《活性污泥法》PPT课件.ppt

独立之精神 自由之思想思想而不自由 毋宁死耳陈寅恪 有人一生与污泥为伴 以此为乐 第四章活性污泥法TheActivatedSludgeProcess 一家污水处理厂的模型似人间仙境 如果真实是这样该多好 污水处理厂的设计理念融入环境与人和谐的思想 图2 1一家污水处理厂的模型 图4 2一家城市污水处理厂的全景 图4 3国家主席视察猎德城市污水处理厂 曝气池 国际奥委会综合评估团考察北京高碑店污水处理厂 真没想到 在中国 在北京竟有这样一家美丽的高科技污水处理厂 图4 6北京高碑店污水处理厂 图4 4活性污泥法的基本流程 预处理池 曝气池 二沉池 可能会不需要 污泥回流 活性污泥法 剩余污泥 初沉池的污泥 继续处理或排放 进水 二沉池 来自曝气池的微生物沉下来 这些污泥去向哪里 清水 浮渣 图4 5辐流式二沉池 图4 6辐流式二沉池 4 1基本概念与讨论去除对象 可生物降解的有机物无机物 N和P的化合物 重金属离子 悬浮物和溶解物 活性污泥法有优点也有缺点 基本过程与讨论 混合 微生物 污染物和DO 污染物降解反应 微生物增殖 微生物絮凝沉淀CO2 H2O 异化 有机物废污泥 同化 一活性污泥 曝气 aeration 絮凝体外观及特性 呈黄褐色 易于沉淀分离 具有较大的比表面积 尺寸0 02 0 2mm 比重1 002 1 006之间 含水率99 一 组成 由具有活性微生物Ma 微生物自身氧化残留物Me 吸附在污泥上不能为生物降解的有机物Mi 无机物Mii组成 好氧活性污泥微生物 以好氧细菌为主 也存活有真菌 原生动物 后生动物 构成稳定生态系 细菌 降解有机物以异养性原核细菌为主硝化以硝化菌为主1ml正常污泥中含细菌107 108个 细菌种属与污水中有机成分有关 真菌 种类繁多 活性污泥中较多出现的为腐生或寄生的丝状菌 原生动物 为活性污泥系统中的指示性生物 是首次捕食者 后生动物 仅在完全氧化型活性污泥系统中出现 是水质非常稳定的标志 是生态系的二次捕食者 微生态系统 二 形态 菌胶团 Zoogloea 由各种细菌及细菌所分泌的粘性物质组成的絮凝体状团粒 颗粒化 Granular 絮状物 丝状 对不同形态的活性污泥你能有何思考 三 活性污泥的作用1吸附 降解 去除污染物 2絮凝 四 活性污泥的基本性状和评价指标 1 基本性状褐色 土色 絮状 有絮凝性能 静置可从水中分离 2 评价指标与讨论1 生物相的观察 种群构成和形态 bulkflocandtheovergrowthoffilamentousmicroorganisms 图4 7活性污泥形态观察 絮状物 丝状菌 2 混合液悬浮物浓度 mixedliquorsuspendedsolids MLSS 混合液挥发性悬浮物浓度 mixedliquorvolatilesuspendedsolids MLVSS 用这两个指标衡量污泥中的微生物量 组成 具有活性微生物Ma 微生物自身氧化残留物Me 吸附在污泥上不能为生物降解的有机物Mi 无机物Mii组成 MLSS与MLVSS的区别 3 污泥沉降比 settledvolume SV 污泥的沉降性能的指标 混合液静沉30分钟 下部的污泥区的体积与总体积之比 Vw Vt 对相同的污泥 其SV 与哪些因素有关 污水性质 污泥浓度 颗粒大小 污泥形状 比重 表面性质 沉降时间 Vt Vw 4 污泥体积指数 sludgevolumeindex SVI 通常的SVI数值要在100 150SVI的倒数是什么意思 SVI SV MLSS三者的关系5 氧消耗速率或呼吸速率或污染物去除速率 二活性污泥的基本流程 有变型 曝气池 三活性污泥法去除污水中的有机物的过程 吸附1污染物菌胶团 吸附的规律 污染物分解2吸附态的污染物微生物增殖 4 2活性污泥法的发展和演变发展的着眼点 历史线索 联系和趋势原理和过程常用的流程 反应器的型式推流和完全混合溶氧曝气方式 渐减曝气法 纯氧曝气法和深井曝气法污泥回流方式二沉池 氧化沟 SBR从进水点位置方面多点进水 微生物生长形态絮状生长 颗粒化污泥 附着生长 生物膜 功能脱氮 除磷 与厌氧或缺氧组合 净化含难降解有机物组合粉末炭 活性污泥法 采用化学 物化法 法等与活性污泥法相结合的处理方法活性污泥法朝着快速 高效 低耗 稳定等多功能方面发展 一 