废水生物处理基本原理ppt精选课件

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1、 废水处理设备 任课教师 郭勇 过程装备与安全工程系 第一章废水生物处理基本原理 借助环境工程和化学工程的手段和方法 以微生物作用为主体开发出了种种用于控制和治理水污染治理的新方法 废水生物处理 代表 活性污泥法 生物膜法 厌氧处理法 生物脱氮 除磷等工艺技术 第一章废水生物处理基本原理 基本概念所谓 好氧 是指这类生物必须在有分子态氧气 O2 的存在下 才能进行正常的生理生化反应 所谓 厌氧 是能在无分子态氧存在的条件下 能进行正常的生理生化反应的生物 第一章废水生物处理基本原理 有机污染物好氧微生物处理的一般途径 第一章废水生物处理基本原理 废水好氧生物处理过程中有机物的代谢及微生物的合成

2、 可用下列基本图式来表示 第一章废水生物处理基本原理 1914年在英国建成第一座活性污泥污水处理试验厂是目前城市污水处理的主要方法 作用原理 普通活性污泥法是依据废水的自净作用原理发展而来的 第一节活性污泥法 第一章废水生物处理基本原理 第一章废水生物处理基本原理 活性污泥法的特点 曝气池中污泥浓度一般控制在2 3g L 废水浓度高时采用较高数值 废水在曝气池中的停留时间 HRT 常采用4 8h 视废水中有机物浓度而定 回流污泥量约为进水流量的25 50 左右BOD和悬浮物去除率都很高 达到90 95 左右 第一章废水生物处理基本原理 不足之处 对水质变化的适应能力不强 所供的氧不能充分利用

3、因为在曝气池前端废水水质浓度高 污泥负荷高 需氧量大 而后端则相反 但空气往往沿池长均匀分布 这就造成前端供氧量不足 后端供氧量过剩的情况 因此 在处理同样水量时 同其他类型的活性污泥法相比 曝气池相对庞大 占地多 能耗费用高 第一章废水生物处理基本原理 二 阶段曝气活性污泥法阶段曝气法也称为多点进水活性污泥法 它是普通活性污泥法的一个简单的改进 可克服普通活性污泥法供氧同需氧不平衡的矛盾 曝气池容积同普通活性污泥法比较可以缩小30 左右 但其出水差于普通活性污泥法 第一章废水生物处理基本原理 三 渐减曝气法克服普通活性污泥法曝气池中供氧 需氧不平衡另一个改进方法是将曝气池的供氧沿活性污泥推进

4、方向逐渐减少 这即为渐减曝气法 该工艺曝气池中有机物浓度随着向前推进不断降低 污泥需氧量也不断下降 曝气量相应减少 第一章废水生物处理基本原理 第一章废水生物处理基本原理 四 吸附再生活性污泥法吸附再生活性污泥法系根据废水净化的机理 污泥对有机污染物的初期高速吸附作用 将普通活性污泥法作相应改进发展而来 第一章废水生物处理基本原理 特点 1 回流污泥量比普通活性污泥法多 回流比一般在50 100 左右 2 吸附池和再生池的总容积比普通活性污泥法曝气池小得多 空气用量并不增加 因此减少了占地和降低了造价 3 具有较强的调节平衡能力 以适应进水负荷的变化 4 缺点是去除率较普通活性污泥法低 尤其是

5、对溶解性有机物较多的工业废水 处理效果不理想 第一章废水生物处理基本原理 五 完全混合活性污泥法完全混合活性污泥法的流程和普通活性污泥法相同 但废水和回流污泥进入曝气池时 立即与池内原先存在的混合液充分混合 a 采用扩散空气曝气器的完全混合活性污泥法工艺流程 b 采用机械曝气的完全混合活性污泥工艺流程 c 合建式圆形曝气沉淀池 第一章废水生物处理基本原理 第一章废水生物处理基本原理 优点 微生物的代谢速率甚高 废水水力停留时间往往较短 系统的负荷较高构筑物的占地较省 缺点 导致出水水质较差较易发生丝状菌过量生长的污泥膨胀等运行间题 第一章废水生物处理基本原理 六 序批式活性污泥法序批式活性污泥

6、法 SequencingBatchReactor 简称SBR 是国内外近年来新开发的一种活性污泥法 其工艺特点是将曝气池和沉淀池合而为一 生化反应虽分批进行 基本工作周期可由进水 反应 沉淀 排水和闲置五个阶段组成 第一章废水生物处理基本原理 SBR具有下述特点 1 构造简单 节省投资省去了二沉池 回流装置和调节池等设施 因此基建投资较低 2 控制灵活 可满足各种处理要求一个周期中各个阶段的运行时间 总停留时间 供气量等都可按照进水水质和出水要求而加以调节 3 活性污泥性状好 污泥产率低污泥结构紧密 沉降性能良好 此外在沉降期几乎是在静止状态下沉淀 因此污泥沉降时间短 效率高 SBR的运行周期

