活性污泥法课堂

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1、原原原原理理理理及及及及应应应应用用用用 13.4 13.4 活性污泥法的各种演变及应用活性污泥法的各种演变及应用活性污泥法的各种演变及应用活性污泥法的各种演变及应用 13.5 13.5 曝气及曝气系统曝气及曝气系统曝气及曝气系统曝气及曝气系统 13.6 13.6 活性污泥处理系统的过程控制与运行管理活性污泥处理系统的过程控制与运行管理活性污泥处理系统的过程控制与运行管理活性污泥处理系统的过程控制与运行管理 13.7 13.7 活性污泥法的脱氮除磷原理及应用活性污泥法的脱氮除磷原理及应用活性污泥法的脱氮除磷原理及应用活性污泥法的脱氮除磷原理及应用 13.8 13.8 活性污泥法的发展与新工艺活

2、性污泥法的发展与新工艺活性污泥法的发展与新工艺活性污泥法的发展与新工艺工工工工艺艺艺艺及及及及应应应应用用用用活性污泥法13.4 13.4 活性污泥法的各种演变和应用活性污泥法的各种演变和应用活性污泥法的各种演变和应用活性污泥法的各种演变和应用曝气池曝气池二沉池污泥回流系统处理水 在二沉池处理后的污水与活性污泥分离，剩余污泥排出系统，回流污泥回流至曝气池。 预处理后的污水从曝气池首端进入池内，与由二沉池回流的污泥同步注入。 污水与回流污泥形成的混合液在池内呈推流形式流动至池的末端，然后进入二次沉淀池供、需氧量曝气过程（曝气池长度）定常供氧速率需氧量 有机物在曝气池内的降解，经历了吸附和代谢的完

3、整过程，活性污泥也经历了一个从池首端的增长速率较快到池末端的增长速率很慢或达到内源呼吸期的过程。 由于有机物浓度沿池长逐渐降低，需氧速率也是沿池长逐渐降低（见右图）。因此，在池首端和前段混合液中的溶解氧浓度较低，甚至可能是不足的，沿池长逐渐增高，在池末端溶解氧含量就已经很充足了，一般都能够达到规定的2mg/L以上。 处理效果好，BOD5去除率可达90%以上，适于处理净化程度和稳定程度要求较高的污水；对污水的处理程度比较灵活，根据需要可适当调整。 曝气池首端有机物负荷高，耗氧速率也高，因此，为了避免溶解氧不足的问题，进水有机物负荷不宜过高；耗氧速率沿池长是变化的，而供氧速率难于与其相吻合、适应，

4、在池前段可能出现供氧不足的现象，池后段又可能出现溶解氧过剩的现象；曝气池容积大，占用的土地较多，基建费用高；对进水水质、水量变化的适应性较低。传统活性污泥法处理系统在工艺上的优点：传统活性污泥法处理系统存在的问题：曝气过程（曝气池长度）定常供氧速率供、需氧量需氧量渐减供氧速率变化曲线 渐减曝气活性污泥法（Tapered Aeration）是针对传统活性污泥法中由于沿曝气池池长均匀供氧，在池末端供氧与需氧量之间的差距较大而严重浪费能源，提出一种能使供氧量和混合液需氧量相适应的运行方式，即供氧量沿池长逐步递减，使其接近需氧量（如图）。目前的传统活性污泥法一般都采用这种供氧方式。曝气池曝气池二沉池污

5、泥回流系统处理水 污水沿池长度分段注入曝气池，有机物负荷及需氧量得到均衡，一定程度地缩小了需氧量与供氧量之间的差距，有助于降低能耗，又能够比较充分地发挥活性污泥微生物的降解功能；污水分散均衡注入，提高了曝气池对水质、水量冲击负荷的适应能力。吸附再生活性污泥法的理论基础生物吸附区沉淀表层曝气过程BOD污水与活性污泥混合曝气后BOD值的变化情况 BOD5浓度在515min内第一次急剧下降是活性较强的活性污泥对污水中有机物吸附的结果。 随后略微升起是由于胞外水解酶将吸附的非溶解状态的有机物水解成为溶解性小分子后，部分有机物又进入污水中使BOD5浓度上升。此时，污水中存活着大量的游离细菌，也进一步促使

6、BOD5浓度上升。 随着反应的持续进行，有机物浓度下降，活性污泥微生物进入减速增殖期和内源呼吸期，BOD5浓度又缓慢下降。吸附池再生池再生池 吸附池二沉池二沉池回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥进水进水分建式合建式 40年代后期首先在美国使用，其工艺流程如右图所示。 其主要特点是将活性污泥对有机物降解的两个过程吸附与代谢稳定，分别在各自的反应器内进行。 曝气池曝气池二沉池污泥回流系统处理水 污水在曝气池内分布均匀，各部位的水质相同，微生物群体的组成和数量几乎一致，各部位有机物降解工况相同，因此，通过对F/M值的调整，可将整个曝气池的工况控制在良好的状态。进水进水进水进水二次沉淀池二次沉淀池二次沉

7、淀池二次沉淀池回流污泥回流污泥回流污泥回流污泥剩余污泥排放剩余污泥排放剩余污泥排放剩余污泥排放处理水处理水处理水处理水空气空气空气空气完全混合式曝气池完全混合式曝气池完全混合式曝气池完全混合式曝气池空气空气曝气池曝气池进水进水出水出水回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥Qw 二沉池二沉池工艺优点工艺优点工艺优点工艺优点工艺缺点工艺缺点工艺缺点工艺缺点 其主要特点是F/M负荷高，曝气时间短，处理效果较差，一般BOD5的去除率不超过70%75%，因此，称之为不完全处理活性污泥法。与此相对， BOD5去除率在90%以上，处理水的 BOD5值在20mg/L以下的工艺则称为完全处理活性污泥法。 高负荷活性污

8、泥法在系统和曝气池的构造方面，与传统活性污泥法相同，即传统法可以按高负荷活性污泥法系统运行，适用于处理对处理水水质要求不高的污水。 空气中氧的含量仅为21%，而纯氧中的含氧量为90%95%，纯氧氧分压比空气高4.44.7倍，用纯氧进行曝气能够提高氧向混合液中的传递能力。早在40年代就有人设想用氧气代替空气进行曝气，以提高曝气池内的生化反应速率。 1968年在美国纽约州的巴塔维亚污水处理厂建成了一座规模为10000m3/d的纯氧曝气池，并与鼓风曝气系统进行了对比试验。1971年美国水质管理委员会发表了该厂的对比试验报告。现在，世界上已有多座以纯氧曝气活性污泥法为主体处理技术的污水处理厂建成，其中

9、美国底特律污水处理厂的规模达230104m3/d。 氧利用率可达80%90%，而鼓风曝气系统仅为10%左右；曝气池内混合液的MLSS值可达40007000mg/L，能够提高曝气池的容积负荷；曝气池混合液的SVI值较低，一般都低于l00，污泥膨胀现象发生的较少；产生的剩余污泥量少。采用纯氧曝气系统的主要优点有： 它是近期发展起来，用于防止与控制丝状菌型污泥膨胀的活性污泥处理工艺。它是在曝气池前加一个水力停留时间很短的小反应器，如图所示。全部污水和回流污泥进入选择器，形成高负荷区。这种有机物浓度较高的环境有利于菌胶团菌的优先生长而抑制丝状菌的过量生长，从而改善了污泥的沉降性能。 选择器选择器进水回