曝气池型 推流曝气池 完全混合曝气池 封闭环流 序批式反应器 池型的几何 水力 水停留时间和物质分布特征 池型与池中的水力特征 plugflow completemixandmodified cyclic sequencing 曝气设备的选用和布置必要时 要与池型相配合 并产生相应的水力特征 1推流曝气池 plugflowaerationbasin 普通曝气池或传统曝气池 平面描述和水力特征描述推流式 1 宽深比 1 2 2 长宽比 5 10 进水 出水 平推 传统曝气池中曝气方式与水力特征曝气头在池底平移推流式曝气头在曝气池的池底一侧 旋转推流 2完全混合曝气池池型 圆型 方型或矩型表曝机或鼓风分建式和合建式 合建式运行证明不好 图2 8完全混合曝气池 3封闭环流使反应池 流态 局部推流全局完全混合循环流动浓度 推流 4序批式反应器 sequencingbatchreactor SBR 间歇运行 view 2 671 htm流态完全混合浓度推流 时间上 二 活性污泥法的发展和演变发展的着眼点 历史线索 联系和趋势原理和过程常用的流程 掌握重要工艺方式的发展起因和联系 理论依据 基本流程 竞争性 有关需氧与曝气的工艺改进污水处理厂日常运行的能量消耗中有40 70 为曝气电耗 曝气量较小 平衡DO浓度较低 所需反应时间较长 所需容积较大 反之 平衡DO浓度较高 所需反应时间较短 但曝气运行费用较大 1 传统推流和渐减曝气 taperedaeration 均匀曝气的问题 需氧速率 供氧速率 供 需氧速率 曝气池的位置 图2 9曝气池底部的曝气头均匀布置 渐减曝气如何控制到合理 进一步如何动态控制曝气 曝气控制应用最广泛的方法是DO控制方法 2 阶段曝气 step aeration 图2 10阶段曝气工艺图 3 延时曝气 extendedaerationprocess 时间长 污泥处于内源呼吸状态 剩余污泥少 出水水质好 但是二沉池可能有细小的悬浮物 4 接触稳定法 contactstabilizationprocess BOD5的浓度 BOD5的浓度测定时间间隔比较长BOD5的浓度测定时间间隔比较短 时间 图2 11出水BOD5的浓度与时间的关系 吸附 活性污泥对水中的悬浮物 接触 污泥与水中的悬浮物 再生 指活性污泥 稳定 指污染物 图2 12接触稳定法 5完全混合法 completedmixprocess 图2 13完全混合法 6 深层曝气 感兴趣 可自学 促进溶解氧的传递 图2 14深层曝气法 7 纯氧曝气 pureoxygenprocess 提高了溶解氧的浓度 良好的去除效果 1 曝气时间缩短 曝气池的容积降为原来的1 3 1 4 2 节省能源30 左右 运行费省10 20 3 基建费省10 20 产泥量少 有利于污泥的处理与利用 5 耐冲击负荷 不会产生污泥膨胀现象 超微气泡的扩散器 氧的转移效率可达90 曝气池可用敞开式 避免过多的二氧化碳溶入水中 8 吸附 生物降解 AB法 adsorptionbiodegradationprocess 与接触稳定法 contactstabilization 有何不同 吸附池 沉淀池1 曝气池 沉淀池2 进水 出水 A级 B级 图2 15吸附 生物降解法 9 序批式活性污泥法 SBR sequencingbatchreactor SBR是一种近年来受到广泛关注的反应器 它由进水 反应 沉淀 出水和预备等五个基本操作单元组成 view 2 671 htm SBR运行工艺的主要优点 1 同一个反应器多功能 2 较短的水力停留时间 能维持较长的泥龄和较高的污泥浓度 有利于获得较好的硝化效果 3 可实现全过程的自动控制 自动化水平高 管理容易 4 构筑物构成简单 投资少 管理和运行成本低 5 浓度梯度大 推动力大 处理效率高 6 耐有机负荷和有毒物负荷冲击能力强 运行方式灵活 出水水质好 产泥量少 7 厌氧 缺氧 和好氧过程交替发生 泥龄长且活性高 有利于含氮有机物的硝化和反硝化的生物脱氮和除磷 有利于有机物废水的深度处理 8 能有效抑制丝状菌生长 不易产生污泥膨胀的危害 10 氧化沟 lagoons 延时曝气的一种 图2 15氧化沟 氧化沟实景 曝气转刷 曝气转盘 转刷实景1 转刷实景2 Pasveer Orbal Carrousel卡罗塞式 BMTS式 