《環(huán)境工程學(xué)》第三章水的生物化學(xué)處理方法-2

第三章水的生物化學(xué)處理方法

自然界存在大量的微生物，可以在有氧或無氧的條件下將有機(jī)物分解，獲得能量以繁殖，生長。水的生物化學(xué)處理法就是利用微生物的這種特性去除污水中的有機(jī)物，降低水中的氮、磷等營養(yǎng)物的含量。

懸浮生長系統(tǒng)附著生長系統(tǒng)懸浮生長系統(tǒng)附著生長系統(tǒng)好氧厭氧本章內(nèi)容1、微生物根底2、好氧懸浮生長技術(shù)〔重點(diǎn)〕3、好氧附著生長技術(shù)4、厭氧生物處理技術(shù)5、生物脫氮除磷技術(shù)〔難點(diǎn)〕6、水處理廠污泥處理技術(shù)7、廢水土地處理技術(shù)一微生物的分類：按微生物結(jié)構(gòu)與功能的不同，可將微生物分為5組，分別為動物，植物，原生動物，真菌，細(xì)菌。真核生物〔細(xì)胞具有核膜和細(xì)胞器〕原核生物〔沒有明顯的核和細(xì)胞器〕動物〔多細(xì)胞，能運(yùn)動，具有分化的細(xì)胞組織，異養(yǎng)〕植物〔多細(xì)胞，不運(yùn)動，具有細(xì)胞組織，主要有光合作用〕真菌〔大局部為多細(xì)胞，不運(yùn)動，異養(yǎng)，分解者〕原生生物〔大局部為單細(xì)胞，運(yùn)動，異養(yǎng)，分解者〕細(xì)菌〔單細(xì)胞，局部能運(yùn)動，局部異養(yǎng)，分解者，局部有光合作用〕輪蟲苔蘚，藻類酵母，蘑菇鞭毛蟲廢水處理中重要的微生物：細(xì)菌真菌藻類原生動物輪蟲以及甲殼類動物指示生物第二節(jié)好氧懸浮生長系統(tǒng)處理技術(shù)

生物處理過程分為好氧懸浮生長生物處理工藝和附著生長生物處理工藝。好氧懸浮生長生物處理活性污泥法曝氣氧化塘好氧消化法高負(fù)荷氧化塘

活性污泥法重點(diǎn)：活性污泥法根本概念與流程、活性污泥法的凈化機(jī)理與影響因素、活性污泥法的動力學(xué)根底、曝氣池的需氧與供氧、活性污泥法的脫氮除磷原理及應(yīng)用。難點(diǎn)：活性污泥法的凈化機(jī)理與影響因素、活性污泥法的動力學(xué)根底、曝氣池的需氧與供氧、活性污泥法的脫氮除磷原理及應(yīng)用。13.6活性污泥法污水處理系統(tǒng)的過程控制與運(yùn)行管理13.7活性污泥法的脫氮除磷原理及應(yīng)用13.0概述13.1活性污泥法的理論根底13.2活性污泥法的性能指標(biāo)及其有關(guān)參數(shù)13.3活性污泥法反響動力學(xué)及其應(yīng)用13.4活性污泥法的各種演變及應(yīng)用13.5曝氣及曝氣系統(tǒng)13.8活性污泥法的開展與新工藝13.0概述污水生物處理是通過微生物的新陳代謝作用,將污水中有機(jī)物的一局部轉(zhuǎn)化為為微生物的細(xì)胞物質(zhì),另一局部轉(zhuǎn)化為比較穩(wěn)定物質(zhì)的方法。生物處理的主要作用者是微生物，根據(jù)反響中氧氣的需求，可把細(xì)菌分為好氧菌．兼性厭氧菌和厭氧菌。主要依賴好氧菌和兼性厭氧菌的生化作用來完成處理過程的工藝，稱為好氧生物處理法；主要依賴厭氧菌和兼性厭氧菌的生化作用來完成處理過程的工藝，稱為厭氧生物處理法。

活性污泥法的重要地位

我國的河流97%以上都受到有機(jī)物的污染

1.應(yīng)用的普遍性：

95%以上的城市污水

35%以上工業(yè)廢水

2.高效性：SS，COD、90%以上

3.靈活性：大，中，小水廠高，中，低負(fù)荷

4.連續(xù)運(yùn)行，可自動化

5.工藝(運(yùn)行方式多樣)，功能多樣化，可脫氮，除磷

活性污泥法研究及應(yīng)用的現(xiàn)狀和開展1.超大型化(集中化)微型化2.高效快速(高負(fù)荷，節(jié)省體積)3.節(jié)能，減少運(yùn)行費(fèi)用4.深度凈化功能，多功能化(N，P)5.自動化控制管理6.提高氧利用率7.減少占地面積返回

目前，活性污泥法是生活污水、城市污水以及有機(jī)性工業(yè)廢水處理中最常用的工藝13.1活性污泥法的理論根底13.1.1根本概念與流程

活性污泥污水經(jīng)過一段時間的曝氣后，水中會產(chǎn)生一種以好氧菌為主體的茶褐色絮凝體，其中含有大量的活性微生物，這種污泥絮體就是

活性污泥?；钚晕勰嗍且约?xì)菌，原生動物和后生動物所組成的活性微生物為主體，此外還有一些無機(jī)物，未被微生物分解的有機(jī)物和微生物自身代謝的殘留物?；钚晕勰喾ㄒ曰钚晕勰酁橹黧w的污水生物處理技術(shù)活性污泥法來源河流自凈→啟示→人工強(qiáng)化命名根據(jù)生物反響器中微生物存在狀態(tài)(懸浮，附著)可將污水生物處理技術(shù)分為活性污泥法(懸浮的有活性的生物絮體)和生物膜法(附著的有活性的生物膜)，及后來的復(fù)合式(懸浮，附著)生物處理、技術(shù)。根本流程污水→格柵→泵間→沉砂池→初沉池→活性污泥曝氣池→二沉池→消毒1.曝氣池：微生物降解有機(jī)物的反響場所2.二沉池：泥水別離3.污泥回流：確保曝氣池內(nèi)生物量穩(wěn)定4.曝氣：為微生物提供溶解氧，同時起到攪拌混合的作用。曝氣系統(tǒng)與空氣擴(kuò)散裝置活性污泥反響器來自空壓機(jī)的空氣剩余污泥污泥井混合液回流污泥系統(tǒng)二沉池處理水進(jìn)水活性污泥法處理系統(tǒng)有效運(yùn)行得根本條件1.污水中有足夠的可溶解性易降解有機(jī)物2.混合液中含有足夠的溶解氧3.活性污泥再曝氣池中呈懸浮狀態(tài)4.活性污泥連續(xù)回流5.及時排除剩余污泥6.沒有對微生物有毒害作用的物質(zhì)進(jìn)入13.1.2活性污泥的形態(tài)，組成形態(tài)多為黃色或褐色絮體，含水率超過99％，比外表積大。組成活性污泥由四局部組成〔1〕Ma——活性污泥微生物；〔2〕Me——活性污泥代謝產(chǎn)物；〔3〕Mi——活性污泥吸附的難降解惰性有機(jī)物；〔4〕Mii——活性污泥吸附的無機(jī)物。微生物組成細(xì)菌〔90％－95％，甚至100％〕、真菌、原生動物、后生動物13.1.3活性污泥微生物的作用?水處理微生物?復(fù)習(xí)活性污泥中的有機(jī)物、細(xì)菌、原生動物與后生動物組成了小型的相對穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈?；钚晕勰嘀械募?xì)菌以異養(yǎng)型細(xì)菌為主。菌膠團(tuán)細(xì)菌－－構(gòu)成活性污泥絮凝體的主要成分，有很強(qiáng)的吸附、氧化分解有機(jī)物能力。也可防止被微型動物所吞噬，并在一定程度上可免受毒物的影響，沉降性好。絲狀菌－－形成活性污泥的骨架，增強(qiáng)沉降性，保持高的凈化效率，但是大量會引起污泥膨脹。凈化污水的第一承擔(dān)者－－細(xì)菌凈化污水的第二承擔(dān)者－－原生動物指示性動物－－原生動物，通過顯微鏡鏡檢是對活性污泥質(zhì)量評價的重要手段之一

