《水处理新技术》课程论文

《水处理新技术》课程论文专业环境工程班级（1）班姓名学号论文题目好氧生物处理技术二O一二年五月十六日好氧生物处理技术Aerobicbiologicaltreatmenttechnology摘要：随着我国国民经济的快速发展，高浓度的有机废水对我国宝贵的水资源造成了威胁。近年来好氧生物技术得到了不断的发展，出现许多高效的、可处理难降解甚至有毒废水的好氧生物技术。在污水处理过程中有着显著地处理效果，本文就几种好氧生物处理技术进行相关阐述。关键词：有机废水；好氧生物技术；高效；难降解Abstract:Withtherapiddevelopmentofourcountry’snationaleconomy,thehigh-concentrationorganicwastewaterhasbeenthreateningpreciouswaterresourcesinourcountry.Withthedevelopmentofaerobicbiologicalprocesses，variousaerobicbioreactorswhicharehighlyefficientandabletotreatrefractory，evenpoisonouswastewaterareavailable.Inthesewagetreatmentprocesshastodealwiththeeffectofseveralaerobicbiologicaltreatmenttechnologyrelatedexpounded.Keywords:Organicwastewater；Aerobicbiologicaltechnology；Efficient；Refractory一、好氧生物概述污水好氧生物处理技术是一种在好氧条件下，利用微生物将污水中的污染物质转化为稳定、无害物质处理技术。目前，好氧生物法在污水处理中的研究已经较成熟，并且已经有了广泛的应用，但是随着生物法的继续发展，人们对其提出了更高的要求，如缩短其水力停留时间、有效处理难降解和有毒性、物质、减小占地面积以及降低运行费用等。其中活性污泥和生物膜生物处理系统是当前污水处理领域应用广泛的两种处理技术。根据好氧生物法处理污水的原理，从生物工艺上解决上述问题可从以下几个方面着手：①提高污水中溶解氧的含量；②保持高的微生物量，如通过在反应器中投加陶粒、粉末活性炭、无烟煤、多孔泡沫塑料、聚氨酯泡沫、多孔海绵、塑料网格、废弃轮胎颗粒或特制的一些填料来增加微生物浓度；③增强污水与微生物的碰接机会，加强传质速度；④延长难降解物质的停留时间。基于上述观点，出现许多可处理难降解有机废水的高级氧化技术，如加压曝气、射流曝气、受限曝气、微孔曝气等强化曝气活性污泥法，UNITANK工艺、氧化沟活性污泥法、CASS工艺、AB工艺、LINPOR工艺、粉末活性炭活性污泥法、膜生物反应器，等新型活性污泥法或生物反应器，以及序批式活性污泥生物膜法、附着生长污水稳定塘、生物流化床、流动床生物膜反应器、曝气生物滤池、移动床生物膜反应器、微孔生物膜反应器等新型生物膜反应器。同时，人们也开始考虑利用基因工程菌来强化生物反应器的运行效果。二、污水好氧生物处理基本原理活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理废水的一类好氧生物原理方法，生物絮体称活性污泥。由好氧微生物(包括真菌、细菌、原生动物及后生动物)及其代谢和吸附的有机物，无机物组成，显示生物化学活性，具有降解废水中有机污染物的能力。活性污泥法处理废水中有机物可分为两个阶段，即生物吸附阶段和生物氧化阶段。2.1生物吸附阶段废水与活性污泥微生物充分接触，形成悬浊混合液，废水的污染物被比表面积巨大，且表面含有多糖类黏性物质的微生物吸附和黏连，呈胶体的大分子有机物被吸附后，首先在水解酶作用下，分解为小分子物质，然后这些小分子与溶解性有机物在酶的作用下或浓度差推动下选择性渗入细胞体内，使废水中的有机物含量下降而得到净化。2．2生物氧化阶段被吸附和吸收的有机物质继续被氧化，这个阶段需要很长时间，进行非常缓慢。