污水的好氧生物处理.ppt

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,轮虫电镜,5.1.2 微生物的代谢与污水的生物处理,（一）微生物的新陈代谢 新陈代谢：微生物不断从外界环境中摄取营养物质，通过生物酶催化的复杂生化反应，在体内不断进行物质转化和交换的过程。,5.1.2 微生物的代谢与污水的生物处理,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 微生物的代谢与污水的生物处理,厌氧分解代谢 在无分子氧的情况下进行的生物氧化。只有脱氢酶系统，没有氧化酶系统。受氢体不是分子氧。底物氧化不彻底，最终产物不是二氧化碳和水，而是一些较原来底物简单化合物含有相当的能量，故释放能量较少。,5.1.2 微生物的代谢与污水的生物处理,厌氧分解代谢 例如：葡萄糖发酵的过程：生物氧化作用不彻底，最终形成还原性产物，是比原来底物简单的有机物，在反应过程中，释放的自由能较少。例如：在反硝化作用中，,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。,5.1.2.2 污水的生物处理,废水的厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。在这个过程中，部分有机物转化为CH4，部分被分解为CO2、H2O、NH3、H2S等无机物，并为细胞合成提供能量；少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。,5.1.3 微生物生长条件和生长规律,微生物的生长条件,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 生化反应动力学,5.1.4.1微生物增长速度莫诺特（Monod）方程式 反映微生物比增殖速率与有机底物浓度关系（单一底物，纯种微生物）,5.1.4.1微生物增长速度,5.1.4.2 基质降解速度以微反应时段dt内的底物消耗量和dt内的微生物增长量之间的比例关系值，表示：Y=/q式中：Y 产率系数；微生物比增殖速率；q为底物的比降解速度。,5.1.4.2基质降解速度由Y=/q得=Y q 和 max=Ymax q 代入式得：废水生物处理工程中常用基本反应动力学方程式：,5.1.4.3 微生物增长速度1951年由霍克来金等人通过废水生物处理的实验研究工作,发现在废水生物处理中，微生物增长和底物降解之间存在着一定量的关系,提出如下方程式：（1）,5.1.4.2 基质降解速度在（1）式两边同除以cx，得=Yq-Kd产率系数Y以实际测得的观测产率系数Yobs代替。为此，（1）式改为：和=Y obs q上列诸式，表达了生物反应处理器内微生物的净增长和底物降解之间的基本关系。,5.1.5 污水的生化性5.1.5.1 可生化性的评价（1）评价方法,5.1.5.1 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 BOD5/TOD 接种微生物的驯化 水样稀释,5.1.5.2 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,5.1.6 生物处理方法的分类分类：好氧生物处理活性污泥法和生物膜法厌氧生物处理厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法自然生物处理稳定塘法和土地处理法,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。,5.2.1活性污泥法的基本原理,细菌：主要组成部分，1ml正常污泥中含细菌107108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。