生物处理(活性污泥法厌氧、脱氮除磷)课件.ppt

1、水污染控制工程水污染控制工程内内 容容曝气池的计算曝气池的计算什么是活性污泥？什么是活性污泥？由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥絮绒状污泥。按栖息着的微生物分：按栖息着的微生物分：活性污泥的组成活性污泥的组成大量的细菌大量的细菌真菌真菌原生动物原生动物后生动物后生动物 活性污泥：活性微生物活性污泥：活性微生物+来自污水的有机物、无机悬浮来自污水的有机物、无机悬浮 物、胶体物；物、胶

2、体物；栖息的微生物以好氧微生物为主，是一个以细菌为主栖息的微生物以好氧微生物为主，是一个以细菌为主体的群体，活性污泥中细菌含量一般在体的群体，活性污泥中细菌含量一般在10107 710108 8个个/mL/mL；干固体和水分干固体和水分含水含水98989999干固体干固体1 12%2%MLSSMLSSMLVSSMLVSSNVSSNVSS 构成活性污泥法的三个要素构成活性污泥法的三个要素 引起吸附和氧化分解作用的微生物，也就引起吸附和氧化分解作用的微生物，也就是活性污泥；是活性污泥；废水中的有机物，它是处理对象，也是微废水中的有机物，它是处理对象，也是微生物的食料；生物的食料；溶解氧，没有充足的

3、溶解氧，好氧微生物溶解氧，没有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存，也不能发挥氧化分解作用。既不能生存，也不能发挥氧化分解作用。活活性性污污泥泥法法的的基基本本流流程程 活性污泥性能评价指标活性污泥性能评价指标处理生活污水的活性污泥处理生活污水的活性污泥MLVSS:70%MLVSS:70%NVSS:30%NVSS:30%MLSSMLSS：表示悬浮固体物质总量表示悬浮固体物质总量，MLVSSMLVSS挥发性固挥发性固体成分表示体成分表示有机物含有机物含量，量，NVSSNVSS灼烧残量，表示灼烧残量，表示无机无机物含量。物含量。MLVSSMLVSS：包含了微生物量，但不仅是微生物的量，：包含了微生物

4、量，但不仅是微生物的量，由于测定方便，目前还是近似用于表示微生物的量。由于测定方便，目前还是近似用于表示微生物的量。MLVSS:MLVSS:一般范围为一般范围为55557575NVSS:NVSS:一般范围为一般范围为25254545污泥沉降比：污泥沉降比：SVSV活性污泥的沉降浓缩性能活性污泥的沉降浓缩性能!取混合液至取混合液至1000mL1000mL或或100mL100mL量筒，静止沉淀量筒，静止沉淀30min30min后，度量沉淀活后，度量沉淀活性污泥的体积。性污泥的体积。*以沉淀活性污泥的体积占混合液体积的比例（以沉淀活性污泥的体积占混合液体积的比例（%）表示污泥沉降比）表示污泥沉降比(

5、mL(mL/L)/L)。（。（20%-30%20%-30%）SV=SV=（静止沉淀（静止沉淀30min30min后沉淀活性污泥的体积后沉淀活性污泥的体积/混合液体积）混合液体积）*100%100%污泥体积指数：污泥体积指数：SVISVI!SVSV不能确切表示污泥沉降性能，故人们想起用不能确切表示污泥沉降性能，故人们想起用单位干泥形成湿泥单位干泥形成湿泥时的体积来表示污泥沉降性能时的体积来表示污泥沉降性能，简称污泥指数，单位为，简称污泥指数，单位为mL/gmL/g。*混合液静置混合液静置3030分钟后，单位干污泥所形成的沉淀污泥所占的容积分钟后，单位干污泥所形成的沉淀污泥所占的容积SVI=SVI

6、=静止沉淀静止沉淀30min30min后沉淀活性污泥的体积后沉淀活性污泥的体积/混合液污泥干重混合液污泥干重 =SV/=SV/MLSSMLSS01002005004003002.52.00.51.52.50SVI高负荷一般负荷低负荷BOD-污泥负荷率(kgBOD/kgMLSSd)图 17-2 污泥负荷与SVI值之间的关系活性污泥性能评价指标活性污泥性能评价指标每日排放剩余污泥的量活性污泥总量/c营养物质：营养物质：BODBOD5 5:N:P=100:5:1:N:P=100:5:1溶解氧溶解氧 ：2-4mg/L2-4mg/L水温：水温：20203030之间之间pH:pH:最佳的最佳的pHpH值为

