第6讲-好氧生物法.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,好氧生物法,主要内容,1,好氧生物法的基本原理,L,2,活性污泥法,L,3,生物膜法,L,4,自然生物法,L,废水的好氧生化处理,好氧生化处理的概念,好氧生物处理法两种主要形式：活性污泥法和生物膜法,活性污泥法是利用活性污泥对污水进行净化的技术,生物膜法则利用附着在载体上的生物膜对污水进行净化,活性污泥池,生物转盘,生物滤池,6,好氧生物法的基本原理,6.1,基本概念,所谓“好氧”：是指这类生物必须在有分子态氧气（,O,2,）的存在下，才能进行正常的生理生化反应，主要包括大部分微生物、动物以及我们人类；,所谓“厌氧”：是能在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的生物，如厌氧细菌、酵母菌等。,废水好氧生物处理过程中有机物的代谢及微生物的合成，可用下列基本图式来表示：,废水好氧生物处理过程示意图,6.1.1,污水中的微生物,（,1,）以好氧细菌为主，也存在真菌、原生动物和后生动物等组成相对稳定的生态系。,（,2,）污水中有机物的成分决定优势菌属。,主要有动胶杆菌属、假单胞菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属及大肠杆菌等。,（,3,）真菌主要是霉菌，一种丝状真菌，但大量繁殖可能导致污泥膨胀。,（,4,）原生动物有肉足虫、鞭毛虫和纤毛虫，主要捕食对象是细菌。,（,5,）后生动物,一般不出现，仅在水质优异的完全氧化型活性污泥系统中出现,是水质非常稳定的标志。,丝状菌,发硫细菌,6.1.2,微生物的代谢与污水的生物处理,根据受氢体和电子受体的不同分为：,好氧分解代谢,好氧呼吸是营养物质进入好氧微生物细胞后，通过一系列氧化还原反应获得能量的过程。,好氧呼吸过程实质上是脱氢和氧活化相结合的过程。在这过程中同时放出能量。,例如：大型污水沟道存在该式所示的生化反应：,生物脱氮工艺中的生物硝化过程：,例如：异养型微生物,以有机物为底物，其终点产物为二氧化碳、氨和水等无机物，同时放出能量。,1.2,好氧生物处理的基本反应,（,1,）,氧化与合成反应,（,2,）,内源呼吸反应,微生物对自身的细胞物质进行氧化分解，并提供能量即内源呼吸。内源呼吸反应式如下：,（,3,）有机物在微生物作用下的好氧代谢的总反应为：,1.3,影响好氧生物处理的因素,影响好氧生物处理的因素主要是营养物、温度、,pH,、水中的溶解氧、毒物和废水中有机物的性质等。,（,1,）营养物质,细胞组成中，,C,、,H,、,O,、,N,约占,90,97%,，其余,3,10%,为无机元素，主要的是,P,。,生活污水一般不需再投加营养物质；,而某些工业废水则需要，一般对于好氧生物处理工艺，应按,BOD,N,P=100,5,1,投加,N,和,P,。,其它无机营养元素：,K,、,Mg,、,Ca,、,S,、,Na,等；,微量元素：,Fe,、,Cu,、,Mn,、,Mo,、,Si,、,硼等；,（,2,）温度,是重要因素之一，,在一定范围内，随着温度的升高，生化反应的速率加快，增殖速率也加快；,细胞的组成物如蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升或降并超过一定限度时，会有不可逆的破坏；,最适宜温度,15,30,C,，,40,C,或,10,C,后，会有不利影响。,（,3,）,pH,值,一般好氧微生物的最适宜,pH,在,5,9,之间；,pH,5,时，真菌将占优势，引起污泥膨胀；,另一方面，微生物的活动也会影响混合液的,pH,值。,（,4,）,溶解氧,废水的好氧生物处理中，微生物是以好氧微生物为主，必须使反应器中保证有足够的溶解氧，使微生物进行有氧呼吸。在好氧生物反应器中，溶解氧一般为,2,4mg/L,为宜。,（,5,）,有毒物质,工业废水中，存在着对微生物有抑制、毒害作用的化学物质，如重金属及其化合物、酚、氰等。