污水處理方法

1、污水處理方法污水處理方法湖南大學(xué)土木工程學(xué)院 組員 黃海 周志宇 吳子豪 孫家琪 彭菲 杜瑩 黃塘甥 王忠玉 姜順彬 污水處理方法01020304常規(guī)活性污泥法常規(guī)活性污泥法高負(fù)荷活性污泥法高負(fù)荷活性污泥法污泥消化法污泥消化法延時(shí)曝氣法延時(shí)曝氣法設(shè)計(jì)之美常規(guī)活性污泥法工藝流程常規(guī)活性污泥法常規(guī)活性污泥法高負(fù)荷活性污泥法高負(fù)荷活性污泥法污泥消化法污泥消化法延時(shí)曝氣法延時(shí)曝氣法常規(guī)活性污泥法是一種污水的好氧生物處理法，由英國的克拉克（Clark）和蓋奇（Gage）于1912年發(fā)明。由一次沉淀池、曝氣池、二次沉淀池、曝氣設(shè)備以及污泥回流設(shè)備等組成，主要構(gòu)筑物是曝氣池和二次沉淀池。基本組成及特點(diǎn)曝氣池

2、及曝氣設(shè)備曝氣池及曝氣設(shè)備二沉池二沉池回流系統(tǒng)回流系統(tǒng)剩余污泥排放系統(tǒng)剩余污泥排放系統(tǒng)n 作為反應(yīng)主體，提供足夠的溶解氧。n 進(jìn)行泥水分離，保證出水水質(zhì)；保證回流污泥，維持曝氣池內(nèi)的污泥濃度。 n 維持曝氣池的污泥濃度，改變回流比，改變曝氣池的運(yùn)行工況。n 是去除有機(jī)物的途徑之一，維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 活性污泥系統(tǒng)有效運(yùn)行的基本條件03020104廢水中含有足夠的可容性易降解有機(jī)物No.1 活性污泥在池內(nèi)呈懸浮狀態(tài)No.3混合液含有足夠的溶解氧No.2活性污泥連續(xù)回流、及時(shí)排除剩余污泥，使混合液保持一定濃度的活性污泥，且無有毒有害的物質(zhì)流入。No.4研究微生物階段的原因 在廢水生物活性污泥處理

3、系統(tǒng)中，活性污泥與細(xì)菌有著極為相似的生長規(guī)律。系統(tǒng)處于不同的運(yùn)行狀態(tài)所采用的微生物所處的生長階段不同，或處于靜止期，或處于對(duì)數(shù)生長期，或處于衰亡期等。 根據(jù)廢水水質(zhì)的具體情況，主要是廢水中有機(jī)物濃度，利用不同生長階段的微生物對(duì)廢水中的有機(jī)物進(jìn)行消化，達(dá)到凈化廢水的目的。因此，在廢水生物處理過程中，正確選擇不同階段的微生物并將微生物維持在合適的階段極為重要。 一般來說，常規(guī)活性污泥法和生物膜法處理廢水時(shí)利用生長率下降階段的微生物，包括減速器、靜止期的微生物，而不用生長率上升階段的微生物。因?yàn)樯L率上升階段的微生物代謝活力很強(qiáng)，生長繁殖速率很快，需消耗大量的營養(yǎng)物質(zhì)，能去除廢水中有機(jī)物也較多，但必