活性污泥微生物的增殖曲線

1.在溫度適宜，溶解氧充足、營養(yǎng)物質(zhì)一次充分投加，微生物種群隨時間以量表示增殖和衰減動態(tài)。

2.在這樣的環(huán)境下，不存在抑制物質(zhì)的條件下，活性污泥微生物的增殖速率主要取決于有機(jī)物(F)與微生物量(M)的比值，它也是有機(jī)物降解速率、氧利用速率和活性污泥的凝聚、吸附性能的重要影響因素13.1.4活性污泥微生物的增殖規(guī)律1.適應(yīng)期:在未充分適應(yīng)基質(zhì)條件時，開始會經(jīng)歷一個適應(yīng)、緩慢期或調(diào)整期。長短取決于污水的主要成分和微生物對它的適應(yīng)。2.對數(shù)增長期:F/M較大，營養(yǎng)充分，氧利用最大，微生物增殖速率和有機(jī)物降解速率最大。污泥活動力強(qiáng)，污泥松散，不易沉降(利用有機(jī)物缺乏)

活性污泥增長曲線的四個階段3.減速期

F/M減小，有機(jī)物量成為增殖的限制因素，微生物增殖速率和有機(jī)物降解速率下降，污泥沉降性好，出水效果好。4.衰減期

F/M最小，(內(nèi)源呼吸期)微生物活動能力低，絮凝體，沉降性好，此時污泥量出現(xiàn)下降，出水水質(zhì)較好。在活性污泥混合液中，如果營養(yǎng)與污泥之間的比值〔常用F/M表示〕高，F(xiàn)/M大于2.2，微生物處于對數(shù)增長期，能量水平高，污泥凝聚性能差；F/M小于2.2，營養(yǎng)與污泥微生物比值下降，致使微生物增長處于增長率緩慢降段；F/M小于0.1，營養(yǎng)物很少，營養(yǎng)相對缺乏和能量水平較低，細(xì)菌活力低，運(yùn)動能力弱，致使微生物增長處于增長率下降段或其后期，彼此結(jié)合成絮凝體，故易于凝聚。2.當(dāng)有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣充足時，活性污泥以合成為主。在新細(xì)胞合成的同時，還進(jìn)行著局部老細(xì)胞物質(zhì)的氧化分解。在有機(jī)營養(yǎng)缺乏時，這種自身分解那么成為主要的獲能方式，生物處理的內(nèi)源呼吸也就是指的這種情況。

活性污泥絮凝體的形成：13.1.6活性污泥凈化污水的過程活性污泥凈化污水的作用是由吸附和氧化兩個階段完成的，活性污泥在與廢水初期接觸的20～30min內(nèi)，就可以去除75%以上的BOD，在于活性污泥具有巨大的外表積〔2000~10000m2/m3〕,且其外表具有多糖類粘液層。氧化分解在吸附階段之后，所需時間比吸附時間長的多，可見暴氣池的大局部容積是在進(jìn)行有機(jī)物的氧化和微生物的合成。可降解有機(jī)物氧化合成1/32/3無機(jī)物＋能量新細(xì)胞物質(zhì)無機(jī)物＋能量殘留物質(zhì)80％20％內(nèi)源代謝構(gòu)成活性污泥三要素微生物———吸附氧化分解作用(污泥)有機(jī)物———廢水的處理對象微生物底物(營養(yǎng))充足氧氣、充分接觸————好氧處理的條件生物絮體形成機(jī)理目前認(rèn)為絮體是由細(xì)菌內(nèi)源代謝分泌的聚合物在微生物之間起粘膠劑的作用，因此只有當(dāng)內(nèi)源代謝分泌聚合物與微生物成適當(dāng)比例才能形成良好的生物絮體。如果微生物增殖率過高，內(nèi)源代謝分泌的聚合物不是以粘連吸附新增殖的微生物，就不可能形成良好的絮體。如果有機(jī)物濃度過低，內(nèi)源代謝產(chǎn)生的聚合物質(zhì)被微生物當(dāng)成食物消耗，那么絮體也難以形成。污泥凈化反響過程對有機(jī)物的降解可分兩個階段：a.吸附階段————巨大的比外表積b.微生物降解作用有機(jī)物合成有機(jī)固形物膠體有機(jī)物溶解性有機(jī)物微生物分解13.1.7環(huán)境因素對活性污泥微生物的影響B(tài)OD負(fù)荷率〔污泥負(fù)荷〕

Ns過低，絲狀菌膨脹Ns過高，絮體活性高，不易沉降Ns↗，μ〔污泥增長〕↗，ν〔底物降解〕↗，Se↗，V↓，θc↓Ns↓，μ〔污泥增長〕，ν↓，Se↓，V↓，θc↗

BOD負(fù)荷在1.5～0.5kg/kg·d范圍內(nèi)時，SVI控制在100左右比較適宜。

營養(yǎng)物質(zhì)：平衡用BOD5:N:P的關(guān)系來表示，一般需求為100:5:1

生活污水和城市污水含足夠的各種營養(yǎng)物質(zhì)，但工業(yè)廢水含量低。

溶解氧：

DO↗，μ↗，ν↗Se↓運(yùn)行費(fèi)用高對于游離細(xì)菌來說應(yīng)保持在0.3mg/L

對于活性污泥的絮凝體應(yīng)保持在2mg/L，不低于1mg/LpH值：

最適宜在6.5－8.5PH<6.5，真菌增長利于絲狀菌易膨脹

PH>9時，菌膠易解體活性污泥凝體遭到破壞。溫度：最適宜溫度：在這一溫度下，微生物的生理活動強(qiáng)勁、旺盛，表現(xiàn)在增殖方面那么是裂殖速率快，世代時間短。活性污泥微生物多為嗜溫菌，其適宜溫度15－30℃。小型工業(yè)污水和城市污水應(yīng)保溫。水溫過高的工業(yè)廢水要降溫。有毒物質(zhì)〔抑制物質(zhì)〕：重金屬、氰化物、H2S等無機(jī)物，酚、醇、醛、燃料等有機(jī)物。但是毒害作用也是當(dāng)有毒物質(zhì)在環(huán)境中到達(dá)某一濃度時才能顯露出來，這個濃度焦灼有毒物質(zhì)的極限允許濃度。有毒物質(zhì)的毒害作用還與pH值、水溫、溶解氧、有無其他有毒物質(zhì)、微生物數(shù)量以及是否馴化等因素有關(guān)。返回13.2活性污泥法的性能指標(biāo)及其有關(guān)參數(shù)13.2.1活性污泥法的性能指標(biāo)混合液中活性污泥微生物的指標(biāo)1.混合液懸浮固體濃度(mg/L)混合液懸浮固體是指曝氣池中廢水和活性污泥共同的混合液體的懸浮固體濃度。用MLSS表示。MLSS=Ma+Me+Mi+Mii2.混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(mg/L)混合液懸浮固體中的有機(jī)物量稱為混合液體揮發(fā)性懸浮固體〔MLVSS〕，用它表示活性污泥微生物量比用MLSS更為切合實際。MLVSS=Ma+Me+MiMLVSS與MLSS有一定的比值，例如生活污水的比值為0.7左右。沉降性與濃縮性評價指標(biāo)1.污泥沉降比：SV%又稱30min沉降比、混合液在量筒內(nèi)靜置30min后所形成沉淀污混容積占混合液容積的百分比，SV值在15~30%左右。2.污泥容積指數(shù)：SVI靜置30min后，1g干污泥所占的容積，〔ml/g〕

一般為70～150(ml/g)時沉降性能較好，過低無機(jī)物含量過高，污泥活性不好，過高易出現(xiàn)污泥膨脹。活性污泥的活性評定指標(biāo)活性污泥的比耗氧速率〔SOUR一般用OUR〕：單位重量的活性污泥在單位時間內(nèi)所能消耗的溶解氧量，其單位mgO2/(gMLVSS·h)或mgO2/(gMLSS·h)OUR在運(yùn)行中的重要作用在于反映有機(jī)物降解速率，以及活性污泥是否中毒，將用于系統(tǒng)的自動報警?；钚晕勰嗟腛UR一般為8－20mgO2/(gMLVSS·h)，溫度對OUR的影響很大，不同溫度的OUR沒有可比性，一般在20℃測OUR13.2.2活性污泥法的設(shè)計與運(yùn)行參數(shù)BOD負(fù)荷BOD負(fù)荷有污泥負(fù)荷和容積負(fù)荷1.污泥負(fù)荷Ns〔Ls〕：指單位重量活性污泥在單位時間內(nèi)所承受的有機(jī)污染物量，污泥負(fù)荷的實質(zhì)是F/M。

2.容積負(fù)荷Nv〔LV〕：指單位暴氣池有效容積在單位時間內(nèi)所承受的有機(jī)污染物量，單位是kg〔BOD5〕/m3·D

污泥齡θc〔ts〕污泥在曝氣池內(nèi)的平均停留時間式中QW——剩余污泥排除量〔m3/d〕Xe——凈化水的污泥濃度〔mg/L〕Xr——剩余污泥濃度〔mg/L〕。

