生物吸附-降解活性污泥法

1第七讲⑸生物吸附-降解活性污泥法也称为AB法，不设初沉池，由A段和B段二级活性污泥系统串联组成，分别有独立的污泥回流系统。AB法工艺对BOD、COD、SS、磷和氨氮的去除率一般均高于常规的活性污泥法，主要用于城市污水处理。①系统组成：A段由A段曝气池与中沉池组成，B段由B段曝气池及终沉池组成，A、B两段分别设立污泥回流系统。②AB法的基本原理AB法流程遵循以下两条基本原理：1）与单段系统相比，微生物群体完全隔开的两段系统能取得更高效和更稳定的处理效果；2）由于AB法不设初沉池，为此一个连续工作的A段，由于外界连续不断地接种具有很强繁殖能力和抗环境变化能力的短世代原核生物，提高了处理工艺的稳定性。③AB法的工艺特点：a.不需设初沉池；b.A段具有高效和稳定的特点；c.A段和B段运行既独立又联系，可以根据出水水质特点和要求，灵活地调整运行参数；d.AB法具有一定的脱氮除磷功能；e.适合某些难降解有机废水的处理，在处理过程中，A段兼氧运行，可使长链大分子有机物变为短链小分子有机物，提高污水的可生化性，使B段处理效果提高；f.AB法的基建投资省，运行费用低，能耗少，处理效果好；g.易于实现分期建设，可先建A段，通过A段去除大多数有机物，部分达到削减有机物的环境质量要求，资金到位后，再续建B段；④AB法的变形工艺A-B（BAF）工艺：用具有高容积负荷的曝气生物滤池（BAF）代替AB滤池串联工艺。BAF中的活性污泥不仅在滤料表面形成生物膜，在滤料间形成污泥层，对污水中的有机物能起到很好的吸附过滤作用；A-B（A/O）工艺：污水经A段去除部分有机物后，进入A/O的缺氧池，利用水中的有机物对来自好氧池的硝酸盐进行反硝化；A-B（A/A/O）工艺：将B段改为A/A/O法，这种工艺在A段具有进水负荷高，耐冲击负荷的优点，又具有A/A/O法对含碳有机物和氮磷去除效果好的特点；A-B（SBR）工艺：即，将B段改为序批式活性污泥法，使该段可以达到去除有机物以及氮磷的目的；A-B（氧化沟）工艺：将AB法的A段与氧化沟相结合，以节省B段用地，多用于改建或扩建工程，可达到除磷脱氮、出水水质好的目的。⑹另一种活性污泥法是序批式活性污泥法（间歇式活性污泥法）其污水处理机理与传统的活性污泥法完全相同，由一个或多个SBR池组成目前，随着自控技术的进步，特别一些在线监测仪器仪表的使用使本法得到较快的应用。①典型的工艺流程进水经过格栅、沉砂池以及污水贮存池后进入SBR池进行处理。SBR工艺中的关键及专用设备是滗水器，它是一种能随水位变化而调节的出水堰，排水口淹没在水面下一定深度，可防止浮渣进入。由于系统中通常不设初沉池，为了消除浮渣，SBR反应池应该有清除浮渣的装置。②工作原理2ⅰ污水流入工序污水流入曝气池前，该池处于操作周期的待机（闲置）工序，此时沉淀后的上清液已排放，曝气池内留有沉淀下来的活性污泥。污水流入的方式有单纯注水、曝气和缓速搅拌三种，至于选用哪一种方式，则应根据设计要求而定。ⅱ曝气反应工序：当污水注满后，即开始曝气操作。ⅲ沉淀工序：使混合液处于静止状态，进行泥水分离，沉淀时间一般为1～1.5h。ⅳ排水工序：排除曝气池沉淀后的上清液，留下活性污泥，作为下一周期的菌种。ⅴ闲置工序：曝气池处于空闲状态，等下一个周期的开始。③SBR活性污泥法的特点ⅰ处理效率高，具有耐冲击负荷和反应推动力大等优点。ⅱSBR的进水工序均化了污水逐时变化的水质和水量，一般不需设调节池。ⅲ不需要设专门的沉淀池和调节池，不需要污泥回流，运行费用低，与标准的活性污泥法相比，基建费和运行费用较低，主要适用于小型污水处理厂。ⅳ由于底物浓度高，浓度梯度也大，交替出现缺氧、好氧状态，能抑制专性好氧菌的过量繁殖，可同时具有BOD和有利于生物脱氮除磷的功能。ⅴ污泥的SVI值较低，一般不易产生污泥膨胀。ⅵSBR工艺的活性污泥沉淀，是在静止或接近静止的状态下进行的，因此处理水质优于连续式活性污泥法。ⅶSBR的运行操作、参数控制应实施自动化管理。