城市污水生物处理技术市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

城市污水生物处理技术第1页内容提要n活性污泥法介绍n污水生物处理经典工艺及发展n脱氮除磷机理第2页1 活性污泥法介绍第3页n1882年 Angus Smith进行了向污水中鼓入空气n 试验n1884年 Dupre和Didbin对污水污泥混合液进行了n 震荡曝气试验n19 Clarke和Gage在美国马萨诸塞州劳伦斯n 试验站进行了间歇式曝气净化污水研究n19 Ardern和Lockett在英国化学工业学会发表n 活性污泥法论文，此年为活性污泥法创n 始年1.1 活性污泥法历史沿革第4页1.2 活性污泥法基本原理 向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主微生物类群，含有很强吸附与氧化有机物能力。利用活性污泥生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中有机污染物。然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多出部分则排出活性污泥系统。第5页活性污泥法基本过程示意图 第6页活性污泥系统活性污泥系统曝气池曝气池二次沉淀池二次沉淀池污泥回流系统污泥回流系统剩下污泥排走系统剩下污泥排走系统供氧系统供氧系统供氧系统供氧系统1.3 活性污泥系统主要组成及其功效第7页曝气池曝气池曝气池曝气池 1 1）反应主体，有机物被去除，同时伴随活性污泥微生物增殖。）反应主体，有机物被去除，同时伴随活性污泥微生物增殖。2 2）基本设计参数：（城市污水）基本设计参数：（城市污水）悬浮固体量（悬浮固体量（X）：）：-3000mg/L;溶解氧（溶解氧（DO）：）：1-2mg/L BOD-BOD-污泥负荷率：污泥负荷率：0.30.5kgBOD5/kgMLSSd 二次沉淀池：二次沉淀池：二次沉淀池：二次沉淀池：1 1）活性污泥和水分离，确保净化水出水水质；）活性污泥和水分离，确保净化水出水水质；2 2）得得到到浓浓缩缩污污泥泥，一一部部分分确确保保污污污污泥泥泥泥回回回回流流流流；另另一一部部分分作作为为剩剩剩剩下下下下污泥污泥污泥污泥排出系统。排出系统。第8页剩下污泥排走系统剩下污泥排走系统剩下污泥排走系统剩下污泥排走系统：1 1）维持活性污泥系统正常运行，必须定时排泥维持活性污泥系统正常运行，必须定时排泥;2 2）为了使曝气池内经常保持高度活性活性污泥。为了使曝气池内经常保持高度活性活性污泥。3 3）去除有机物主要路径之一。去除有机物主要路径之一。污泥回流系统污泥回流系统污泥回流系统污泥回流系统：1 1）维持曝气池内污泥浓度，活性污泥需要回流；）维持曝气池内污泥浓度，活性污泥需要回流；2 2）回流比改变，可调整曝气池运行工况。）回流比改变，可调整曝气池运行工况。基本运行参数：（城市污水）基本运行参数：（城市污水）基本运行参数：（城市污水）基本运行参数：（城市污水）回流污泥浓度回流污泥浓度回流污泥浓度回流污泥浓度（Xr）：）：8000-1mg/L供氧系统供氧系统供氧系统供氧系统：1 1）为好氧微生物提供代谢所需溶解氧）为好氧微生物提供代谢所需溶解氧2 2）使得活性污泥处于悬浮状态）使得活性污泥处于悬浮状态第9页颜色黄褐色状态似矾花絮绒颗粒味道土腥味相对密度曝气池混合液：1.0021.003回流污泥：1.0041.006粒经0.020.2 mm20100 cm2/mL比表面积1.4 活性污泥性质第10页活性污泥微生物性质活性污泥微生物性质主要微生物：主要微生物：好氧菌、真菌、原生动物以及后生动物好氧菌、真菌、原生动物以及后生动物A好氧菌好氧菌：活性污泥净化功效最活跃成份：活性污泥净化功效最活跃成份n 曝气池混合液细菌总数曝气池混合液细菌总数1108个个/mL。n主要菌种有：动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌主要菌种有：动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等特征：特征：1）绝大多数是好氧和兼性异养型原核细菌；）绝大多数是好氧和兼性异养型原核细菌；2）在好氧条件下，含有很强分解有机物功效；）在好氧条件下，含有很强分解有机物功效；3）含有很高增殖速率，其世代时间仅为）含有很高增殖速率，其世代时间仅为20 30分钟；分钟；4）动胶杆菌含有将大量细菌结成为）动胶杆菌含有将大量细菌结成为“菌胶团菌胶团”功效。