廢水的好氧生物處.ppt

5 廢水的好氧生物處理,5.1 概述,5.2 活性污泥法,5.3 氧化溝活性污泥法,5.4 間歇式活性污泥法,5.5 生物膜法,5.1 概述,游仆蟲,線蟲,變形蟲,一、廢水的生物處理,概述,廢水的生物處理是通過微生物的新陳代謝作用，將廢水中的有機物的一部分轉(zhuǎn)化為微生物的細胞物質(zhì)，另一部分轉(zhuǎn)化為比較穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì)（無機物或簡單有機物）的方法。,生物處理方法分類,二、有機物好氧分解,圖51 有機物的好氧分解,1.好氧生物處理法 主要依賴好氧菌和兼性厭氧菌的生化作用來完成處理工藝的過程。,2.作用機理 廢水的好氧處理是在提供游離氧的前提下，以好氧微生物為主，使有機物降解的方法。其過程可以圖51來說明。,3.特點 反應(yīng)速度較快，所需反應(yīng)時間較短，且在反應(yīng)過程中，基本上沒有什么臭氣，較衛(wèi)生，對BOD5濃度在600mg/L以下的廢水較為適用。,三、好氧分解對廢水水質(zhì)的要求,1、溶解氧,廢水中的溶解氧應(yīng)在0.32mg/L之間，此時好氧菌和兼性菌都能進行好氧呼吸。,2、pH值,對好氧的處理，pH值應(yīng)在69之間。,3、溫度,水溫在2040之間最為合適。,4、微生物生長必須的營養(yǎng),由生物的組成可知所需的營養(yǎng)包括碳、氮、磷、硫以及微量的鉀、鈣、鎂、鐵等和維生素。,多數(shù)重金屬，如鋅、銅、鉛、鉻等均含毒性，不利于微生物的成活。但如逐步提高有毒物質(zhì)的濃度，則有可能在一定程度上，使其適應(yīng)新環(huán)境，而提高處理效率。,6、進水有機物的濃度,進水BOD5濃度一般在100600mg/L。,7、廢水的可生化性,廢水的可生化性一般用BOD5/COD值表示。當BOD5/COD0.5，采用生物處理效果明顯；BOD5/COD0.4，則不宜采用生物法處理。,5、毒性物質(zhì),5.2 活 性 污 泥 法,活性污泥外觀,一、活性污泥法的原理,（1）組成 好氧微生物和兼性厭氧微生物(兼有少量的厭氧微生物)與其上吸附的有機的和無機的固體雜質(zhì)組成。,1 好氧活性污泥的組成和性質(zhì),（2）好氧活性污泥的性質(zhì) 顏色以棕褐色為佳 黑色說明厭氧、白色說明無機物過多 含水率在99左右 密度為10021006 大小為00202mm 比表面積為20100cm2ml之間 弱酸性(pH約為67) 當進水改變時，對進水pH的變化有一定的承受能力。,2.活性污泥法,就是以含于廢水中的有機污染物為培養(yǎng)基，在有溶解氧的條件下，連續(xù)地培養(yǎng)活性污泥，再利用其吸附凝聚和氧化分解作用凈化廢水中的有機污染物。,3.活性污泥去除有機物的過程主要包括三個階段,（1）吸附階段 污水中的污染物與活性污泥微生物充分接觸過程中，被具有巨大比表面積（可達200010000m2/m3）且表面有多糖類粘性物質(zhì)的活性污泥微生物所吸附及粘連，從而使污水得到凈化。,（2）氧化階段 活性污泥在有氧條件下，以吸附及吸收的一部分有機物為營養(yǎng)，進行細胞合成，以另一部分進行分解代謝，并釋放能量。,（3）絮凝體的形成與凝聚沉淀階段 氧化階段合成的菌體絮凝形成絮凝體，通過重力沉淀從水中分離出來，使水得到凈化。,圖52 活性污泥法基本流程,二、普通活性污泥法處理系統(tǒng),活性污泥法通常是由曝氣池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排除系統(tǒng)所組成，如圖52所示,三、曝氣設(shè)備,Phase 1,（一）曝氣的作用 向液相供給溶解氧，并起攪拌和混合作用,空氣擴散裝置,Phase 1,（二）常用的曝氣設(shè)備,（1）鼓風曝氣 曝氣系統(tǒng)由加壓設(shè)備（鼓風機）、空氣擴散裝置和管道三部分組成?？諝庖詺馀莸男问綌U散到混合液，使氣泡中的氧迅速轉(zhuǎn)移到液相供微生物需要并攪拌混合液。多用于長廊式曝氣池，現(xiàn)也用于深井曝氣池。,（2）機械曝氣 機械曝氣是以裝在曝氣池水面的表面曝氣機的快速轉(zhuǎn)動，進行表面充氧。