10、流污泥剩余污泥出水曝气池曝气池曝气池曝气池二沉池（菌胶团细菌（菌胶团细菌） 比比生生长长速速率率 底物浓度底物浓度（丝状菌）（丝状菌）max2max10S0S丝状菌和絮状菌的竞争丝状菌和絮状菌的竞争丝状菌和絮状菌的竞争丝状菌和絮状菌的竞争(S(S或或或或DO)DO)生长的关系生长的关系生长的关系生长的关系 选择器可分为好氧选择器，缺氧选择器，厌氧选择器等形式。好氧选择器需对污水进行曝气充氧,使之处于好氧状态,而缺氧选择器和厌氧选择器只搅拌不曝气。 选择器控制污泥膨胀的主要原理控制污泥膨胀的主要原理： 好氧选择器防止污泥膨胀的机理是提供DO适宜、底物充足的高负荷区，让菌胶团细菌优先利用有机物,从

11、而抑制丝状菌的过量繁殖。 好好氧氧选选择择器器 缺氧选择器控制污泥膨胀的主要机理是绝大部分菌胶团细菌能利用选择器内硝酸盐中的化合态氧作为电子受体，进行生长繁殖，而丝状菌（球衣菌）没有这个功能，因而在选择器内受到抑制，增殖速率大大落后于菌胶团细菌，大大降低了丝状菌膨胀发生的可能。 缺缺氧氧选选择择器器 厌氧选择器控制污泥膨胀的主要原理是绝大部分种类的丝状菌(球衣菌)都是绝对好氧的，在绝对厌氧状态下将受到抑制。而绝大部分的菌胶团细菌为兼性菌，在厌氧状态下将进行厌氧代谢，继续增殖。但是,厌氧选择器的设置，会导致产生丝硫菌污泥膨胀的可能性，因为菌胶团细菌的厌氧代谢会产生出硫化氢，从而为丝硫菌的繁殖提供

12、条件。因此，厌氧选择器的水力停留时间不宜太长。 厌厌氧氧选选择择器器RSMRSRSRSM-进水；M-选择器；RS-回流污泥；AB-曝气池；OD-氧化沟；FC-二沉池；E-出水ODODEEEEABABABEFCFCFCFC 几种选择器的布设方式RSRSMMMM13.5 曝气及曝气系统曝气及曝气系统 13.5.213.5.2、氧转移原理、氧转移原理 13.5.313.5.3、氧转移的影响因素、氧转移的影响因素 13.5.413.5.4、氧转移速率与供气量的计算、氧转移速率与供气量的计算 13.5.513.5.5、曝气系统与空气扩散装置、曝气系统与空气扩散装置 13.5.113.5.1、概述、概述

13、曝气是采取一定的技术措施，通过曝气装置所产生的作用，使空气中的氧转移到混合液中去，并使混合液处于悬浮状态。 曝气的主要作用：13.5.113.5.1、概述概述 13.5.213.5.2、 氧转移原理氧转移原理 13.5.2.1 菲克（Fick）定律 通过曝气，空气中的氧从气相传递到混合液的液相，这既是一个传质过程，也是一个物质扩散过程。扩散过程的推动力是物质在界面两侧的浓度差。物质的分子从浓度较高的一侧向着较低的一侧扩散、转移。13.5.2.2 双膜理论界面层流Xf液相主体（紊流）气相主体气气膜膜液液膜膜（紊流）CCSPiPg双膜理论模型气、液界面的两侧存在着气膜和液膜。在污水生物处理中，有关

14、气体分子通过气膜和液膜的传递理论，一般都以刘易斯（Lewis）和怀特曼（Whitman）于1923年建立的“双膜理论”为基础。 13.5.2.3 氧总转移系数KLa值的确定 氧总转移系数KLa是计算氧转移速率的基本参数，也是评价空气扩散装置供氧能力的重要参数，通过试验求定。（CS C0）（CS Ct）将（9）式积分整理后，得到下式：C0 曝气池内初始溶解氧的浓度，质量体积-1，一般用mg/L表示；Ct 曝气某时刻t时，溶解氧浓度，质量体积-1，一般用mg/L表示；CS 饱和溶解氧浓度，质量体积-1，一般用mg/L表示；t 曝气时间，时间，一般用h表示。Lg=KLa2.303t（10）13.5.

15、4 13.5.4 氧转移速率与供气量的计算氧转移速率与供气量的计算13.5.4.1 13.5.4.1 氧转移速率的计算氧转移速率的计算 生产厂家提供空气扩散装置的氧转移系数是在标准条件下测定的，所谓标准条件是：水温20；气压为1.013105Pa（标准大气压）；测定用水是脱氧清水。标准氧转移速率（R0）可按下式计算：（20）式中 C水中含有的溶解氧浓度，mg/L，脱氧清水C=0。 上式必须根据实际条件加以修正，引入各项修正系数，温度为T条件下的实际氧转移速率（R）应等于活性污泥微生物的需氧速率（Rr）：（21）R0与R之比为：CCRRs-=CTsb)()20(0T -)20(024.1rba（

16、22）一般， 即实际工程所需空气量较标准条件下的所需空气量多3361% 。而CCRCRTsbs-=)()20(0T -)20(024.1rba混合液的溶解氧浓度，一般按2mg/L考虑。 （23）13.5.4.2 13.5.4.2 氧转移效率与供气量的计算氧转移效率与供气量的计算式中 EA氧转移效率，%；Oc供氧量，kg/h；（24）0.21氧在空气中所占的比例,1.43氧的容重（kg/m3）。（25）Gs供气量，m3/h 式中 V曝气池体积 对鼓风曝气，各种空气扩散装置在标准状态下EA值，是厂商提供的。因此，供气量可以通过式（26）确定，即：RO值根据公式（23）确定。（26） 对机械曝气，各

17、种叶轮在标准条件下的充氧量与叶轮直径、线速率的关系，也是厂商通过实际测定提供的。如泵型叶轮的充氧量与叶轮直线及叶轮线速率的关系，按下式确定：式中 Qos 泵型叶轮在标准条件下的充氧量，kg/h； 叶轮线速率，m/s； D 叶轮直径，m； K 池型结构修正系数。（27） ,R0值则按式（23）确定。所需叶轮直径可以通过公式（27）求定（泵型叶轮），其他类型的叶轮的充氧量则根据相应的公式或图表求出。由于 活性污泥系统供氧速率应与活性污泥微生物耗氧速率保持平衡，因此，曝气池混合液的需氧量应等于供氧量。对此，曝气池的需氧量按式计算。13.5.5 13.5.5 曝气系统与空气扩散装置曝气系统与空气扩散装

18、置 空气扩散装置一般也称曝气装置或曝气头，是活性污泥系统很重要的设备之一。当前广泛应用于活性污泥系统的空气扩散装置分为鼓风曝气和机械曝气两大类。(1)充氧：将空气中的氧（或纯氧）转移到曝气的混合液中，以满足微生物呼吸的需要。(2)搅拌与混合：使曝气池内的混合液处在均匀的混合状态，使活性污泥、溶解氧、污水中的有机物三者充分接触。当然，也起到防止活性污泥在曝气池内沉淀的作用。空气扩散装置在曝气池内的主要作用是：空气扩散装置在曝气池内的主要作用是：动力效率（EP）：每消耗1kWh电能转移到混合液中的氧量，以 kgO2/kWh计；氧的利用率（EA）或称氧的转移效率：通过鼓风曝气转移到混合液中的氧量占总

19、供氧量的百分比（%）；充氧能力（EL）：通过机械曝气装置的转动，在单位时间内转移到混合液中的氧量，以kgO2/h计。它一般表示一台机械曝气设备的充氧能力。表示空气扩散装置技术性能的主要指标有：表示空气扩散装置技术性能的主要指标有：13.5.5.1 13.5.5.1 鼓风曝气系统与空气扩散装置鼓风曝气系统与空气扩散装置: : 鼓风曝气系统由鼓风机、空气扩散装置和空气输送管道所组成。鼓风机将空气通过管道输送到安装在曝气池底部的空气扩散装置，在扩散装置出口处形成不同尺寸的气泡，气泡经过上升和随水循环流动，最后在液面处破裂。在这一过程中，空气中的氧转移到混合液中。 鼓风曝气系统的空气扩散装置主要分为：

