生物处理2.pptx

生物处理2,目 录,第一节 废水处理微生物学基础,第二节 废水的好氧生物处理（一）,稳定塘、土地处理,第三节 废水的好氧生物处理（二）-生物膜法,第四节 废水的好氧生物处理（三）-活性污泥法,第五节 废水的厌氧生物处理,第六节 生物脱氮除磷技术,第七节 水处理厂污泥处理技术,内 容,基本概念,气体传递和曝气池,活性污泥法的发展和演变,曝气池的计算,二次沉淀池,什么是活性污泥？,由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等,微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、,有一定活力的、具有良好的净化污水功能的,絮绒状污泥,。,按栖息着的微生物分：,活性污泥的组成,大量的细菌,真菌,原生动物,后生动物,活性污泥：活性微生物+来自污水的有机物、无机悬浮,物、胶体物；,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10,7,10,8,个/mL；,干固体和水分,含水98,99,干固体1,2%,MLSS,MLVSS,NVSS,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，也就是活性污泥；,废水中的有机物，它是处理对象，也是微生物的食料；,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。,活性污泥法的基本流程,曝气池（曝气）的作用:,1、使活性污泥处于悬浮状态,2、提供溶解氧(供氧装置),二沉池的作用:,1、固液分离,2、浓缩活性污泥，以较高的浓度回流曝气池前,回流装置的作用:,使池内保持一定的悬浮固体和微生物的浓度,活性污泥,性能评价指标,足够的数量（生物量）,用污泥浓度表示。,混合液悬浮固体浓度：MLSS,混合液挥发性悬浮固体浓度：MLVSS,性能良好,（,沉降浓缩性能,）,污泥沉降比：SV,污泥体积指数：SVI,污泥龄,处理生活污水的活性污泥,MLVSS:70%,NVSS:30%,MLSS：,表示悬浮固体物质总量,，MLVSS挥发性固体成分表示,有机物含,量，NVSS灼烧残量，表示,无机物含量。,MLVSS：包含了微生物量，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。,MLVSS:一般范围为55,75,NVSS:一般范围为25,45,足够的数量（生物量）,污泥沉降比：SV,活性污泥的沉降浓缩性能,取混合液至1000mL或100mL量筒，静止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的体积。,以沉淀活性污泥的体积占混合液体积的比例（%）表示污泥沉降比(mL/L)。（20%-30%）,SV=（静止沉淀30min后沉淀活性污泥的体积/混合液体积）*100%,污泥体积指数：SVI,SV不能确切表示污泥沉降性能，故人们想起用,单位干泥形成湿泥时的体积来表示污泥沉降性能,，简称污泥指数，单位为mL/g。,混合液静置30分钟后，单位干污泥所形成的沉淀污泥所占的容积,SVI=静止沉淀30min后沉淀活性污泥的体积/混合液污泥干重,=SV/MLSS,活性污泥,性能评价指标,足够的数量（生物量）,（MLSS、MLVSS）,性能良好,（,沉降浓缩性能,）,（SV、SVI）,污泥龄,活性污泥在曝气池中停留的时间。,营养物质：BOD,5,:N:P=100:5:1,溶解氧：2-4mg/L,水温：2030之间,pH:最佳的pH值为6.58.5,有毒物质 主要是重金属，H,2,S、酚等,活性污泥净化反应影响因素,内 容,基本概念,气体传递和曝气池,活性污泥法的发展和演变,曝气池的计算,二次沉淀池,一、气 体 传 递 原 理,双膜理论,基点：认为在气液界面存在着二层膜（即气膜和液膜）这一物理现象。,这两层薄膜使气体分子从一相进入另一相时受到了阻力。当气体分子从气相向液相传递时，若气体的溶解度低，则阻力主要来自液膜。,在废水生物处理系统中，氧的,传递速率,d,m,/d,t,气体传递速率,K,g,气体扩散系数,A,气体扩散通过的面积,s,气体在溶液中的饱和浓度,L,气体在溶液中的实际浓度,氧的总转移系数,单位容积内氧的转移速率,将上式进行积分，可求得总的传质系数：,K,La,值受,污水水质,的影响，把用于清水测出的值用于污水，要采用,修正系数,，同样清水的,s,值要用于污水要乘以,系数,，因而上式变为：,二、曝气的作用与曝气方式,曝气的作用：,1、供气 2、混合搅拌,曝气方式：,1、鼓风曝气系统,2、机械曝气装置：,纵轴表面曝气机、横轴表面曝气器,3、鼓风+机械曝气系统,4、其他：富氧曝气、纯氧曝气,曝气方式,曝 气 设 备 性 能 指 标,比较各种曝气设备性能的主要指标,动力效率（E,p,),：即每消耗1kWh动力能传递到水中的氧量（或氧传递速率）,单位为kg（O,2,）/（kWh）。