水污染控制工程第06章污水好氧生物处理活性污泥法课件.ppt
目的、适用范围、实质,Activated Sludge Treatment Process,第六章污水的好氧生物处理活性污泥法,9/24/2022,1,罗朝晖,目的、适用范围、实质Activated Sludge Tre,第五节 活性污泥法设计,1、选择类型2、曝气池体积的确定3、回流比4、所需供氧量和供氧设备的选择5、剩余污泥量的处置,经验与理论的结合；经验方法向理论计算过渡有机物负荷率法、劳伦斯和麦卡蒂法、麦金尼法,曝气池的设计计算内容,9/24/2022,2,罗朝晖,第五节 活性污泥法设计1、选择类型经验与理论的结合；经验方法,一、曝气池容积计算,A、活性污泥负荷率：LS基于微生物增殖曲线，以F:M为控制因素,1、有机物负荷率法,B、曝气区容积负荷率：LV,9/24/2022,3,罗朝晖,一、曝气池容积计算A、活性污泥负荷率：LS1、有机物负荷率法,一、曝气池容积计算,2、污泥龄法,9/24/2022,4,罗朝晖,一、曝气池容积计算2、污泥龄法9/24/20224罗朝晖,二、剩余污泥量计算,1、污泥龄法,2、产率系数,9/24/2022,5,罗朝晖,二、剩余污泥量计算1、污泥龄法2、产率系数9/24/2022,三、需氧量计算,1、有机物降解+内源呼吸需氧量,2、微生物降解有机物+内源呼吸需氧量,常用,9/24/2022,6,罗朝晖,三、需氧量计算1、有机物降解+内源呼吸需氧量2、微生物降解有,例题：121,9/24/2022,7,罗朝晖,例题：1219/24/20227罗朝晖,第六节 生物脱氮除磷工艺及其设计,传统活性污泥法去除率较低环境要求越来越高,9/24/2022,8,罗朝晖,第六节 生物脱氮除磷工艺及其设计传统活性污泥法去除率较低9,一、生物脱氮工艺,A）活性污泥法脱氮传统工艺 三段生物脱氮工艺 氧化段、硝化段、反硝化段,将有机物氧化、硝化以及反硝化段独立开来，每一部分都有其自己的沉淀池和各自独立的污泥回流系统。,9/24/2022,9,罗朝晖,一、生物脱氮工艺A）活性污泥法脱氮传统工艺 将,改进类型,9/24/2022,10,罗朝晖,改进类型9/24/202210罗朝晖,B）前置缺氧好氧活性污泥法脱氮系统将BOD去除与反硝化脱氮在同一池中完成缺氧/好氧(Anoxic/Oxic，简称A/O)系统较常用。,反硝化反应以水中的有机物为碳源，曝气池中含有大量的硝酸盐的回流混合液，在缺氧池中进行反硝化脱氮。,9/24/2022,11,罗朝晖,B）前置缺氧好氧活性污泥法脱氮系统 反硝化反,C）后置缺氧好氧活性污泥法脱氮系统,9/24/2022,12,罗朝晖,C）后置缺氧好氧活性污泥法脱氮系统9/24/202212罗,D）Bardenpho生物脱氮工艺,取消三段生物脱氮工艺的中间沉淀池,设立两个缺氧段，第一段利用原水中的有机物为碳源和第一好氧池中回流的含有硝态氮的混合液进行反硝化反应。,9/24/2022,13,罗朝晖,D）Bardenpho生物脱氮工艺取消三段生物脱氮工艺的中间,E）同步硝化反硝化过程（SNdN）,在无明显缺氧区时出现显著的脱氮过程,解释：1、反应器DO分布不均2、缺氧微环境理论3、微生物学,9/24/2022,14,罗朝晖,E）同步硝化反硝化过程（SNdN）在无明显缺氧区时出现显著的,生物脱氮工艺设计,1、缺氧区设计,基于反硝化速率NNO3=VnKdeXv=Q(Nk-Nte)-0.12Xr,9/24/2022,15,罗朝晖,生