20、微气泡、中气泡、大气泡、水力剪切、水力冲击等类型。大气泡型曝气装置因氧利用率过低，现已极少采用。1. 微气泡空气扩散装置扩散管扩散板 也称为多孔性空气扩散装置，使用较多的是用多孔性材料如陶粒、粗瓷等掺以适当的如酚醛树脂一类的粘合剂，在高温下烧结成为扩散板、扩散管（如下图）及扩散罩的形式。 这一类扩散装置的主要性能特点是产生微小气泡，气、液接触面大，氧利用率较高。其缺点是压力损失较大，易堵塞，送入的空气应预先通过过滤净化等。曝气池二沉池污泥回流系统处理水扩散板 扩散板多采用板匣的形式安装，每个板匣有自己的进气管，便于维护管理、清洗和置换。扩散管 一般采用的管径为60100mm，长度多为50060

21、0mm。常以组装形式安装，以812根管组装成一个管组，便于安装、维修。其布置形式同扩散板。膜片式微孔空气扩散器微孔合成橡胶膜片垫圈安装接头不锈钢丝箍底座微孔合成橡胶膜片通气孔 在膜片上开有按同心圆形式布置的孔眼。鼓风时，空气通过底座上的通气孔，进入膜片与底座之间，使膜片微微鼓起，孔眼张开，空气从孔眼逸出，达到空气扩散的目的。供气停止，压力消失，在膜片的弹性作用下，孔眼自动闭合，并且由于水压的作用，膜片压实在底座之上。 曝气池中的混合液不能倒流，不会使孔眼堵塞。这种空气扩散器可扩散出直径为1.53.0mm的气泡。其动力效率和氧的利用率也较高。2. 中气泡空气扩散装置 应用较为广泛的中气泡空气扩散

22、装置是穿孔管，由管径介于2550mm之间的钢管或塑料管制成，由计算确定，在管壁两侧向下相隔45角，留有直径为35mm的孔眼或隙缝，间距50100mm，空气由孔眼溢出（见右图）。穿孔管扩散器组装图（用于浅层曝气的曝气栅）水深600800mm空气 这种扩散装置构造简单，不易堵塞，阻力小，但氧的利用率较低。穿孔管网状膜空气扩散装置 1-螺盖；2-扩散装置本体；3-分配器； 4-网膜；5-密封垫网状膜空气扩散装置 网状膜空气扩散装置（见右图）由主体、螺盖、网状膜、分配器和密封圈所组成。主体骨架用工程塑料注塑成型，网状膜则由聚酯纤维制成。该装置由底部进气，经分配器第一次切割并均匀分配到气室，然后通过网状

23、膜进行二次分割，形成微小气泡扩散到混合液中。 这种装置的特点是不易堵塞、布气均匀，构造简单，便于维护管理，氧的利用率较高。3. 水力剪切式空气扩散装置 利用装置本身的构造特征，产生水力剪切作用，在空气从装置吹出之前，将大气泡切割成小气泡。在我国通用的属于此种类型的空气扩散装置有：倒盆式扩散装置和固定螺旋式扩散装置等。 由圆形外壳和固定在壳体内部的螺旋叶片所组成，每个螺旋叶片的旋转角为180，两个相邻叶片旋转方向相反。空气由布气管从底部的布气孔进入装置内，向上流动，由于壳体内外混合液的密度差，产生提升作用，使混合液在壳体内外不断循环流动。气泡在上升过程中，被螺旋叶片反复切割，形成小气泡。固定螺旋

24、空气扩散装置倒盆式空气扩散装置进气气泡橡皮板盆壳体螺杆螺母倒盆式空气扩散装置 该装置由盆形塑料壳体、橡胶板、塑料螺杆及压盖等组成。空气由上部进气管进入，由盆形壳体和橡胶板间的缝隙向周边喷出，在水力剪切的作用下，空气泡被剪切成小气泡。停止供气，借助橡胶板的回弹力，使缝隙自行封口，防止混合液倒灌。4 . 水力冲击式空气扩散装置密集多喷嘴空气扩散装置 本装置由钢板焊接制成，外形呈长方形，主要部件有：进水管、喷嘴、曝气筒和反射板等。喷嘴安设在曝气筒的中、下部，空气由喷嘴向上喷出，使曝气筒内混合液上、下循环流动。喷嘴的直径一般为510mm，数目可达数百个，出口流速较大。射流式空气扩散装置进入扩散管内。由

25、于速度头变成压头，微细气泡进一步压缩，氧迅速地转移到混合液中，从而强化了氧的转移过程，氧的转移率可高达20%以上，但动力效率不高。 射流式水力冲击式空气扩散装置混合液空气 射流式空气扩散装置是利用水泵打入的泥、水混合液的高速水流的动能，吸入大量空气，泥、水、气混合液在喉管中强烈混合搅动，使气泡粉碎成雾状,5. 水下空气扩散装置 又称为水下曝气器。装置安装在曝气池底部的中央部位。通入的空气在叶轮的剪切及强烈的紊流作用下，空气被切割成微细的气泡，并按放射方向向水中分布。由于紊流强烈、气液接触充分，气泡分散良好，氧转移率较高。（1）无堵塞之虑；（2）既可用于充氧曝气，也可用于污水搅拌， 因此，可兼用

26、于好氧和厌氧处理系统；（3）可以在确定的范围内，调节空气量；（4）对负荷变动有一定的适应性。 其具有如下特征：13.5.5.2 13.5.5.2 机械曝气装置机械曝气装置 机械曝气装置安装在曝气池水面上下，在动力的驱动下进行转动，通过下列3个作用使空气中的氧转移到污水中去： 曝气装置（曝气器）转动，水面上的污水不断地以水幕状由曝气器周边抛向四周，形成水跃，液面呈剧烈的搅动状，使空气卷入； 具有提升液体的作用，使混合液连续地上、下循环流动，气、液接触界面不断更新，不断地使空气中的氧向液体内转移； 曝气器转动，其后侧形成负压区，能吸入部分空气。 按传动轴的安装方向，机械曝气器可分为竖轴（纵轴）式机

27、械曝气器和卧轴（横轴）式机械曝气器两类。竖轴式机械曝气装置 又称竖轴叶轮曝气机，因为混合液的流动状态同池形有密切的关系，故曝气的效率不仅决定于曝气机的性能，还同曝气池的池形有密切关系。 表曝机叶轮的淹没深度一般在10100mm，可以调节。淹没深度大时提升水量大，但所需功率亦会增大，叶轮转速一般为20100r/min，因而电机需通过齿轮箱变速，同时可以进行二挡和三挡调速，以适应进水水量和水质的变化。 13.6 13.6 13.6 13.6 活性污泥法污水处理系统的活性污泥法污水处理系统的活性污泥法污水处理系统的活性污泥法污水处理系统的 过程控制与运行管理过程控制与运行管理过程控制与运行管理过程控

28、制与运行管理 13.6.113.6.1、活性污泥的、活性污泥的培养驯化培养驯化 对于城市污水对于城市污水 和性质与其相和性质与其相类似的工业废类似的工业废水，水，投产前的投产前的首要工作是培首要工作是培养活性污泥养活性污泥 对于其他工业对于其他工业 废水，除废水，除培养培养 活性污泥外，活性污泥外， 还需要使活性还需要使活性污泥适应所处污泥适应所处 理废水的特点，理废水的特点，对其进行对其进行驯化驯化 在系统准备投产运行时，运行管理人员在系统准备投产运行时，运行管理人员 不仅要熟悉处理设备的构造和功能，不仅要熟悉处理设备的构造和功能， 还要深入掌握设计内容与设计意图还要深入掌握设计内容与设计意

