《废水好氧处理》PPT课件.ppt
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1、第二章废水的好氧生物处理工程,内容,活性污泥法(原理和流程)生物膜法,废水的生物处理,概念:通过微生物的新陈代谢作用,将废水中的有机物的一部分转化为微生物的细胞物质,另一部分转化为比较稳定的化学物质(无机物或简单有机物)的方法,生物处理方法分类,好氧生物处理法,主要依赖好氧菌和兼性厌氧菌的生化作用来完成处理工艺的过程作用机理:在提供游离氧的前提下,以好氧微生物为主,使有机物降解的方法特点:反应速度较快,所需反应时间较短,且在反应过程中,基本上没有什么臭气,较卫生,对BOD5浓度在600mg/L以下的废水较为适用,有机物的好氧处理,有机污染物好氧微生物处理的一般途径,有机物的好氧处理,相关指标的
2、定义,BOD5:五日生物耗氧量Biology Oxygen Demmand,指的是水中的微生物可以降解的有机物被降解后消耗的氧的量,但是生物完全降解有机物所需时间较长,为了规范和提高检测效率,国家规定以5日生物需氧量为说明水质的标准,也就是说用生物降解水中有机物5天所消耗的氧的总量 COD:Chemical Oxygen Demand,化学耗氧量,亦称“化学需氧量”,简称“耗氧量”,用化学氧化剂(如高锰酸钾、重铬酸钾)氧化水中需氧污染物质时所消耗的氧气量,常以符号COD表示,计量单位为mgL,是评定水质污染程度的重要综合指标之一。COD的数值越大,则水体污染越严重。一般洁净饮用水的COD值为几
3、至十几mgLBOD5/COD指标是5日生化耗氧量与化学耗氧量的比值,是污水可生化降解性的指标,可反映污水可生化降解性的功能。通常以BOD5/COD=0.3为污水可生化降解的下限,好氧分解对废水水质的要求,溶解氧:废水中的溶解氧应在0.32mg/L之间,此时好氧菌和兼性菌都能进行好氧呼吸pH值:对好氧的处理,pH值应在69之间温度:水温在2040之间最为合适微生物生长必须的营养:微生物生长所需的六大营养元素:碳、氮、能源、生长因子(维生素)、无机盐(钾、钙、镁、铁等)、水,好氧分解对废水水质的要求,毒性物质:多数重金属,如锌、铜、铅、铬等均含毒性,不利于微生物的成活。但如逐步提高有毒物质的浓度,
4、则有可能在一定程度上,使其适应新环境,而提高处理效率进水有机物的浓度:进水BOD5浓度一般在100600mg/L废水的可生化性:废水的可生化性一般用BOD5/COD值表示。当BOD5/COD0.5,采用生物处理效果明显;BOD5/COD0.3,则不宜采用生物法处理,好氧处理的种类及特征活性污泥法,1913年在英国曼彻斯特建成第一座活性污泥试验工厂 依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来分解有机物,活性污泥外观,活性污泥的性质,颜色以褐色为佳,黑色说明厌氧、白色说明无机物过多含水率99%具沉降性,比重略大于1(1.0021.006)絮体大小为0.020.2mm弱酸性(pH约为6.7)当进水改变时,对
5、进水pH的变化有一定的承受能力,固体物质的组成:微生物(好氧微生物和兼性厌氧微生物(兼有少量的专性厌氧微生物)微生物内源代谢的残留物吸附的原废水中难于生物降解的固体有机物 无机物质,活性污泥的性质,有机物7585%,形成絮状体或绒粒,是活性污泥净化功能最活跃的成分主要菌种有: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、无色杆菌属等特征:绝大多数是好氧和兼性化能异养型的原核细菌在好氧条件下,具有很强的分解有机物的功能具有很高的增殖速率,其世代时间仅为2030分钟动胶杆菌具有将大量细菌结成为“菌胶团”的功能,活性污泥中的微生物-细菌,原生动物,在活性污泥中大约为103个/m
6、l以纤毛虫占多数纤毛虫以纤毛作为运动细胞器,纤毛在虫体表面有节律地顺序摆动,形成波状运动,活性污泥中主要的原生动物种类,钟虫,小口钟虫,草履虫,盖纤虫,肾形虫,变形虫,后生动物,线虫,轮虫,在活性污泥中的个数在100个以下/ml,游仆虫,线虫,变形虫,原(后)生动物作为“指示性生物”,数量,活性污泥的生物指标,过度曝气时,易造成污泥老化,污泥呈灰白色;这时变形虫、轮虫大量出现溶解氧不足时,耐低氧生物繁殖,细菌中主要有白色贝氏硫细菌、原生动物中有扭头虫属等污水有机物浓度极低时,轮虫等后生动物占据优势冲击负荷或毒物流人时,遁约虫急剧减少,和细菌相比,原生动物个体较大,借助显微镜观察,短时间内可以做