由于隨著凈化水排出的Xe很小，所以：污泥回流比〔R〕從二沉池返回到曝氣池的回流污泥量QR與污水流量Q之比，常用％表示。那么曝氣池內(nèi)混合液滿足：曝氣時間污水進(jìn)入曝氣池后，在曝氣池中的平均停留時間，也稱水力停留時間。返回細(xì)菌的生長曲線：時間細(xì)菌數(shù)對數(shù)生長期二、細(xì)菌生長曲線及Monod公式〔1〕微生物生長動力學(xué)：在對數(shù)生長期間，某種基質(zhì)供給缺乏，那么這種基質(zhì)成為細(xì)菌生長的限制因素，可用Monod公式表示：μ：細(xì)菌的生長速率常數(shù)，d－1μm：細(xì)菌的最大生長速率常數(shù)，d－1S：基質(zhì)濃度，mg/LKs：半飽和常數(shù)，即μ＝μm/2時的基質(zhì)濃度細(xì)菌的增長速率可表示為：X為水中細(xì)菌濃度Monod公式(3-2)微生物生長動力學(xué)限制基質(zhì)可能是細(xì)胞生長所必需的任何一種最根本的物質(zhì)，但碳源常常是限制因素，因此，一般情況下，基質(zhì)指有機(jī)物1當(dāng)基質(zhì)濃度足夠高時，S?Ks，上式簡化為：2基質(zhì)濃度比較低時，S?Ks，上式簡化為：與基質(zhì)濃度有關(guān)，符合一級反響規(guī)律考慮到細(xì)胞的自然死亡，因此細(xì)胞的凈增長速率為：Kd為內(nèi)源性衰減系數(shù)注意：課本中細(xì)胞的凈增長速率與細(xì)菌的增長速率他用了相同的符號表示，在這里我們?yōu)榱吮阌趨^(qū)別，將細(xì)胞的凈增長速率改動一下?！?－7〕由于基質(zhì)按一定比例轉(zhuǎn)化為細(xì)胞，因此細(xì)菌的增長與基質(zhì)的消失有以下關(guān)系：Y為產(chǎn)率系數(shù)微生物代謝產(chǎn)物（H2O,CO2,NH3等）＋能細(xì)胞物質(zhì)（C5H7NO5)凈增物質(zhì)有機(jī)物＋O2(3-5)〔2〕基質(zhì)的利用速率13.3活性污泥法反響動力學(xué)及其應(yīng)用活性污泥動力學(xué)研究的假定條件①曝氣池為完全混合式；②在穩(wěn)定狀態(tài)下；③進(jìn)水和出水中沒有微生物；④二沉池中不發(fā)生微生物對有機(jī)物的降解；⑤底物濃度、用可降解的有機(jī)物濃度表示；⑥溫度不變，進(jìn)水有機(jī)物成分性質(zhì)不變。13.3.1反響動力學(xué)的根本理論

有機(jī)物降解與微生物增殖1.微生物增殖根本方程

活性污泥法處理過程中，微生物量的增加是同化合成和內(nèi)源分解兩種作用的共同結(jié)果活性污泥微生物凈增殖速率活性污泥微生物合成速率活性污泥微生物內(nèi)源代謝速率那么“凈增=合成-內(nèi)源〞得：積分因為Y－－產(chǎn)率系數(shù)，kgMLVSS/kgBODKd－－自身氧化率，d-1

其中：Xv－－MLVSS

處理轉(zhuǎn)換成污泥齡的計算式其中：Se－－出水中殘留的有機(jī)物濃度

S0－－原污水中有機(jī)物濃度

q－－BOD比降解速率，量綱與污泥負(fù)荷相同，單位kgBOD/kgMLSS.d勞倫斯－麥卡蒂方程式

有機(jī)物降解與需氧量微生物的總需氧速率=降低底物的氧速率+自身氧化的需要速率式中

——曝氣池中的微生物需氧速率(kgO2/d)——去除單位底物的需氧量(kgO2/kgBOD.d)

——單位污泥自身氧化的需氧量(kgO2/kgMLSS.d)

剩余污泥量計算微生物靜增長量=微生物增長量—微生物衰減量返回13.4活性污泥法的各種演變及應(yīng)用13.4.1傳統(tǒng)活性污泥法〔推流式〕曝氣池內(nèi)污水與污泥混合后呈推流式從池首向池尾流動，活性污泥微生物在此過程中連續(xù)完成吸附和代謝過程。曝氣池混合液在二沉池去除活性污泥懸浮固體后，澄清液作為凈化水流出。

沉淀的污泥一局部以回流形式返回曝氣池，再起凈化作用：另一局部作為剩余污泥排出。傳統(tǒng)活性污泥法的BOD負(fù)荷是0.2～0.4kg/kg·d，一般在0.3左右凈化效果和沉降性能均甚好。

運(yùn)行水流一端進(jìn)，另一端出，沿途曝氣，推流前進(jìn)。

特點(diǎn)

1.吸附→減速增長→內(nèi)源呼吸，BOD降解曲線是呈緩慢下降曲線

2.耐沖擊負(fù)荷能力差(尤其對有毒或高濃度工業(yè)廢水)3.不易污泥膨脹4.供氧與需氧不平衡5.處理效果好13.4.2漸減曝氣活性污泥法

需氧量

定常供氧速率漸減供養(yǎng)速率變化曲線供需氧量曝氣過程（曝氣池長度）

針對傳統(tǒng)活性污泥法中由于沿曝氣池池長均勻供氧，在池末端供氧與需氧量之間的差距較大，嚴(yán)重浪費(fèi)能量，而提出的一種能使供氧量和混合液需氧量相適應(yīng)的運(yùn)行方式。目前的傳統(tǒng)活性污泥法一般都采用這種供氧方式。13.4.3分段進(jìn)水〔階段曝氣〕活性污泥法傳統(tǒng)活性污泥法的BOD負(fù)荷在池首過高，需氧率沿池長逐漸降低，而氧氣卻沿池長均勻供給，造成了浪費(fèi)。階段曝氣活性污泥法將廢水沿曝氣池長分?jǐn)?shù)處注入，即形成階段進(jìn)水方法，這種方法除了能平衡曝氣池供氣量外，還能使微生物營養(yǎng)供給均勻。另一個特點(diǎn)是BOD濃度沿池長是變化的，曝氣池出流混合液濃度降低，對二沉池工作有利。

型式廊道式

流態(tài)推流式(多點(diǎn)進(jìn)水)

特點(diǎn)：

1.需氧和供氧較平衡

2.耐沖擊負(fù)荷力強(qiáng)

3.處理效果好

4.

BOD降解曲線是呈鋸齒緩慢下降曲線13.4.4吸附－再生活性污泥法普通活性污泥法把活性污泥對基質(zhì)的吸附凝聚和氧化分解混在同一曝氣池內(nèi)進(jìn)行，適于處理溶解的BOD。對含有大量膠體的和懸浮性的混合基質(zhì)的廢水，因初期吸附量大，以及吸附的有機(jī)固體物在生物酶作用下變成可溶性物質(zhì)再向水中擴(kuò)散，遂產(chǎn)生了把吸附凝聚和氧化分解分別在兩個曝氣池中進(jìn)行的設(shè)想，從而出現(xiàn)了吸附再生法。

由于再生池僅對回流污泥進(jìn)行曝氣(剩余污泥不必再生)，故節(jié)約空氣量，且可縮小池容。經(jīng)過再生的活性污泥處于營養(yǎng)缺乏狀態(tài)，因而吸附活性高。再那么，再生池的污泥微生物很快在池末端遇到營養(yǎng)缺乏環(huán)境，絲狀菌不適應(yīng)這樣的空曝環(huán)境，所以其繁殖受到限制，有利于防止污泥膨脹。在使用上，吸附再生法具有很大的靈活性。

型式：廊道式(吸附池和再生池可合建)

流態(tài)：中間進(jìn)水，推流

特點(diǎn)：①處理質(zhì)量較差②耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)③適合處理膠體物質(zhì)含量高的工業(yè)廢水④

BOD降解曲線是呈急劇下降、緩慢下降曲線

13.4.5完全混合活性污泥法

完全混合法中的入流廢水進(jìn)入曝氣池后,即與池內(nèi)廢水完全混合，曝氣池內(nèi)營養(yǎng)物和需氧率都是均勻的，微生物接觸的是濃度與出水濃度一樣的廢水，故可承受一定的沖擊負(fù)荷。