29、图空气空气曝气池曝气池进水进水出水出水回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥Qw 二沉池二沉池活性污泥的培养和驯化方法异步培驯法同步培驯法接种培驯法异步培驯法异步法即先培养后驯化异步法即先培养后驯化活性污泥的培养和驯化方法异步培驯法同步培驯法接种培驯法同步培驯法活性污泥的培养和驯化方法异步培驯法同步培驯法接种培驯法接种培驯法方法方法优点优点 培养活性污泥需要有菌种和菌种所需要的营养物质。培养活性污泥需要有菌种和菌种所需要的营养物质。为补充营养和排除对微生物增长有害的代谢产物，要及时为补充营养和排除对微生物增长有害的代谢产物，要及时换水换水，换水方式分为连续换水和间歇换水两种。对工业废，换水方式分为连

30、续换水和间歇换水两种。对工业废水，如缺乏氮、磷等营养物质，还要及时的将这些物质投水，如缺乏氮、磷等营养物质，还要及时的将这些物质投加入曝气池。加入曝气池。下面介绍城市污水处理厂几种常用的污泥培养方法下面介绍城市污水处理厂几种常用的污泥培养方法 间歇培养间歇培养 低负荷连续培养低负荷连续培养 接种培养接种培养 间歇培养 将曝气池注将曝气池注满污水，然后满污水，然后停止进水，开停止进水，开始曝气。始曝气。 闷曝闷曝2 23 3天后，停止天后，停止曝气，静沉曝气，静沉1h1h，排走部，排走部分上清液；然后进入部分上清液；然后进入部分新鲜污水。分新鲜污水。“闷曝闷曝”是指只曝气而不进是指只曝气而不进水

31、水这部分污水约这部分污水约占池容的占池容的1/5 经过经过1515天左右即可使曝气池中的天左右即可使曝气池中的MLSSMLSS超过超过100Omg/L100Omg/L。此时可停止闷曝，。此时可停止闷曝，连续进水连续曝气，并开始污泥回流，连续进水连续曝气，并开始污泥回流，最初的回流比不要太大。最初的回流比不要太大。当污水的温度为当污水的温度为15152020时，采时，采用该种方法用该种方法可取可取25%25%，随着随着MLSSMLSS的升高，的升高，逐渐将回逐渐将回流比增至流比增至设计值。设计值。低负荷连续培养 至至MLSS超过超过1000mg/L时，开始按设计流量时，开始按设计流量进水，进水，

32、MLSS至设计值时，开始以设计回流比回流，至设计值时，开始以设计回流比回流，并开始排放剩余污泥。并开始排放剩余污泥。 将曝气池注将曝气池注满污水，然后满污水，然后停止进水，闷停止进水，闷曝曝1d 然后连续进水连续曝气，然后连续进水连续曝气，进水量控制在设计水量的进水量控制在设计水量的1/5或更低，同时开始回流，逐步或更低，同时开始回流，逐步增加进水量。增加进水量。取回流比取回流比25%25%左右，左右， 将曝气池注满污水，将曝气池注满污水，然后大量投入其它然后大量投入其它处理厂的正常污泥，处理厂的正常污泥，开始满负荷连续培开始满负荷连续培养。养。特点及适用范围接种培养 当混合液30min沉降比

33、达到15%20%，污泥具有良好的凝聚沉淀性能，污泥内含有大量的菌胶团和纤毛虫原生动物，如钟虫、等枝虫、盖纤虫等，并可使BOD的去除率达90%左右，即可认为活性污泥已培养正常。13.6.213.6.2、活性污泥系统的主要控制方法与控制参数、活性污泥系统的主要控制方法与控制参数 试运行阶段试运行阶段试运行的目的试运行的目的确定最佳运行条件确定最佳运行条件 如何确定最佳运行条件如何确定最佳运行条件 将活性污泥系统的运行中作为将活性污泥系统的运行中作为变数考虑的因素组合成几种运行条变数考虑的因素组合成几种运行条件分阶段进行试验，观察各种条件件分阶段进行试验，观察各种条件的处理效果，并确定最佳的运行条的

34、处理效果，并确定最佳的运行条件件 作为变数考虑的因素有哪些作为变数考虑的因素有哪些 混合液污泥浓度（混合液污泥浓度（MLSSMLSS）、空气量、污水注）、空气量、污水注入的方式等；如采用生物吸附法，则还有污泥再生入的方式等；如采用生物吸附法，则还有污泥再生时间和吸附时间之比值；如工业废水养料不足，还时间和吸附时间之比值；如工业废水养料不足，还应确定氮、磷的投量等。应确定氮、磷的投量等。 正常运行阶段正常运行阶段 试运行确定最佳条件后，即可转入正常运行。在正常运试运行确定最佳条件后，即可转入正常运行。在正常运行过程中需要对活性污泥系统采取控制措施，使系统内的活行过程中需要对活性污泥系统采取控制措

35、施，使系统内的活性污泥保持较高的活性及稳定合理的数量，从而达到所需的性污泥保持较高的活性及稳定合理的数量，从而达到所需的处理水水质。处理水水质。常用的工艺控制措施主要从三方面来实施：常用的工艺控制措施主要从三方面来实施：剩余污泥排放系统的控制污泥回流系统的控制曝气系统的控制对供气量（曝气量）的调节对供气量（曝气量）的调节 供气电耗占整个废水处理厂电耗的大部分（供气电耗占整个废水处理厂电耗的大部分（50506060），），因此，应极其慎重地对待这一参数。因此，应极其慎重地对待这一参数。 供供气气量量的的控控制制方方法法 曝气池出口处的溶解曝气池出口处的溶解氧浓度即使在夏季也应当氧浓度即使在夏季也

36、应当控制在控制在1.51.52mg/L2mg/L左右；左右；其次要满足混合液混合搅其次要满足混合液混合搅拌的要求，搅拌程度应通拌的要求，搅拌程度应通过测定曝气池表面、中间过测定曝气池表面、中间和池底各点的污泥浓度是和池底各点的污泥浓度是否均匀而定。否均匀而定。回流污泥量的调节回流污泥量的调节 剩余污泥排放量的调节剩余污泥排放量的调节 曝气池内的活性污泥不断增长，曝气池内的活性污泥不断增长，MLSS值在增高，值在增高，SV值也上升。值也上升。因此，为了保证在曝气池内保持比较稳定的因此，为了保证在曝气池内保持比较稳定的MLSS值，应当将增长的值，应当将增长的污泥量作为剩余污泥量而排出，排放的剩余污

37、泥应大致等于污泥增污泥量作为剩余污泥量而排出，排放的剩余污泥应大致等于污泥增长量，过大或过小，都能使曝气池内的长量，过大或过小，都能使曝气池内的MLSS值变动。值变动。调节回流污泥量的目的调节回流污泥量的目的 是使曝气池内的悬是使曝气池内的悬浮固体（浮固体（MLSS）浓度）浓度保持相对稳定。保持相对稳定。活性污泥法处理系统运行效果的检测活性污泥法处理系统运行效果的检测 为了经常保持良好的处理效果，积累经验，需要对曝气池和二次为了经常保持良好的处理效果，积累经验，需要对曝气池和二次沉淀池处理情况定期进行检测沉淀池处理情况定期进行检测. 进出水总的和进出水总的和溶解性的溶解性的BOD、COD，进出