功效。真菌在活性污泥中不占优势真菌在活性污泥中不占优势第11页B、原生动物原生动物-在活性污泥中大约为在活性污泥中大约为51032104个个/ml0.1mm钟虫小口钟虫草履虫盖纤虫肾形虫变形虫肉足虫肉足虫鞭毛虫鞭毛虫纤毛虫纤毛虫纤毛虫纤毛虫原生动物中以纤毛虫居多数，固着型纤毛虫可作为指示生物，固着型纤毛虫如钟虫、等枝虫、盖纤虫、独缩虫、聚缩虫等出现且数量较多时，说明培养成熟且活性良好。第12页C、后生动物后生动物线虫轮虫轮虫第13页原（后）生动物作为原（后）生动物作为“指示性生物指示性生物”数量数量第14页混合液悬浮固体浓度MLSS（Mixed Liquor Suspended Solid)式中：Ma具备活性细胞成份；Me内源代谢残留微生物有机体；Mi未代谢不可生化有机悬浮固体；Mii吸附无机悬浮固体。MLSS=Ma+Me+Mi+Mii(mg/L混合液）1.5 活性污泥性能指标第15页按有机性和无机性成份：处理生活污水活性污泥MLVSS:70%NVSS:30%MLSS表示悬浮固体物质总量，MLVSS挥发性固体成份表示有机物含量，MLNVSS灼烧残量，表示无机物含量。MLVSS包含了微生物量，但不但是微生物量，因为测定方便，当前还是近似用于表示微生物量。MLVSS:普通范围为5575NVSS:普通范围为2545第16页污泥沉降比：SV活性污泥沉降浓缩性能 取混合液至1000mL或100mL量筒，静止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥体积，以占混合液体积百分比（%）表示污泥沉降比。污泥体积指数：SVI SV不能确切表示污泥沉降性能，故人们想起用单位干泥形成湿泥时体积来表示污泥沉降性能，简称污泥指数，单位为mL/g。第17页 SVI值能很好地反应出活性污泥涣散程度和凝聚沉降性能。良好活性污泥SVI常在50120之间，SVI值过低，说明污泥活性不够，可能是水体中营养元素缺失造成。SVI过高污泥,，说明可能发生污泥膨胀。如因丝状菌过分繁殖所致，则应投加对应消毒剂，必要时要抽干好氧池重新培养好氧污泥。第18页污泥回流比污泥回流比R RQr、Xr曝气池曝气池V、X二沉池二沉池Q+QrXQ-QwXeQQw、Xr依据泥量平衡关系：依据泥量平衡关系：假如活性污泥SVI值增高，它在二次沉淀池内浓缩浓度会降低，即Xr降低，为了使在曝气池内混合液活性污泥浓度保持一定，就需要加大污泥回流量。或或第19页 在MLSS一定条件下，SVI值越高，所应采取污泥回流比也越大。第20页指曝气池全部活性污泥平均更新一次所需时间，活性污泥在指曝气池全部活性污泥平均更新一次所需时间，活性污泥在曝气池内平均停留时间，故曝气池内平均停留时间，故又称细胞平均停留时间又称细胞平均停留时间：曝气池曝气池内活性污泥总量与每日排放污泥量（出水内活性污泥总量与每日排放污泥量（出水+剩下污泥）剩下污泥）之比，之比，单位单位d。当当Xe0时，时，污泥龄是活性污泥系统设计与运行管理主要参数，反应了活性污泥吸附有机物后进行稳定氧化时间长短。污泥龄不能太长，不然污泥会老化，影响处理效果；污泥龄不能短于活性污泥中微生物世代时间，不然在曝气池中不能大量增殖。污泥龄(c)第21页 活性污泥在曝气过程中，对有机物降解（去除）过程可分为两个阶段：吸附阶段稳定阶段1.6 活性污泥降解污水中有机物过程第22页活性污泥早期吸附作用活性污泥早期吸附作用曝气过程曝气过程降解降解早期吸附早期吸附BOD5第23页好氧活性污泥法中好氧活性污泥法中异养微生物异养微生物代谢路径代谢路径内源呼吸产物内源呼吸产物 +能量能量(CO2、H2O、NH3、SO42-)废水中废水中可可降解有机物降解有机物新细胞物质新细胞物质（C5H7NO2）代谢产物代谢产物 (CO2、H2O、NH3、SO42-)(1/3)分解代谢分解代谢(2/3)合成代谢合成代谢+异养微生物异养微生物O2 能量能量净增细胞物质净增细胞物质内源呼吸内源呼吸80%20%内源呼吸残留物内源呼吸残留物O2无机代谢产物无机代谢产物,随出水排出随出水排出少许能量少许能量剩下污泥剩下污泥摄取摄取即废水生物处理中活性污即废水生物处理中活性污泥增加部分，称为剩下污泥。泥增加部分，称为剩下污泥。第24页活性污泥法曝气过程中污水中有机物改变分析总结废水中有机物残留在废水中有机物从废水中去除有机物微生物不能利用有机物微生物能利用有机物微生物能利用而还未利用有机物微生物不能利用有机物微生物已利用有机物（氧化和合成）（吸附量）增殖微生物体氧化产物第25页 活性污泥膨胀是活性污泥工艺运行中主要问题。