物脱氮工艺设计1、缺氧区设计基于反硝化速率9/24/202,2、好氧区设计,9/24/2022,16,罗朝晖,2、好氧区设计9/24/202216罗朝晖,3、需氧量计算,氨氮NH4N,硝氮NOxN,9/24/2022,17,罗朝晖,3、需氧量计算氨氮NH4N硝氮NOxN9/24/2022,4、混合液回流量,好氧区产生的硝酸盐量内回流中的硝酸盐+污泥回流中的硝酸盐+出水中含的硝酸盐,QNNO=QRiNNOe+QRNNOe+QNNOe,5、碱度平衡,9/24/2022,18,罗朝晖,4、混合液回流量好氧区产生的硝酸盐量内回流中的硝酸盐QNN,二、生物除磷工艺及其设计,1、Ap/O工艺,9/24/2022,19,罗朝晖,二、生物除磷工艺及其设计1、Ap/O工艺9/24/20221,2、 Phostrip除磷工艺,9/24/2022,20,罗朝晖,2、 Phostrip除磷工艺9/24/202220罗朝晖,生物除磷工艺设计,1、厌氧区容积,VpQ tP,tP=1-2h,2、好氧区容积,c：2-3d(20)；4-5d(10 ),9/24/2022,21,罗朝晖,生物除磷工艺设计1、厌氧区容积VpQ tPtP=1-2h2,三、生物脱氮除磷工艺,1、A2/O工艺,9/24/2022,22,罗朝晖,三、生物脱氮除磷工艺1、A2/O工艺9/24/202222罗,2、改进的Bardenpho工艺,9/24/2022,23,罗朝晖,2、改进的Bardenpho工艺9/24/202223罗朝晖,3、UCT工艺,9/24/2022,24,罗朝晖,3、UCT工艺9/24/202224罗朝晖,4、SBR工艺,9/24/2022,25,罗朝晖,4、SBR工艺9/24/202225罗朝晖,四、脱氮除磷工艺影响因素,1 环境因素：温度、pH、溶解氧2 工艺因素：泥龄、各反应区水力停留时间3 污水成分：营养物质比例,9/24/2022,26,罗朝晖,四、脱氮除磷工艺影响因素1 环境因素：温度、pH、溶解氧9/,功能：澄清；污泥浓缩,第六节 二次沉淀池,二沉池的工作性能直接影响整个系统的运行和处理效果沉淀效果不好，不但影响出水水质，而且会降低回流污泥浓度其结果是：要保证曝气池的设计污泥负荷，就得加大回流比，如果保证原定的回流比不变，就会降低曝气池混合液浓度。增大回流比的结果，减小了废水在曝气池内的停留时间；降低混合液浓度的结果，增大了污泥负荷。可见沉淀效果将从各方面影响到出水水质。,9/24/2022,27,罗朝晖,功能：澄清；污泥浓缩第六节 二次沉淀池二沉池的工作性能直接影,9/24/2022,28,罗朝晖,9/24/202228罗朝晖,9/24/2022,29,罗朝晖,9/24/202229罗朝晖,9/24/2022,30,罗朝晖,9/24/202230罗朝晖,二沉池沉淀特点,二沉池澄清能力与混合液进入池后的絮凝情况相关，也与二沉池表面积相关二沉池浓缩能力主要与污泥性质及泥斗容积有关,9/24/2022,31,罗朝晖,二沉池沉淀特点二沉池澄清能力与混合液进入池后的絮凝情况相关，,构造和设计,要考虑的问题1) 进水要布水均匀，利于泥花结大；2) 限制出流堰流速不超过10m3mh，防止挟走污泥絮体；3) 污泥斗容积要考虑污泥浓缩要求，停留时间不超过2h，防止缺氧时间过长产生反硝化，造成污泥上浮。,竖流式沉淀池：能获得较大的污泥浓度，占地少以及排泥方便，应用较广辐流式沉淀池：流量较大时可采用圆型辐流式沉淀池多采用机械排泥，方形辐流式沉淀池常用多斗静压排泥。