合建式氧化沟 二沉池建在氧化沟内曝气 沉淀 污泥回流系统三种功能集于一体 减少占地面积 运行操作较简单 一体化氧化沟具有节能优势 其特点是用固液分离器取代了二沉池 污泥无泵自动回流 沉淀区改进型 斜人字 板整流效果 氧化沟的曝气 定向控制的曝气和搅动装置 向混合液传递水平速度 混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动 HRT和SRT较长 剩余污泥量少 且比较稳定 氧化沟有完全混合式反应器和推流式反应器的特点 明显的溶解氧浓度梯度 氧化沟断面为矩形或梯形 平面形状多为椭圆形 沟内水深一般为2 15 4 15m 宽深比为2 1 亦有水深达7m的 沟中水流平均速度为0 3m s 氧化沟曝气混合设备有表面曝气机 曝气转刷或转盘 射流曝气器和提升管式曝气机等 近年来配合使用的还有水下推动器 迄今 欧洲已有的氧化沟污水处理厂超过2000座 北美超过800座 亚洲有上百座 中国目前正在建造和已投入运行的有数十座 11CAST 循环活性污泥法 放在脱氮除磷一节去讲 4 3污水生物脱氮除磷工艺的发展 详细内容见后4 4膜生物反应器放在膜分离一节 有关各活性污泥法的典型设计参数参阅p118 119 4 3气体传递原理和曝气设备 活性污泥法的三要素 DO 活性污泥 AS 和基质 污染物 三物一体 彼此协调 当DO高于0 1 0 3mg L时 单个的细菌的代谢不受DO的限制 当微生物以菌胶团存在 要DO高于2mg L O2 DO 微生物到内部 DO是活性污泥法处理效率的重要因素 氧的传递速率 氧的消耗速率氧的传递速率 氧的消耗速率氧的传递速率 氧的消耗速率 一气体传递原理菲克定律 双膜理论 四个基本论点 注意这些符号的含义和单位 双膜理论 dm dt 质量 时间 积分 ln cs c2 ln cs c1 KLa T t如何提高dc dt 二氧转移的影响因素和对氧传递速度关系的修正1水质总传质系数KLa受水质的影响 修正系数 KLa 20 污水 KLa 20 清水 氧的饱和溶解度也受水质的影响cs 20 污水 cs 20 清水 2水温KLa t 温度修正 KLa t 1 024t 20KLa 20 3cs的氧分压修正 cs0 cs标 p测表曝池csO接近表层水的溶解度 气曝池csO取平均值 气曝池 s取池底和水面平均值 氧的传递速率的其它因素讨论 水面氧的体积比 三修正后的氧转移速率与供气量 实际条件下 同样的设备能转移到V体积的混合液的总氧量O2 脱氧清水中的标准氧传递速率OS KLa 20 cs 2O V从总氧量O2计算标准氧传递速率OS 从O2计算Os 从Os计算供氧量S EA Os S 100 对鼓风曝气 从供气量确定风机台数并要计算风机压力P H hd hf对机械曝气从Os计算叶轮直径 四曝气设备 1鼓风曝气 1 微孔曝气 微孔曝气头 2 小泡扩散器 3 中泡曝气 管式曝气 管式曝气 氧利用率 微孔曝气 200 m 用于纯氧曝气小孔曝气 1 5mm 10中孔曝气 1 3mm 6 8大气泡曝气 3mm 5 6 离心鼓风机 2机械曝气搅拌和转刷 转刷曝气 三 曝气设备性能指标 1 氧的转移率 mgO2 L d 2 充氧能力 kgO2 kW h 3 氧的利用率 具体指标见p139溶解氧的利用率 单位时间充氧量OC OC KLa sO V kgO2 h 充氧能力计算 或动力效率 OC 输出功率 4 4活性污泥数学模型基础 建模的基本方法 建模的六点假设 特别注意对六点假设的认识 1完全混合2X0 X3Se溶解态底物4系统处于稳态5二沉池没有微生物活动6泥水分离和二沉池的排泥和污泥回流正常 二劳伦斯和麦卡蒂 Lawrence McCarty 模型1一个非常重要的概念 参数 微生物平均停留时间 solidsretentiontime 又称污泥龄 缩写SRT MCRT meancellretentiontime C表示 单位为d 活性污泥系统污泥的量是稳定的 Q S0 X0 QW XR Se Q Qw Se Xe 活性污泥系统水的量是稳定的 Q Q QW QW 单位时间剩余污泥的排量 入流的水量 污泥龄公式的文字表达 污泥龄的公式 完全混合法的典型流程 reactor SecondarySedimentationbasin Q S0 X0 Q Qw