正常活性污泥沉降性能良好，其污泥体积指数SVI在50150之间；当活性污泥不正常时，污泥不易沉淀，反应在SVI值升高。混合液在1000mL量筒中沉淀30min后，污泥体积膨胀，上层澄清液降低，这种现象称为活性污泥膨胀。活性污泥膨胀可分为污泥中丝状菌大量繁殖造成丝状菌性膨胀并无大量丝状菌存在非丝状菌性膨胀 污泥膨胀及其控制 1.7 活性污泥系统运行中异常情况第26页丝状菌性膨胀絮花状物质，其骨干是菌胶团正常活性污泥丝状菌大量出现，主要是有鞘细菌和硫细菌不正常情况下 当污泥中有大量丝状菌时，大量有一定强度丝状体相互支撑、交织，大大恶化了污泥沉降、压缩性能，形成了污泥膨胀。第27页丝状菌性膨胀主要因素污水水质运行条件工艺方法 含有有毒物质废水 含溶解性碳水化合物多污水往往发生由浮游球衣细菌引发丝状膨胀。含硫化物多污水往往发生由硫细菌引发丝状膨胀。氮、磷含量不平衡废水 pH过高或者过低时，轻易产生膨胀。第28页丝状菌性膨胀主要因素污水水质运行条件工艺方法 曝气池混合液受到冲击负荷；污泥龄过长及有机负荷过低，营养物不足 混合液中溶解氧浓度太低第29页丝状菌性膨胀主要因素污水水质运行条件工艺方法第30页非丝状菌性膨胀 非丝状菌性膨胀主要发生在污水水温较低而污泥负荷太高时。微生物负荷高，细菌吸收了大量营养物，但因为温度低，代谢速度较慢，就积贮起大量高黏性多糖类物质。这些多糖类物质积贮，使活性污泥表面附着水大大增加，使污泥形成污泥膨胀。发生污泥非丝状菌性膨胀时，处理效率仍很高，上清液也清澈。第31页 在运行中，如发生污泥膨胀，针对膨胀类型和丝状菌特征，可采取抑制办法：(1)控制曝气量，使曝气池中保持适量溶解氧；(2)调整pH；(3)如磷、氮百分比失调，可适量投加氮化合物和磷化合物；(4)投加有机或者无机混凝剂或助凝剂，增大活性污泥比重，使之在二沉池内易于分离(6)城市污水厂污水在经过沉砂池后，跳跃初沉池，直接进入曝气池。(5)投加化学药剂，灭杀或者抑制丝状菌。惯用灭菌剂有NaClO,ClO2，Cl2，H2O2和漂白粉等。第32页 污泥上浮是因为曝气池内污泥泥龄过长，硝化进程较高（普通硝酸盐达5 mg/L以上），因而污泥在二沉池底部产生反硝化，硝酸盐成为电子受体被还原，产生氮气附于污泥上，从而使污泥比重降低，整块上浮。另外，曝气池内曝气过分，使污泥搅拌过于激烈，生成大量小气泡附聚于絮凝体上，也可能引发污泥上浮。控制办法增加污泥回流量或及时排除剩下污泥，在脱氮之前将污泥排除污泥上浮及其控制 降低混合液污泥浓度，缩短污泥龄和降低DO等第33页控制办法化学泡沫：采取水冲或加消泡剂。另外，用风机机械消泡也是有效办法。泡沫问题及其控制 增大排泥，降低污泥龄，预防为主 泡沫可分为化学泡沫，呈乳白色生物泡沫，多呈褐色第34页2 污水生物处理经典工艺及发展第35页n 渐 减 曝 气n 多点进水法n 完全混正当n 浅 层 曝 气n 高负荷曝气n 延 时 曝 气n 接触稳定法n 氧化沟n 纯 氧 曝 气n 吸附生物降解工艺（AB法）n 序批式活性污泥法（SBR法）污水生物处理常见工艺形式第36页渐 减 曝 气 第37页在推流式传统曝气池中，混合液需氧量在长度方向是逐步下降。实际情况是：前半段氧远远不够，后半段供氧量超出需要。渐减曝气目标就是合理地布置扩散器，沿池长渐减曝气，而总空气量不变，这么能够提升处理效率。渐 减 曝 气 第38页 针对普通（推流式）曝气池进口负荷过大而改进。废水沿池长分多点进入（进口为34个），以均衡池内有机负荷，克服前段供氧不足，后段供氧过剩缺点，单位容积处理能力提升（容积可减小30%）。多 点 进 水 法 多点进水示意图第39页完 全 混 合 法 在阶段曝气基础上，深入大大增加进水点，同时对应增加回流污泥并使其在曝气池中快速混合，长条形池子中也能做到完全混合状态。完全混合概念第40页第41页（1）池液中各个部分微生物种类和数量基本相同，生活环境也基本相同。（2）入流出现冲击负荷时，池液组成改变也较小，因为骤然增加负荷可为全池混合液所分担，而不是像推流中仅仅由部分回流污泥来负担。完全混合池从某种意义上来讲，是一个大缓冲器和均和池，在工业污水处理中有一定优点。（3）池液里各个部分需氧量比较均匀。完全混正当特征完 全 混 合 法 第42页 浅 层 曝 气 特点：气泡形成和破裂瞬间氧传递速率是最大。在水浅层处用大量空气进行曝气，就能够取得较高氧传递速率。