污水的好氧生物处理.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,*,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,*,5.1废水好氧生物处理的基本理论,5.1.1 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。,5.1.1 污水中的微生物,（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,线虫,游仆虫,轮虫电镜,微生物的营养关系,5.1.2 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,。,5.1.2 微生物的代谢与污水的生物处理,好氧分解代谢,例如：化能自养微生物,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：,5.1.2 微生物的代谢与污水的生物处理,好氧分解代谢,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。如下式所示：,5.1.2.2 污水的生物处理,好氧生物处理是在有游离氧存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的方法。,最终过程：有机物被微生物摄取后，通过代谢活动，约有三分之一被分解、稳定，并提供其生理活动所需的能量；约有三分之二被转化，合成为新的原生质，进行微生物自身生长繁殖。,生物处理方法分类,5.1.3 微生物生长条件和生长规律,5.1.3.1,微生物的生长条件,1,、溶解氧,废水中的溶解氧应在,0.3,2mg/L,之间，此时好氧菌和兼性菌都能进行好氧呼吸。,2,、,pH,值,对好氧的处理，,pH,值应在,6,9,之间。,3,、温度,水温在,20,40,之间最为合适。,4,、微生物生长必须的营养,由生物的组成可知所需的营养包括碳、氮、磷、硫以及微量的钾、钙、镁、铁等和维生素。,多数重金属，如锌、铜、铅、铬等均含毒性，不利于微生物的成活。但如逐步提高有毒物质的浓度，则有可能在一定程度上，使其适应新环境，而提高处理效率。,6,、进水有机物的浓度,进水,BOD,5,浓度一般在,100,600mg/L,。,7,、废水的可生化性,废水的可生化性一般用,BOD,5,/COD,值表示。当,BOD,5,/COD,0.5,，采用生物处理效果明显；,BOD,5,/COD,0.4,，则不宜采用生物法处理。,5,、毒性物质,5.1.3.2 微生物的生长规律,按微生物生长速率，其生长可分为四个生长期,停滞期（调整期）；对数期（生长旺盛期）,静止期（平衡期）；衰老期（衰亡期）,对数期 减速增长期 内源呼吸期,污泥浓度,氧利用率,BOD,浓度,时间,量,5.1.,4,污水的生化性,5.1.,4.1,可生化性的评价,（1）,评价方法,BOD,5,/COD,0.45,可生化性,难生化,可生化,易生化,5.1.,4.1,可生化性的评价,（2）,注意事项,固体有机物,无机还原性物质,特殊有机物,BOD,5,/TOD,接种微生物的驯化水样稀释,5.1.,4.2,改善可生化性的途径,（1）调节营养比,（2）调节,pH,值,调节池调节进水,pH,值,酸碱中和调节进水,pH,值,用碱性物质控制反应混合物的,pH,值,改进有机负荷控制反应混合液的,pH,值,（3）预处理,5.2 污水的好氧处理,5.2.1活性污泥法的基本原理,（1）活性污泥,生活污水曝气一段时间后，污水中即形成一种絮凝体，主要由大量微生物群体所构成，它易于沉淀分离，并使污水得到澄清，称之为活性污泥。,含有大量微生物，外观黄褐色絮绒颗粒状，有较大的比表面积，含水率99。,2.,活性污泥法,就是以含于废水中的有机污染物为培养基，在有溶解氧的条件下，连续地培养活性污泥再利用其吸附凝聚和氧化分解作用净化废水中的有机污染物。,5.2.1活性污泥法的基本原理,细菌：主要组成部分，1,ml,正常污泥中含细菌10,7,10,8,个，是有机污染物的分解者。