生物處理活性污泥法厭氧脫氮除磷課件

1、第二篇水污染控制工程目 錄第一節(jié) 廢水處理微生物學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié) 廢水的好氧生物處理（一） 穩(wěn)定塘、土地處理 第三節(jié) 廢水的好氧生物處理（二）-生物膜法第四節(jié) 廢水的好氧生物處理（三）-活性污泥法第五節(jié) 廢水的厭氧生物處理第六節(jié) 水處理廠污泥處理技術(shù)第七節(jié) 生物脫氮除磷技術(shù)內(nèi) 容基本概念 氣體傳遞和曝氣池 活性污泥法的發(fā)展和演變 曝氣池的計(jì)算二次沉淀池什么是活性污泥？由細(xì)菌、菌膠團(tuán)、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等微生物群體及吸附的污水中有機(jī)和無(wú)機(jī)物質(zhì)組成的、有一定活力的、具有良好的凈化污水功能的絮絨狀污泥。 一組活性污泥圖片 按棲息著的微生物分：活性污泥的組成大量的細(xì)菌真菌原生動(dòng)物后生動(dòng)物 活性污泥：活性微

2、生物+來(lái)自污水的有機(jī)物、無(wú)機(jī)懸浮 物、膠體物；棲息的微生物以好氧微生物為主，是一個(gè)以細(xì)菌為主體的群體，活性污泥中細(xì)菌含量一般在107108個(gè)/mL； 干固體和水分含水9899干固體12%MLSSMLVSSNVSS 構(gòu)成活性污泥法的三個(gè)要素 引起吸附和氧化分解作用的微生物，也就是活性污泥； 廢水中的有機(jī)物，它是處理對(duì)象，也是微生物的食料； 溶解氧，沒(méi)有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存，也不能發(fā)揮氧化分解作用。活性污泥法的基本流程 曝氣池曝氣池混合液配水進(jìn)入二沉池曝氣池（曝氣）的作用: 1、使活性污泥處于懸浮狀態(tài) 2、提供溶解氧(供氧裝置)二沉池的作用: 1、固液分離 2、濃縮活性污泥，以較高的

3、濃度回流曝氣池前回流裝置的作用: 使池內(nèi)保持一定的懸浮固體和微生物的濃度活性污泥性能評(píng)價(jià)指標(biāo)足夠的數(shù)量（生物量） 用污泥濃度表示。 混合液懸浮固體濃度：MLSS 混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度：MLVSS性能良好（沉降濃縮性能） 污泥沉降比：SV 污泥體積指數(shù)：SVI污泥齡 處理生活污水的活性污泥MLVSS: 70%NVSS: 30% MLSS：表示懸浮固體物質(zhì)總量，MLVSS揮發(fā)性固體成分表示有機(jī)物含量，NVSS灼燒殘量，表示無(wú)機(jī)物含量。 MLVSS：包含了微生物量，但不僅是微生物的量，由于測(cè)定方便，目前還是近似用于表示微生物的量。MLVSS: 一般范圍為5575NVSS: 一般范圍為2545足夠

4、的數(shù)量（生物量）污泥沉降比：SV活性污泥的沉降濃縮性能取混合液至1000mL或100mL量筒，靜止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的體積。以沉淀活性污泥的體積占混合液體積的比例（%）表示污泥沉降比(mL/L)。（20%-30%）SV=（靜止沉淀30min后沉淀活性污泥的體積/混合液體積）*100%污泥體積指數(shù)：SVISV不能確切表示污泥沉降性能，故人們想起用單位干泥形成濕泥時(shí)的體積來(lái)表示污泥沉降性能，簡(jiǎn)稱(chēng)污泥指數(shù)，單位為mL/g。混合液靜置30分鐘后，單位干污泥所形成的沉淀污泥所占的容積SVI=靜止沉淀30min后沉淀活性污泥的體積/混合液污泥干重 =SV /MLSS活性污泥性能評(píng)價(jià)指標(biāo)足夠

5、的數(shù)量（生物量） （MLSS、MLVSS）性能良好（沉降濃縮性能） （SV、SVI）污泥齡 活性污泥在曝氣池中停留的時(shí)間。 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)： BOD5:N:P=100:5:1溶解氧 ： 2-4mg/L水溫： 2030之間pH: 最佳的pH值為6.58.5有毒物質(zhì) 主要是重金屬，H2S、酚等活性污泥凈化反應(yīng)影響因素內(nèi) 容基本概念 氣體傳遞和曝氣池 活性污泥法的發(fā)展和演變曝氣池的計(jì)算二次沉淀池一、氣 體 傳 遞 原 理 雙膜理論基點(diǎn)：認(rèn)為在氣液界面存在著二層膜（即氣膜和液膜）這一物理現(xiàn)象。 這兩層薄膜使氣體分子從一相進(jìn)入另一相時(shí)受到了阻力。當(dāng)氣體分子從氣相向液相傳遞時(shí)，若氣體的溶解度低，則阻力主要來(lái)自液