1953年帕斯维尔（Pasveer）研究：氧在10静止水中传递特征，以下列图所表示。第43页扩散器深度以在水面以下0.60.8 m范围为宜，能够节约动力费用，动力效率可达1.82.6 kg(O2)/kwh。能够用普通离心鼓风机。浅层曝气与普通曝气相比，空气量增大，但风压仅为普通 曝气1/41/6左右，约10 kPa，故电耗略有下降。曝气池水深普通34m，深宽比1.01.3，气量比3040 m3/(m3 H2O.h)。浅层池适合用于中小型规模污水厂。因为布气系统进行维修上困难，没有得到推广利用。第44页 部分污水厂只需要部分处理，所以产生了高负荷曝气法。主要特点F/M负荷高，曝气池中MLSS约为300500 mg/L，曝气时间比较短，约为23 h，处理效率仅约65左右，有别于传统活性污泥法。高负荷活性污泥法在系统和曝气池结构方面，与传统活性污泥法相同，即传统法能够按高负荷活性污泥法系统运行，适合用于处理对处理水质要求不高污水。高负荷曝气第45页nF/M负荷非常低，曝气时间很长，达24 h甚至更长，MLSS较高，到达30006000 mg/L；n活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态，剩下污泥少而稳定，无需消化，可直接排放；n适合用于污水量很小且对处理水质要求高场所，近年来，国内小型污水处理系统多有使用。n池容大，基建费和运行费都较高，占用较大土地面积。延 时 曝 气 第46页第47页 接 触 稳 定 法 混合液曝气过程中第一阶段BOD5下降是因为吸附作用造成，对于溶解有机物，吸附作用不大或没有，所以，把这种方法称为接触稳定法，也叫吸附再生法。混合液曝气完成了吸附作用，回流污泥曝气完成稳定作用。第48页 污水和经过在再生池充分再生且活性很强活性污泥同时进入吸附池，在这里充分接触3060 min，使大部分呈悬浮、胶体和部分溶解性状态有机物为活性污泥所吸附，使污水中有机物浓度大幅度降低。混合液继之流入二沉池，进行泥水分离，澄清水排放，污泥则从底部进入再生池，在这里首先进行分解和合成代谢，然后活性污泥微生物进入内源呼吸期，活性得到充分恢复，在其进入吸附池与废水接触，充分发挥其吸附能力。第49页 氧化沟是延时曝气法一个特殊形式，它池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置。曝气装置转动，推进沟内液体快速流动，含有曝气和搅拌两个作用，沟中混合液流速约为0.30.6 m/s，使活性污泥呈悬浮状态。氧 化 沟 第50页氧化沟特点：（a）氧化沟HRT和SRT比普通生物处理法长（1040 h），能够不设首次沉淀池，污泥也不需要进行厌氧消化；（b）占地面积少。省略了首次沉淀池、污泥消化池，有时还可省略二次沉淀池和污泥回流装置，使污水厂总占地面积不但没有增大，相反还可缩小；（c）氧化沟含有推流特征，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。经过对系统合理设计与控制，能够取得最好除磷脱氮效果。（d）氧化沟曝气设备和结构形式多样化，运行灵活，依据不一样目标能够设计各种形式氧化沟。氧 化 沟 第51页工作特征分析：n假如着眼于整体，能够认为氧化沟是一个完全混合池，其中污水水质几近一致，它所以能够处理高浓度有机废水，能够承受水量和水质冲击负荷。n假如着眼于氧化沟中某一段，就能够发觉一些推流式特征。这种水流搅动情况和溶解氧浓度沿池长改变特征，十分有利于活性污泥生物凝聚作用，且能够利用来进行硝化、反硝化作用以及吸磷、释磷作用，以到达生物脱氮除磷效果。氧 化 沟 第52页第53页曝气转盘设备曝气转盘设备(美国美国US Filter产品产品)第54页曝气转刷设备曝气转刷设备(OTV-Gruger(OTV-Gruger产品产品)第55页 荷兰荷兰DHVDHV企业表曝机企业表曝机第56页潜水搅拌机潜水搅拌机 水下推进器水下推进器第57页 Carrousel氧化沟是60年代末由荷兰DHV企业研制成功，当初开发这一工艺主要目标是寻求一个渠道更深、效率更高和机械性能更加好系统设备，来改进和填补当初流行转刷式氧化沟技术弱点。其结构如图所表示。卡鲁塞尔氧化沟图1一出水堰：2一曝气器氧化沟形式 第58页 它是一个多沟串联系统，进水与活性污泥混合后沿箭头方向在沟内作不停循环流动。Carrousel氧化沟采取垂直安装低速表面曝气器，每组沟渠安装一个，均安装在同一端，所以形成了靠近曝气器下游富氧区和曝气器上游以及外环缺氧区。