第三讲二级生物处理

二级生物处理第三讲二级生物处理二级生物处理第三讲二级生物处理第一节生物处理第二节好氧活性污泥法第三节生物膜法第四节厌氧生物处理二级生物处理第一节生物处理•基本概念污水经一级处理后，用生物处理法继续去除其中胶体状和溶解性有机物及植物性营养物，将污水中各种复杂有机物氧化分解为简单物质的过程，称为二级处理，又称为生物处理或二级生物处理。二级生物处理二级生物处理•生物处理基本原理自然水体中，存在着大量依靠有机物生活的微生物，他们能分解氧化一般的有机物并将其转化为稳定的化合物，并且还能转化有毒物质。•生物法处理污水的优点净化能力强、费用低、运行可靠等。•生物处理法分类：a、按微生物对氧需求程度不同：分为好氧、缺氧、厌氧三类。二级生物处理好氧：指污水处理构筑物内的溶解氧含量在1mg/L以上，最好大于2mg/L。厌氧：指污水处理构筑物内基本没有溶解氧，硝态氮含量也很低，一般硝态氮含量小于0.3mg/L，最后小于0.2mg/L。缺氧：指污水处理构筑物内BOD5的代谢有硝态氮维持，硝态氮的初始浓度不低于0.4mg/L，DO浓度小于0.7mg/L，最好小于0.4mg/L。二级生物处理b、按微生物的生长方式不同，分为悬浮生长、固着生长、混合生长三类。悬浮生长型代表是活性污泥法，固着生长代表是生物膜法，混合生长代表是接触氧化法。二级生物处理•好氧生物处理法主要分为活性污泥法和生物膜法。这两种方法中活性污泥法、氧化沟、SBR、A2/O、曝气生物滤池、生物接触氧化、生物流化床几种工艺在国内外应用较广泛。二级生物处理•生物处理的基本参数1.水力停留时间（HRT）：水流在处理构筑物内的平均驻留时间，HRT=构筑物容积÷处理进水量，单位一般是h。2.固体停留时间（SRT）：生物体（污泥）在处理构筑物内的平均驻留时间，即污泥龄。SRT=构筑物内污泥总量÷剩余污泥排放量，单位一般是d。3.温度4.溶解氧溶解氧指标是污水生物处理系统正常运行的关键。二级生物处理第二节好氧活性污泥法1.基本流程2.活性污泥的性能指标3.活性污泥增长规律4.活性污泥净化污水的过程5.活性污泥的培养驯化6.活性污泥法的运行管理7.二沉池常规监测项目二级生物处理1、基本流程回流污泥剩余污泥预处理后的污水曝气池空气二沉池处理水回流污泥泵二级生物处理2、活性污泥的性能指标污泥沉降比（SV）：SV又称30min沉降比，是曝气池混合液在量筒内静置30分钟后所形成的沉淀污泥容积占原混合液容积的比例，城市污水处理厂的正常SV值一般在20%-30%之间。污泥浓度（MLSS）：曝气池混合液污泥浓度(MLSS)又称混合液悬浮固体浓度，它表示的是混合液中的活性污泥浓度，即单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总质量，其单位是mg/L或g/L。二级生物处理挥发性污泥浓度(MLVSS)：又称混合液挥发性悬浮固体浓度，表示的是混合液活性污泥中有机性固体物质的浓度，MLVSS扣除了活性污泥中的无机成分，能够比较准确地表示活性污泥中活性成分的数量。其单位也是mg/L或g/L。污泥容积指数(SVI)：污泥容积指数(SVI）指曝气池出口处混合液经过30min静置沉淀后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占的容积，单位以mL/g计。计算公式如下:SVI=(1L混合液经30min静沉后以mI计的污泥容积)/(IL混合液以g计的干污泥量)。二级生物处理3、活性污泥的增长规律活性污泥的增长过程可分为适应阶段、对数增长阶段、减速增长阶段和内源代谢阶段四个阶段二级生物处理⑴适应阶段：叫调整阶段，这是活性污泥培养的最初阶段，微生物酶系统开始适应新的环境。⑵对数增长阶段：活性污泥生长率上升，F/M比值较大，有机底物充足、活性污泥活性强，微生物以最高速率摄取有机底物的同时，也以最高速率合成细胞、实现增殖。⑶减速增长阶段：活性污泥生长率下降，F/M值持续下降，活性污泥增长受到有机营养的限制，增长速度下降。⑷内源代谢阶段：营养物质基本耗尽，活性污泥由于得不到充足的营养物质，开始利用体内存储的物质，即处于自身氧化阶段，此时，污泥无机化程度高，沉降性良好，但凝聚性较差，污泥逐渐减少。