6、膜。 在廢水生物處理系統(tǒng)中，氧的傳遞速率dm/dt氣體傳遞速率Kg 氣體擴(kuò)散系數(shù)A 氣體擴(kuò)散通過(guò)的面積s 氣體在溶液中的飽和濃度 L 氣體在溶液中的實(shí)際濃度氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù)單位容積內(nèi)氧的轉(zhuǎn)移速率將上式進(jìn)行積分，可求得總的傳質(zhì)系數(shù)： KLa值受污水水質(zhì)的影響，把用于清水測(cè)出的值用于污水，要采用修正系數(shù)，同樣清水的s值要用于污水要乘以系數(shù)，因而上式變?yōu)椋憾?、曝氣的作用與曝氣方式 曝氣的作用：1、供氣 2、混合攪拌曝氣方式：1、鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)2、機(jī)械曝氣裝置： 縱軸表面曝氣機(jī)、橫軸表面曝氣器3、鼓風(fēng)+機(jī)械曝氣系統(tǒng)4、其他：富氧曝氣、純氧曝氣曝氣方式穿孔曝氣管微孔曝氣盤(pán) 微孔曝氣設(shè)備的運(yùn)行狀況 倒傘形機(jī)械

7、曝氣器轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)曝氣轉(zhuǎn)刷測(cè)試中的曝氣轉(zhuǎn)碟 曝 氣 設(shè) 備 性 能 指 標(biāo) 比較各種曝氣設(shè)備性能的主要指標(biāo) 動(dòng)力效率（Ep)：即每消耗1kWh動(dòng)力能傳遞到水中的氧量（或氧傳遞速率）,單位為kg（O2）/（kWh）。 氧轉(zhuǎn)移效率(EA)：通過(guò)鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量占總供氧的比例，單位為。 沖氧能力(EL)：通過(guò)機(jī)械曝氣系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移到液體中的氧量，單位為kg（O2）/h。曝氣池的三種池型推流式曝氣池完全混合式曝氣池兩種池型結(jié)合式推流式曝氣池機(jī)械曝氣完全混合曝氣池鼓風(fēng)曝氣完全混合曝氣池局部完全混合推流式曝氣池內(nèi) 容基本概念 氣體傳遞和曝氣池 活性污泥法的發(fā)展和演變曝氣池的計(jì)算二次沉淀池

8、傳統(tǒng)活性污泥法 漸 減 曝 氣分 步 曝 氣完全混合法淺 層 曝 氣深 層 曝 氣高負(fù)荷曝氣或變形曝氣克 勞 斯 法延 時(shí) 曝 氣接觸穩(wěn)定法氧 化 溝純 氧 曝 氣活性污泥生物濾池（ABF工藝）吸附生物降解工藝（AB法）序批式活性污泥法（SBR法）活性污泥法的多種運(yùn)行方式(自學(xué)內(nèi)容)有機(jī)物去除和氨氮硝化內(nèi) 容基本概念 氣體傳遞和曝氣池 活性污泥法的發(fā)展和演變 曝氣池的計(jì)算二次沉淀池曝氣池的計(jì)算：純經(jīng)驗(yàn)方法勞倫斯（Lawronce）和麥卡蒂(McCarty)法有機(jī)物負(fù)荷率法麥金尼(McKinney)法曝氣池體積的計(jì)算排出的剩余活性污泥量計(jì)算確定所需的空氣量應(yīng)把整個(gè)系統(tǒng)作為整體來(lái)考慮，包括曝氣池、

9、二沉池、曝氣設(shè)備、回流設(shè)備等，甚至包括剩余污泥的處理處置。勞倫斯和麥卡蒂法完全混合曝氣池的計(jì)算模式 (1)曝氣池體積的計(jì)算污水中的X0 很小,可以忽略不計(jì),因而Xo =0, 在穩(wěn)定狀態(tài)下dX/dt=0且 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行微生物量的物料平衡計(jì)算：污泥齡：回流比(2)排出的剩余活性污泥量計(jì)算 勞倫斯和麥卡蒂法完全混合曝氣池的計(jì)算模式 曝氣池體積的計(jì)算排出的剩余活性污泥量計(jì)算確定所需的空氣量勞倫斯和麥卡蒂法完全混合曝氣池的計(jì)算模式 (3)確定所需的空氣量所需氧氣量所需空氣量空氣中氧的含量為23.2,氧的密度為1.201kg/ m3 。將上面求得的氧量除以氧的密度和空氣中氧的含量，即為所需的空氣量。曝氣池體