这不但有利于生物凝聚，还使活性污泥易于沉淀。其BOD5去除率可达95%99%，脱氮效率约为90%，除磷效率约为50%。Carrousel氧化沟技术特征 第59页nCarousel氧化沟表面曝气机单机功率大，其水深可达5 m以上，使氧化沟占地面积降低，土建费用降低。n因为曝气机周围局部区域能量强度比传统活性污泥曝气池中强度高得多，使得氧转移效率大大提升，平均传氧效率到达最少2.1 kg/kWh。所以，Carrousel氧化沟含有极强混合搅拌耐冲击能力。当有机负荷较低时，能够停顿一些曝气器运行，在确保水流搅拌混合循环流动前提下，节约能量消耗。Carrousel氧化沟技术特征 第60页交替工作氧化沟(V-R型)图1沉砂池；2曝气转刷；3出水堰；4排泥管；5污泥井；6氧化沟二池交替工作氧化沟(D型)图1沉砂池；2曝气转刷；3一出水堰；4一排泥管；5一污泥井交替式氧化沟 第61页 VR型氧化沟是将曝气沟渠分为A、B两部分，其间有单向活扳门相连。利用定时改变曝气转刷旋转方向，以改变沟渠中水流方向，使A和B两部分交替地作为曝气区和沉淀区，所以不需另设二沉池。当沉淀区改变为曝气区运行时，己沉淀污泥会自动与水相混合，所以不需设置污泥回流装置。这种系统简化了流程，节约了基建费用和运行费用，管理也很方便。nD型氧化沟由容积相同A、B两池组成。串联运行，交替地作为曝气池和沉淀池，普通以8小时为一个运行周期。n该系统可得十分优质出水和稳定污泥，一样不需设污泥回流装置。n缺点是曝气转刷利用率仅为37.5%。第62页 为了克服D型系统缺点，又开发了三沟式(T型)氧化沟，从而将设备利用率提升到了58%，而后发展动态次序沉淀(DSS)氧化沟设备利用率为70%。三池交替工作氧化沟系统(T型)图1沉砂池：2曝气转刷：3出水溢流堰：4排泥井：5污泥井第63页 交替式氧化沟主要是为了去除BOD5。假如要同时除磷脱氮，对于双沟式氧化沟就需在氧化沟前后分别增设厌氧池和沉淀池(DE型)。三沟式氧化沟除磷脱氮可在同一反应器中完成。值得一提是，这些简单氧化沟系统没有单独设置反硝化区，但因为运行过程中设置了停曝期来进行反硝化，从而取得较高氮去除率。第64页n该系统由三个相同氧化沟组建在一起作为一个单元运行，三个氧化沟之间相互双双连通。n在运行时，两侧A、C两池交替地用作曝气池和沉淀池。中间B池一直维持曝气，进水交替地引入A池或C池，出水对应地从C池或A池引出。这么做提升了曝气转刷利用率，还有利于生物除磷。n进水分配和出水调整堰完全靠自控装置控制。n三沟式氧化沟脱氮是经过双速电机来实现，曝气转刷能起到混合器和曝气器双重功效。三沟式氧化沟技术特征第65页三池交替工作式氧化沟运行过程可分为6个阶段，如图所表示。整个工作周期为8小时。依靠三池工作状态转换，能够免去污泥回流和混合液回流，利用费用可大大节约。三沟式氧化沟技术特征第66页 Orbal氧化沟是一个多渠道氧化沟系统，沟中有若干多孔曝气圆盘水平旋转装置，用以进行传氧和混合。Obral氧化沟第67页 氧化沟由多个同心沟渠组成，沟渠呈圆形或椭圆形，进水先引入最外沟渠，在其中不停循环同时，依次引入下一个沟渠，最终从中心沟渠排出，这相当于一系列完全混合反应池串联在一起。Orbal系统中每一圆形沟渠均表现出单个反应器特征。比如，对氧吸收率进水渠最高，出水渠最低，对应溶解氧浓度从外沟到内沟依次增高。Orbal这种串联形式，能够兼有完全混合式与推流式优点。Obral氧化沟第68页ObraI氧化沟技术特征n曝气设备均采取曝气转盘。因为曝气盘上有大量曝气孔和楔形突出物，增加了推进混合和充氧效率，水深可达3.54.5m，并保持沟底流速0.30.9m/s。同时能够借助配置各沟中不一样曝气盘数目，改变输入每一沟供氧量。n圆形或椭圆形平面形状，比渠道较长氧化沟更能利用水流惯性，可节约推进水流能耗。n多渠串联形式可降低水流短流现象。第69页 纯 氧 曝 气 纯氧曝气缺点是纯氧发生器轻易出现故障，装置复杂，运转管理较麻烦。在密闭容器中，氧利用率可达8090%，溶解氧饱和度可提升，氧溶解推进力也伴随提升，氧传递速率增加了，因而处理效果好，能够缩小曝气池容，提升曝气池容积负荷，污泥沉淀性也好，污泥膨胀现象发生较少。第70页吸附生物降解工艺（AB法）第71页A级以高负荷或超高负荷运行，B级以低负荷运行，A级曝气池停留时间短，3060 min，B级停留时间 24h。该系统不设初沉池，A级曝气池是一个开放性生物系统。A、B两级各自有独立污泥回流系统，两级污泥互不相混。处理效果稳定，含有抗冲击负荷和pH改变能力。