第八章污水的好氧生物处理.pptx

《第八章污水的好氧生物处理.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第八章污水的好氧生物处理.pptx（116页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、2/17/20231 污水的生物处理是现代生物工程的一个重要组成部分。根据参与代谢的微生物种类不同可分为：好氧生物处理和厌氧生物处理好氧生物处理：活性污泥法：水体自净的人工强化生物膜法：土壤净化的强化生物处理主要去除水中的溶解状态和胶体状态的有机物。第1页/共116页2/17/202321微生物的代谢作用2影响好氧处理的主要因素：（1）溶解氧(DO)DO=24ml/l为宜;DO保持一定水平，使好氧微生物正常生长，维持较好的出水水质，使活性污泥和生物膜结构正常，沉降和絮凝性能良好。第2页/共116页2/17/20233（2）水温中温性细菌为主，最适温度：20-35。第3页/共116页2/17/2

2、0234（3）pH值最佳：6.58.5维持适宜的pH值,可以使微生物生长繁殖良好，使菌胶团产生较好的粘性物质，形成较好的絮状物，取得良好的处理效果。pH9生化反应即受到抑制pH6.5丝状菌生长，易发生污泥膨胀第4页/共116页2/17/20235（4）营养平衡BOD5:N:P=100:5:1废水生物处理时要考虑C、N、P的配比。当N、P不足时，应投加氮源和磷源。生活污水：营养丰富，是最佳营养源。工业污水：宜与生活污水合并后处理。第5页/共116页2/17/20236（5）有毒物质废水中含有一些物质如重金属离子、酚对微生物有毒害作用或抑制作用。当然，它们对微生物的毒害作用是相对而言的，在一定浓度

3、范围内是没有影响的。若微生物经驯化后，可能承受较高浓度的有毒物质。第6页/共116页2/17/20237第二节 活性污泥法第7页/共116页2/17/20238 目前，活性污泥法是废水生物处理应用最为广泛的一种方法，该法已成为污水处理的主体技术。1912年，英国人克拉克和盖奇的废水曝气试验。1914年，英国曼切斯特建成了第一座活性污泥水处理厂。特别在近2030年，对生物反应的净化机理进行了深入研究，出现了多种工艺流程。第8页/共116页2/17/20239一基本原理：1基本流程：初沉池曝气池二沉池回流污泥剩余污泥进水出水第9页/共116页2/17/202310初沉池：去除悬浮固体，减轻生物处理

4、负荷；曝气池：废水、微生物和氧气在此充分混合和反应；二沉池：使泥水分离，去除剩余污泥；回流系统：保持曝气池中一定的污泥浓度；曝气系统：供氧，使污泥呈悬浮态。第10页/共116页2/17/2023112活性污泥的性能指标（1）形态外观呈黄褐色的絮绒颗粒状;粒经：0.020.2mm,有较大的表面积;含水率在99%以上;密度：1.0021.006g/ml。第11页/共116页2/17/202312 （2）组成活性微生物群体(Ma)微生物自身代谢残留物(Me)污泥吸附的惰性有机物(Mi)污水中的无机物(Mii)第12页/共116页2/17/202313（3）混合液悬浮固体浓度(MLSS)即污泥浓度ML

5、SS=Ma+Me+Mi+Mii普通活性污泥法:MLSS=23g/l完全混合法和吸附再生法：MLSS=46g/l混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS):指污泥中有机固体物质的浓度,，较准确的表示其中活性成分。第13页/共116页2/17/202314（4）污泥沉降比(SV)指曝气池混合液沉淀30min后，形成的沉淀污泥和原混合液体积之比。城市污水：SV=1530%。可反映曝气池运行时的污泥量，用于控制剩余污泥的排放，还可及早发现污泥膨胀等异常现象的发生。第14页/共116页2/17/202315（5）污泥体积指数(SVI)指曝气池混合液经30min沉淀后，每克干污泥所占的体积。城市污水：SVI=