,2,活性污泥法,主要内容,2.1,概述,L,2.2,活性污泥法的基本流程,L,2.3,活性污泥降解有机物的过程,L,2.4,活性污泥的性能及其评价指标,L,2.5,活性污泥,的增长规律,L,2.6,曝气方法和曝气池的构造,L,2.7,活性污泥法的运行方式,L,2.1,概述,1882,年前后，人们曾进行了向污水中鼓入空气的实验，探讨通入空气后对水质的改善情况；,1912,年美国的,Lawlence,研究所开始进行活性污泥实验，,1914,年，活性污泥法诞生；,1917,年在英国的曼彻斯特和美国的休斯顿分别建造了活性污泥法,污水处理厂，并开始投入运行；,1942,年由,Gould,提出了阶段曝气法，,1944,年,Setter,提出了改进型曝气法；,1,945,年,Krauss,为了控制污泥膨胀提出了,Krauss,法；,1951,年,Ulrich,等又提出了吸附再生法。,此后，高负荷活性污泥法、延时曝气法、氧化构等方法相继问世并得到发展。,2.2,活性污泥法的基本流程,向生活污水注入空气进行曝气，并持续一段时间以后，污水中即生成一种絮凝体。这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成，它有巨大的表面积和很强的吸附性能，称为活性污泥。,活性污泥法的组成,曝气池和二沉池是活性污泥法的主要组成部分,曝气池有推流式和完全混合式两种类型,活性污泥絮体的主要构成,正常的活性污泥絮体呈棕色、无臭，内部为厌氧状态的矿物核，外围由好氧活性较强的细菌组成,菌胶团主要由能够产生荚膜及胞外聚合物的细菌组成,微生物相的主要构成为细菌、放线菌、藻类、原生动物、后生动物,活性污泥的主要组成细菌,活性污泥的主要组成细菌,无色杆菌属,气杆菌属,产碱杆菌属,芽孢杆菌属,短杆菌属,棒状杆菌属,黄杆菌属,微杆菌属,诺卡式菌属,假单孢菌属,螺菌属,动胶菌属,埃希氏菌属,微球菌属,主要组成细菌的特性,多为化能异养菌，以有机物为营养源,多为严格好氧或兼行厌氧,细胞分裂后排列方式差别较大,以革兰氏阴性为主,气杆菌属、短杆菌属、埃希氏菌属、假单孢菌属、动胶菌属、芽孢杆菌属的一些种或变种均有荚膜或发育不好的类似结构（微荚膜），这些构造与活性污泥絮凝体形成有密切关系,2.3,活性污泥降解废水中有机物的过程,活性污泥法在曝气过程中，对有机物的去除分两个阶段，吸附阶段和稳定阶段。,（,1,）吸附阶段,从图可看出，在泥水混和曝气,30min,内，废水中,BOD,5,的去除率可达,70,，,在其后有一个,BOD,5,的回升阶段，随着曝气时间的延长，,BOD,5,再逐渐降低。,BOD,5,吸附,降解,曝气过程,（,2,）,稳定阶段,吸附阶段结束后，微生物要对大量被吸附的有机物进行氧化分解，并利用有机物合成细胞自身物质，进行细胞的更新、增殖，同时也继续吸附废水中的残余的有机物。,经过稳定阶段后，废水中的有机物发生了质的变化，一部分被氧化为无机物，另一部分变为微生物细胞体即活性污泥。,2.4,活性污泥的性能及其评价指标,2.4.1,活性污泥的组成,活性污泥通常由以下几部分组成,:,活性的微生物,;,微生物自身氧化的残留物,;,吸附在活性污泥,上不能被生物降解的有机物和无机物组成。,其中微生物是活性污泥的主要组成部分。活性污泥中的微生物又是由细菌、真菌、原生动物、后生动物等多种微生物群体相结合所组成的一个生态系。,活性污泥通常为黄褐色絮状颗粒，其直径一般为,0.02,2mm,，含水率一般为,99.2,99.8,，,密度因含水率不同而异，一般为,1.002,1.006g/cm,3,。,细菌是活性污泥组成和净化功能的中心，是微生物的最主要部分。,污水中有机物的性质决定那些种属的细菌占优势,。,2.4.2,活性污泥评价指标,（,1,）混合液悬浮固体浓度,(MLSS),，也称为污泥浓度。,混合液是曝气池中污水和活性污泥混合后的混合悬浮液。,混合液固体悬浮物浓度是指曝气池中单位体积混合液所含悬浮固体的质量，单位为,mg/L,或,g/L,。,它是计量曝气池中活性污泥数量多少的指标。一般活性污泥法中，,MLSS,浓度一般为,2,3g/L,。,（,2,）,混合液挥发性悬浮固体,(MLVSS),指活性污泥中有机固体物质的浓度，单位为,mg/L,或,g/L,。,把混合液悬浮固体在,600,焙烧，能挥发的部分即是挥发性悬浮固体，剩下的部分称为非挥发性悬浮固体（,MLNVSS,）。,一般在活性污泥法中用,MLVSS,表示活性污泥中生物的含量。在一般情况下，,MLVSS/MLSS,的比值较固定，对于生活污水，常在,0.75,0.85,左右。对于工业废水，其比值视水质不同而异。,（,3,）,污泥沉降比,(SV),污泥沉降比是指曝气池混合液在,l00mL,量筒中，静置沉降,30min,后，沉降污泥所占的体积与混合液总体积之比的百分数。所以也常称为,30 min,沉降比。