,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,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510min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CO2和H2O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/m3,（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30min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30min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30min静置沉降后，沉降污泥体积中1g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。,活性污泥法各符号的意义,曝气池污泥浓度X与qc和q的关系：,从c的定义可得：示意,正常情况下Xe很小，可忽略，所以：,系统中微生物量的平衡式：示意,微生物流出量=流入量新生成的量,结 论,对于同一废水及特定的处理环境，出水中BOD的浓度Se仅仅是污泥龄qc 的函数，而与其它因素无关。实际水处理中一般就是通过控制qc 来取得不同的处理效率的。,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qc 来增加去除率的。如果没有污泥回流，则有qcq V/Q，要想提高去除率，就要增加qc，此时要么增加曝气池的体积，要么减少处理量。有回流时qV/Q，qcV/Qw，要想增加qc 只要改变QW即可，即调整QW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（2.0kgBOD5/kgMLSSd），B级以低负荷运行（为0.10.3kgBOD5/kgMLSSd），A级曝气池停留时间短，3060min，B级停留24h。,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。,5.2.2.8 ICEAS法,5.2.2.9 生物脱氮除磷工艺,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。,双膜理论示意图,气相主体,界面,气膜,液膜,Cs,层流,液相主体,C,pg,pi,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。,式中：dC/dt氧的传递速率(氧进入水的速率)，mg/(Lh)；C液相氧的实际浓度，mg/L；Cs氧的饱和浓度，mg/L；KLa液相总传质系数，1/h。,氧传递过程的基本方程:,5.2.3.1 曝气原理,克服液膜障碍的最有效的方法是快速变换气-水界面，即曝气搅拌。推动O2通过液膜的动力是水中氧的饱和浓度Cs和实际浓度C的差。Cs决定于空气中氧的分压，而C值由微生物的耗氧速率确定。,氧的传递速率同气、液两相的界面面积成正比，由于其面积难于估算，所以把它的影响包括在传质系数内，故KLa叫总传质系数。,5.2.3.2 曝气方法和设备,衡量曝气设备效能的指标有动力效率EP、氧转移效率EA和充氧能力。对于鼓风曝气，各种扩散装置在标准状态下的EA值是先通过脱氧清水的曝气试验测定得出的，一般为515左右。,5.2.3.2 曝气方法和设备,动力效率EA是指消耗1kWh电能所转移到液体中去的氧量，单位为kg/kWh。氧转移效率也称氧利用率，指鼓风曝气转移到液体中的氧占供给氧的百分数：EA=(Ro/W)100充氧能力是指叶轮或转刷在单位时间内转移到液体中的氧量kg/h。,曝气设备的要求,良好的曝气设备除上述条件外，还应尽可能满足下列要求：（a）搅拌均匀；（b）构造简单；（c）能耗少；（d）价格低；（e）性能稳定，故障少；（f）不产生噪音及其它公害；（g）对某些工业废水耐腐蚀性强。,（1）鼓风曝气,鼓风曝气是传统的曝气方法，它由加压设备、扩散装置和管道系统三部分组成。加压设备一般采用回转式鼓风机，也有采用离心式鼓风机的。为了净化空气，其进气管上常装设空气过滤器，在寒冷地区，还常在进气管前设空气预热器。,扩散装置的分类：,小气泡扩散装置：扩散板、扩散管或扩散盘属小气泡扩散装置；中气泡扩散装置：穿孔管属中气泡扩散装置；大气泡扩散装置：竖管曝气属大气泡扩散装置；水力剪切扩散装置：倒盆式、撞击式和射流式属水力剪切扩散装置；机械剪切扩散装置：涡轮式属机械剪切扩散装置。