好氧活性污泥法

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于有氧(好氧)下操作。 悬浮生长厌氧(没有氧存在)反应器也用于处理高浓度 有机工业废水和有机污泥。
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活性污泥工艺的一个重要特征是会形成50-200um的絮凝
颗粒,可通过重力沉淀分离,留下比较清净的液体作为处理
后出水。 An important feature of the activated-sludge process is the formation of floc particles, ranging in size from 50 to 200 um, which can be removed by gravity settling, leaving a relatively clear liquid as the treated effluent.
废水厌氧与好氧处理的优缺点
厌氧优点: 1)处理高浓度有机废水时可能量回收:在处理高浓度有机废水时
,厌氧大多是能量的净产生者,而好氧则是能量的使用者。但
处理中低浓度污水时,产生甲烷量可能不能满足升温能耗。
2)剩余污泥产量低:由于厌氧微生物世代时间短,造成生物污泥 产量较低,因此污泥处置费用降低。废水好氧处理,化学能由有
开始出现化学除磷技术,但存在运行成本高及出水盐度升高的问题。
15)印度的Srinath(1959)年发现污水生物处理的除磷现象,发现污泥在曝气 时候出现超量吸磷的问题,随后诞生了第一个生物强化除磷工艺Phostrip,但是 这时对除磷机理了解不明晰。 16)barnard(1976)提出厌氧好氧交替除磷的Phoredox原理。
厌氧缺点: 1)启动时间长:由于污泥对有机化合物比较敏感,适应周期长。
2)运转产生臭味,且可能存在安全隐患
3)需要补充碱度:在厌氧工艺中,由于气相中二氧化碳浓度高, 为保持一定的pH,需要2000-3000mg/L碱度(以碳酸钙计)。 4)处理不彻底:厌氧发酵处理出水含有很多有机酸,满足不了处 理要求。而好氧处理则可以达到很低的出水水质。为利用二者 的优点,在处理工业废水时,常常厌氧-好氧联用。
厌氧处理 厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下,兼性细菌与厌氧 细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。
由于污水的厌氧生物处理过程不需要另加氧源,故运行费用低。 而且还具有剩余污泥量少,能产甲烷,较经济,但其缺点是水
力停留时间长,产甲烷过程要求一定的水温。由于厌氧出水有
机物浓度高,多与好氧联用。
厌氧-好氧组合处理工艺(生活污水除磷,高浓度工业废水) 缺氧-好氧组合处理工艺(生活污水脱氮,缺氧水解好氧去除中等
浓度工业废水)
厌氧-缺氧-好氧组合处理工艺(生活污水脱氮除磷,高浓度工
业废水)
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悬浮生长工艺
在悬浮生长工艺中,通过适当的搅拌方法使承担处理作
用的微生物悬浮在液体中。
用于城市与低浓度工业废水处理的很多悬浮生长工艺处
机物转移到增殖的污泥中;而厌氧处理,化学能大多以甲烷的形
式被能量回收。 3)需要的营养物少:许多工业废水缺乏氮磷营养,采用厌氧处理 ,由于产泥少,补充的营养物也少,降低运行成本。 4)反应器体积和占地少:厌氧工艺由于形成颗粒污泥,反应器高 径比大且其中污泥浓度高,反应器体积负荷高,因而,反应器体 积和占地少。厌氧UASB的容积负荷可为好氧活性污泥的10倍。
2)1893年在英国曼彻斯特诞生了最早的生物滤池。美国1901年在威斯康星
州麦迪逊市也建成了生物滤池。1895-1920年,英国建设了很多生物滤池。 3)1913年英国诞生了活性污泥法,由于认为污泥被活化,仿照活性炭的命名
方式命名为活性污泥,当时由于生物滤池发展迅速,活性污泥工艺发展受到
一定的抑制。 4)20世纪上半叶,受纳河水也被认为是污水处理的组成部分。这也是BOD以 5d测量的原因,因为5d是英国河流入海最长的时间。Phelps(1944)年使用了氧 垂曲线数学模型计算了防止污水排放点下游某一点DO低于最低值的最大有机 负荷。随着排污量的增加,河流不堪重负.