,正常的活性污泥在沉降,30min,后，可以接近它的最大密度，故污泥沉降比可以反映曝气池正常运行时的污泥量。可用于控制剩余污泥的排放。,它还能及时反映出污泥膨胀等异常情况，便于及早查明原因，采取措施。,（,4,）污泥体积指数,(SVI),污泥体积指数也称污泥容积指数，是指曝气池出口处混合液，经,30min,静置沉降后，沉降污泥体积中,1g,干污泥所占的容积的毫升数，单位为,mL/g,，但一般不标出。,它与污泥沉降比有如下关系：,SVI=(SV10)/X,式中：,X,的单位为,g/L,，,SVI,以百分数代入,。,SVI,值能较好地反映出活性污泥的松散程度,(,活性,),和凝聚、沉降性能。,SVl,值过低，说明污泥颗粒细小紧密，无机物多，缺乏活性和吸附力；,SVI,值过高，说明污泥难于沉降分离，并使回流污泥的浓度降低，甚至出现污泥膨胀,(,sludge bulking,),，导致污泥流失等后果。,一般认为，处理生活污水时,SVI,100,时，沉降性能良好；,SVI,为,100,200,时，沉降性能一般；,SVI,200,时，沉降性能不好。,一般控制,SVI,为,50,150,之间较好。,（,5,）,泥龄（,c,）,也称细胞平均停留时间,（,MCRT,）,或污泥滞留时间,（,SRT,）,。,泥龄是指每日新增长的活性污泥在曝气池的平均停留时间，即曝气池全部活性污泥平均更新一次所需要的时间，或曝气池内活性污泥的总量与每日排放污泥量之比，单位：,d,。,普通活性污泥法的泥龄一般采用,5,15d,。,2.5,活性污泥净化水的机理,2.5.1,活性污泥的增长规律,活性污泥中的微生物是多菌种的混合群体，其生长繁殖规律比较复杂，但也可用其增长曲线表示一般规律。活性污泥的增长过程可分为对数增长期、减速增长期和内源呼吸期三个阶段。,活性污泥的增长曲线如下图所示：,有机物、活性污泥微生物及耗氧关系,2.5.2,有机物的降解与微生物的增殖,活性污泥微生物每日在曝气池内的增殖量可用下式表示：,式中,Q,处理废水量,(m,3,/d),Sr,去除,BOD,量,（,Kg/m,3,）,V,曝气池容积,(m,3,),a,污泥增长系数，,kgVSS/kgBOD,5,；,b,污泥自身氧化率，,kgVSS/kgVSS,。,由方程，求设,a,、,b,常见的几种工业废水的,a,、,b,值,2.5.3,有机物的降解与需氧,曝气池的耗氧包括，一部分氧化有机物（异化分解）以取得能量，另一部分转化为新的原生质（同化合成）和贮藏物质。前者消耗溶解氧，后者在内源呼吸时也消耗溶解氧，由此可得曝气池需氧量,R,0,(kg/d):,式中,a,平均转化,lkg,的,BOD,的需氧量，,kg/kg,；,b,微生物,(,以,VSS,计,),自身氧化的需氧量，,kg/kg,d,式中,R,o,/VX,氧的比耗速度，即每公斤活性污泥,(,以,VSS,计,),平均每天,的耗氧量，,kg/kgd,，常用,K,r,表示,；,R,o,/QS,r,比需氧量,，即去除,lkg,的,B0D,的,需氧量，,kg/kg,。,2.6,曝气方法和曝气池的构造,曝气的理论基础,双膜理论 浅层理论 表面更新理论,目前最普遍使用的用来解释气体转移机理的理论是双膜理论：,（,1,）,气,液界面存在着二层膜,气膜和液膜,（,2,）,这两层膜使气体分子从一相进入另一相时受到阻力,（,3,）,当气体分子从气相向液相传递时，若气体的溶解度低，则阻力主要 来自液膜。氧传递过程的基本方程如下：,影响氧转移的因素：,（,1,）,污水水质,（,2,）,水温,水温对,K,La,的影响关系式为：,K,La,（,T,）,K,La,（,20,）,1.024,（,T,20,）,式中：,K,La,（,T,）,水温为,T,时的氧总转移系数；,K,La,（,20,）,水温为,20,时的氧总转移系数；,T,设计温度；,1.024,温度系数。,（,3,）,氧的分压,Cs,瘦氧分压的影响，其校正修正系数：,=,所在地区实际气压（,Pa,）,/1.01310,5,（,4,）,曝气装置的安装深度,曝气方法和设备,活性污泥系统的曝气设备分鼓风曝气和机械曝气两大类。,表示曝气设备技术性能的主要指标是：,动力效率,（,E,P,）,：每消耗,1kWh,电能转移到清水中的氧量，,以,kgO,2,/kWh,计。,氧的利用率,(E,A,),：通过鼓风曝气转移到清水中的氧量占总供,氧量的百分比。,充氧能力,（,E,L,）,：通过机械曝气装置，在单位时间内转移到,清水中的氧量，以,kgO,2,/h,计。