该工艺还能够依据经济实力进行分期建设。第72页73第73页序批式活性污泥法（SBR法）SBR工艺基本运行模式由进水、反应、沉淀、出水和闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束组成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置反应器内依次进行。第74页IV 排水阶段I 进水阶段II 反应阶段III 沉淀阶段V 待机阶段 SBR法五个运行阶段第75页序批式活性污泥法（SBR法）进水期：反应池接纳污水过程。可采取三种方式：非限制曝气（边曝气边进水）、限制曝气（充水完成后再开始曝气）、半限制曝气（充水后期曝气）反应期：进水期结束后或SBR反应器充满水后，进行曝气或搅拌以抵达处理目标（去除BOD、硝化、脱氮除磷）。第76页n沉淀期：该工序相当于传统活性污泥法二沉池，活性污泥絮体进行重力沉降和上清液分离。n排水排泥期：排出活性污泥沉淀后上清液，作为处理出水，一直排放到最低水位。底部沉降活性污泥大部分作为下个处理周期回流污泥使用，过剩污泥被引出排放。n闲置期：经过搅拌、曝气或静置使微生物恢复活性，并起到一定反硝化作用而进行脱氮，为下一个周期创造良好初始条件。第77页序批式活性污泥法（SBR法）主要特点：1、工艺简单、造价低2、时间上含有理想推流式反应器特征。3、运行方式灵活，脱氮除磷效果好。4、污泥沉降性能好。5、对进水水质水量波动含有良好适应性。第78页 (1)工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池功效，无污泥回流设备；(2)耐冲击负荷，在普通情况下（包含工业污水处理）无需设置调整池；(3)反应推进力大,易于得到优于连续流系统出水水质;(4)运行操作灵活，经过适当调整各单元操作状态可到达脱氮除磷效果；(5)污泥沉淀性能好,SVI值较低,能有效地预防丝状菌膨胀;(6)该工艺各操作阶段及各项运行指标可经过计算机加以控制，便于自控运行，易于维护管理。SBR工艺与连续流活性污泥工艺相比优点第79页 (1)容积利用率低；(2)水头损失大；(3)出水不连续；(4)峰值需氧量高；(5)设备利用率低；(6)运行控制复杂；(7)不适合用于大水量。SBR工艺缺点第80页UNITANK工艺 UNITANK又称交替式生物处理池，其基本单元是由三个矩形池组成（A，B，C池）相邻，经过公共墙开洞或池底渠连通。三个池中都安装有曝气系统，能够是微孔曝气头、表曝机或潜水曝气机：外侧两个池（A和C池）设有固定式出水堰及剩下污泥排放装置，他们交替作为曝气池和沉淀池，中间池子（B池）只能作为曝气反应池。另外，污水经过闸门控制能够进入任意一个池子，采取连续进水，周期交替运行。SBR变形工艺第81页UNITANK工艺第82页UNITANK工艺 因为UNITANK工艺是传统SBR工艺一个变型，含有SBR工艺运行方式灵活优点，能够经过时间及空间上控制及曝气、搅拌控制，使3个池内形成好氧、缺氧或者厌氧环境，实现各种工艺目标，如：碳源有机物去除、脱氮或者除磷。依据详细处理对象不一样，UNITANK系统运行方式不一样，下面是好氧UNITANK处理系统。第83页(1)污水进入边池A，池内进行曝气，池内混合液经中间池B进入边池C，C池经过固定出水堰排水；(2)A池停顿进水，继续曝气，污水进入B池，C 池继续排水；(3)A池停顿曝气，静沉，污水继续进入B池，C 池继续排水UNITANK工艺第84页(4)污水进入边池C，池内进行曝气，混合液经中间池B进入A池，A池经过固定出水堰排水；(5)C池停顿进水，继续曝气，污水进入B池，A池继续排水；(6)C池停顿曝气，静沉，污水继续进B池，A池继续排水，直至排水完成，完成一个运行周期。整个周期内中间池B一直进行曝气，其中(1)(3)阶段和(4)(6)阶段运行方向恰好相反。UNITANK工艺第85页 当脱氮除磷时，UNITANK系统曝气池内除了设有曝气设备外，还设有搅拌设备等，依据工艺要求，经过对曝气和搅拌设备控制池内形成交替好氧、缺氧、厌氧状态。这些工艺过程实现依赖于在线溶氧仪、在线氧化还原电位等监控设备和系统。UNITANK工艺第86页nCASS是周期循环活性污泥法简称，是在间歇式活性污泥法(SBR)基础上演变而来。最早产生于美国，90年代初引入中国。当前，因为该工艺高效和经济性，应用势头迅猛，受到环境保护部门及用户广泛关注和一致好评。