,9/24/2022,32,罗朝晖,构造和设计要考虑的问题竖流式沉淀池：能获得较大的污泥浓度，占,二沉池计算,较常采用的沉淀时间为l.52.5h，水力表面负荷为1.l1.8mh，污泥浓度高时用低值。,A=qV/u V=rqvt,一般按沉淀时间计算容积，然后确定池水深度，如果采用平流式沉淀池，水平流速最大值比初沉池小一半，原因是异重流导致有效过水断面减小,9/24/2022,33,罗朝晖,二沉池计算较常采用的沉淀时间为l.52.5h，水力表面负荷,1、水力负荷2、有机负荷3、微生物浓度4、曝气时间5、微生物平均停留时间6、氧传递速率,7、回流污泥浓度8、回流污泥率9、曝气池的构造10、pH值和碱度11、溶解氧浓度,第七节 活性污泥法系统设计与运行,9/24/2022,34,罗朝晖,1、水力负荷7、回流污泥浓度第七节 活性污泥法系统设计与运行,影响水力特征的因素：,水力负荷的变化对活性污泥系统的影响： 污水在曝气池和二沉池的停留时间,方法：设调节池泵站采用螺旋泵预留安全流量,1、水力负荷,A 流量变化与当地生活方式及集流范围相关有日变化、季节变化，变幅与城市大小有关,B 排水体制合流制排水系统中雨水流量的冲击,C 泵站的影响,9/24/2022,35,罗朝晖,影响水力特征的因素：水力负荷的变化对活性污泥系统的影响：方法,有机负荷率高-曝气池体积小-出水水质下降，污泥处理困难,有机负荷率低-曝气池体积大-出水水质好，污泥量少,2、有机负荷,主要的设计参数,9/24/2022,36,罗朝晖,有机负荷率高-曝气池体积小-出水水质下降，,3、微生物浓度,MLSS浓度提高：Ns降低，曝气池容积减少。,常规鼓风曝气的活性污泥法的MLSS约2000mg/L,1、MLSS不等于活性微生物量 提高MLSS浓度使回流比增大，泥龄大，MLVSS/MLSS降低2、高MLVSS影响二沉池沉淀3、高MLSS要求相应的曝气设施一般曝气设施有其合理的氧传递速率范围，否则将降低其充氧动力效率,MLSS浓度不能无限提高,9/24/2022,37,罗朝晖,3、微生物浓度MLSS浓度提高：Ns降低，曝气池容积减少。常,曝气时间曝气池容积有机负荷供氧关系,有除氮的要求：增加曝气时间,延时曝气法,4、曝气时间,曝气时间与有机负荷相关,城市污水曝气时间最短为3小时,曝气池小曝气时间短有机负荷高需氧速率大供氧量大,曝气池大曝气时间长有机负荷低需氧速率小供氧量小,曝气时间长可降低剩余活性污泥量,9/24/2022,38,罗朝晖,曝气时间曝气池容积有机负荷供氧关系有除氮的要求：增加曝,5、微生物平均停留时间,表示活性污泥更新速度的快慢,停留时间长短对活性污泥絮凝条件的影响,过短：微生物浓度低，絮凝性差过长，微生物老化，絮凝性差,有机负荷率和MLSS浓度决定了微生物平均停留时间,停留时间与回流关系,无回流：微生物平均停留时间水力停留时间有回流：微生物平均停留时间 水力停留时间,通常活性污泥系统中微生物平均停留时间：水力停留时间20：1,9/24/2022,39,罗朝晖,5、微生物平均停留时间表示活性污泥更新速度的快慢停留时间长短,5、微生物平均停留时间,微生物平均停留时间与微生物两阶段去除 微生物平均停留时间稳定时间,微生物平均停留时间与微生物组成 世代时间 微生物平均停留时间 则不能繁殖,9/24/2022,40,罗朝晖,5、微生物平均停留时间微生物平均停留时间与微生物两阶段去除微,氧的传递过程包括1）氧从气相向水相的传递和 