清华大学《水处理工程2》—-第七讲07

废水生物处理原理与工艺第七讲第1页第七讲2.2.2活性污泥系统的进展2.2.2.1氧化沟也称氧化渠，又称循环曝气池，是活性污泥法的一种变形；是50年代荷兰的Pasveer首先设计的；最初一般用于日处理水量在5000m3以下的城市污水。一、氧化沟的工作原理与特征1、氧化沟的工艺流程图1以氧化沟为主的废水处理流程图2氧化沟及氧化沟系统平面图2、氧化沟的特征①池体狭长，（可达数十米甚至上百米）；池深度较浅，一般在2米左右；②曝气装置多采用表面机械曝气器，竖轴、横轴曝气器都可以；③进、出水装置简单；构造上的特征④氧化沟呈完全混合推流式；沟内的混合液呈推流式快速流动（0.40.5m/s），由于流速高，原废水很快就与沟内混合液相混合，因此氧化沟又是完全混合的；⑤BOD负荷低，类似于活性污泥法的延时曝气法，处理出水水质良好；⑥对水温、水质和水量的变动有较强的适应性；⑦污泥产率低，剩余污泥产量少；⑧污泥龄长，可达1530d，为传统活性污泥法的36倍；⑨世代时间很长的细菌如硝化细菌能在反应器内得以生存，从而使氧化沟具有脱氮的功能。二、氧化沟的几种典型的构造型式主要有Carrousel式、Orbal式、交替工作式、曝气—沉淀一体化氧化沟。1、Carrousel式氧化沟（图3）又称平行多渠形氧化沟；是60年代末荷兰DHV公司开创的。采用竖轴低速表面曝气器；水深可达44.5m，沟内流速达0.30.4m/s；混合液在沟内每520min循环一次；沟内混合液总量是入流废水量的3050倍；BOD5去除率可达95%以上，脱氮率可达90%，除磷效率可达50%；废水生物处理原理与工艺第七讲第2页第七讲应用广泛，最大规模为650000m3/d；昆明兰花沟污水处理厂、上海龙华肉联厂、桂林市东区废水厂等。2、Orbal式氧化沟（图4）又称同心圆型氧化沟主要特点：圆形或椭圆形的沟渠，能更好地利用水流惯性，可节省能耗；多沟串联可减少水流短路现象；最外层第一沟的容积为总容积的6070%，其中的DO接近于零，为反硝化和磷的释放创造了条件；第二、三沟的容积分别为总容积的2030%和10%，而DO则分别为1和2mg/l；这种沟渠间的DO浓度差，有利于提高充氧效率；主要实例：1)抚顺石油二厂废水处理站(28,800m3/d)；2)北京燕山石化公司新建废水处理厂(60000m3/d)；3)成都市天彭镇污水处理厂。3、交替工作式氧化沟由丹麦Kruger公司所开发的，有二沟和三沟式两种形式；交替用做曝气池和沉淀池，无需二沉池和污泥回流装置；曝气转刷的利用率较低，D型二沟只有40%，三沟式则提高到了58%；图5：VR型氧化沟图6：D型氧化沟图7：三沟交替工作的氧化沟关于三沟式：两侧的A、C二沟交替地作为曝气池和沉淀池，而B沟则一直充作曝气池；原废水交替地从A沟和C沟进入，而出水则相应地从C沟及A沟流出；曝气器的利用率较高(58%)；交替运行的方式，为脱氮创造了条件，有良好的BOD去除效果和脱氮效果。主要实例：1)邯郸市东污水处理厂(100000m3/d)，三沟；2)苏州市河西污水处理厂(80000m3/d)，三沟；3)南通市污水处理厂(25000m3/d)，五沟。4、曝气沉淀一体化氧化沟废水生物处理原理与工艺第七讲第3页第七讲80年代有美国开发的，主要有：侧沟型(图8)、BMTS型(图9)、船型(图10)三、氧化沟的设计参数当处理对象为城市废水时，各项设计参数可参考如下：MLSS(X)5000mg/l；MLVSS(Xv)20004000mg/l；污泥龄(c)1)当仅要求BOD5去除，c=58d；2)当要求硝化反应时，c=1030d；HRT(t)20、24、36、48h，根据对处理出水水质的要求而定；LsBOD0.030.07kgBOD/kgMLSS.d；LvBOD0.10.2kgBOD/m3.d；回流比R50150%v(混合也在沟渠内的流速)0.40.5m/s；v’(沟底流速)0.3m/s。