nCASS工艺集反应、沉淀、排水功效于一体，污染物降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性改变之中，从而到达对污染物去除作用，同时还含有很好脱氮、除磷功效。CASS工艺第87页CASS池演示图池演示图第88页CASS池构建池构建nCASS前部设置了生物选择区，后部设置了可升降自动滗水装置。在池末端设有潜水泵，污水经过潜水泵不停从主曝气区抽送至生物选择区中，污泥回流量按最大处理量20考虑。n选择区通常在厌氧或兼氧条件下运行，污泥首先与其中回流污泥混合，基质浓度较高，微生物经过酶快速转移机理快速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷基质快速积累过程，这对进水水质、水量、pH和有毒有害物质起到很好缓冲作用，同时对丝状菌生长起到抑制作用，可有效预防污泥膨胀；同时还含有促进磷深入释放和强化反硝化作用；另外在这个区难降解大分子物质易发生水解作用。第89页 CASS操作流程操作流程1 曝气阶段曝气阶段 曝气装置充氧，有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中NH3-N经过微生物硝化作用转化为NO3-N。2 沉淀阶段沉淀阶段停顿曝气，微生物利用水中剩下DO进行氧化分解。反应池由好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化反应。活性污泥逐步沉到池底，上层水变清。3 滗水阶段滗水阶段沉淀结束后，反应池末端滗水器开始工作，自上而下逐步排出上清液。反应池逐步过渡到厌氧状态继续反硝化。4 闲置阶段闲置阶段 闲置阶段即是滗水器上升到原始位置阶段。第90页CASS技术特征技术特征1 1 连续进水，间断排水连续进水，间断排水2 2 运行上时序性运行上时序性3 3 运行过程非稳态性运行过程非稳态性4 4 溶解氧周期性改变，浓度梯度高溶解氧周期性改变，浓度梯度高第91页3 生物脱氮除磷第92页生物脱氮除磷意义生物脱氮除磷意义 城市污水经传统二级处理以后，即使绝大部分悬浮固体和有机物被去除了，但还残留微量悬浮固体和溶解有害物，如氮和磷等化合物。氮、磷为植物营养物质，能助长藻类和水生生物，引发水体富营养化，影响饮用水水源。第93页废水或污水中营养元素（N、P）对水体和人类危害有哪些？n(1)使水味变得腥臭难闻；n(2)降低水体透明度；n(3)消耗水体溶解氧；n(4)向水体释放有毒物质；比如：NO3和NO2可被转化为亚硝胺(三致物质)；水中NO2高，可造成婴儿患变性血色蛋白症“Bluebaby”第94页 同化作用去除氮依运行条件和水质而定，假如微生物细胞中氮含量以12.5%计算，同化氮去除占原污水BOD2%5%，氮去除率在8%20%。生物脱氮是在微生物作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2和NxO气体过程。其中包含硝化和反硝化两个反应过程。生物脱氮原理第95页第96页 利用一个被称为聚磷菌（也称为除磷菌、磷细菌等）细菌在厌氧条件下能充分释放其细胞体内聚合磷酸盐（厌氧释磷）；而在好氧条件下，又能超出其生理需要从水中吸收磷（好氧吸磷），并将其转化为细胞体内聚合磷酸盐，从而形成富含磷生物污泥，经过沉淀从系统中排出这种富磷污泥，就可实现生物除磷目标。生物除磷原理第97页生物除磷机理第98页AP/O工艺工艺nA/O工工艺艺(anaerobic/oxic)是是厌厌氧氧/好好氧氧工工艺，工艺简单，水不内循环。艺，工艺简单，水不内循环。n厌厌氧氧池池-释释放放P，有有机机物物厌厌氧氧分分解解；曝曝气气池池-吸收吸收P，去除，去除BOD；沉淀池；沉淀池-泥水分离。泥水分离。厌氧池厌氧池曝气池曝气池沉淀池沉淀池进水进水出水出水剩下污泥剩下污泥回流污泥回流污泥生物除磷工艺第99页Phostrip工艺工艺化学除磷与生物除磷相结合工艺。化学除磷与生物除磷相结合工艺。厌厌氧氧池池曝气池曝气池沉淀池沉淀池进水进水出水出水剩下污泥剩下污泥回流污泥回流污泥混混合合池池搅搅拌拌池池沉淀沉淀化化学学污污泥泥石灰石灰第100页Phostrip工艺特点工艺特点:n除磷效果好除磷效果好,除磷稳定除磷稳定,普通出水磷浓度到达普通出水磷浓度到达1mg/L以下以下,不过没有脱氮功效不过没有脱氮功效;n污泥含磷率高污泥含磷率高,能够作为肥料使用能够作为肥料使用;n工艺流程复杂工艺流程复杂,管理难度高管理难度高,需氧投加石灰需氧投加石灰,基建基建和运行费用较大。