,氧转移效率(E,A,),：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。,冲氧能力(E,L,),：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kg（O,2,）/h。,曝气池的三种池型,推流式曝气池,完全混合式曝气池,两种池型结合式,内 容,基本概念,气体传递和曝气池,活性污泥法的发展和演变,曝气池的计算,二次沉淀池,传统活性污泥法,渐 减 曝 气,分 步 曝 气,完全混合法,浅 层 曝 气,深 层 曝 气,高负荷曝气或变形曝气,克 劳 斯 法,延 时 曝 气,接触稳定法,氧 化 沟,纯 氧 曝 气,活性污泥生物滤池（ABF工艺）,吸附生物降解工艺（AB法）,序批式活性污泥法（SBR法）,活性污泥法的多种运行方式(,自学内容,),有机物去除和氨氮硝化,内 容,基本概念,气体传递和曝气池,活性污泥法的发展和演变,曝气池的计算,二次沉淀池,曝气池的计算：纯经验方法,劳伦斯（Lawronce）和麦卡蒂(McCarty)法,有机物负荷率法,麦金尼(McKinney)法,曝气池体积的计算,排出的剩余活性污泥量计算,确定所需的空气量,应把整个系统作为,整体,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理处置。,劳伦斯和麦卡蒂法,完全混合曝气池的计算模式,(1)曝气池体积的计算,污水中的,X,0,很小,可以忽略不计,因而,X,o,=0,在稳定状态下d,X,/d,t,=0且,对系统进行,微生物量的物料平衡计算,：,污泥龄：,回流比,(2)排出的剩余活性污泥量计算,劳伦斯和麦卡蒂法,完全混合曝气池的计算模式,曝气池体积的计算,排出的剩余活性污泥量计算,确定所需的空气量,劳伦斯和麦卡蒂法,完全混合曝气池的计算模式,(3)确定所需的空气量,所需氧气量,所需空气量,空气中氧的含量为23.2,氧的密度为1.201kg/m,3,。将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。,曝气池体积的计算,排出的剩余活性污泥量计算,确定所需的空气量,内 容,基本概念,气体传递和曝气池,活性污泥法的发展和演变,曝气池的计算,二次沉淀池,活性污泥法运行中的监测项目,反映处理效果的指标,BOD,5,、COD、SS、VS、有毒物质,反映污泥情况指标,SV、MLSS、MLVSS、SVI、DO、微生物,反映污泥营养和环境条件的指标,N、P、水温、PH,目 录,第一节 废水处理微生物学基础,第二节 废水的好氧生物处理（一）-稳定塘、土地处理,第三节 废水的好氧生物处理（二）-生物膜法,第四节 废水的好氧生物处理（三）-活性污泥法,第五节 废水的厌氧生物处理,第六节 生物脱氮除磷技术,第七节 水处理厂污泥处理技术,一、厌氧生物处理,概述,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。,处理对象：,不溶性固态有机物（难生物降解有机物）,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。,二、厌氧生物处理,原理,消化经历四个阶段：,水解阶段,酸化阶段,乙酸化阶段,甲烷化阶段,厌氧发酵的几个阶段,二、厌氧生物处理,原理,厌氧生物处理的方法和基本功能有二：,（1）酸发酵的目的：为进一步进行生物处理提供易生物降解的基质；,（2）甲烷发酵的目的：进一步降解有机物和生产气体燃料。,完全的厌氧生物处理工艺,-因兼有降解有机物和生产气体燃料的双重功能，因而得到了广泛的发展和应用。,在厌氧消化系统中微生物主要分为两大类：,非产甲烷菌（non-menthanogens）,产甲烷细菌（menthanogens）。,产酸菌和产甲烷菌的特性参数,参数,产甲烷菌,产酸菌,对pH的敏感性,敏感，最佳pH为6.87.2,不太敏感，最佳pH为5.57.0,氧化还原电位Eh,-350mv(中温)，,-560mv(高温),-150200mv,对温度的敏感性,最佳温度：3038，5055,最佳温度：2035,三、厌氧消化的影响因素与控制要求,三、厌氧消化的影响因素与控制要求,（,自学内容,）,温度因素,酸碱度,负荷,营养与C/N比,有毒物质,影,响,因,素,四、厌氧生物处理工艺与反应器,（,自学内容,）,厌氧接触工艺,UASB与厌氧膨胀颗粒污泥床反应器,厌氧生物滤池,厌氧生物转盘,厌氧膨胀床与厌氧流化床反应器,A/O法；可以达到生物脱氮的目的、脱磷效果,厌氧一缺氧好氧法(A/A/O法),缺氧厌氧好氧法(倒置A/A/O法),可以在去除BOD、COD的同时，达到脱氮、除磷的效果。