,扩散板及其安装方式,扩散管,扩散管是由陶质多孔管组成，其内径4475mm，壁厚614mm，长60Omm，每l0根为一组，通气率为1215m3/根h。目前用软管代替陶质多孔管,该曝气器采用网状膜代替曝气盘用的各种曝气板材，其网很薄，网上的孔径笔直，滤水透气效果均优于微孔板材，不易发生堵塞。网膜采用聚醋酸纤维制成的。网状膜曝气器采用底部供气。,网状膜扩散器,膜片微孔曝气器,优点：不堵塞，可以省去空气滤清装置。,穿孔管曝气器及布置方式,浅层曝气池,竖管,竖管曝气是在曝气池的一侧布置以横管分支成梳形的竖管，竖管直径在l5mm以上，离池底150mm左右。下图所示为一种竖管扩散器及其布置的示意图。竖管属于大气泡扩散器，加强气泡液膜层的更新和从大气中吸氧的过程。,竖管扩散器及其布置形式,水力剪切扩散装置,属于水力剪切扩散装置的有倒盆式、射流式、固定螺旋式和撞击式等右图是倒盆式扩散器,倒盆式扩散器,射流式曝气器,金山l型曝气喷头和SX-l型曝气喷头,散流式曝气器,（2）机械曝气,机械曝气设备的式样较多，大致可归纳为叶轮和转刷两大类。曝气叶轮有安装在池中与鼓风曝气联合使用的，也有安装在池面的，后者称“表面曝气”。它具有构造简单，动力消耗小等优点，故应用较多。常用的表面曝气叶轮有泵型，倒伞型和平板型。,几种叶轮曝气器,不同形式的转刷曝气器,不同的转刷曝气器,各类曝气设备的性能,（3）曝气设备比较,5.2.3.3曝气池的类型与构造,从混合液流型可分为推流式、完全混合式和循环混合式三种；从平面形状可分为长方廊道形、圆形或方形、环形跑道形三种；从曝气池与二次沉淀池的关系可分为分建式和合建式两种。,（1）推流式曝气池,为长方廊道形池子，采用鼓风曝气，扩散装置排放在池子的一侧，可使水流在池中呈螺旋状前进，增加气泡和水的接触时间曝气池的数目随污水厂大小和流量而定，在结构上可以分成若干单元，每个单元包括几个池子，每个池子常由一至四个折流的廊道组成。,推流式曝气池结构示意图,曝气池的池长可达100m。为了防止短流，廊道长度和宽度之比应大于5，甚至大于10。为了使水流更好的旋转前进，宽深比不大于2，常在1.52之间。池深常在35m。曝气池进水口一般淹没在水面以下，以免污水进入曝气池后沿水面扩散，造成短流，影响处理效果。,（1）推流式曝气池,（1）推流式曝气池,（2）完全混合式曝气池,完全混合式曝气池常采用叶轮供氧，多以圆形、方形或多边形池子作单元，主要是因为需要和叶轮所能作用的范围相适应。改变叶轮的直径可以适应不同直径(边长)、不同深度的池子需要。使用完全混合式曝气池时，为了节约占地面积，常常是把曝气池和沉淀池合建。,圆形曝气沉淀池,方形曝气沉淀池,长方形曝气沉淀池,分建式完全混合系统,（3）循环混合式曝气池,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。循环混合式曝气池也称氧化渠或氧化沟，是一种简易的活性污泥系统，属于延时曝气法。,5.2.4 活性污泥系统的工艺设计,5.2.4.1曝气池的设计计算 主要是根据进水情况和出水的要求，选择曝气池的类型，所需的供氧量和排除的剩余活性污泥量等。（1）污泥负荷和容积负荷污泥负荷Ns指单位重量活性污泥在单位时间内所能承受的BOD5量。Ns=QcS0/Vcx=cS0/tcx,5.2.4.1 曝气池设计,容积负荷NV 指单位容积曝气区在单位时间内所能承受的BOD5量。Nv=Q cso/V=Ns cx=cso/t（2）曝气池体积的计算V=Q cso/Ns cx=Q cso/NV,5.2.4.1 曝气池设计,（3）剩余污泥排放量P=aVcxNs bVcx P=aQcso bVcx（4）需氧量QO2=aVcxNs+bVcxQO2=a Qcsos+bVcx,5.2.4.1 曝气池设计,（5）有机负荷的选取去除率的影响,5.2.4.1 曝气池设计,活性污泥特性的影响,高负荷：1.52.0kgBOD/kgMLSSd中负荷：0.20.4kgBOD/kgMLSSd低负荷：0.030.05kgBOD/kgMLSSd,5.2.4.1 曝气池设计,水温的影响 在一定的水温范围内，提高水温，可提高BOD的去除速度和能力，有利于活性污泥絮体的形成和沉淀。水温较高时，可降低回流比，减小污泥浓度，从而相对提高了污泥负荷。,5.2.4.1 曝气池设计,营养比的影响一般负荷：BOD:N:P=100:5:1 延时曝气法：BOD:N:P=100:1:0.5,5.2.4.2 曝气系统的设计,（1）曝气器 n=A/A0（2）管网设计 池外选用无缝钢管，池内用镀锌钢管或ABS管连成回环式管网。