完全混合法的，曝氣池與沉淀池有分建與合建兩種類型。

完全混合法的工作點(diǎn)可以處于微生物對數(shù)增長期也可處于衰減增長期或內(nèi)源呼吸期。特點(diǎn)1.抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，BOD降解曲線是呈緩慢下降型直線曲線2.池中各點(diǎn)水質(zhì)相同，各局部有機(jī)物降解工況點(diǎn)相同，便于調(diào)控3.處理效率差于推流式4.易出現(xiàn)污泥膨脹13.4.6延時曝氣活性污泥法

特點(diǎn)

1.由于負(fù)荷低，延時曝氣池容積大，占地面積較大

2.對水質(zhì)水量變動性強(qiáng)

3.產(chǎn)污泥量少

4.處理效果好13.4.7高負(fù)荷活性污泥法

特點(diǎn)

1.由于負(fù)荷高，高負(fù)荷活性污泥法曝氣池容積小，占地面積較小。

2.處理效果差，60～70％

3.產(chǎn)污泥量高

4.適合做預(yù)處理13.4.8純氧曝氣活性污泥法

特點(diǎn)：

1.溶解氧Do≥8mg/L2.污泥濃度MlSS很高，高達(dá)4000～70003.剩余污泥量Δx很少

4.污泥指數(shù)SVI低，沉降性能好

缺點(diǎn)：

建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用高13.4.9深水曝氣和深井曝氣活性污泥法

特點(diǎn)：

氧利用率高、占地面積小，可以處理較高濃度的廢水。

13.4.10選擇器活性污泥法剩余污泥

曝氣池沉淀池進(jìn)水選擇器回流污泥出水該工藝是在曝氣池前加一個水力停留時間很短的小反響器，全部污水和局部回流污泥進(jìn)入選擇器，形成高負(fù)壓區(qū)。從而使有機(jī)物濃度高，有利于菌膠團(tuán)的優(yōu)先生長而抑制絲狀菌的過量生長，改善污泥的沉降性能。選擇器可以用好氧選擇器也可用厭氧選擇器返回13.5曝氣及曝氣系統(tǒng)曝氣的作用是向活性污泥法系統(tǒng)的液相供給溶解氧，并起攪拌和混合作用。通常采用的曝氣方法有鼓風(fēng)曝氣，機(jī)械曝氣以及二者聯(lián)合使用的混合曝氣，某些情況下也采用射流曝氣。鼓風(fēng)曝氣是將壓縮空氣通過管道系統(tǒng)送入池內(nèi)的散氣設(shè)備，以氣泡形式分散進(jìn)入混合液。機(jī)械曝氣那么利用裝設(shè)在曝氣池內(nèi)的葉輪的轉(zhuǎn)動，劇烈地攪動水面，使液體循環(huán)流動，不斷更新液面并產(chǎn)生劇烈水躍，從而使空氣中的氧與水滴或水氣的界面充分接觸，轉(zhuǎn)入液相中去。射流曝氣那么是利用水射流泵將空氣吸入，使空氣與水充分混合并溶解的曝氣方式。常用曝氣方式

b.機(jī)械曝氣c.鼓風(fēng)曝氣d.射流曝氣曝氣作用a.充氧---生化反響b.攪拌,使水,氣,液三相良好接觸提高氧利用率c.維持液體的足夠速度以使水中固體物懸浮13.5.0曝氣方式和曝氣作用

鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)和擴(kuò)散裝置1.微氣泡擴(kuò)散器，它常稱為射流曝氣器，氣泡直徑在100μm左右，射流曝氣器通過混合液的高速射流，將鼓風(fēng)機(jī)引入的空氣切割粉碎為微細(xì)氣泡，與混合液充分接觸混合，促進(jìn)氧的傳遞，氧利用率20%-30%；

擴(kuò)散板與擴(kuò)散管

膜片式微孔空氣擴(kuò)散器

固定式平板型空氣擴(kuò)散器2.中氣泡擴(kuò)散器，常用穿孔管，孔直徑為2～3mm，孔眼氣體流速不小于10m/s,以防堵塞，其特點(diǎn)是氧利用率8%-12%，但空氣壓力損失較小；

4.大氣泡擴(kuò)散器，常用曝氣豎管，直徑為15mm左右，底口敞開，其特點(diǎn)是氣泡大〔直徑3mm以上〕，分布不勻，氧利用率4%-6%，不易堵塞；3.小氣泡擴(kuò)散器，有微孔材料制成的擴(kuò)散板和擴(kuò)散管等，其特點(diǎn)是氣泡小〔直徑在1.5mm以下〕，氧利用率15%-20%，但阻力大，易阻塞；

5.水力剪切空氣擴(kuò)散器6.水力沖擊式空氣擴(kuò)散器7.水下空氣擴(kuò)散器

機(jī)械曝氣裝置

機(jī)械曝氣設(shè)備有泵型輪，倒傘型葉輪，平板型葉輪和臥式曝氣轉(zhuǎn)刷。曝氣葉輪一般裝于水下，淹沒深度為10～100mm,可調(diào)節(jié)。淹沒深度大時，提升水量大。葉輪轉(zhuǎn)速一般為20～100r/min。臥式曝氣轉(zhuǎn)刷淹沒深度為直徑的1/3～1/4,轉(zhuǎn)速在70～120r/min,轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)刷將大量液滴拋向空中，并使液面劇烈波動，促進(jìn)氧的溶解。

曝氣機(jī)理

1.形成水躍，卷入空氣

2.提升與輸出，更新水面從空氣復(fù)氧

3.形成負(fù)壓，吸入空氣1.豎軸曝氣裝置2.橫軸曝氣裝置返回13.6活性污泥法污水處理系統(tǒng)的過程控制與運(yùn)行管理

活性污泥的培養(yǎng)馴化

1.異步培養(yǎng)法：先培養(yǎng)再馴化

2.同步培養(yǎng)法：培養(yǎng)馴化同時進(jìn)行

3.接種培養(yǎng)法將其他相以污水廠污泥作為種泥

進(jìn)水方式

1.連續(xù)進(jìn)水：適合以生活污水為主的城市污水

2.間歇進(jìn)水：一般，悶曝-->沉淀-->排除上清夜-->加新鮮水-->悶曝-->沉淀13.6.1活性污泥的培養(yǎng)馴化13.6.2活性污泥系統(tǒng)的主要控制方法與控制參數(shù)試運(yùn)行確定最正確的運(yùn)行條件正常運(yùn)行1.對供氣量〔曝氣量〕的調(diào)節(jié)每天早晚各調(diào)節(jié)一次供氣，大型的廢水處理廠每周調(diào)節(jié)一次。2.回流污泥量的調(diào)節(jié)使曝氣池內(nèi)的懸浮固體濃度保持相對穩(wěn)定3.剩余污泥排放量的調(diào)節(jié)排放的剩余污泥應(yīng)大致等于污泥增長量。

活性污泥處理系統(tǒng)檢測

處理效果指標(biāo)COD，BOD，TOD，TOC，SS有毒物質(zhì)污泥營養(yǎng)及環(huán)境指標(biāo)PH溫度NP

污泥沉降性SV%MLSSMLVSSSVIDO

生物相生物相觀察13.6.3活性污泥系統(tǒng)運(yùn)行中的異常情況污泥膨脹活性污泥系統(tǒng)種的污泥沉降性質(zhì)發(fā)生改變，不易沉降的現(xiàn)象。污泥變質(zhì)時，不易沉淀，SVI增高，污泥結(jié)構(gòu)松散，體積膨脹1.危害：a.污泥不易沉降，污泥流失，反響器中處理的污泥濃度不夠b.污泥濃度缺乏，處理率下降c.排入水體，生物污染2.分類：a.絲狀菌膨脹b.結(jié)合水膨脹3.原因:絲狀菌膨脹:a.C/N過高，缺少營養(yǎng)b.DO缺乏c.水溫高d.PH過低結(jié)合水膨脹:排泥不通暢,高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)污泥解體出現(xiàn)的絮凝體細(xì)小，沉淀水渾濁等污泥絮凝體解體的現(xiàn)象原因：曝氣過量：紊動過分劇烈，使絮狀體破裂中毒：微生物活性抑制或死亡污泥腐化二沉池污泥長期滯留而產(chǎn)生厭氧發(fā)酵產(chǎn)生H2S，CH4等氣體而上升污泥上浮缺氧狀態(tài)下，污泥反消化,產(chǎn)生的氣體促使污泥上浮。泡沫問題外表活性物質(zhì)造成。處理方法有消泡劑、消泡水管。在工程計算中常用的工藝及計算，可在課程設(shè)計中參考13.7活性污泥法的脫氮除磷原理及應(yīng)用13.7.1脫氮原理與工藝技術(shù)