,五、厌氧和好氧技术的联合运用,目 录,第一节 废水处理微生物学基础,第二节 废水的好氧生物处理（一）-稳定塘、土地处理,第三节 废水的好氧生物处理（二）-活性污泥法,第四节 废水的好氧生物处理（三）-生物膜法,第五节 废水的厌氧生物处理,第六节 生物脱氮除磷技术,第七节 水处理厂污泥处理技术,氮、磷,来源：,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,一般城市污水水质与排放要求,项 目,进水水质/（mgL,-1,）,国家排放标准/（mgL,-1,）,一级A,一级B,CODcr,250300,50,60,BOD,5,100150,10,20,SS,150200,10,20,TKN(NH,3,-N),35（25）,5（8）,8（15）,TP,56,1,1.5,如何去除以达到排放标准？,内 容 组 成,生物脱氮处理技术,生物除磷处理技术,生物同步脱氮除磷处理技术,氮在水中的存在形态与分类,N,无机N,NO,x,-,-N,(硝态氮),T K N,(总凯氏氮),总N,(TN),NH,3,-N,NO3-N,NO,2,-N,有机N,（尿素、氨基酸、蛋白质）,一、生物脱氮处理技术,为主,少量,生物脱氮是在,专性微生物,的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N,2,和N,x,O气体的过程。,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素,氨化反应：,在氨化微生物的作用下，有机氮化合物分解、转化为氨态氮。,（一）生物脱氮机理及影响因素,硝化反应：,硝化反应是在,好氧条件,下，将NH,4,+,转化为NO,2,-,和NO,3,-,的过程。,总反应式为：,（一）生物脱氮机理及影响因素,硝化反应：,好氧状态,：DO1mg/L；1gNH3-N完全硝化需,氧4.57g，即硝化需氧量。,消耗废水中的碱度,：1gNH3-N完全硝化需碱度,7.1g（以CaCO3计），废水中应有足够碱度，以维,持pH（）值不变。,污泥龄,C,（-15）d。,温度,：适宜温度是35,BOD,5,20mg/L。(,BOD,5/,N,3),自养菌,（一）生物脱氮机理及影响因素,反,硝化反应：,反硝化反应是指在,无氧的条件,下，反硝化菌将硝酸盐氮(NO,3,-,)和亚硝酸盐氮(NO,2,-,)还原为氮气的过程。,总反应式为,：,（一）生物脱氮机理及影响因素,反,硝化反应：,异养兼性厌氧菌,碳,源：,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）。,BOD,5,/TKN,46或BOD,5,/TN35,可认为碳源充足,溶解氧浓度,：0.5 mg/L以下。,pH,：6.57.5。,温度,：2040。,（1）三段生物脱氮工艺,（二）生物脱氮工艺,（2）,二级活性污泥生物脱氮工艺,（二）生物脱氮工艺,含磷化合物,有机磷,有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等,无机磷,磷酸盐：,正磷酸盐(PO,4,3-,)、磷酸氢盐(HPO,4,2-,)、,磷酸二氢盐H,2,PO,4,-,、偏磷酸盐(PO,3,-,),聚合磷酸盐：,焦磷酸盐(P,2,O,7,4,)、三磷酸盐(P,3,O,10,5-,)、,三磷酸氢盐(HP,3,O,9,2-,),二、生物除磷处理技术,磷在水中的存在形态与分类,（一）生物除磷机理及影响因素,一类特殊的细菌-,聚磷菌,可以过量地、超出其生理需要地从外部摄取磷，并以聚合磷酸盐的形式贮存在细胞体内,。,体内能贮存,聚磷和聚羟基丁酸,的一类细菌的总称。,有机质,乙酸,聚磷,产酸菌,聚磷菌,磷酸盐,聚-羟基,丁酸盐,聚-羟基,丁酸盐,聚磷,磷酸盐,聚磷菌,聚磷菌,聚磷菌,聚磷菌的过量摄取磷,聚磷菌的磷释放,好氧,（溶解氧,2mg/l）,厌氧,（,溶解氧0.2mg/l）,聚磷,聚磷,有机质/总磷20,PH=6-8,温度5-30,氧环境条件：,厌氧段DO,0.2mgL，好氧段DO,2.0mgL左右。,有机物浓度:BOD,5,/TP20,污泥龄：3.57d,pH：68,温度：530,（二）生物除磷影响因素,（三）生物除磷工艺,A/O(厌氧anaerobic-好氧oxic)生物除磷工艺,