活性污泥系统过程控制

活性污泥系统的控制过程及控制参数

活性污泥系统过程控制

• 活性污泥量控制
  • 过高
    • 造成二沉池负荷过高，污泥层上升并进入出水槽，造成出水SS和BOD升高。
  • 过低
    • 处理不完全，出水BOD将高于要求的浓度值
  • 要求
    • 生物处理反应器内活性污泥量要尽量低，但要以沉淀澄清池负荷低（接近或无污泥层状沉降），且需氧量最小为依据。
  • 策略
    • MCRT控制
      • 特点
        • 无论水质水量是否变化，每天均从处理系统中排出相同量的活性污泥
      • 优点
        • 较F:M或MLSS指标控制的排泥操作更为简便
        • 运行管理人员对活性污泥处理过程的调控空间更大，且过程效能也更稳定
      • 缺点
        • 在某些污水特性波动较大的情况下并不适用
    • F:M值控制
      • 特点
        • 剩余污泥排放率取决于进水BOD的变化
      • 优点
        • 适用于进水BOD波动较大的场合，比如某些工厂排放的高负荷BOD间歇进入污水处理厂时，以此方法控制剩余污泥排放是最保险的排泥方法。
    • MLSS控制
      • 特点
        • 其排放率取决于活性污泥增长速率。
      • 优点
        • 对于实验室分析测定的仪器和设备不够完善的小型污水处理厂而言，为简便起见，常采用此方法。
    • 进水BOD波动较大的情况采用F：M控制；市政污水常采用MCRT控制，条件不足的小型污水处理厂可采用MLSS
  • 排泥
    • 通常是经过二次沉淀澄清池浓缩后，再直接从沉淀澄清池或从回流污泥（RAS）管线排出剩余污泥的。有时，部分活性污泥也可直接从生物反应处理器排出。
• 曝气和溶解氧控制
  • 通常规律
    • DO控制水平在纯氧曝气活性污泥系统和空气曝气活性污泥系统中是不同的。对于任一活性污泥处理系统，最好是通过试验确定适宜的DO浓度。在纯氧曝气活性污泥处理系统中，根据混合液逸出气体的纯度，可以判断供氧过程是否能够满足活性污泥相的需氧量。
    • 好氧：2-3mg/L
    • 缺氧＜0.5mg/l
    • 厌氧＜0.2mg/L
  • 供氧量不足的表现
    • 低氧条件下增殖的丝状菌大量存在
    • 处理出水浑浊
    • 活性污泥呈深灰色或黑色，且有恶臭味
  • DO控制
    • 为了适时监控DO指标，须设置DO探头或DO测定仪
    • 有些管理人员为了安全尽可能维持DO达到最高浓度。但曝气系统占整个污水处理厂运行费用比例最大，故过量曝气会造成极大的能源浪费。
• 沉淀澄清池控制
  • 控制参数
    • 进入沉淀澄清池混合液的MLSS浓度
    • 污水流量
    • 回流污泥流量
    • 沉淀澄清池表面积
    • 均与固体负荷率（SLR）有关
      • SLR一般安全运行范围在171kg/(m²·d)左右，在不同污水处理厂中，对应不同SVIs，其最大SLR值也是不同的；故污水处理厂要根据实际运行状况设定SLR限值。如果污泥沉降性能越差，则SLR值越低。
    • 活性污泥的沉降性能
  • 污泥层
    • 深度范围
      • 一般可达池底以上0.15-0.9m，优化深度值为池底以上0.3-0.6m
      • 深度过大的情况下，污泥会被突发的水力冲击卷起，并随水进入出水槽中，造成出水水质波动
      • 深度小则不利于污泥浓缩，且因污泥量少易造成二级处理水随污泥回流到生物反应处理器
    • 深度控制原则
      • 以满足污泥浓缩并避免二级处理水回流到生物处理器为准
      • 沉淀澄清池不应有污泥层上浮或过厚
  • 污泥回流控制
    • 重要性
      • 如果没有污泥回流到生物处理反应器中，沉淀澄清池的活性污泥固体量将不断积累，最终会溢出出水槽，并进入二级处理水中。
      • 如果回流污泥流量过大，最终会引起沉淀澄清池水力负荷过高，活性污泥沉降过程受到影响，泥水分离效能变差。极端情况下，会引起活性污泥固体随处理水流失，影响出水水质。
    • 首要指示参数