7、出评价,具有快速简便的优点,当生物向不利的方向变化时,则可以及时采取措施,防止系统进一步恶化,活性污泥的净化反应过程,以含于废水中的有机污染物为培养基,在有溶解氧的条件下,连续地培养活性污泥,再利用其吸附凝聚和氧化分解作用净化废水中的有机污染物包括三个阶段吸附阶段氧化阶段絮凝体的形成与凝聚沉淀阶段,活性污泥的净化反应过程,吸附阶段:污水中的污染物在与活性污泥微生物接触过程中,被由微生物形成的絮凝体吸附及粘连氧化阶段:在有氧条件下,微生物利用部分被吸附摄入体内的有机物为营养,合成细胞物质,另一部分有机物被分解代谢,并释放能量絮凝体的形成与凝聚沉淀阶段:氧化阶段合成的菌体絮凝形成絮凝体,通过重力沉
8、淀从水中分离出来,使水得到净化,活性污泥的增殖规律,活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝气池内发生反应、有机物被降解的必然结果,而微生物增殖的结果则是活性污泥的增殖活性污泥的增殖曲线,活性污泥的增殖曲线,注意:1)间歇静态培养;2)底物是一次投加,对数增殖期,减速增殖期,内源呼吸期,氧利用速率曲线,微生物增殖曲线,BOD变化曲线,有关概念-F/M值,在温度适宜、溶解氧充足、且不存在抑制物质的条件下活性污泥微生物的增殖速率主要取决于微生物与有机基质的相对数量,即有机基质(Food)与微生物(Microorganism)的比值,即F/M值F/M值是影响有机物去除速率、氧利用速率的重要因素。,对数增
9、殖期,F/M值高(2.2),有机物丰富,营养物质不是微生物增殖的控制因素微生物的增殖速率与有机基质浓度无关,仅由微生物本身特有的最小世代时间所控制,即只受微生物自身生理机能的限制微生物以最高速率对有机物进行摄取,以最高速率增殖,合成新细胞活性污泥具有高的能量水平,微生物的活动能力很强,污泥质地松散,不易形成较好的絮凝体,沉淀性能不佳活性污泥的代谢速率极高,需氧量大,减速增长期,F/M值下降到一定水平后,有机物的浓度成为微生物增殖的控制因素微生物的增殖速率与残存的有机物呈正比有机底物的降解速率开始下降微生物的增殖速率逐渐下降,直至最终下降为零,但活性污泥的量仍持续增长并最终达到最高絮凝体开始形成
10、,活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均较好出水水质有较大改善,且整个系统运行稳定,内源呼吸期,内源呼吸的速率在本期之初首次超过了合成速率,从整体上来说,活性污泥的量在减少,最终所有的活细胞将消亡,而仅残留下内源呼吸的残留物,而这些物质多是难于降解的细胞壁等污泥的无机化程度较高,沉降性能良好,但凝聚性较差;有机物基本消耗殆尽,处理水质良好,活性污泥的性能指标,固体物质活细胞Ma微生物内源代谢的残留物Me由原废水夹入,难以生物降解的有机物Mi由原废水夹入,附着在活性污泥上的无机物质Mii混合液悬浮固体浓度(MLSS)MLSS=Ma+Me+Mi+Mii 单位:mg/L 或 g/m3,活性污泥的性能指标
11、,混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)MLVSS=Ma+Me+Mi 单位:mg/L 或 g/m3,在条件一定时,较稳定;对于处理城市污水的活性污泥系统,一般为0.750.85,活性污泥的性能指标,污泥沉降比(SV)定义:将曝气池中的混合液在量筒中静置30分钟,其沉淀污泥与原混合液的体积比,一般以%表示功能:能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能,可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀正常范围:2030%,SV的测定,0min,15min,30min,SV=40%,活性污泥的性能指标,污泥体积指数(SVI)定义:曝气池出口处混合液经30分钟静沉后,1g干污泥所形成的污泥体积,(ml/g
