水污染控制工程第十二章后半部分.ppt

第十四章 活性污泥法,第六节 脱氮、除磷活性污泥法工 艺及其设计,第七节 二次沉淀池,第八节 活性污泥法系统设计、运行和管理,第六节 脱氮、除磷活性污泥法工艺及其设计,生物脱氮工艺,（a）三段生物脱氮工艺：,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。,（c）缺氧好氧生物脱氮工艺：,该工艺将反硝化段设置在系统的前面，又称前置式反硝化生物脱氮系统。,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。,缺氧-好氧生物脱氮工艺,（b）Bardenpho生物脱氮工艺：,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。,为进一步提高脱氮效率，废水进入第二段反硝化反应器，利用内源呼吸碳源进行反硝化。,最后的曝气池用于吹脱废水中的氮气，提高污泥的沉降性能，防止在二沉池发生污泥上浮现象。,生物脱氮工艺过程设计,缺氧区容积设计,反硝化的影响因素很多，对于一般城市污水，前置反硝化系统有外来碳源时，Kde可取0.030.06gNO3N/(gMLVSS.d)。对于没有外来碳源的后置反硝化系统，可取0.010.03g 0.030.06gNO3N/(gMLVSS.d)。,有人把反硝化速率与缺氧区的有机物负荷（F/M)联系起来，修正反硝化速率：,温度对反硝化速率有影响，可用下式修正：,缺氧区一般设计为完全混合池型，也可以设计成多个完全混合池串联，常采用机械搅拌方式，混合功率采用28W/m3（池容）。,好氧区容积计算,可用污泥龄的概念设计去除有机物及带硝化功能的好氧区池体体积，但硝化系统的污泥龄要比仅去除有机物的系统污泥龄要长，溶解氧对其影响较大，可表示为：,硝化反应池中DO浓度一般足够高，DO/(KO+DO)1，如果再忽略硝化细菌的内源代谢作用，硝化菌的生长速率可简写为：,硝化细菌比增长速率同样受温度影响，15C时硝化细菌的最大比增长速率为0.47/d，硝化菌比增长速率与温度的关系可表示为：,则好氧硝化区的污泥泥龄为：,需氧量计算,总需氧量为去除BOD5所需氧量加上氨氮氧化的需氧量：,对于前置反硝化工艺，硝酸盐作为电子受体时，还原每单位硝酸盐相当于提供2.86单位氧气，所以系统总需氧量应扣除硝酸盐还原提供的氧当量：,混合液回流量,对硝酸盐建立物料平衡：,好氧区产生的硝酸盐,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,增加回流比，可提高处理效果，但一般不大于4。一般典型回流比为23。,碱度平衡,氨氮硝化需要消耗碱度，前置反硝化过程可补充约50%的碱度，如果进水中碱度不足，则无法维持反应混合液pH呈中性，甚至影响反硝化反应的进行。特别是对于工业废水或工业废水比例偏高的城市污水，必须在必要时在硝化池补充碱度，一般对于与生活污水为主的城市污水处理厂，保持反应池pH中性所需碱度为80mg/L（以碳酸钙计）。,(1)A/O法是由厌氧池和好氧池组成的同时去除污水中有机污染物及磷的处理系统。,厌氧-好氧除磷工艺流程,二 生物除磷及生物脱氮除磷工艺,1.A/O生物除磷工艺,(2)Phostrip去除磷工艺流程：,生物除磷工艺过程设计,厌氧区容积设计,tP一厌氧区水力停留时间，一般取12小时。,好氧区容积设计,采用污泥龄计算，如果系统仅需要生物除磷，则SRT时间宜短，在20C为23d，在10C时为45d。低污泥负荷和高SRT对除磷非常不利。