Se Xe Se X V 其它因素DO 温度 pH COD BOD5 种群构成 Se XR RQ QW XR Se Se X 1 R Q 上面的因素之间肯定存在着什么关系 通过什么依据来建立这些独立因素的联系呢 方法之一是 对整个系统 写出活性污泥单位时间稳态物料衡算方程把这些因素联系起来 单位时间输入的污泥 认识规律是建立因素间关系的方法 单位时间排走的污泥 比增长速率的定义和比增长速率与污泥龄的关系 对于完全混合曝气池 单位时间降解的量为 Q S0 Se 单位时间单位体积降解的底物可表达为 Q S0 Se V即dS dt Q S0 Se V 将之代入 计算曝气池体积公式 3计算剩余污泥的公式 从表观污泥产率系数计算每天剩余活性污泥的排量微生物的增长和基质的去除关系 X YobsQ S0 Se 表观合成系数 回流污泥的近似计算公式 XR r 1 SVI 以上公式也可近似用于推流式 4 5活性污泥法的设计计算一曝气池的设计计算活性污泥法系统的工艺设计包括 1 流程选择 水质 效率 成本 技术 要求 场地 2 曝气池容积的确定 3 供氧设备的设计 4 二次沉淀池澄清区与污泥区容积的选择的确定 5 剩余污泥的处置 一曝气池容积的确定1有机负荷法 设计参数来自设计规范 两种方法 活性污泥负荷率 简称污泥负荷 和曝气区容积负荷率 简称容积负荷 污泥负荷率的定义LS QS0 VX容积负荷率的定义Lv QS0 V污泥的去除污染物负荷率的定义LS Q S0 Se VX注意问题在计算曝气池容积时 耍正确确定LS Lv X 1 确定恰当的污泥负荷LS 确定LS时既要考虑处理水质的要求 亦应考虑污泥的沉降性能 要使LV值对应的污泥指数SVI在正常运行范围内 2 恰当地确定混合液悬浮固体浓度 X X值一般指曝气池污泥浓度 在吸附再生法里 是指吸附池和再生池污泥浓度的平均值 2从污泥龄推导出曝气池的体积 三从BOD5的降解量确定所需的氧气量BODL与BOD5存在什么近似关系 BODL Q S0 Se 0 68所需的氧量 Q S0 Se 0 68 1 42 X 例题 处理污水量为21600m3 d 经沉淀后的BOD5为250mg L 希望处理后的出水BOD5为20mg L 要求确定曝气池的体积 排泥量和空气量 经研究 还确定了下列条件 1 污水温度20 2 MLVSS MLSS 0 8 3 回流污泥浓度SS 10000mg L 4 曝气池中的MLSS 3500mg L 5 设计的 c 10d 6 出水中含22mg L生物固体 其中65 是可生化的 7 N P和其它微量元素充足 8 污水流量的总的变化系数为2 5 解例题的关键是对公式中的含义必须掌握清楚 有些数据可查表 注意单位 解 1 出水中的BOD5是悬浮物和可溶性的Se BOD5 之和 Se 20 7 5 12 5mg L 2 计算曝气池的体积1 从去除污泥负荷率污泥负荷率的定义LS Q S0 Se VX计算得5400m32 从污泥龄推导的公式 计算得5625m3 3 计算水力停留时间t V Q t 实际 V 1 R Q 4 计算每天排除的剩余污泥量1 从表观合成系数计算计算结果1350kg d 总排泥量1688kg d2 从污泥龄计算 X VX c计算结果1710kg d X YobsQ S0 Se 剩余污泥按99 的含水率计算污泥的体积 m3污泥的体积与进水流量的比 5 计算污泥回流比XrQr Qr Q XR X Xr X 6 计算曝气池的需氧量所需的氧量 Q S0 Se 0 68 1 42 X 7 空气量的计算将氧量换算成空气体积 再按EA Os Gs 100 Gs 课堂问题 1活性污泥法的有机物的污泥负荷定义 2去除有机物的污泥负荷与污泥龄的关系 3污泥龄的定义和三个表达公式 4写出剩余污泥的计算公式 4 6脱氮 除磷和脱氮除磷活性污泥法工艺和设计 如今的滇池 蓝藻触目惊心 前些年的滇池 太湖美 太湖美 太湖美呀太湖美美就美在太湖水水上有白帆哪啊水下有红菱哪啊水边芦苇青水底鱼虾肥湖水织出灌溉网稻香果香绕湖飞哎咳唷太湖美呀太湖美 太湖美呀太湖美美就美在太湖水红旗映绿波哪啊春风湖面吹哪啊水是丰收酒湖是碧玉杯装满深情盛满爱捧给祖国报春晖哎咳唷太湖美呀太湖 太湖美 1200813605609 mp3 太湖生态系统迅速恶化引发无锡严重水危机 一段新闻 