④运行时的影响因素ⅰ可生物降解的基质浓度ⅱ硝酸盐氮对脱氮除磷的影响ⅲ运行时间和DO的影响ⅳBOD污泥负荷与排出比⑤SBR活性污泥法的分类ⅰ按进水方式可以分以分为间歇进水式和连续进水式类：间歇进水方式：沉淀期和出水期内不进水，比较容易获得澄清的处理水。连续进水方式：可利用一个反应池连续地处理污水，但因沉淀期和排水期时进入污水，会引起污泥上浮，与处理水相混，造成出水水质欠佳。ⅱ按有机负荷分为以下几类：高负荷运行方式：适用于处理中等规模以上的污水。低负荷运行方式：适用于小型污水处理厂。⑥其他几种序批式活性污泥法工艺ⅰ改良型SBR（MSBR）工艺该工艺不需设置初沉池和二沉池，系统连续出水，两个序批池交替充当沉淀池使用，周期运行。污水首先进入厌氧池，与沉淀池回流的高浓度污泥混合，聚磷菌进行磷的释放，吸收低分子脂肪酸以PHB等形式贮存在体内。接着混合液进入好氧池，聚磷菌分解体内的PHB，获得能量，过量吸收周围环境中的正磷酸盐，并积累在细胞体内，同时碳化菌完成有机碳的降解，硝化菌完成氨氮的硝化。剩余污泥的排放在沉淀后期直接从序批池中底部排放。缺氧池和厌氧池分别设置有搅拌装置。MSBR主要具有以下特点：采用连续进、出水；采用恒水位运行；提供传统连续流、恒水位活性污泥工艺对生物脱氮除磷所具有的专用缺氧、厌氧和好氧反应区，提高了工艺运行的可靠性和灵活性；改善了出水的水质；提高了系统对生物脱氮除磷及有机物的去除效率。ⅱICEAS工艺是一种连续进水的SBR工艺，其反应池前端设置专门的缺氧选择器-预反应区，用以促进菌胶团的形成和抑制丝状菌的繁殖。反应池的后部为主反应区。在预反应区内，污水连续流入，在反应区通过隔墙下部的孔洞相连，污水以较慢的速度由预反应区流入主反应区。3ⅲCASS活性污泥法工艺CASS即循环式活性污泥系统，是以序批式曝气-非曝气方式间歇运行，将生物反应过程和泥水分离结合在一座池中进行，是一种“充水和排水”的活性污泥法系统，废水按一定的周期和阶段得到处理，是间歇式好氧活性污泥反应器SBR工艺的一种更新变形，在氧化沟技术和SBR的基础上开发而成。CASS的基本原理是：CASS工艺将可变容积活性污泥法过程和生物选择器的原理进行有机的结合，覆盖包容了各类描述此类工艺所采用的如简称为IDEA的间隙排水延时曝气工艺IDAL间隙排水曝气塘工艺、ICEAS间歇循环延时曝气活性污泥法等。CASS工艺的设计包括生物选择区的设置，确定污泥回流比，进行运行时间的分配以及DO值的控制等方面的内容。CASS工艺的运行由进水-曝气、沉淀（进水）、滗水和充水-闲置四个基本过程组成，每个基本过程的时间对处理效果都有影响。合理的时间分配应为：曝气时间占总循环时间的50％～60％，沉淀时间占30％，滗水和闲置时间分别不超过10％和5％，但是在实际应用中，必须根据原水水质由试验来确定最佳值，通常总循环时间可设置为4～12h。7.氧化沟①工艺流程与原理氧化沟一般采用机械充氧和推动水流，污水和活性污泥的混合液在环状曝气渠道中循环流动，属于活性污泥法的一种变形，实质上相当于延时曝气活性污泥系统。由于它运行成本低，构造简单，易于维护管理，出水水质好，耐冲击负荷，运行稳定，并可脱氮除磷，日益受到关注与重视。②活性污泥法的特点ⅰ氧化沟工艺结合了推流与完全混合两种流态ⅱ氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度ⅲ在工艺方面，一般不设初沉池，二次沉淀池可以与氧化沟合建，省去污泥回流，与延时曝气系统相同，耐冲击负荷，可存活世代时间长的微生物。ⅳ氧化沟的出水水质好。ⅴ氧化沟的整体体积功率密度较低。③氧化沟包括以下几种类型ⅰ基本型基本型氧化沟的处理规模小，一般采用卧式转刷曝气，水深约1～1.5m，氧化沟内污水的水平流速0.3～0.4m/s。混合液通过转刷后，溶解氧的浓度被提高，随后，在渠内流动过程中溶解氧又逐渐降低。氧化沟通常采用延时曝气的方式运行，水力停留时间为10～24h，污泥泥龄为20～30d，通过设置进水和出水的位置、污泥回流的位置、曝气设备的位置等可以使氧化沟完成碳化、硝化和反硝化功能。