10、積的計(jì)算排出的剩余活性污泥量計(jì)算確定所需的空氣量?jī)?nèi) 容基本概念 氣體傳遞和曝氣池 活性污泥法的發(fā)展和演變曝氣池的計(jì)算二次沉淀池活性污泥法運(yùn)行中的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目反映處理效果的指標(biāo) BOD5、COD、SS、VS、有毒物質(zhì)反映污泥情況指標(biāo) SV、MLSS、MLVSS、SVI、DO、微生物反映污泥營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境條件的指標(biāo) N、P、水溫、PH目 錄第一節(jié) 廢水處理微生物學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié) 廢水的好氧生物處理（一）-穩(wěn)定塘、土地處理 第三節(jié) 廢水的好氧生物處理（二）-生物膜法第四節(jié) 廢水的好氧生物處理（三）-活性污泥法第五節(jié) 廢水的厭氧生物處理第六節(jié) 生物脫氮除磷技術(shù)第七節(jié) 水處理廠污泥處理技術(shù)一、厭氧生物處理概述厭氧生

11、物處理法（厭氧消化法） 在斷絕與空氣接觸的條件下，依賴(lài)兼性厭氧菌和專(zhuān)性厭氧菌的生物化學(xué)作用，對(duì)有機(jī)物進(jìn)行生物降解的過(guò)程。處理對(duì)象：不溶性固態(tài)有機(jī)物（難生物降解有機(jī)物）應(yīng)用場(chǎng)合：高濃度有機(jī)廢水、城鎮(zhèn)污水的污泥、溫度較高的有機(jī)工業(yè)廢水。二、厭氧生物處理原理 消化經(jīng)歷四個(gè)階段：水解階段酸化階段乙酸化階段甲烷化階段 厭氧發(fā)酵的幾個(gè)階段二、厭氧生物處理原理厭氧生物處理的方法和基本功能有二：（1）酸發(fā)酵的目的：為進(jìn)一步進(jìn)行生物處理提供易生物降解的基質(zhì)；（2）甲烷發(fā)酵的目的：進(jìn)一步降解有機(jī)物和生產(chǎn)氣體燃料。 完全的厭氧生物處理工藝-因兼有降解有機(jī)物和生產(chǎn)氣體燃料的雙重功能，因而得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。在厭氧

12、消化系統(tǒng)中微生物主要分為兩大類(lèi)：非產(chǎn)甲烷菌（non-menthanogens）產(chǎn)甲烷細(xì)菌（menthanogens）。 產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌的特性參數(shù)參數(shù)產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)酸菌對(duì)pH的敏感性敏感，最佳pH為6.87.2不太敏感，最佳pH為5.57.0氧化還原電位Eh-350mv(中溫)，-560mv(高溫)-150200mv對(duì)溫度的敏感性最佳溫度：3038，5055最佳溫度：2035三、厭氧消化的影響因素與控制要求三、厭氧消化的影響因素與控制要求（自學(xué)內(nèi)容） 溫度因素 酸堿度 負(fù)荷 營(yíng)養(yǎng)與C/N比 有毒物質(zhì) 影響因素四、厭氧生物處理工藝與反應(yīng)器（自學(xué)內(nèi)容）厭氧接觸工藝 UASB與厭氧膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器厭

13、氧生物濾池 厭氧生物轉(zhuǎn)盤(pán) 厭氧膨脹床與厭氧流化床反應(yīng)器 A/O法；可以達(dá)到生物脫氮的目的、脫磷效果厭氧一缺氧好氧法(A/A/O法)缺氧厭氧好氧法(倒置A/A/O法) 可以在去除BOD、COD的同時(shí)，達(dá)到脫氮、除磷的效果。五、厭氧和好氧技術(shù)的聯(lián)合運(yùn)用目 錄第一節(jié) 廢水處理微生物學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié) 廢水的好氧生物處理（一）-穩(wěn)定塘、土地處理 第三節(jié) 廢水的好氧生物處理（二）-活性污泥法第四節(jié) 廢水的好氧生物處理（三）-生物膜法第五節(jié) 廢水的厭氧生物處理第六節(jié) 生物脫氮除磷技術(shù)第七節(jié) 水處理廠污泥處理技術(shù)美麗的旅游景點(diǎn)-滇池富營(yíng)養(yǎng)化的滇池太湖美色太湖的富營(yíng)養(yǎng)化氮、磷 來(lái)源： 未加處理或處理不完全的工業(yè)廢水