7、值为6.56.58.58.5有毒物质有毒物质 主要是重金属，主要是重金属，H H2 2S S、酚等、酚等活性污泥净化反应影响因素活性污泥净化反应影响因素内内 容容曝气池的计算曝气池的计算一、气一、气 体体 传传 递递 原原 理理 B 双膜理论双膜理论基点：认为在气液界基点：认为在气液界面存在着二层膜（即面存在着二层膜（即气膜和液膜）这一物气膜和液膜）这一物理现象。理现象。这两层薄膜使气体这两层薄膜使气体分子从一相进入另一分子从一相进入另一相时受到了阻力。当相时受到了阻力。当气体分子从气相向液气体分子从气相向液相传递时，若气体的相传递时，若气体的溶解度低，则阻力主溶解度低，则阻力主要来自液膜。要

8、来自液膜。在废水生物处理系统中，氧的在废水生物处理系统中，氧的传递速率传递速率d dm m/d/dt t气体传递速率气体传递速率K Kg g 气体扩散系数气体扩散系数A A 气体扩散通过的面积气体扩散通过的面积s s 气体在溶液中的饱和浓度气体在溶液中的饱和浓度 L L 气体在溶液中的实际浓度气体在溶液中的实际浓度)(ddLgsAKtm)(ddLsgVAKtVddm)(ddLsLa Kt氧的总转移系数氧的总转移系数单位容积内氧单位容积内氧的转移速率的转移速率F将上式进行积分，可求得总的传质系数：将上式进行积分，可求得总的传质系数：1S212Lalg13.2SttKF KLa值受污水水质污水水质

9、的影响，把用于清水测出的值用于污水，要采用修正系数修正系数，同样清水的s值要用于污水要乘以系数系数，因而上式变为：)(ddLsLaKt)()()()(ssLaLa清水污水清水污水KK)(ddLsLa Kt1 1、供气、供气 2 2、混合搅拌、混合搅拌曝气方式：曝气方式：1 1、鼓风曝气系统、鼓风曝气系统2 2、机械曝气装置：、机械曝气装置：纵轴表面曝气机、横轴表面曝气器纵轴表面曝气机、横轴表面曝气器3 3、鼓风、鼓风+机械曝气系统机械曝气系统4 4、其他：富氧曝气、纯氧曝气、其他：富氧曝气、纯氧曝气 曝曝 气气 设设 备备 性性 能能 指指 标标 比较各种曝气设备性能的主要指标比较各种曝气设备

10、性能的主要指标 动力效率（动力效率（E Ep p)：即每消耗：即每消耗1kW1kWh h动力能传递到水中的动力能传递到水中的氧量（或氧传递速率）氧量（或氧传递速率）,单位为单位为kgkg（O O2 2）/（kWkWh h）。）。氧转移效率氧转移效率(E(EA A)：通过鼓风曝气系统转移到混合液：通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧的比例，单位为。中的氧量占总供氧的比例，单位为。冲氧能力冲氧能力(E EL L)：通过机械曝气系统单位时间内转移：通过机械曝气系统单位时间内转移到液体中的氧量，单位为到液体中的氧量，单位为kgkg（O O2 2）/h/h。曝气池的三种池型曝气池的三种池型推流式

11、推流式曝气池曝气池完全混合完全混合式曝气池式曝气池两种池型两种池型结合式结合式内内 容容曝气池的计算曝气池的计算传统活性污泥法传统活性污泥法 渐渐 减减 曝曝 气气分分 步步 曝曝 气气完全混合法完全混合法浅浅 层层 曝曝 气气深深 层层 曝曝 气气高负荷曝气或变形曝气高负荷曝气或变形曝气克克 劳劳 斯斯 法法延延 时时 曝曝 气气接触稳定法接触稳定法氧氧 化化 沟沟纯纯 氧氧 曝曝 气气活性污泥生物滤池（活性污泥生物滤池（ABFABF工艺）工艺）吸附生物降解工艺（吸附生物降解工艺（ABAB法）法）序批式活性污泥法（序批式活性污泥法（SBRSBR法）法）活性污泥法的多种运行方式(自学内容自学内