,对曝气设备的要求：,良好的曝气设备除应当具有较高的动力效率和氧转移效率外，还应尽可能满足下列要求：,（,a,）,搅拌均匀；,（,b,）,构造简单；,（,c,）,能耗少；,（,d,）价格,低；,（,e,）,性能稳定，故障少；,（,f,）,不产生噪音及其它公害；,（,g,）,对某些工业废水耐腐蚀性强。,（,1,）,鼓风曝气,鼓风曝气是传统的曝气方法，它由鼓风机、空气扩散装置和风管组成。,鼓风机一般采用回转式鼓风机，也有采用离心式鼓风机的，为了净化空气，其进气管上常装设空气过滤器，在寒冷地区，还常在进气管前设空气预热器。,空气扩散装置是整个鼓风曝气系统的关键部件，其作用是将空气分散成大小不同的气泡，增大空气和混和液之间的接触界面，把空气中的氧溶于水中。,扩散装置的分类：,小气泡扩散装置：扩散板、扩散管或扩散盘属小气泡,扩散装置；,中气泡扩散装置：穿孔管属中气泡扩散装置；,大气泡扩散装置：竖管曝气属大气泡扩散装置；,水力剪切扩散装置：倒盆式、撞击式和射流式属水力,剪切扩散装置,机械剪切扩散装置：涡轮式属机械剪切扩散装置。,1,）,扩散板、扩散管、扩散盘,扩散板是用多孔性材料制成的薄板，有陶土制、塑料制或其他材料制成的，其形状可做成方形或长方形，方形扩散板尺寸通常为,300300,（,25,40)mm,，扩散板安装在池底一侧的预留槽上，空气由竖管进入槽内，然后通过扩散板进入混合液。,扩散板的通气率一般为,l,1.5m,3,/m,2,min,，氧利用率约,10,，,充氧动力效率约为,2kgO,2,/kWh,。,缺点是板的孔隙小、空气通过时压力损失大、容易堵塞。,2,）,中气泡空气扩散装置,扩散装置释放的气泡直径,1.5,3mm,，常用的是穿孔管、,W,M,180,型网状膜空气扩散装置。,图,穿孔管曝气器及布置方式,WM-180,型网状膜空气扩散装置,3,）,大气泡空气扩散装置,大气泡空气扩散装置释放气泡大于,3mm,，常用竖管。,竖管曝气是在曝气池的一侧布置以横管分支成梳形的竖管，竖管直径在,l5mm,以上，离池底,150mm,左右。下图所示为一种竖管扩散器及其布置的示意图。竖管属于大气泡扩散器，由于大气泡在上升时形成较强的紊流并能够剧烈地翻动水面，从而加强了气泡液膜层的更新和从大气中吸氧的过程。,图 竖管扩散器及其布置形式,4,）,水力剪切扩散装置,属于水力剪切扩散装置的有倒盆式、射流式、固定螺旋式和撞击式等右图是倒盆式扩散器。,图 倒盘式空气扩散装置,5,）,水力冲击式空气扩散装置（射流式空气扩散装置）,利用水泵射入的泥、水混和液的高速水流的动能，吸入大量的空气，泥水气混和在喉管内强烈混和搅动，使气泡粉碎成雾状，继而在扩散管内，由于速头变为压头，细微气泡进一步压缩，氧迅速转移倒混和液中从而强化了氧的转移过程，氧的转移率可高达,20,以上，单动力效率不高。,图 射流式曝气器,（,2,）,机械曝气,机械曝气设备的式样较多，大致可归纳为叶轮和转刷两大类。,曝气叶轮有安装在池中与鼓风曝气联合使用的，也有安装在池面的，后者称“表面曝气”。表面曝气具有构造简单，动力消耗小，运行管理方便，氧吸收率高的优点，故应用较多。,常用的表面曝气叶轮有泵型，倒伞型和平板型。,机械曝气装置按传动轴的安装方向可分为竖轴式和卧轴式两种。,几种叶轮曝气器,(,竖伞形,),不同形式的转刷曝气器,曝气池的类型与构造,从混合液流型可分为推流式,L,、完全混合式和循环混合式三种；,从平面形状可分为长方廊道形、圆形或方形、环形跑道形三种；,从采用的曝气方法可分为鼓风曝气式、机械曝气式以及两者联合使用的联合式三种；,从曝气池与二次沉淀池的关系可分为分建式和合建式两种。,（,1,）推流式曝气池,推流式曝气池为长方廊道形池子，常采用鼓风曝气，扩散装置排放在池子的一侧，见下图。这样布置可使水流在池中呈螺旋状前进，增加气泡和水的接触时间。,曝气池的数目随污水厂大小和流量而定，在结构上可以分成若干单元，每个单元包括几个池子，每个池子常由一至四个折流的廊道组成。曝气池的池长可达,100m,。为了防止短流，廊道长度和宽度之比应大于,5,，甚至大于,10,。,为了使水流更好的旋转前进，宽深比不大于,2,，常在,1.5,2,之间。池深常在,5m,3,。,曝气池进水口一般淹没在水面以下，以免污水进入曝气池后沿水面扩散，造成短流，影响处理效果。,曝气池出水设备可用溢流堰或出水孔。通过出水孔的水流流速一般较小,(0.1,0.2m/s),，以免污泥受到破坏。