废水的厌氧生物处理污水污泥省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件.pptx

,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,*,*,废水厌氧生物处理,（污水、污泥）,1/102,1.1,厌氧生物处理法,在隔绝与空气接触条件下，借助兼性菌、厌氧菌和专性厌氧菌生物化学作用，对有机物进行生化降解过程，称为厌氧生化处理法或厌氧消化法。,一、厌氧生物处理沿革、特征和发展趋势,1,、厌氧生物处理发展概述,厌氧生物处理已经有,100,多年历史，它发展和应用大致经历了,3,个时期：,A,、,20,世纪,10,年代以前初级阶段，主要应用于污水和粪便处理；,B,、,20,世纪,50,年代以前第二个时期，普通消化池是唯一实用装置；,C,、,20,世纪,50,年代尤其是,70,年代以后第三个时期，出现一大批更为先进实用厌氧生物处理技术。,2,、厌氧生物处理工艺应用现实状况,A,、厌氧生物处理工艺在污水处理中应用；,B,、厌氧生物处理工艺在垃圾处理中应用；,C,、秸杆等生物质资源化和能源化。,3,、厌氧生物处理特征,2/102,4,、厌氧生物处理发展趋势,从当前厌氧生物处理工艺技术和设备发展规律前景来看，深入提升生物处理能力和稳定性路径主要有：,A,、提升反应器中生物持有量；,B,、利用厌氧生物处理中微生物种群特点，实现相分离；,C,、研制反应器使之形成特殊水力流态而创造厌氧微生物最适生态条件。,二、厌氧消化原理,1,、厌氧消化生化阶段,第,阶段,水解产酸阶段,污水中不溶性大分子有机物，如多糖、淀粉、纤维素、烃类（烷、烯、炔等）水解，主要产物为甲、乙、丙、丁酸、乳酸；紧接着氨基酸、蛋白质、脂肪水解生成氨和胺，多肽等（所以有书又把水解产酸分为二个阶段）。,第,阶段,厌氧发酵产气阶段,第（,1,）阶段产物甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和等小分子有机物在产甲烷菌作用下，经过甲烷菌发酵过程将这些小分子有机物转化为甲烷。所以在水解酸化阶段,COD,、,BOD,值改变不很大，仅在产气阶段因为组成,COD,或,BOD,有机物多以,CO,2,和,H,4,形式逸出，才使废水中,COD,、,BOD,显著下降。,3/102,在酸化阶段，发酵细菌将有机物水解转化为能被甲烷菌直接利用第一类小分子有机物，如乙酸、甲酸、甲醇和甲胺等；第二类为不能被甲烷菌直接利用有机物，如丙酸、丁酸、乳酸、乙醇等，不完全厌氧消化或发酵到此结束。假如继续全厌氧过程，则产氢、产乙酸菌将第二类有机物深入转化为氢气和乙酸。,第（,2,）阶段生化过程是产甲烷细菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇等基质经过不一样路径转化为甲烷，其中最主要基质为乙酸。,2,、发酵条件控制（,1,）营养与环境条件厌氧要求有机物浓度较高，普通大于,1000mg/L,以上。所以厌氧适于处理高浓度有机废水和污泥处理。和好氧生物处理一样，厌氧处理也要求供给全方面营养，但好氧细菌增殖快，有机物有,50,60%,用于细菌增殖，故对,N,、,P,要求高；而厌氧增殖慢，,BOD,仅有,5,10%,用于合成菌体，对,N,、,P,要求低。,CODNP,20051,或,CN,12,16,（好氧,CODNP,10051,）厌氧过程对环境条件要求比较严格：,、氧化还原电位（,E,）与温度,4/102,氧溶入和氧化态、氧化剂存在：,Fe,3+,、,Cr,2,O,7,2-,、,NO,3,-,、,SO,4,2-,、,PO,4,3-,、,H,+,会使体系中电位升高，对厌氧消化不利。