（3）风机的选择 小型污水处理厂选用罗茨风机；大型污水处理厂选用离心风机。,5.2.4.3 污泥回流设备的设计,空气提升器：h1=h2/（n1）提升1m3污泥所需空气量：,W=,W=k h2,23elg（h1+10）/10,5.2.4.4 二次沉淀池的设计,沉淀池的面积A=Q/u泥斗的容积V=rQt沉降时间 一般为1.52.5h,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,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1h、留下微生物）进水五分之一反复（改变接近设计值、15d）连续进水开启曝气与沉淀、回流系统（进水）710天提高负荷至运行值。,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,5.2.5.3活性污泥运行中常见的问题,(一)污泥膨胀 广义地把活性污泥的凝聚性和沉降性恶化，以及处理水混浊的现象总称为活性污泥的膨胀。污泥膨胀可大致区分为丝状体膨胀和非丝状体膨胀两种。,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2mg/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510mL/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2mgL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）N2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CH4及CO2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1m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0.51.5mgL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2448h，污泥负荷低，约0.050.2kgBOD5/kgVSSd，曝气池中污泥浓度高，约36g/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）接触稳定（吸附再生）法,（7）吸附-生物降解工艺（AB）（8）SBR,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。,（9）活性生物滤池（ABF）工艺,5.3 生物膜法基本原理 生物膜法的基本原理是微生物附着在介质“滤料”表面上，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H2O、CO2、NH3和微生物细胞物质，污水得到净化，所需氧气一般来自大气。,生物膜的形成和结构生物膜的形成挂膜 污水通过布水设备流到滤床表面上，在重力作用下，污水以水滴的形式向下渗沥，或以波状薄膜的形式向下渗流。污水流过滤床时，有一部分污水、污染物和细菌附着在滤料表面上，微生物便在滤料表面大量繁殖，形成一层充满微生物的粘膜，称为生物膜。,生物膜的形成和结构生物膜结构:细菌、真菌、放线菌、藻类、原生动物、后生动物、肉眼可见的蠕虫、昆虫幼虫等。表层2mm左右为好氧和兼性微生物生存；以下为厌氧微生物。,生物膜的基本流程,生物膜的净化过程,图：生物膜的净化过程,生物膜法的分类和特点,（1）分类1）润壁型生物膜法 2）浸没型生物膜法 3）流动床型生物膜法,生物膜法的分类和特点（2）特点微生物相复杂,能去除难降解的有机物;净化效果好，剩余污泥少;污泥性能好，不易发生污泥膨胀;耐负荷冲击,能处理低浓度废水;操作简便,运行费用低;投资费用较大。