14、和生活污水 有機(jī)垃圾和家畜家禽糞便以及農(nóng)施化肥一般城市污水水質(zhì)與排放要求項(xiàng) 目進(jìn)水水質(zhì)/（mgL-1）國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)/（mgL-1）一級(jí)A一級(jí)BCODcr2503005060BOD51001501020SS1502001020TKN(NH3-N)35（25）5（8）8（15）TP5611.5如何去除以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)？?jī)?nèi) 容 組 成生物脫氮處理技術(shù)生物除磷處理技術(shù)生物同步脫氮除磷處理技術(shù)氮在水中的存在形態(tài)與分類(lèi)N無(wú)機(jī)NNOx-N(硝態(tài)氮)T K N(總凱氏氮)總N(TN)NH3-NNO3-NNO2-N有機(jī)N （尿素、氨基酸、蛋白質(zhì)）一、生物脫氮處理技術(shù)為主少量 生物脫氮是在專(zhuān)性微生物的作用下，將有機(jī)

15、氮和氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為N2和NxO氣體的過(guò)程。包括氨化、硝化和反硝化三個(gè)反應(yīng)過(guò)程。（一）生物脫氮機(jī)理及影響因素氨化反應(yīng)： 在氨化微生物的作用下，有機(jī)氮化合物分解、轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮。（一）生物脫氮機(jī)理及影響因素硝化反應(yīng)：硝化反應(yīng)是在好氧條件下，將NH4+轉(zhuǎn)化為NO2-和NO3-的過(guò)程。 總反應(yīng)式為：（一）生物脫氮機(jī)理及影響因素 硝化反應(yīng)： 好氧狀態(tài)：DO1mg/L；1gNH3-N完全硝化需 氧4.57g，即硝化需氧量。 消耗廢水中的堿度：1gNH3-N完全硝化需堿度 7.1g（以CaCO3計(jì)），廢水中應(yīng)有足夠堿度，以維 持pH（）值不變。 污泥齡C（-15）d。 溫度：適宜溫度是35 BOD520mg/L

16、。(BOD5/N3)自養(yǎng)菌（一）生物脫氮機(jī)理及影響因素 反硝化反應(yīng)：反硝化反應(yīng)是指在無(wú)氧的條件下，反硝化菌將硝酸鹽氮(NO3-)和亞硝酸鹽氮(NO2-)還原為氮?dú)獾倪^(guò)程?？偡磻?yīng)式為：（一）生物脫氮機(jī)理及影響因素 反硝化反應(yīng)：異養(yǎng)兼性厭氧菌 碳源： 原污水中所含碳源、外加碳源、利用微生物組織進(jìn)行內(nèi)源反硝化（內(nèi)源呼吸碳源）。 BOD5/TKN46或BOD5/TN35,可認(rèn)為碳源充足溶解氧濃度：0.5 mg/L以下。 pH：6.57.5。 溫度：2040。（1）三段生物脫氮工藝（二）生物脫氮工藝（2）二級(jí)活性污泥生物脫氮工藝（二）生物脫氮工藝含磷化合物有機(jī)磷有機(jī)磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等無(wú)機(jī)磷磷酸鹽：正磷酸鹽(PO43-)、磷酸氫鹽(HPO42-) 、磷酸二氫鹽H2PO4-、偏磷酸鹽(PO3-)聚合磷酸鹽：焦磷酸鹽(P2O74) 、三磷酸鹽(P3O105-)、 三磷酸氫鹽(HP3O92-) 二、生物除磷處理技術(shù)磷在水中的存在形態(tài)與分類(lèi)（一）生物除磷機(jī)理及影響因素 一類(lèi)特殊的細(xì)菌-聚磷菌可以過(guò)量地、超出其生理需要地從外部攝取磷，并以聚合磷酸鹽的形式貯存在細(xì)胞體內(nèi)。 體內(nèi)能貯存聚磷和聚羥基丁酸的一類(lèi)細(xì)菌的總稱(chēng)。 有機(jī)質(zhì)乙酸聚磷產(chǎn)酸菌聚磷菌磷酸鹽 聚-羥基丁酸鹽聚-羥基丁酸鹽聚磷磷酸鹽 聚磷菌聚磷菌聚磷菌聚磷菌的過(guò)量攝取