12、容)有机物去除有机物去除和氨氮硝化和氨氮硝化内内 容容 曝气池的计算曝气池的计算曝气池的计算：纯经验方法曝气池的计算：纯经验方法劳伦斯（劳伦斯（LawronceLawronce）和麦卡蒂和麦卡蒂(McCarty)(McCarty)法法有机物负有机物负荷率法荷率法麦金尼麦金尼(McKinney)(McKinney)法法 曝气池体积的计算曝气池体积的计算 排出的剩余活性污泥量计算排出的剩余活性污泥量计算 确定所需的空气量确定所需的空气量F应把整个系统作为应把整个系统作为整体整体来考虑，包括曝气池、二沉来考虑，包括曝气池、二沉池、曝气设备、回流设备等，甚至包括剩余污泥的处池、曝气设备、回流设备等，甚

13、至包括剩余污泥的处理处置。理处置。劳伦斯和麦卡蒂法劳伦斯和麦卡蒂法完全混合曝气池的计算模式完全混合曝气池的计算模式 (1)(1)曝气池体积的计算曝气池体积的计算!污水中的污水中的X X0 0 很小很小,可以忽略不计可以忽略不计,因而因而X Xo o=0,=0,在稳在稳定状态下定状态下d dX X/d/dt t=0=0且且tSStS0dd)1()(Cd0CKXSSQYVXKtSyVXQQXQXQVtXewuwd000dd)(ddF 对系统进行对系统进行微生物量的物料平衡计算微生物量的物料平衡计算：eeuwXQXQVXC每日排放剩余污泥的量活性污泥总量/c污泥龄：污泥龄：QQRR回流比回流比(2)

14、(2)排出的剩余活性污泥量计算排出的剩余活性污泥量计算 uwXQVXCeeuwXQXQVXCuCWXVXQ劳伦斯和麦卡蒂法劳伦斯和麦卡蒂法完全混合曝气池的计算模式完全混合曝气池的计算模式 曝气池体积的计算曝气池体积的计算 排出的剩余活性污泥量计算排出的剩余活性污泥量计算 确定所需的空气量确定所需的空气量劳伦斯和麦卡蒂法劳伦斯和麦卡蒂法完全混合曝气池的计算模式完全混合曝气池的计算模式 (3)(3)确定所需的空气量确定所需的空气量所需氧气量所需氧气量所需空气量所需空气量F空气中氧的含量为空气中氧的含量为23.223.2,氧的密度为氧的密度为1.201kg/m1.201kg/m3 3。将。将上面求得

15、的氧量除以氧的密度和空气中氧的含量，即为所上面求得的氧量除以氧的密度和空气中氧的含量，即为所需的空气量。需的空气量。曝气池体积的计算曝气池体积的计算 排出的剩余活性污泥量计算排出的剩余活性污泥量计算 确定所需的空气量确定所需的空气量内内 容容曝气池的计算曝气池的计算厌氧生物处理法（厌氧消化法）厌氧生物处理法（厌氧消化法）在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生和专性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生物降解的过程。物降解的过程。处理对象：处理对象：不溶性固态有机物（难生物降解有机物）不溶性固态有机物（难生物降解有

16、机物）应用场合：高浓度有机废水、城镇污水的污泥、应用场合：高浓度有机废水、城镇污水的污泥、温度较高的有机工业废水。温度较高的有机工业废水。I 甲酸 类 甲醇 产 甲胺 通过不同 废水或污泥 蛋白质 氨基酸 物 乙酸等 途径转化 中不溶态大 多 糖 C6H12O6 为 CH4、分子有机物 脂 类 甘油 II 丙酸 CO2等 脂肪酸 类 丁酸 CO2、H 产 乳酸 和乙酸 物 乙醇等 水解阶段 酸化阶段 气化阶段 酸化 I 酸化 II 不完全厌氧消化(酸发酵)发 酵 菌 发 酵 菌 甲 烷 菌 产氢 产乙 酸菌 厌氧发酵的几个阶段厌氧发酵的几个阶段产酸菌和产甲烷菌的特性参数三、厌氧消化的影响因素与