,三 生物除磷及生物脱氮除磷工艺,2.A2/O工艺,A2/O工艺基本流程,沉淀池,厌氧池,缺氧池,好氧池,进气管,3.改进的Bardenpho工艺,4.UCT工艺,5.SBR工艺,SBR工艺是将除磷脱氮的各种反应，通过时间顺序上的控制，在同一反应器中完成。,第七节 二次沉淀池,二次沉淀池的功能要求,1.澄清（固液分离）,2.污泥浓缩（使回流污泥的含水率降低，回流污泥的体积减少）,基本原理,二沉池设计的思路,假定混合液在沉淀筒中的静止沉淀实验，可以反映混合液在二沉池中的真实情况，静止沉淀实验所得的数据可以作为设计时的依据。,二沉池要求同时考虑澄清和浓缩的要求。,静止沉淀时，成层沉降速度决定于悬浮固体的浓度，此速度决定了二沉池的澄清能力。由此，即可算出二沉池所需的满足澄清要求的面积。,二沉池的浓缩能力决定于所要求的底流浓度。根据沉速是固体浓度的函数及物料平衡原理，可以按所要求的底流浓度推算出二沉池需要的表面积。,二沉池的实际工作情况,（1）二沉池中普遍存在着四个区：清水区、絮凝区、成层沉降区、压缩区。两个界面：泥水界面和压缩界面。,（2）混合液进入二沉池以后，立即被稀释，固体浓度大大降低，形成一个絮凝区。絮凝区上部是清水区，两者之间有一泥水界面。,（3）絮凝区后是一个成层沉降区，在此区内，固体浓度基本不变，沉速也基本不变。絮凝区中絮凝情况的优劣，直接影响成层沉降区中泥花的形态、大小和沉速。,（4）靠近池底处形成污泥压缩区。,二沉池的实际工作情况,二沉池的澄清能力与混合液进入池后的絮凝情况密切相关，也与二沉池的表面面积有关。,二沉池的浓缩能力主要与污泥性质及泥斗的容积有关。,对于沉降性能良好的活性污泥，二沉池的泥斗容积可以较小。,二次沉淀池的构造和计算,二次沉淀池在构造上要注意以下特点：,（1）二次沉淀池的进水部分，应使布水均匀并造成有利于絮凝的条件，使泥花结大。,（2）二沉池中污泥絮体较轻,容易被出流水挟走,要限制出流堰处的流速,使单位堰长的出水量不超过1.7L/（ms）。,（3）污泥斗的容积，要考虑污泥浓缩的要求。在二沉池内，活性污泥中的溶解氧只有消耗，没有补充，容易耗尽。缺氧时间过长可能影响活性污泥中微生物的活力，并可能因反硝化而使污泥上浮，故浓缩时间一般不超过2h。,二次沉淀池的容积计算方法可用下列两个公式反映：,式中：A澄清区表面积，m2；Q废水设计流量，用最大时流量，m3/h；q沉淀效率参数，m3/（m2h）或m/h；Vs污泥区容积，m3；R最大污泥回流比；ts污泥在二次沉淀池中的浓缩时间，h。,二次沉淀池的构造和计算,第六节 活性污泥法系统设计、运行与管理,水力负荷有机负荷微生物浓度曝气时间微生物平均停留时间（MCRT）氧传递速率回流污泥浓度回流污泥率曝气池的构造十、pH和碱度十一、溶解氧浓度十二、污泥膨胀及其控制,流向污水厂的流量变化,一、水 力 负 荷,水力负荷的变化影响活性污泥法系统的曝气池和二次沉淀池。当流量增大时，污水在曝气池内的停留时间缩短，影响出水质量，同时影响曝气池的水位。若为机械表面曝气机，由于水面的变化，它的运行就变得不稳定。对二次沉淀池为水力影响。,一、水 力 负 荷,二、有机负荷率N,污泥负荷率N和MLSS的设计值采用得大一些，曝气池所需的体积可以小一些。但出水水质要降低，而且使剩余污泥量增多，增加了污泥处置的费用和困难，同时，整个处理系统较不耐冲击，造成运行中的困难。为避免剩余污泥处置上的困难和保持污水处理系统的稳定可靠，可以采用低的污泥负荷率（0.1），把曝气池建得很大，这就是延时曝气法。,曝气区容积的计算，设计中要考虑的主要问题是如何确定污泥负荷率Ls和MLSS的设计值。