市政给排水38-活性污泥法的发展与新工艺new.pptx

1AS法的新工艺法的新工艺典型新工艺：氧化沟工艺、A/B法、SBR法；膜生物反应器脱氮除磷工艺：A/O法、A2/O法23.8.1 氧化沟工艺主要应用：城市污水、有机污水又称：循环曝气池，50年代，荷兰的巴斯维尔（Pasveer）开发氧化沟平面图典型处理工艺流程3451)氧化沟特征构造上构造上：环形沟渠状，平面多呈椭圆形，总长：几十米，甚至百米以上 沟深取决于曝气装置，3.54.5m 进出水装置：简单，进水只要伸入一根进水管即可；出水多采用溢流堰（升降式）双池以上工作：设配水井交替工作系统交替工作系统：进水配水井设自动控制；出水堰设自动启闭装置，与进水相呼应。6水流：流态兼有推流式和完全混合式的作用，沟内平均流速：0.3m/s而且可以将其进行改进分区：好氧区和缺氧区，进行硝化和反硝化，达到脱氮目的。7工艺方面：可不设初沉池可考虑二沉池和氧化沟合建（省去二沉池和污泥回流系统）BOD负荷较低，耐冲击负荷的能力强82)氧化沟的曝气装置氧化沟曝气装置的功能：供氧；充分混合；推动水流以一定流速（不低于0.25m/s）沿池长循环流动曝气装置：横轴曝气装置和纵轴曝气装置 机械曝气功率：15W/m39横轴曝气装置曝气转刷（转刷曝气器）：设备参数：轴长：49m，直径：0.81.0m，动力效率：2kgO2/kWh左右安装位置：直线段曝气转碟也可安装在：沟渠弯曲段1011水平轴曝气转刷曝气转刷设备曝气转刷设备(OTV-Gruger产品产品)12曝气转盘（碟）设备参数：轴长6m，安装125个转盘；直径可达：1.37m，转速：4560r/min，动力效率可达2kgO2/kWh安装位置在：直线段和沟渠弯曲段均可1314曝气转盘表面直径：直径：1400mm；比重：；比重：0.95t/m3;单碟重量：单碟重量：10kg单碟最大供氧能力：单碟最大供氧能力：1.45kgO2/h;最大动力效率：最大动力效率：2.11kgO2/kw.h浸没水深：浸没水深：230530mm(500mm);转速：转速：3060rpm(50rpm)15盖上的曝气转盘装置16水平轴曝气转盘曝气转盘设备曝气转盘设备(美国美国US Filter产品产品)17纵轴曝气装置 与应用于普通活性污泥法中的表面机械曝气器相同，安装在：沟渠的转弯处可应用于：氧化沟水深增大到44.5m18导流和混合装置潜水搅拌机潜水搅拌机水下推进器水下推进器193)常用氧化沟系统：Carrousel(卡罗塞尔氧化沟)Orbal(奥贝尔氧化沟)交替式氧化沟20Carrousel(卡罗塞尔氧化沟)平行多沟氧化沟池深度：4.04.5m；沟内水平流速：0.30.4m/s；混合液循环次数：1次/520min工艺去除效率：脱氮90，除磷50，BOD95216廊道式卡罗塞尔氧化沟22四廊道的卡鲁塞尔氧化沟采用立式表曝机的卡鲁塞尔氧化沟采用立式表曝机的卡鲁塞尔氧化沟 (英国英国ASH Vale 污水处理厂污水处理厂)23Orbal（奥贝尔氧化沟）一般为三沟式：外沟：容积占总容积6070%，DO=0（厌氧）中沟：容积占总容积2030%，DO=1mg/L（缺氧）内沟：容积占总容积10%，DO=2mg/L（好氧）通过内沟到外沟的内回流可实现脱氮除磷（R=13）主要特征：可利用水流的惯性，节省动力 多沟串联，可减少短路 充氧效率高工程实例：无锡市城北污水处理厂24奥贝尔氧化沟（三沟式）25Orbal式氧化沟式氧化沟又称同心圆型氧化沟又称同心圆型氧化沟 l 圆形或椭圆形的沟渠，能充分利用水流惯性，节省能耗；圆形或椭圆形的沟渠，能充分利用水流惯性，节省能耗；l多沟串联可减少水流短路现象；多沟串联可减少水流短路现象；容积为容积为60 70%，DO 约约0mg/l，反硝化和磷释放，反硝化和磷释放容积为容积为20 30%，DO 约约1mg/l容积为容积为10%，DO 约约2mg/l进水进水2627交替式氧化沟 引进于丹麦需要自动控制系统，控制进、出水方向、溢流堰的启闭及曝气转刷的开、停。2池工作系统：A、B两池容积相同，串联运行交替作为曝气池和二沉池，无需回流系统处理水质优良，污泥较稳定28两侧的A、C两池交替作为曝气池和沉淀池，中间B池一直为曝气池污水交替进入A或C池，处理水相应的从作为沉淀池的C和A池排出适当调整工艺能完成BOD去除和硝化、反硝化过程，取得优异的BOD去除和脱氮效果。该系统同样不需回流系统。