2007年5月31日起 一个多月近百万市民因太湖蓝藻暴发污染而无法提取饮用水 无锡市太湖饮用水水源地受到严重影响 在 太湖流域高温少雨 太湖水位偏低 的自然条件下 严重的污染导致局部的环境危机 环境状况到如此地步政府首当其责 今近两年的太湖是这样 前言 国外的氮磷排放标准N 15mg LP 0 5mg L中国 氨氮医药原料药 染料 石油化工工业15其他排污单位15磷酸盐 以P计 一切排污单位0 5 一生物脱氮理论和工艺 氮的化学形态生活污水中氮的形态 氨氮 蛋白质氮工业废水中的氮有有机氮 氨态氮和硝态氮 不同的氮处理方法应考虑不同的方法 1传统生物法脱氮理论 微生物法可脱去什么形态的氮 最后的形态 氨氮硝态氮有机氮 好氧硝化 缺氧反硝化 氨氮 氨化 厌氧或好氧条件 NH3 NH2OH NO2 NO3 N2 一部分氮被微生物同化 硝化和反硝化硝化菌 好氧 自养菌 1低产率系数2化能自养菌 低最大比增长速率3高SRT 典型值数天 十几天4受氧控制 DO 2mg L 图4 2 1 5低温影响大 图4 2 2 6受BOD5 TKN的影响大 适宜比值2 3 7受抑制因素敏感 pH7 8 如pH忽高忽低 anionicsurfactants heavymetal chlorinatedorganic 图4 2 3 反硝化菌异养型兼性菌无氧条件 为什么要无氧 硝酸盐和亚硝酸盐还原 氮气微生物生长的C源量和品质有氧时电子受体和电子给体 反硝化菌的性质 1 C源 2 pH 6 5 7 5 3 5 40 4 电子给体 有机碳 氨氮 5 溶解氧一般要求低于0 5mg L 2传统生物脱氮工艺 1 三段生物脱氮工艺 三个相对独立运行的系统 碳化 硝化 反硝化 一部分水直接进入反硝化池 为什么 碳化 好氧 有机C源 硝化 好氧 无机C源 反硝化 无分子氧 有机碳源 2 两段生物脱氮工艺 两个相对独立运行的系统 3 前置缺氧 好氧生物脱氮工艺 一个独立运行的系统 缺氧反硝化脱氮 好氧硝化 二沉池 混合液 硝化液 内循环 污泥回流 剩余污泥 4 后置缺氧 好氧生物脱氮工艺 好氧硝化 缺氧反硝化脱氮 二沉池 污泥回流 剩余污泥 6 Bardenpho工艺 缺氧段好氧段缺氧段好氧段 二沉池 进水 出水 回流 回流污泥 剩余污泥 缺氧区 反硝化 好氧区 硝化 7 同步硝化反硝化 SNDN 没有独立设置缺氧区而实现脱氮的过程解释 反应器DO分布不均匀 原因 理论缺氧 原因 微环境理论 3 微生物学的解释硝化菌一定是自养菌吗 反硝化一定要缺氧条件吗 反硝化菌不能进行硝化吗 硝化菌不能进行反硝化吗 8 短程脱氮以亚硝酸盐为电子受体 9 厌氧氨氧化 ANAMMOX工艺 anaerobicammoniumoxidation 厌氧氨氧化的能量学分析 热力学判断 厌氧氨氧化ANAMMOX anaerobicammoniumoxidation 厌氧条件下氨氮以亚硝酸氮作为电子接受体直接被氧化到氮气的过程 NH4 NO2 N2 2H2O20世纪70年代中期 Broda从自由能理论计算中预测到自然界应该有ANAMMOX现象 基础理论的价值 10年之后理论预测成为现实 自养菌 以NO2 为氮源和无机碳合成细胞 反应方程式 G0 kJ mol 1 8NO3 4 5H e 1 8NH4 3 8H2O 36 11 1 3NH4 1 6N2 4 3H e 26 70 1 3NO2 4 3H e 1 6N2 2 3H2O 92 56 1 4O2 H e 1 2H2O 78 72 1 5NO3 6 5H e 1 10N2 3 5H2O 72 20铵被亚硝酸根氧化的自由能变化铵被硝酸根氧化的自由能变化氧气直接将铵氮氧化为氮气的自由能变化 3生物脱氮工艺过程设计 1 缺氧区的设计缺氧区的容积计算公式 设反硝化脱氮速率Kde 单位时间 单位重量挥发性污泥去除的氮 缺氧池容积为Vn 活性污泥浓度为Xv 则单位时间去除的氮 KdeVnXv 单位时间去除的氮 Q Nk Nte 0 12 X 应扣除被微生物同化 因此 KdeVnXv Q Nk Nte 0 12 XvVn Q Nk Nte 0 12 X KdeXv 2 脱氮速率Kde的讨论 碳源 量和品质 对脱氮速率Kde的影响 前置缺氧 好氧生物脱氮工艺的脱氮速率Kde取值0 03 0 06没有外来碳源的后置缺氧 好氧生物脱氮工艺脱氮速率Kde取值0 