污水微生物反应原理及微生物镜检原理.pdf
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1、污水微生物反应原理及微生物镜检原理2016年12月21日6时40分1第一部分好氧活性污泥法基本原理、活性污泥及其组成1.活性污泥的形态1)外观形态:活性污泥(生物絮凝体)为黄褐色絮状体颗粒:2)特点:(1)颗粒大小:中=0.020.2 mm(2)表面积:20100 cm2/mL(3)(200010000)m2/m3污泥(4)含水率:99%以上 固体物质:1%2.活性污泥组成活性污泥 M=Ma+Me+Mi+Mii1)Ma一具有代谢功能的活性微生物群体好氧细菌(异养型原核细菌)真菌、放线菌、酵母菌原生动物后生动物2)Me一微生物残体3)Mi一活性污泥吸附的污水中不能降解的惰性有机物4)Mii一活性
2、污泥吸附污水中的无机物挥发性活性污泥=Ma+Me+Mi2016年12月21日6时40分33.活性污泥微生物的分类(Ma)1)细菌:异养型原核细菌(107108个/mL)2)真菌:微小的腐生或寄生丝状菌3)原生动物:肉足虫、鞭毛虫,纤毛虫等。通过辨认原生物的种类,能够判断处理 水质的优劣,它是一种指示性生物。原生动物摄食水中的游离细菌,是细 菌的首次捕食者。4)后生动物:主要是轮虫、线虫、寡毛类。它门在活性污泥中的不经常出现,轮虫的 出现是水性稳定的标志。后生动物是细菌的第二捕食者。2016年12月21日6时40分4二、评价活性污泥性能的指标1.絮凝体的形成与凝聚沉淀主要取决于Ns(BOD一污泥
3、负荷率)2.污泥沉降比SV:又称30min沉降率,指混合液在1000ml量筒内静 置30min后所形成的沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率。SV一般取 15%30%3.衡量活性污泥沉淀性能好坏的指标SVI(污泥指数)(1)SVI=70100其活性污泥凝聚沉淀性能很好SVI值过低,活性污泥颗粒细小,无机物含量高,缺乏活性。SVI值过高,沉淀性能不好,可能产生污泥膨胀。(2)影响SVI值的主要因素1)Ns的影响:2)丝状菌的大量繁殖,引起污泥膨胀,SVI值T3)T水太iWj2016年12月21日6时40分5三、活性污泥净化反应过程1.初期吸附去除(物理吸附和生物吸附)活性污泥巨大的表面积(200
4、010000m2/ni3活性污泥)其表 面为多糖类的粘质层,污水中悬浮和胶体状态的有机物被其凝聚和吸收而得到去除。在30min内能去除70%B0Do 一般处于饥饿状态的内源呼吸期的微生物其活性最强,吸附 能力也强2.微生物的代谢小分子透膜蚓崔化作用 透过细胞壁进入细胞体内大分子.胞外酶(水解酶).小分子.透膜酶催化作注 透过细胞壁进入细胞体内各种内酶 进行代谢反应2016年12月21日6时40分61)氧化分解CxHyOz+(x+-1)O2-xCO2+H2O+AH2)合成代谢(合成新细胞)nC Hv07+nNH,+n(x+-5)O2 xyz 3 42 JC5?:N。22n+n(x-5)CO2+-
5、(y-4)H2O-AH微生物细胞组织的化学式 I 2 2。23)内源代谢(C5H7NO2)n+5nO2-5nCO2+2nH2O+nNH3+AH2016年12月21日6时40分7四、活性污泥的增殖规律L停滞期(延迟期或调整期):是微生物的细胞内各种酶系统 对环境的适应过程2.对数增长期(等速增殖期)-2.2,1“a=KiMaS0=Mat=Ma0 x eKltM dt 1 营养物过剩,Qs、I dt J maxdMa、I dt J max活性污泥能量水平很高,活性污泥处于松散状态3.静止期(平衡期)F 一 dMa 4 一 00.1 Y Y 2.2,-=K?MaSM dt 2营养物不过剩,它已成为微