,高温消化,500,600mv,，,50,55,中温消化,300,380mv,，,30,38,产酸菌对氧还,还电位要求不甚严格,100,100mv,产甲烷菌对氧还,还电位要求严格,350mv,、,pH,及碱度,pH,主要取决于三个生化阶段平衡状态，原液本身,pH,和发酵系统中产生分压（,20.3,40.5kpa,），正常发酵,pH,7.2,7.4,，有机负荷太大，水解和酸化过程生化速率大大超出产气速率。将造成水解产物有机酸积累使,pH,下降，抑制甲烷菌生理机能，使气化速率锐减，所以原液,pH,6,8,，发酵过程有机酸浓度不超出,3000mg/L,为佳（以乙酸计）。,HCO,3,-,及,NH,3,是形成厌氧处理系统碱度主要原因，高碱度含有较强缓冲能力，普通要求碱度,mg/L,以上，,NH3,浓度,50,200mg/L,为佳。,、毒物,凡对厌氧处理过程起抑制和毒害作用物质都可称为毒物，无机酸浓度不应使消化液,pH,6.8,；,NH,3,不应高于,1500mg/L,，其它阴离子浓度见书。,5/102,（,2,）工艺操作条件,、生物量,大小以污泥浓度表示，普通介于,10,30gvss/L,之间，为预防反应器中污泥流失，可采取装入填料介质使细菌附着挂膜，调整水流速度或污泥回流量。,、负荷率,表示消化装置处理能力一个参数，负荷率有三种表示方法：,容积负荷率,反应器单位有效容积在单位时间内接纳有机物,Kg/m,3,d,污泥负荷率,反应器内单位重污泥在单位时间内接纳有机物量,Kg/Kg,d,投配率,天天向单位有效容积投加材料体积,m,3,/m,3,d,投配率倒数为平均停留时间或消化时间，单位为,d,（天），投配率池可用百分率表示。,负荷率影响：,当有机物负荷率很高时，营养充分，代谢产物有机酸产量很大，超出甲烷菌吸收利用能力，有机酸积累,pH,下降，是低效不稳定状态。,负荷率适中，产酸细菌代谢产物中有机物（有机酸）基本上能被甲烷菌及时利用，并转化为沼气，残余有机酸量仅为几百毫克,/,升。,pH,7,7.5,，呈弱碱性，是高效稳定发酵状态。,6/102,当有机负荷率小，供给养料不足，产酸量偏少，,pH,7.5,是碱性发酵状态，是低效发酵状态。,、温度控制,发酵要求较高温度，每去除,8000mg/L,COD,所产沼气，能使水温升高,10,，普通工艺设计中温消化,30,35,。,、,pH,控制,当液料,pH,6.5,或高于,8.0,，则要调整液料,pH,。,pH,6.8,7,，应降低有机负荷率，,pH,6.5,，应停顿加料，必要时加入石灰中和。,三、悬浮生长厌氧生物处理法,1,、完全混合悬浮生长厌氧消化池,2,、厌氧接触法,3,、厌氧序批式反应器,四、附着生长厌氧生物处理法（即厌氧生物膜法）,1,、升流式厌氧填充床反应器即厌氧生物滤池,2,、厌氧膨胀床、流化床反应器,3,、厌氧生物转盘,五、两相厌氧生物处理,1,、原理,7/102,依据相分离概念，建造两个独立控制反应器，分别培养产酸细菌和产甲烷细菌，经过分别调控产酸相和产甲烷相运行参数，供给它们各自最正确生态条件，提升了污水处理能力和反应器运行稳定性。,2,、两相厌氧生物处理技术,A,、两相均采取,UASB,反应器,B,、采取,Anodek,工艺,其特点是产酸相为接触式反应器，产甲烷相采取,UASB,反应器。,3,、最适液相末端发酵产物选择,8/102,与好氧生物处理相比，厌氧生物处理含有以下特征：,A,、应用范围广。好氧适用低浓度废水，厌氧可直接处理高浓度废水处理。,B,、能量需求低，还能够产生能量。,C,、污泥产量极低。,D,、对水温适应范围较为宽广。,E,、能够被降解有机物多。,但,F,、厌氧处理开启时间较长。,G,、处理出水水质较差。,H,、对,pH,值较为敏感。,I,、处理过程机理较为复杂。它是各种不一样性质微生物协同工作过程，远比好氧复杂。,9/102,1.1.1,厌氧生物处理原理,一、,定义：,废水厌氧生物处理是指在,无分子氧,条件下经过厌氧微生物（包含兼氧微生物）作用，将废水中各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质过程，也称为厌氧消化。