第03章远程活性污泥法2

3.53.5活性污泥反应器活性污泥反应器1.1.曝气池分类曝气池分类（（11）按混合液流态分：推流式、完全混合式、循环混合式）按混合液流态分：推流式、完全混合式、循环混合式（（22）按平面形状分：长方形廊道，方型，环状跑道）按平面形状分：长方形廊道，方型，环状跑道（（33）按曝气方式分：鼓风、机械表面曝气二者联合使用）按曝气方式分：鼓风、机械表面曝气二者联合使用（（44）从曝气池与二沉池之间关系分：分建式、合建式）从曝气池与二沉池之间关系分：分建式、合建式2.2.推流式曝气池推流式曝气池1.1.特点：特点：多为鼓风曝气、采用廊道式多为鼓风曝气、采用廊道式2.2.构造构造①长宽比①长宽比L/BL/B≥≥55～～1010②②宽深比宽深比B/H=1B/H=1～～22③③超高超高0.50.5～～1.0m1.0m④④纵向坡度纵向坡度2/10002/1000左右左右⑤曝气池采用淹没潜孔进水，出水采用溢流堰出水⑥曝气池的管道布置（空气管道、放空管道、中位管道、消泡管道）3.完全混合式曝气池（1）富营养化——N、P引起，藻类问题（滇池，太湖）；（2）提高制水成本——应用水，污水消毒时，增加投氯量；（3）污水回用填塞管道——NH3－N可促进设备中微生物的繁殖；2、氮的存在形式（1）有机氮（2）氨态氮（NH3—N、NH4+—N）（3）NO2—N、NO3—N（4）N2凯式氮3.6生物脱氮除磷技术3.6.1概述1、氮磷污染的危害3、常规二级处理技术的局限性※合成代谢对氮磷的去处率低，水中氮磷过剩„„生活污水中的氮主要形态是有机氮和氨氮。生活污水中的氮主要形态是有机氮和氨氮。„„有机氮占生活污水含氮量的有机氮占生活污水含氮量的4040--60%60%，，„„氨氮占氨氮占5050--60%60%，，„„亚硝酸盐和硝酸盐氮仅占亚硝酸盐和硝酸盐氮仅占00--5%5%。。HOH)4y(2nCO)5x(n)NOHC(O)52z4yx(nnNHOHnC22n27523zyxΔ−−+−+⎯→⎯−−+++式微生物细胞组织的化学酶一般城市污水的含氮量（一般城市污水的含氮量（TNTN））2020～～85mg/L85mg/L，平均，平均40mg/L40mg/L。。城市污水处理厂的排放标准（城市污水处理厂的排放标准（TNTN））1515～～20mg/L(20mg/L(一级一级AA、、B)B)以微生物合成代谢消耗的以微生物合成代谢消耗的TN5TN5～～15mg/L15mg/L1、原理3.6.2氮的吹脱去除PH=7时，以NH4+存在PH=11时，90%NH3存在（2）脱氮塔除氮的效果稳定操作简便，容易控制NH3二次污染（可回收）使用CaO易结垢（改用NaOH）水温下降时，效果差脱氮塔技术的特点（1）NH3+H2ONH4++OH-PH升高，去除NH3上升T上升，去除NH3上升y活性污泥法的传统功能——去除水中溶解性有机物yN、P只满足生理要求即可，因此对二者去除率低，仅为20-40%；5-20%3.6.3生物脱氮原理NH4++2O2NO3-+H2O+2H+NH4++3/2O2NO2-+H2O+2H+NO2-+1/2O2NO3-硝化菌亚硝化菌（2）硝化反应1、氨化反应与硝化反应（1）氨化反应RCHNH2COOH+O2RCOOH+CO2+NH3氨化菌硝化菌属于——化能自养菌，革兰氏染色阴性，以CO2为碳源，从无机物氧化中获得能量，生长速率低，增长缓慢（3）硝化菌的特点④温度——适应20-30℃，15℃时硝化速度下降，低于5℃完全停止⑤有机物——BOD应低于15-20mg/l⑥污泥龄（SRT）——微生物在反应器内的停留时间（θc）N(θc)Nmin，硝化菌昀小的世代时间(θc)Nmin⑦有害物质重金属，有机物、络合物阳离子①溶解氧——氧是电子受体，DO不能低于1.0mg/l硝化需氧量（NOD）——4.57g(氧)/g（N）②碱度——7.1g碱度（以CaCO3计）/1g氨态氮（以N计）,一般碱度不低于50mg/l