生物处理2活性污泥法厌氧脱氮除磷.ppt

第二篇,水污染控制工程,目 录,第一节 废水处理微生物学基础第二节 废水的好氧生物处理（一）稳定塘、土地处理 第三节 废水的好氧生物处理（二）-生物膜法第四节 废水的好氧生物处理（三）-活性污泥法第五节 废水的厌氧生物处理第六节 水处理厂污泥处理技术第七节 生物脱氮除磷技术,内 容,基本概念 气体传递和曝气池 活性污泥法的发展和演变 曝气池的计算二次沉淀池,什么是活性污泥？,由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。,一组活性污泥图片,按栖息着的微生物分：,活性污泥的组成,大量的细菌,真菌,原生动物,后生动物,活性污泥：活性微生物+来自污水的有机物、无机悬浮 物、胶体物；栖息的微生物以好氧微生物为主，是一个以细菌为主体的群体，活性污泥中细菌含量一般在107108个/mL；,构成活性污泥法的三个要素,溶解氧，没有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存，也不能发挥氧化分解作用。,活性污泥法的基本流程,曝气池,曝气池混合液配水进入二沉池,曝气池（曝气）的作用:1、使活性污泥处于悬浮状态 2、提供溶解氧(供氧装置)二沉池的作用:1、固液分离 2、浓缩活性污泥，以较高的浓度回流曝气池前回流装置的作用:使池内保持一定的悬浮固体和微生物的浓度,活性污泥性能评价指标,足够的数量（生物量）用污泥浓度表示。混合液悬浮固体浓度：MLSS 混合液挥发性悬浮固体浓度：MLVSS性能良好（沉降浓缩性能）污泥沉降比：SV 污泥体积指数：SVI污泥龄,MLSS：表示悬浮固体物质总量，MLVSS挥发性固体成分表示有机物含量，NVSS灼烧残量，表示无机物含量。MLVSS：包含了微生物量，但不仅是微生物的量，由于测定方便，目前还是近似用于表示微生物的量。,MLVSS:一般范围为5575,NVSS:一般范围为2545,足够的数量（生物量）,污泥沉降比：SV,活性污泥的沉降浓缩性能,取混合液至1000mL或100mL量筒，静止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的体积。以沉淀活性污泥的体积占混合液体积的比例（%）表示污泥沉降比(mL/L)。（20%-30%）SV=（静止沉淀30min后沉淀活性污泥的体积/混合液体积）*100%,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的体积来表示污泥沉降性能，简称污泥指数，单位为mL/g。混合液静置30分钟后，单位干污泥所形成的沉淀污泥所占的容积SVI=静止沉淀30min后沉淀活性污泥的体积/混合液污泥干重=SV/MLSS,活性污泥性能评价指标,足够的数量（生物量）（MLSS、MLVSS）性能良好（沉降浓缩性能）（SV、SVI）污泥龄 活性污泥在曝气池中停留的时间。,营养物质：BOD5:N:P=100:5:1溶解氧：2-4mg/L水温：2030之间pH:最佳的pH值为6.58.5有毒物质 主要是重金属，H2S、酚等,活性污泥净化反应影响因素,内 容,基本概念 气体传递和曝气池 活性污泥法的发展和演变曝气池的计算二次沉淀池,一、气 体 传 递 原 理,双膜理论基点：认为在气液界面存在着二层膜（即气膜和液膜）这一物理现象。这两层薄膜使气体分子从一相进入另一相时受到了阻力。当气体分子从气相向液相传递时，若气体的溶解度低，则阻力主要来自液膜。