6、生物生长的限制因素 活性污泥水平的能量低下,污泥絮凝。2016年12月21日6时40分84.衰亡期(内源呼吸期)营养物缺乏,为了获得能量维持生命,分解代谢自身的能量物质,开始衰亡。同时内酶分解细胞壁,使污泥量减少。后来有机物几乎 被耗尽,能量水平极低,微生物活动能力非常低,絮凝体形成速率 增大,处理水显著澄清,水质良好。2016年12月21日6时40分9五、活性污泥净化反应影响因素1、营养物质:碳源、氮源、无机盐类等1)碳源:组成生物细胞的主要物质,对碳源的需求量较大,一 般 BODsNlOOmg/L2)氮源:组成细胞的重要元素,其需要按BOD:N=100:5考虑3)盐类:必不可少主要的无机盐
7、类P:按80口5小小二100:5:1考虑,它是微生物需要量最多的 无机元素,约占全部无机盐元素的50%还有K、Ca Fe无机元素2016年12月21日6时40分102.BOD污泥负荷风N个 污泥增长数率T 7s n有机物降解数率T-曝气池Jn Se Tn沉淀性能变差Ns J 0污泥增长数率Jn有机物降解数率曝气池Tn Se Jn沉淀性能变好3 DO 溶解氧1)曝气池在稳定运行时,微生物的耗氧速率(Rr需氧速率)=曝气器的供氧速率时(出),其池中的溶解氧DO不变。(dtj2)曝气池中DO浓度大小将取决于:(1)生物絮体的大小:要求生物絮体大,则要求DO浓度高,DO才能扩散转移到生物絮体内部,反之
8、则不能。对此要求DO浓度为2mg/L左右为好。2016年12月21日6时40分11(2)考虑冲击负荷与中毒的影响,以便于操作以了解供氧量的变化冲击负荷=D0突然1急性中毒=D0突然T慢性中毒=DO逐渐增加4.水温:1535之间2030,效果好,活动旺盛,虫个st35,效果3,活动弱,;std q45,效果很差,-05.pH值 出最佳的pH值为6.58.5当pH6.5,丝状菌繁殖,pH CN、酚等,当超过一定浓度时,2。,2嬴璃臧胞结构,抑制代谢。12六、表示混合液中活性污泥数量的指标(曝气池)1.MLSS浓度混合液悬浮固体浓度混合液污泥浓度:mg/L混合液;MLSS=M=X=Ma+Me+Mi+
9、Mii2.MLVSS浓度混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS=Mv=Xv=Ma+Me+Mi2016年12月21日6时40分13 七、活性污泥脱氮除磷原理(1)活性污泥脱氮的原理 缺氧反硝化扇 反硝化细菌(兼性厌氧菌)反应:NO3-N反硝化还原为N2,溢出水面释放到 大气 期:原水中BOD 硝酸盐来源:回流出水中的硝化产物2016年12月21日6时40分14 好氧脱碳硝化 脱碳一氧化去除COD脱碳好氧有机物呼吸的细菌,以有机物为碳源硝化好氧氨盐呼吸的细菌,以碳酸盐为碳源(NH4+NO2NO3j提问:为什么先脱碳、后脱氮?硝化菌的碳源是脱碳菌的代谢产物;有机碳源丰富时,脱碳菌世代周期短生长迅速,硝化
10、菌氧利用不足,生长缓慢;2016年12月21日6时40分15 提问:硝化脱氮时有时需要补碱(Na2cO3或NaOH)?硝化作用消耗碱(NH4+、CO32),水pH下降:补充 碳源、升高PH 提问:硝化菌世代周期长,容易从活性污泥系统中被 洗掉,如何解决?挂生物膜或投加悬浮填料 定期投菌2016年12月21日6时40分16进水利用进水 中的BOD甲醇补充反硝化菌的碳源!氧碳化池 好脱硝滤厌氧 反硝 化 滤池出水 两级滤池法工艺流程2016年12月21日6时40分17(2)活性污泥除磷的原理好氧时:大量繁殖(消耗好氧状态能源聚B-羟基丁二酸(PHB)逆浓度梯度过量吸磷(贮备厌氧状态能源多聚磷酸盐颗