氮污染的危害1.富營養(yǎng)化——N、P引起，藻類問題〔滇池，太湖〕；2.提高制水本錢——污水消毒時，增加投氯量；3.污水回用填塞管道——NH3－N可促進(jìn)設(shè)備中微生物的繁殖；4.農(nóng)業(yè)灌溉——TN不大于1mg/l，否那么對農(nóng)作物有影響。1.有機(jī)氮2.氨態(tài)氮〔NH3—N、NH4+—N〕3.NO2—N、NO3—N4.N2

氮的存在形式

二級處理技術(shù)的局限性※合成代謝對氮磷的去處率低，水中氮磷過剩

nCxHyOz+nNH3+n(x+y/4-z/2-5)O2

(C5H7NO2)n+n(x-5)CO2+n/2(y-4)H2O13.7.1.1氮的吹脫處理NH3+H2O

NH4++OH-PH=7時，以NH4+存在PH=11時，90%NH3存在PH升高，去除NH3上升T上升，去除NH3上升脫氮塔技術(shù)的特點(diǎn)：除氮的效果穩(wěn)定；操作簡便，容易控制；NH3二次污染〔可回收〕；使用CaO易結(jié)垢〔改用NaOH〕水溫下降時，效果差

原理

脫氮塔1.PH值——PH升高到10.5以上，去除率增加緩慢2.水溫——水溫升高，效率升高3.布水狀態(tài)——滴狀下落最好，膜狀下落，效果大減4.布水負(fù)荷率——填料6m高以上時，其值不超過

180m3/m2.d5.氣液比——填料6m高以上時，2200-2300以下為好。

脫氮塔工作影響因素與設(shè)計參數(shù)13.7.1.2生物脫氮原理活性污泥法的傳統(tǒng)功能——去除水中溶解性有機(jī)物N、P只滿足生理要求即可，因此對二者去除率低，僅為20-40%；5-20%

概述

污水生物處理中氮的轉(zhuǎn)化過程1、氨化反響氨化反響原理RCHNH2COOH+O2RCOOH+CO2+NH3氨化菌氨化菌為異氧菌

一般在氨化過程與微生物去除有機(jī)物同時進(jìn)行，有機(jī)物去除結(jié)束時，已經(jīng)完成了氨化反響2、硝化反響硝化反響原理總反響NH4++1.5O2NO2-+H2O+2H+-△F（△F=278.42kJ）NO2-+0.5O2NO3－-△F（△F=72.27kJ)亞硝酸菌硝酸菌NH4++2O2NO3－+H2O+2H+-△F（△F=351kJ）硝化菌硝化菌的特點(diǎn)

①

硝化菌——亞硝酸菌和硝酸菌的統(tǒng)稱;②

硝化菌屬于——化能自養(yǎng)菌，可生芽孢的短桿狀細(xì)菌.

硝化反響的控制指標(biāo)硝化菌對環(huán)境條件的變化極為敏感，所以有以下指標(biāo)：①溶解氧：氧是電子受體，DO不能低于1.0mg/l硝化需氧量〔NOD〕——4.57g(氧)/g〔N〕②堿度：7.1g堿度〔以CaCO3計〕/1g氨態(tài)氮〔以N計〕,一般堿度不低于50mg/l③PH：硝化菌對PH變化敏感,最正確值8.0-8.4,效率最高④溫度：適應(yīng)20-30℃，15℃時硝化速度下降，低于5℃完全停止⑤有機(jī)物：BOD應(yīng)低于15-20mg/l⑥污泥齡〔SRT〕：微生物在反響器內(nèi)的停留時間〔θc〕N>(θc)Nmin，硝化菌最小的世代時間(θc)Nmin有害物質(zhì)：對硝化反響抑制，某些重金屬，高濃度NH4+—N，高濃度NOx—N，有毒有機(jī)物、絡(luò)合物陽離子。3、反硝化反響2HNO22HNO2HNO32NH2OH2NH3NON2+4H+2H-2H2O+2H-2H2O-H2O+4H+4H-2H2O-2H2O反硝化反響：指NO3—N和NO2—N在反硝化菌的作用下，復(fù)原成氣態(tài)N2的過程。NO3-NO2-NH2OH有機(jī)體(同化反硝化)NO2-N2ON2(異化反硝化)①同化反硝化反響原理②異化反硝化反響原理①

反硝化菌屬于異養(yǎng)型兼性厭氧菌；②以NO3—N為電子受體，以有機(jī)碳為電子供體，合成的細(xì)胞物質(zhì)較少。①污水中的碳源：BOD5/T—N>3-5時，勿需外加碳源②PH：主要的影響因素，適當(dāng)?shù)闹禐椤?.5-7.5〕，PH>8，或PH<6，反硝化速率下降。溶解氧：0.5mg/l以下，厭氧、好氧交替的環(huán)境，如存在氧，會抑制反硝化菌體內(nèi)硝酸鹽復(fù)原酶的合成，或氧成為電子受體阻礙硝酸氮的復(fù)原，但另一方面，某些酶系統(tǒng)還需有氧才能成；④溫度：最適宜的溫度是20-40℃，低于15℃時代謝速率下降；⑤冬季低溫季節(jié)：降低負(fù)荷率，提高污水的HRT。反硝化菌

反硝化反響的控制指標(biāo)生化反應(yīng)類型去除有機(jī)物（好氧分解）硝化反硝化亞硝化硝化微生物好氧菌和兼性菌（異養(yǎng)型細(xì)菌）自養(yǎng)型細(xì)菌

自養(yǎng)型細(xì)菌兼性菌異養(yǎng)型細(xì)菌能源有機(jī)物化學(xué)能化學(xué)能有機(jī)物氧源O2O2O2NO3-NO2-溶解氧1—2mg/l以上2mg/l以上2mg/l以上0—0.5mg/l堿度沒有變化氧化1mgNH4+-N需要7.14mg堿度沒有變化還原1mgNO3--N,N02--N生成3.57g堿度氧的消耗分解1mg有機(jī)物(BOD5)需氧2mg氧化1mgNH4+-N需氧3.43mg氧化1mgNO2--N需氧1.14mg分解1mg有機(jī)物(COD)需要NO3-N0.35mg,N02-N0.58mg，以提供化合態(tài)的氧最適pH6—87—8.56—7.56—8最適溫度15—25℃θ=1.0—1.0430℃θ=1.130℃θ=1.134—37℃

θ=1.06—1.15增殖速度1.2—3.50.21—1.080.28—1.44好氧分解的1/2—1/2.5分解速度70—870mgBOD/(gMLSS·h)7mgNH4+-N/(gMLSSh)0.022—8mgNO3-—N/(gMLSS·h)產(chǎn)率16%CH3OH/gC5H702N0.04—0.13mgSS/mgNH4+-N能量轉(zhuǎn)換率為5%—35%0.02—0.07mgVSS/mgN02--N能量轉(zhuǎn)換率10%—30%16%CH3OH/gC5H7O2N8上表為生物脫氮反響過程各項生化反響特征4、同化作用污水生物處理過程中，一局部氮被同化為微生物細(xì)胞的組分，按細(xì)胞干重計算，微生物細(xì)胞中氮的含量約為12.5％，雖然內(nèi)源呼吸和溶菌作用會使一局部細(xì)胞中的氮又以有機(jī)氮和氨氮的形式回到污水中，但仍存在于微生物細(xì)胞及內(nèi)源呼吸殘留物中的氮可以在二次沉淀池中以剩余活性污泥的形式得以去除。13.7.1.3生物脫氮工藝技術(shù)1.三級生物脫氮系統(tǒng)：由三個反響過程〔氨化、硝化、反硝化〕建立的脫氮處理系統(tǒng)。

活性污泥傳統(tǒng)脫氮工藝〔1〕流程說明“一級〞曝氣池：去除COD、BOD，BOD<15-20mg/l有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為NH3NH4+；“二級〞硝化曝氣池，NH3、NH4+生成NO3—N，堿度下降；“三級〞反硝化池：厭氧、好氧交替運(yùn)行。投甲醇時，CM=2.47N0〔初始NO3—N濃度〕+1.53N(初始NO2—N濃度)+0.87D〔初始DO濃度〕〔2〕優(yōu)缺點(diǎn)去除效果好各類菌類環(huán)境條件好設(shè)備多，造價高，能耗大2.改進(jìn)的二級生物脫氮系統(tǒng)BOD去除和硝化兩個反響合并·2.單級生物脫氮系統(tǒng)

