清華大學(xué)《水處理工程2》第七講

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上2.2.2 活性污泥系統(tǒng)的進(jìn)展2.2.2.1 氧化溝也稱氧化渠，又稱循環(huán)曝氣池，是活性污泥法的一種變形；是50年代荷蘭的Pasveer首先設(shè)計(jì)的；最初一般用于日處理水量在5000m3以下的城市污水。一、氧化溝的工作原理與特征1、 氧化溝的工藝流程圖1 以氧化溝為主的廢水處理流程圖2 氧化溝及氧化溝系統(tǒng)平面圖2、氧化溝的特征池體狹長，（可達(dá)數(shù)十米甚至上百米）；池深度較淺，一般在2米左右；曝氣裝置多采用表面機(jī)械曝氣器，豎軸、橫軸曝氣器都可以；進(jìn)、出水裝置簡單； 構(gòu)造上的特征氧化溝呈完全混合推流式；溝內(nèi)的混合液呈推流式快速流動（0.40.5m/s），由于流速高，原廢水很快就

2、與溝內(nèi)混合液相混合，因此氧化溝又是完全混合的；BOD負(fù)荷低，類似于活性污泥法的延時(shí)曝氣法，處理出水水質(zhì)良好；對水溫、水質(zhì)和水量的變動有較強(qiáng)的適應(yīng)性；污泥產(chǎn)率低，剩余污泥產(chǎn)量少；污泥齡長，可達(dá)1530d，為傳統(tǒng)活性污泥法的36倍；世代時(shí)間很長的細(xì)菌如硝化細(xì)菌能在反應(yīng)器內(nèi)得以生存，從而使氧化溝具有脫氮的功能。二、氧化溝的幾種典型的構(gòu)造型式 主要有 Carrousel 式、Orbal式、交替工作式、曝氣沉淀一體化氧化溝。1、 Carrousel 式氧化溝 （圖3）又稱平行多渠形氧化溝；是60年代末荷蘭DHV公司開創(chuàng)的。采用豎軸低速表面曝氣器；水深可達(dá)44.5m，溝內(nèi)流速達(dá)0.30.4m/s；混合液在

3、溝內(nèi)每520min循環(huán)一次；溝內(nèi)混合液總量是入流廢水量的3050倍；BOD5去除率可達(dá)95%以上，脫氮率可達(dá)90%，除磷效率可達(dá)50%；應(yīng)用廣泛，最大規(guī)模為m3/d；昆明蘭花溝污水處理廠、上海龍華肉聯(lián)廠、桂林市東區(qū)廢水廠等。2、Orbal式氧化溝 （圖4）又稱同心圓型氧化溝 主要特點(diǎn)：l 圓形或橢圓形的溝渠，能更好地利用水流慣性，可節(jié)省能耗；l 多溝串聯(lián)可減少水流短路現(xiàn)象；l 最外層第一溝的容積為總?cè)莘e的6070%，其中的DO 接近于零，為反硝化和磷的釋放創(chuàng)造了條件；l 第二、三溝的容積分別為總?cè)莘e的2030%和10%，而DO則分別為1和2mg/l；l 這種溝渠間的DO濃度差，有利于提高充氧效

4、率；主要實(shí)例：1)撫順石油二廠廢水處理站(28,800m3/d)； 2)北京燕山石化公司新建廢水處理廠(60000m3/d)； 3)成都市天彭鎮(zhèn)污水處理廠。3、交替工作式氧化溝由丹麥Kruger公司所開發(fā)的，有二溝和三溝式兩種形式；交替用做曝氣池和沉淀池，無需二沉池和污泥回流裝置；曝氣轉(zhuǎn)刷的利用率較低，D型二溝只有40%，三溝式則提高到了58%；圖5：VR型氧化溝 圖6：D型氧化溝 圖7：三溝交替工作的氧化溝關(guān)于三溝式：兩側(cè)的A、C二溝交替地作為曝氣池和沉淀池，而B溝則一直充作曝氣池；原廢水交替地從A溝和C溝進(jìn)入，而出水則相應(yīng)地從C溝及A溝流出；曝氣器的利用率較高(58%)；交替運(yùn)行的方式，為