6、50150ml/g。该数值反映活性污泥的疏散程度和凝聚沉降性能。第15页/共116页2/17/202316（6）污泥龄(SRT)又称为：“新增细胞在反应器中的平均停留时间”“反应器中全部微生物更新一次所需要的时间”“生物固体平均停留时间”等第16页/共116页2/17/202317污泥龄可由下式计算：第17页/共116页2/17/202318（7）水力停留时间(HRT)HRT=V/Q式中：V:曝气池容积Q:污水流量第18页/共116页2/17/2023193活性污泥增长规律活性污泥中微生物是多菌种的混合群体，仍可用纯菌种的生长曲线表示。（见Fig.11-3P62)第19页/共116页2/17/

7、202320 适应期对数期静止期衰老期微生物生长曲线时间细菌对数第20页/共116页2/17/202321活性污泥增长受营养物质(food)和微生物量(microorganism)的影响，即F/M值。F/M=QS0/XV式中：Q:污水流量S0:污水起始浓度X:MLSS浓度V:反应器体积第21页/共116页2/17/202322 （1）对数增长期F/M值较大（2.2)；污泥增长不受食物限制；污泥活性强，具有很高的能量水平；凝聚性能差，松散，不易沉降；出水水质差。第22页/共116页2/17/202323 （2）静止期F/M值一般(0.30.6)；污泥增长受食物的限制，增长速率下降；污泥活性较强，

8、能量水平一般；污泥凝聚性能和沉降性能好；出水水质好；一般情况下，活性污泥的工作阶段。第23页/共116页2/17/202324（3）内源呼吸期（衰老期）F/M值最低(0.1)；营养物质很少，微生物开始分解，代谢自身的细胞物质，污泥减少；污泥活性弱；污泥凝聚性能差，沉降性能好；出水水质好。第24页/共116页2/17/2023254活性污泥净化反应过程该过程分成二个阶段：（1）初期吸附阶段活性污泥有很大的表面积，且表面上的微生物分泌较多的粘性物质，在与水相接触时可吸附大量的有机物。该过程进行较快，1030min即可完成，BOD5去除率达8590%。第25页/共116页2/17/202326 反应

9、时间有机物浓度有机物降解曲线第26页/共116页2/17/202327 （2）稳定阶段第27页/共116页2/17/202328二活性污泥反应动力学1劳伦斯-麦卡蒂模式微生物的增长与底物降解的关系：或第28页/共116页2/17/202329式中：dX/dt:微生物净增长速度Y:理论合成系数 kd:内源呼吸代谢系数Yobs:可检合成系数第29页/共116页2/17/202330活性污泥每日净增长量：X=Y(S0-Se)Q-kdVXv式中：S0:进水有机物浓度Se:出水有机物浓度Q:进水流量VXv:混合液中MLSS第30页/共116页2/17/202331 式中：:污泥龄(d):污泥负荷(KgB

10、OD5/KgMLVSSd)第31页/共116页2/17/202332出水浓度：反应器中活性污泥浓度：回流污泥浓度：回流比：第32页/共116页2/17/202333三活性污泥法的运行方式1普通活性污泥法 废水和回流污泥从池首端流入，以推流形式到末端。初沉池 曝气池 二沉池回流污泥剩余污泥进水出水第33页/共116页2/17/202334 说明：（1）氧气的供应与消耗在前1/3阶段，有机物较多，氧气不足，利用率高；后1/3阶段，氧气供大于求，利用率低。（见Fig.14-23)第34页/共116页2/17/202335供氧曲线需氧曲线供氧和需氧率曲线第35页/共116页2/17/202336（2）

11、该法处理效果好，BOD5去除率达9095%。第36页/共116页2/17/202337（3）运行参数：污泥浓度：MLSS=23g/l污泥负荷：F/M=0.20.4KgBOD5/KgMLVSSd污泥回流比：r=2550%曝气时间：t=48h第37页/共116页2/17/202338（4）存在的问题曝气池容积大，占地多；水质、水量变化的适应能力差；池前端供氧不足，后端供氧过剩，所以动力消耗大，容积负荷小。第38页/共116页2/17/202339 2渐减曝气活性污泥法改变传统活性污泥法的等距离均量布置扩散器的缺点，而是合理的布置空气扩散器，使布气沿程变化，以提高处理效率。第39页/共116页2/1