38、水总的，进出水总的和挥发性的和挥发性的SS，进，进出水的有毒物质出水的有毒物质(对对应工业废水应工业废水)；污泥沉降比污泥沉降比(SV%)、MLSS、MLVSS、SVI、微生物镜检、微生物镜检观察等观察等 氮、磷、氮、磷、pH、溶解氧、水温等溶解氧、水温等如有条件，上述检测项目应尽可能进行自动检测和自动控制。如有条件，上述检测项目应尽可能进行自动检测和自动控制。此外，每天还需记录：此外，每天还需记录：进进水水量量曝气曝气设备设备的工的工作情作情况况剩余剩余污泥污泥的排的排放规放规律律剩剩余余污污泥泥量量回回流流污污泥泥量量电电耗耗空空气气量量13.6.313.6.3、活性污泥法处理系统运行中的

39、异常情况、活性污泥法处理系统运行中的异常情况 活性污泥法处理系活性污泥法处理系统在运行过程中，有时统在运行过程中，有时会出现种种异常情况，会出现种种异常情况，处理效果降低，污泥流处理效果降低，污泥流失。下面将在运行中可失。下面将在运行中可能出现的几种主要的异能出现的几种主要的异常现象和采取的相应措常现象和采取的相应措施加以简要阐述。施加以简要阐述。 污泥解体污泥解体污泥上浮污泥上浮异常生物异常生物相相 泡沫问题泡沫问题污泥腐化污泥腐化污泥膨胀污泥膨胀异常现象异常现象 污泥膨胀 随着污泥膨胀的发生，污泥的随着污泥膨胀的发生，污泥的沉降性能发生沉降性能发生恶化恶化，不能在二沉池内进行正常的泥水分离

40、，澄，不能在二沉池内进行正常的泥水分离，澄清液稀少清液稀少(但较清澈但较清澈)，污泥容易随出水流失污泥容易随出水流失。发。发生污泥膨胀以后，流失的污泥会使出水生污泥膨胀以后，流失的污泥会使出水SS超标，超标，如不立即采取控制措施，污泥继续流失会使曝气如不立即采取控制措施，污泥继续流失会使曝气池的池的微生物量锐减微生物量锐减，不能满足分解污染物的需要，不能满足分解污染物的需要，从而最终从而最终导致出水水质恶化导致出水水质恶化。 活性污泥的活性污泥的SVI值在值在100左右时，其沉降性能最佳，左右时，其沉降性能最佳，当当SVI值超过值超过150时，预示着活性污泥即将或已经处于膨时，预示着活性污泥即

41、将或已经处于膨胀状态，应立即予以重视。胀状态，应立即予以重视。 在实际运行中，污水处理厂发生的污泥膨胀在实际运行中，污水处理厂发生的污泥膨胀绝大部分为丝状菌污绝大部分为丝状菌污泥膨胀泥膨胀。工业废水厂比城市污水厂更容易发生膨胀。完全混合活性污。工业废水厂比城市污水厂更容易发生膨胀。完全混合活性污泥法比推流式活性污泥法易发生污泥膨胀。泥法比推流式活性污泥法易发生污泥膨胀。污泥膨胀总体上分为：丝状菌膨胀非丝状菌膨胀大量的运行经验表明以下情况容易发生污泥膨胀：大量的运行经验表明以下情况容易发生污泥膨胀： 污泥龄过长及有机负荷过低，营养物不足污泥龄过长及有机负荷过低，营养物不足； 混合液中溶解氧浓度太

42、低混合液中溶解氧浓度太低； 氮、磷含量不平衡的废水氮、磷含量不平衡的废水； 高高pH值或低值或低pH值废水值废水； 含有有毒物质的废水；含有有毒物质的废水； 腐化或早期消化的废水，硫化氢含量高的废水；腐化或早期消化的废水，硫化氢含量高的废水； 缺乏一些微量元素的废水；缺乏一些微量元素的废水； 曝气池混合液受到冲击负荷；曝气池混合液受到冲击负荷； 碳水化合物含量高或可溶性有机物含量多的污水；碳水化合物含量高或可溶性有机物含量多的污水； 高有机负荷，且缺氧的情况下；高有机负荷，且缺氧的情况下； 水温过高或过低。水温过高或过低。污泥助沉法污泥助沉法污泥助沉法污泥助沉法 灭菌法灭菌法 污泥膨胀的控制

43、临时控制措施 工艺运行调节控制措施 环境调控控制法 临时控制措施 指向发生膨胀的污泥中指向发生膨胀的污泥中加入有机或无机混凝剂或助凝加入有机或无机混凝剂或助凝剂，增大活性污泥的比重剂，增大活性污泥的比重，使之在二沉池内易于分离。常用的药剂有聚，使之在二沉池内易于分离。常用的药剂有聚合氯化铁、硫酸铁、硫酸铝和聚丙烯酰胺等有机高分子絮凝剂。有的小合氯化铁、硫酸铁、硫酸铝和聚丙烯酰胺等有机高分子絮凝剂。有的小处理厂还投加粘土或硅藻土作为助凝剂。助凝剂投加量不可太多，否则处理厂还投加粘土或硅藻土作为助凝剂。助凝剂投加量不可太多，否则易破坏细菌的生物活性，降低处理效果。易破坏细菌的生物活性，降低处理效果

44、。灭菌法 原理：原理： 指向发生膨胀的污泥中投加化学药剂，杀灭或抑制丝状菌，从而达指向发生膨胀的污泥中投加化学药剂，杀灭或抑制丝状菌，从而达到控制丝状菌污泥膨胀的目的。到控制丝状菌污泥膨胀的目的。 常用的灭菌剂有常用的灭菌剂有NaClO，ClO2， Cl2，H2O2和漂白粉等。由于大部和漂白粉等。由于大部分处理厂都设有出水加氯消毒系统，因而加氯控制丝状菌污泥膨胀成为分处理厂都设有出水加氯消毒系统，因而加氯控制丝状菌污泥膨胀成为最普遍的一种方法。最普遍的一种方法。缺点：缺点： 氯等灭菌剂对微生物是无选择性的杀伤剂，既能杀灭丝状菌，也能氯等灭菌剂对微生物是无选择性的杀伤剂，既能杀灭丝状菌，也能杀伤

45、菌胶团细菌。因此，应严格控制投加点氯的浓度。这一类控制方法杀伤菌胶团细菌。因此，应严格控制投加点氯的浓度。这一类控制方法由于没有深入了解引起污泥膨胀的真正原因而无法彻底解决污泥膨胀问由于没有深入了解引起污泥膨胀的真正原因而无法彻底解决污泥膨胀问题，控制不好，还会带来出水水质恶化的不良后果。另外，灭菌法题，控制不好，还会带来出水水质恶化的不良后果。另外，灭菌法只适只适用于控制丝状菌污泥膨胀用于控制丝状菌污泥膨胀，控制非丝状菌污泥膨胀一般用助沉法。，控制非丝状菌污泥膨胀一般用助沉法。工艺运行调节控制措施 用于运行控制不当产生的污用于运行控制不当产生的污泥膨胀。例如，因泥膨胀。例如，因DO低导致的低

46、导致的膨胀，可增加供氧来解决；因膨胀，可增加供氧来解决；因pH太低导致的膨胀可调节进水太低导致的膨胀可调节进水水质或加强上游废水排放的管理；水质或加强上游废水排放的管理；因污水因污水“腐化腐化”产生的膨胀，可产生的膨胀，可通过增加预曝气来解决；因营养通过增加预曝气来解决；因营养物质缺乏导致的膨胀，可投加营物质缺乏导致的膨胀，可投加营养物质；因低负荷导致的膨胀，养物质；因低负荷导致的膨胀，可适当提高可适当提高F/M。 其出发点是通过曝气池中其出发点是通过曝气池中生态环境的改变，生态环境的改变，造成有利造成有利于菌胶团细菌生长的环境条于菌胶团细菌生长的环境条件件，应用生物竞争的机制抑，应用生物竞争