二级生物处理4、活性污泥净化污水的过程活性污泥净化污水主要通过三个阶段来完成：第一阶段，污水主要通过活性污泥的吸附作用而得到净化。第二阶段，也称氧化阶段，主要是继续分解氧化前阶段被吸附和吸收的有机物，同时继续吸附一些残余的溶解物质。第三阶段是泥水分离阶段，在这一阶段中，活性污泥在二沉池中进行沉淀分离。二级生物处理5、活性污泥的培养a、间歇培养法间歇培养法是将污水注满曝气池，然后停止进水，开始闷曝（只曝气而不进水）。闷曝2～3天后，停止曝气，静沉1～1.5小时，然后再进入部分新鲜污水，水量约为曝气池容积的1/5即可。以后循环进行闷曝、静沉、进水三个过程，但每次进水量应比上次有所增加，而每次闷曝的时间应比上次有所减少，即增加进水的次数。b、连续培养法连续培养法是使污水直接通过活性污泥系统的曝气池和二沉池，连续进水和出水；二沉池不排放剩余污泥，全部回流曝气池，直到混合液的污泥浓度达到设计值为止的方法。二级生物处理6、活性污泥法的运行管理a、活性污泥法日常管理项目⑴对活性污泥状况的镜检和观察⑵观察曝气效果⑶曝气时间⑷曝气量（供气量）⑸剩余污泥排放⑹回流污泥量⑺观察二沉池二级生物处理b、活性污泥法日常管理中需要检测和记录的参数⑴反映处理流量的项目：主要有进水量、回流污泥量和剩余污泥量。⑵反映处理效果的项目：进、出水的BOD5、CODCr、SS及其他有毒有害物质的浓度。⑶反映污泥状况的项目：包括曝气池混合液的各种指标SV、SVI、MLSS、MLVSS及生物相观察等和回流污泥的各种指标RSSS、RSV及生物相观察等。⑷反映污泥环境条件和营养的项目：水温、pH、溶解氧、氮、磷等。⑸反映设备运转状况的项目：水泵、泥泵、鼓风机、曝气机等主要工艺设备的运行参数，如压力、流量、电流、电压等。二级生物处理7、二沉池常规监测项目⑴pH值⑵悬浮物（SS）⑶溶解氧（DO）⑷CODCr和BOD5⑸氨氮和磷酸盐⑹有毒物质⑺泥面⑻透明度二级生物处理二级生物处理8、活性污泥法的形式根据曝气池内混合液流态、进水方式和供氧方式的不同，活性污泥法有许多运行形式。常见的活性污泥法有传统推流式活性污泥法、完全混合活性污泥法、阶段曝气活性污泥法、吸附-再生活性污泥法、延时曝气活性污泥法、纯氧曝气活性污泥法、间歇曝气式活性污泥法、氧化沟、缺氧/好氧活性污泥法（A/O法）、吸附生物降解法（AB法）等，其运行参数见下表：二级生物处理二级生物处理（一）传统活性污泥法•曝气池呈长方形，混合液流态为推流式，污水和回流污泥一起从曝气池的首端进入，在曝气和水力条件的推动下，混合液均衡地向后流动，最后从尾端排出，前段液流和后段液流不发生混合。二级生物处理（二）完全混合活性污泥法•污水进入曝气池后，立即与回流污泥及池内原有混合液充分混合，起到了对污水进行稀释的作用。池内混合液的组成，包括活性污泥数量及有机污染物的含量等均匀一致，而且池内各个部位都是相同的。二级生物处理（三）阶段曝气活性污泥法•又称多点进水法，此方法是通过多段或多进水点来解决传统推流式活性污泥池供氧量和需氧量之间的矛盾。此工艺将原污水沿曝气池池长分成几个部位进水，改变了传统推流式活性污泥池中有机负荷沿池长分布不均的现象，使曝气池各个位置的需氧速率与供氧速率之间达到平衡，从而提高了系统对氧气的利用率，并且提高了系统对负荷波动冲击的适应能力。二级生物处理（四）吸附-再生活性污泥法•吸附-再生活性污泥法又称生物吸附法或接触稳定法，其主要特点是将活性污泥对有机污染物降解的吸附和代谢稳定两个过程，在各自反应器内分别进行。污水和已在再生池经过充分再生、具有很高活性的活性污泥一起进入吸附池，二者充分混合接触15～60分钟后，大部分有机污染物被活性污泥吸附，污水得到净化。二级生物处理（五）延时曝气活性污泥法•延时曝气活性污泥法又称完全氧化活性污泥法，其主要特点是有机负荷率较低，活性污泥持续处于内源呼吸阶段，不但去除了水中的有机物，而且氧化部分微生物的细胞物质，因此剩余污泥量极少，毋须再进行消化处理。在较长的停留时间（20～30d）下，可以实现氨氮的硝化过程，即达到去除氨氮的目的。