③PH——对PH变化敏感（硝化菌),昀佳值8.0-8.4,效率昀高※硝化菌对环境条件的变化极为敏感（4）硝化反应的控制指标污泥负荷污泥负荷NsNs／／[kgBOD5[kgBOD5／／((kgMLSSkgMLSS··dd)])]≤≤0.180.18①反硝化菌属于异养型兼性厌氧菌；②以NO3—N为电子受体，以有机碳为电子供体，（2）反应过程（3）反硝化反应的控制指标BOD5/TN3-5时，勿需外加CH3OH当BOD5/T—N3-5时,外加碳源适当的PH值（6.5-7.5）——主要的影响因素PH8，或PH6，反硝化速率下降①碳源（有机物）②PH值（1）反硝化菌的特点反硝化反应——缺氧条件下，NO3—N和NO2—N在反硝化菌的作用下，还原成气态N2的过程。2、反硝化反应−−+++⎯⎯⎯→⎯+OHOHCONOHCHNO67535622233硝酸还原菌0.5mg/l以下，厌氧、好氧交替的环境，如存在氧，会抑制反硝化菌体内硝酸盐还原酶的合成，或氧成为电子受体阻碍硝酸氮的还原（O与NO3—N竞争），但另一方面，某些酶系统还需有氧才能合成；④温度昀适宜的温度是20-40℃，低于15℃时代谢速率下降；⑤冬季低温季节提高SRT，降低负荷率，从而提高污水的HRT。③溶解氧⑥CC／／NN1g1gNO3—N还原为还原为N2需要有机物2.86g（BOD5），CODCOD／／TNTN≥≥88SS--BOD5BOD5／／NOxNOx--NN≥≥44⑦碱度反硝化产生碱度，还原还原1mgNO31mgNO3----NN生成生成3.57g3.57g碱度碱度硝化硝化生化反应类生化反应类型型去除有机物去除有机物（好氧分解）（好氧分解）亚硝化亚硝化硝化硝化微生物微生物好氧菌和兼性菌好氧菌和兼性菌（异养型细菌）（异养型细菌）NitrosomonasNitrosomonas自养型细菌自养型细菌NitrobacterNitrobacter自养型细菌兼性菌自养型细菌兼性菌异养型细菌异养型细菌能源能源有机物有机物化学能化学能化学能化学能有机物有机物氧源氧源(H(H受体受体))OO22OO22OO22NONO33--NONO22--溶解氧溶解氧11——2mg/l2mg/l以上以上2mg/l2mg/l以上以上2mg/l2mg/l以上以上00——0.5mg/l0.5mg/l碱度碱度没有变化没有变化氧化氧化1mgNH1mgNH44++--NN需要需要7.14mg7.14mg的碱度的碱度没有变化没有变化还原还原1mgNO1mgNO33----N,N0N,N022----NN生成生成3.57g3.57g碱度碱度氧的消耗氧的消耗分解分解1mg1mg有机物有机物(BOD(BOD55))需氧需氧2mg2mg氧化氧化1mgNH1mgNH44++--NN需氧需氧3.43mg3.43mg氧化氧化1mgNO1mgNO22----NN需需氧氧1.14mg1.14mg分解分解1mg1mg有机物有机物(COD)(COD)需要需要NONO33--N0.35mg,N0N0.35mg,N022--N0.58mgN0.58mg，以提，以提供化合态的氧供化合态的氧昀适昀适pHpH值值66——8877——8.58.566——7.57.566——88昀适温度昀适温度1515——2525℃℃3030℃℃3030℃℃3434——3737℃℃增殖速度增殖速度(d(d--11))1.21.2——3.53.50.210.21——1.081.080.280.28——1.441.44好氧分解的好氧分解的1/21/2——1/2.51/2.5分解速度分解速度7070——870mg870mgBOD/(gMLSSBOD/(gMLSS··h)h)7mgNH7mgNH44++--NN/(gMLSSh)/(gMLSSh)0.020.0222——8mg8mgNONO33--——N/(N/(gMLSSgMLSS··hh))产率产率16%16%CHCH33OH/gCOH/gC55HH770022NN0.040.