第四章污水的生物处理

第四章污水的生物处理第一节生化处理与微生物一、微生物的生理特征及规律1、污水中常见的微生物P87有分类植物型微生物(菌类、高等细菌、真菌、藻类）动物型微生物（原生动物、后生动物）特点：个体小、分布广种类多、繁殖快、容易变异2、微生物的新陈代谢——合成和分解3、微生物生长的营养及影响因素补充微生物的图片•图片3、微生物生长的营养及影响因素3.1微生物代谢过程中对营养的要求及酶CHONP维生素等酶——第四章污水的生物处理4、环境对微生物生长的影响P94温度溶解氧PH值：好氧6.5-8.5厌氧：6.7-7.4营养物的要求：好氧BOD：N：P=100：5：1厌氧：BOD：N：P=100：6：1有毒物的限制进水有机物的浓度第四章污水的生物处理5、微生物的生长规律P951)生长曲线图4-15适应期：适者生存不适者淘汰对数期平衡期衰老期2)细菌的定向变异混合微生物群体的生长曲线图第四章污水的生物处理二、污水的可生化性及提高的途径P971污水的可生化性注意事项：2改善生化性的途径调节营养比调节PH预处理BOD/COD0.30.3-0.450.45可生化性难生化可生化易生化第四章污水的生物处理三、污水生物处理概述好氧与厌氧的区别:1微生物群不同2产物不同3反应速率不同4对环境要求条件不同第四章污水的生物处理第二节活性污泥法一、活性污泥法组成及性能指标1活性污泥法组成2性能指标污泥浓度MLSS污泥沉降比SV污泥容积指数SVI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；g/L混合液；g/m3混合液；kg/m3混合液MLSS＝M=X=Ma+Me+Mi+Mii2-4g/L为宜2.MLVSS浓度——混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS＝MV=XV=Ma+Me+Mi。0.75f，；0.75f：XXMLSSMLVSSfv对于城市污水对于生活污水％原混合液体积后形成沉淀污泥容积100min30SV)L/gMLSS)L/LmSVgL1mLmin30L1SVI（（＝）（混合液中悬浮固体干重）容积（静沉后形成的活性污泥混合液经3.SV——污泥沉降比，又叫30min污泥沉降率SV反应了曝气池正常运行的污泥量，可用于控制剩余污泥排放量，同时通过它能及早发现污泥膨胀等异常现象的发生。15-30%为宜4.SVI——污泥容积指数（污泥指数）曝气池出口处的混合液经30min静沉后，每g干污泥所形成的沉淀污泥所占的容积—mL/g50-150为宜表示活性污泥的沉降性能及评定指标（二沉池）Xe)QwQ(QwXrX)d(XVXC曝气池内活性污泥总量式中——VX：每日排放污泥量——XSVI在习惯上只称数字，而把单位略去SVI值能够反映活性污泥的凝聚、沉降性能要维持曝气池一定的MLSS（如3000mg/L）的情况下，SVI值越高，则要求的污泥回流比R就越大，但当SVI值高达400mL/g时，则难于用提高R来维持曝气池一定的MLSS浓度。SVI=SV*10/MLSSSV=%MLSS=g/L5、θC——污泥龄（生物固体平均停留时间）系统中每日增长的活性污泥量应等于每日排出的剩余污泥量（ΔX）θC的定义式（17－10）活性污泥在曝气池内的平均停留时间——生物固体平均停留时间。（17－9）将△X（17-9）式代入（17-10）式：Xe)QwQ(QwXrVXC可忽略不计0XeQwXrVXCSVI10Xr6max（17-11）（17-12）(17-13)Xr是活性污泥特性和二沉池沉淀效果的函数。