按轉(zhuǎn)軸的方向不同，表面曝氣機分為豎式（圖53所示）和臥式（圖54所示）兩類。,圖53 豎式表面曝氣機（傘型葉輪）,豎式曝氣機的轉(zhuǎn)軸與水面垂直，裝有葉輪，常用的有平板型、傘型和泵型三種。但運行時噪聲較大，易使污泥破碎。,（2）機械曝氣 機械曝氣是以裝在曝氣池水面的表面曝氣機的快速轉(zhuǎn)動，進行表面充氧。按轉(zhuǎn)軸的方向不同，表面曝氣機分為豎式（圖53所示）和臥式（圖54所示）兩類。,圖54 TNO型曝氣轉(zhuǎn)刷,臥式的表面曝氣設(shè)備包括轉(zhuǎn)刷曝氣機和轉(zhuǎn)盤曝氣機，常用于氧化溝活性污泥法中。,鼓風曝氣,表面機械曝氣,1.表面機械曝氣的氧吸收率高，鼓風曝氣低，前者耗電較后者少； 2.鼓風曝氣設(shè)備多，機械曝氣設(shè)備少； 3.葉輪曝氣適合水量較小的小型曝氣池，鼓風曝氣適用于大水量的大型曝氣池。,（三）特點,四、活性污泥的性能指標,1、污泥沉降比（SV）,污泥沉降比是指一定量的曝氣池混合液，靜止30min后，沉降污泥體積與原混合液體積之比，是控制運行的重要指標之一。一般在1530。,2、污泥濃度（MLSS）,指曝氣池單位混合液中所含懸浮固體的質(zhì)量（g/L或mg/L），反映微生物的量。一般MLSS值控制在24g/L。,3、污泥指數(shù)（SVI）,是指曝氣池混合液靜止30min后，1g干污泥濕時所占有的體積（mL/g）。即SVI（mL/g）SV/MLSS,4、污泥密度指數(shù)（SDI）,曝氣池混合液在靜置30min后，含于100mL沉降污泥中的活性污泥懸浮固體的克數(shù)。SDI=100/SV,產(chǎn)生原因:污泥結(jié)構(gòu)松散，沉降性差，造成污泥上浮而隨水流失，廣義地把活性污泥地凝聚性和沉降性惡化，以及處理水渾濁的現(xiàn)象總稱為活性污泥的膨脹。,五、活性污泥法運行中常見的問題,產(chǎn)生原因:污泥結(jié)構(gòu)松散，沉降性差，造成污泥上浮而隨水流失，廣義地把活性污泥地凝聚性和沉降性惡化，以及處理水渾濁的現(xiàn)象總稱為活性污泥的膨脹。,解決方法：加強管理，及時監(jiān)測。當進水濃度大，出水水質(zhì)差時，加強曝氣提高供氧量；加大排泥量，提高進水濃度；曝氣池中含碳高而使碳氮比失調(diào)時，投加含氮化合物；加氯可以起凝聚和殺菌雙重作用。,（一）污泥膨脹,污泥膨脹,1.污泥脫氮上浮 活性污泥上氮氣吸附多時，由于比重降低，污泥隨氣體浮上水面。,2.污泥腐化上浮 污泥由于缺氧而腐化（厭氧分解），產(chǎn)生大量甲烷及二氧化碳氣體附著在污泥上，使污泥比重變小而上浮，上浮的污泥發(fā)黑發(fā)臭。 防止方法：減少曝氣、及時排泥、減少曝氣池進水量。,（二）污泥上浮,污泥上浮,（三）污泥的致密與減少 污泥失去活性。 解決方法：投加營養(yǎng)料；縮短曝氣時間或減少曝氣量；調(diào)整回流比和污泥排放量；防止污泥上浮，提高沉淀效果。,污泥的培養(yǎng)和馴化,當廢水中含有合成洗滌劑及其它起泡物質(zhì)時，就會在曝氣池表面形成大量泡沫。它會隔絕空氣與水接觸，吸附大量活性污泥固體，影響環(huán)境衛(wèi)生。,解決方法：在曝氣池上安裝噴灑管網(wǎng)，用壓力水（處理后的廢水或自來水）噴灑，打破泡沫；定時投加除沫劑（如機油、煤油等）以破除泡沫。,（四）泡沫問題,泡沫問題,六、活性污泥法的特點劑改革方向,1.特點： 處理能力強，出水水質(zhì)好，氮基建費、運行費高；能耗大，管理復(fù)雜，易出現(xiàn)污泥膨脹，污泥上浮等問題。,（1）簡化流程，壓縮基建費,（5）簡化污泥的后處理,（2）節(jié)約能源，降低運行費,（4）簡化管理，保證穩(wěn)定運行,（3）增加功能，改善出水水質(zhì),2.改革方向,5.3 氧化溝活性污泥法,長沙市第二污水處理廠,氧化溝技術(shù)簡介,氧化溝（oxidation ditch）又名連續(xù)循環(huán)曝氣池，是活性污泥法的一種變形。