04——0.13mgSS/0.13mgSS/mgNHmgNH44++--NN0.020.02——0.07mg0.07mgVSS/mgN0VSS/mgN022----NN16%CH16%CH33OH/gCOH/gC55HH77OO22NN88反硝化反硝化生物脱氮反应过程各项生化反应特征1、活性污泥传统三级和二级脱氮工艺氨化由三个反应过程建立硝化反硝化3.6.4生物脱氮技术y“一级”曝气池：去除COD、BOD，BOD15-20mg/l有机氮转化为NH3NH4+；y“二级”硝化曝气池，NH3、NH4+生成NO3—N，碱度下降；y“三级”反硝化池——投甲醇时，缺氧运行。（1）流程说明（2）优缺点y去除效果好y各类菌类环境条件好y设备多，造价高，能耗大改进的二级生物脱氮系统BOD去除和硝化两个反应合并2、缺氧—好氧活性污泥法A/O工艺（1）工艺特征y80年代开创，前置反硝化——不加碳源,外加碱度,降低负荷y设内循环y产生碱度，3.75mg碱度/mgNO3—Ny勿需建后曝气池y回流水含有NO3—N（沉淀池污泥反硝化生成）y要提高脱氮率，要增加回流比（2）影响因素与主要工艺参数y水力停留时间：3：1；y循环比：200%；yMLSS值：大于3000mg/l;y污泥龄：30d;yN/MLSS负荷率：0.03gN/gMLSS.dy进水总氮浓度：小于30mg/l。内循环（硝化液循环）原污水反硝化反应器（缺氧）BOD去除,硝化反应反应器（好氧）碱剩余污泥沉淀池处理水回流污泥N2分建式缺氧-好氧活性污泥脱氮系统（2）P0.5mg/l，能控制藻类的过度生长；（3）P低于0.05mg/l时，藻类几乎停止生长。3.7除磷技术3.7.1概述1、富营养化的限制因素（1）P0.5mg/l，促进富营养化；2、磷的存在形式（1）有机磷酸盐——存在有机物和原生质细胞大量胶体和颗粒状，可溶性占30%。（2）磷酸盐——H2PO4-、HPO4-、PO43-，其中[PO43-]正磷酸盐（3）聚磷酸盐——焦磷酸盐—P2O74-三聚磷酸盐—P3O105-偏磷酸盐—PO3-磷---不同于氮，不能形成氧化体和还原体，但有固态和溶解态转化的特点。4、去除方法¾化学除磷法-----混凝沉淀和固液分离¾生物除磷法——设想是由Greenburyg于1955年提出的，60年代人们对上述方法广泛应用。3、其他生活污水中的含磷量：8-15mg/l，70%为可溶性；经过二级处理进水中，90%左右的磷以磷酸盐存在。化学法除磷：使用Al盐注意事项yPH降低，应注意排放水对PH的要求y消耗碱度y氢氧化物絮体，能提高对磷的去除率（2）铁盐除磷3.7.2混凝沉淀除磷技术（1）铝盐除磷Al3++HnPO43-n-=AlPO4+nH+Fe3++HnPO43-n-=FePO4+nH+10Ca2++6PO4-3+2OH-=Ca10(PO4)6(OH)2（3）钙盐除磷钙盐除磷，PH升高，P的含量下降※生物除磷——就是利用聚磷菌一类的的微生物，能够过量的，在数量上超过其生理需要，从外部摄取磷，并将磷以聚合形式贮藏在菌体内，形成高磷污泥，排出系统外，达到从废水中除磷的效果。1、生物除磷机理（１）好氧吸收（聚磷菌对磷的过量吸收）C2H4O2+H3PO4+NH4+O2C5H7NO2+聚磷+H2O（2）厌氧释放厌氧条件下（DO=0，NO3-=0），C2H4O2+聚磷+H2OC5H7NO2+H3PO4上述两反应为交替进行3.7.3生物除磷原理释放的少摄取的多PHB：聚—β—羟基丁酸2、生物除磷的影响因素（1）溶解氧厌氧段和好氧段交替运行；（2）厌氧区硝态氮硝酸盐反硝化降低易降解有机物数量硝酸盐抑制释放磷（破坏厌氧环境）（3）温度其影响不如生物脱氮过程明显，10—30的范围内效果均可；（4）pH值6---8范围内比较稳定；（5）BOD负荷和有机物性质BOD/TP要大于15~20，才能保证聚磷菌有足够的基质需求；（6）污泥龄一般控制在3.5—7天，厌氧段的停留时间不宜过长。℃1、弗斯特利