5、脫氮創(chuàng)造了條件，有良好的BOD去除效果和脫氮效果。主要實(shí)例：1)邯鄲市東污水處理廠(m3/d)，三溝； 2)蘇州市河西污水處理廠(80000m3/d)，三溝； 3)南通市污水處理廠(25000m3/d)，五溝。4、曝氣沉淀一體化氧化溝80年代有美國開發(fā)的，主要有：側(cè)溝型(圖8)、BMTS型(圖9)、船型(圖10)三、氧化溝的設(shè)計(jì)參數(shù)當(dāng)處理對象為城市廢水時(shí)，各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)可參考如下：MLSS(X)5000mg/l；MLVSS(Xv)20004000mg/l；污泥齡(qc)1)當(dāng)僅要求BOD5去除，qc=58d； 2)當(dāng)要求硝化反應(yīng)時(shí)，qc=1030d；HRT(t)20、24、36、48h，根據(jù)對處

6、理出水水質(zhì)的要求而定；LsBOD0.030.07kgBOD/kgMLSS.d；LvBOD0.10.2kgBOD/m3.d；回流比R50150%v(混合也在溝渠內(nèi)的流速)0.40.5m/s；v(溝底流速)0.3m/s。*當(dāng)對氧化溝要求硝化與反硝化功能時(shí)，應(yīng)考慮反硝化所需的容積。四、氧化溝實(shí)例 昆明蘭花溝廢水處理廠 (圖11)圖12：蘭花溝廢水處理廠平面布置圖1、基本情況：1)原廢水的組成：生活污水 50% 以食品、化工為主的工業(yè)廢水 50%2)原廢水流量： 旱季為55000m3/d， 雨季為m3/d；3)原廢水與處理出水水質(zhì)：項(xiàng)目pHBOD5CODTNTPSSNH3-NTKN單位(mg/l)(m

7、g/l)(mg/l)(mg/l)(mg/l)(mg/l)(mg/l)原廢水旱季6.5-9.0180350-400302-4200-雨季-120250-30020-150-處理出水7.0-8.01550101.0151.030d； 污泥回流比 100%。 DO值： 厭氧池 0mg/l 釋放回流污泥中的P； 氧化溝I 0.51.0mg/l 降解BOD、硝化反應(yīng)； 氧化溝II 00.5mg/l 硝化、反硝化反應(yīng)； 富氧池 2.0mg/l 吸收磷(過量)。2.2.2.2 AB法廢水處理工藝即吸附生物降解（Adsorption-Biodegradation）工藝，是德國亞琛大學(xué)Bohnke教授于70年代

8、中期開創(chuàng)的。一、AB法的工藝流程及其特征1、 工藝流程2、主要特點(diǎn)：未設(shè)初沉池，由吸附池和中間沉淀池組成的A段為一級處理系統(tǒng)；B段由曝氣池和二沉池組成；A、B兩段各自擁有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，兩段完全分開，各自有獨(dú)特的微生物群體，有利于功能穩(wěn)定。二、A段的特征本工藝不設(shè)初沉池，使原廢水中的微生物全部進(jìn)入吸附池，使A段成為一個(gè)開放性的生物反應(yīng)器；負(fù)荷高，有利于增殖速度快、適應(yīng)能力強(qiáng)的微生物生長；BOD去除率為4070%，出水可生化性有所提高，有利于B段的繼續(xù)降解；污泥產(chǎn)率較高，吸附能力強(qiáng)；對有機(jī)物的去除，主要靠污泥絮體的吸附作用，生物降解只占1/3左右。三、B段的特征其來水為A段出水，水質(zhì)、水量較