,生物滤池,生物滤池分类和运行方式,(1)分类低负荷生物滤池高负荷生物滤池(回流式生物滤池)超负荷生物滤池（塔式生物滤池）,生物滤池分类和运行方式(2)运行方式交替式二级生物滤池法,生物滤池分类和运行方式回流式生物滤池法,qv污水流量；r 回流比,生物滤池分类和运行方式回流式生物滤池法,qv污水流量；r 回流比,生物滤池分类和运行方式 塔式生物滤池法,生物滤池分类和运行方式,生物滤池构造 普通生物滤池示意,生物滤池构造,生物滤池构造(1)滤床典型的生物滤池的构造滤床 布水设备 排水通风系统 池壁,生物滤池构造,(1)滤床滤床由滤料组成。理想的滤料应具备：能为微生物附着提供大量的面积；使污水以液膜状态流过生物膜；有足够的空隙率；有较好的化学性能；有一定的机械强度；价格低廉。,生物滤池构造(1)滤床常用滤料：拳状碎石、碎钢渣、焦炭、塑料、玻璃钢蜂窝状滤料。国内目前采用的玻璃钢蜂窝状块状滤料，孔心间距在20mm左右，空隙率95左右，比表面积在200m2/m3 左右。,滤料,滤料,生物滤池构造(2)布水设备设置目的使污水均匀地分布在滤床表面生物滤池的布水设备分为两类：旋转式布水器和固定式布水系统 旋转式布水器的中央是一根空心立柱，底端与设在池底下面的进水管衔接。其所需水头在0.61.5m左右。,生物滤池构造(2)池壁：围护滤料，减少污水飞溅(3)布水设备固定式布水系统是由虹吸装置、馈水池、布水管道和喷嘴组成。,旋转式布水器实物图,旋转式布水器,固定式布水系统,固定式布水系统,(4)排水通风系统,作用,收集滤床流出的污水与生物膜,保证通风,支撑滤料,生物滤池构造,生物滤池构造(4)池底排水系统的组成,排水假底,用特制砌块或栅板铺成；假底空隙率不小于滤池面积58。,池底除支撑滤料外，还要排泄滤床上的来水，池底中心轴线上有集水沟，坡度约12。集水沟要确保空气在水面上畅通，使滤池中空隙充满空气。,池底,集水沟,生物滤池性能的影响因素(1)滤池高度不同滤床高度的传质过程和能量交换不同：生物膜量 微生物种类 去除有机物速率上层 多 以细菌为主（低级）高下层 少 增加，高级 指数下降进水水质生物膜微生物不同挂膜过程。,生物滤池性能的影响因素(2)负荷率表达形式：水力负荷率：m3/m3d平均滤率：表面水力负荷率，m3/m2d有机负荷率：kg(BOD5)/m3d城市废水由于生物滤池的作用是去除污水中有机物或特定污染物，因此，它的负荷率通常以有机物或特定污染物质为准较合理。,生物滤池性能的影响因素(2)负荷率在低负荷条件下，随着滤率的提高，污水中有机物的传质速率加快，生物膜量增多，滤床特别是它的表面很容易堵塞；在高负荷条件下，随着滤率的提高，污水在生物滤床中停留的时间缩短，出水水质将相应下降。,生物滤池性能的影响因素(3)回流回流-回流水量与进水量之比叫回流比。影响：回流可提高生物滤池的滤率；提高滤率有利于防止产生灰蝇和减少恶臭；回流改善进水质、提供营养和降低有毒物质浓度；回流有调节和稳定进水的作用。,生物滤池性能的影响因素(4)供氧生物滤池中，氧一般直接来自大气，靠自然通风供给。主要影响因素是滤床自然拨风和风速自然拨风推动力是池内温度与气温的差，以及滤池的高度,生物滤池的设计(1)滤床设计容积有机负荷率法a.滤床体积（V）=,生物滤池的设计b滤床高度据计算结合经验确定。确定滤床的总体积和高度，滤床的总面积可以算出。c滤床面积 A=V/h目前生物滤池最大直径为60m，通常是35m以下当总面积不大时，可采用2个滤池。,生物滤池的设计d校核滤速滤速一般不超过30m/d，滤率的确定与进水BOD5有关。面积有机负荷率法a滤床面积=,生物滤池的设计面积有机负荷率法b滤床高度c滤床面积d校核面积水力负荷率法a滤床面积=b滤床高度和体积c校核,生物滤池的设计（2）布水装置设计布水横管根数与直径布水横管根数布水横管的根数决定于池子和滤速，n取偶数，水量大时用4根，一般用2根。设布水横管进口端的流速为u，u一般取1m/s，则：u（D2/4）=Q,生物滤池的设计（2）布水装置设计出水孔数及在布水横管上的位置假定每个出水口喷洒的面积基本相同，孔口数（n）的计算公式为：,生物滤池的设计出水孔数及在布水横管上的位置 池中心算起第i个孔中心离滤池的距离，一般取l i 为：l i,生物滤池的设计（2）布水装置设计布水器的转速布水横管的回转速度与滤速、横管根数有关。滤率/md-1 转速/rmin-1(4根横管)转速/rmin-1(2根横管)15 1 2 20 2 3 25 2 4也可以近似地用下式计算：,5.3.3 生 物 转 盘,生物转盘,生物转盘的构造与工作原理,生物转盘的工艺流程,生物转盘,生物转盘的构造与工作原理生物转盘的主要组成部分：转动轴、转盘、废水处理槽、驱动装置,5.3.1.1生物转盘的构造与工作原理,盘片：直径：23m，转速23转/分，间距2030mm转动轴：直径：50mm以上,长度0.5-7m.