6-生物处理2(活性污泥法、厌氧、脱氮除磷)

• 序批式活性污泥法（SBR法）
25
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
26
曝气池的计算：纯经验方法
有机物负 荷率法
劳伦斯（Lawronce） 和麦卡蒂(McCarty)
法
麦金尼 (McKinney)
法
27
劳伦斯和麦卡蒂法
完全混合曝气池的计算模式
污水中的X0 很小,可以忽略不计,因而Xo =0, 在稳
定状态下dX/dt=0且 dS S0 S
dt
t
污泥龄： c 活性污泥/总 每量 日排放剩余污
C
VX QwXu QeXe
V X CQ (1 Y(S K0dC S))
回流比
R QR Q
29
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
➢ 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
(1)曝气池体积的计算
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。
28
对系统进行微生物量的物料平衡计算：
d d X tV Q 0 X 0 Q w X u ( Q 0 Q w )X e V y d d S t K d X
7
➢ 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
8
9
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
(2)排出的剩余活性污泥量计算
C
VX QwXu QeXe
C
VX Qw X u
VX
QW
C X u
30
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
(3)确定所需的空气量
①所需氧气量 ②所需空气量
空气中氧的含量为23.2％,氧的密度为1.201kg/ m3 。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。
（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
42
五、厌氧和好氧技术的联合运用
◆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。
➢ 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。
c 活性污泥/总 每量 日排放剩余污泥的
14
➢活性污泥净化反应影响因素
营养物质： BOD5:N:P=100:5:1 溶解氧 ： 2-4mg/L 水温： 20～30℃之间 pH: 最佳的pH值为6.5～8.5 有毒物质 主要是重金属，H2S、酚等
氧转移效率(EA)：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(EL)：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（O2）/h。
22
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
23
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
第二篇
水污染控制工程
1
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
2
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
✓ 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
45
一般城市污水水质与排放要求
项目
CODcr BOD5
SS TKN(NH3-N)
TP
进水水质/（mg·L-1）
250~300 100~150 150~200 35（25）
5~6
国家排放标准/（mg·L-1）
一级A
一级B
氧化还原电位Eh 对温度的敏感性
<-350mv(中温)，<-560mv(高 温)
最佳温度：30~38℃，50~55℃
<-150~200mv 最佳温度：20~35℃
40
三、厌氧消化的影响因素与控制要求 （自学内容）
温度因素
影 酸碱度
响 因
负荷
素 营养与C/N比
有毒物质
41
四、厌氧生物处理工艺与反应器
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
气化阶段
酸化 I
酸 化 II
不 完 全 厌 氧 消 化 (酸 发 酵 )
厌氧发酵的几个阶段
38
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
24
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
• 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）
15
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
16
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。
37
废水或污泥 中不溶态大 分子有机物
发 蛋白质 酵
菌 多糖
脂类
发 氨基酸 酵
菌 C 6H 12O 6
甘油
脂肪酸
I 甲酸 类 甲醇 产 甲胺 物 乙酸等
II 丙 酸
产氢 产乙
类 丁酸 酸菌
产 乳酸
物 乙醇等
C O 2 、［ H ］ 和乙酸
甲 烷
通过不同
菌 途径转化
为 CH4、 CO2 等
水解阶段
酸化阶段
) )
d
dt
KLa(s L)
19
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
20
曝气方式
21
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（Ep)：即每消耗1kW·h动力能传递到水中 的氧量（或氧传递速率）,单位为kg（O2）/ （kW·h）。
干固体和水分
含水98％～99％ 干固体1％～2%
MLSS
MLVSS
NVSS
5
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。
6
活 性 污 泥 法 的 基 本 流 程
34
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
35
一、厌氧生物处理——概述
18
将上式进行积分，可求得总的传质系数：
d dt KLa(s L)
KLa2.3t21 t1lgS S 1 2
KLa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α，同样清水的ρs值要用于污 水要乘以系数β，因而上式变为：
K La ( 污水 K La ( 清水
) )
s ( 污水 s ( 清水
17
在废水生物处理系统中，氧的传递速率
ddm t KgA(s L)
dmVd
dm/dt——气体传递速率 Kg ——气体扩散系数 A ——气体扩散通过的面积 ρs ——气体在溶液中的饱和浓度 ρL ——气体在溶液中的实际浓度
ddt KgV A(sL)
单位容积内氧 的转移速率
d
dt
KLa(s L)
氧的总转移系数
产气体燃料的双重功能，因而得到了广泛的发展和应 用。
39
三、厌氧消化的影响因素与控制要求
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
wenku.baidu.com
参数
产甲烷菌
产酸菌
对pH的敏感性
敏感，最佳pH为6.8~7.2 不太敏感，最佳pH为5.5~7.0
➢ 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
10
➢足够的数量（生物量）
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。
31
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
32
33
活性污泥法运行中的监测项目
反映处理效果的指标 BOD5、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
处理生活污水的活性污泥
MLVSS: 70% NVSS: 30%
MLVSS: 一般范围为55％～75％
NVSS: 一般范围为25％～45％
11
➢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，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
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。
36
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
43
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
44
氮、磷
来源：
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
12
500
400
SVI
300
200
一般负荷
100
0 2.5
高负荷 2.0 1.5
0.5 2.5
低 负 荷
0
BOD-污泥负荷率(kgBOD/kgMLSS·d)
图17-2 污泥负荷与SVI值之间的关系
13
活性污泥性能评价指标
50
60
10
20
10 5（8）
20 8（15）
1
1.5
如何去除以达 到排放标准？
46
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
47
一、生物脱氮处理技术 氮在水中的存在形态与分类
有机N （尿素、氨基酸、蛋白质）
为主
TKN
N 少量
NH3-N
3
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。
4
活性污泥的组成
按栖息着的微生物分：
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107～108个/mL；