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1、5 废水的好氧生物处理,5.1 概述,5.2 活性污泥法,5.3 氧化沟活性污泥法,5.4 间歇式活性污泥法,5.5 生物膜法,重点、难点,离子交换法的原理和特点及吸附原理； 活性污泥法原理和流程；,5.1 概述,游仆虫,线虫,变形虫,一、废水的生物处理,概述,废水的生物处理是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,二、有机物好氧分解,图51 有机物的好氧分解,1.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。,2.作用机理 废水的好氧处理是在提供游离
2、氧的前提下，以好氧微生物为主，使有机物降解的方法。其过程可以图51来说明。,3.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。,三、好氧分解对废水水质的要求,1、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。,2、pH值,对好氧的处理，pH值应在69之间。,3、温度,水温在2040之间最为合适。,4、微生物生长必须的营养,由生物的组成可知所需的营养包括碳、氮、磷、硫以及微量的钾、钙、镁、铁等和维生素。,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
3、高有毒物质的浓度，则有可能在一定程度上，使其适应新环境，而提高处理效率。,6、进水有机物的浓度,进水BOD5浓度一般在100600mg/L。,7、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/COD0.4，则不宜采用生物法处理。,5、毒性物质,5.2 活 性 污 泥 法,活性污泥外观,一、活性污泥法的原理,（1）组成 好氧微生物和兼性厌氧微生物(兼有少量的厌氧微生物)与其上吸附的有机的和无机的固体杂质组成。,1 好氧活性污泥的组成和性质,（2）好氧活性污泥的性质 颜色以棕褐色为佳 黑色说明厌氧、白色说明无机物过多 含水率在
4、99左右 密度为10021006 大小为00202mm 比表面积为20100cm2ml之间 弱酸性(pH约为67) 当进水改变时，对进水pH的变化有一定的承受能力。,2.活性污泥法,就是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。,3.活性污泥去除有机物的过程主要包括三个阶段,（1）吸附阶段 污水中的污染物与活性污泥微生物充分接触过程中，被具有巨大比表面积（可达200010000m2/m3）且表面有多糖类粘性物质的活性污泥微生物所吸附及粘连，从而使污水得到净化。,（2）氧化阶段 活性污泥在有氧条件下，以吸附及吸
5、收的一部分有机物为营养，进行细胞合成，以另一部分进行分解代谢，并释放能量。,（3）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，通过重力沉淀从水中分离出来，使水得到净化。,图52 活性污泥法基本流程,二、普通活性污泥法处理系统,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，如图52所示,三、曝气设备,Phase 1,（一）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,Phase 1,（二）常用的曝气设备,（1）鼓风曝气 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
6、生物需要并搅拌混合液。多用于长廊式曝气池，现也用于深井曝气池。,（2）机械曝气 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。按转轴的方向不同，表面曝气机分为竖式（图53所示）和卧式（图54所示）两类。,图53 竖式表面曝气机（伞型叶轮）,竖式曝气机的转轴与水面垂直，装有叶轮，常用的有平板型、伞型和泵型三种。但运行时噪声较大，易使污泥破碎。,（2）机械曝气 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。按转轴的方向不同，表面曝气机分为竖式（图53所示）和卧式（图54所示）两类。,图54 TNO型曝气转刷,卧式的表面曝气设备包括转刷曝气机和转盘曝气机，常用于氧
7、化沟活性污泥法中。,鼓风曝气,表面机械曝气,1.表面机械曝气的氧吸收率高，鼓风曝气低，前者耗电较后者少； 2.鼓风曝气设备多，机械曝气设备少； 3.叶轮曝气适合水量较小的小型曝气池，鼓风曝气适用于大水量的大型曝气池。,（三）特点,四、活性污泥的性能指标,1、污泥沉降比（SV）,污泥沉降比是指一定量的曝气池混合液，静止30min后，沉降污泥体积与原混合液体积之比，是控制运行的重要指标之一。一般在1530。,2、污泥浓度（MLSS）,指曝气池单位混合液中所含悬浮固体的质量（g/L或mg/L），反映微生物的量。一般MLSS值控制在24g/L。,3、污泥指数（SVI）,是指曝气池混合液静止30min后
8、，1g干污泥湿时所占有的体积（mL/g）。即SVI（mL/g）SV/MLSS,4、污泥密度指数（SDI）,曝气池混合液在静置30min后，含于100mL沉降污泥中的活性污泥悬浮固体的克数。SDI=100/SV,产生原因:污泥结构松散，沉降性差，造成污泥上浮而随水流失，广义地把活性污泥地凝聚性和沉降性恶化，以及处理水浑浊的现象总称为活性污泥的膨胀。,五、活性污泥法运行中常见的问题,产生原因:污泥结构松散，沉降性差，造成污泥上浮而随水流失，广义地把活性污泥地凝聚性和沉降性恶化，以及处理水浑浊的现象总称为活性污泥的膨胀。,解决方法：加强管理，及时监测。当进水浓度大，出水水质差时，加强曝气提高供氧量；