優(yōu)缺點(diǎn)：工藝流程簡單，處理構(gòu)筑物和設(shè)備減少，反硝化的有機(jī)碳源缺乏，難以控制以及出水水質(zhì)難以保證。

缺氧—好氧活性污泥法A/O工藝內(nèi)循環(huán)〔硝化液循環(huán)〕原污水反硝化反響器〔缺氧〕BOD去除,硝化反響反響器〔好氧〕堿沉淀池處理水剩余污泥回流污泥N2圖7－17分建式缺氧-好氧活性污泥脫氮系統(tǒng)1.工藝特征80年代開創(chuàng),前置反硝化——不加碳源,外加堿度,降低負(fù)荷設(shè)內(nèi)循環(huán)產(chǎn)生堿度,3.75mg堿度/mgNO3—N勿需建后曝氣池回流水含有NO3—N〔沉淀池污泥反硝化生成〕要提高脫氮率，要增加回流比2.影響因素與主要工藝參數(shù)

水力停留時間：硝化：反硝化=3：1

循環(huán)比：200%

MLSS值：大于3000mg/l;

污泥齡：30d;

N/MLSS負(fù)荷率：0.03gN/gMLSS.d

進(jìn)水總氮濃度：小于30mg/lηN’=Q(r+R)/(1+R+r)Q×100%ηN’——除氮的%；r——硝化混合也回流比〔為混合液流量與處理污水量的比值〕R——沉淀池污泥回流比Q——進(jìn)水流量對A/O而言，要保證：回流比85%，總回流比>600%氮的氧化復(fù)原態(tài)厭氧氨氧化NH(-Ⅲ)→-Ⅱ→-Ⅰ羥胺NH2OH→0+Ⅰ硝酸基NOH→+Ⅱ→+Ⅲ亞硝酸基→+Ⅳ→+ⅤNO3-3.A/0系統(tǒng)的除氮與回流關(guān)系

NO3-NO2-NON2ON2

亞硝酸醛還原酮硝酸醛還原酮氧化亞氮還原酮氧化還原醛

NO3-→N2

13.7.2除磷原理與工藝技術(shù)13.7.2.1概述

富營養(yǎng)化的限制因素2.P<0.5mg/l，能控制藻類的過度生長；3.P低于0.05mg/l時，藻類幾乎停止生長。1.有機(jī)磷酸鹽：存在有機(jī)物和原生質(zhì)細(xì)胞,大量膠體和顆粒狀，可溶性占30%,如：葡萄糖—6—磷酸,2—磷酸—甘油。

2.磷酸鹽:H2PO4-、HPO4-、PO43-，其中[PO43-]正磷酸鹽

3.聚磷酸鹽:焦磷酸鹽—P2O74-,三聚磷酸鹽—P3O105-

偏磷酸鹽—PO3-1.P>0.5mg/l，促進(jìn)富營養(yǎng)化；

磷的存在形式1.生活污水中的含磷量：10-15mg/l，70%為可溶性；經(jīng)過二級處理進(jìn)水中，90%左右的磷以磷酸鹽存在。2.污水中的磷不同于氮，不能形成氧化體和復(fù)原體，但有固態(tài)和溶解態(tài)轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)。1.化學(xué)除磷法：混凝沉淀和晶析法除磷2.生物除磷法：設(shè)想于1955年提出的，60年代人們對上述方法廣泛應(yīng)用。

污水處理中磷的情況

污水處理中磷的去除方法13.7.2.2化學(xué)除磷法

石灰混凝除磷pH值，如P<1mg/l，二級出水PH>9.5；原污水PH>11

磷的形式①正磷酸鹽〔PO4〕②聚磷酸鹽:去除難易程度焦磷酸鹽(P2O74-)<三磷酸鹽(P3O105-)<偏磷酸鹽(PO3-)③原水中Ca2+的濃度5Ca2++4OH-+3HPO42-Ca5(OH)(PO4)3+3H2OPH升高，P的含量下降，〔對數(shù)降低的趨勢)1.石灰與磷的反響2.除磷效果影響因素聚氯化鋁〔PAC〕，反響相同與Al2(SO4)3，但pH值不下降；鋁酸鈉〔NaAlO2〕使用Al鹽本卷須知:注意PH值，介于5-7之間無影響，無需調(diào)整PH降低，應(yīng)注意排放水對PH的要求沉淀污泥回流，污泥中有Al(OH)3，能提高對磷的去除率Al3++PO43-〔正磷酸離子〕AlPO4〔難溶,PH值上升，溶解度上升〕Al2(SO4)3+2PO43-2AlPO4+3SO42-Al2(SO4)3+6HCO3-2Al(OH)3+6CO2+3SO42-

金屬鹽混凝沉淀1.鋁鹽除磷霍米爾〔Holmers〕提出活性污泥的化學(xué)式C118H170O51N17P或C：N：P=46：8：1１.好氧吸收〔聚磷菌對磷的過量吸收〕ADP+H3PO4+能量ATP+H2O2.厭氧釋放:厭氧條件下〔DO=0，NO3-=0〕，ATP+H2OADP+H3PO4+能量上述兩反響為可逆反響，過程見以下圖13.7.2.3生物除磷原理生物除磷利用聚磷菌一類的微生物，能夠過量的，在數(shù)量上超過其生理需要，從外部攝取磷，并將磷以聚合形式貯藏在菌體內(nèi)，形成高磷污泥，排出系統(tǒng)外，到達(dá)從廢水中除磷的效果。

生物除磷機(jī)理ADPATPATPADPADPADPATPATP釋放有機(jī)磷無機(jī)磷

聚磷

無機(jī)磷

有機(jī)磷

聚磷菌+Poly

聚磷菌合成

降解PHB無機(jī)物溶解質(zhì)

進(jìn)水

污泥回流

剩余污泥（高磷）

厭氧段

好氧段

釋放的少

攝取的多

PHB：聚—β—羥基酸鹽由此過程可以看出：生物除磷幾乎全為活性污泥法，生物膜法很少1.甲單胞菌屬、氣單胞菌屬：起主要作用，15%--20%；

2.不動桿菌屬：儲存聚磷的能力最強(qiáng)；

3.某些反硝化菌：也能超量吸收磷；

4.發(fā)酵產(chǎn)酸菌：將大分子物質(zhì)降解為低分子脂肪酸類基質(zhì)；1.溶解氧：厭氧段控制在0.2mg/l以下，好氧段控制在2mg/l左右；2.厭氧區(qū)硝態(tài)氮3.溫度：其影響不如生物脫氮過程明顯，5—30℃的范圍內(nèi)效果均可；4.pH值：6---8范圍內(nèi)比較穩(wěn)定；5.BOD負(fù)荷和有機(jī)物性質(zhì)：BOD/TP要大于15，才能保證聚磷菌有足夠的基質(zhì)需求；6.污泥齡：一般控制在3.5—7天，厭氧段的停留時間不宜過長。

主要菌種－聚磷菌

生物除磷的影響因素1.工藝過程弗斯特利普工藝13.7.2.3生物除磷工藝流程2.弗斯特利普除P工藝的特點(diǎn)

出水含磷量低于1mg/l；

SVI值小于100，絲狀菌難于增值，污泥不膨脹；可根據(jù)BOD/P調(diào)節(jié)回流污泥與混凝污泥的比例。含磷廢水進(jìn)入曝氣池同步進(jìn)入的還有聚磷菌污泥，聚磷菌過量地攝取磷，去除有機(jī)物，還能出現(xiàn)硝化作用；從曝氣池流出的混合液，進(jìn)入沉淀池，在這里進(jìn)行泥水別離，含磷污泥沉淀，上清液排放；含磷污泥進(jìn)入除磷池含磷上清液進(jìn)入混合池，投加石灰，化學(xué)除磷；〔釋放磷〕曝氣池〔BOD去除吸收磷〕原污水處理水〔厭氧〕沉淀池〔好氧〕回流污泥〔含磷污泥〕剩余污泥含磷污泥用作肥料1.厭氧-好氧除磷工藝流程〔Ａn－Ｏ法〕

厭氧—好氧除磷工藝2.工藝特征：流程簡單，既不用投藥，也無需內(nèi)循環(huán),有利于好氧〔厭氧〕狀態(tài)的保持HRT段，3-6h

曝氣池SS濃度2700-3000mg/l之間，BOD與一般活性污泥法相同，磷的去除率較好，P<1.0mg/l

沉淀污泥含磷率4%，肥效好

SVI低于100，易沉淀，不膨脹

除磷率難以進(jìn)一步提高，P/BOD高時尤其是這樣沉淀池產(chǎn)生磷的釋放現(xiàn)象3.工藝存在的問題：13.7.2.3同步脫氮除磷工藝

巴顛普脫氮除磷工藝1.工藝流程：第一厭氧反響器首要功能是脫氮第二功能是污泥釋放磷第二厭氧反響器脫氮，釋放磷第一好氧反響器硝化，吸收磷第二好氧反響器吸收磷，硝化，去除BOD沉淀池，主要功能是泥水別離綜上，各反響單元都有其首要功能,脫氮>90%,除磷率>90%2.工藝功能：1.工藝流程：A—A—O法同步脫氮除磷工藝厭氧反應(yīng)池缺氧反應(yīng)池原污水(釋放磷氨化)沉淀池（脫氮）回流污泥（含磷污泥）好氧反應(yīng)池（硝化吸收磷去除BOD）處理水內(nèi)循環(huán)2Q