,真菌：丝状菌出现异常增殖会污泥膨胀。,原生动物：指示性生物，是首次捕食者。,后生动物：仅在完全氧化型污泥系统出现。,菌胶团：细菌及荚膜组成的絮凝体状团粒,。,活性污泥外观,一、活性污泥法的原理,（,1,）组成,好氧微生物和兼性厌氧微生物,(,兼有少量的厌氧微生物,),与其上吸附的有机的和无机的固体杂质组成。,1,好氧活性污泥的组成和性质,（,2,）好氧活性污泥的性质,颜色以,棕褐色,为佳 黑色说明厌氧、白色说明无机物过多,含水率在,99,左右 密度为,1,0021,006,大小为,0,020,2mm,比表面积为,20100cm2,ml,之间,弱酸性,(pH,约为,6,7),当进水改变时，对进水,pH,的变化有一定的承受能力。,固着型纤毛虫,变形虫,原生动物,太阳虫,丝状细菌,丝状细菌膨胀,3.,活性污泥去除有机物的过程主要包括三个阶段,（,1,）吸附阶段,污水中的污染物与活性污泥微生物充分接触过程中，被具有巨大比表面积（可达,2000,10000m2/m3,）且表面有多糖类粘性物质的活性污泥微生物所吸附及粘连，从而使污水得到净化。,（,2,）氧化阶段,活性污泥在有氧条件下，以吸附及吸收的一部分有机物为营养，进行细胞合成，以另一部分进行分解代谢，并释放能量。,（,3,）絮凝体的形成与凝聚沉淀阶段,氧化阶段合成的菌体絮凝形成絮凝体，通过重力沉淀从水中分离出来，使水得到净化。,5.2.1活性污泥法的基本原理,（2）活性污泥法的基本流程,由,曝气池、沉淀池，污泥回流，剩余污泥排除系统,组成。,剩余污泥增殖的量，保持稳定运行需排除。,二沉池完成泥水分离。,曝气系统供氧，搅拌。,曝气池完成生物处理,。,5.2.1活性污泥法的基本原理,（3）,活性污泥法的净化过程,吸附阶段,污水和污泥开始接触的510,min,内，,BOD,去除率很高，有机物被吸附到活性污泥上。,与吸附量成正比的因素：污染物的状态,（包括污泥比表面积，表面有多糖类粘性物质，有机物处于悬浮和胶体状态相对量。),5.2.1活性污泥法的基本原理,稳定阶段,微生物以污水中的有机物作为营养，合成新的细胞物质，并进行分解代谢获得合成新细胞所需能量，最终形成,CO,2,和,H,2,O,等物质。,混凝阶段,为了菌体和水分离，现多采用重力沉降法。絮凝体的形成是通过丝状细菌来实现的。,5.2.1活性污泥法的基本原理,（3）活性污泥法的性能指标及设计运行参数,污泥浓度,混合液悬浮固体(,MLSS),指单位体积混合液中干固体的含量，它是计量曝气池中活性污泥数量多少的指标。单位为,mg/L,，,g/,和,kg/m3，,也称混合液污泥浓度（用,X,表示混合液挥发性悬浮固体,(,MLVSS),指混合液内有机物含量，更精确代表活性污泥中 微生物的数量,mg/L,，,g/L,或,kg/m,3,（3）活性污泥法的性能指标及设计运行参数,污泥沉降比(,SV),指曝气池混合液在,l00mL,量筒中，静置沉降30,min,后，沉降污泥所占的体积与混合液总体积之比的百分数。,正常的活性污泥在沉降30,min,后，接近它的最大密度，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。,测定比较简单，是评定污泥的重要指标之一,。,（3）,活性污泥法的性能指标及设计运行参数,污泥体积指数(,SVI),指曝气池出口处混合液，经30,min,静置沉降后，沉降污泥体积中1,g,干污泥所占的容积的毫升数，单位为,mL/g，,一般不标出。,它与污泥沉降比有如下关系：,SVI=SV/,MLSS,一般控制,SVI,为50150之间较好。,（3）活性污泥法的性能指标及设计运行参数,泥龄（,sludge age),池中工作着的活性污泥总量与每日排放的污泥量之比，单位是,d。,污泥龄也就是新增长的污泥在曝气池中平均停留时间，或污泥增长一倍平均所需要的时间。,也称固体平均停留时间或细胞平均停留时间,。,污泥龄是影响活性污泥处理效果的重要参数,。,污 泥 回 流,污泥回流的目的就是在不增加曝气池体积的条件下增加,q,c,来增加去除率的。