17、控制要求三、厌氧消化的影响因素与控制要求影影响响因因素素A A/O/O法；可以达到生物脱氮的目的、脱磷效果法；可以达到生物脱氮的目的、脱磷效果厌氧一缺氧厌氧一缺氧好氧法好氧法(A/A/O(A/A/O法法)缺氧缺氧厌氧厌氧好氧法好氧法(倒置倒置A/A/OA/A/O法法)!可以在去除可以在去除BODBOD、CODCOD的同时，达到脱氮、除的同时，达到脱氮、除磷的效果。磷的效果。五、厌氧和好氧技术的联合运用五、厌氧和好氧技术的联合运用氮、磷 来源：来源：未加处理或处理不完全的工业废水和生活污水未加处理或处理不完全的工业废水和生活污水 有机垃圾和家畜家禽粪便以及农施化肥有机垃圾和家畜家禽粪便以及农施化

18、肥一般城市污水水质与排放要求一般城市污水水质与排放要求如何去除以达如何去除以达到排放标准？到排放标准？N 无机无机NNNONOx x-N-N(硝态氮硝态氮)T K NT K N(总凯氏氮总凯氏氮)总N(TN)NHNH3 3-N-NNO3-NNO3-NNONO2 2-N-N有机有机N N （尿素、氨基酸、蛋白质）（尿素、氨基酸、蛋白质）为主为主少量少量 生物脱氮是在生物脱氮是在的作用下，将有机的作用下，将有机氮和氨态氮转化为氮和氨态氮转化为N N2 2和和N Nx xO O气体的过程。气体的过程。F包括氨化、硝化和反硝化三个反应过程。包括氨化、硝化和反硝化三个反应过程。（一）生物脱氮机理及影响因

19、素（一）生物脱氮机理及影响因素氨化反应：氨化反应：322NHRCOHCOOHOHCOOHRCHNH3222NHCORCOCOOHOCOOHRCHNH 在氨化微生物的作用下，有机氮化合物分解、转在氨化微生物的作用下，有机氮化合物分解、转化为氨态氮。化为氨态氮。（一）生物脱氮机理及影响因素（一）生物脱氮机理及影响因素硝化反应：硝化反应：硝化反应是在硝化反应是在好氧条件好氧条件下，将下，将NHNH4 4+转化为转化为NONO2 2-和和NONO3 3-的过程。的过程。!总反应式为：总反应式为：OHH2NOO2NH2324硝化细菌O2H4H2NO3O2NH22亚硝酸菌24 322NO2O2NO2硝酸菌

20、（一）生物脱氮机理及影响因素（一）生物脱氮机理及影响因素 硝化反应：硝化反应：DO1mg/LDO1mg/L；1gNH3-N1gNH3-N完全硝化需完全硝化需 氧氧4.57g4.57g，即硝化需氧量。，即硝化需氧量。：1gNH3-N1gNH3-N完全硝化需碱度完全硝化需碱度 7.1g7.1g（以（以CaCO3CaCO3计），废水中应有足够碱度，以维计），废水中应有足够碱度，以维 持持pHpH（）值不变。（）值不变。C C（-15-15）d d。：适宜温度是：适宜温度是3535 20mg/L20mg/L。(OHH2NOO2NH2324硝化细菌自养菌自养菌（一）生物脱氮机理及影响因素（一）生物脱氮机

21、理及影响因素 反反硝化反应：硝化反应：反硝化反应是指在反硝化反应是指在无氧的条件无氧的条件下，反硝化菌将硝下，反硝化菌将硝酸盐氮酸盐氮(NO(NO3 3-)和亚硝酸盐氮和亚硝酸盐氮(NO(NO2 2-)还原为氮气的过程。还原为氮气的过程。OH4CO2NO6OHCH26NO22233硝酸还原菌-222326OHOH3CO3N3OHCH36NO亚硝酸还原菌-222336OHOH7CO5N3OHCH56NO反硝化菌!总反应式为总反应式为：（一）生物脱氮机理及影响因素（一）生物脱氮机理及影响因素 反反硝化反应：硝化反应：-222336OHOH7CO5N3OHCH56NO反硝化菌异养兼性异养兼性厌氧菌厌