处理槽：半圆形或多边形，净空相距2050mm。驱动装置：机械驱动装置；空气驱动装置；水轮驱动装置。,生物转盘,工作原理：生物转盘的主体是垂直固定再水平轴上的一组圆形盘片和一个同它配合的半圆形水槽。工作时，废水流过水槽，生物膜和大气与废水轮替接触，浸没时吸附废水中的有机物，敞露时吸收大气中的氧气。转盘的转动，带进空气，使溶解氧均匀分布。,生物转盘,生物转盘运行示意图,5.3.1.2生物转盘的运行特点,1954年在西德的Heilbronn建成世界上第一座生物转盘污水处理厂。1.不需曝气和回流，运行动力消耗和费用低；2.运行稳定，适应不同废水，技术要求不高；3.剩余污泥量少，易于沉淀脱水；4.没有恶臭、堵塞、泡沫、噪音等问题；,5.3.1.3生物转盘的工艺设计,生物转盘的设计和计算包括：所需转盘总面积；接触氧化槽总体积、转轴长度以及污水在接触反应槽内的停留时间。水力负荷和有机负荷：水力负荷：m3污水/m3槽.天；m3污水/m2盘片.天有机负荷：kgBOD5/m3槽.天；kgBOD5/m2盘片.天,生物转盘的工艺设计,（1）生物转盘的总面积 按负荷率计算的生物转盘各尺寸（2）转盘总片数（3）转盘长度（4）氧化槽有效长度,生物转盘的工艺设计,（5）氧化槽有效容积（6）氧化槽盛水量（7）校核停留时间（8）转盘转速（9）转盘轴功率,生物转盘的发展,（1）空气驱动式生物转盘,生物转盘的发展,（2）与平流式沉淀池合建的生物转盘,生物转盘的发展,（3）活性污泥-生物转盘复合工艺,生物接触氧化法,定义：在反应器内设置填料，经过充氧的废水与长满生物膜的填料接触，在生物膜的作用下，废水的到净化。构造：主要组成：池体 填料床 曝气装置 进出水装置,生物接触氧化法,（1）填料填料要求：比表面积大，空隙率大，水力阻力小，强度大，化学和生物稳定性好；国内常见的填料：蜂窝填料、立体波纹填料、软性纤维状填料、半软性填料、不规则粒状填料安装：格栅支架、悬挂支架、框式支架,生物接触氧化法,组合填料 软性填料,生物接触氧化法,蜂窝填料 弹性填料,生物接触氧化法,填料的安装,生物接触氧化法,（2）填料支架串状填料支架蜂窝填料支架,生物接触氧化法,(3)曝气装置,生物接触氧化法,生物接触氧化法,生物接触氧化法,曝气装置安装,生物接触氧化法,微孔曝气设备安装,生物接触氧化法,生物接触氧化法,生物接触氧化法的特点,（1）容积负荷高，耐冲击负荷能力强（2）具有膜法的优点，剩余污泥量少；（3）具有活性污泥法的优点，辅以机械设备供氧，生物活性高，泥龄短；（4）能分解其它生物处理难分解的物（5）容易管理，消除污泥上浮膨胀等弊端。,生物接触氧化法的工艺设计,cs0 QNv,V=,计算同活性污泥法,生物流化床,生物流化床的构造以沙、活性炭、焦炭等颗粒微载体充填于生物反应器内，由于载体表面附着生长着生物膜而使质量变轻；当污水以一定流速从下向上流动时，载体便 处于流动状态。载体颗粒小、表面积大，为微生物生长提供了充足的场所，极大的提高了反应器内的微生物量：10-14g/L,流态化原理示意图,美国Ecolotrol公司19731975年研制成功HyFlo生物流化床,液体 分布板进水管出水管 压差计,流态化原理,床层的三种状态：,固定床阶段,流化床阶段,移动床阶段,生物流化床类型,两相生物流化床：,生物流化床类型,三相生物流化床：,叶轮脱膜装置,流化床布水装置,机械搅动流化床,生物膜法的运行管理,挂膜 培养出适合待处理废水的活性污泥；将活性污泥置于滤床中，将池底部的活性污泥抽入上方的布水器淋下，使污泥在滤池内反复循环，当已有少量微生物黏附在填料上时开始进水，水量由小到大（设计水量20-80），当已达到运行所需的生物量时，系统可以进入正常运行。,5.3.6.2生物膜法运行状态检测,（1）生物膜性状观察高负荷生物膜生物膜呈黑色到灰色，溶解氧多在1mg/L以下。负荷适当生物膜线虫和寡毛虫类较多，也有丝状菌和真菌类，灰褐色。低负荷生物膜 生物膜为褐色（2）处理效果、营养状况和运行条件检测,生物膜法运行异常及控制,（1）滤料堵塞,（2）处理效果下降,（3）泡沫,5.4 污水的自然生物处理,5.4 污水的自然生物处理,5.4.1 稳定塘稳定塘的类型和原理稳定塘的设计稳