,图 推流式曝气池,（,2,）,完全混和式曝气池,完全混合式曝气池常采用叶轮供氧，多以圆形、方形或多边形池子作单元，主要是因为需要和叶轮所能作用的范围相适应。,改变叶轮的直径可以适应不同直径,(,边长,),、不同深度的池子需要。长方形曝气池可以分成一系列相互衔接的方形单元，每个单元设置一个叶轮。,使用完全混合式曝气池时，为了节约占地面积，常常是把曝气池和沉淀池合建。,圆形曝气沉淀池如图,L,：,圆形曝气沉淀池,（,3,）,循环混和式曝气池,循环混合式曝气池多采用转刷供氧，其平面形状如环形跑道，如下图所示。循环混合式曝气池也称氧化渠或氧化沟，是一种简易的活性污泥系统，属于延时曝气法。,氧化沟的平面图像跑道一样，转刷设置在氧化渠的直段上，转刷旋转时混合液在池内循环流动，流速保持在,0.3m/s,以上，使活性污泥呈悬浮状态。下图为环槽式氧化沟曝气池工艺图：,2.9,活性污泥法的运行方式,活性污泥法包括：普通活性污泥法、渐减曝气活性污泥法、阶段曝气活性污泥法、吸附再生活性污泥法、完全混和活性污泥法、延时曝气活性污泥法、高负荷活性污泥法、纯氧曝气活性污泥法、深井曝气活性污泥法等。,（,1,）,普通活性污泥法 优点：,一般呈推流式。池起始端易进入对数生长期。末端微生物进入内源呼吸，池的效率高。,曝气时间长，吸附量大，去除率高,90,95%,。,污泥颗粒大，易沉降。,污泥量少，剩余污泥量占不到回流的,10%,。缺点：,不适于水质变化大的水质。,长廊式供氧利用率低，能耗较高。,处理时间长，曝气,4,8h,普通活性污泥法的工艺流程图：,（,2,）,渐减曝气活性污泥法,普通法的需氧率沿池长降低，而供氧沿池长均匀分布，造成浪费，改变为沿池长减渐供氧，以达到供氧与需氧均衡。,针对普通法池,首,BOD,负荷高，池尾低，改变为沿池长分级注水，多点进水法也称逐步曝气法。,优点：,有机场分配均匀，需氧量均匀。,活性污泥浓度不均匀，前端浓，后端稀，有利于提高曝气池利用率，出流混合液浓度降低。,在相同的,BOD,负荷条件下，逐步曝气法的,BOD,容积负荷可明显增大，去除一定量的,BOD,，曝气池容积仅为普通法的一半，减少占地面积。,缺点：,工艺复杂，运行管理要求高。,渐减曝气或多点进水管线，阀门增多,（,3,）,阶段曝气活性污泥法,也称多点进水或分段进水活性污泥法，,其工艺流程为：,（,4,）,吸附再生活性污泥法,优点：,吸附和污泥活化（再生）分别在两个系统中进行，省去初沉池，有利于提高吸附氧化有机物的能力。有利于活性污泥的活化，缩短吸附和活化时间，吸附的曝气时间短,（,10,30,分钟）,。,回流污泥量大，对废水适应性大，调济平衡能力强，回流比大,50,100%,。,缺点：,吸附时间短，处理效率低,85,90%,；,污泥回流量多，增加回流污泥泵的容量。,（,5,）完全混和活性污泥法,完全混和活性污泥法的典型工艺流程为,L,：,工艺优点,：,进入曝气池的废水立即被池内混和液所稀释均化，原污水在水质水量方面的变化对活性污泥的影响较小，各部位的水质、微生物数量和组成几乎一致。因此可通过对,F/M,值的调整，将整个曝气池的工矿控制在最佳条件。,工艺不足：,连续进出水时可能产生短流，出水水质不及推流式，活性污泥较易产生膨胀现象。,（,6,）,延时曝气活性污泥法,延时曝气活性污泥法的特征是曝气时间很长，一般为,24h,左右，微生物生长处于内源代谢阶段，污水中的有机物几乎完全被氧化，出水水质较好。剩余污泥量少，甚至可以长期不排泥，且剩余污泥的稳定性很好，不必进行厌氧消化。,优点：,曝气时间长，负荷低，控制微生物生长在内源呼吸，排泥量少，适合于处理高浓度废水，水量少的系统；,低负荷，处理效果好，高于,90,95%,；,自动化程度高，管理方便。,缺点：,曝气时间长，能耗高；,自动化程度高，基建投资大,（,7,）,高负荷活性污泥法,又称短时曝气活性污泥法。本工艺的特点时,BOD,负荷高，曝气时间短，处理效率低，一般,BOD,去除率为,70,75%,，因此称之为不完全处理活性污泥法。,（,8,）,纯氧曝气活性污泥法,主要特点：,纯氧中氧的分压比空气约高,5,倍，纯氧曝气可大大提高氧的转移效率；,氧的转移率可提高到,80,90%,，而一般的鼓风曝气仅为,10%,左右；,可使曝气池内活性污泥浓度高达,4000,7000mg/l,，能够大大提高曝气池的容积负荷；,剩余污泥产量少，,SVI,值,也低，一般无污泥膨胀之虑。,纯氧曝气法曝气池构造,（,9,）,深井曝气活性污泥法,工艺流程,：,一般平面呈圆形，直径约介于,1,6m,，深度一般为,50,150m,。