12、7/202340供氧曲线需氧曲线第40页/共116页2/17/202341第41页/共116页2/17/2023423阶段曝气活性污泥法（分步进水活性污泥法或多点进水活性污泥法）污水沿池长度分散进入，并不集中进入；污水分段进入，提高了反应器对水质、水量的冲击负荷的适应能力；易于由普通活性污泥法改建，使用较普遍。第42页/共116页2/17/202343第43页/共116页2/17/202344 运行参数：MLSS=23.5g/lF/M=0.20.4kgBOD5/kgMLVSSdr=0.250.75t=35h第44页/共116页2/17/202345 4完全混合活性污泥法污水与回流污泥在进入曝气

13、池后，立即与池中的混合液完全混合。池中微生物的种类和数量相等；对冲击负荷有较强的适应能力；池中有机物浓度相同，需氧均匀；出水水质不及传统法。第45页/共116页2/17/202346第46页/共116页2/17/2023475高负荷活性污泥法（短时曝气活性污泥法或不完全处理活性污泥法）负荷高：F/M=1.55.0kgBOD5/KgMLVSSd曝气时间短：t=1.53.0h第47页/共116页2/17/202348处理效果低：7075%MLSS浓度低：200500mg/l适宜于处理对出水水质要求不高的污水。第48页/共116页2/17/202349 6延时曝气法（完全氧化活性污泥法）曝气时间长：

14、t=1836h负荷低：F/M=0.050.15kgBOD5/kgMLVSSdMLSS浓度高：30006000mg/l污泥量少且稳定，不需另行处理可排放第49页/共116页2/17/202350 出水水质好池容大适用于对处理水质要求高，且又不宜处理污泥的小城镇污水和工业污水，水量不宜超过1000m3/d。第50页/共116页2/17/202351第51页/共116页2/17/2023527接触稳定法（生物吸附活性污泥法或吸附-再生活性污泥法）活性污泥的净化分成二个阶段：吸附阶段和稳定阶段。使这二个阶段在不同的池中进行，即为接触稳定法。第52页/共116页2/17/202353第53页/共116页

15、2/17/202354 8纯氧曝气法纯氧代替空气，氧气利用率提高，污水处理效果好，污泥性能良好；剩余污泥少；设备复杂，管理烦琐；应不断调节pH值。第54页/共116页2/17/202355第55页/共116页2/17/2023569吸附生物降解工艺（AB法）（1）工艺流程及特点不设初沉池；A、B两段各自拥有独立的回流系统，有各自独立的微生物群体，处理效果稳定。第56页/共116页2/17/202357吸 附沉 淀沉淀剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥A 段B 段曝气进水出水第57页/共116页2/17/202358第58页/共116页2/17/202359第59页/共116页2/17/20236

16、0第60页/共116页2/17/202361（2）A段的效应与运行参数A段时一个开放性的生物系统；负荷高，26kgBOD5/kgMLSSd；停留时间短，3060min；有机物去除主要靠絮凝体的吸附作用，生物降解只占1/3。第61页/共116页2/17/202362（3）B段效应与运行参数B段所接收废水的水质、水量都较稳定，则可以充分发挥其净化功能；负荷低，0.10.3kgBOD5/kgMLSSd；污泥龄长，可部分脱氮。第62页/共116页2/17/202363 该工艺处理效果稳定，具有一定的抗冲击负荷的能力。第63页/共116页2/17/20236410序批式活性污泥法（SBR法）（1）工艺流