4、須要求廢水維持在較高的有機(jī)物濃度，而常規(guī)活性污泥法屬于連續(xù)培養(yǎng)方式，在進(jìn)水有機(jī)物濃度高的情況下，出水中殘留的有機(jī)物含量也會(huì)相應(yīng)增加，難以達(dá)到出水要求。研究微生物階段的原因p 另外，該階段的微生物生長繁殖茂盛，細(xì)胞表面的黏液層和莢膜尚未生成，微生物運(yùn)動(dòng)活躍而不形成菌膠團(tuán)，沉降性差，從而導(dǎo)致出水水質(zhì)差，所以不采用生長率上升階段的微生物。p 而靜止期的微生物，代謝活力雖然不如對(duì)數(shù)期，但仍有相當(dāng)?shù)拇x活力，既具有去除有機(jī)物的能力，又有利于莢膜等結(jié)構(gòu)的形成，易于凝聚和沉降，處理效果仍然較好。此時(shí)微生物最大的特點(diǎn)是體內(nèi)積累了大量儲(chǔ)存物，如易染粒、聚-羥基丁酸、黏液層和莢膜，產(chǎn)生了莢膜物質(zhì)，強(qiáng)化了微生物的生

5、物吸附能力，且凝聚和沉降能力強(qiáng)，在二沉池中泥水分離效果好，出水水質(zhì)較好。p 所以為了獲得既具有較強(qiáng)的氧化和吸附有機(jī)物的能力，又具有良好的沉降性能的活性污泥，在實(shí)際中常將活性污泥控制在減速生長末期和內(nèi)源呼吸初期?！盎钚晕勰嗷钚晕勰嗟脑鲋骋?guī)律及其的增殖規(guī)律及其應(yīng)用應(yīng)用“活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝氣池內(nèi)發(fā)生反應(yīng)、有機(jī)物被降解的必然結(jié)果，而微生物增殖的結(jié)果則是活性污泥的增長?；钚晕勰嗟脑鲋城€注意：1)間歇靜態(tài)培養(yǎng)；2)底物是一次投加；3)圖中同時(shí)還表示了有機(jī)底物降解和氧的消耗曲線。適應(yīng)期 02經(jīng)過適應(yīng)期后，微生物從數(shù)量上可能沒有增殖，但發(fā)生了一些質(zhì)的變化01是活性污泥微生物對(duì)于新的環(huán)境條件

6、、污水中有機(jī)物污染物的種類等的一個(gè)短暫的適應(yīng)過程03a.菌體體積有所增大；b.酶系統(tǒng)也已做了相應(yīng)調(diào)整；c.產(chǎn)生了一些適應(yīng)新環(huán)境的變異。BOD5、COD等各項(xiàng)污染指標(biāo)可能并無較大變化對(duì)數(shù)增長期l F/M值高，所以有機(jī)底物非常豐富，營養(yǎng)物質(zhì)不是微生物增殖的控制因素；l 微生物的增長速率與基質(zhì)濃度無關(guān)，呈零級(jí)反應(yīng)，它僅由微生物本身所特有的最小世代時(shí)間所控制，即只受微生物自身的生理機(jī)能的限制；l 微生物以最高速率對(duì)有機(jī)物進(jìn)行攝取，也以最高速率增殖，而合成新細(xì)胞；此時(shí)的活性污泥具有很高的能量水平，其中的微生物活動(dòng)能力很強(qiáng)，導(dǎo)致污泥質(zhì)地松散，不能形成較好的絮凝體，污泥的沉淀性能不佳；l 活性污泥的代謝速率

7、極高，需氧量大；l 一般不采用此階段作為運(yùn)行工況，但也有采用的，如高負(fù)荷活性污泥法。減速增長期F/M下降到一定水平后，有機(jī)底物的濃度成為微生物增殖的控制因素；微生物的增殖速率與殘存的有機(jī)底物呈正比，為一級(jí)反應(yīng)；有機(jī)底物的降解速率也開始下降；微生物的增殖速率在逐漸下降，直至在本期的最后階段下降為零，但微生物的量還在增長；活性污泥的能量水平已下降，絮凝體開始形成，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均較好；由于殘存的有機(jī)物濃度較低，出水水質(zhì)有較大改善，并且整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定；一般來說，大多數(shù)活性污泥處理廠是將曝氣池的運(yùn)行工況控制在這一范圍內(nèi)的。內(nèi)源呼吸期CONTENTS內(nèi)源呼吸的速率在本期之初首次超過了