47、的机制抑制丝状菌的过度生长和繁殖，制丝状菌的过度生长和繁殖，将丝状菌控制在合理的范围将丝状菌控制在合理的范围内，从而控制污泥膨胀的发内，从而控制污泥膨胀的发生。近年得到充分发展的选生。近年得到充分发展的选择器理论就是运用的这一概择器理论就是运用的这一概念。念。污泥膨胀的控制 临时控制措施 工艺运行调节控制措施 环境调控控制法 环境调控控制法 污泥解体 当活性污泥处理系统的处理水质浑浊，污泥絮凝体微细当活性污泥处理系统的处理水质浑浊，污泥絮凝体微细化，处理效果变坏等则为污泥解体现象。化，处理效果变坏等则为污泥解体现象。定义 活性污泥处理活性污泥处理系统运行不当或污水中混入有毒物质系统运行不当或污

48、水中混入有毒物质都可能引都可能引发污泥解体。如曝气过量，致使活性污泥微生物的营养平衡遭到破坏，发污泥解体。如曝气过量，致使活性污泥微生物的营养平衡遭到破坏，微生物量减少并失去活性，吸附能力降低，絮凝体缩小质密，一部分微生物量减少并失去活性，吸附能力降低，絮凝体缩小质密，一部分则成为不易沉淀的羽毛状污泥，处理水质浑浊，则成为不易沉淀的羽毛状污泥，处理水质浑浊，SVI值降低等。当污值降低等。当污水中存在有毒物质时，微生物会受到抑制或伤害，使污泥失去活性而水中存在有毒物质时，微生物会受到抑制或伤害，使污泥失去活性而解体，其净化功能下降或完全停止。解体，其净化功能下降或完全停止。诱发原因 发生污泥解体

49、后，应对污水量、回流污泥量、空气量和发生污泥解体后，应对污水量、回流污泥量、空气量和排泥状态以及排泥状态以及SV、MLSS、DO、污泥负荷等多项指标进行、污泥负荷等多项指标进行检查，确定发生的原因，加以调整；当确定是污水中混入有检查，确定发生的原因，加以调整；当确定是污水中混入有毒物质时，应考虑这是新的工业废水混入的结果，需查明来毒物质时，应考虑这是新的工业废水混入的结果，需查明来源进行局部处理。源进行局部处理。解决措施污泥腐化 二沉池泥斗构造不合理，污泥难下滑或刮泥设备有故障，二沉池泥斗构造不合理，污泥难下滑或刮泥设备有故障，使污泥长期滞留沉积在死角容易引起污泥腐化。使污泥长期滞留沉积在死角

50、容易引起污泥腐化。诱发原因 可通过加大二沉池池底坡度或改进池底刮泥设备，不使污泥可通过加大二沉池池底坡度或改进池底刮泥设备，不使污泥滞留于池底；清除死角，加强排泥；安设不使污泥外溢的浮渣清滞留于池底；清除死角，加强排泥；安设不使污泥外溢的浮渣清除设备等可减少该问题的发生。除设备等可减少该问题的发生。解决措施 污泥腐化是二沉池污泥长期滞留而厌氧发酵产生污泥腐化是二沉池污泥长期滞留而厌氧发酵产生H2S、CH4等气体，致使大块污泥上浮。污泥腐化上浮与污泥脱氮上等气体，致使大块污泥上浮。污泥腐化上浮与污泥脱氮上浮不同，腐化的污泥颜色变黑，并伴有恶臭。浮不同，腐化的污泥颜色变黑，并伴有恶臭。定义污泥上浮

51、 增加污泥回流量或及时排除剩余污泥，在脱氮之前将污泥增加污泥回流量或及时排除剩余污泥，在脱氮之前将污泥排除；或降低混合液污泥浓度，缩短污泥龄和降低溶解氧等，排除；或降低混合液污泥浓度，缩短污泥龄和降低溶解氧等，使之不进行到硝化阶段；加强反硝化功能都可减少该问题的使之不进行到硝化阶段；加强反硝化功能都可减少该问题的发生。发生。解决措施 污泥污泥(脱氮脱氮)上浮是由于曝气池内污泥泥龄过长，硝化进程上浮是由于曝气池内污泥泥龄过长，硝化进程较高较高(般硝酸盐达般硝酸盐达5mg/l以上以上)，但却，但却没有很好的反硝化没有很好的反硝化，因，因而污泥在二沉池底部产生反硝化，硝酸盐成为电子受体被还原，而污泥

52、在二沉池底部产生反硝化，硝酸盐成为电子受体被还原，产生的氮气附于污泥上，从而使产生的氮气附于污泥上，从而使污泥比重降低，整块上浮污泥比重降低，整块上浮。另。另外，曝气池内曝气过度，使污泥搅拌过于激烈，生成大量小气外，曝气池内曝气过度，使污泥搅拌过于激烈，生成大量小气泡附聚于絮凝体上，或流入大量脂肪和油类时，也可能引起污泡附聚于絮凝体上，或流入大量脂肪和油类时，也可能引起污泥上浮。泥上浮。产生机理泡沫问题 泡沫是活性污泥法处理厂运行中常见的现象。泡沫可泡沫是活性污泥法处理厂运行中常见的现象。泡沫可在曝气池上堆积很高，并进入二沉池随水流走，产生一系在曝气池上堆积很高，并进入二沉池随水流走，产生一系

53、列卫生问题。列卫生问题。 生物泡沫生物泡沫 生物生物泡沫泡沫多呈多呈褐色褐色 生物泡沫在冬天能结冰，清理起来异常困难。夏天生物泡沫会随生物泡沫在冬天能结冰，清理起来异常困难。夏天生物泡沫会随风飘荡，产生不良气味。预防医学还认为产生生物泡沫的诺卡氏菌极风飘荡，产生不良气味。预防医学还认为产生生物泡沫的诺卡氏菌极有可能为人类的病原菌。如果采用表曝设备，生物泡沫还能阻止正常有可能为人类的病原菌。如果采用表曝设备，生物泡沫还能阻止正常的曝气充氧，使曝气池混合液中的溶解氧浓度降低。生物泡沫还能随的曝气充氧，使曝气池混合液中的溶解氧浓度降低。生物泡沫还能随排泥进入泥区，干扰浓缩池及消化池的运行。排泥进入泥

54、区，干扰浓缩池及消化池的运行。危危害害 生物泡沫处理比较困难，有的生物泡沫处理比较困难，有的处理厂曾尝试用加氯、增大排泥、处理厂曾尝试用加氯、增大排泥、降低降低SRT等方法，但均不能从根本等方法，但均不能从根本上解决问题。因此，对生物泡沫要上解决问题。因此，对生物泡沫要以防为主。以防为主。处理方法处理方法化学泡沫化学泡沫 化学泡沫处理较容易，可以喷水消泡或投加除沫剂化学泡沫处理较容易，可以喷水消泡或投加除沫剂(如机油、煤油等，投量约为如机油、煤油等，投量约为0.51.5mg/L)等。此外，用风等。此外，用风机机械消泡，也是有效措施。机机械消泡，也是有效措施。化学泡沫多呈乳白色化学泡沫多呈乳白色

55、 化学泡沫由污水中的洗涤剂以及一些工业用表面活性化学泡沫由污水中的洗涤剂以及一些工业用表面活性物质在曝气的搅拌和吹脱作用下形成。物质在曝气的搅拌和吹脱作用下形成。处理方法异常生物相 在工艺控制不当或入流水质水量突变时，会造成生物相异常。在正常在工艺控制不当或入流水质水量突变时，会造成生物相异常。在正常运行的传统活性污泥工艺系统中，存在的微型动物绝大部分为钟虫。认真运行的传统活性污泥工艺系统中，存在的微型动物绝大部分为钟虫。认真观察钟虫数量及生物特征的变化，可以有效地预测活性污泥的状态及发展观察钟虫数量及生物特征的变化，可以有效地预测活性污泥的状态及发展趋势趋势。 DO过高或过低过高或过低 在在