,二、,厌氧消化过程,厌氧消化过程划分为三个连续阶段：即,水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段,。,10/102,11/102,二、厌氧消化三个阶段和,COD,转化率,此过程由两组生理上不一样,产甲烷菌,完成，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量,l/3,后者约占,2/3,。,12/102,1.1.2,厌氧法影响原因,控制厌氧处理效率基本原因有两类,:,一类是,基础原因,，包含微生物量,(,污泥浓度,),、营养比、混合接触情况、有机负荷等；,另一类是,环境原因,，如温度、,pH,值、氧化还原电位、有毒物质等。,产甲烷细菌,是决定厌氧消化效率和成败主要微生物，,产甲烷阶段,是厌氧过程速率,限制步骤。,13/102,一、,温度条件,据产甲烷菌适宜温度条件不一样，厌氧法可分为常温消化、中温消化和高温消化三种类型。,（,1,）常温消化（,10,30,）,（,2,）中温消化（,35,38,）,（,3,）高温厌氧消化（,50,55,）,14/102,二、,pH,值,产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适宜,pH,值范围较广，在,4.5,8.0,之间。,产甲烷菌要求环境介质,pH,值在中性附近，最适宜,pH,值为,7.0,7.2,，,pH,6.6,7.4,较为适宜。,在厌氧法处理废水应用中，因为,产酸和产甲烷大多在同一构筑物内进行,，,故为了维持平衡,，,防止过多酸积累,，常保持反应器内,pH,值在,6.5,7.5,(,最好在,6.8,7.2,),范围内,。,15/102,pH,值对产甲烷菌活性影响,16/102,三、,氧化还原电位,无氧环境,是严格厌氧产甲烷菌繁殖最基本条件之一。产甲烷菌对氧和氧化剂非常敏感，这是因为它不象好氧菌那样含有,过氧化氢酶。,氧是影响厌氧反应器中氧化还原电位条件主要原因，但,不是唯一原因,。,17/102,四、,有毒物质,包含有毒,有机物、重金属离子和一些阴离子等。,对有机物来说，带醛基、双键、氯取代基、苯环等结构，往往含有抑制性。,有毒物质最高允许浓度与处理系统运行方式、污泥,驯化,程度、废水特征、操作控制条件等原因相关。,18/102,1.1.3,厌氧反应器,一、厌氧工艺相关术语,（,1,）上流速度（表面速度或表面负荷）,（,2,）水力停留时间（,HRT,）,（,3,）反应器中污泥量,（,4,）反应器有机负荷（,OLR,）：分为容积负荷（,VLR,）和污泥负荷（,SLR,）。,(5),污泥体积指数（,SVI,）,（,6,）污泥比产甲烷活性,（,7,）反应器内污泥停留时间（,SRT,）,:,亦称泥龄。,19/102,二、,厌氧反应器,厌氧活性污泥法包含,普通消化池,、,厌氧接触工艺,、,上流式厌氧污泥床反应器,等。,厌氧生物膜法包含,厌氧生物滤池,、,厌氧流化床,、,厌氧生物转盘,等。,20/102,1,、普通厌氧消化池,普通消化池又称传统或常规消化池。,消化池惯用密闭圆柱形池，废水,定时或连续,进入池中，经消化污泥和废水分别由消化池底和上部排出，所产,沼气,从顶部排出。,池径从几米至三、四十米，柱体部分高度约为直径,1/2,，池底呈圆锥形，以利排泥。,为使进水与微生物尽快接触，需要一定搅拌。惯用搅拌方式有三种：池内机械搅拌；沼气搅拌；循环消化液搅拌。,21/102,螺旋浆搅拌消化池,22/102,循环消化液搅拌式消化池,23/102,普通消化池特点是,:,能够直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大料液。,厌氧消化反应与固液分离在,同一个池内实现,，结构较简单。