*当对氧化沟要求硝化与反硝化功能时，应考虑反硝化所需的容积。四、氧化沟实例昆明兰花沟废水处理厂(图11)图12：兰花沟废水处理厂平面布置图废水生物处理原理与工艺第七讲第4页第七讲1、基本情况：1)原废水的组成：生活污水50%以食品、化工为主的工业废水50%2)原废水流量：旱季为55000m3/d，雨季为165000m3/d；3)原废水与处理出水水质：项目pHBOD5CODTNTPSSNH3-NTKN单位(mg/l)(mg/l)(mg/l)(mg/l)(mg/l)(mg/l)(mg/l)原废水旱季6.5-9.0180350-400302-4200----雨季--120250-30020--150----处理出水7.0-8.01550101.0151.06.04)主要设计参数：BOD5污泥负荷0.05kgBOD/kgMLSS.d；BOD5容积负荷0.2kgBOD/m3.d；MLSS4000mg/l；污泥龄30d；污泥回流比100%。DO值：厌氧池0mg/l释放回流污泥中的P；氧化沟I0.5~1.0mg/l降解BOD、硝化反应；氧化沟II0~0.5mg/l硝化、反硝化反应；富氧池2.0mg/l吸收磷(过量)。2.2.2.2AB法废水处理工艺即吸附——生物降解（Adsorption--Biodegradation）工艺，是德国亚琛大学Bohnke教授于70年代中期开创的。一、AB法的工艺流程及其特征1、工艺流程废水生物处理原理与工艺第七讲第5页第七讲2、主要特点：①未设初沉池，由吸附池和中间沉淀池组成的A段为一级处理系统；②B段由曝气池和二沉池组成；③A、B两段各自拥有独立的污泥回流系统，两段完全分开，各自有独特的微生物群体，有利于功能稳定。二、A段的特征本工艺不设初沉池，使原废水中的微生物全部进入吸附池，使A段成为一个开放性的生物反应器；负荷高，有利于增殖速度快、适应能力强的微生物生长；BOD去除率为4070%，出水可生化性有所提高，有利于B段的继续降解；污泥产率较高，吸附能力强；对有机物的去除，主要靠污泥絮体的吸附作用，生物降解只占1/3左右。三、B段的特征其来水为A段出水，水质、水量较稳定；其负荷率为总负荷率的3060%；其污泥龄较长，有利于硝化反应。四．主要设计参数1）A段：①污泥负荷率2.06.0kgBOD/kgMLSS.d；②水力停留时间（HRT）30min；③污泥龄（c）0.30.5d；④溶解氧（DO）0.20.7mg/l。2）B段：①污泥负荷率0.150.3kgBOD/kgMLSS.d；②水力停留时间（HRT）2.03.0h；③污泥龄（c）1520d；④溶解氧（DO）1.02.0mg/l。五、处理工程实例青岛海泊河废水处理厂1、原废水状况：流量为80000m3/d，有机物浓度高，是一般城市废水的34倍，且其BOD中约5055%为悬浮固体，适于采用AB法。2、工艺流程图143、原废水与处理出水水质（mg/l）BOD5CODNH3-NTPSS废水生物处理原理与工艺第七讲第6页第七讲原废水800150010081100处理水401503404、主要设计参数①A段曝气池：水力停留时间（t）0.8h污泥负荷4.0kgBOD5/kgMLSS.dDO0.5mg/l平均耗氧率0.38kgO2/kgBOD5②中间沉淀池：表面水力负荷2.0m3/m2.d停留时间1.3h③B段曝气池：水力停留时间（t）4.2h污泥负荷0.37kgBOD5/kgMLSS.dDO1.5mg/l平均耗氧率0.93kgO2/kgBOD5④二次沉淀池：表面水力负荷1.1m3/m2.d停留时间3.9h2.2.2.3间歇式活性污泥法又称序批式间歇反应器（SequenceBatchReactor——SBR）一、SBR的工作原理SBR的主要反应器只有一个曝气池，同时完成曝气沉淀等的功能，其运行可以分为五个工序：①流入；②反应工序；③沉淀工序：静止沉淀，效果良好；④排放工序；⑤待机工序图15二．