9、穩(wěn)定；其負(fù)荷率為總負(fù)荷率的3060%；其污泥齡較長，有利于硝化反應(yīng)。四 主要設(shè)計(jì)參數(shù)1） A段： 污泥負(fù)荷率 2.06.0kgBOD/kgMLSS.d； 水力停留時(shí)間（HRT） 30min； 污泥齡（qc） 0.30.5d； 溶解氧（DO） 0.20.7mg/l。2）B段： 污泥負(fù)荷率 0.150.3kgBOD/kgMLSS.d； 水力停留時(shí)間（HRT）2.03.0h； 污泥齡（qc）1520d； 溶解氧（DO）1.02.0mg/l。五、處理工程實(shí)例 青島海泊河廢水處理廠1、 原廢水狀況： 流量為80000m3/d，有機(jī)物濃度高，是一般城市廢水的34倍，且其BOD中約5055%為懸浮固體，適于

10、采用AB法。2、 工藝流程圖143、 原廢水與處理出水水質(zhì)（mg/l）BOD5CODNH3-NTPSS原廢水800150010081100處理水401503404、 主要設(shè)計(jì)參數(shù)A段曝氣池：水力停留時(shí)間（t） 0.8h 污泥負(fù)荷 4.0kgBOD5/kgMLSS.d DO 0.5mg/l 平均耗氧率 0.38kgO2/kgBOD5中間沉淀池：表面水力負(fù)荷 2.0m3/m2.d 停留時(shí)間 1.3h B段曝氣池：水力停留時(shí)間（t） 4.2h 污泥負(fù)荷 0.37kgBOD5/kgMLSS.d DO 1.5mg/l 平均耗氧率 0.93kgO2/kgBOD5二次沉淀池：表面水力負(fù)荷 1.1m3/m2.

11、d 停留時(shí)間 3.9h2.2.2.3 間歇式活性污泥法又稱序批式間歇反應(yīng)器（Sequence Batch ReactorSBR）一、SBR的工作原理SBR的主要反應(yīng)器只有一個(gè)曝氣池，同時(shí)完成曝氣沉淀等的功能，其運(yùn)行可以分為五個(gè)工序：流入；反應(yīng)工序；沉淀工序：靜止沉淀，效果良好；排放工序；待機(jī)工序圖15二SBR的工藝流程與特征1） 工藝流程圖162） 主要特征：l 不設(shè)二沉池，曝氣池兼具二沉池的功能；l 不設(shè)污泥回流設(shè)備；l 在多數(shù)情況下，無需設(shè)置調(diào)節(jié)池；l SVI值較低，污泥易于沉淀，一般不產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象；l 易于維護(hù)管理，如運(yùn)行管理得當(dāng)，處理出水水質(zhì)將優(yōu)于連續(xù)式；l 通過對運(yùn)行方式的適當(dāng)調(diào)

12、節(jié)，在單一的曝氣池內(nèi)可完成脫氮和除磷的效果；l 易于實(shí)現(xiàn)自動化控制。3、SBR的設(shè)計(jì)尚未建立完全適合于自身特點(diǎn)的計(jì)算與設(shè)計(jì)方法；SBR實(shí)際上是傳統(tǒng)活性污泥法的一個(gè)變形，可沿用傳統(tǒng)活性污泥法的計(jì)算公式、設(shè)計(jì)參數(shù)；有機(jī)負(fù)荷法確定SBR曝氣池容積：式中：V反應(yīng)器的有效容積，m3； n在一日內(nèi)運(yùn)行的周期數(shù)； Q在每一周期內(nèi)進(jìn)入反應(yīng)器的廢水量，m3； Si原廢水的平均BOD5值，kgBOD5/m3； LvBODBOD 容積負(fù)荷，kgBOD5/m3.d。 一般LvBOD為0.10.3 kgBOD5/m3.d。四 運(yùn)行實(shí)例美國Indiana州的Culver市城市廢水處理廠1980年開始改為間歇式運(yùn)行，有兩座