7、中有一闲量期 污泥处于内源呼吸阶段 因此污泥产率比较低 4 脱氮效果好 第一章废水生物处理基本原理 CAST工艺 作为SBR工艺的一种变型 在CAST系统中污水按一定的周期和阶段得到处理 每一循环由下列阶段组成并不断重复 充水 曝气 充水 沉淀 撇水 闲置 图1 7CAST系统的反应池构造l 选择器 2 厌氧区 3 主反应区 第一章废水生物处理基本原理 1 工艺简单 占地面积小 投资较低 没有二沉池 一般情况下不设调节池及初沉池 2 曝气阶段生化反应推动力大 这有利于减少曝气池容积 降低工程投资 3 沉淀效果好 可有效防止污泥丝状膨胀 4 运行灵活 抗冲击能力强 当进行脱氮除磷时 可通过间断曝

8、气控制反应池的溶解水平 提高脱氮除磷的效果 5 CAST工艺可应用于大型 中型及小型污水处理工程 比SBR工艺适用范围更广泛 6 运行稳定性好 7 基质去除率较高 8 剩余污泥量小 性质稳定 第一章废水生物处理基本原理 七 生物吸附氧化法 AB法 第一章废水生物处理基本原理 七 生物吸附氧化法 AB法 特点 AB法属于两段活性污泥法范畴 但通常不设初沉池 以便充分利用活性污泥的吸附作用 A级和B级的污泥回流是截然分开的 因而在两级中具有组成和功能均不相同的微生物种群 A级以极高负荷运行 其污泥负荷率从大于2 0kgBOD kgMLSS d 水力停留时间为0 5h左右 对不同进水水质 A级可选择

9、以好氧或缺氧方式运行 B级则以低负荷运行 其污泥负荷率从小于0 3kgBOD kgMLSS d 第一章废水生物处理基本原理 八 延时曝气法延时曝气 又称完全氧化活性污泥法 为长时间曝气的活性污泥法 采用低负荷方式运行 去除率高 污泥量少 第一章废水生物处理基本原理 九 氧化沟连续环式反应池通常简称为氧化沟 是活性污泥法的一种改型 属延时曝气的一种特殊形式 图1 10卡罗塞尔氧化沟示意图 第一章废水生物处理基本原理 特点 运行负荷低 处理深度大 由于曝气装置只设置在氧化沟的局部区段 离曝气机不同距离处形成好氧 缺氧以及厌氧区段 故可具有反硝化脱氮的功能 污泥沉降性能好 无臭味 耐冲击负荷 适应性

10、大 污泥产量较少 动力消耗较低 在采用转刷曝气时 噪声亦极小 第一章废水生物处理基本原理 第一章废水生物处理基本原理 第一章废水生物处理基本原理 十 活性污泥法的其他几种运行方式 1 射流曝气工艺利用射流曝气器充氧的活性污泥法 称为射流曝气活性污泥法 根据空气补给的方式 又分为供气式射流曝气 由鼓风机提供压力气源 和自吸式射流曝气 利用射流器直接抽吸外界空气 前者效率较高 可达1 6 2 2kgO2 kWh 鼓风机3mm穿孔管中层曝气时 动力效率一般在1 0kgO2 kWh左右 但鼓风机会产生一定的噪声污染 后者动力效率较低 但也已达到1 1 2 0kgO2 kWh 同时可免去鼓风机的设置 彻

11、底消除噪声的二次污染 第一章废水生物处理基本原理 十 活性污泥法的其他几种运行方式 2 纯氧曝气工艺其特点是以纯氧代替空气曝气 曝气池密闭 以提高供氧效率和有机物降解效率 其优点是溶解氧饱和值较高 氧传递速率快 生物处理的速度得以提高 因此曝气时间短 仅为1 5 3 0h 污泥浓度约4000 8000mgMLSS L 处理效果好 其缺点是纯氧制备过程较复杂 易出故障 运行管理较麻烦 曝气池密封 又对结构的要求提高 进水中混有的易挥发性的碳氢化合物容易在密闭的曝气池中积累 因此容易引起爆炸故曝气池必须考虑防爆措施 生成的CO2也使气体中CO2分压上升 溶解于液体 并导致pH值下降 妨碍生物处理的