,主要特点：,a.,氧转移率高，约为常规法的,10,倍以上；,b.,动力效率高，占地少，易于维护运行；,c.,耐冲击负荷，产泥量少；,d.,一般可以不建初次沉淀池,e.,但受地质条件的限制。,深井曝气活性污泥法系统,活性污泥系统的工艺设计包括：,处理工艺流程的确定,L,曝气池容积的计算,曝气池的工艺设计及各主要尺寸的确定,需氧量、供氧量及曝气系统的设计计算,回流污泥量的计算及回流污泥设备的工艺设计,二次沉淀池的计算及工艺设计,剩余污泥量的计算及其处理工艺设计,2.7,活性污泥法系统的设计,（,1,）,处理工艺流程的确定,活性污泥法主要用来去除中低浓度的有机废水，该法的运行方式有多种，选择工艺流程时，应考虑如下因素：,污水量：包括日平均流量、最大时流量、最小时流量；,水质：包括原水和经过一级处理后的水质、处理出水水质；,对产生污泥的处理要求、原污水所含有的有毒物质、现场地理条件、气候条件及施工水平等。,(2),曝气池计算与设计,污泥负荷率计算法，计算公式为：,容积符合率计算法，计算公式为：,（,3,）,曝气系统的设计（,DO,溶氧量；,MLSS混合液污泥浓度,）,3,生物膜法,主要内容,3.1,概述,L,3.2,生物滤池,L,3.3,生物转盘,L,3.4,淹没式生物滤池,L,3.5,生物膜法新工艺,L,3.1,概述,生物膜法特点：,固着于固体表面上的微生物对废水水质、水量的变化有较强的适应性；和活性污泥法相比，管理较方便；由于微生物固着于固体表面，即使增殖速度较慢的微生物也能生息，从而构成了稳定的生态系。,生物膜法分为以下三类：,(1),润壁型生物膜法废水和空气沿固定的或转动的接触介质表面的生物膜流过，如生物滤池和生物转盘等；,(2),浸没型生物膜法接触滤料固定在曝气池内，完全浸没在水中，采用鼓风曝气，如接触氧化法；,(3),流动床型生物膜法使附着有生物膜的活性炭、砂等小粒径接触介质悬浮流动于曝气池中。,3.2,生物滤池,3.2.1,工作原理,（,1,）,生物膜：,附着在构筑物挂膜介质上，并在其上生长和繁殖，由细胞内相外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维装的缠结结构。,（,2,）,生物膜的形成,：随着微生物的不断繁殖增长，废水中悬浮物和微生物的不断沉积，生物膜的厚度不断增加，使生物膜的结构发生变化。膜的表面和废水接触，吸取营养和溶解氧容易，微生物生长繁殖迅速，形成了由好氧和兼性微生物组成的好氧层,（,1,2mm,）,。在其内部和介质接触的部分，营养和溶解氧的供应条件差，微生物生长繁殖受到限制，好氧微生物难以生活，兼性微生物转化为厌氧代谢方式，某些厌氧微生物恢复了活性，从而形成了由厌氧微生物和兼性微生物组成的厌氧层。厌氧层是在生物膜达到一定厚度时才出现的，随着生物膜的增厚和外伸，厌氧层也随着变厚。,（,3,）,处理过程中的物质转移,进入池内的废水沿膜面流动时，由于浓度差的作用，有机物会从废水中转移到附着水层中去，进而被生物膜所吸附。空气中的氧,废水,生物膜。微生物对有机物进行氧化分解和同化合成，产生的二氧化碳和其它代谢产物一部分溶入附着水层，一部分吸附到空气中去，如此循环往复，使废水中的有机物不断减少，从而得到净化。,在向生物膜细菌供氧的过程中，由于存在着气液膜阻抗，因而速度甚慢。所以，随着生物膜的厚度的增大，废水中的氧将迅速地被表层的生物膜所耗尽，致使其深层因氧不足而发生厌氧分解。,异常情况：若供氧不足，厌氧菌将起主导作用，不仅丧失好氧生物分解的功能，而且将使生物膜发生非正产的脱落。,（,4,）,生物膜去除有机物的过程,生物膜的构造及对废水的净化原理,3.2.2,普通生物滤池,普通生物滤池又称为滴滤池，是最早出现的生物滤池。,（,1,）普通生物滤池的构造,池体,普通生物滤池在平面上多呈方形或者矩形。,滤料,滤料是生物滤料的主体，对生物滤池的净化功能有直接的影响。对滤料的要求是,:,有较大的比表面积；较大的空隙率；较高的机械强度；耐腐蚀性强；价格低廉，能够就地取材。如图为常见的两种塑料滤料。,布水系统,生物滤池布水系统的作用是向滤料表面均匀的布水，若布水不均匀，会造成某一部分滤料负荷过大，而另一部分负荷不足，普通生物滤池常用的布水系统是固定喷嘴式布水系统。如图,L,：,排水系统,生物滤池的排水系统设在滤池的底部，作用是：排除处理后的污水，保证滤池有良好的通风和支撑滤料。包括：渗水装置、集水沟和排水渠。