,在废水生物处理系统中，氧的传递速率,dm/dt气体传递速率Kg 气体扩散系数A 气体扩散通过的面积s 气体在溶液中的饱和浓度 L 气体在溶液中的实际浓度,氧的总转移系数,单位容积内氧的转移速率,将上式进行积分，可求得总的传质系数：,KLa值受污水水质的影响，把用于清水测出的值用于污水，要采用修正系数，同样清水的s值要用于污水要乘以系数，因而上式变为：,二、曝气的作用与曝气方式,曝气的作用：1、供气 2、混合搅拌曝气方式：1、鼓风曝气系统2、机械曝气装置：纵轴表面曝气机、横轴表面曝气器3、鼓风+机械曝气系统4、其他：富氧曝气、纯氧曝气,曝气方式,穿孔曝气管,微孔曝气盘,微孔曝气设备的运行状况,倒伞形机械曝气器,转刷曝气机,曝气转刷,测试中的曝气转碟,曝 气 设 备 性 能 指 标,比较各种曝气设备性能的主要指标,动力效率（Ep)：即每消耗1kWh动力能传递到水中的氧量（或氧传递速率）,单位为kg（O2）/（kWh）。,氧转移效率(EA)：通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧的比例，单位为。,冲氧能力(EL)：通过机械曝气系统单位时间内转移到液体中的氧量，单位为kg（O2）/h。,曝气池的三种池型,推流式曝气池,机械曝气完全混合曝气池,鼓风曝气完全混合曝气池,局部完全混合推流式曝气池,内 容,基本概念 气体传递和曝气池 活性污泥法的发展和演变曝气池的计算二次沉淀池,传统活性污泥法 渐 减 曝 气分 步 曝 气完全混合法浅 层 曝 气深 层 曝 气高负荷曝气或变形曝气克 劳 斯 法延 时 曝 气接触稳定法氧 化 沟纯 氧 曝 气活性污泥生物滤池（ABF工艺）吸附生物降解工艺（AB法）序批式活性污泥法（SBR法）,活性污泥法的多种运行方式(自学内容),有机物去除和氨氮硝化,内 容,基本概念 气体传递和曝气池 活性污泥法的发展和演变 曝气池的计算二次沉淀池,曝气池的计算：纯经验方法,曝气池体积的计算排出的剩余活性污泥量计算确定所需的空气量,应把整个系统作为整体来考虑，包括曝气池、二沉池、曝气设备、回流设备等，甚至包括剩余污泥的处理处置。,劳伦斯和麦卡蒂法完全混合曝气池的计算模式,(1)曝气池体积的计算,污水中的X0 很小,可以忽略不计,因而Xo=0,在稳定状态下dX/dt=0且,对系统进行微生物量的物料平衡计算：,污泥龄：,回流比,(2)排出的剩余活性污泥量计算,劳伦斯和麦卡蒂法完全混合曝气池的计算模式,曝气池体积的计算排出的剩余活性污泥量计算确定所需的空气量,劳伦斯和麦卡蒂法完全混合曝气池的计算模式,(3)确定所需的空气量,所需氧气量所需空气量,空气中氧的含量为23.2,氧的密度为1.201kg/m3。将上面求得的氧量除以氧的密度和空气中氧的含量，即为所需的空气量。,曝气池体积的计算排出的剩余活性污泥量计算确定所需的空气量,内 容,基本概念 气体传递和曝气池 活性污泥法的发展和演变曝气池的计算二次沉淀池,活性污泥法运行中的监测项目,反映处理效果的指标 BOD5、COD、SS、VS、有毒物质反映污泥情况指标 SV、MLSS、MLVSS、SVI、DO、微生物反映污泥营养和环境条件的指标 N、P、水温、PH,目 录,第一节 废水处理微生物学基础第二节 废水的好氧生物处理（一）-稳定塘、土地处理 第三节 废水的好氧生物处理（二）-生物膜法第四节 废水的好氧生物处理（三）-活性污泥法第五节 废水的厌氧生物处理第六节 生物脱氮除磷技术第七节 水处理厂污泥处理技术,一、厌氧生物处理概述,厌氧生物处理法（厌氧消化法）在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生物降解的过程。,处理对象：不溶性固态有机物（难生物降解有机物）应用场合：高浓度有机废水、城镇污水的污泥、温度较高的有机工业废水。,二、厌氧生物处理原理,消化经历四个阶段：水解阶段酸化阶段乙酸化阶段甲烷化阶段,厌氧发酵的几个阶段,二、厌氧生物处理原理,厌氧生物处理的方法和基本功能有二：（1）酸发酵的目的：为进一步进行生物处理提供易生物降解的基质；（2）甲烷发酵的目的：进一步降解有机物和生产气体燃料。,完全的厌氧生物处理工艺-因兼有降解有机物和生产气体燃料的双重功能，因而得到了广泛的发展和应用。,在厌氧消化系统中微生物主要分为两大类：非产甲烷菌（non-menthanogens）产甲烷细菌（menthanogens）。