56、DO为为13mg/L时，时，钟虫能正常发育。如果钟虫能正常发育。如果DO过高或过低，钟虫过高或过低，钟虫头部端会突出一个空泡，头部端会突出一个空泡，俗称俗称“头顶气泡头顶气泡”，此，此时应立即检测时应立即检测DO值并值并予以调整。当予以调整。当DO太低太低时，钟虫将大量死亡，时，钟虫将大量死亡，数量锐减。数量锐减。水中含有难降解水中含有难降解物质或有毒物质物质或有毒物质 当进水中含有大量难降解当进水中含有大量难降解物质或有毒物质时，钟虫体物质或有毒物质时，钟虫体内将积累一些未消化的颗粒，内将积累一些未消化的颗粒，俗称俗称“生物泡生物泡”，此时应立，此时应立即测量即测量SOUR值，检查微生值，检

57、查微生物活性是否正常，并检测进物活性是否正常，并检测进水中是否存在有毒物质，并水中是否存在有毒物质，并采取必要措施。采取必要措施。进水的进水的pH发生突变发生突变 当进水的当进水的pH发生突变，发生突变，超过正常范围，可观超过正常范围，可观察到钟虫呈不活跃状察到钟虫呈不活跃状态，纤毛停止摆动。态，纤毛停止摆动。此时应立即检测进水此时应立即检测进水的的pH，并采取必要措，并采取必要措施。施。 最后需要强调的是，生物相观察只是一种定性方最后需要强调的是，生物相观察只是一种定性方法，缺乏严密性，运行中只能作为理化方法的一种补法，缺乏严密性，运行中只能作为理化方法的一种补充手段，而不可作为唯一的工艺监

58、测方式。充手段，而不可作为唯一的工艺监测方式。13.7 活性污泥法的脱氮除磷原理及应用 13.7.1 概述概述 13.7.2 脱氮原理与工艺技术脱氮原理与工艺技术 13.7.3 污水生物脱氮理论与技术的新进展污水生物脱氮理论与技术的新进展 13.7.4 除磷原理与工艺技术除磷原理与工艺技术 13.7.5 污水生物除磷理论与技术的新进展污水生物除磷理论与技术的新进展13.7.1 13.7.1 概概概概 述述述述水体富水体富营养化营养化氮、磷的过量排放氮、磷的过量排放含丰富营养盐类含丰富营养盐类, ,使藻类等使藻类等浮游生物快速生长浮游生物快速生长, ,而后引而后引起异养生物代谢旺盛起异养生物代谢

59、旺盛, ,耗尽耗尽水体中水体中DO,DO,使水体变质使水体变质, ,破坏破坏水体中的生态平衡现象。水体中的生态平衡现象。 表表1 19981 1998年我国三大湖泊污染状况年我国三大湖泊污染状况 湖湖 泊泊主要污染主要污染富营养化富营养化水体水质水体水质太太 湖湖N N、P P严严 重重IVIV劣劣V V类类滇滇 池池N N、P P非常严重非常严重V V或劣或劣V V类类巢巢 湖湖N N、P P非常严重非常严重 劣劣V V类类n19981998年我国海域监测到赤潮年我国海域监测到赤潮2222起：其中南海起：其中南海1010起；东海起；东海5 5起；渤海和黄海起；渤海和黄海7 7起。起。 199

60、91999年四大海区近岸海域水质类别比较年四大海区近岸海域水质类别比较 新问题新问题新问题新问题：如何能经济、有效地：如何能经济、有效地：如何能经济、有效地：如何能经济、有效地从废水中去除氮、磷化合物，从废水中去除氮、磷化合物，从废水中去除氮、磷化合物，从废水中去除氮、磷化合物，来有效地保护受纳水体解决日来有效地保护受纳水体解决日来有效地保护受纳水体解决日来有效地保护受纳水体解决日益严重的水体富营养现象。益严重的水体富营养现象。益严重的水体富营养现象。益严重的水体富营养现象。氮、磷与水环境问题氮、磷与水环境问题u一级处理一级处理:悬浮固体悬浮固体u二级处理二级处理:有机物有机物 BOD:N:P

61、=100:5:1u三级处理三级处理:脱氮除磷脱氮除磷 主要来源于生活污水、主要来源于生活污水、农业废弃物（牲畜粪便等）农业废弃物（牲畜粪便等）和工业废水（如羊毛加工、和工业废水（如羊毛加工、制革、印染）。制革、印染）。 无机氮一部分由有机氮经微生物无机氮一部分由有机氮经微生物分解转化后形成，还有一部分来自分解转化后形成，还有一部分来自施用氮肥的农田排水和地表径流，施用氮肥的农田排水和地表径流，某些工业废水（焦化、化肥厂）。某些工业废水（焦化、化肥厂）。 氮在水体中的存在形态氮在水体中的存在形态 13.7.2 13.7.2 脱氮原理与工艺技术脱氮原理与工艺技术无机氮无机氮（Inorganic-N

62、Inorganic-N）有机氮有机氮（Org-NOrg-N）硝酸氮（硝酸氮（NONO3 3- -NN）氨氮（氨氮（NHNH4 4+ +-N-N）亚硝酸氮（亚硝酸氮（NONO2 2- -NN）指蛋白质、多肽、氨指蛋白质、多肽、氨基酸和尿素等基酸和尿素等总氮总氮总氮总氮总凯氏氮总凯氏氮（Total Kjelddly NitrogenTotal Kjelddly Nitrogen：TKNTKN） 好好氧氧条条件件下下,有有机机氮氮化化合合物物在在氨氨化化菌的作用下，分解转化为氨态氮。菌的作用下，分解转化为氨态氮。13.7.2 13.7.2 脱氮原理与工艺技术脱氮原理与工艺技术脱氮原理与工艺技术脱氮原

63、理与工艺技术u氨化氨化u硝化硝化缺氧条件下缺氧条件下 NONO2 2- - NH NH2 2OH OH 有机体（同化反硝化）有机体（同化反硝化）NONO3 3- - NO NO2 2- - N N2 2O NO N2 2（异化反硝化（异化反硝化）u反硝化反硝化硝化作用段微生物硝化作用段微生物亚硝酸菌亚硝酸菌：氧化氨：氧化氨的细菌的细菌; ;专性好氧专性好氧, ,化能自养化能自养,G,G- -, ,最最适温度适温度25-30,25-30,最适最适pHpH值值7.5-8.0,7.5-8.0,世代时间世代时间8h-1d8h-1d 硝硝酸酸菌菌：氧氧化化NONO2 2- -的的细细菌菌; ;专专性性好

64、好氧氧; ;化化能能自自养养, ,以以COCO2 2为为碳碳 源源 ; ; 最最 适适 pHpH值值7.5-8.0,7.5-8.0,最最适适温温度度25-30,25-30,世世代代时时间间8h-8h-几天。几天。反硝化作用段微生物反硝化作用段微生物反硝化菌反硝化菌：所有能所有能以以NONO3 3- -为最终电子为最终电子受体受体, ,将将HNOHNO3 3还原还原为为N N2 2的细菌总称，的细菌总称，化能异养菌。化能异养菌。兼性厌氧菌兼性厌氧菌：厌氧厌氧: :以硝酸氮为以硝酸氮为电子受体电子受体, ,以有机以有机底物为电子供体底物为电子供体; ;好氧好氧: :以以O O2 2为电子受为电子受