,如果没有污泥回流，则有,q,c,q,V/Q,，要想提高去除率，就要增加,q,c,，此时要么增加曝气池的体积，要么减少处理量。,有回流时,q,V/Q,，,q,c,V/,Q,w,，要想增加,q,c,只要改变,Q,W,即可，即调整,Q,W,来改变去除率。,5.2.2活性污泥法的运行方式,5.2.2.1 推流式活性污泥法,推流式活性污泥曝气池有若干个狭长的流槽，废水从一端进入，在曝气的作用下，以螺旋方式推进，流经整个曝气池，至池的另一端流出，随着水流的过程，污染物被降解。,曝气池,空气 二沉池,进水,剩余污泥 污泥回流,5.2.2.1推流式活性污泥法,出水,推流式活性污泥法的特点：,（,a）,污染物浓度自池首至池尾是逐渐下降，存在浓度梯度，废水降解反应推动力较大，效率较高；,（,b）,推流式曝气池可采用多种运行方式；,（,c）,不易产生短路，适合较大的流量；,（,d）,氧的利用率不均匀。,5.2.2.1推流式活性污泥法,推流式活性污泥法,5.2.2.2完全混合式活性污泥法,完全混合式曝气池,是废水进入曝气池后在搅拌的作用下迅速与池中原有的混合液充分混合，因此混合液的组成、微生物群的量和质是完全均匀一致的。,5.2.2.2完全混合式活性污泥法,二沉池,曝气池,进水,回流污泥 剩余污泥,出水,完全混合式活性污泥法的特点：,（,a）,抗冲击负荷能力强。,（,b）,全池需氧要求相同，能节省动力；,（,c）,不需单独设置污泥回流系统，便于运行管理；,（,d）,连续进水出水可能造成短路，引起污泥膨胀；,（e）,池子体积不能太大，因此一般用于处理量比较小的情况，处理高浓度的有机废水。,5.2.2.2完全混合式活性污泥法,5.2.2活性污泥法的运行方式,5.2.2.3接触稳定（吸附再生）法,可提高池容积负荷，适应冲击负荷的能力强，最适于处理含悬浮和胶体物质较多的废水。,5.2.2.3 接触稳定（吸附再生）法,吸附再生法的特点：,（1）适于处理固体和胶体物质；,（2）池容小；,（3）能耗低；,（4）耐冲击负荷；,（5）不易发生污泥膨胀；,（6）出水水质较差。,5.2.2.4延时曝气法,（完全氧化活性污泥法）,优点：曝气时间长，污泥负荷低，污泥浓度高。剩余污泥少而稳定，无需消化可直接排放。,BOD,去除率7595%。对氮、磷的要求低，适应冲击的能力强。,缺点：,容积大，停留时间长，投资和运行费高;,适用,：对处理水质要求高，又不宜采用污泥处理的小城镇污水和工业废水。,5.2.2.5 氧化沟法,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;又称氧化渠或氧化沟,，,是一种简易的活性污泥系统，属于延时曝气法。,5.2.2.5 氧化沟法,5.2.2.5 氧化沟法,氧化沟的特点：,水力停留时间和污泥龄比一般生物处理法长，去除率高，排出的剩余污泥稳定；,占地面积少，省略了初沉池、污泥消化池等；,从溶解氧的分布看，溶解氧浓度在沿池长方向形成浓度梯度，形成好氧、缺氧和厌氧条件。,氧化沟技术是近年来发展较快的生物处理技术之一。,5.2.2.6 吸附-生物降解活性污泥法,（,AB,法）,A,级以高负荷或超高负荷运行,（2.0,kgBOD,5,/kgMLSSd）,，B,级以低负荷运行,（为0.10.3,kgBOD,5,/kgMLSSd）,，A,级曝气池停留时间短，3060,min，B,级停留24,h。,5.2.2.7 序批式活性污泥法（,SBR,法）,5.2.2.7 序批式活性污泥法（,SBR,法）,入流反应沉淀排放待机（周期）,优点：无二沉池、无污泥回流、占地少、无调节池、耐冲击、灵活性强、沉淀性能好、计算机辅助设计易于实现。,二、曝气设备,1,、曝气的作用,活性污泥法系统中，曝气的作用是向液相中供给溶解氧，并起搅拌和混合作用。,2,、曝气的方法,通常采用,鼓风曝气,、,机械曝气,，以及,两者联合使用,的混合曝气，某些情况下也采用,射流曝气,。,鼓风曝气,机械曝气,射流曝气,将压缩空气通过管道系统送入池内的散气设备，以气泡形式分散进入混合液。,鼓风曝气,机械曝气,射流曝气,利用装设在曝气池内的叶轮的转动，剧烈地搅动水面，使液体循环流动，不断更新液面并产生强烈水跃，从而使空气中的氧与水滴或水气的界面充分接触，转入液相中去。