17、程由进水、反应、沉淀、出水、闲置等基本过程组成。结构简单，没有二沉池和污泥回流设备。第64页/共116页2/17/202365格栅沉砂池初沉池间歇式曝气池进水出水SBR工艺流程图第65页/共116页2/17/202366（2）特征SBR法在流态上属完全混合，有机物降解上却是时间上的推流；耐冲击负荷；出水水质好；可以脱氮除磷；污泥沉降性能好，可有效的防止污泥膨胀；便于自控运行，易于维护管理。第66页/共116页2/17/202367四曝气原理和曝气池（一）曝气原理1双膜原理基本点：在气液界面两侧存在气膜和液膜；气液两相处于紊流状态，其中物质浓度均匀，不存在浓度差，也不存在传质阻力，阻力仅存在于气

18、液膜中；第67页/共116页2/17/202368气体液体层流紊流紊流po气膜液膜soPi 界面第68页/共116页2/17/202369 气膜中存在氧气的分压梯度，液膜中存在氧气的浓度梯度，它们是氧转移的推动力；氧气难溶于水中，其转移的阻力主要存在于液膜上。第69页/共116页2/17/202370 氧气通过液膜的传递速率为：式中：dm/dt:气体传递速率 Kg:气体扩散系数 A:气体扩散通过的面积 so:气体在溶液中的饱和浓度 o:气体在溶液中的浓度 第70页/共116页2/17/202371 而，则有：对上式积分可得：第71页/共116页2/17/202372 2氧气转移影响因素（1）污

19、水水质污水中的杂质对氧气的转移以及溶解度有一定影响，所以引入修正系数，则有：第72页/共116页2/17/202373（2）水温水温上升，水的粘度降低，液膜厚度减小，Kla值增高；氧气在水中的溶解度随温度上升而降低。温度对氧气转移有二种相反的影响，但不能相互抵消，总之，低温有利于氧气的转移。第73页/共116页2/17/202374（3）氧分压氧分压越高，越有利于氧气的转移。第74页/共116页2/17/202375（二）曝气设备曝气设备主要有二种：鼓风曝气和机械曝气。1鼓风曝气（1）系统组成空气净化器、鼓风机、空气输配管系统和扩散器。第75页/共116页2/17/202376 （2）扩散器的

20、作用及种类作用：将空气分散成小气泡，以增大与水的接触面积。种类：小气泡扩散器中气泡扩散器大气泡扩散器微气泡扩散器第76页/共116页2/17/202377第77页/共116页2/17/202378第78页/共116页2/17/202379第79页/共116页2/17/202380 2机械曝气（1）竖式曝气机（2）卧式曝气刷第80页/共116页2/17/202381第81页/共116页2/17/202382第82页/共116页2/17/202383第83页/共116页2/17/202384第84页/共116页2/17/2023853曝气设备性能指标（1）氧转移效率(mgO2/lh)（2）充氧能力

21、(kgO2/kWh)（3）氧利用效率(%)第85页/共116页2/17/2023864曝气设备的性能测试原理：以氯化钴作为催化剂，用还原剂亚硫酸钠脱氧，然后测试复氧过程中水中溶解氧的浓度，计算总传质系数Kla和氧的传递速率。第86页/共116页2/17/202387进气进水第87页/共116页2/17/202388过程：曝气筒中注入清水，曝气10min至饱和，测溶解氧的饱和值，计算水中的氧气总量和投药量；投加药剂，当水中溶解氧为零后，开始曝气，间隔一定时间取样分析，至溶解氧为饱和值的95%。计算总传质系数Kla和氧的传递速率。第88页/共116页2/17/202389数据处理：总传质系数：以t

22、对ln(so-o)作图，得一直线，斜率即为Kla值。第89页/共116页2/17/202390氧转移速率：(mgO2/lh)第90页/共116页2/17/202391动力效率：式中：V：水的体积N：输入功率（kgO2/kWh）第91页/共116页2/17/202392（三）曝气池池型1推流曝气池2完全混合曝气池分建式合建式3两种池型的结合第92页/共116页2/17/202393第93页/共116页2/17/202394第94页/共116页2/17/202395第95页/共116页2/17/202396第96页/共116页2/17/202397五活性污泥法的设计计算1设计内容选定工艺流程；曝气