在生物吸附阶段，随着有机物吸附量的增加，污泥的活性逐渐减弱。当吸附饱和后，污泥失去吸附能力，经过生物氧化阶段吸附的有机物被氧化分解后，活性污泥又呈现活性。恢复吸附能力。三、好氧生物技术污水处理中的影响因数1）溶解氧（DO）：约1~2mg/l2）水温：是重要因素之一，a.在一定范围内，随着温度的升高，生化反应的速率加快，增殖速率也加快；b.细胞的组成物如蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升或降并超过一定限度时，会有不可逆的破坏；最适宜温度15~30°C；40°C或10°C后，会有不利影响。3)营养物质：细胞组成中，C、H、O、N约占90~97%，其余3~10%为无机元素，主要的是P。生活污水一般不需再投加营养物质；而某些工业废水则需要，一般对于好氧生物处理工艺，应按BOD:N:P=100:5:1投加N和P。其它无机营养元素：K、Mg、Ca、S、Na等；微量元素：Fe、Cu、Mn、Mo、Si、硼等；4)pH值：一般好氧微生物的最适宜pH在6.5~8.5之间；pH4.5时，真菌将占优势，引起污泥膨胀；另一方面，微生物的活动也会影响混合液的pH值。5)有毒物质（抑制物质）主要有：重金属，蛋白质的沉淀剂（变性；与-SH结合而失活）；氰化物；H2S；卤族元素及其化合酚、醇、醛使蛋白质变性或脱水染料等；6）有机负荷率：污水中的有机物本来是微生物的食物，但太多时，也会不利于微生物。7）氧化还原电位：好氧细菌：+300~400mV，至少要求大于+100mV。厌氧细菌：要求小于+100mV，对于严格厌氧细菌，则-100mV，甚至-300mV。四，好氧生物处理的几种典型工艺4.1氧化沟工艺利用连续环式反应池（CintinuousLoopReator,简称CLR）作生物反应池，混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环，氧化沟通常在延时曝气条件下使用。氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置，向反应池中的物质传递水平速度，从而使被搅动的液体在闭合式渠道中循环。氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、L形、圆形或其他形状，沟端面形状多为矩形和梯形。氧化沟法由于具有较长的水力停留时间，较低的有机负荷和较长的污泥龄。因此相比传统活性污泥法，可以省略调节池，初沉池，污泥消化池，有的还可以省略二沉池。氧化沟能保证较好的处理效果，这主要是因为巧妙结合了CLR形式和曝气装置特定的定位布置，是式氧化沟具有独特水力学特征和工作特性：1)氧化沟结合推流和完全混合的特点，有力于克服短流和提高缓冲能力，通常在氧化沟曝气区上游安排入流，在入流点的再上游点安排出流。入流通过曝气区在循环中很好的被混合和分散，混合液再次围绕CLR继续循环。这样，氧化沟在短期内（如一个循环）呈推流状态，而在长期内（如多次循环）又呈混合状态。这两者的结合，即使入流至少经历一个循环而基本杜绝短流，又可以提供很大的稀释倍数而提高了缓冲能力。同时为了防止污泥沉积，必须保证沟内足够的流速（一般平均流速大于0.3m/s），而污水在沟内的停留时间又较长，这就要求沟内由较大的循环流量（一般是污水进水流量的数倍乃至数十倍），进入沟内污水立即被大量的循环液所混合稀释，因此氧化沟系统具有很强的耐冲击负荷能力，对不易降解的有机物也有较好的处理能力。2)氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度，特别适用于硝化－反硝化生物处理工艺。氧化沟从整体上说又是完全混合的，而液体流动却保持着推流前进，其曝气装置是定位的，因此，混合液在曝气区内溶解氧浓度是上游高，然后沿沟长逐步下降，出现明显的浓度梯度，到下游区溶解氧浓度就很低，基本上处于缺氧状态。氧化沟设计可按要求安排好氧区和缺氧区实现硝化－反硝化工艺，不仅可以利用硝酸盐中的氧满足一定的需氧量，而且可以通过反硝化补充硝化过程中消耗的碱度。