8、合成速率，因此從整體上來說，活性污泥的量在減少，最終所有的活細(xì)胞將消亡，而僅殘留下內(nèi)源呼吸的殘留物，而這些物質(zhì)多是難于降解的細(xì)胞壁等；污泥的無機(jī)化程度較高，沉降性能良好，但凝聚性較差；有機(jī)物基本消耗殆盡，處理水質(zhì)良好；一般不用這一階段作為運(yùn)行工況，但也有采用，如延時(shí)曝氣法。曝氣池的形式與構(gòu)造01n根據(jù)曝氣方式，可分為鼓風(fēng)曝氣池、機(jī)械曝氣池以及二者聯(lián)合使用的機(jī)械鼓風(fēng)曝氣池；n根據(jù)曝氣池的形狀，可分為長方廊道形、圓形、方形以及環(huán)狀跑道形等四種。類型02 推流式曝氣池 完全混合式曝氣池 循環(huán)混合式曝氣池：氧化溝流態(tài)03曝氣池在構(gòu)造上應(yīng)滿足曝氣充氧、混合的要求，因此，曝氣池的構(gòu)造首先取決于曝氣方式和所

9、采用的曝氣裝置。構(gòu)造推流式與完全混合式循環(huán)混合式設(shè)計(jì)之美高負(fù)荷活性污泥法工藝流程02沉淀池01格柵03濃縮池04鼓風(fēng)機(jī)房05消毒接觸池概述： 和曝氣池的構(gòu)造等方面與傳統(tǒng)法基本相同。曝氣池表面呈長方形，在曝氣和水力條件的推動(dòng)下，曝氣池中的水流均勻地推進(jìn)流動(dòng)，廢水從池首端進(jìn)入，從池尾端流出，前段液流與后段液流不發(fā)生混合。工藝流程基本組成常規(guī)活性污泥法常規(guī)活性污泥法高負(fù)荷活性污泥法高負(fù)荷活性污泥法污泥消化法污泥消化法延時(shí)曝氣法延時(shí)曝氣法 從城市排水管網(wǎng)來的污水，經(jīng)過格柵、沉砂池等預(yù)處理裝置去除漂浮物和一部分懸浮物后，進(jìn)入到活性污泥生化反應(yīng)器中，同時(shí)從二次沉淀池連續(xù)回流的活性污泥，作為接種污泥，也于此

10、同時(shí)進(jìn)入生化反應(yīng)器，而從鼓風(fēng)機(jī)房送來的壓縮空氣，通過安裝在生化反應(yīng)器底部的曝氣器，以微小氣泡的形式進(jìn)入污水中，其作用除向污水充氧外，還使生化反應(yīng)器內(nèi)的污水、活性污泥處于劇烈攪動(dòng)的狀態(tài)，形成混污合液。工藝流程基本組成常規(guī)活性污泥法常規(guī)活性污泥法高負(fù)荷活性污泥法高負(fù)荷活性污泥法污泥消化法污泥消化法延時(shí)曝氣法延時(shí)曝氣法 經(jīng)過活性污泥凈化過的混合液由生化反應(yīng)器的另一端流出進(jìn)入二次沉淀池，在二次沉淀池中進(jìn)行固液分離，活性污泥通過沉淀與污水分離，澄清后的污水排出，與消毒劑混合流入消毒接觸池，最后排向農(nóng)灌管網(wǎng)或貯水窖。而經(jīng)過沉淀濃縮的污泥從沉淀池底部由污泥回流泵抽出，一部分回流曝氣池中，其余部分則作為剩余污