drsCKYN1(17-14)第四章污水的生物处理二、活性污泥法处理过程1活性污泥法基本原理吸附—微生物代谢—絮凝体的形成与絮凝沉淀2活性污泥增长规律见图4-17对数增长期内减速增长期内源呼吸期第四章污水的生物处理3活性污泥法运行参数1）污泥负荷Ns=QLa/XV(kgBOD/MLSS.d)Q——污水流量m3/dLa——进水有机物BOD浓度mg/LX——暴气池容积m3V——污泥浓度MLSSmg/L2)污泥龄见图4-18Xe)QwQ(QwXrX)d(XVXC曝气池内活性污泥总量式中——VX：每日排放污泥量——X2)污泥龄见图4-18θC——污泥龄（生物固体平均停留时间），定义为系统中每日新增的活性污泥平均停留在暴气池中的天数，即暴气池全部活性污泥总量同每日排放的剩余污泥量（ΔX）的比值，单位天θC的定义式（17－10）活性污泥在曝气池内的平均停留时间——生物固体平均停留时间。（17－9）将△X（17-9）式代入（17-10）式：Xe)QwQ(QwXrVXC可忽略不计0XeQwXrVXCSVI10Xr6max（17-11）（17-12）(17-13)Xr是活性污泥特性和二沉池沉淀效果的函数。drsCKYN1(17-14)第四章污水的生物处理3)有机物去除量与活性污泥的增加△X=aQLr-bXV公式4-3P105△X—每日新增污泥量，即剩余污泥排放量kg/dLr—污水BOD5去除量kg/m3Q—污水量m3/dX—混合液污泥浓度kg/m3X—暴气池体积m3a—污泥增长系数，即去除每kgBOD所产生的污泥kg数b—污泥自身氧化率，即每kgBOD自身氧化所产生的污泥kg数第四章污水的生物处理△X=aQLr-bXV△X/XV=aQLr/XV-b1/θC=aU-b4-5图解法4-19表4-5几种物质的a\b值P1064）暴气时间T=V/Q5）污泥回流比R=Qr/Q=CX/(Cr-Cx)C=（R/1+R）*CR第四章污水的生物处理4活性污泥法的运行方式1）普通活性污泥法图4-202）阶段暴气法图4-213）生物吸附法图4-224）完全混合法图4-235）延时暴气法图4-246）渐减暴气法图4-25%90，BOD处理效果好1．传统活性污泥法的特征：1)有机物的吸附与代谢在一个曝气池中连续进行2)活性污泥经历了一个生长周期：对数增长期→减速增长期→内源呼吸期。经历了吸附与代谢二个阶段3)S由大→小，dO2/dt由大→小。3．缺点：1)不适应冲击负荷和有毒物质因为是推流式，进入池中的污水和回流污泥在理论上不与池中原有的混合液混合。∴水质的变化对活性污泥影响较大2)前段供氧不足，后段供氧过剩3)Ns不高，曝气池V大，占地大2．优点：∴池首往往供氧不足，后段供氧过剩，池前段DO浓度较低，沿池长逐渐增高传统活性污泥法（普通活性污泥法）传统活性污泥法流程图（图17-11）阶段曝气活性污泥法特点1)分段多点进水，负荷分布均匀，均化了需氧量，避免了前段供氧不足，后段供氧过剩的缺点2)提高了耐水质，水量冲击负荷的能力3)活性污泥浓度沿池长逐渐降低阶段曝气活性污泥法工艺流程图吸附—再生活性污泥法系统特点1)吸附与再生分别进行，二沉池在二者之中2)吸附时间较短（30～60min），再生池只对回流污泥再生。∴整个池容小于普通活性污泥法3)处理效果低于普通活性污泥法4)具有一定的耐冲击负荷的能力5)不宜处理溶解性有机物较多的污水吸附—再生活性污泥法工艺流程图（图17-13）再生曝气活性污泥法系统积较大而吸附段占的时间与容曝气池再生池，V21~41V而吸附再生活性污泥法系统V再生池很大，V吸附仅30～60min，容积小完全混合活性污泥法sNNFNF特点1)耐冲击负荷，特别适应于工业废水处理2)池内水质均匀一致，各点相同，3)池内需氧均匀，动力消耗小于推流式4)出水水质比推流式差，活性污泥易产生膨胀各部分工况几乎完全一致，可通过来调整工作情况完全混合活性污泥法工艺流程图（图17-14）延时曝气活性污泥法tQVQVt；、.1低负荷长时间曝气2.特点1)Ns非常小，只有0.05～0.10kgBOD/kgMLSS·d2)曝气时间t长（24h以上），污泥处于内源呼吸期，剩余污泥量少且稳定，池容大3)出水水质好，对原污水有较强的适应能力，无需设初沉池，只适合于小城镇污水处理（Q≤1000m3/d）。