11、粒(即异染颗粒);厌氧时:正相反不繁殖,释放磷酸盐于体外(产生能量供其储备消耗好氧状态能源PHB)。大部分(P)去除物如H-U力部常见的脱磷工艺如下图所示2016年12月21日6时40分19八、活性污泥处理系统的运行管理1、活性污泥处理系统的投产与活性污泥的培养驯化1)活性污泥的培养与驯化2)试运行2、活性污泥处理系统运行效果的检测1)反映处理效果的项目:进出水总的和溶解性的BOD、COD,进出 水总的和挥发性的SS,进出水的有毒物质(对应工业废水)2)反映污泥情况的项目:污泥沉降比(SV%)、MLSS、MLVSS、SVI、溶解氧、微生物学观察等3)反映污泥营养和环境条件的项目:氮、磷、pH、
12、水温等。2016年12月21日6时40分203、活性污泥运行中常见的问题(一)污泥膨胀 正常的活性污泥颗粒体积膨胀,继而分裂为沉降性很差的小颗粒污泥,活性污泥的 凝聚性和沉降性恶化,引起二沉池池面飘泥严重,出水水质急剧变差的现象称为活 性污泥的膨胀。描述污泥膨胀程度的指标有30min沉降比、污泥容积指数。本质一污泥密度变小或黏附能力下降。污泥膨胀可大致区分为丝状体膨胀和非丝状体膨胀两种。当丝状体过多,长出一般絮体的边界而伸入混合液时,其架桥作用妨碍了絮体间的密切接触,致使沉降较馒,密实性差和SVI高,这叫做丝状菌性膨胀污泥。当发生非丝状菌性污泥膨胀时,同样SVI高,污泥在沉淀池内难以沉淀、压缩
13、。2016年12月21日6时40分21污泥丝状膨胀:Does trouble shootiiyour waste water tremerit cost you time money?Subscribe t TNOs microscopic sludge analysis andwatch how your pro stability improves.2016年12月21日6时40分22 原因一丝状细菌(球衣菌、硫细菌)或真菌 优势过度生长 丝状菌优势生长条件:A.曝气池DO长期维持在较低(V0.10.2mg/l)B.水温过高(25)、pH过低(V6.5)C.硫化物过高 硫细菌(丝状菌一种)
14、以硫化氢为食2016年12月21日6时40分23 D.营养失衡 废水水N比高,N少;无机金属离子较少原区丝体储备营养物稀少、表面积大,在稀溶液中争夺营养物质的能力强,更适合于贫瘠环境(包括溶解氧、各种营养物)的生长;E.毒物冲击原因丝体耐受能力强2016年12月21日6时40分24造成非丝状菌性污泥膨胀的原因:曝气力度过大,污泥碎裂膨胀 提问:原因?气泡夹带,密度降低;气泡机械破碎;缺氧、厌氧膨胀漂泥 提问:原因?二沉池底部淤泥厌氧产气(反硝化电、CH4)进水水质有过量的表面活性物质和油脂类化合物;提问:原因?油及泡沫降低污泥密度2016年12月21日6时40分25生物中毒(pH波动大、补碱过
15、量、温度过高、COD浓度骤然升高、含酚及其衍生物,醇、醛和某些有机酚、硫化物、重金属及卤化物过高等)污泥膨胀原因?细菌休克死亡、细菌处于对数期多糖分泌减少新污泥膨胀现象 未驯化污泥对新类型废水不适应,不沉降或沉降极慢,长时间曝气驯化后恢复正常;提问:原因?类似中毒2016年12月21日6时40分26污泥膨胀的预防与控制对策提问:基于上述原理如何预防污泥膨胀?A,设调节池(及事故池)控制高负荷(BOD、毒物)冲击B,控制溶解氧溶解氧浓度必须控制在23mg/L。C调节废水的营养配比尽量逼近BOD5与N和P的比例BOD,:N:P=100:5:1。补N尿素或含氮量高的污泥消化池上清液补P磷酸钠2016
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