11、泥排出系統(tǒng)后，經(jīng)濃縮池濃縮后輸送至污泥干化場，污泥經(jīng)自然干化后變成泥餅用作農(nóng)家肥。主要特點(diǎn)所適用地區(qū)主要去除物處理效果低不設(shè)初沉池系統(tǒng)和曝氣池的構(gòu)造等方面相同，區(qū)別在于未設(shè)置初沉池。BOD有機(jī)負(fù)荷率高，曝氣時(shí)間短，曝氣時(shí)間約為1.53h，曝氣池中的MLSS約為200500mg/L,處理效果較差(BOD去除率70%左右）,一般作為前處理。高負(fù)荷活性污泥系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物的去除以絮凝、吸附、沉淀作用為主對(duì)COD(包括SCOD、PCOD)、BOD，、SS(VSS)有較高的去除效果；對(duì)氮、磷有一定的去除作用。高負(fù)荷活性污泥法作為污水資源化的處理工藝，處理流程簡單、基建投資和運(yùn)行費(fèi)用較低，是解決經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)

12、水資源短缺和水污染嚴(yán)重的一種最佳并切合實(shí)際的方法。需采用微生物的階段 02高負(fù)荷活性污泥系統(tǒng)中，微生物處于對(duì)數(shù)增殖期，菌體增殖顯著，但由于絮凝體形成菌的大量繁殖而形成密實(shí)的絮凝體，故絮凝體在整體上具有良好的沉降性能01由于泥齡短(平均為043天)，活性污泥主要由細(xì)菌群落組成，增殖速度較慢的絲狀菌難以在系統(tǒng)內(nèi)存留，從而控制了污泥膨脹。03 此外，由于不設(shè)初沉池，系統(tǒng)中的活性污泥絮凝體絮凝吸附了大量的來自原水的懸浮顆粒，增加了絮凝體的比重而有利于活性污泥的沉降，使得出水中懸浮物和揮發(fā)性懸浮物濃度顯著降低。THANKS概述 好氧厭氧好氧 采用需氧生物處理以降解和穩(wěn)定污泥中的有機(jī)物的，稱需氧消化。常用

13、于處理剩余活性污泥，曝氣時(shí)間隨溫度而異，20C時(shí)約需10天，10C時(shí)約需15天，需氧消化的余泥不易濃縮。厭氧污泥消化方法有好氧消化法和厭氧消化法兩種，是分別利用需氧微生物和厭氧微生物的代謝作用使污泥穩(wěn)定化污泥中的有機(jī)物在無氧條件下，被細(xì)菌降解為以甲烷和二氧化碳為主的污泥氣和穩(wěn)定的污泥（稱消化污泥）。厭氧消化工藝流程厭氧特點(diǎn) 理論上效率更高，系統(tǒng)更優(yōu)化，由酸發(fā)酵池及甲烷發(fā)酵池串聯(lián)而成，兩段可有不同的組合方式，抗沖擊負(fù)荷及毒物的能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定，酸化池可采用較低溫度。工藝將生理?xiàng)l件完全不同的發(fā)酵細(xì)菌和甲烷細(xì)菌兩大菌群進(jìn)行的生化過程分別在兩個(gè)容器中順序獨(dú)立完成，并且維持各自的最佳環(huán)境條件，就形成了兩

14、相厭氧消化系統(tǒng)。消化池進(jìn)排泥系統(tǒng)攪拌系統(tǒng)加熱系統(tǒng)集氣系統(tǒng)厭氧消化工藝流程消化池進(jìn)排泥系統(tǒng)攪拌系統(tǒng)加熱系統(tǒng)集氣系統(tǒng)消化池進(jìn)排泥系統(tǒng)攪拌系統(tǒng)加熱系統(tǒng)集氣系統(tǒng)好氧消化原理u 污泥好氧消化的基本原理是使微生物處于內(nèi)源呼吸階段，以其自身生物體作為代謝底物獲得能量和進(jìn)行再合成。u C5H7NO2+5O2+H+5CO2+NH4+2H2O+能量u 由于污泥好氧消化時(shí)間可長達(dá)1520d,利于世代時(shí)間較長的硝化菌生長， 故還存在硝化作用 NH4+202N03-+H20+2H+u 上述反應(yīng)都是在微生物酶催化作用下進(jìn)行的，其反應(yīng)速率以及有機(jī)體降解規(guī)律可以通過參與反應(yīng)的微生物活性予以反映。 消化池進(jìn)排泥系統(tǒng)攪拌系統(tǒng)加熱