二级生物处理（六）AB法•AB法是吸附-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。二级生物处理9、生物脱氮除磷原理•生物脱氮过程：含氮化合物硝化反应过程氧NO-3N2硝化细菌碳反硝化细菌反硝化反应过程二级生物处理•生物除磷过程：厌氧放磷过程H3PO4能量好氧聚磷过程H3PO4聚磷菌能量好氧条件厌氧条件二级生物处理10、活性污泥法常用的工艺•氧化沟•CASS•A2/O二级生物处理•氧化沟氧化沟是一种简易的活性污泥系统，属于延时曝气法。其曝气设备为转刷，设置在氧化沟的直段上，转刷旋转，推动混合液在池内循环流动，并使活性污泥处于悬浮状态。污水进入反应池，通常需要循环几十圈，才能流出沟外。氧化沟工艺布置a、氧化沟的分类：卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟、奥贝尔（Orbal）氧化沟、一体式氧化沟。卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟奥贝尔（Orbal）氧化沟二级生物处理二级生物处理b、氧化沟存在的问题及解决方法•污泥膨胀问题原因：废水中的碳水化合物较多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化沟中污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，排泥不畅等引发丝状菌性污泥膨胀；非丝状菌性污泥膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷较高时。微生物的负荷高，细菌吸取了大量营养物质，由于温度低，代谢速度较慢，积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨胀。对策：由溶解氧不足造成的，可加大曝气量或降低进水量以减轻负荷，或适当降低MLSS（控制污泥回流量），使需氧量减少；如污泥负荷过高，可提高MLSS，以调整负荷，必要时可停止进水，闷曝一段时间；可通过投加氮肥、磷肥，调整混合液中的营养物质平衡；pH值过低，可投加石灰调节；漂白粉和液氯（按干污泥的0.3%~0.6%投加），能抑制丝状菌繁殖，控制结合水性污泥膨胀。二级生物处理•污泥上浮问题原因：当废水中含油量过大，整个系统泥质变轻，在操作过程中不能很好控制其在二沉池的停留时间，易造成缺氧，产生腐化污泥上浮；当曝气时间过长，在池中发生高度硝化作用，使硝酸盐浓度高，在二沉池易发生反硝化作用，产生氮气，使污泥上浮；另外，废水中含油量过大，污泥可能挟油上浮。对策：发生污泥上浮后应暂停进水，打碎或清除污泥，判明原因，调整操作。污泥沉降性差，可投加混凝剂或惰性物质，改善沉淀性；如进水负荷大应减小进水量或加大回流量；如污泥颗粒细小可降低曝气机转速；如发现反硝化，应减小曝气量，增大回流或排泥量；如发现污泥腐化，应加大曝气量，清除积泥，并设法改善池内水力条件。二级生物处理•泡沫问题原因：进水中带有大量油脂富集于污泥中，经转刷充氧搅拌，产生大量泡沫；泥龄偏长，污泥老化，也易产生泡沫。对策：表面喷淋水或除沫剂去除泡沫，常用除沫剂有机油、煤油、硅油，投量为0.5~1.5mg/L。通过增加曝气池污泥浓度或适当减小曝气量，也能有效控制泡沫产生。二级生物处理•序批式活性污泥法（SBR）间歇曝气式活性污泥又称序批式活性污泥法，简称SBR法，其主要特征是反应池一批一批地处理污水，采用间歇式运行的方式，间歇曝气式活性污泥法曝气池的运行周期由进水、曝气反应、沉淀、排放、闲置待机五个工序组成，其工作原理如图：二级生物处理•CASS工艺CASS工艺由SBR工艺的发展而来。反应池沿长度方向分为生物选择区（预反应区）和主反应区两部分。在主反应区后部安装了可升降的滗水装置，实现了连续进水间歇排水的周期循环运行，集曝气、沉淀、排水于一体。二级生物处理滗水器布气管二级生物处理N2污泥回流（含磷污泥）剩余污泥原污水曝气池空气沉淀池处理水缺氧池厌氧池氨化、放磷脱氮除BOD、硝化、吸收磷内回流（200％）•A²/O同