13、反應(yīng)器，容積均為440 m3；運(yùn)行數(shù)據(jù)：流量/周期(m3)MLSS(mg/l)LsBOD(kgBOD/kgSS.d)污泥齡(d)污泥產(chǎn)率(kgSS/kgBOD)能耗(kWh/kgBOD)1#9534500.13.80.563.32#16019500.259.50.822.1運(yùn)行時(shí)間安排：進(jìn)水反應(yīng)沉淀排放待機(jī)一個(gè)周期1#2.90.70.70.71.06.02#3.10.40.70.71.16.0運(yùn)行效果：原廢水處理水BOD5SSTPNH3-NBOD5SSTP1#1301701001206.28.52328340.62#691.12.2.2.4 膜生物反應(yīng)器 Membrane Biological

14、 Reactor一膜生物反應(yīng)器的工作原理膜生物反應(yīng)器是由膜分離技術(shù)與生物反應(yīng)器相結(jié)合的生化反應(yīng)系統(tǒng)。原廢水生物反應(yīng)器膜分離組件出水 圖17 工藝流程圖膜生物反應(yīng)器最早出現(xiàn)在酶制劑工業(yè)中（60年代）；在水處理中應(yīng)用膜生物反應(yīng)器技術(shù)開始于70年代初期；80年代中后期膜生物反應(yīng)器應(yīng)用于水處理有了很大的進(jìn)展。二、膜生物反應(yīng)器的主要類型生物反應(yīng)器有不同的類型：好氧、厭氧；膜有不同的類型：超濾膜（UF，0.010.04mm）、微濾膜（MF，0.10.2mm）、萃取膜（具有選擇性）；膜材料各不相同：陶瓷、醋酸纖維（CA）、聚砜（PS）、聚丙烯晴等；膜結(jié)構(gòu)也各不相同：中空纖維、管式、平板式等；按生物反應(yīng)器與膜

15、單元結(jié)合方式來劃分，可分為：一體式、分離式、隔離式等。一體式系統(tǒng)圖18膜組件浸沒在生物反應(yīng)器中；出水通過負(fù)壓抽吸經(jīng)過膜單元后排出；優(yōu)點(diǎn)：體積小、整體性強(qiáng)、工作壓力小、節(jié)能、不易堵塞等；缺點(diǎn)：膜表面流速小、易污染、出水不連續(xù)等。分離式系統(tǒng)生物反應(yīng)器與膜單元相對獨(dú)立；生物反應(yīng)器與膜分離裝置相互干擾小。圖19隔離式系統(tǒng)圖20選擇性萃取膜將污水與生物反應(yīng)器隔開；膜只容許目標(biāo)污染物透過，進(jìn)入生物反應(yīng)器而被降解；有毒有害物質(zhì)則不能進(jìn)入生物反應(yīng)器。三、膜生物反應(yīng)器的主要特點(diǎn)可以使SRT 與HRT完全分開，在維持較短的HRT 的同時(shí)，又可保持極長的SRT；膜截流的高效性可以使世代時(shí)間長的如硝化菌等在生物反應(yīng)器

16、內(nèi)生長，因此脫氮效果較好；可以維持很高的MLSS；膜分離可使廢水中的大分子顆粒狀難降解物質(zhì)在反應(yīng)器內(nèi)停留較長的時(shí)間，最終得以去除；可溶性大分子化合物也可以被截留下來，不會隨出水流出而影響出水水質(zhì)，最終也可以被降解；膜的高效截留作用可使出水懸浮物濃度極低。四運(yùn)行實(shí)例系統(tǒng)類型好氧分離式好氧有壓分離式好氧負(fù)壓分離式好氧一體式好氧一體式厭氧分離式好氧分離式好氧隔離式系統(tǒng)功能飲用水除氯污水處理污水處理污水處理污水處理淀粉廠污水處理含油污水處理去除有毒物溫度（C）4531.520.037234030pH值4.58.56.57.05.36.5HRT(h)0.51.05.816241921.60.5SRT或SSRT(h)139.254420010080744MLSS或SS(g/l)1.82.110.9101