15、系統(tǒng)集氣系統(tǒng)好氧消化工藝流程及特點(diǎn)對(duì)比1.傳統(tǒng)工藝 傳統(tǒng)的污泥好氧消化工藝的基本原理主要足使污泥中的微生物進(jìn)入內(nèi)源呼吸階段進(jìn)行自身轉(zhuǎn)化，從而使污泥減量，其常用的工藝流程主要有連續(xù)進(jìn)泥和間歇進(jìn)泥2種，其工藝流程如下圖所示：消化池進(jìn)排泥系統(tǒng)攪拌系統(tǒng)加熱系統(tǒng)集氣系統(tǒng)好氧消化工藝流程及特點(diǎn)對(duì)比2.缺氧/好氧消化工藝 即在 CAD工藝的前端加一段缺氧區(qū)，使污泥在該段發(fā)生反硝化反應(yīng)，其產(chǎn)生的堿度可補(bǔ)償硝化反應(yīng)中所消耗的堿度,所以不必另行投堿就可使 pH 值保持在7左右。通常 A / AD 可通過2種方法實(shí)現(xiàn)，如下圖所示消化池進(jìn)排泥系統(tǒng)攪拌系統(tǒng)加熱系統(tǒng)集氣系統(tǒng)好氧消化工藝流程及特點(diǎn)對(duì)比3.自熱高溫好氧工藝污

16、泥自熱高溫好氧消化是利用有機(jī)物好氧氧化所釋放的代謝熱，達(dá)到并維持高溫，而不需要外加熱源。該法與普通好氧消化相比反應(yīng)速度快、停留時(shí)間短、基建費(fèi)用低、改善污泥沉淀脫水性能等優(yōu)點(diǎn)，而且可全部殺滅病原體，不需進(jìn)一步消毒處理。如下圖所示：消化池進(jìn)排泥系統(tǒng)攪拌系統(tǒng)加熱系統(tǒng)集氣系統(tǒng)好氧消化工藝流程及特點(diǎn)對(duì)比：厭氧消化的微生物變化01根據(jù)厭氧消化三階段理論，復(fù)雜有機(jī)物的厭氧消化過程主要包括水解、產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷三個(gè)階段由多種相互依存的細(xì)菌群（兼性厭氧細(xì)菌和厭氧細(xì)菌）來完成復(fù)雜的基質(zhì)混合物最終轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳，并合成自身細(xì)胞物質(zhì)。每一階段各有其獨(dú)特的微生物類群.。分段02在水解與發(fā)酵細(xì)菌作用下，使碳水化合物，蛋

17、白質(zhì)與脂肪酸水解發(fā)酵轉(zhuǎn)化成單糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及二氧化碳、氫等。起作用的細(xì)菌: 主要包括纖維素分解菌、脂肪分解菌、蛋白質(zhì)水解菌。水解階段03在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下，把第一階段的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為氫、二氧化碳和乙酸。起作用的細(xì)菌:主要產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌群，利用水解階段的產(chǎn)物產(chǎn)生乙酸、氫氣和二氧化碳等。產(chǎn)酸階段04起作用的細(xì)菌是:產(chǎn)甲烷菌，利用乙酸、丙酸、甲醇等化合物為基質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化成甲烷，其中乙酸和H2/C02是其主要基質(zhì)。起作用的細(xì)菌：產(chǎn)甲烷菌，絕對(duì)的厭氧菌，代謝產(chǎn)物主要是甲烷。產(chǎn)甲烷階段厭氧消化的作用機(jī)理有兩段論、三段論、四段論之分。就兩段論可以分為產(chǎn)酸階段和產(chǎn)甲烷階段。三段分為水解、產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷

18、階段。四段水解、酸化階段，乙酸化階段，甲烷化階段 以下主要闡述一下三段論(較為公認(rèn)的理論模式)：好氧消化的微生物變化 污泥的需氧消化法是在不提供新鮮的營養(yǎng)物質(zhì)的前提下對(duì)污泥進(jìn)行曝氣。隨著污泥中原有營養(yǎng)物質(zhì)的不斷減少，微生物細(xì)胞逐步被氧化，污泥中的微生物就進(jìn)入內(nèi)源呼吸階段。其中一部分微生物細(xì)胞被氧化成二氧化碳、氨和水，同時(shí)釋放出能量作為另一部分微生物合成新細(xì)胞的能源。ATP污泥消化采用的微生物的階段 對(duì)于有機(jī)物含量低、BOD5/COD0.3、可生化性差的廢水，可用衰亡期微生物處理。在污泥好氧消化和厭氧消化中，均采用衰亡期的微生物處理。因?yàn)槲勰嘞哪康氖鞘刮勰鄿p量化和穩(wěn)定化，使污泥在好氧或厭氧條

19、件下盡可能保持長的時(shí)間停留，微生物細(xì)胞以儲(chǔ)存物、酶、甚至細(xì)胞本身的蛋白質(zhì)作為營養(yǎng)，進(jìn)行內(nèi)源代謝，并隨著營養(yǎng)物質(zhì)的逐漸耗盡，細(xì)胞的生長明顯受阻，菌體自溶、解體、死亡，結(jié)果使細(xì)菌總數(shù)不斷下降，污水提高有機(jī)負(fù)荷，達(dá)到污泥減量和穩(wěn)定的目的。構(gòu)筑物 厭氧消化厭氧消化 消化池污泥厭氧消化的構(gòu)筑物可用化糞池、雙層沉淀池或消化池，一般用消化池。消化池多為圓形，直徑一般為635米，池壁高515米，池底為圓錐形，底坡25左右。池蓋有固定式和浮動(dòng)式兩種。池蓋上設(shè)有檢修口、集氣管等裝置。浮動(dòng)池蓋可隨污泥面升降，保證池內(nèi)壓力高于大氣壓，防止空氣侵入池內(nèi)形成可爆混合氣體而引起消化池瀑炸。消化池還裝有各種管道。 好好氧消化

20、氧消化 好氧消化池的構(gòu)造與完全 混合好氧消化室，進(jìn)行污泥消化；泥液分離室，便污泥沉淀回流并把上清液排除；消化污泥排泥管；曝氣系統(tǒng)，由壓縮空氣管，中心導(dǎo)流筒組成，提供氧氣并起攪拌作用。 構(gòu)筑物污泥消化池延時(shí)曝氣延時(shí)曝氣法法工藝流程特點(diǎn)微生物階段構(gòu)筑物概述定義又名延時(shí)曝氣活性污泥法，或完全氧化活性污泥法，是50年代初期在美國開始應(yīng)用的。指長時(shí)間曝氣使微生物處于內(nèi)源代謝階段生長的活性污泥法廢水生物處理系統(tǒng)。特點(diǎn)其特點(diǎn)是曝氣時(shí)間長（約1-3天），微生物生長控制在內(nèi)源代謝階段，因此，排泥量很少，管理方便，處理效果也較好（BOD去除率達(dá)85-95%）。但由于曝氣時(shí)間長，曝氣池的建造費(fèi)和耗電費(fèi)用都較高。適用延時(shí)曝氣法此法適用于小型處理站（如小于3800m3/d），處理有機(jī)物濃度較高或處理要求較高的廢水。采用完全混合的運(yùn)行方式。工藝流程特點(diǎn)微生