2）水相向生物表面的传递,表面曝气装置和水下曝气装置的传氧过程与设置,6、氧传递速率,9/24/2022,41,罗朝晖,氧的传递过程包括1）氧从气相向水相的传递和表面曝气装置和水下,7、回流污泥浓度,回流污泥浓度与活性污泥沉淀特性、污泥回流速率有关,一般为SVI=100，相应的Sr=10000mg/L,按物料平衡,9/24/2022,42,罗朝晖,7、回流污泥浓度回流污泥浓度与活性污泥沉淀特性、污泥回流速率,8、回流污泥率,常量污泥回流的优点,按,则,高回流比增大了二沉池负担,9/24/2022,43,罗朝晖,8、回流污泥率常量污泥回流的优点按则高回流比增大了二沉池负担,推流式：短流问题（纵向混合）完全混合式：池体较大时的混合问题,9、曝气池的构造,9/24/2022,44,罗朝晖,推流式：短流问题（纵向混合）9、曝气池的构造9/24/202,10、pH值和碱度,正常运行时pH6.5-8.5污水中的碱度（缓冲）来源： 1）蛋白质代谢产生碳酸铵 2）水中的天然碱度污水中的酸的来源： 微生物分解产生的CO2和有机酸,9/24/2022,45,罗朝晖,10、pH值和碱度正常运行时pH6.5-8.59/24/2,11、溶解氧浓度,混合液最低溶解氧浓度：0.5-2.0mg/L,过分曝气不利于沉淀,9/24/2022,46,罗朝晖,11、溶解氧浓度混合液最低溶解氧浓度：0.5-2.0mg/L,一、活性污泥沉降性能恶化与污泥膨胀,活性污泥沉降性能恶化现象：,1、分散生长：出水混浊，没有成层沉降，没有絮体2、微细或针状絮凝体：SVI低，雾状混浊出水3、污泥膨胀：SVI高，上清液清澈，回流污泥浓度低4、粘性污泥：污泥无法分离，有粘性泡沫5、污泥上浮：二沉池表面形成浮渣层，有大量气泡6、泡沫：二沉池表面形成大量泡沫，难以清除和破碎,12、污泥膨胀及其控制,9/24/2022,47,罗朝晖,一、活性污泥沉降性能恶化与污泥膨胀活性污泥沉降性能恶化现象：,一般SVI为50-150，大于200可认为处于污泥膨胀,Palm：SVI150为污泥膨胀Pulol：SVI200为污泥膨胀实际情况：SVI在200ml/g时，许多污水厂仍能正常运行。,二、污泥膨胀的描述指标和标准,由于某种原因，活性污泥的沉降性能恶化，SVI不断上升，沉淀池污泥面不断上升。造成污泥流失，曝气池中的MLSS浓度降低，从而破坏正常的处理工艺操作的现象,12、污泥膨胀及其控制,9/24/2022,48,罗朝晖,一般SVI为50-150，大于200可认为处于污泥膨胀Pal,1、丝状菌性膨胀（丝状菌过度生长）90以上,2、非丝状菌性膨胀（菌胶团细菌体内大量积累高粘性多糖物质）,主要因素：1）污水水质；2）运行条件； 3）工艺方法,低温高负荷时发生,三、活性污泥膨胀类型：,活性污泥是菌胶团细菌与丝状菌共生体系,主要类型：1）低基质浓度型；2）低DO型； 3）营养缺乏型；4）高硫化物型；5）低pH型,主要成因理论：表面积容积比（A/V）假说；积累/再生（AC/SC）假说；选择性准则等,污泥膨胀及其控制,9/24/2022,49,罗朝晖,1、丝状菌性膨胀（丝状菌过度生长）90以上2、非丝状菌性膨,运行时的控制措施：,1、控制曝气量2、调整pH 值3、调整营养比例4、投加药剂5、不经初沉池,设计时的措施：,1、减小初沉池2、采用两级生物处理法3、曝气池前端加补填料4、用气浮池代替二沉池,四、控制措施,污泥膨胀及其控制,9/24/2022,50,罗朝晖,运行时的控制措施：1、控制曝气量设计时的措施：1、减小初沉池,