,三、微生物浓度,在设计中采用高的MLSS并不能提高效益，原因如下：,四、曝 气 时 间,在通常情况下，城市污水的最短曝气时间为3h或更长些，这和满足曝气池需氧速率有关。,五、污泥龄(SRT)(又称泥龄),微生物平均停留时间至少等于水力停留时间，此时，曝气池内的微生物浓度很低，大部分微生物是充分分散的。,微生物的停留时间应足够长，促使微生物能很好地絮凝，以便重力分离，但不能过长，过长反而会使絮凝条件变差。,微生物平均停留时间还有助于说明活性污泥中微生物的组成。世代时间长于微生物平均停留时间的那些微生物几乎不可能在该活性污泥中繁殖。,六、氧 传 递 速 率,氧传递速率要考虑二个过程,要提高氧的传递速率,七、回流污泥浓度,回流污泥浓度是活性污泥沉降特性和回流污泥回流速率的函数。按右图进行物料衡算，可推得下列关系式：,式中：Xa曝气池中的MLSS,mg/L;XR回流污泥的悬浮固体浓度,mg/L;R 污泥回流比。,根据上式可知，曝气池中的MLSS不可能高于回流污泥浓度，两者愈接近，回流比愈大。限制MLSS值的主要因素是回流污泥的浓度。,衡量活性污泥的沉降浓缩特性的指标，它是指曝气池混合液沉淀30min后，每单位质量干泥形成的湿泥的体积，常用单位是mL/g。,（1）在曝气池出口处取混合液试样；（2）测定MLSS（g/L）；（3）把试样放在一个1000mL的量筒中沉淀30min，读出活性污泥的体积（mL）；（4）按下式计算：,活性污泥体积指数SVI,SVI的测定,七、回流污泥浓度,八、污泥回流率,高的污泥回流率增大了进入沉淀池的污泥流量，增加了二沉池的负荷，缩短了沉淀池的沉淀时间，降低了沉淀效率，使未被沉淀的固体随出流带走。,活性污泥回流率的设计应有弹性，并应操作在可能的最低流量。这为沉淀池提供了最大稳定性。,九、曝气池的构造,推流式曝气池,完全混合式曝气池,十、pH和碱度,十一、溶解氧浓度,通常溶解氧浓度不是一个关键因素，除非溶解氧浓度跌落到接近于零。只要细菌能获得所需要的溶解氧来进行代谢，其代谢速率就不受溶解氧的影响。,一般认为混合液中溶解氧浓度应保持在0.52mg/L，以保证活性污泥系统的正常运行。,过分的曝气使氧浓度得到提高，但由于紊动过于剧烈，导致絮状体破裂，使出水浊度升高。特别是对于好氧速度不快而泥龄偏长的系统，强烈混合使破碎的絮状体不能很好地再凝聚。,十二、污泥膨胀及其控制,正常的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，反映在SVI值升高。混合液在1000mL量筒中沉淀30min后，污泥体积膨胀，上层澄清液减少，这种现象称为活性污泥膨胀。,活性污泥膨胀可分为,丝状菌性膨胀,当污泥中有大量丝状菌时，大量有一定强度的丝状体相互支撑、交错，大大恶化了污泥的沉降、压缩性能，形成了污泥膨胀。,丝状菌性膨胀的主要因素,丝状菌性膨胀的主要因素,污水水质,运行条件,工艺方法,丝状菌性膨胀的主要因素,污水水质,运行条件,工艺方法,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。微生物的负荷高，细菌吸收了大量的营养物，但由于温度低，代谢速度较慢，就积贮起大量高黏性的多糖类物质。这些多糖类物质的积贮，使活性污泥的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。,在运行中，如发生污泥膨胀，针对膨胀的类型和丝状菌的特性，可采取的抑制措施：,在设计时，对于容易发生污泥膨胀的污水，可以采用以下一些方法：,