如图,L,固定喷嘴式布水系统,生物滤池池底排水系统示意图,（,2,）,普通生物滤池的设计与计算,普通生物滤池的设计与计算包括：滤料的选定，滤料容积、滤池深度和平面尺寸的确定，布水系统和排水系统的设计计算等。,滤料容积可以按容积负荷计算：,V,滤料容积，,m,3,；,Q,原污水的日平均流量，,m,3,/d,；,L,a,原污水的,BOD,5,值，,mg/L,；,N,v,容积负荷，,g BOD,5,/(m,3,滤料,d),滤池表面积：,A,滤池表面积，,m,2,；,H,滤料层高度，,m,。,求出滤池面积后，用水力负荷校核，水力负荷值应在,1,3m,3,/,（,m,2,滤池,d,）,（,3,）,普通生物滤池的优缺点,普通生物滤池适用于水量不大于,1000m,3,/d,的小城镇污水或有机工业废水。,其优点是：,处理效果好,，,BOD,5,去除率可达到,95,以上；运行稳定，易于管理，节约能源。,缺点是：,占地面积大，不适于处理大水量污水；滤料易堵塞；卫生条件差等。,3.2.3,高负荷生物滤池,（,1,）,高负荷生物滤池的构造特点：,高负荷生物滤池在构造上与普通生物滤池基本相同，如图,L,：,（,2,）,高负荷生物滤池的特征及流程系统,为了保证在提高有机负荷的同事又保证一定的出水水质，并防止滤池堵塞，进入高负荷生物滤池的,BOD,5,值必须小于,200mg/L,，否则用处理水回流加以稀释。如图,L,：,（,3,）,高负荷生物滤池的设计计算,高负荷生物滤池的设计计算分为两部分：滤池的计算和设计；旋转布水器的计算与设计。,滤池容积的计算方法很多，在此介绍负荷法：,容积负荷计算滤料容积的公式为：,其中：,V,滤池容积,m,3,；,Q,原污水日平均流量，,m,3,/d,；,N,v,容积负荷率，,gBOD5/(m,3,滤料,d),；,r,回流比；,L,a,喷洒向滤池污水的,BOD,5,值，,mg/L,；,L,e,喷洒向滤池污水的,BOD,5,值，,mg/L,；,系数；,A,滤池表面积，,m,2,；,H,滤料层高度，,m,。,生物滤池的多级运行系统,3.2.4,塔式生物滤池,（,1,）,塔式生物滤池的构造特点：,塔式生物滤池的结构如图,L,：,（,2,）,塔式生物滤池的特点：,优点：,占地面积可大大缩小，对水质突变的适应性强。,塔身高，使通风条件好，供氧充足；,缺点：,当进水,BOD,5,浓度较高时，由于生物膜生长太快，容易导致滤池堵塞，所以进水的,BOD,5,浓度应控制在,500mg/L,以下，否则必须用出水回流稀释；,滤池较高，废水的提升费用较大，基建投资也较大，运行管理不方便。,3.3,生物转盘,第一套半生产性的生物转盘试验装置是于,1954,年在德国海尔布隆污水处理厂建成。,我国从,70,年代初开始引进生物转盘技术，对其开展了广泛的研究。在生活污水和城市污水，化纤、印染、制革及造纸等工业废水都得到了应用。,3.3.1,生物转盘的构造及净化废水的原理,生物转盘由盘片、接触反应槽、转轴及驱动装置所组成。如图,L,：,生物转盘的构造图,（,2,）,净化作用原理,废水处于半静止状态，而微生物则在转动的盘面上；,转盘,40%,的面积浸没在废水中，盘面低速转动；,盘面上生物膜的厚度与废水浓度、性质及转速有关，一般,0.10.5mm,。,3.3.2,生物转盘系统的典型工艺流程,（,1,）生物转盘的布置形式,单轴多级式生物转盘,空气驱动式生物转盘,与沉淀池共建的生物转盘,曝气池与生物转盘相组合,3.3.3,生物转盘的设计与计算,生物转盘的设计和计算包括：所需转盘总面积；接触氧化槽总体积、转轴长度以及污水在接触反应槽内的停留时间。,（,1,）,转盘总面积,A,其中：,Q,平均日污水量，,m,3,/d,；,L,0,原污水的,BOD,5,值，,mg/L,；,A,盘片总面积，,m,2,。,Ng,水力负荷率，,m,3,/,（,m,2,d,）,N,A,面积负荷率，,g BOD,5,/(m,2,d),（,2,）,转盘的总片数,M M,0.637,A/D,2,（,3,）转盘的转轴长度,L L=m,（,d,b,）,K,（,4,）接触反应槽的容积,V,半圆形接触反应槽时，总有效容积,V,和净有效容积,V,分别为,V,（,0.294,0.335,）,（,D,2,）,2,L,V,（,0.294,0.335,）,（,D,2,）,2,（,L,mb,）,（,5,）平均接触时间,t,a,其中：,t,a,平均接触时间，,h,；,V,氧化槽有效容积，,m,3,；,Q,污水流量，,m,3,/d,。