3池工作系统：293031交替工作式氧化沟OTV-GrugerOTV-Gruger的三沟式氧化沟的三沟式氧化沟(Faabborg(Faabborg污水处理厂污水处理厂)323.8.2 A/B法（Adsorption-Biodegration）吸附生物降解法 德国亚琛工业大学宾克（Bohnke）教授，70年代中期开发，80年代开始用于生产实践基本流程33A/B法流程34A/B法工艺参数表工艺参数ABBOD去除率BOD40708090污泥负荷Ns kgBOD5/(MLSSd)260.150.30停留时间(h)0.523泥龄c(d)0.30.51530溶解氧DO(mg/L)0.20.712总脱氮效率N3040 总除磷效率P5070 35工程实例工程实例-青岛海泊河污水处理厂青岛海泊河污水处理厂A段曝气池：水力停留时间（段曝气池：水力停留时间（t）0.8h 污泥负荷污泥负荷 4.0kgBOD5/kgMLSS.d DO 0.5mg/l 均耗氧率均耗氧率 0.38kgO2/kgBOD5中间沉淀池：表面水力负荷中间沉淀池：表面水力负荷 2.0m3/m2.d 停留时间停留时间 1.3h B段曝气池：水力停留时间（段曝气池：水力停留时间（t）4.2h 污泥负荷污泥负荷 0.37kgBOD5/kgMLSS.d DO 1.5mg/l 平均耗氧率平均耗氧率 0.93kgO2/kgBOD5二次沉淀池：表面水力负荷二次沉淀池：表面水力负荷 1.1m3/m2.d 停留时间停留时间 3.9h36青岛海泊河污水处理厂全景青岛海泊河污水处理厂全景吸附池吸附池中间沉淀池中间沉淀池曝气池曝气池二次沉淀池二次沉淀池污泥浓缩池污泥浓缩池污泥消化池污泥消化池沼气池沼气池A级级B级级373.8.3 SBR工艺Sequencing Batch Reactor、间歇式活性污泥系统、序批式活性污泥系统。操作工序特点：不需二沉池、污泥回流系统；容积小，占地少；耐有机负荷和有毒物负荷冲击能力强；操作灵活，可脱氮除磷；需要自动控制措施完成工艺流程容积负荷：Nv 0.10.3kg/（m3d)38SBR的工艺流程的工艺流程原废水原废水格格栅栅沉砂池沉砂池初初沉沉池池SBR池池出水出水39SBR法操作工序法操作工序40SBRSBR反应器及滗水器反应器及滗水器41滗水器滗水器滗水器滗水器浮筒浮筒堰口堰口伸缩杆伸缩杆出水管出水管滗水器滗水器42滗水器滗水器43实现脱氮除磷的操作工序44SBR运行周期T416h进水：0.51.0h反应：28h沉淀排水：14h闲置：02h注意：对于进水有机物浓度较高或含有有毒物质时，可适当延长进水和反应时间；或采取进水过程适量曝气的方式加快泥水的混合45SBR改进工艺CASS工艺Cyclic Activated Sludge SystemCAST（Technology)CASP（Process)循环式活性污泥法46CASS池基本结构47CASS工艺循环运行过程充水曝气：充水曝气，主反应区的污泥回流入生物选择区，回流量可为0.2Q泥水分离：停止进水，开始沉淀过程上清液排除：停止进水，滗水器根据设计水位进行排水充水闲置：在滗水器停止排水后4min开始，污泥回流系统正常工作（可省略）48设计参数典型运行周期：4h曝气：2h；沉淀、滗水：各1h最大设计水深：56mMLSS：35004000mg/L，SVI：140mL/g最大上清液滗除速度：30mm/min生物选择区:缺氧区:主反应区容积比：1:5:30或1:7:2549应用实例：目前全世界已有300多家污水处理厂采用CASS工艺。我国，北京航天城污水处理厂（处理能力7200m3/d），徐州第二人民医院，镇江市征润州污水处理厂（设计水量20万m3/d，近期10万m3/d）。50SBR改进工艺DAT-IAT工艺Demand Aeration Tank 需氧池Intermittent Aeration Tank 间歇曝气池DAT-IAT工艺平面示意图51DAT-IAT工艺主体构筑物是由1个连续曝气池(DAT)和1个间歇曝气池(IAT)串联组成。DAT连续进水,连续曝气(也可间歇曝气)，降解绝大部分有机物；IAT也是连续进水,但间歇曝气，IAT池完成反应、沉淀、滗水等工序，处理水和剩余污泥均由IAT排出。52DAT-IAT主要设计与运行参数53DAT-IAT工艺特点与改进优点：工艺稳定性高；设备、池容利用率高；系统灵活性大；耐冲击负荷；处理构筑物少，流程简单。