SBR的工艺流程与特征1）工艺流程图162）主要特征：不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能；不设污泥回流设备；在多数情况下，无需设置调节池；废水生物处理原理与工艺第七讲第7页第七讲SVI值较低，污泥易于沉淀，一般不产生污泥膨胀现象；易于维护管理，如运行管理得当，处理出水水质将优于连续式；通过对运行方式的适当调节，在单一的曝气池内可完成脱氮和除磷的效果；易于实现自动化控制。3、SBR的设计尚未建立完全适合于自身特点的计算与设计方法；SBR实际上是传统活性污泥法的一个变形，可沿用传统活性污泥法的计算公式、设计参数；有机负荷法确定SBR曝气池容积：vBODiLSQnV/式中：V反应器的有效容积，m3；n在一日内运行的周期数；Q在每一周期内进入反应器的废水量，m3；Si原废水的平均BOD5值，kgBOD5/m3；LvBODBOD容积负荷，kgBOD5/m3.d。一般LvBOD为0.1~0.3kgBOD5/m3.d。四．运行实例美国Indiana州的Culver市城市废水处理厂1980年开始改为间歇式运行，有两座反应器，容积均为440m3；运行数据：流量/周期(m3)MLSS(mg/l)LsBOD(kgBOD/kgSS.d)污泥龄(d)污泥产率(kgSS/kgBOD)能耗(kWh/kgBOD)19534500.13.80.563.3216019500.259.50.822.1运行时间安排：进水反应沉淀排放待机一个周期12.90.70.70.71.06.023.10.40.70.71.16.0运行效果：原废水处理水BOD5SSTPNH3-NBOD5SSTP1130~170100~1206.2~8.523~28340.62691.12.2.2.4膜生物反应器MembraneBiologicalReactor一．膜生物反应器的工作原理膜生物反应器是由膜分离技术与生物反应器相结合的生化反应系统。图17工艺流程图膜生物反应器最早出现在酶制剂工业中（60年代）；在水处理中应用膜生物反应器技术开始于70年代初期；80年代中后期膜生物反应器应用于水处理有了很大的进展。原废水生物反应器膜分离组件出水废水生物处理原理与工艺第七讲第8页第七讲二、膜生物反应器的主要类型生物反应器有不同的类型：好氧、厌氧；膜有不同的类型：超滤膜（UF，0.010.04m）、微滤膜（MF，0.10.2m）、萃取膜（具有选择性）；膜材料各不相同：陶瓷、醋酸纤维（CA）、聚砜（PS）、聚丙烯晴等；膜结构也各不相同：中空纤维、管式、平板式等；按生物反应器与膜单元结合方式来划分，可分为：一体式、分离式、隔离式等。①一体式系统图18膜组件浸没在生物反应器中；出水通过负压抽吸经过膜单元后排出；优点：体积小、整体性强、工作压力小、节能、不易堵塞等；缺点：膜表面流速小、易污染、出水不连续等。②分离式系统生物反应器与膜单元相对独立；生物反应器与膜分离装置相互干扰小。图19③隔离式系统图20废水生物处理原理与工艺第七讲第9页第七讲选择性萃取膜将污水与生物反应器隔开；膜只容许目标污染物透过，进入生物反应器而被降解；有毒有害物质则不能进入生物反应器。三、膜生物反应器的主要特点①可以使SRT与HRT完全分开，在维持较短的HRT的同时，又可保持极长的SRT；②膜截流的高效性可以使世代时间长的如硝化菌等在生物反应器内生长，因此脱氮效果较好；③可以维持很高的MLSS；④膜分离可使废水中的大分子颗粒状难降解物质在反应器内停留较长的