,缺乏持留或补充厌氧活性污泥特殊装置，消化器中,难以保持大量微生物细胞,。,对无搅拌消化器，还存在料液分层现象严重，微生物不能与料液均匀接触问题。,温度不均匀，,消化效率低,24/102,3,、厌氧接触法,为了克服普通消化池不能持留或补充厌氧活性污泥缺点，在消化池侯设沉淀池，将沉淀污泥回流至消化池，形成了厌氧接触法。,厌氧接触氧化法工艺流程为：,25/102,26/102,27/102,28/102,3,、上流式厌氧污泥床反应器,上流式厌氧污泥床反应器,（,upflow anaerobic sludge blanket reactor),，,简称,UASB,反应器，是由荷兰,G.Lettnga,等人在,70,年代初研制开发。污泥床反应器内没有载体，是一个悬浮生长型消化器。,由,反应区,(reaction region),、,沉淀区,(settling region),和,气室,(gas collection dome),三部分组成。,29/102,上流式厌氧污泥床池形有,圆形、方形、矩形,。小型装置常为圆柱形，底部呈锥形或圆弧形。,大型装置为便于设置,气、液、固三相分离器,，则普通为矩形，高度普通为,3,8m,，其中污泥床,1,2m,，污泥悬浮层,2,4m,，多用钢结构或钢筋混凝土结构，上流式厌氧污泥床反应器特点：,30/102,UASB,布置结果示意图,布水区,反应区,三相分离区,超高,31/102,4,、厌氧滤池,厌氧滤池，又称厌氧固定膜反应器，是,60,年代末开发新型高效厌氧处理装置。,滤池呈圆柱形，池内装放,填料,，池底和池顶密封。,厌氧微生物附着于填料表面生长，当废水经过填料层时，在填料表面厌氧生物膜作用下，废水中有机物被降解，并产生沼气，沼气从池顶部排出。,32/102,厌氧生物滤池组成,厌氧生物滤池主要由以下几个主要部分组成，即：,滤料、布水系统、沼气搜集系统,。,33/102,依据废水在厌氧生物滤池中流向不一样，可分为,升流式厌氧生物滤池、降流式厌氧生物滤池和升流式混合型厌氧生物滤池,等三种形式，即分别以下列图所表示：,34/102,厌氧生物滤池特点及改进：,厌氧生物滤池采取以下,改进,：,（,a,）,出水回流；,（,b,）,部分充填载体；,（,c,）,采取软性填料。,35/102,厌氧生物滤池特点是：,（,a,）,因为填料为微生物附着生长提供了,较大表面积,，滤池中微生物量较高，又因生物膜,停留时间长,，平均停留时间长达,100,天左右，因而可承受有机容积负荷高，,COD,容积负荷为,2,16,kgCOD/(m,3,d),，且耐冲击负荷能力强；,（,b,）,废水与生物膜两相,接触面大,，强化了传质过程，因而有机物,去除速度快,；,36/102,（,c,）,微生物固着生长为主，不易流失，所以,不需污泥回流和搅拌设备；,（,d,）,开启或停顿运行后,再开启,比前述厌氧工艺法,时间短。,（,e,）,处理含悬浮物浓度高有机废水，,易发生堵塞,，尤以进水部位更严重。滤池清洗也还没有简单有效方法。,37/102,5,、厌氧流化床,厌氧流化床基本原理：,38/102,厌氧流化床特点：,（,a,）,载体颗粒细，,比表面积大,，可高达,3000m,2,/m,3,左右，使床内含有很高微生物浓度，所以,有机物容积负荷大,，普通为,10,40kgCOD/m,3,d,，水力停留时间短，含有较强耐冲击负荷能力，运行稳定；,（,b,）,载体处于流化状态，,无床层堵塞现象,，对高、中、低浓度废水均表现出很好效能；,39/102,（,c,）,载体流化时，废水与微生物之间,接触面大,，同时二者相对运动速度快，,强化了传质过程,，从而含有较高有机物净化速度；,（,d,）,床内生物膜停留时间较长，,剩下污泥量少,；,（,e,）,结构紧凑、占地少以及基建投资省等。,（,f,）,但载体流化耗能较大，且对系统管理技术要求较高。