和运行费用较大。第101页生物脱氮除磷工艺生物脱氮除磷工艺A2/O工艺进水进水剩下污泥剩下污泥出水出水内回流内回流污泥回流污泥回流进进气气管管第102页A2/O同时脱氮除磷工艺设计参数同时脱氮除磷工艺设计参数水力停留时间/h厌氧反应器0.51.0缺氧反应器0.51.0好氧反应器3.56.0污泥回流比/%50100混合液内循环回流比/%100300混合液悬浮固体浓度/(mgL-1)30005000F/M值/(kgBOD5(kgMLSSd)-1)0.150.7好氧反应器内DO浓度/(mgL-1)2BOD5/P值515（以大于10为宜）第103页Bardenpho工艺工艺特点：各项反应都重复进行两次以上，各反应器均含有各自首要功效，同时还含有12项辅助功效；对废水中有机物、氨氮以及磷去除效果良好。第104页UCT工艺 在前述两种同时脱氮除磷工艺中，都是将回流污泥直接回流到工艺前端厌氧池，其中不可防止地会含有一定浓度硝酸盐，所以会在第一级厌氧池中引发反硝化作用，反硝化细菌将与除磷菌争夺废水中有机物而影响除磷效果，所以提出UCT工艺第105页UCT工艺 工艺特点：将二沉池回流污泥回流到缺氧池，使污泥中硝酸盐在缺氧池中进行反硝化脱氮，同时，为填补厌氧池中污泥流失及除磷效果降低，增设从缺氧池到厌氧池污泥回流，这么厌氧池就能够免受回流污泥中硝酸盐干扰。第106页生物脱氮新技术生物脱氮新技术 近年来许多研究表明，硝化反应不但由自养菌完成，一些异养菌异养菌也能够进行硝化作用；反硝化不只在厌氧条件下进行，一些细菌也可在好氧条件下进行反硝化好氧条件下进行反硝化；而且，许多好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌。第107页n短程硝化反硝化n同时硝化/反硝化脱氮n厌氧氨氧化n全程自养脱氮第108页短程硝化反硝化 从微生物学角度看，短程硝化反硝化并不是什么新东西。但在废水生物脱氮领域，一直流行着全程硝化和全程反硝化理念和做法。习惯成自然，突破传统理念束缚就成了一个创新。实际上，短程硝化反硝化工艺也确实含有不一样于传统生物脱氮工艺微生物特征。第109页经济学原理n短程硝化反硝化省略了NO2-氧化到NO3-及将NO3-还原为NO2-两个阶段NH4+1.5O2 NO2-+H2O+2H+NH4+2.0O2 NO2-+H2O+2H+短程硝化作用硝化作用供氧量节约25%6NO2-+3CH3OH+3CO2 3N2+6HCO3-+3H2O 6NO3-+5CH3OH+CO2 3N2+6HCO3-+7H2O 短程反硝化作用 反硝化作用甲醇消耗量节约40%第110页同时硝化同时硝化/反硝化脱氮反硝化脱氮 传统观点认为硝化和反硝化反应不能同时发生，而近年来好氧反硝化菌和异养硝化菌发觉以及好氧反硝化、异养硝化和自养反硝化等研究进展，奠定了理论基础。最近几年国内外有不少试验和报道证实有同时硝化和反硝化现象，如流化床反应器、生物转盘、SBR、氧化沟工艺等。与传统生物理论相比含有很大优势，它能够在同一反应器内同时进行硝化和反硝化反应，含有以下优点：曝气量降低，降低能耗；无需酸碱中和；缩短反应时间。第111页厌氧氨氧化n以硝酸盐作为氧化剂将氨氧化成氮气；或以氨作为电子供体将硝酸盐还原为氮气生物反应，称为厌 氧 氨 氧 化（anaerobic ammonia oxidation,Anammox)第112页厌氧氨氧化发觉n1977年奥地利理论化学家Broda依据化学反应热力学，预言自然界存在以硝酸盐或亚硝酸盐为氧化剂氨氧化反应，因为与以氧为氧化剂氨氧化反应相比，以NO2-和NO3-为氧化剂氨氧化反应所释放自由能一点也不逊色。既然自然界存在自养型亚硝酸细菌能够催化反应1，那么理论上也应该存在另一个自养型细菌，能够催化厌氧氨氧化反应。第113页n 上世纪90年代，Mulder等人在生物脱氮流化床反应器内发觉了厌氧氨氧化菌存在。接着，van de Graaf等人又以各种方法证实，厌氧氨氧化是一个生物反应。经过长久努力，Strous等人采取梯度离心技术，成功分离了厌氧氨氧化菌。谱系分析证实，被分离两种厌氧氨氧化菌(Brocadia anammoxidans和Kuenenstuttgartiensis)都属于分支横生浮霉细菌。第114页NH4+NH2OHN2H4N2H2N2NO2-NO3-2H2H厌氧氨氧化反应模型 氨被羟胺氧化形成联氨。联氨经过 产生N2和还原能量，后者被用于还原亚硝酸盐产生更多羟胺。第115页谢谢聆听，欢迎交流！Thank you.第116页