废水生化系统工艺控制及原理

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微生物的营养 影 响 微 生 物 生 长 的 环 境 因 素
微ຫໍສະໝຸດ Baidu物的组成
主要有:水、碳素营养源、氮素营养 源、无机盐及生长因素。
细胞分子式:C5H7O2N(有机部分)
细胞分子式:C60H87O23N12P(考虑磷) 一般估算好氧微生物营养比例: BOD∶N∶P =100 ∶5 ∶1 厌氧微生物营养比例: BOD∶N∶P =400 ∶5 ∶1
水力停留时间(HRT)(hydraulic retention time, HRT) 是指水在处理系统中的停留时间,单位也是d。 HRT=V/Q
V是曝气池的体积; Q是废水的流量。
细胞平均停留时间θc也称泥龄,表示微生物在曝气池中 的平均培养时间, 也即曝气池内活性污泥平均更新一遍 所需的时间。 间歇实置中泥龄与水力停留时间相等; 连续流活性污泥系统中,由于存在污泥回流,泥龄比 水力停留时间大得多。
温 度 影 响 微 生 物 生 长 的 环 境 因 素 各类微生物所生长的温度范围不同,约为 5℃ ~80℃ 。 可分为最低生长温度、最高生长温度和最适 生长温度(是指微生物生长速度最快时温 度)。 中温性(20~45℃ ) 、好热性(高温性) (45℃以上)和好冷性(低温性)(20℃以 下)三类。 温度超过最高生长温度时,蛋白质迅速变性 及酶系统遭到破坏而失活,严重者可使微生 物死亡。 低温会使微生物代谢活力降低,生长繁殖停 止状态,但仍保存其生命力。
L BOD 污泥负荷 LV BOD 容积负荷
LV
QS a [kg BOD 5 /m 3曝气池 d] V
LV L X
式中:S0——原污水中有机污染物的浓度(BOD),mg/L X——混合液悬浮固体(MLSS)浓度,mg/L V——曝气池容积,m3
二、细胞平均停留时间(泥龄)与水力停留时 间
活性污泥法基本流程图
活性污泥法的基本组成
① 曝气池:反应主体 ② 二沉池: 1)进行泥水分离,保证出水水质; 2)保证回流污泥,维持曝气池内的污泥浓度。 ③ 回流系统: 1)维持曝气池的污泥浓度; 2)改变回流比,改变曝气池的运行工况。 ④ 剩余污泥排放系统: 1)是去除有机物的途径之一; 2)维持系统的稳定运行。 ⑤ 供氧系统:提供足够的溶解氧
吸附阶段
凝聚沉淀阶段
稳定阶段
由于活性污泥具有巨大的表 面积,而表面上含有多糖类的黏 性物质,导致污水中的有机物转 移到活性污泥上去。
主要是转移到活性污泥上的有 机物为微生物所利用。
固液分离
二、活性污泥法的基本流程
1.产生:从间歇式发展到连续式 2.基本工艺流程:
废水经过适当预处理(如 初沉)后,进入曝气池与池内 活性污泥混合成混合液,并在 池内充分曝气,废水中有机物 在曝气池内被活性污泥吸附、 吸收和氧化分解后,混合液进 入二次沉淀池,进行固液分离, 净化的废水排出。
• 存在问题
(1)厌氧区居前,回流污泥中带有大量的硝酸根,破坏厌氧环境,对 厌氧区聚磷菌厌氧释磷不利; • (2)缺氧区处于系统中间,反硝化脱氮C源供给不足,使系统脱氮受限; • (3)由于存在内循环,常规工艺系统所排放的剩余污泥中实际中只有 一部分经历了完整的释P、吸P过程,其余则基本上未经厌氧状态而 直接由缺氧进入好氧区,这对系统除P不利。
pH值 影 响 微 生 物 生 长 的 环 境 因 素 不同的微生物有不同的pH适应范围。 细菌、放线菌、藻类和原生动物的pH适应范围 是在4~10之间。 大多数细菌适宜中性和偏碱性(pH=6.5~7.5) 的环境。 废水生物处理过程中应保持最适pH范围。 当废水的pH变化较大时,应设置调节池,使进 入反应器(如曝气池)的废水,保持在合适的 pH范围。
废水生化系统工艺控制及原理
废水生化法概述
• 废水生物化学处理法简称“废水生化法”, 是利用微生物的代谢作用,使废水中呈溶 解和胶体状态的有机污染物转化为无害物 质,以实现净化的方法。可分为需氧生物 处理法和厌氧生物处理法,前者主要有活 性污泥法、生物膜法、氧化塘法等。
微生物生长的营养及影响因 素
三、活性污泥性能指标