,鼓风曝气,机械曝气,射流曝气,利用水射流泵将空气吸入，使空气与水充分混合并溶解的曝气方式。,3,、鼓风曝气,鼓风曝气由,空气净化器,，,鼓风机,，,空气输配管系统,和浸没于混合液中的,扩散器,组成。,其中关键部件是扩散器。,（,1,）扩散器,作用,：,将空气分散成空气泡，增大空气和混合液之间的接触界面，把空气中的氧溶解于水中,。,（,1,）扩散器,根据分散气泡的大小，扩散器可分成几种类型：,小气泡扩散器,中气泡扩散器,大气泡扩散器,微气泡扩散器,(2),鼓风机,常用的有：,罗茨鼓风机,和,离心式鼓风机,。,离心式鼓风机,罗茨鼓风机,适用于中小型污水厂，最常用单机风量,80m,3,/min,左右；风压,0.5Mpa,的最稳定，采用较多。,但噪声大，必须采取消音、隔音措施。,噪音小，效率高，适用于大中型污水厂。这是一种叶片式气体压缩机。,罗茨鼓风机,离心式鼓风机,4,、机械曝气,机械曝气是用安装于曝气池表面的,表面曝气机,来实现的。,表面曝气机分为竖式和卧式,2,类。,（,1,）竖式,(,立轴式,),表面曝气机,竖式,(,立轴式,),表面曝气机械（,mechanical surface aerator,）的,成套设备,有多种形式，其机械传动结构大致相同，主要区别在于曝气叶轮的结构形式上，有泵（,E,）型叶轮、倒伞型、,K3,型叶轮、平板型叶轮等。,（,2,）卧式（,水平轴式）表面曝气机,卧式（水平轴式）表面曝气机有多种型式，机械传动结构大致相同，总体布置有异，主要区别在于水平轴上的工作载体,转刷或转盘,。国内设计应用最广泛的是转刷曝气机和转盘曝气机。,图,14-14,转刷曝气机,图,14-15,转盘曝气机,5.2.3 曝气与曝气池,曝气的作用：,供氧；,搅拌混合作用，使活性污泥在混合液中保持悬浮状态，与废水充分接触混合。,曝气的方法：,鼓风曝气,机械爆气,鼓风机械曝气联合,5.2.3.1 曝气原理,气液传质过程通常遵循一定的传质扩散理论，气液传质理论目前有：,双膜理论,浅层理论,表面更新理论,目前工程和理论上应用较多的为双膜理论,。,72,5.2.3.1 曝气原理,在一定条件下会出现气压梯度和浓度梯度。如果液膜中氧的浓度低于水中氧的饱和浓度，在其界面存在的浓度梯度将促使氧向液膜传递，空气中的氧继续向内扩散透过液膜进入水体，因而液膜和气膜将成为氧传递的障碍双膜理论。,5.2.5 活性污泥系统的运行管理,活性污泥系统三要素：泥、水、气,通过排泥和回流维持系统中合适的微生物量；改善污泥的沉降性能；通过控制曝气来控制曝气池内的溶解氧。,气维持曝气池内合适的溶解氧,水保持均质匀量地进水及合适的营养,泥改善污泥的质量,5.2.5.1活性污泥的培养与驯化,(一)活性污泥的培养,间歇培养法：,投加高浓度物质,BOD300400mg/L,只曝气不进水（闷曝,2-3,天）停止曝气沉淀换水（静沉,1,h,、,留下微生物）进水五分之一反复（改变接近设计值15,d,）,连续进水开启曝气与沉淀、回流系统（进水）,7,10,天提高负荷至运行值。,5.2.5.1活性污泥的培养与驯化,(二)活性污泥的驯化 主要针对工业废水,与培养可同时进行，也可分开进行。,工业废水逐渐增加，生活污水逐渐减少，营养比例（,N、P，,不同处理系统、不同污水要求不同）,5.2.5.2 活性污泥系统运行状况检测,污泥性状,颜色气味；生物相观察；指标测试与分析：,MLSS、SV、SVI,处理效果,去除率、处理流量、设备运行状况、水质、,营养状况和环境条件,丝状体膨胀和非丝状体膨胀,丝状体膨胀：,当丝状体过多，长出一般絮体的边界而伸入混合液时，其架桥作用妨碍了絮体间的密切接触致使沉降较馒，密实性差和,SVI,高。,非丝状体膨胀：,当发生非丝状菌性污泥膨胀时，同样,SVI,高，污泥在沉淀池内难以沉淀、压缩。此时的处理效率仍很高，上清液也清澈。,(1)溶解氧浓度,丝状菌能在低溶解氧条件下生长良好，甚至能在厌氧条件下残存而不受影响。城市污水厂的曝气池溶解氧最低应保持在2,mg/L,左右。,(2)冲击负荷,如果曝气池内有机物超过正常负荷，污泥膨胀程度提高，使絮体内部溶解氧消耗提高，导致了内部丝状体的发展。