,40/102,为了降低动力消耗和预防床层堵塞，可采取以下办法：,（,a,）,间歇性流化床工艺,（,b,）,尽可能取质轻、粒细载体，如粒径,20,30,m,、相对密度,1.05,1.2g/cm,3,载体。保持低回流量，甚至免去回流就可实现床层流态化。,41/102,6,、两步厌氧法和复合厌氧法,厌氧消化反应分别在,两个独立反应器,中进行，每一反应器完成一个阶段反应，比如一为产酸阶段，另一为产甲烷阶段，故又称两段式厌氧消化法。,第一步反应器可采取简易,非密闭,装置、在常温、较宽,pH,值范围条件下运行；第二步反应器则要求,严格密封,、严格控制温度和,pH,值范围。,42/102,接触消化池上流式污泥床两步消化工艺流程,43/102,两步厌氧法含有以下特点,:,（,a,）,耐冲击负荷能力强，,运行稳定,，防止了一步法不耐高有机酸浓度缺点；,（,b,）,两阶段反应不在同一反应器中进行，相互影响小，可更加好地控制工艺条件,（,c,）,消化效率高,，尤其适于处理含悬浮固体多、难消化降解高浓度有机废水,（,d,）,但两步法设备较多，流程和操作复杂。,44/102,2.2,污泥消化,污泥消化目标：,是改进污泥卫生条件和使污泥易于脱水（因污泥 气上升可使污泥含有较大空隙，因而易于脱水）。,45/102,一、,消化设备,消化污泥主要构筑物称为消化池或沼气池。,46/102,一、,消化设备,消化污泥主要构筑物称为消化池或沼气池。,47/102,（,1,）温度,细菌活动与温度相关，普通可依据不听温度将发酵过程分为三个类型：,温度为,5,15,，称为,低温发酵；,温度为,30 38,，称为,中温发酵；,温度为,5058,，称为,高温发酵。,48/102,（,1,）温度,细菌活动与温度相关，普通可依据不听温度将发酵过程分为三个类型：,温度为,5,15,，称为,低温发酵；,温度为,30 38,，称为,中温发酵；,温度为,5058,，称为,高温发酵。,49/102,（,3,）,生熟污泥配比,正常运行消化池是处于碱性发酵阶段，如加入生污泥多，产酸率则大于用酸率，挥发酸将累积起来而破坏酸性发酵；加入生污泥少，分解速度虽可加入，但池子容积将增大，所以消化池,投配率,须恰当。,50/102,为了降低动力消耗和预防床层堵塞，可采取以下办法：,（,a,）,间歇性流化床工艺,（,b,）,尽可能取质轻、粒细载体，如粒径,20,30,m,、相对密度,1.05,1.2g/cm,3,载体。保持低回流量，甚至免去回流就可实现床层流态化。,51/102,6,、两步厌氧法和复合厌氧法,厌氧消化反应分别在,两个独立反应器,中进行，每一反应器完成一个阶段反应，比如一为产酸阶段，另一为产甲烷阶段，故又称两段式厌氧消化法。,第一步反应器可采取简易,非密闭,装置、在常温、较宽,pH,值范围条件下运行；第二步反应器则要求,严格密封,、严格控制温度和,pH,值范围。,52/102,接触消化池上流式污泥床两步消化工艺流程,53/102,两步厌氧法含有以下特点,:,（,a,）,耐冲击负荷能力强，,运行稳定,，防止了一步法不耐高有机酸浓度缺点；,（,b,）,两阶段反应不在同一反应器中进行，相互影响小，可更加好地控制工艺条件,（,c,）,消化效率高,，尤其适于处理含悬浮固体多、难消化降解高浓度有机废水,（,d,）,但两步法设备较多，流程和操作复杂。,54/102,污泥消化,污泥消化目标：,是改进污泥卫生条件和使污泥易于脱水（因污泥 气上升可使污泥含有较大空隙，因而易于脱水）。,55/102,一、,消化设备,消化污泥主要构筑物称为消化池或沼气池。,56/102,二、,影响消化原因,影响消化主要原因有：,温度,碳氮比,生、熟污泥配比,有毒物质,酸碱度,搅拌,57/102,（,1,）温度,细菌活动与温度相关，普通可依据不听温度将发酵过程分为三个类型：,温度为,5,15,，称为,低温发酵；,温度为,30 38,，称为,中温发酵；,温度为,5058,，称为,高温发酵。