1、表示混合液中活性污泥数量的指标(曝气池) 2、活性污泥浓缩沉降性能指标 3、生物相指标
活性污泥数量指标——按有机性和无机性成:
MLSS混合液悬浮固体浓度,它又称为混合液污泥浓度,它表示的是在曝 气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总重量(mg/L)。 , MLVSS混合液挥发性悬浮固体浓度。它表示的是混合液活性污泥中有机 性固体物质部分的浓度(mg/L) 。
第二节 活性污泥法参数
——污泥负荷与泥龄
一、污泥负荷
一般将有机底物与活性污泥的重量比值(F/M),也即单位 重量活性污泥(kgMLSS在单位时间内所承受的有机物量 (kgBOD),称为污泥负荷,常用L表示。
L QS 0 F M Vx
式中Q、S0和V分别代表废水流量、BOD浓度和曝气池容积。
对 数 期
当废水中有机物浓度高,且培养条件适宜,则活性污泥可能处 在对数生长期。 处于对数生长期的污泥絮凝性较差,呈分散状态,镜检能看到 较多的游离细菌,混合液沉淀后其上层液混浊,含有机物浓度较 高,活性强沉淀不易。
平 衡 期
当污水中有机物浓度较低,污泥浓度较高时,污泥则有可能 处于静止期 。 处于静止期的活性污泥絮凝性好,混合液沉淀后上层液清澈。 处理效果好的活性污泥法构筑物中,污泥处于静止期。
溶解氧 影 响 微 生 物 生 长 的 环 境 因 素 溶解氧是影响生物处理效果的重要因素。 好氧微生物处理的溶解氧一般以2~4mg/L为宜。 有毒物质 在工业废水中,有时存在着对微生物具有抑制和 杀害作用的化学物质,这类物质我们称之为有毒 物质。 在废水生物处理时,对这些有毒物质应严加控制, 但毒物浓度的允许范围,需要具体分析。
活性污泥的性质
颜色 味道 状态 相对密度
黄褐色 土腥味 似矾花絮绒颗粒 曝气池混合液:1.002~1.003 回流污泥:1.004~1.006
粒径 比表面积
0.02~0.2mm
20~100cm2/mL
曝气池
曝气池混合液配水进入二沉池
活性污泥降解污水中有机物的过程 活性污泥在曝气过程中,对有机物的降解(去除) 过程可分为三个阶段:
⑥ 有机化合物异构作用对可降解性有影响,化合物所含置换集团的性 质、数量和位置影响着可降解性。 ⑦ 当化合物主链上有非碳元素时,降解十分困难。 ⑧ 酚类是易于降解的,酮类介于醛、醇之间,但丁烯酮降解困难。以 酚为代表的决大部分有机物低浓度时可以降解但在高浓度时毒性大 将抑制微生物的生命活动。 ⑨ 废水中污染物混合后若出现聚合,复合等现象将加大其抗降解能力。 有毒物质之间的混合也会增大毒性作用。 ⑩ 自然界中原有物质较易降解,人工合成物质则较难。
微生物生长动力学
一、微生物的生长规律
按微生物生长速率,其生长可分为四个生长期 停滞期(调整期) 对数期(生长旺盛期) 静止期(平衡期) 衰老期(衰亡期)
停 滞 期
活性污泥被接种到与原来生长条件不同的废水中或污水处理 厂因故中断运行后再运行,可能出现停滞期。 这种情况下,污泥需经过若干时间的停滞后才能适应新的废 水,或从衰老状态恢复到正常状态。 停滞期是否存在或停滞期的长短,与接种活性污泥的数量、 废水性质、生长条件等因素有关。
SVI<100,沉淀性能良好; SVI=100~200,沉淀性能一般; SVI>200,沉淀性能较差,易膨胀。 一般控制在50~150。
活性污泥的生物相指示
(1)正常情况下,细菌以菌胶团形式存在,游离细菌多是活性污 泥处于不正常状态的特征。 (2)丝状菌:球衣细菌(Sphaeotilus)、白硫细菌(Beggiatoa) (3)一般以钟虫作为活性污泥法的特征指示生物。 (4)曝气不足时,活性污泥恶化,出现的原生动物主要是滴虫、 屋滴虫、侧滴虫及波豆虫、肾形虫、草履虫等;曝气过度时,出 现的原生动物是变形虫。
曝气方式
1.鼓风曝气系统 2.机械曝气装置 3.鼓风+机械曝气系统 4.其他:富氧曝气、纯氧曝气
微孔曝气设备
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微孔曝气盘
微孔曝气设备安装
微孔曝气设备的运行状况
2
A/A/O工艺
A/A/O工艺亦称A2/O工艺,是将厌氧/好氧除磷系统和 缺氧/好氧脱氮系统相结合而成,是生物脱氮除磷的基 础工艺,可同时去除水中的BOD、氮和磷。
