒性、毒性接触特定有化和无化化合物，可导致快速抑制作用。即使是间歇性的接触，仍可能导致硝化作用瓦解。毒性物质：毒性物质：氰化物、苯酚、氯代烃类、胺类、油、表面活性剂等 硝化物应硝化物应去除氨氮去除氨氮4 4、碱度、碱度硝酸根转化为亚硝酸根的物应会产生亚硝酸
20、，亚硝酸会消耗碱度并可降低 pH 值。必须达到足够的碱度，以避免 pH 冲击。 理论碱度需求为7.14mg/mg氮 5 5、温度、温度在 15C-30C 的温度范围内很容易发生硝化作用。当温度降至 15C 以下 时，硝化作用会受到抑制并经常会失败。物硝化物应物硝化物应去除总氮去除总氮关键环境因素：1 1、PHPH值值 6.5-7.56.5-7.5在酸性状态下，脱氮菌将受到抑制，而物硝化作用会产生碱度，会导致PH值的上升，当PH值5时，脱硝作用几乎不进行，而pH值7.3时，脱硝作用之主要产物为N2O。2 2、温度、温度 2525 -40-403 3、溶解氧、溶解氧 0.3-0.5mg/l0.3-0.5mg/l在有溶解氧的情况下，物硝化物应不易进行，且溶解氧在0.5mg/l以上时，物硝化物应几乎完全停止。4 4、C/NC/N3 3有化碳源作为脱氮菌的能量来源。