22、氧菌源：源：原污水中所含碳源、外加碳源、利用微生物组织进行原污水中所含碳源、外加碳源、利用微生物组织进行内源反硝化（内源呼吸碳源）。内源反硝化（内源呼吸碳源）。BODBOD5 5/TKN/TKN4 46 6或或BODBOD5 5/TN3/TN35 5,可认为碳源充足可认为碳源充足：0.5 mg/L0.5 mg/L以下。以下。：6.56.57.57.5。：20204040。（1 1）三段生物脱氮工艺）三段生物脱氮工艺（二）生物脱氮工艺（二）生物脱氮工艺（2）二级活性污泥生物脱氮工艺二级活性污泥生物脱氮工艺（二）生物脱氮工艺（二）生物脱氮工艺含磷化合物含磷化合物有机磷有机磷有机磷包括磷酸甘油酸、磷

23、肌酸等有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等无机磷无机磷磷酸盐：磷酸盐：正磷酸盐正磷酸盐(PO(PO4 43-3-)、磷酸氢盐、磷酸氢盐(HPO(HPO4 42-2-)、磷酸二氢盐磷酸二氢盐H H2 2POPO4 4-、偏磷酸盐、偏磷酸盐(PO(PO3 3-)聚合磷酸盐：聚合磷酸盐：焦磷酸盐焦磷酸盐(P(P2 2O O7 74 4)、三磷酸盐、三磷酸盐(P(P3 3O O10105-5-)、三磷酸氢盐三磷酸氢盐(HP(HP3 3O O9 92-2-)F磷磷（一）生物除磷机理及影响因素（一）生物除磷机理及影响因素 一类特殊的细菌一类特殊的细菌-可以过量地、超出其生理需要地从外可以过量地、超出其生理需要地

24、从外部摄取磷，并以聚合磷酸盐的形式贮部摄取磷，并以聚合磷酸盐的形式贮存在细胞体内存在细胞体内。体内能贮存体内能贮存聚磷和聚聚磷和聚羟基丁酸羟基丁酸的一类细的一类细菌的总称。菌的总称。有机质有机质乙酸乙酸聚磷聚磷产酸菌产酸菌聚磷菌聚磷菌磷酸盐磷酸盐 聚聚-羟羟基基丁酸盐丁酸盐聚聚-羟羟基基丁酸盐丁酸盐聚磷聚磷磷酸盐磷酸盐 聚磷菌聚磷菌聚磷菌聚磷菌聚磷菌聚磷菌聚磷菌的过量摄取磷聚磷菌的过量摄取磷 聚磷菌的磷释放聚磷菌的磷释放 好氧好氧（溶解氧（溶解氧2mg/l 2mg/l）厌氧厌氧（溶解氧溶解氧0.2mg/l0.2mg/l）聚磷聚磷聚磷聚磷有机质有机质/总磷总磷2020PH=6-8PH=6-8温度

25、温度5-305-30 氧环境条件：氧环境条件：厌氧段厌氧段DODO0.2mg0.2mgL L，好氧段，好氧段DODO 2.0mg 2.0mgL L左右。左右。有机物浓度有机物浓度:BOD:BOD5 5/TP20/TP20 污泥龄：污泥龄：3.53.57d7d pH pH：6 68 8 温度：温度：5 530 30（二）生物除磷影响因素（二）生物除磷影响因素（三）生物除磷工艺（三）生物除磷工艺 A/O(A/O(厌氧厌氧anaerobic-anaerobic-好氧好氧oxicoxic)生物除磷工艺生物除磷工艺三、生物同步脱氮除磷工艺三、生物同步脱氮除磷工艺 A/A/O(anaerobic-anoxic-oxic A/A/O(anaerobic-anoxic-oxic)生物脱氮除磷工艺生物脱氮除磷工艺