01 0 03为什么前者比后者大 前置缺氧 好氧生物脱氮工艺后置缺氧 好氧生物脱氮工艺温度对脱氮速率Kde的影响 缺氧的搅拌方式用机械搅拌 2 好氧区容积计算 1 好氧区容积计算公式 从污泥龄得出 硝化的污泥龄 硝化菌的比增长速率 近似表达式 曾经给出污泥龄与比增长速率的关系 考虑安全系数 从前面推导的公式 得硝化池的容积计算式 与前面的公式差别在哪里 3 需氧量的计算 去除BOD 硝化 硝态氮补充的化学氧等 单位时间所需的氧量去除BOD Q S0 Se 0 68 1 42 Xv 硝化 4 57 Q Nk Nke 0 12 Xv 硝态氮补充的化学氧 2 86 Q Nt Nke Noe 0 12 Xv 混合液回流量在好氧区对N建立质量守恒 即 内回流量中 的硝酸根 好氧区产生 的硝酸根 污泥回流中 的硝酸根 出水中的硝酸根 内回流比对前置缺氧 好氧生物脱氮工艺出水中硝酸根的影响 出水中的硝态氮浓度 mg L 内回流比 硝酸根的浓度35mg L 硝酸根的浓度25mg L 12345 碱度平衡硝化产生氢离子 而反硝化产生碱度 前置缺氧 好氧生物脱氮工艺中的反硝化产生的碱度不足以弥补硝化产生氢离子 前置缺氧 好氧生物脱氮要考虑碱度平衡 后置缺氧 好氧生物脱氮工艺可能碱度更是问题 二生物除磷 污水中的磷的形态 正磷酸盐 聚磷酸盐 有机磷 典型的生活污水中总磷含量在3 15mg L 以磷计 新鲜的原生活污水 磷酸盐 正磷酸盐5mg L 以磷计 三聚磷酸盐3mg L 以磷计 焦磷酸盐1mg L 以磷计 以及有机磷 1mg L 以磷计 4 除磷 从可溶性磷转化为不溶性磷 方法 物理 化学 生物法 生物法除磷始自20世纪70年代 对原有废水生化处理设备的合理利用 不需要大量额外的设备投资 同时完成对有机物的去除 较低的运行费用等优点 该方法在合适的条件下 可以去除废水中高达90 的磷 一 一般的除磷机理 1 聚磷菌的厌氧释磷和 过量 摄磷 活性污泥中的聚磷菌 简称PAO 在厌氧条件下的释磷量及在好氧条件下的摄磷量达到比普通活性污泥高3 7倍的程度 2 随着厌氧与好氧过程的交替进行 PAO可以在活性污泥中形成稳定种属 并占据一定的优势来过量摄磷 3 从可溶性磷不溶性磷 富磷污泥 好氧条件下所摄取的磷 厌氧条件下所释放的磷 摄取的磷进入好氧活性污泥 4 富磷剩余污泥排放除磷 厌氧释磷 PAO能分解细胞内贮存的聚合物 主要是聚磷 还有部分糖原 作为能源 摄取废水中适宜的有机物 并以聚 羟基烷酸酯 简称PHA 及聚乳酸等有机颗粒的形式储存于细胞内 聚磷的分解引起细胞内磷酸盐的积累 过多的磷酸盐不能全部用来生物体合成 部分磷酸盐被相应的载体蛋白通过主动扩散方式排到胞外 使主体溶液中磷酸盐浓度升高 好氧过量摄磷 传统的生物除磷是由聚磷细菌 PAO Poly phosphate accumulatingorganisms PAO利用溶解氧作为电子受体 以体内贮存的PHB及污水中可利用的有机物作为碳源和能源 供细菌生长 合成糖原及积累聚磷 此过程污泥细胞内PHB颗粒迅速减少 聚磷颗粒迅速增加 厌氧释磷与好氧过量摄磷相辅相成 二 生物除磷的影响因素 1 原水中的易生物降解COD易生物降解COD COD浓度高则释磷速度快 释磷速度在较高易生物降解COD浓度下为9 06mgP gVSS h 16 14mgP gVSS h 在较低易生物降解COD浓度时降低到2 49mgP gVSS h 2 厌氧区硝酸盐及溶解氧浓度 当外部电子受体达到一定量时 聚磷生物在同其它异养和兼性生物对低级脂肪酸的竞争中处于不利地位 难以达到预计的除磷效果 当硝酸盐氮浓度大于1 5mg l时 释磷受到明显抑制 小于1 5mg l时影响很小 厌氧区的DO宜控制在0 3mg l以下 方可确保厌氧释磷顺利进行 3 污泥龄和污泥负荷 二者是什么关系 高污泥龄或低污泥负荷糖原消耗会降低VFA的吸收和PHB的储存降低磷的去除量 三 除磷工艺 1 Ap O工艺 厌氧释磷 好氧吸收磷 去除BOD 二沉池 富磷污泥回流 富磷剩余污泥 2 Phostrip除磷 生物除磷和磷酸钙化学沉淀 三生物脱氮除磷 1工艺 1 A2 0工艺 厌氧段缺氧段好氧段 释磷 脱氮 硝化 二沉池 硝化菌 反硝化菌 聚磷菌 异养菌 含磷剩余污泥 回流污泥 出水 进水 混合液回流 