9、加大排泥量，提高进水浓度；曝气池中含碳高而使碳氮比失调时，投加含氮化合物；加氯可以起凝聚和杀菌双重作用。,（一）污泥膨胀,污泥膨胀,1.污泥脱氮上浮 活性污泥上氮气吸附多时，由于比重降低，污泥随气体浮上水面。,2.污泥腐化上浮 污泥由于缺氧而腐化（厌氧分解），产生大量甲烷及二氧化碳气体附着在污泥上，使污泥比重变小而上浮，上浮的污泥发黑发臭。 防止方法：减少曝气、及时排泥、减少曝气池进水量。,（二）污泥上浮,污泥上浮,（三）污泥的致密与减少 污泥失去活性。 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放量；防止污泥上浮，提高沉淀效果。,污泥的培养和驯化,当废水中含有合成洗涤
10、剂及其它起泡物质时，就会在曝气池表面形成大量泡沫。它会隔绝空气与水接触，吸附大量活性污泥固体，影响环境卫生。,解决方法：在曝气池上安装喷洒管网，用压力水（处理后的废水或自来水）喷洒，打破泡沫；定时投加除沫剂（如机油、煤油等）以破除泡沫。,（四）泡沫问题,泡沫问题,六、活性污泥法的特点剂改革方向,1.特点： 处理能力强，出水水质好，氮基建费、运行费高；能耗大，管理复杂，易出现污泥膨胀，污泥上浮等问题。,（1）简化流程，压缩基建费,（5）简化污泥的后处理,（2）节约能源，降低运行费,（4）简化管理，保证稳定运行,（3）增加功能，改善出水水质,2.改革方向,5.3 氧化沟活性污泥法,长沙市第二污水处
11、理厂,氧化沟技术简介,氧化沟（oxidation ditch）又名连续循环曝气池，是活性污泥法的一种变形。,长沙市第一污水处理厂氧化沟,氧化沟技术的发展 氧化沟污水处理工艺是20世纪50年代由荷兰卫生工程研究所研制成功的，自从1954年在荷兰的首次投入使用以来，应其优点，已被国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理，如长沙市一污、二污均采用此法。,一、氧化沟技术的发展及工艺原理,氧化沟的技术特征,采用的技术参数,有机物容积负荷： 0.20.4 kgBOD5/ (m3.d) 有机物污泥负荷： 0.050.15kgBOD5/ (kgMLSSd) 水力停留时间： 1024h 污泥龄： 1030d
12、活性污泥浓度： 20006000mg/L 出水水质BOD5 ：1015mg/L SS： 1020mg/L NH3N： 13mg/L,一般氧化沟污水处理厂的流程如下图所示：,氧化沟工艺流程,二、氧化沟技术特点, 工艺流程简单，运行管理方便, 处理效果稳定，出水水质好, 污泥产量高，污泥性质稳定, 自动化程度高，基建费用大, 曝气时间长，能耗高, 能承受水量、水质冲击负荷,三、Carrousel氧化沟,1. Carrousel氧化沟的结构 Carrousel氧化沟是1967年由荷兰的DHV公司开发研制，它使用定向控制的曝气和搅动装置，向混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环
13、流动，因此，它既有完全式混合反应器的特点，又有推流式反应器的特点，沟内存在明显的溶解氧浓度梯度。,Carrousel氧化沟,2. Carrousel氧化沟处理污水的原理 污水直接与污泥一起进入氧化故欧系统表曝机增加水中溶解氧，微生物去除水中有机污染物，同时，氨被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐曝气机下游，混合液缺氧，反硝化开始进入有氧区，完成一次循环,好氧区（硝化）,缺氧区 （反硝化）,3. Carrousel氧化沟存在的问题,（1）污泥膨胀问题,（2）泡沫问题,（3）污泥上浮问题,（4）流速不均及污泥沉积问题,微孔曝气型Carrousel 2000系统,Carrousel 3000系统,该系统采用微孔
14、曝气（供氧设备为鼓风机），微孔曝气器产生大量直径为1mm左右的微小气泡，提高氧含量，为了取得更好的脱氮除磷的效果，该系统增加了一个厌氧区和绝氧区（又称前反硝化区）。,该系统是在Carrousel 2000系统前再加上一个生物选择区，该生物选择区是利用高有机负荷筛选菌种，抑制丝状菌的增长，提高各污染物的去除率。,Carrousel氧化沟的发展,Orbal 氧化沟是一种常见的氧化沟形式，其最大特点是一般由三条同心圆式的环状沟渠组成，由外到内将其沟渠内的溶解氧浓度控制在0、1、2 mg/L,Carrousel 氧化沟的特点是一般不采用横轴式的曝气转刷或转碟，而是采用竖轴式的低速表面曝气机进行曝气和提
15、供对水流的推动力，可以采用较深的水深。常采用曝气转碟进行曝气。,5.4 间歇式活性污泥法（SBR）,SBR工艺即序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process，简写为SBR），又称为间歇式活性污泥法，由于在运行中采用间接操作的形式，每一个反应池是一批批地处理废水，因此而得名。,一、间歇式活性污泥法的特点,进水 反应 沉淀 排水 闲置,二、间歇式活性污泥法工艺流程,SBR工艺的一个完整操作周期有五个阶段（见图5-8）：进水期(fill)、反应期(react)、沉淀期(settle)、排水期(draw) 和闲置期(idle),曝气方式不同,滗水器出水,三、SBR工艺的特点,流程简单, 运行费用低,固液分离效果好，出水水质好,运行操作灵活，效果稳定,脱氮除磷效果好,有效防止污泥膨胀,耐冲击负荷,1,2,3,4,5,6,节省占地面积,7,四、间歇式活性污泥法的影响因素,SBR工艺进水过程在缓慢搅拌时，可使聚磷菌释磷量加大，从而使聚磷菌在好氧状态下摄取磷量越大。,当进水处于厌氧状态时，进水带来了极少量NOxN，尽量降低曝气池内 进水前留于池内的NOxN 浓 度，主要靠好氧曝气停止后沉 淀、排水段的缺氧运行。,进水工序的厌氧状态，DO为0.3 0.5mg/L，当释磷速度为910mg/(gMLSSh)，水力停