,58/102,（,2,）,碳氮比,碳氮比太高，细菌氮量不足，消化液缓冲能力低，,pH,值轻易降低。碳氮比太低，含氮量过多，,pH,值可能上升到,8.0,以上，脂肪酸铵盐要积累，使有机物分解受到抑制。对于污泥处理来说，碳氮比以,（,10,20,）,:1,较适当。,59/102,（,3,）,生熟污泥配比,正常运行消化池是处于碱性发酵阶段，如加入生污泥多，产酸率则大于用酸率，挥发酸将累积起来而破坏酸性发酵；加入生污泥少，分解速度虽可加入，但池子容积将增大，所以消化池,投配率,须恰当。,60/102,（,4,）,有毒物质含量,主要有毒物质是重金属和一些阴离子。所以必须严格控制排入城市排水系统工业废水中重金属离子含量。,（,5,）,酸碱度,甲烷细菌生长最适宜,pH,值范围约为,6.8,7.2,之间，假如,pH,值低于,6,或者高于,8,，生长繁殖将大受影响。,61/102,（,6,）,搅拌,搅拌可使新鲜有机物与腐熟有机物均匀接触，加速热传导；均匀地供给细菌以养料；打坏发酵池液面上浮渣层，使整个池子处于消化发酵活跃状态，以提升发酵池负荷。,62/102,2.3,生物硝化与反硝化,当前应用最广泛常规生物处理系统（一级加二级生物处理）主要是去除城市污水及一些工业废水中悬浮固体及可生物降解有机物。为保护水环境不受营养物质氮、磷污染及满足各种用途回用水水质要求，从二级出水及其它工业废水中去除氮、磷显得十分主要。因为氮、磷去除技术普通是在常规二级处理之后实施，故称作三级处理或深度处理。,废水中氮常以含氮有机物、氨、硝酸盐等形式存在。生物处理把大多数有机物氮转化为氨，然后可深入转化为硝酸盐。当前采取除氮工艺有,生物硝化与反硝化,、沸石选择性交换吸附、空气吹脱及折点氯化等四种。,生物硝化与反硝化（生物除氮法）,（一）生物硝化,在好氧条件下，经过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮过程，称为生物硝化作用。生物硝化反应过程为：,63/102,由上式可知：（,1,）在硝化过程中，,1g,氨氮转化为硝酸盐氮时需氧,4.57g,；（,2,）硝化过程中释放出，将消耗废水中碱度，每氧化,1g,氨氮，将消耗碱度（以,CaCO,3,计）,7.1g,。,影响硝化过程主要原因有：,(1)pH,值。当,pH,为,8.0,8.4,时,(20),，硝化作用速度最快。因为硝化过程中,pH,将下降,当废水碱度不足时，即需投加石灰，维持,pH,在,7.5,以上；,(2),温度。温度高时硝化速度快，亚硝化细菌最适宜水温为,35,，在,15,以下其活性急剧降低，故水温以不低于,15,为宜；,(3),污泥停留时间。硝化菌增殖速度很小，其最大比生长速率为,u,max,=0.30.5/d(,温度,20,，,pH8.0,8.4),。为了维持池内一定量硝化菌群，污泥停留时间,c,必须大于硝化菌最小时代时间,c,min,。在实际运行中，普通应取,c,2,c,min,，或,c,2/u,max,；,(4),溶解氧。氧是生物硝化作用中电子受体，其浓度太低将不利于硝化反应进行。普通在活性污泥法曝气池中进行硝化，溶解氧应保持在,2,3mg/L,以上；（,5,）,BOD,负荷 硝化菌是一类自养型菌，而,BOD,氧化菌是异养型菌。若,BOD,5,负荷过高，会使生长速率较高异养型菌快速繁殖，从而使自养型硝化菌得不到优势，结果降低了硝化速率。所认为要充分进行硝化，,BOD,5,负荷应维持在,0.3kg(BOD,5,)/kg(SS)od,以下。,64/102,（二）生物反硝化,在缺氧条件下，因为兼性脱氮菌（反硝化菌）作用，将,NO,2,-,-N,和,NO,3,-,-N,还原成,N,2,过程，称为反硝化。反硝化过程中电子供体（氢受体）是各种各样有机底物（碳源）。