,造成丝状菌性污泥膨胀的原因,造成丝状菌性污泥膨胀的原因,(3)进水营养条件的变化,一般细菌在营养为,BOD5：N：P100：5：1,的条件下生长，但若磷含量不足，,CN,升高，这种营养情况适宜丝状菌生活。,其二是碳水化合物过多会造成膨胀。,造成丝状菌性污泥膨胀的原因,其三是硫化物的影响，过多的化粪池的腐化水及粪便废水进入活性污泥设备，会造成污泥膨胀。含硫化物的造纸废水，也会产生同样的问题。一般是加510,mL,/L,氯加以控制或者用预曝气的方法将硫化物氧化成硫酸盐。,造成丝状菌性污泥膨胀的原因,还有,pH,值和水温的影响，丝状菌易在高温下生长繁殖，而菌胶团则要求温度适中；丝状菌宜在酸性环境(,pH,值=4.56.5)中生长，菌胶团宜在,pH,值68的环境中生长。,造成非丝状菌性污泥膨胀的原因,非丝状菌性膨胀污泥含有大量的表面附着水，细菌外面包有黏度极高的粘性物质，它是葡萄糖、甘露糖、脱氧核糖等形成的多糖类。,非丝状菌性污泥膨胀主要发生在污水水温较低而污泥负荷太高时。此时，细菌吸取了大量营养物，但代谢速度慢，就积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加，致使,SVI,升高，形成污泥膨胀。,解决污泥膨胀的办法,概括起来就是预防和抑制。预防就要加强管理，及时监测水质、曝气池污泥沉降比、污泥指数、溶解氧等，发现异常情况，及时采取措施。,污泥发生膨胀后，要针对发生膨胀的原因，采取相应的,制止措施,。,当进水浓度大和出水水质差时，应加强曝气，保持曝气池溶解氧在2,mgL,以上；,加大排泥量，提高进水浓度，促进微生物新陈代谢过程，以新污泥置换老污泥；,曝气池中碳氮比失调时，投加含氮化合物；,加氯起凝聚和杀菌双重作用，在回流污泥中投加漂白粉或液氯可抑制丝状菌生长(加氯量按干污泥的0.30.4%估计)，调整,pH,值。,5.2.5.3活性污泥运行中常见的问题,(二)污泥上浮,1、污泥脱氮上浮,硝化（曝气池负荷小而供氧量过大时）硝化（二沉池中长时间处于缺氧状态）,N,2,使污泥上浮,方法：减少曝气，防止硝化出现；及时排泥，增加回流量，减少污泥停留时间；减少曝气池进水量，以减少二沉池中的污泥量,。,5.2.5.3活性污泥运行中常见的问题,2、污泥腐化上浮,沉淀池内污泥由于缺氧而产生厌氧分解产生大量,CH,4,及,CO,2,附着在污泥体上污泥比重变小而上浮,原因：二沉池内污泥停留时间过长；局部区域污泥堵塞。,解决措施：加大曝气量，以提高出水溶解氧含量；疏通堵塞，及时排泥。,5.2.5.3活性污泥运行中常见的问题,（三）污泥的致密与减少,引起污泥致密的原因有：进水中无机悬浮物突然增多；环境条件恶化，有机物转化率降低；有机物浓度减少。,造成污泥减少的原因有：有机物营养减少；曝气时间过长；回流比小而剩余污泥排放量大；污泥上浮而造成污泥流失等。,5.2.5.3活性污泥运行中常见的问题,解决方法：投加营养料；缩短曝气时间或减少曝气量；调整回流比和污泥排量；防止污泥上浮，提高沉淀效果。,(四)泡沫问题,当废水中含有合成洗涤剂及其它起泡物质时，就会在曝气池表面形成大量泡沫，严重时泡沫层可高达1,m,多。,5.2.5.3活性污泥运行中常见的问题,泡沫的危害表现为：减小以至破坏叶轮的充氧能力；在影响二沉池沉淀效率，恶化出水水质；影响环境卫生。,抑制泡沫的措施有：安装喷洒管网，用压力水喷洒，打破泡沫；定时投加除沫剂以破除泡沫。油类物质投加量控制在0.51.5,mgL,范围内；提高曝气池中活性污泥的浓度。,5.2.5.4 活性污泥法的发展,（1）渐减曝气,（2）阶段曝气法,（3）完全混合法,（4）延时曝气法,曝气时间长，约2448,h，,污泥负荷低，约0.050.2,kgBOD,5,/kgVSSd，,曝气池中污泥浓度高，约36,g/L。,微生物处于内源呼吸阶段，剩余污泥少而稳定，无需消化，可直接排放。,BOD,去除率7595%。运行是对氮、磷的要求低，适应冲击的能力强。,（5）氧化沟,(6),纯氧曝气,在密闭的容器中，溶解氧饱和浓度可提高，氧溶解的推动力提高，氧传递速率增加，污泥的沉淀性能好。曝气时间短。,