N22.反響器單元功能：厭氧反響池：釋放磷+氨化〔有機(jī)氮〕缺氧反響器：脫氮好氧反響器：去除BOD，硝化，吸收磷3.工藝特點(diǎn)

除磷效果很難提高

脫氮效果難于進(jìn)一步提高，內(nèi)循環(huán)量2Q，不宜太高進(jìn)入沉淀池的處理水要保持一定的溶解氧最簡單的同步脫氮除磷技術(shù)總的HRT很短絲狀菌不能大量繁殖〔好氧，厭氧交替運(yùn)行〕，無污泥膨脹,SVI<100污泥中含磷濃度高，肥效高勿需投藥，兩個A段只用輕攪拌，運(yùn)行費(fèi)用低4.缺點(diǎn)13.7.2.4污水生物脫氮除磷理論與技術(shù)的新進(jìn)展

傳統(tǒng)的廢水脫氮除磷工藝存在的問題

硝化菌群增殖速度慢且難以維持較高的生物濃度，增加基建投資和運(yùn)行費(fèi)用。

系統(tǒng)為維持較高生物濃度及獲得良好的脫氮效果，必須同時進(jìn)行污泥回流和硝化液回流，增加了動力消耗及運(yùn)行費(fèi)用。抗沖擊能力弱，高濃度氨氮和亞硝酸鹽進(jìn)水會抑制硝化菌生長。

新突破

硝化過程不僅由自養(yǎng)菌完成，異養(yǎng)菌也可以參與硝化作用。某些微生物好氧條件下也可以進(jìn)行反硝化作用

在厭氧條件下，NH4+－N減少。聚磷菌能利用硝酸鹽實現(xiàn)反硝化和過量吸收磷。SHARON工藝1.原理：短程硝化－反硝化，將氨氮氧化控制在亞硝化階段，然后反硝化。

NO3-NO2-N2

2.應(yīng)用：污泥硝化池上清液處理3.根本特點(diǎn)：硝化與反硝化在一個反響器中完成，簡化工藝流程，節(jié)省碳源。硝化產(chǎn)生的酸度可局部地由反硝化產(chǎn)生的堿度中和，減少供氣量?？s短水利停留時間，減少反響器體積和占地面積。OLAND工藝比利時微生物生態(tài)實驗室于1998年培養(yǎng)了一種用于高濃度含氨廢水處理的自養(yǎng)硝化菌，其關(guān)鍵特征是能通過自身供氧而將硝化過程控制在亞硝化階段，電子受體缺乏時可消耗其自身(即消耗NO2-)來氧化氨。OLAND工藝即是由自養(yǎng)硝化菌作為生物催化劑所發(fā)生的氧化—復(fù)原除氮，為氧控自養(yǎng)硝化反硝化的簡稱[10、12]。據(jù)報道，該工藝可比傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝節(jié)省供氧62.5%，節(jié)省電子供體(碳源)100%。在上述氧化復(fù)原反響中，亞硝化菌可獲得足夠的能量以維持其生長。控制該過程的關(guān)鍵參數(shù)是氧濃度。目前存在的問題是，在混合菌群連續(xù)運(yùn)行的條件下尚難以對氧和污泥的pH值進(jìn)行良好的控制。假設(shè)可通過化學(xué)計量方法合理地控制氧的供給，即可使污泥處于亞硝化階段。實驗室研究說明，該工藝對ＴＮ的去除效率相當(dāng)高[50mgTN/(L·d)]。ANAMMOX工藝由反硝化時氨氮和硝酸鹽同時消失的現(xiàn)象開發(fā)一種新處理工藝。研究說明，化能自養(yǎng)型細(xì)菌可以在無分子態(tài)氧的條件下以CO2(CO32-)作為碳源、NO2-為電子受體、NH4+作為電子供體，將NH4+和NO2-共同轉(zhuǎn)化為N2。這一反響過程的發(fā)現(xiàn)為利用生物法處理高氨、低BOD的廢水找到了一條最優(yōu)的途徑。理論上利用這一原理將比傳統(tǒng)工藝節(jié)省62.5%的O2,同時不需任何外加堿度和有機(jī)物(反硝化菌的碳源和電子供體)。ANAMMOX反響過程如下，該反響是一個自發(fā)的過程。

傳統(tǒng)脫氮過程：NH4++2O2+0.83CH3OH→0.5N2+3.17H2O+H++0.83CO2

亞硝酸鹽型硝化+氨的厭氧氧化過程：

NH4++0.75O2→0.5N2+1.5H2O+H+NH4++NO2-→N2+2H2O(ΔG＝-358kJ/mol)該反響的微生物屬自養(yǎng)型厭氧細(xì)菌，生長速率非常低，但將氨氮厭氧轉(zhuǎn)化能力非常高，可以到達(dá)4.8kgTN/(m3·d)，最正確運(yùn)行條件：溫度為10～43℃，pH值為6.7～8.3。

De－ammonification工藝Hippen等人報道了一個適用于處理高濃度含氮廢水的新工藝。該工藝中，氨轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^程不需要按化學(xué)計量式消耗電子供體，這種特殊的轉(zhuǎn)化過程命名為‘a(chǎn)erobicde-ammonification’(好氧反氨化)工藝。該工藝中涉及到的微生物目前尚不太清楚。工藝的關(guān)鍵是控制供氧。Muller等人也報道過自養(yǎng)硝化污泥在非常低的氧壓力下(1kPa或氣相中約2.0%O2)可以產(chǎn)生氮?dú)?。?dāng)溶解氧壓力在0.3kPa時，氨的最大氧化率達(dá)58%。然而，該過程還未實現(xiàn)穩(wěn)定和可行的工藝設(shè)計。Binswanger等人報道過利用生物轉(zhuǎn)盤反響器通過硝化—反硝化工藝去除高濃度NH4+，廢水中的氨。結(jié)果說明：當(dāng)外表負(fù)荷為2.5gN/(m2.d)時，去除速率達(dá)90～250gN/(m3.d)。在整個過程中，不需要添加任何可生物降解的有機(jī)碳化合物。反響機(jī)理可假定為：反響過程中生成的NO2-被NAD+復(fù)原。返回13.8活性污泥法的開展與新工藝13.8.1氧化溝

氧化溝氧化溝是常規(guī)活性污泥法的一種改型和開展，是延時曝氣法的一種特殊形式。它的池體狹長，池體較淺，曝氣池一般呈封閉的環(huán)行溝渠裝，污水和活性污泥的混合液在其中作不停的循環(huán)流動，水利停留時間長，在曝氣池中設(shè)有外表曝氣裝置，曝氣裝置的轉(zhuǎn)動，推動溝內(nèi)液體迅速流動，起到曝氣和攪拌兩個作用。氧化溝根本構(gòu)造

氧化溝的特點(diǎn)1.氧化溝中形成富氧區(qū)和缺氧區(qū)，可以脫氮除磷；2.池型較大，占地面積較大，多在室外，動力效率低，能耗高；3.負(fù)荷低，處理效果好、產(chǎn)泥量少；4.抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，工藝流程簡單，構(gòu)筑物少，運(yùn)行管理方便。5.常不設(shè)計初沉池，也可以不單設(shè)二次沉淀池。

氧化溝的構(gòu)造形式及流態(tài)

環(huán)形溝渠結(jié)構(gòu)，水流流態(tài)循環(huán)混合式，介于推流式和完全混合式之間

氧化溝的技術(shù)參數(shù)1.污泥負(fù)荷0.07～0.4kgBOD5/kgMLSSd·d2.容積負(fù)荷0.28～2.4kgBOD5/m3·d，3.泥齡5～30d4.產(chǎn)泥率0.6～1.2kgss/kgBOD55.MLSS3000～6000mg/L6.HRT4～24h

氧化溝的曝氣裝置的功能1.供氧2.保證其活性污泥呈懸浮狀態(tài)，使污水、空氣和污泥三者充分混合與接觸3.推動水流以一定的流速沿池長流動，保持氧化溝的凈化功能。