,長沙市第一污水處理廠氧化溝,氧化溝技術(shù)的發(fā)展 氧化溝污水處理工藝是20世紀50年代由荷蘭衛(wèi)生工程研究所研制成功的，自從1954年在荷蘭的首次投入使用以來，應(yīng)其優(yōu)點，已被國內(nèi)外廣泛的應(yīng)用于生活污水和工業(yè)污水的治理，如長沙市一污、二污均采用此法。,一、氧化溝技術(shù)的發(fā)展及工藝原理,氧化溝的技術(shù)特征,采用的技術(shù)參數(shù),有機物容積負荷： 0.20.4 kgBOD5/ (m3.d) 有機物污泥負荷： 0.050.15kgBOD5/ (kgMLSSd) 水力停留時間： 1024h 污泥齡： 1030d 活性污泥濃度： 20006000mg/L 出水水質(zhì)BOD5 ：1015mg/L SS： 1020mg/L NH3N： 13mg/L,一般氧化溝污水處理廠的流程如下圖所示：,氧化溝工藝流程,二、氧化溝技術(shù)特點, 工藝流程簡單，運行管理方便, 處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好, 污泥產(chǎn)量高，污泥性質(zhì)穩(wěn)定, 自動化程度高，基建費用大, 曝氣時間長，能耗高, 能承受水量、水質(zhì)沖擊負荷,三、Carrousel氧化溝,1. Carrousel氧化溝的結(jié)構(gòu) Carrousel氧化溝是1967年由荷蘭的DHV公司開發(fā)研制，它使用定向控制的曝氣和攪動裝置，向混合液傳遞水平速度，從而使被攪動的混合液在氧化溝閉合渠道內(nèi)循環(huán)流動，因此，它既有完全式混合反應(yīng)器的特點，又有推流式反應(yīng)器的特點，溝內(nèi)存在明顯的溶解氧濃度梯度。,Carrousel氧化溝,2. Carrousel氧化溝處理污水的原理 污水直接與污泥一起進入氧化故歐系統(tǒng)表曝機增加水中溶解氧，微生物去除水中有機污染物，同時，氨被氧化成硝酸鹽和亞硝酸鹽曝氣機下游，混合液缺氧，反硝化開始進入有氧區(qū)，完成一次循環(huán),好氧區(qū)（硝化）,缺氧區(qū) （反硝化）,3. Carrousel氧化溝存在的問題,（1）污泥膨脹問題,（2）泡沫問題,（3）污泥上浮問題,（4）流速不均及污泥沉積問題,微孔曝氣型Carrousel 2000系統(tǒng),Carrousel 3000系統(tǒng),該系統(tǒng)采用微孔曝氣（供氧設(shè)備為鼓風機），微孔曝氣器產(chǎn)生大量直徑為1mm左右的微小氣泡，提高氧含量，為了取得更好的脫氮除磷的效果，該系統(tǒng)增加了一個厭氧區(qū)和絕氧區(qū)（又稱前反硝化區(qū)）。,該系統(tǒng)是在Carrousel 2000系統(tǒng)前再加上一個生物選擇區(qū)，該生物選擇區(qū)是利用高有機負荷篩選菌種，抑制絲狀菌的增長，提高各污染物的去除率。,Carrousel氧化溝的發(fā)展,Orbal 氧化溝是一種常見的氧化溝形式，其最大特點是一般由三條同心圓式的環(huán)狀溝渠組成，由外到內(nèi)將其溝渠內(nèi)的溶解氧濃度控制在0、1、2 mg/L,Carrousel 氧化溝的特點是一般不采用橫軸式的曝氣轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)碟，而是采用豎軸式的低速表面曝氣機進行曝氣和提供對水流的推動力，可以采用較深的水深。常采用曝氣轉(zhuǎn)碟進行曝氣。,5.4 間歇式活性污泥法（SBR）,SBR工藝即序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process，簡寫為SBR），又稱為間歇式活性污泥法，由于在運行中采用間接操作的形式，每一個反應(yīng)池是一批批地處理廢水，因此而得名。,一、間歇式活性污泥法的特點,進水 反應(yīng) 沉淀 排水 閑置,二、間歇式活性污泥法工藝流程,SBR工藝的一個完整操作周期有五個階段（見圖5-8）：進水期(fill)、反應(yīng)期(react)、沉淀期(settle)、排水期(draw) 和閑置期(idle),曝氣方式不同,潷水器出水,三、SBR工藝的特點,流程簡單, 運行費用低,固液分離效果好，出水水質(zhì)好,運行操作靈活，效果穩(wěn)定,脫氮除磷效果好,有效防止污泥膨脹,耐沖擊負荷,1,2,3,4,5,6,節(jié)省占地面積,7,四、間歇式活性污泥法的影響因素,SBR工藝進水過程在緩慢攪拌時，可使聚磷菌釋磷量加大，從而使聚磷菌在好氧狀態(tài)下攝取磷量越大。