这些有利于节省能耗和减少甚至免去硝化过程中需要投加的化学药品数量。3)氧化沟沟内功率密度的不均匀配备，有利于氧的传质，液体混合和污泥絮凝。传统曝气的功率密度一般仅为20－30瓦/米3，平均速度梯度G大于100秒－1。这不仅有利于氧的传递和液体混合，而且有利于充分切割絮凝的污泥颗粒。当混合液经平稳的输送区到达好氧区后期，平均速度梯度G小于30秒－1，污泥仍有再絮凝的机会，因而也能改善污泥的絮凝性能。4)氧化沟的整体功率密度较低，可节约能源。氧化沟的混合液一旦被加速到沟中的平均流速，对于维持循环仅需克服沿程和弯道的水头损失，因而氧化沟可比其他系统以低得多的整体功率密度来维持混合液流动和活性污泥悬浮状态。据国外的一些报道，氧化沟比常规的活性污泥法能耗降低20％－30％。另外，据国内外统计资料显示，与其他污水生物处理方法相比，氧化沟具有处理流程简单，超作管理方便；出水水质好，工艺可靠性强；基建投资省，运行费用低等特点。4.2AB法AB法（AdsorptionBiodegradation）是吸付-生物降解工艺的简称，由以吸附作用为主的A段和以生物降解作用为主的B段组成，是在常规活性污泥法和两段活性污泥法基础上发展起来的一种污水处理工艺。A段负荷较高，有利于增殖速度快的微生物繁殖，在此成活的只能是冲击负荷能力强的原核细菌，其他世代较长的微生物都不能存活。A段污泥浓度高、剩余污泥产率大，吸附能力强，污水中的重金属、难降解有机物及氮磷等植物性营养物质都可以在A段通过污泥吸附去除。A段对有机物的去除主要靠污泥絮体的吸附作用，以物理作用为主，因此A段对有毒物质、pH值、负荷和温度的变化有一定的适应性。一般A段的污泥负荷可高达2～6kgBOD5/(kgMLSS•d),是传统活性污泥法10～20倍，而水力停留时间和泥龄都很短（分别只有0.5h和0.5d左右），溶解氧只要0.5mg/L左右即可。污水经A段处理后，水质水量都比较稳定，可生化性也有所提高，有利于B段的工作，B段生物降解作用得到充分发挥。B段的运行和传统活性污泥法相近，污泥负荷为0.15～0.3kgBOD5/(kgMLSS•d)左右，泥龄为15～20d，溶解氧1～2mg/L左右。AB法工艺流程图4.3SBR工艺SBR工艺为间歇式延时曝气活性污泥法，它的基本特点是在一个池子中完成污水的生化反应、沉淀、排水、排泥。SBR工艺具有一些优于传统活性污泥法的特征：（1）SBR工艺运行简单，基本实现无需搬运操作，进水、曝气、沉淀、排水、闲置五道程序可由一台小型的PLC实现程序控制，运行的程序也可根据水质变化情况重新编排，使本来十分繁琐的操作变成全自动运行；（2）造价低，占地少，不设置一沉池、二沉池，没有污泥回流系统，多数情况下也可不设调节池，因此可减少占地，降低造价；（3）耐冲击负荷。污水逐渐进入池内，被池内的水缓慢稀释，污水与原池内的水的比例是逐渐提高的，所以耐水质变化的冲击；（4）出水水质好。池内水沉淀时是在水平流速为零的理想静止状态下沉淀，沉淀效果好。池内溶解氧值交替变化。沉淀排水时，溶解氧接近零，抑制了丝状菌的生长，污泥沉淀性能好；（5）能耗低。由于池内溶解氧的交替变化，使溶解氧浓度梯度大，提高了氧的利用率。没有污泥回流系统，节省能耗，降低了运行费用；（6）除磷脱氮。一个运行周期内，厌氧、兼氧、好氧交替变化，在一个池内实现了除磷脱氮。其工艺流程如下（包括污泥处理）。随着SBR工艺的改进，目前SBR工艺变种有多种形式，比较典型的有连续进水周期循环活性污泥法（简称CASS法），间歇进水周期循环式活性污泥法（简称CAST法），间歇式循环曝气活性污泥法（简称ICEAS法），连续曝气和间歇曝气相结合的活性污泥法（简称DAT－IAT法），三池连体型前部连续曝气和后部交替曝气相结合的活性污泥法（简称UNITANK法）等，以上几种改进型的SBR工艺都各有其特点。SBR流程图4.4CASS工艺CASS（CyclicActivatedSludgeSystem）即循环活性污泥法污水处理工艺，是SBR工艺的一种变型。其实质是将可变