以甲醛作碳源为例，其反应式为：,6 NO,3,-,+2CH,3,OH,6 NO,2,-,+2CO,2,+4H,2,O,6 NO,3,-,+3CH,3,OH,6 N,2,+3CO,2,+3H,2,O+6OH,-,由上可见，在生物反硝化过程中，不但可使,NO,2,-,-N,和,NO,3,-,-N,被还原，而且还可使有机物氧化分解。影响反硝化主要原因：,（,1,）温度。温度对反硝化影响比其它废水生物处理过程要大些。普通，以维持,20,40,为宜。若在气温过低冬季，可采取增加污泥停留时间、降低负荷等办法，以保持良好反硝化效果；,（,2,）,pH,值。反硝化过程,pH,值控制在,7.0,8.0,；,（,3,）溶解氧。氧对反硝化脱氮有抑制作用。普通在反硝化反应器内溶解氧应控制在,0.5mg/L,以下（活性污泥法）或,1mg/L,以下（生物膜法）；,（,4,）有机碳源。当废水中含足够有机碳源，,BOD,5,/TN35,时，可无需外加碳源。当废水所含碳、氮比低于这个比值，就需另外投加有机碳。外加有机碳多采取甲醇。考虑到甲醇对溶解氧额外消耗，甲醇投量普通为,3,倍。,65/102,1.4,污泥处理处置,66/102,1.4.1,污泥分类及其指标,一、污泥分类,污泥依据其起源可分为：,（,1,）,首次沉淀污泥,污水一级处理过程中产生污泥,（,2,）,剩下活性污泥和腐殖污泥,污水二级处理过程中产生污泥,（,3,）,熟污泥,（或称消化污泥）,首次沉淀、二次沉淀和剩下污泥经消化处理,（,4,）,化学污泥,化学法处理污水所产生污泥,67/102,二、测定指标,（,1,）污泥含水率与含固率,当含水率改变时，可近似地用下式计算污泥体积：,式中,V1,，,V2,分别是含水率,pw1,（含固率为,ps1,）、,pw2,（含固率为,ps2,）时湿污泥体积。,68/102,（,2,）挥发性固体和灰分,挥发性固体（或称灼烧减重，用,VSS,表示）是指污泥中在,600,燃烧炉中能被燃烧，并以气体逸出那部分固体。,它通常表示污泥中有机物量，单位,mg/L,。,灰分（或称灼烧残渣）表示污泥中无机物含量。,（,3,）可消化程度,可消化程度表示污泥中,可被消化降解有机物数量。,69/102,（,4,）湿污泥相对密度,湿污泥相对密度,等于湿污泥质量与同体积水质量之比,，其中湿污泥质量等于污泥所含水分质量与干固体质量之和。,（,5,）污泥中有毒有害物质,如：病菌、病毒、寄生虫卵、重金属等,70/102,1.4.2,污泥浓缩方法,污泥含水率很高，普通为,96%99.8%,，体积很大，增加了对污泥处理、利用及输送难度，所以必须先进行浓缩。,污泥中所含水分可分为以下几个：,颗粒间空隙水,（约,70%,）,颗粒间毛细管内水,（约,20%,）,污泥颗粒吸附水和颗粒内部水,（约,10%,）,71/102,72/102,降低污泥含水率方法：,浓缩法,自然干化法,机械脱水法,干燥与焚烧法,73/102,一、重力浓缩,重力浓缩是污泥浓缩处理中使用最广泛和最简便一个浓缩方法。,优点,：运行费用低,缺点,：浓缩池体积大，浓缩时间长可能引发污泥腐 化；上清液,BOD,浓度较高，若回流到污水 处理系统中，将增加其,BOD,负荷,74/102,重力浓缩法分类,重力浓缩法按照运行方式可分为,连续式和间歇式,两种。前者常采取沉淀池形式，普通为竖流式（或辐流式），多用于大、中型污水处理厂；后者可建成矩形或圆形，惯用于小型污水处理厂。,75/102,（,1,）连续式污泥浓缩,76/102,77/102,（,2,）间歇式污泥浓缩池（图）,78/102,二、气浮浓缩,气浮浓缩与重力浓缩相反，是依靠大量,微小气泡,附着在污泥颗粒周围，减小颗粒比重而强制上浮并得到浓缩。,79/102,优点：,-,气浮法对于浓缩密度靠近于水、疏水污泥效果尤为显著,-,气浮池,停留时间较短，容积较小,-,因为通入压缩空气，可深入满足生化需氧量要求，从而,防止污泥腐化发臭和脱氮上浮,缺点：,-,运行费用较高,-,运行管理较复杂,80/102,（,1,）气浮浓缩基本原理,气浮浓缩是依靠水在罐内溶入过量空气后，突然减压释放出大量微小气泡并快速上升，捕捉污泥颗粒浮到上面。