12、正常运行 会影响处理效率 在有现成纯氧供应的工业区内及场地异常紧张的情况下使用该法是合适的 第一章废水生物处理基本原理 十 活性污泥法的其他几种运行方式 3 投料式活性污泥法活性污泥法的各种工艺在运行过程中 最关键之处在于维持活性污泥的活性和凝聚性 沉淀性能 而活性污泥的凝聚性能极易受进水水质和外界因素的影响 从而导致二沉池出水飘泥等异常现象 此时 在曝气池中投加粉末活性炭 混凝剂或其池化学药剂 往往会取得很好的效果 这就是所谓的 投料式 活性污泥法 其中以投加粉末活性炭为多 又称PACT法 粉末活性污泥法 第一章废水生物处理基本原理 第二节生物膜法 优点 供氧充分 传质条件好 采用轻质塑料填

13、料后构筑物轻巧 填料比表面积大 设备处理能力大 处理效果好 不生长滤池蝇 气味小 卫生条件好 生物膜法与活性污泥法的主要区别在于生物膜固定生长或附着生长于固体填料 或称载体 的表面 而活性污泥则以絮体 floc 方式悬浮生长于处理构筑物中 第一章废水生物处理基本原理 生物膜法 1 2 1概述和基本原理 生物膜法是依靠固着于固体介质表面的微生物来净化有机物的 因而这种方法亦称为生物过滤法 生物膜法的缺点 由于固着于固体表面的微生物量较难控制 因而在运转操作上伸缩性差 滤料表面积小 BOD容积负荷有限 因而空间效果差 采用自然通风供养 在生物膜内层往往形成厌氧层 从而缩小了具有净化功能的有效容积

14、然而由于新工艺新滤料的研制成功 生物膜法作为良好的好氧生物处理技术仍被广泛的应用着 1 2 1概述和基本原理 生物膜法的类型 1 润壁型生物膜法废水和空气沿固定的或转动的接触介质表面的生物膜流过 如生物滤池和生物转盘等 2 浸没型生物膜法生物膜载体完全浸没在水中 通过鼓风曝气供氧 如载体固定 称为接触氧化法 如载体流化则称为生物流化床 1 2 1概述和基本原理 一 生物膜的形成及特点挂膜好氧层和厌氧层生物膜的脱落和厚度 1 2 1概述和基本原理 二 生物膜中的物质迁移有机物供氧 三 生物膜净化废水的原理 一 生物滤池的构造 生物滤池由滤床 布水设备和排水系统等三部分组成 1 2 2生物滤池 1

15、 2 2生物滤池 一 生物滤池的构造 一 生物滤池的构造 1 滤床 滤床由滤料组成 滤料是挂膜介质 对生物滤池的工作效能影响极大 对滤料的基本要求是 1 单位体积滤料的表面积要大 2 孔隙率要高 3 材质轻而强度高 4 物理化学性质稳定 对微生物的增殖无危害作用 5 价廉 取材方便 滤料粒径滤料粒径越小 表面积越大 所能挂的生物膜就越多 但是会因污泥的沉积而造成堵塞 影响通风 通常采用的滤料粒径如下 普通生物滤池为25 50mm 高负荷生物滤池为50 60mm 此外 在滤池底部集水孔板以上设垫料层高20 30cm 粒径为100 150mm 一 生物滤池的构造 塑料滤料表面积可达100 200m

16、2 m3 孔隙率高达80 95 空气流通好 所以在布水均匀时可承受高负荷 早期使用的碎石滤料 比表面积65 100m2 m3 孔隙率在45 50 左右 其粒径在3 8cm左右 滤床高度同滤料的密度密切相关 石质滤料组成的滤床高度一般在1 2 5之间 1 1 1 4t m3 塑料滤料 100kg m3 滤床一般采用双层滤床 高7m左右 或采用多层的 塔式 结构 高度10m以上 一 生物滤池的构造 一 生物滤池的构造 2 布水设备 旋转布水器的优点是布水比较均匀 淋水周期短 水力冲刷作用强 缺点时喷水孔易堵 低温时要采用防冻措施 仅适用于圆形池 设置布水设备的目的是为了使污水能均匀地分布在整个滤床表面 固定式布水装置间断布水 所以布水不均匀 配水的水头要高 配水面高0 9 2 1m 目前应用较少 一 生物滤池的构造 3 排水系统池底排水系统由池底 排水假底和集水沟组成 池底排水系统的作用是 1 收集滤床流出的污水与生物膜 2 保证通风 3 支撑滤料 三 生物滤池的类型及运行系统 生物滤池的分类 普通生物滤池优点是处理效果好 BOD5去除率可达90 以上 出水BOD5可下降到25mg L以下