这个工艺在释磷和脱氮所需要的C源有些矛盾 北京高碑店A A O污水处理厂 2 倒置A2 0工艺 缺氧段厌氧段好氧段 脱氮 释磷 硝化 过量摄磷 二沉池 硝化菌 反硝化菌 聚磷菌 异养菌 含磷剩余污泥 回流污泥 出水 进水 混合液回流 这个工艺缓和了释磷和脱氮所需要的C源的矛盾 部分进水 2 改进Bardenpho工艺 回流进水出水回流污泥剩余污泥脱氮效果好 减少硝酸盐的影响 污泥未经完整过程 厌氧段缺氧段好氧段缺氧段好氧段 二沉池 3 UCT工艺 减少硝酸盐的干扰 是怎样减少硝酸盐的干扰的 混合液回流混合液回流进水出水回流污泥含磷剩余污泥 厌氧段缺氧段缺氧段好氧段反硝化反硝化 二沉池 4 SBR工艺 进水 DO快速减少 缺氧阶段 反硝化 厌氧释磷 曝气阶段 硝化 好氧吸磷 静置 排水进水 除磷进展 反硝化除磷机理在厌氧 缺氧交替环境中 反硝化菌有聚磷效果 反硝化聚磷菌 denitrifyingphosphorusremovingbacteria 简称DPB 二 生物脱氮除磷的影响因素 温度 pH DO 污泥龄 碳源 水利停留时间 二沉池的沉淀效果浓缩池和消化池中磷的释放 4 7二次沉淀池 二沉池与曝气池的内在联系曝气池输送的污泥性质和浓度 流量二沉池回流的污泥浓度与初沉池的不同沉淀规律不同功能 澄清 排水的要求 和浓缩 回流污泥的要求 负荷有变化流体复杂 污泥性质 DO 浓度 池型的选择比初沉池容易出问题设计上不同 二沉池的设计思路 成层沉降决定澄清能力浓缩要求决定浓缩的污泥浓度 二二沉池的构造和计算与初沉池的设计的不同 设计的要求要兼顾澄清和浓缩污泥的沉降规律不同污泥的性质 澄清 比重 生化 不同污泥的流态不同 1 表面负荷法设计的参数不同 请比较 1 沉淀池的表面积A Q q表面负荷q与初沉池有什么差别 成层沉降V rqvt 表面负荷 二沉池表面负荷1 0 1 5m3 m2 h 北京的高牌店污水处理厂二沉池表面负荷0 88m3 m2 h 北京的方庄污水处理厂二沉池表面负荷0 85m3 m2 h 北京的北小河污水处理厂二沉池表面负荷1 8m3 m2 h 2 二沉池的有效水深异重流 2 4m污泥区的容积污泥浓缩在污泥区 控制浓缩污泥区的容积对回流污泥浓度等的影响存泥时间2h 污泥区的容积 2 固体通量法二沉池可用固体通量法 浓缩池设计用固体通量法更贴切 设计的软件 第八节活性污泥法设计 运行和管理的有关问题 一群互相关联性很强的因素 设计和运行管理都很重要 科学全面规范认识 不要只见其一 不见其它 辩证思维 综合联系 问题的产生问题的含义问题的影响解决问题的目的解决问题的方法 有关问题的关系核心和联系网链 1水力负荷 水力负荷相关的概念 对二沉池来说 qv Q A平对曝气池来说 qh Q Vt平均 V Q水力负荷直接关联曝气时间 影响出水水质 流量的波动 如何调节 泵站或调节池 2有机负荷 去除有机物的污泥负荷率的定义LS Q S0 Se VX QS0 E VX负荷高低关联到曝气池的体积 出水水质 剩余污泥量 污泥龄等 排除的剩余活性污泥量计算 YobsLSVX X YobsQ S0 Se 设计的有机负荷有机负荷的波动和控制LS Q S0 Se VX QS0 E VX 3微生物的浓度 微生物的浓度高 氧的消耗速度也高 氧的传递速度也要增大 曝气设备的氧传递速度限制了微生物的浓度 微生物的浓度关联曝气池的体积 污泥的负荷 出水水质 二沉池的沉淀效果 污泥龄 传氧和耗氧速度 什么情况下会波动 X XRR R 1 4曝气时间 关联曝气池的体积 供氧的协调 硝化的要求 污泥量 出水水质 5微生物平均停留时间 计算污泥龄是否要计算二沉池中的污泥 一般不计入二沉池中的污泥只对吸附再生法需要将二沉池中的污泥计入 微生物平均停留时间有助于理解活性污泥法的某些机理 说明活性污泥中的微生物组成 6氧传递速率 从气相到液相 从液相到微生物表面和细胞内 微生物内部的溶解氧状况 曝气 耗氧速率 混合状态和絮体 量和形态 对氧的扩散阻力 混合状态与那些因素相关 絮体和颗粒状污泥对氧的扩散阻力与那些因素相关 气相 水相 DO 微生物 7回流污泥浓度 XRQR QR Q XR X XR X XR X R 1 R 二沉池中浓缩污泥浓度与污泥的沉降性能相关 此又与什么相关 与浓缩时间相关 活性污泥的体积指数 SVI 曝气池混合液沉淀30min后 