,气浮关键在于造成微气泡并使其,稳定地附着在污泥颗粒上,气泡附着在污泥颗粒上条件，取决于微气泡与污泥颗粒之间,接触角,大小，也取决于污泥,疏、亲水性能,。,81/102,82/102,三、其它浓缩法,污泥浓缩方法，除重力浓缩法和气浮浓缩法外，还有,离心浓缩法,微孔浓缩法,隔膜浓缩法,生物浓缩法,83/102,1.4.3,污泥脱水方法,污泥经过浓缩处理后，含水率约为,95%97%,，为满足卫生标准、综合利用或深入处置要求，可对污泥进行干化与脱水。,84/102,一、污泥脱水基本理论,污泥脱水作用是,去除污泥中毛细水和表面附着水。,经过脱水处理后，污泥含水率可从,96%,左右降到,60%80%,，其体积为原来,1/101/5,，有利于运输和后续处理。,85/102,污泥脱水是依靠过滤介质（多孔性物质）两面压力差作为推进力，使水分强制经过过滤介质，固体颗粒被截留在介质上，以到达脱水目标。,过滤过程中，开始时滤液只需克服过滤介质阻力，当滤饼逐步形成后，滤液还需克服滤饼本身阻力，所以真正过滤层包含滤饼与过滤介质。,86/102,87/102,二、污泥自然干化,污泥干化主要构筑物是干化场,（,1,）干化场分类,人工滤层干化场,需人工铺设滤层，又分为 敞开式干化场和有盖式干化场两种。,自然滤层干化场,适合用于自然土质渗透性能好、地下水位低地域,88/102,污泥干化场,89/102,（,2,）干化场脱水特点及其影响原因,污泥在干化场上是借助渗透、蒸发和人工滗除等过程而脱水。渗透过程在污泥排入后,23h,完成，可使污泥含水率降至约,85%,。今后水分只能依靠蒸发脱水，经数周后，含水率可降低至,75%,左右。,污泥在干化场上脱水影响原因有：,气候条件,污泥性质,90/102,三、污泥机械脱水及其设备,1,、板式压滤机,板式压滤机可分为：板框压滤机、箱式压滤机和由二者合成压滤机。,91/102,92/102,2,、带式压滤机,93/102,3,、离心脱水机,94/102,1.4.4,污泥消化,污泥消化目标：,是改进污泥卫生条件和使污泥易于脱水（因污泥 气上升可使污泥含有较大空隙，因而易于脱水）。,95/102,一、,消化设备,消化污泥主要构筑物称为消化池或沼气池。,96/102,二、,影响消化原因,影响消化主要原因有：,温度,碳氮比,生、熟污泥配比,有毒物质,酸碱度,搅拌,97/102,（,1,）温度,细菌活动与温度相关，普通可依据不听温度将发酵过程分为三个类型：,温度为,5 15,，称为,低温发酵；,温度为,30 38,，称为,中温发酵；,温度为,50,58,，称为,高温发酵。,98/102,（,2,）,碳氮比,碳氮比太高，细菌氮量不足，消化液缓冲能力低，,pH,值轻易降低。碳氮比太低，含氮量过多，,pH,值可能上升到,8.0,以上，脂肪酸铵盐要积累，使有机物分解受到抑制。对于污泥处理来说，碳氮比以,（,10,20,）,:1,较适当。,99/102,（,3,）,生熟污泥配比,正常运行消化池是处于碱性发酵阶段，如加入生污泥多，产酸率则大于用酸率，挥发酸将累积起来而破坏酸性发酵；加入生污泥少，分解速度虽可加入，但池子容积将增大，所以消化池,投配率,须恰当。,100/102,（,4,）,有毒物质含量,主要有毒物质是重金属和一些阴离子。所以必须严格控制排入城市排水系统工业废水中重金属离子含量。,（,5,）,酸碱度,甲烷细菌生长最适宜,pH,值范围约为,6.8,7.2,之间，假如,pH,值低于,6,或者高于,8,，生长繁殖将大受影响。,101/102,（,6,）,搅拌,搅拌可使新鲜有机物与腐熟有机物均匀接触，加速热传导；均匀地供给细菌以养料；打坏发酵池液面上浮渣层，使整个池子处于消化发酵活跃状态，以提升发酵池负荷。,102/102,