缺点：回流污泥量大，能耗高 脱氮除磷需要延长周期，增加搅拌 除磷效果差改进：提高除磷效率，前置厌氧反应器，即 A/DAT-IAT工艺54应用实例1999年天津经济技术开发区污水处理厂（10万t/d）在国内首次采用连续进水、连续-间歇曝气工艺（DAT-IAT）；徐州市西南郊污水处理厂，处理能力14万t/d。553.8.4 膜生物反应器膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor）是由传统活性污泥工艺传统活性污泥工艺与膜分膜分离技术离技术结合的一种新型高效工艺。膜生物反应器主要是由膜组件、泵和生物反应器三部分组成。56MBR分类按膜材料分：有机膜（PVDF、PE、PS、PA等）无机膜（陶瓷膜）按生物反应器需氧性：好氧性MBR（城市废水和生活污水）厌氧性MBR（高浓度有机废水）按膜组件类型：管式、板式、卷式、中空纤维MBR57中空纤维膜强度高、耐细菌腐蚀、耐温性能好、抗污染能力强、微孔均匀、单位表面积通量大58膜及膜组件59MBR分类按膜组件在MBR中所起作用不同：膜分离MBR（Biomass Separation Membrane Bioreactor，BSMBR，简称MBR）曝气式MBR（Membrane Aeration Bioreactor，MABR）萃取式MBR（Extractive Membrane Bioreactor，EMBR）按膜组件与生物反应器的相对位置：分置式MBR、一体式MBR、复合式MBR60分置式MBR一体式MBR特点：运行稳定可靠，膜通量较大，易于清洗、更换及增设，动力消耗较大特点：运行能耗低，占地面积少，膜通量较低 易发生膜污染61MBR工艺特点优点：出水水质良好，可以直接回用;水力停留时间和污泥龄完全分离;容积负荷大，设备占地少 污泥产量低，污泥处理费用少。易于实现自动控制操作管理方便。缺点：膜造价较高 容易出现膜污染 运行费用较高62膜污染根据膜组件受污染性质不同，分为膜的污染和劣化两种。膜的污染是指由于在膜表面上形成了附着层或膜孔堵塞等外部因素导致了膜性能变化。膜的劣化是指膜自身发生了不可逆转的变化等内部因素导致了膜性能变化。严重 污染后的膜表面63(a)膜组件中部膜丝表面(b)膜组件上部部膜丝表面(c)膜组件下部膜丝表面 acb(a)新膜(50.0k)(b)新膜(100.0k)(c)污染膜(50.0k)(d)污染膜(100.0k)d dc cb ba a膜污染未使用膜丝64膜污染影响因素抽吸时间抽吸时间 越长：膜的抽吸压力上升越快，膜快速污染；过短：膜污染变慢，但会影响到出水量的多少。曝气强度曝气强度 较小：混合液上升速率达不到使膜表面附着的污染物脱离的强度；过大：使悬浮污泥颗粒变小，加快膜孔的堵塞速率，直接导致膜污染速率加快。65膜污染影响因素悬浮污泥浓度与附着污泥浓度比例悬浮污泥浓度与附着污泥浓度比例 适量的悬浮污泥浓度下，易在膜表面形成一层多孔过滤膜，阻挡了溶解性有机物在膜面及膜孔内的吸附和沉积，减轻膜污染。低：污泥颗粒细小，难形成多孔过滤膜，易在膜孔内吸附和在膜表面沉积，使过滤压差增大；高：高的污泥浓度造成高的污泥粘度，使得抽吸压力随时间增长的速率加大，造成膜的过度污染。66膜污染影响因素膜通量膜通量 膜通量增大，加快了混合液中的活性污泥向膜面沉积的速度，即增大了污泥层阻力，使得施加在膜上的抽吸压力增加。控制膜通量是减少膜污染的重要手段。67膜污染防治一方面通过对膜的表面改性来提高，提高其抗污染能力。另一方面通过改变料液运行的流体力学性能来实现。例如强化曝气可有效控制膜污染，气-水联合反冲洗可防治膜污染。68MBR工艺与常规活性污泥法的比较工艺项目MBR工艺常规活性污泥法污泥龄SRT3060d，污泥 15d，污泥龄短混合液悬浮固体MLSS7,00018,000 mg/L 4,000 mg/L微生物特性各种适生菌群都可以发育壮大只能培育繁殖速率快的细菌，特异性细菌难以发育剩余污泥量污泥产率低，剩余污泥量少剩余污泥量多沉淀池不需要需要占地面积常规法的1/31/5工艺稳定性不受污泥膨胀影响，耐冲击负荷性高受污泥膨胀影响，耐冲击负荷差出水水质高品质的出水，可直接回用，或能直接作为反渗透装置的进水出水水质达不到回用要求，不能直接作为反渗透装置的进水操作及自动化程度操作简单，系统自动化程度高操作复杂，自动化差6910.活性污泥的改进工艺原理、流程及其不同操作运行方式？（图示流程，与脱氮除磷相结合）作业