12、)功能:能更准确地评价污泥的凝聚性能和沉降性能,其值过低,说明泥粒小,密实,无机成分多;其值过高,说明其沉降性能不好,将要或已经发生膨胀正常范围:50150 ml/g(处理城市污水时),活性污泥系统有效运行的基本条件,废水中含有足够的可溶性易降解有机物混合液含有足够的溶解氧活性污泥在池内呈悬浮状态活性污泥连续回流,剩余污泥及时排放,维持曝气池内稳定的活性污泥浓度进水中不含有对微生物有毒有害的物质,活性污泥运行的影响因素及其控制,溶解氧(OD),供氧不足溶解氧浓度过低微生物代谢受阻净化功能下降易于滋生丝状菌产生污泥膨胀现象,在曝气池出口处的混合液中的溶解氧保持在2mg/L左右,溶解氧浓度过高氧的
13、利用效率降低增加动力费用,最适温度:15352030,效果好,活动旺盛15,35,效果,活动弱5,45,效果很差,活性污泥运行的影响因素及其控制,水温,营养物质,各种营养物质比例要适宜营养物质的浓度要适中,碳源:组成生物细胞的主要物质,对碳源的需求量较大,一般BOD5100mg/L氮源:组成细胞的重要元素,其需要按BOD:N=100:5考虑盐类:必不可少主要的无机盐类P:按BOD5:N:P=100:5:1考虑,它是微生物需要量最多的无机元素,约占全部无机盐元素的50%还有K、Ca、F e、S无机元素微量无机元素对于生活污水,BOD5:N:P的比值为100:5:1,但经沉淀池处理后,其BOD5:
14、N:P=100:20:25,活性污泥运行的影响因素及其控制,最适pH介于6.58.5之间低于4.5:原生动物消失,丝状菌占优势高于9.0,微生物的代谢受抑制,活性污泥运行的影响因素及其控制,pH,有毒和有抑制物质,有机负荷率,有机负荷率(BOD污泥负荷)F/M:表示曝气池内单位质量的活性污泥在单位时间内承受的有机基质的量。kg/(kgd),主要是重金属,H2S、CN、酚等,当超过一定浓度时,就破坏细胞结构,抑制代谢,活性污泥法的工艺流程,活性污泥法通常是由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排除系统所组成,活性污泥系统的主要组成,曝气池:反应的主体,有机物被降解,微生物得以增殖二次沉淀池:泥水分
15、离,保证出水水质;浓缩污泥,保证污泥回流,维持曝气池内的污泥浓度。回流系统:维持曝气池内的污泥浓度;回流比的改变,可调整曝气池的运行工况剩余污泥:去除有机物的途径之一;维持系统的稳定运行供氧系统:为微生物提供溶解氧,初沉池,曝气池,二沉池,曝气的作用:向液相供给溶解氧,并起搅拌和混合作用,空气扩散装置,曝气系统由加压设备(鼓风机)、空气扩散装置和管道三部分组成。空气以气泡的形式扩散到混合液,使气泡中的氧迅速转移到液相供微生物需要并搅拌混合液,鼓风曝气,机械曝气是以装在曝气池水面的表面曝气机的快速转动,进行表面充氧,机械曝气,传统活性污泥法(又称推流式活性污泥法),活性污泥系统的主要运行方式,特
16、征:有机物的吸附与代谢在一个曝气池中连续进行活性污泥经历了一个生长周期:对数增长期减速增长期内源呼吸期。经历了吸附与代谢二个阶段有机物由多少,耗氧量由大小,池首往往供氧不足,后段供氧过剩,池前段DO(溶解氧)浓度较低,沿池长逐渐增高,优点:BOD5去除率可达90%-95%适于处理净化程度和稳定程度要求较高的污水对污水处理程度比较灵活,可根据要求进行调节,缺点:不适应冲击负荷和有毒物质(因为是推流式,进入池中的污水和回流污泥在理论上不与池中原有的混合液混合,所以水质的变化对活性污泥影响较大)溶解氧的供求矛盾,前段供氧不足,后段供氧过剩,在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象,活性污泥系统的主
17、要运行方式,传统活性污泥法(又称推流式活性污泥法),完全混合活性污泥法,原污水、回流污泥在刚进入曝气池时立即和池中原有的混合液充分混合,因此整个池内混合液均匀一致。此工艺运行较稳定,受水质波动冲击影响较小,优点和缺点:池内水质均匀一致,各点相同池内需氧均匀,动力消耗小于推流式微生物对有机物的降解动力低,易产生污泥膨胀;处理水水质较差,完全混合活性污泥法,特征:可以方便地通过对F/M的调节,使反应器内的有机物降解反应控制在最佳状态进水一进入曝气池,就立即被大量混合液所稀释,所以对冲击负荷有一定的抵抗能力适合于处理较高浓度的有机工业废水,主要种类:a.合建式完全混合曝气法(又叫曝气沉淀法)b.分建
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