65、体进行好氧呼吸。体进行好氧呼吸。 反硝化菌的种类很多，重要的有：反硝化菌的种类很多，重要的有：脱氮微球菌（脱氮微球菌（Micrococcus denitrificansMicrococcus denitrificans）、）、脱氮假单胞菌（脱氮假单胞菌（Pscudomonas denitrificans Pscudomonas denitrificans ）、）、脱氮色杆菌（脱氮色杆菌（Chromobacterium denitrificans Chromobacterium denitrificans ）、）、荧光假单胞菌（荧光假单胞菌（ Pscudomonas fluorescensPsc

66、udomonas fluorescens）等）等F充足的溶解氧充足的溶解氧 不能低于不能低于1mg/L1mg/LF足够的曝气时间足够的曝气时间FpHpH值值：7.5-8.0 7.5-8.0 适适当当补补充充碱碱度度，最最好好是是HCOHCO3 3- -碱度碱度F生生物物固固体体停停留留时时间间（污污泥泥龄龄）：硝硝化化菌菌增增殖殖速速度度慢慢，污污泥泥龄龄至至少少应应为为硝硝化化菌菌最最小小世世代代时时间间的的2 2倍以上。倍以上。硝化反应的控制条件硝化反应的控制条件F 碳源（电子供体）碳源（电子供体）: :有适量的碳源有适量的碳源F pHpH值值 7-87-8F 溶解氧溶解氧 0.5mg/L

67、0.5mg/L以下以下F 温度温度 20-4020-40反硝化的运行控制条件反硝化的运行控制条件外外源源反反硝硝化化: :利利用用废废水水中中的的有有机机物物或或外外加加碳碳源源( (甲醇甲醇) )作为电子供体作为电子供体内源反硝化内源反硝化: :以机体内的有机物为碳源以机体内的有机物为碳源1.1.传统的三级活性污泥脱氮工艺传统的三级活性污泥脱氮工艺曝曝 气气 池池去去除除B BO OD D1 1硝硝化化池池反硝化反硝化2 23 3沉淀池沉淀池沉淀池沉淀池沉淀池沉淀池污泥回流污泥回流污泥回流污泥回流污泥回流污泥回流进水进水出水出水剩余污泥剩余污泥剩余污泥剩余污泥剩余污泥剩余污泥碱度碱度甲甲醇醇

68、N N2 2缺氧缺氧A/OA/O脱氮工艺脱氮工艺沉淀池沉淀池反硝化反硝化好氧好氧BODBOD去除去除 硝化硝化碱碱度度N N2 2进水进水出水出水内循环内循环( (硝化液回流硝化液回流) )剩余污泥剩余污泥污泥回流污泥回流2.A/O2.A/O脱氮工艺脱氮工艺A/O脱氮工艺的特点脱氮工艺的特点沉淀池沉淀池反硝化反硝化缺氧缺氧好氧好氧BODBOD去去除硝化除硝化碱碱度度进水进水出水出水污泥回流污泥回流内循环（硝化液回流）内循环（硝化液回流）反硝化能补充反硝化能补充一些碱度一些碱度无需加无需加碳源碳源为硝化减为硝化减轻了负担轻了负担污泥产污泥产量小量小好氧出水，好氧出水，CODCOD去除去除效果好效

69、果好流程短流程短投资省投资省防防止止污污泥泥膨膨胀胀需要双循需要双循环系统环系统出水中含出水中含一定的一定的NONO3 3- -沉淀池运行沉淀池运行不当，易产不当，易产生污泥上浮生污泥上浮为提高脱氮率须增大回流量，一方面增加了为提高脱氮率须增大回流量，一方面增加了运行费用；一方面会破坏缺氧状态影响反硝化运行费用；一方面会破坏缺氧状态影响反硝化剩余污泥剩余污泥 3.3. SBRSBR法脱氮的典型运行方式法脱氮的典型运行方式沉淀期沉淀期排水期排水期反应期反应期进水期进水期反应期反应期 在好氧条件下通在好氧条件下通过增大曝气量、反应过增大曝气量、反应时间与污泥龄来强化时间与污泥龄来强化硝化反应硝化反

70、应 在缺氧条件下方便在缺氧条件下方便地投加原污水地投加原污水或甲或甲醇等醇等提供充足的有提供充足的有机碳源作为电子供体机碳源作为电子供体 曝气，曝气，去除有机去除有机物，硝化物，硝化缺氧搅拌，缺氧搅拌，反硝化反硝化碳源碳源13.7.3 污水生物脱氮理论与技术的新进展污水生物脱氮理论与技术的新进展 a. a. 短程生物脱氮技术的原理与优点短程生物脱氮技术的原理与优点传统脱氮途径和亚硝酸型脱氮途径对比传统脱氮途径和亚硝酸型脱氮途径对比传统脱氮途径和亚硝酸型脱氮途径对比传统脱氮途径和亚硝酸型脱氮途径对比N2NH4+NO2-NO3-NO2-a) 全程硝化反硝化生物脱氮途径全程硝化反硝化生物脱氮途径NH

71、4+NO2-N2b) 短程硝化反硝化生物脱氮途径短程硝化反硝化生物脱氮途径短程短程生物脱氮生物脱氮的优点的优点 与传统硝化反硝化相比，短程硝化反硝化不仅可以节省能耗与传统硝化反硝化相比，短程硝化反硝化不仅可以节省能耗约约25%25%（以氧计），节约碳源（以氧计），节约碳源40%40%（以甲醇计），而且可以缩短反（以甲醇计），而且可以缩短反应时间，大幅度降低产生的污泥量。应时间，大幅度降低产生的污泥量。 a. 短程生物脱氮技术的原理与优点短程生物脱氮技术的原理与优点3N2 + 6 HCO3- + 3H2O3N2 + 6 HCO3- + 7H2O节省40% CH3OH3CH3OH5CH3OH反硝化

72、+ 3CO2+ CO2短程硝化反硝化工艺的优点短程硝化反硝化工艺的优点NH4+ +NH4+ +2O23/2O2NO2- + H2O + 2H+硝化节省25%O2NO3- + H2O +2 H+6NO3- +6NO2- +b.b.厌氧氨氧化原理的研究厌氧氨氧化原理的研究5NH4+3NO3- 4N2+9H2O+2H+ G0=-297kJ/molNH4+NH4+2O2 NO3- +2H+ +H2O G0=-349kJ /molNH4+ 比较反应式可知：在无氧条件氨比较反应式可知：在无氧条件氨氧化与好氧氨氧化所释放的自由能相氧化与好氧氨氧化所释放的自由能相当当. .既然硝化菌可以从好氧氨氧化中既然硝化

73、菌可以从好氧氨氧化中取得能量而生长，于是取得能量而生长，于是BrodaBroda（19771977）预言）预言自然界也应存在自然界也应存在厌氧氨氧化菌厌氧氨氧化菌, ,它可以从厌氧氨氧化它可以从厌氧氨氧化中取得能量而生长。中取得能量而生长。 理论预测理论预测1010多年之后，荷兰人多年之后，荷兰人MulderMulder首先在用于反硝化的流化床中首先在用于反硝化的流化床中发现了这一现象。微生物的增长速率与产率是非常低的发现了这一现象。微生物的增长速率与产率是非常低的, ,但是氮的转换率与传统好氧硝化的转换率相当。无需有但是氮的转换率与传统好氧硝化的转换率相当。无需有机碳源存在机碳源存在, ,碳酸盐碳酸盐/ /二氧化碳是微生物生长所需的无机二氧化碳是微生物生长所需的无机碳源。因此具有耗氧量低、污泥产量少、不需外加碳源等优点。碳源。因此具有耗氧量低、污泥产量少、不需外加碳源等优点。