,产酸菌和产甲烷菌的特性参数,三、厌氧消化的影响因素与控制要求,三、厌氧消化的影响因素与控制要求（自学内容）,温度因素 酸碱度 负荷 营养与C/N比 有毒物质,影响因素,四、厌氧生物处理工艺与反应器（自学内容）,厌氧接触工艺 UASB与厌氧膨胀颗粒污泥床反应器厌氧生物滤池 厌氧生物转盘 厌氧膨胀床与厌氧流化床反应器,A/O法；可以达到生物脱氮的目的、脱磷效果厌氧一缺氧好氧法(A/A/O法)缺氧厌氧好氧法(倒置A/A/O法)可以在去除BOD、COD的同时，达到脱氮、除磷的效果。,五、厌氧和好氧技术的联合运用,目 录,第一节 废水处理微生物学基础第二节 废水的好氧生物处理（一）-稳定塘、土地处理 第三节 废水的好氧生物处理（二）-活性污泥法第四节 废水的好氧生物处理（三）-生物膜法第五节 废水的厌氧生物处理第六节 生物脱氮除磷技术第七节 水处理厂污泥处理技术,美丽的旅游景点-滇池,富营养化的滇池,太湖美色,太湖的富营养化,氮、磷,来源：未加处理或处理不完全的工业废水和生活污水 有机垃圾和家畜家禽粪便以及农施化肥,一般城市污水水质与排放要求,如何去除以达到排放标准？,内 容 组 成,生物脱氮处理技术生物除磷处理技术生物同步脱氮除磷处理技术,氮在水中的存在形态与分类,N,无机N,NOx-N(硝态氮),T K N(总凯氏氮),总N(TN),NH3-NNO3-NNO2-N,有机N（尿素、氨基酸、蛋白质）,一、生物脱氮处理技术,为主,少量,生物脱氮是在专性微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2和NxO气体的过程。,包括氨化、硝化和反硝化三个反应过程。,（一）生物脱氮机理及影响因素,氨化反应：,在氨化微生物的作用下，有机氮化合物分解、转化为氨态氮。,（一）生物脱氮机理及影响因素,硝化反应：,硝化反应是在好氧条件下，将NH4+转化为NO2-和NO3-的过程。,总反应式为：,（一）生物脱氮机理及影响因素,硝化反应：,好氧状态：DO1mg/L；1gNH3-N完全硝化需 氧4.57g，即硝化需氧量。消耗废水中的碱度：1gNH3-N完全硝化需碱度 7.1g（以CaCO3计），废水中应有足够碱度，以维 持pH（）值不变。污泥龄C（-15）d。温度：适宜温度是35 BOD520mg/L。(BOD5/N3),自养菌,（一）生物脱氮机理及影响因素,反硝化反应：,反硝化反应是指在无氧的条件下，反硝化菌将硝酸盐氮(NO3-)和亚硝酸盐氮(NO2-)还原为氮气的过程。,总反应式为：,（一）生物脱氮机理及影响因素,反硝化反应：,异养兼性厌氧菌,碳源：原污水中所含碳源、外加碳源、利用微生物组织进行内源反硝化（内源呼吸碳源）。BOD5/TKN46或BOD5/TN35,可认为碳源充足溶解氧浓度：0.5 mg/L以下。pH：6.57.5。温度：2040。,（1）三段生物脱氮工艺,（二）生物脱氮工艺,（2）二级活性污泥生物脱氮工艺,（二）生物脱氮工艺,含磷化合物,二、生物除磷处理技术,磷在水中的存在形态与分类,（一）生物除磷机理及影响因素,一类特殊的细菌-,聚磷菌,可以过量地、超出其生理需要地从外部摄取磷，并以聚合磷酸盐的形式贮存在细胞体内。,体内能贮存聚磷和聚羟基丁酸的一类细菌的总称。,有机质,乙酸,聚磷,产酸菌,聚磷菌,磷酸盐,聚-羟基丁酸盐,聚-羟基丁酸盐,聚磷,磷酸盐,聚磷菌,聚磷菌,聚磷菌,聚磷菌的过量摄取磷,聚磷菌的磷释放,好氧（溶解氧2mg/l）,厌氧（溶解氧0.2mg/l）,聚磷,聚磷,有机质/总磷20,PH=6-8,温度5-30,氧环境条件：厌氧段DO0.2mgL，好氧段DO 2.0mgL左右。有机物浓度:BOD5/TP20 污泥龄：3.57d pH：68 温度：530,（二）生物除磷影响因素,（三）生物除磷工艺,A/O(厌氧anaerobic-好氧oxic)生物除磷工艺,沉淀池,厌氧池,缺氧池,好氧池,进气管,三、生物同步脱氮除磷工艺,A/A/O(anaerobic-anoxic-oxic)生物脱氮除磷工艺,