,當進水處于厭氧狀態(tài)時，進水帶來了極少量NOxN，盡量降低曝氣池內(nèi) 進水前留于池內(nèi)的NOxN 濃 度，主要靠好氧曝氣停止后沉 淀、排水段的缺氧運行。,進水工序的厭氧狀態(tài)，DO為0.3 0.5mg/L，當釋磷速度為910mg/(gMLSSh)，水力停留時間大 于1h；,好氧曝氣工序DO在2.5mg/L以 上，曝氣時間4.0h為宜； 排放、沉淀工序，DO0.7mg/L，時間為2h左右。,1.進水時緩慢攪拌的影響,2.NOxN對脫氮、除磷的影響,3.運行時間,4.DO的影響,5.5 生 物 膜 法,一、基本概念,生物膜是依靠附著于固體表面濾料的介質(zhì)上而生長繁殖的微生物凈化有機物的好氧處理方法。,主要的生物膜法有： 生物濾池：其中又可分為普通生物濾池、高負荷生物濾池、塔式生物濾池等； 生物轉(zhuǎn)盤； 生物接觸氧化法； 好氧生物流化床等。,優(yōu)點,缺點,（1）附著于固體介質(zhì)表面上的微生物對水量，水質(zhì)的變化有較強的適應(yīng)。 （3）降解產(chǎn)物污泥量少。 （4）管理方便。,（1）濾料表面積小，BOD容積負荷小。 （2）固體介質(zhì)有利于微生物形成穩(wěn)定的生態(tài)體系，棲息微生物的種類較多，處理效率高。 （2）附著于固體表面的微生物量較難控制，操作伸縮性差。 （3）靠自然通風供氧，不如活性污泥供氧充足，容易產(chǎn)生厭氧。,生物膜法的特點,二、生物膜法基本原理,1、生物膜的形成,2、生物膜的成熟,3、生物膜的 更新與脫落,含有營養(yǎng)物質(zhì)和接種微生物的污水在填料的表面流動，一定時間后，微生物會附著在填料表面而增殖和生長，形成一層薄的生物膜。,在生物膜上由細菌及其它各種微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)以及生物膜對有機物的降解功能都達到了平衡和穩(wěn)定。 生物膜從開始形成到成熟，一般需要30天左右(城市污水，20C)， 成熟的生物膜一般厚度為2mm。生物膜的基本結(jié)構(gòu)如圖5-7所示。,生物膜厚度不斷增加，氧氣不能透入的內(nèi)部深處將轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)；厭氧的代謝產(chǎn)物增多，氣態(tài)產(chǎn)物的不斷逸出，減弱了生物膜在填料上的附著能力，易于脫落。老化膜脫落，新生生物膜又會生長起來。,圖5-7 生物膜結(jié)構(gòu)示意圖,三、生物濾池,生物濾池構(gòu)造及組成,1、濾料的要求,比表面要大；孔率高；質(zhì)材強度高；穩(wěn)定；價廉 一般為實心拳狀濾料，如碎石、卵石、爐渣等；工作層的濾料的粒徑為2540mm，承托層濾料的粒徑為70100mm。,2、池壁的功能,構(gòu)筑物主體，起支撐作用。,3、池底排水系統(tǒng),4、布水系統(tǒng),布水裝置的目的是將廢水均勻地噴灑在濾料上，常用旋轉(zhuǎn)布水裝置。,排水系統(tǒng)處于濾床的底部，其作用是收集、排出處理后的廢水和保證良好的通風；一般由滲水頂板、集水溝和排水渠所組成；滲水頂板用于支撐濾料，其排水孔的總面積應(yīng)不小于濾池表面積的20%；滲水頂板的下底與池底之間的凈空高度一般應(yīng)在0.6m以上，以利通風，一般在出水區(qū)的四周池壁均勻布置進風孔。,四、生物接觸氧化法,生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法處理工藝；又稱為淹沒式生物濾池。,1.主要特點,生物接觸氧化池內(nèi)的生物固體濃度高于活性污泥法和生物濾池，具有較高的容積負荷,不需要污泥回流，無污泥膨脹問題，運行管理簡單,對水量水質(zhì)的波動有較強的適應(yīng)能力,污泥產(chǎn)量略低于活性污泥法,1.主要特點