污泥不需进行厌氧消化处理4)基建费和运行费较高吸附—再生活性污泥法工艺流程图第四章污水的生物处理三、暴气1暴气方法和设备1）鼓风暴气小气泡扩散器图4-264-27中气泡扩散器图4-284-29大气泡扩散器图4-30水力剪切扩散装置图4-31空气升流暴气装置图4-32第四章污水的生物处理2）机械暴气泵型倒散型平板型图4-333）暴气设备的比较表4-7P1132、暴气池的结构1）推流式暴气池图4-374-382）完全混合式图4-394-404-414-423）循环混合式图4-43第四章污水的生物处理四、活性污泥法的设计和运行1活性污泥法的设计2活性污泥法的运行和控制活性污泥法的培养活性污泥法的驯化活性污泥法的试运行活性污泥法运行中的异常现象污泥膨胀污泥上浮（脱N上浮、腐化上浮、解体上浮、泡沫问题）第四章污水的生物处理五、活性污泥法的新发展1纯氧暴气法1）联合暴气法图4-442）表面暴气法图4-452深井暴气法3粉末活性炭-活性污泥法4两级活性污泥法（AB法）第四章污水的生物处理5两级活性污泥法脱N图4-464-476间歇暴气活性污泥法工艺（SBR）7氧化沟工艺1）特点2）分类3）典型氧化沟帕斯韦尔氧化沟图4-50T型氧化沟图4-51DE型氧化沟图4-52阻流板回流污泥原污水氧曝气池盖搅拌用电机气体循环搅拌用空压机废气混合液流向沉淀池搅拌叶轮喷气管图17-14纯氧曝气曝气池构造图(有盖密封式)图17-17纯氧曝气活性污泥法系统1．概述1-1纯氧曝气活性污泥法系统aK40CCKdtdC2sa2空气纯氧20℃Po2＝0.21atmCs＝9.2mg/LPo2＝（4.4～4.7）×0.21atmCs＝（4.4～4.7）×9.2mg/L当维持曝气池DO（C）＝2mg/L则氧转移的推动力：（Cs－C）＝9.2－2＝7.2mg/L（Cs－C）＝9.2－2＝7.2mg/LaK2.7CCKdtdC2sa2。5.5aK2.7aK40dtdC22倍提高了对比空气氧转移速率也∴纯氧曝气氧转移推动（Cs－C）比空气曝气氧转移的推动力提高了40/7.2=5.5倍，同时纯氧曝气氧转移推速率2．特征1)氧的利用率EA＝（80～90）％，而传统活性污泥法EA仅为±10％2)MLSS＝4～7g/L，使Nrv↑3)SVI＜100，一般不会发生污泥膨胀4)剩余污泥量小V↓纯氧曝气活性污泥法工艺流程图（图17-17）1-2浅层曝气活性污泥法系统（殷卡曝气法）1.气泡只有在形成与破碎的一瞬间有着最高的氧转移率，而与其在液体中的移动高度无关2.可使用低压鼓风机，节省电耗，EP＝1.8～2.6kgO2/KW·h浅层曝气活性污泥法工艺流程图（图17-16）322/3-3/4BB20.6-0.80.6-0.81/4-1/3B13图17-16浅层曝气曝气池1-空气管；2-曝气栅；3-导流板浅层曝气活性污泥法系统1.概述1)亨利定律：C＝H·P式中：C——水中溶解氧饱和浓度H——亨利常数P——压力2)有利于微水中溶解氧饱和浓度dtdCCCaKdtdCCPs2s生物的增殖和有机物降解2．深水曝气池深水中层曝气池深水底层曝气池占地少混合液中，DO，dtdC2深水曝气活性污泥法系统深井曝气池活性污泥法系统1.H＝50～100m，φ＝1～6m2.特征：1)氧的利用效率EA高达90％，动力效率EP高达6kgO2/KW·h；占地少（传统活性污泥法EA＝10％±，EP＝2～3）2)适用于各种气候条件，可不设初沉池3)适用于处理高浓度有机废水％总供氧量转移到混合液中的氧量氧的利用效率100E：——EAAEP——动力效率：1KWh电能转移到混合液中的氧量，以kgO2/KW·h深井曝气池活性污泥法工艺流程图（图17-15）处理水空气空气提升原污水回流污泥图17-15深井曝气活性污泥法系统深井曝气活性污泥法系统特点1)当污水BODu＞300mg/L，一级曝气池以采用完全