每单位重量干泥所占污泥区的体积 mL g 8回流污泥率 回流量由回流污泥浓度和要达到的曝气池中的污泥浓度 QR QX XR X 高回流量增加了二沉池的水力负荷 常量回流比变量回流好 必要时要调节回流比 9曝气池的构造 完全混合与推流式 10pH和碱度 最佳pH 6 5 8 5缓冲能力来源pH变化 低pH适宜丝状菌 11溶解氧的浓度 单个细菌0 1 0 3mg L曝气池0 5 2mg L低DO易诱发丝状菌过度繁殖 12污泥膨胀 bulkingofsludge 污泥膨胀定义 污泥结构极度松散 体积增大 量多大 SVI 150或200 上浮 难于沉降分离影响出水水质的现象 现象的本质 1 丝状菌性膨胀 filamentousbulking 丝状菌 filamentousbacterium 支撑作用Overproliferation 2 非丝状菌性膨胀 细胞外表面有大量的亲水性的多糖类物质 发生非丝状菌膨胀时的菌胶团原因 水温低和污泥负荷高 氮和磷缺乏 抑制多糖类物质转化 措施 丝状菌性膨胀的控制和预防设计中 流程选择 参数 生物选择器 丝状菌性膨胀的原因 污水水质 2 水温 3 pH 4 DO 5 微量元素缺乏加强监管 早发现 及时排查 采取措施 两家污水处理厂曝气池面上的泡沫 有人一生与污泥为伴 以此为乐重点 1评价活性污泥的性状指标 2重点活性污泥法 普通曝气 完全混合法 延时曝气 SBR反应器 氧化沟 CAST反应器 各种活性污泥法的工艺比较和联系 活性污泥法的设计计算 氧传递速率及影响因素 生物脱氮 生物除磷和生物脱氮除磷工艺的原理和影响因素 流程图 5活性污泥法系统设计和运行中的主要影响因素 全面分析各种重要问题的联系和要求 6二沉池与普通沉淀池的差别 相同点 特点 与曝气池的联系 难点 1建立活性污泥法的思考方法 2有机物负荷法和需氧量的计算 3全面综合分析活性污泥法系统设计和运行中的主要影响因素以及这些主要影响因素的联系 4二沉池与曝气池的联系 作业题和思考题 活性污泥的组成 好的活性污泥表现在几个方面 可用什么指标来评价 2氧总传递系数 如何增大氧总传递系数 阻碍氧向活性污泥内传递的因素有哪些 p189第1 第2 3题 从SVI怎样粗略计算回流污泥浓度 自己设计一道题进行计算 从导出完全混合曝气池的体积计算公式 11 18作业题 解析参考书解P145例题的过程 11 18作业 如果要处理的水量大 你认为是采用生物膜法还是采用活性污泥法较合适 为什么 9生物脱氮 除磷的主要影响因素是什么 说明主要生物脱氮除磷的工艺特点 10如何计算生物脱氮除磷系统的曝气池容积 曝气池需氧量和剩余污泥量 并与前面的好氧活性污泥的计算比较 说明异同之处 11如何计算生物脱氮系统反硝化池的容积 12生物脱氮有哪些主要进展 表现在哪些方面的改进 13简述生物除磷的基本原理 14生物脱氮除磷工艺有哪些进展 15比较A A O脱氮除磷工艺与倒置A A O脱氮除磷工艺的不同 16为什么硝化菌 反硝化菌和聚磷菌可存在于生物脱氮除磷工艺中 17如何理解污泥龄的重要性 18污泥膨胀的含义和衡量 上网查阅实际污水处理厂控制污泥膨胀的实例 19SVI的含义 SVI SV MLSS之间的关系 SVI与回流污泥近似关系 导致SVI异常增大的主要因素因素 SVI异常增大的微生物学基本实质是什么 20硝酸盐如何影响厌氧释磷和吸磷 DO如何影响反硝化 污泥龄对硝化和好氧过量吸磷的影响 21你能画出重要的生物脱氮 生物除磷和生物脱氮除磷工艺的流程图吗 22活性污泥法和生物膜法的思考问题的方法或学习方法的相同和不同点 23在浓缩池或污泥消化池的上清液可能含有较高浓度的溶解性磷 为什么 对这个问题有什么办法 24请你谈谈以下影响活性污泥系统的效率和稳定性的因素的个人看法 25下表是设计初沉池和二沉池的几个重要参数 从表中看出初沉池的沉淀时间 表面水力负荷 污泥含水率设计数值都比二沉池相应的参数数值小 请你谈谈看法 沉淀池类型作用和位置沉淀时间 T h 表面水力负荷 Q m3 m 2 h 1 污泥含水率 初沉池单独沉淀1 5 2 01 5 2 595 97初沉池二级处理前1 0 2 01 5 4 595 97二沉池活性污泥法后1 5 4 01 0 2 099 2 99 6二沉池生物膜法后1 5 4 00 6 1 596 98