,3.4,淹没式生物滤池,定义：生物接触氧化法又称淹没式生物滤池，在反应器内设置填料，经过充氧的废水与长满生物膜的填料接触，在生物膜的作用下，废水的到净化。,3.4.1,淹没式生物滤池的构造,淹没式生物滤池主要由池体、填料床、曝气装置和进出水装置等组成，如图,L,：,常见的填料主要有蜂窝状填料、波纹板填料及软性与半软性填料等。,生物接触氧化滤池内常用的填料,3.4.2,淹没式生物滤池的池型,根据进水与布气形式的不同，淹没式生物滤池的池型一般有：,（,1,）,底部进水进气式,（,2,）,侧部进气、上部进水式,（,3,）,表曝充氧式,（,4,）,射流曝气充氧式,侧面曝气的生物接触氧化池,表曝充氧式接触氧化池,3.4.3,淹没式生物滤池的典型工艺流程,淹没式生物滤池的工艺流程一般分为一级、二级和多级处理形式。,一级淹没式生物滤池的典型工艺流程,3.4.4,淹没式生物滤池的设计计算,淹没式生物滤池的设计计算包括：确定接触氧化池内填料的容积、总面积、总高度和污水与填料的接触时间等，目前常用的有负荷法和接触时间法。,（,1,）生物接触氧化池填料的容积,式中：,W,填料的总有效容积，,m,3,；,Q,日平均污水量，,m,3,/d,；,L,0,原污水,BOD,5,值，,mg/L,；,N,w,容积负荷率，,kgBOD,5,/,（,m,3,d,）。,（,2,）接触氧化池面积,式中：,A,接触氧化池总面积，,m,2,；,H,填料床高度，,m,，一般取,3m,。,（,4,）接触氧化池的总高度为,H,0,H,h,1,h,2,（,m,1,）,h,3,h,4,式中：,H,0,接触氧化池的总高度，,m,；,h,1,超高，,m,，一般取,0.5,1.0m,；,h,2,填料层上部的稳定水层深，,m,，一般取,0.4,0.5m,；,h,3,填料层间隙高度，,m,，一般取,0.2,0.3m,；,h,4,配水区高度，,m,，一般取,0.5,1.5m,；,m,填料层数。,（,4,）若采用,n,座接触氧化池，每座接触氧化池的面积,f,为：,（,5,）,污水与填料的接触时间,t,污水在填料层内的接触时间，,h,。,3.5,生物膜法新工艺,3.5.1,生物流化床,以沙、活性炭、焦炭等颗粒微载体充填于生物反应器内，由于载体表面附着生长着生物膜而使质量变轻；当污水以一定流速从下向上流动时，载体便 处于流动状态。,载体颗粒小、表面积大，为微生物生长提供了充足的场所，极大的提高了反应器内的微生物量：,10,14g/L,。,颗粒处于流态化状态极大的提高了有机污染物由污水向微生物细胞膜内的传质速度。,按照使载体流化的动力来源的不听，生物流化床分为以液流为动力的两相流化床和以气流为动力的三相流化床。,（,1,）两相流化床,（,2,）三相流化床,两相流化床处理工艺流程图,3.5.2,微孔膜生物反应器,微孔膜生物反应器式近年来研究的一种新型生物膜反应器，主要用来处理有机废水中毒性或挥发性的有机污染物，如酚、二氯乙烷和芳香卤代物。,在微孔膜生物反应器净化有机污染物的过程中，为避免有毒挥发性污染物与曝气直接接触，解决传统生物反应器中空气吹脱引起的污染物挥发的问题，通常采用逆向扩散的操作方式，即含有挥发性污染物的污水与曝气营养物基质分开，有机物从微孔膜内侧向生物膜方向扩散，而氧化微孔膜外侧向生物膜扩散，而这在生物膜内相聚并在微生物的作用下有机污染物得以氧化分解。,4,自然生物法,主要内容,4.1,概述,L,4.2,生物塘,L,4.3,土地处理系统,L,4.1,概述,当废水排入水体或土壤后，在微生物的作用下，废水中的有机污染物可以被氧化分解。水体或土壤都有一定的自净能力，在污染物的量较小的情况下，水体和土壤可以自行消除污染，保持清洁的状态。,利用天然水体和土壤中的微生物来净化废水的方法称为自然生物处理。水体自净化过程、生物塘和土地处理系统都属于废水的自然生物处理。,4.2,生物塘,稳定塘又称,氧化塘,，是一种天然的或经过一定人工修整的有机废水处理池塘。按照占优势的微生物种属和相应的生化反应，可分为,好氧塘、兼性塘、曝气塘,和,厌氧塘,四种类型。,4.2.1,好氧塘,（,1,）好氧塘的作用原理,由于池深较浅，阳光能直接投入池底，有机负荷率较低，塘内存在着菌,藻,原生动物的共生体系。,图,L,（,2,）好氧塘的设计计算,好氧塘的设计不宜少于,2,个，可串连或并联运行。好氧深度不超过,0.5m,。,每座塘的面积不宜超过,40000m,2,；,塘表明采用矩形为宜，长宽比为,2,3,：,1,。,好氧塘设计参数,4.2.2