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5)为降低河流需氧量并消除氨氮对水生生物的毒性作用,硝化作用产生, 欧美很多国家建设了大量以有机物去除和硝化为目标的低负荷滤池。 6)1949年Monod模式在污水处理中得到应用,指导污水厂运行。
7)20世纪下半叶地表水富营养化问题日益突出。到20世纪60年代,人们已
经意识到限制富营养化必须要限制氮磷。 8)Downing(1964)指出硝化作用依赖于自养硝化菌的最大比增长速率,
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工业废水生物处理的主要目标:
由于某些工业废水中含有对微生物有毒性的wk.baidu.com分和化合物,
在其排入水体或城市污水厂前,需去除或降低有机或无机化合 物的浓度。(排入污水厂的废水,由于有污水厂的屏障,其排 污浓度较为宽松)
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微生物在废水处理中的作用:
废水中的有机物或无机物在微生物的作用下,转化为简单的产 物(如二氧化碳和水),产生能量供微生物生长繁殖(生物体; 在这个生物转化过程中,微生物也从水中吸收氮磷营养物和其它
水质工程学(下)
陈志强 czqhit@163.com
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第4章
好氧活性污泥工艺
前言
自然界中存在着大量的微生物,它们可以通过新陈代谢的 生理功能,氧化分解环境中的有机物并将其转化为稳定的无机 物。
污水的生物处理技术就是在微生物新陈代谢生理功能的基
础上,采取相应的人工措施,创造有利于微生物生长、繁殖的 良好环境,进一步增强微生物的新陈代谢功能,从而使污水中 (主要是溶解状态和胶体状态)的有机污染物和植物性营养得 以降解、利用,污染物由于被微生物利用而得以去除,微生物
生物量稳定单元: 污泥回流:活性污泥法絮体在反应器中悬浮,对连续刘反应 器来说,为保障反应器生物量,需要从沉淀池底部回流污泥。
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2 污水处理发展历史
污水中含有致病菌、导致水体黑臭的有机物、引起水体富营养化氮磷物质 及影响生命健康的有毒物质,对其的去除是污水处理技术诞生与发展的根源。 1)1900年前后,为改善人居环境,更多的研究和建设集中于污水的收集。
处理系统而言,微生物才是最重要的。细菌并 不知道池子的形状和工艺的名称,只要有硝酸
盐、碳源和氧气不存在的情况,它就发生反硝
化。
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好氧处理 好氧生物处理是在有游离氧(分子氧)存在的情况下,好氧微
生物降解有机物,使其稳定、无害化的处理方法。
好氧生物处理的反应速度较快,所需要的时间较短,故处理构 筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。所以在对中低 浓度的有机废水,或者说BOD浓度小于500mg/L的有机废水,基 本上采用好氧生物处理法。
该速率低于异养菌的比增长速率,为保证低氨氮出水,污水厂要有足够的污
泥龄。 9)Mccart(1964)发现反硝化作用,发现硝化作用产生的硝酸盐可被某些异养 细菌利用转化为氮气。 10)Ludzack(1962)提出前置反硝化。瑞士的Wurhmann(1964)提出后置反 硝化,为促进反硝化而投加甲醇,由于出水总氮低而在美国广泛采用。
目前尾水消毒的风险评估仍是研究的热点。由于可能存在健康风险,污泥的 最终处置一直很重要,其农用越来越严格。目前污泥脱水、污泥减量及资源
回收是研究的热点。
23)随着人们健康风险意识的提高,对污水处理的要求日益增多,现在人们 更加关注污水中微量有害污染物的去除。
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通过过去30年代技术发展,污水处理的专业范围已经从单一的土木工程 领域向一个基于更多工艺工程和微生物学领域扩展。 今天,所有这些工艺及技术综合在一起,创造了复杂的处理系统,很多 公司也宣称拥有独特的工艺和技术,但是我们还是要记住:对于生物
90%以上);3)灵活性(大,中,小水厂;高,
中,低负荷;)4)连续运行,可自动化;5)工艺(运行方式多样),功能多样化, 可脱氮,除磷
附着生长工艺
附着生长工艺具有生物量大的特点,在好氧条件下为保
障好氧环境,氧气消耗量较大以穿透一定深度的生物膜,
因此不用于大城市污水厂的污水处理。 其生物量大,食物链长,微生物抗冲击能力强,因此常 用于工业废水的处理,也用于小规模城市污水处理厂。