23、池容积计算及工艺设计；曝气系统设计计算；污泥回流系统设计；二沉池池型选择及计算。第97页/共116页2/17/2023982设计依据处理水量、一级处理出水后的水质和出水水质。第98页/共116页2/17/2023993曝气池容积计算负荷法式中：Ns:污泥负荷率(kgBOD5/kgMLSSd)qv:进水流量 so:进水的平均BOD5值 x:曝气池中的污泥浓度第99页/共116页2/17/20231004曝气系统（1）需氧量和供气量的计算对完全混合曝气池：式中：V:曝气池容积 c:污泥龄 Q:进水流量 Y:合成系数 S0、S:进水、出水有机物浓度 kd:内源呼吸系数第100页/共116页2/17/

24、2023101（2）剩余活性污泥量（3）需氧量为：第101页/共116页2/17/2023102（4）空气量 式中:：安全系数 23.2%：空气中氧气的百分含量 1.201：氧气的密度 EA：氧的利用率 第102页/共116页2/17/2023103（4）曝气系统设计鼓风曝气系统：空压机、空气输送管和空气扩散器机械曝气系统：选择叶轮的形式和确定其直径第103页/共116页2/17/20231045污泥回流系统回流污泥系统浓度回流污泥量的计算污泥的提升设备选择污泥泵空气提升泵螺旋泵第104页/共116页2/17/2023105 6二次沉淀池选池型沉淀池设计计算第105页/共116页2/17/20

25、23106六活性污泥系统的运行管理1活性污泥的培养与驯化异步培训法同步培训法接种培训法第106页/共116页2/17/2023107异步培训法 先用粪便水或生活污水培养活性污泥，在污泥成熟后，即可在进水中逐渐增加工业废水的比例，使分解工业废水中的微生物得到生长繁殖，不能适应的微生物则逐渐被淘汰，从而使污泥得以驯化，能够处理某种废水。第107页/共116页2/17/2023108同步培训法 在培养的同时就加入水量的工业废水，并在培养过程中逐渐增加比重，使活性污泥在生长的过程中逐渐适应工业废水并具有处理的能力。第108页/共116页2/17/2023109接种培训法 直接从附近污水处理厂或性质类似

26、的工业废水处理站引来活性污泥，作为种泥进行曝气培养。第109页/共116页2/17/2023110 2试运行目的：确定最佳的运行条件运行参数：MLSS、Q、供氧量等测定值：SS、so、o、X、SVI、DO第110页/共116页2/17/2023111 3污泥膨胀正常的活性污泥沉降性能良好，污泥体积指数SVI为50150，当活性污泥不正常时，污泥不易沉淀，SVI值升高，出水水质恶化，这种现象就是污泥膨胀。污泥膨胀分为：丝状菌性膨胀和非丝状菌性膨胀第111页/共116页2/17/2023112丝状菌性膨胀污泥中丝状菌过度增长繁殖，丝状体相互支撑、交错，大大恶化了污泥的沉降、压缩性能，形成污泥膨胀。

27、形成原因污水水质运行条件工艺方法第112页/共116页2/17/2023113非丝状菌性膨胀污泥中含有大量的吸附水，细菌表面包有粘度很高的物质，使污泥的SVI值很高，形成膨胀污泥。主要发生在污水水温较低而污泥负荷太高时。第113页/共116页2/17/2023114防治措施控制曝气量，使曝气池中维持适量的溶解氧（不低于1-2mg/l，不高于4mg/l）；调整pH值；如氮、磷比例失调，可以适量投加含氮、磷的物质；投加化学药剂；不设初沉池。第114页/共116页2/17/20231154活性污泥系统经常出现的其它问题污泥解体污泥腐化污泥上浮泡沫问题第115页/共116页2/17/2023中国环评网：http:/ 收集整理116感谢您的观看！第116页/共116页