常用的氧化溝系統(tǒng)1.卡羅塞爾氧化溝渠道更深、效率更高、機(jī)械性能更好，改善和彌補(bǔ)了轉(zhuǎn)刷式氧化溝的弱點(diǎn)。2.交替工作氧化溝系統(tǒng)容積相同的池子串聯(lián)工作，交替作為曝氣池和沉淀池，無需污泥回流系統(tǒng)，必須安裝自動控制系統(tǒng)，處理水質(zhì)好，污泥比較穩(wěn)定。3.奧貝爾氧化溝系統(tǒng)同心圓式的多溝串聯(lián)系統(tǒng)，用的比較廣泛，運(yùn)行時，外、中、內(nèi)的溶解氧的梯度很大。3.曝氣－沉淀一體化氧化溝有稱合建式氧化溝，減少占地面積，免除污泥回流系統(tǒng)，但是有待進(jìn)一步完善。4.帕斯韋爾氧化溝系統(tǒng)

5.T型氧化溝系統(tǒng)

13.8.2AB法廢水處理工藝

1.無初沉池2.A，B段各擁有自己的回流系統(tǒng)，兩段分開，有各自的微生物群體3.由于A段的負(fù)荷高，有較好的抗沖擊負(fù)荷能力4.可以分期建設(shè)，條件成熟建二級。AB法工藝流程AB法特點(diǎn)13.8.3間歇式活性污泥法〔SBR〕SBR法的運(yùn)行方式SBR法有成序批式活性污泥法，是充排式反響器的改進(jìn)形式，所謂序批：一是運(yùn)行操作在空間上是按順序、間歇的方式進(jìn)行，由于污水是連續(xù)排放，所以要至少兩個池子。二是每個SBR反響器的操作也是按次序的間歇運(yùn)行。SBR法的工藝特點(diǎn)1.工藝簡單，可省略二沉池和污泥回流設(shè)備2.反響推動力大，效率高3.沉淀效果好4.不易發(fā)生污泥膨脹5.通過運(yùn)行方式調(diào)節(jié)(前加缺氧，厭氧時間)可脫N除P6.便于自動控制(時間參數(shù))7.適用于中小型污水處理裝置SBR法的工藝流程ICEAS工藝〔間歇式循環(huán)延時曝氣〕13.8.3SBR的開展及其主要的變形工藝1.ICEAS的循環(huán)操作過程在反響器的進(jìn)水端增加了一個預(yù)反響區(qū)運(yùn)行方式為連續(xù)進(jìn)水，間歇排水。2.ICEAS的優(yōu)缺點(diǎn)：主反響區(qū)處于停曝攪拌狀態(tài)進(jìn)行反硝化時，連續(xù)進(jìn)入的污水提供碳源，提高脫氮效率連續(xù)進(jìn)水，配水穩(wěn)定，簡化了操作程序?，F(xiàn)有的SBR處理法可較容易的改造成這種運(yùn)行方式。在沉淀期時，進(jìn)水在主反響區(qū)底部造成水力紊動影響泥水別離，沖淡了SBR降解有機(jī)物的推動力3.ICEAS的反響池反響池由兩局部組成，前一局部為預(yù)反響區(qū)，也稱進(jìn)水曝氣區(qū)，后一局部為主反響區(qū)。主、預(yù)反響區(qū)之間的底部有孔洞相連，污水以很低的流速有預(yù)反響區(qū)進(jìn)入主反響區(qū)。CASS工藝1.CASS的循環(huán)操作過程2.CASS的反響器及原理CASS池分預(yù)反響區(qū)和主反響區(qū)。在預(yù)反響區(qū)內(nèi)，微生物能通過酶的快速轉(zhuǎn)移機(jī)理迅速吸附污水中大部分可溶性有機(jī)物，經(jīng)歷一個高負(fù)荷的基質(zhì)快速積累過程，這對進(jìn)水水質(zhì)、水量、PH和有毒有害物質(zhì)起到較好的緩沖作用，同時對絲狀菌的生長起到抑制作用，可有效防止污泥膨脹；隨后在主反響區(qū)經(jīng)歷一個較低負(fù)荷的基質(zhì)降解過程。CASS工藝集反響、沉淀、排水、功能于一體，污染物的降解在時間上是一個推流過程，而微生物那么處于好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中，從而到達(dá)對污染物去除作用，同時還具有較好的脫氮、除磷功能。在反響器的前部設(shè)置了生物選擇區(qū)，后部設(shè)置了可升降的自動潷水裝置。其工作過程可分為曝氣、沉淀和排水三個階段，周期循環(huán)進(jìn)行。污水連續(xù)進(jìn)入預(yù)反響區(qū)，經(jīng)過隔墻底部進(jìn)入主反響區(qū)，在保證供氧的條件下，使有機(jī)物被池中的微生物降解。根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)可對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。3.CASS的優(yōu)勢〔1〕與SBR相比，CASS法的優(yōu)點(diǎn)是：其反響池由預(yù)反響區(qū)和主反響區(qū)組成，因此，對難降解有機(jī)物的去除效果更好。進(jìn)水過程是連續(xù)的，因此，進(jìn)水管道上無需電磁閥等控制元件，單個池子可獨(dú)立運(yùn)行；而SBR進(jìn)水過程是間歇的，應(yīng)用中一般要2個或2個以上池子交替使用。排水是由可升降的堰式潷水器完成的，隨水面逐漸下降，均勻?qū)⑻幚砗蟮那逅懦?，最大限度降低了排水時水流對底部沉淀污泥的擾動。CASS法每個周期的排水量一般不超過池內(nèi)總水量的1/3，而SBR那么為3/4，所以，CASS法比SBR法的抗沖擊能力更好?！?〕與傳統(tǒng)活性污泥法相比，CASS法的優(yōu)點(diǎn)是：建設(shè)費(fèi)用低：省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流設(shè)備；工藝流程短，占地面積少；運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用?。还芾砗唵?，運(yùn)行可靠；污泥產(chǎn)量低，污泥性質(zhì)穩(wěn)定；具有脫氮除磷功能。無異味。設(shè)備安裝簡便，施工周期短，具有較好的耐水、防腐能力，設(shè)備使用壽命長；對原水的水質(zhì)水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好，DAT－IAT工藝〔連續(xù)曝氣-間歇曝氣串聯(lián)工藝〕1.DAT－IAT工藝流程DAT池為預(yù)反響池，也稱為連續(xù)曝氣區(qū)，池中水流呈完全混合流態(tài)，絕大局部有機(jī)物在這個池中降解。IAT相當(dāng)一個傳統(tǒng)的SBR池，但進(jìn)水為連續(xù)流。DAT－IAT系統(tǒng)的主體構(gòu)筑物由一個連續(xù)曝氣池和一個間歇曝氣池串連而成。一般情況下，DAT連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)曝氣，其出水連續(xù)流入IAT，在IAT完成反響、沉淀、出水等工序。DAT池和IAT池串聯(lián)組成，DAT連續(xù)進(jìn)水，連續(xù)曝氣〔也可間歇曝氣〕，IAT也是連續(xù)進(jìn)水，但間歇曝氣，清水和剩余活性污泥均由IAT池排出。和典型的SBR反響池一樣，IAT池運(yùn)行操作由進(jìn)水、反響、沉淀、出水和待機(jī)5個階段組成。2.DAT－IAT工藝的特點(diǎn)①增加了工藝處理的穩(wěn)定性。DAT起到了水力均衡和防止連續(xù)進(jìn)水對出水水質(zhì)的影響，特別是在處理高濃度工業(yè)廢水時，DAT連續(xù)曝氣加強(qiáng)了系統(tǒng)對難降解有機(jī)物的降解，相對縮短了運(yùn)行周期。②提高了池容的利用率。由于DAT池連續(xù)曝氣和IAT間歇曝氣，使該工藝方法的曝氣容積比是最高的。③提高了設(shè)備的利用率。由于DAT池連續(xù)進(jìn)水，因此不需要增設(shè)進(jìn)水的閘閥及自控裝置；DAT池連續(xù)曝氣，減少了整個系統(tǒng)的曝氣強(qiáng)度，提高了曝氣裝置的利用率，所需鼓風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量和功率也減小了。④增加了整個系統(tǒng)的靈活性。該系統(tǒng)可以根據(jù)進(jìn)出水量，水質(zhì)變化來調(diào)整DAT池與IAT池的工作狀態(tài)和IAT池的運(yùn)轉(zhuǎn)周期，使之處于最正確工況，同時也可以根據(jù)脫氮除磷要求，調(diào)整曝氣時間，創(chuàng)造缺氧或厭氧環(huán)境UNITANK工藝UNITANK的通用形式是采用三個池子的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)這三個池子通過共壁上的開孔實現(xiàn)水力連接無需用泵輸送,每個池中都裝有曝氣系統(tǒng)(可以是表曝也可以是鼓