第三节
活性污泥法的三个要素
曝气
一是引起吸附和氧化分解作用的微生物,也就是活 性污泥;
二是废水中的有机物,是处理对象,也是微生物 的食料;
三是溶解氧。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。
曝气的作用
1.好氧微生物的需氧代谢
2.兼性微生物酶的好氧合成 3.混合液的搅拌作用(厌氧、缺氧池另加搅拌器)
处理生活污水的活性污泥一般
MLVSS/MLSS=0.7
一般在活性污泥曝气池内常保持MISS浓度在2~6g/L之间,多为3~4g/L。
活性污泥的沉降浓缩性能
污泥沉降比(SV): 取混合液至1000mL或100mL量筒,静止 沉淀30min后,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。
SV 30 min 后形成沉淀污泥容积 100% 原混合液体积
SV反应了曝气池正常运行的污泥量,可用于控制剩余污泥排 放量,同时通过它能及早发现污泥膨胀等异常现象的发生。
曝气池混合液的沉降比正常范围为15%-30%。
污泥沉降比(SV)的测定
污泥体积指数(SVI):SV不能确切表示污泥沉降性能 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。
衰 老 期
当污水中有机物浓度较低,营养物明显不足时,则可能出现 衰老期。 处于衰老期的污泥松散,沉降性能好,混合液沉淀后上清液清 澈,但有细小泥花。 注意合成产率系数和观测产率系数。
废水的可生化性
一、废水可生化性
①脂肪烃或正烷烃较芳香烃或环烷烃易降解;不饱和脂肪族化合物 较易降解。 ②直链的中长链烃的降解比短链烃易。 ③烷烃中丙烷以上的碳化合物,随着碳原子数量的增多降解越容易。 ④不溶性物质,如矿物油类,抗降解能力大。 ⑤化合物的分子大小与可降解性有关,聚合物和复合物具有较大的 抗降解能力,酶分子不能接近和破坏它们的内部结构。
二、废水可生化性的评价方法
BOD5/COD值法
BOD5/COD 可生化
>0.45 好
0.3—0.45 0.2—0.3 较好 较难
<0.2 不宜
活性污泥法
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 基本原理与分类 活性污泥法参数 曝气 工艺类型 运行与管理
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。
• 原水与从沉淀池回流的污泥首先进入厌氧池,在此污泥中 的聚磷菌利用原污水中的溶解态有机物进行厌氧释磷;然 后与好氧末端回流的混合液一起进入缺氧池,在此污泥中 的反硝化菌利用剩余的有机物和回流的硝酸盐进行反硝化 作用脱氮;脱氮反应完成后,进入好氧池,在此污泥中的 硝化菌进行硝化作用将废水中的氨氮转化为硝酸盐同时聚 磷菌进行好氧吸磷,剩余的有机物也在此被好氧细菌氧化, 最后经沉淀池进行泥水分离,出水排放,沉淀的污泥部分 返回厌氧池,部分以富磷剩余污泥排出。 • 厌氧 厌氧释磷 • 缺氧 反硝化细菌反硝化脱氮 • 好氧 硝化细菌硝化作用生成硝酸盐;聚磷菌好氧吸磷
• 本工艺特点
• • • • • • • (1)本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱N除P工艺,总的水力停 留时间少于其他同类工艺; (2)在厌氧(缺氧)、好氧交替运行条件下,丝状菌不能大量增殖, 无丝状菌膨胀之虞; (3)污泥中含P浓度高,一般为2.5%以上,具有很高的肥效; (4)运行中勿需投药,两个A段只用轻缓搅拌,以不增加溶解氧为度, 运行费用低; (5)厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有 机配合,能同时具有去除有机物、脱N除P的功能; (6)脱N效果受混合液回流比大小的影响,除P效果则受回流污泥中夹 带DO和硝酸态氧的影响,因而脱N除P效率不可能很高。
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