ⅱ卡鲁塞尔式氧化沟是一个多沟串联系统，进水与回流的活性污泥混合后在沟内不停的循环流动，采用表面机械曝气器，每沟渠的一端各安装一个，靠近曝气器下游的区段为好氧区，处于曝气器上游和外环的区段为缺氧区，混合液交替进行好氧和缺氧，这不仅提供了良好的生物脱氮条件，而且有利于生物絮凝，使活性污泥易于沉淀。ⅲ三沟式氧化沟由三条同容积的沟槽串联组成，两侧的池（称为A池和C池）交替作为曝气池和沉淀池，中间的池子（称为B池）一直为曝气池。原污水交替地进入两侧的A和C池，处理出水则相应地从作为沉淀池的C池或A池流出，这样提高了曝气转刷的利用率（达59％）左右，另外也有利于生物脱氮。三沟式氧化沟基本运行方式大体分为6个阶段，工作周期是8h，它由自动控制系统根据其运行程序自动控制进、出水的方向、溢流堰的升降以及曝气转刷的开动和停止。第一个阶段：工作时间2.5h，污水经配水井进入第一沟，沟内转刷低速运转，仅维持沟活4性污泥处于悬浮状态下环流，沟内处于缺氧反硝化状态，反硝化菌将上阶段产生的硝酸盐氮还原为氮气逸出。在此过程中，原污水作为碳源，不必外加碳源。同时沟内出水堰能自动调节，混合液进入第二沟，沟内转刷在第一阶段均处于高速运行，使其沟内的混合液保持恒定环流，其溶解氧的浓度为2mg/L，在此进行有机物的降解和氨氮的硝化。处理后的混合液再进入第三沟，此时第三沟内的转刷处于闲置状态，第三沟仅用作沉淀池，使泥水分离，澄清水通过已降低的出水堰从第三沟流出。第二阶段：工作时间0.5h，污水入流从第一沟到第二沟，此时第一沟内的转刷高速运转，第一沟由缺氧逐步转为富氧状态，第二沟内转刷仍高速运转，所以第二个阶段的第一和第二沟均处于好氧状态，都进行有机物的降解和氨氮的硝化。经第二沟处理过的混合液再进入第三沟，第三沟仍为沉淀池，沉淀后的污水通过第三沟的出水堰排出。第三阶段：工作时间1.0h，第一沟转刷停止运转，开始进行泥水分离，需要设过度段，至该阶段末分离过程结束。在该阶段，入流污水仍进入第二沟，处理后的污水仍然通过第三沟出水堰排出。第四阶段：工作时间2.5h，污水入流从第二沟调至第三沟，第一沟出水堰降低，第三沟出水堰升高，沟内转刷低速运转，使混合液悬浮环流，处于缺氧状态，进行反硝化脱氮。然后混合液流入第二沟，沟内转刷高速运转，使其处于好氧状态，进行有机物降解和氨氮硝化。经处理后再流入第一沟，此时第一沟作为沉淀池，澄清水通过第一沟已降低的出水堰排出。该阶段与第一阶段类似，所不同的是硝化发生在第三沟，而沉淀发生在第一沟。第五阶段：工作时间0.5h，污水入流从第三沟转向第二沟，第三沟内转刷高速运转，以保证在该阶段末沟内有剩余氧。第一沟仍作沉淀池，处理后污水通过该沟出水堰排出，第二沟转刷高速运转，仍处于有机物降解和氨氮硝化过程。该阶段与第二个阶段相对应，所不同的是两个外沟的功能相反。第六阶段：工作时间1.0h，该阶段基本与第三个阶段相同，第三沟内转刷停止运转，开始进行泥水分离，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水经第一沟出水堰排出。三沟式氧化沟流程简单，无需设置初沉池和二沉池及污泥回流设备，处理效果稳定，管理方便，基建费用低，占地少并具有脱氮除磷的功能，在我国得到了一定应用。ⅳ奥巴勒型氧化沟奥巴勒型氧化沟是由多个同心的椭圆形或圆形沟渠组成，污水与回流污泥均进入最外一条沟渠，在不断循环的同时，依次进入下一个沟渠，最后混合液从内沟渠排出，进入沉淀池。奥巴勒型氧化沟可根据需要分设两条沟渠、三条沟渠和四条沟渠，常用的为三条沟渠。外沟渠的容积约为总容积的60％～70％，中沟渠容积约为总容积的20％～30％，内沟渠容积仅占总容积的10％左右，运行中保持外沟渠、中沟渠和内沟渠的溶解氧浓度依次递增，有利于提高充氧效率，同时可以达到除碳、除氮以及节省能量的作用。曝气设备一般采用曝气转盘。ⅴ曝气-沉淀一体化氧化沟将二沉池建在氧化沟中，集曝气、沉淀、泥水分离和污泥回流功能为一体，无须建造单独的二沉池。在氧化沟的一个