      • 虽然回流污泥可达到活性污泥固体和待处理污水充分混合，但相较于生物处理反应器而言，沉淀澄清池效能对回流污泥流量的变化更为敏感。因此沉淀澄清池内污泥深度应是优化回流污泥流量的首要指示参数。
    • 控制范围
      • MCRT较短的处理系统中，回流污泥量一般为反应器进水流量的25%-50%（最高为30%-40%）
      • 在MCRT较长的过程中，回流污泥量一般为反应器进水流量的100%-150%
  • 污泥沉淀性能和泡沫
    • 丝状菌
      • 环境条件
        • 生物反应器内低DO环境
        • 污水中大部分为高溶解性、高糖类的工业废水（缺乏营养）
        • 低PH（对丝状真菌尤其有利）
      • 解决方案
        • 第一条
          • 加强曝气
        • 第三条
          • 增加PH（投加化学药剂如石灰、苛性钠或重碳酸盐，但应谨慎控制PH不超过8.5）
        • 第二条
          • 增设好氧、缺氧或厌氧选择器来强化菌胶团细菌的竞争力
            • 并不能控制所有类型丝状菌，所以投资建设前需要进行评估
          • 回流污泥投氯（需要特别注意投加量）
    • 泡沫控制
      • 表面活性剂
        • 性状
          • 白色、巨浪状泡沫
        • 解决方案
          • 调控MCRTs较长时，一些生长速率慢的微生物可对其去除
      • 诺卡氏菌（丝状菌的一种）
        • 性状
          • 浅巧克力色
        • 解决方案
          • 调控MCRT较短，使生于污泥排放速率远大于诺卡氏菌生长速率
            • 诺卡氏菌生长速率很慢
          • 物理性从生物反应器排出诺卡氏菌泡沫
            • 一旦排除，绝不要将其引入污水处理厂进水处或消化池内。应将泡沫置于干化床（液体不可送回污水处理厂），干化后掩埋或通过其他措施进行处置。
            • 如果排除泡沫的过程中，同时派出了大量污泥固体，需要检验排除泡沫后活性污泥固体量的变化：MCRT值可能较设计值变短。
          • 向回流污泥系统或混合液回流系统投加阳离子聚合物，并直接向泡沫喷洒高浓度氯
            • 向回流污泥中加入氯可有效控制丝状菌引起的污泥膨胀问题，但并不能控制诺卡氏菌引起的泡沫问题，这是因为诺卡氏菌多数是存在于泡沫中，而非回流污泥中。
  • 膜过程用于固体分离
    • 膜分离过程不受活性污泥沉降性能的影响
    • 膜系统可去除更多的的悬浮固体，处理出水水质更好
    • 膜系统可去除细菌，起到了一定的消毒作用，减少后续消毒的耗费
    • 膜系统占用空间小
    • 膜过程允许SLRs长，混合液浓度高，因此反应器容积可大大减少
  • CBOD去除过程控制
    • 完全混合流
      • 在特定条件下促进丝状菌生长
        • 当完全混合流反应器内存在快速讲解BOD时，因某些丝状菌竞争快速降解BOD能力较强，而逐渐淘汰其他微生物菌群，造成丝状菌大量繁殖
        • 设置固定生长生物处理系统（即生物滴滤池，耗费较大）
        • 设置选择器（耗费较少）
          • 好氧选择器的水力停留时间通常介于5-30min，或者以满足活性污泥去除快速降解BOD时间为准。 由于丝状菌只能在有DO存在的情况下利用快速降解BOD，故在缺氧、厌氧条件下，非丝状菌更占有优势。
    • 活塞流
      • 优点
        • 前端快速降解BOD浓度高
        • 可通过测定反应器沿程DO指标，逐步减少沿程供气量，优化进入反应器的空气量
        • 可在反应器进口处，简单地设置隔墙，就可以分离出选择器空间
  • 硝化过程控制
    • 保证良好硝化效能因素
      • 生物反应器内DO充足
      • 足够的碱度
      • MCRT至少为4d，最好是不少于10d
      • 生物处理反应器内PH和温度适宜
  • 反硝化过程控制
    • 快速降解BOD是反硝化菌的最优碳源
    • 如快速降解BOD不足，须向缺氧区投加
  • 除磷过程控制