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废水生物处理重要组成部分:
泥水分离单元:
二次沉淀池:用于生物处理反应器后。 膜组件:在生物反应器中或反应器外,对应的生物处理工艺 称为厌氧或好氧膜处理工艺。
附着生长工艺:微生物附着于某些载体上生长的生物处理工
艺,也称生物膜工艺。 复合处理工艺:微生物在反应器中既有悬浮状态生长,也有 附着状态生长,也称泥膜复合工艺。
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按照氧存在与否:
好氧生物处理:好氧活性污泥工艺,好氧生物膜工艺。
厌氧生物处理:厌氧生物膜工艺,厌氧生物膜工艺。 缺氧生物处理:缺氧活性污泥工艺,缺氧生物膜工艺。
第一节 活性污泥法基本原理
1.1
前言
活性污泥法自1914年在英国成功应用以来,经过近100年的发展,其生物反应和净化 机理和生物处理工艺上均得到深入的研究和应用,成为城市污水和工业废水的主体 处理技术。 活性污泥法具有以下特点:1)应用的普遍性(95%以上的城市污水,50%以上工业废 水);2)高效性(去除SS ,COD
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SBR技术及在线污水厂控制技术得到应用。
21)为解决污泥膨胀问题,人们对好氧颗粒污泥技术进行研究,认为好氧颗 粒污泥可被看作一种极端条件下的丝状物或生物膜的特殊形式(Beun1999) 22)另一个关注的焦点是污水消毒及污泥的处置,正是病原菌的控制才促进
了污水处理技术的诞生,但直到20世纪中期人们才开始对污水厂出水消毒,
由于利用污染物而得以更新,通过沉淀等分离方式排除部分死
亡及衰弱的微生物而使微生物菌群保持稳定的活力。
1 废水生物处理概述
废水生物处理的目标 生活污水生物处理的主要目标:
将溶解及颗粒的可生物降解组分转化为可接受最终产物。 (微生物以可利用成分为底物,生长繁殖)
将不易沉淀的胶体及悬浮固体截留并吸附在生物体表面与 水分离。(微生物表面多聚物的吸附作用) 转化或去除一些氮磷物质。 某些情况下,去除特殊的微量有机组分。 说明:通常把处理废水的生物群体称为污泥,经生物处理后废 水中的污染物转化为增殖的微生物。
总结: 1)对生活污水,由于其可生物降解COD浓度低、温度低、出水
水质要求高,以及需要去除营养物,倾向采用好氧工艺。
2)而对高浓度有机废水,常采用厌氧好氧处理工艺。 3)对于中浓度有机废水,为改善好氧反应,常在前面设置厌氧 水解阶段,提高废水的生化性。由于没有能量严苛的产甲烷加热 能耗,厌氧水解预处理技术得到广泛应用。
题。
19)20世纪末,另一条工艺路线被广泛采用:膜分离代替沉淀池的活性污 泥工艺。为降低污水厂生物单元的氮磷负荷并回收磷资源,针对污泥脱水滤
液和硝化上清液的新型处理工艺如Sharon, Anammox,Babe工艺得到应用和研
究。 20) 20世纪末,随着计算机技术的发展和活性污泥数学模型的研究,新型
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11)Barnard 于1972年提出4段式Bardenpho工艺,将前置和后置反硝化结合 在一起,并引入回流控制进入前置反硝化池的硝酸盐。 12)经济型污水处理工艺随后得到快速发展,诞生了阶段曝气、吸附再生等
污水处理工艺。
13)1959年,Pasveer设计出氧化沟工艺,由于简单低耗而得到广泛应用。 14)为控制富营养化而只是控制氮还是不够,20世纪70年代在深度处理中
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17)20世纪70年代的能源危机导致了工业污水由好氧处理向厌氧处理的转向, Lettinga等人(1980)发现了UASB技术代表厌氧处理技术的一大突破。 18)随着污水处理厂的建设与运行,原来远离城区的污水厂被居民区吞没,
污水厂的扩张困难,工程师寻求紧凑的处理工艺,而且工业领域开始处理自
己的污水,土地要求更加严格,人们返回原来基于生物膜工艺的研究,发明 了高负荷生物滤池、BAF、流化床、MBBR技术,客服滴滤池工艺旧有的问
微量元素。
生物转化过程,可以在有氧的情况下发生,称为废水好氧生物 处理;可以在无氧的情况下发生,称为厌氧生物处理;也可在离 子氧存在(如硝酸盐和硫酸盐)的情况下发生,称为缺氧呼吸.
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废水生物处理工艺:
按照微生物存在状态: 悬浮生长工艺:微生物在液相中处于悬浮状态生长的生物处 理工艺,也称活性污泥工艺。
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