05-第七章 活性污泥法
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bulk floc and the overgrowth of filamentous microorganisms.
2)混合液悬浮物浓度 (mixed liquor suspended solids)
(MLSS)
混合液挥发性悬浮物浓度 (mixed liquor volatile suspended solids)
进水
平推
出水
• 平面描述和水力特征描述 • 推流式: (1)宽深比=1—2
(2)长宽比= 5—10
传统曝气池中曝气方式与水力特征 曝气头均匀布置在池底
平移推流式 曝气头在曝气池的池底一侧
旋转推流
2 完全混合曝气池 • 池型:圆型、方型或矩型
二 活性污泥法的发展和演变
• 改进曝气工艺来协调需氧与曝气为特征的工艺: 1、传统推流和渐减曝气(tapered aeration)
早期
自动控制技术和在线检测技术 有效灵活调控运行时间、运行条件, 并结合反应器分区和多个SBR反应器连接方式, 衍生出许多变型的SBR反应器。
由(进水+反应)OK、(沉淀+排水)?和待机
• SBR反应器的独特出水装置 滗水器(用得最多的是旋转滗水器)
2 SBR反应器的变型(改进)
• 克服经典SBR反应器的间歇进水的缺点、拓展它 的处理功能(从单纯去除有机物的BOD到脱氮、 除磷),以及改善污泥的沉降性能。
• plug flow,complete mix and modified。
当DO高于0.1-0.3mg/L时,单个的细菌的代谢不受DO的限制. 当微生物以菌胶团存在,要DO高于2mg/L
O2
DO
微生物到内部
• DO是活性污泥法处理效率的重要因素。
氧的传递速率
氧的消耗速率
一 气体传递原理之一:双膜理论
)
E
a
)
100%
氧的转移率 为Ea
氧的传递速率的其它因素讨论
氧的转移开始
三 修正后的氧转移速率与供气量
dc/dt= KLa(20)? 1.024(T-20) ( cs(T )C )F
曝气池的需氧量 所需的氧量= Q(S0 – Se )/0.68–1.42△X
曝气设备的评价指标之一:脱氧清水中的标准氧 传递速率OS: KL a(20) cs (2O)V 从总氧量O2:
4)污泥体积指数 (sludge volume index, SVI)
SVI (mL
/
g)
MLSS (SgV/ 1%000mL)
MLSS(g
1 / 1000mL)
SV
%
通常的SVI数值要在100-150(单位可写也可 不写,为什么不写单位?)
5)氧消耗速率或呼吸速率或污染物去除速率
7.2 曝气池和气体传递原理 7.2.1 曝气池型
污泥回流方式 二沉池、氧化沟、SBR
进水方式
多点进水
微生物生长形态 絮状生长、颗粒化污泥
功能
脱氮、除磷(与厌氧或缺氧组合) 净化含难降解有机物
组合
粉末炭-活性污泥法、 采用化学(物化法)法等 与活性污泥法相结合的处理方法
活性污泥法朝着快速、高效、低耗、稳定、多功能等方面发展。
一、曝气池型
1 推流曝气池(plug flow aeration basin)
(MLVSS)
3) 污泥沉降比(settled volume,SV%) 混合液静沉30分钟,下部的污泥区的体积与总体 积之比(Vw/Vt)。
静沉30分钟
对相同的污泥,其SV%与哪些因素有关? 污水性质、颗粒大小、污泥形状、比重、表面性质、沉降 时间、混合液中污泥浓度。
假设混合液中污泥浓度X1 > X2 SV1% = SV2% ,污泥的沉降能力一样吗?
• 多个SBR反应器连接方式:
(1) 好氧间歇曝气系统 (DAT-IAT— Demand Aeration Tank Intermittent Aeration Tank (2) UNITANK (3) 改良式序列间歇反应器
(MSBR—Modified Sequencing Batch Reactor)
关系
的修正 dc
dt
KL
A V
(cs
c)
K La
(cs
c)
1 水质
总传质系数KLa受水质的影响,修正系数α KL a(20)(污水) =α KL a(20)(清水)
氧的饱和溶解度也受水质的影响
cs(20)(污水) =β cs(20)(清水)
2 水温 KL a(t)温度修正: KL a(t) =1.024t-20 KL a(20)
第七章 活性污泥法 The Activated Sludge Process
7.1 好氧活性污泥
• 以好氧细菌为主,也有真菌、原生动物、后生动物,构 成稳定生态系。
• 细菌: • 好氧菌或好氧菌+兼性菌
• 异养性原核细菌:降解有机物; • 微生物脱氮系统:硝化菌和反硝化; • 微生物除磷:聚磷菌;
• 污水处理厂日常运行的能量消耗中 有40 %~70 %为曝气电耗
均匀曝气的问题
供、需氧速率
需氧速率 供氧速率
曝气池底部的曝气头均匀布置
曝气池的位置
渐减曝气如何控制到合理? 进一步如何动态控制曝气
曝气控制应用最广泛的方法是DO 控制方法
2、阶段曝气(step-aeration )
改进进水工艺来协调需氧与曝气为特征的工艺
的泥龄和较高的污泥浓度,有利于获 得较好的硝化效果(水流和污泥回流 分开控制); (3) 可实现全过程的自动控制,; (4) 构筑物构成简单,投资少,管理和运行 成本低。
(5)浓度梯度大(随时间),推动力大, 处理效率高(浓度高,反应速度有利);
为什么??
出 水 BOD5 的 浓度
出水BOD5的浓度与时间的关系
时间
• 有机物在活性污泥上的吸附快,有机物水解产物释放到水 中。
• 吸附,活性污泥对水中的悬浮物。(接触,污泥与水中的 悬浮物)
• 再生,指活性污泥。(稳定,指污染物)
接触稳定法
5 完全混合法(completed mix process)以完 全混合的水力状态为特征的工艺
完全混合法流程图
6、深层曝气 (感兴趣,可自学。促进溶解氧的传递)
深层曝气法示意图
7、纯氧曝气(pure oxygen process)(自学)
• 提高了溶解氧的浓度,良好的去除效果。
(1) 曝气时间缩短 ,曝气池的容积降为原来的 1/3~1/4;
(2) 节省能源30%左右,运行费省10~20%, (3) 基建费省10~20%; (4) 产泥量少,有利于污泥的处理与利用; (5) 耐冲击负荷,不会产生污泥膨胀现象。
3 cs 的氧分压修正: cs0 / cs 标 =p测×(氧气的体积比)/1×(氧气的体积比)/1 = p测
表曝池cs O 接近表层水的溶解度。
气曝池cs O 取平均值。
气曝池ρs 取池底和水面平均值 cs 。
Fra Baidu bibliotek
1
cs
2
c
s
1(池底)c
s
2(水面)
水面氧的体积比 0
o
79
21(1 21(1
Ea
• 氧化沟断面为矩形或梯形,平面形状多为椭圆形,沟内水深 一般为2.15~4.15m ,宽深比为2∶1 。
• 亦有水深达7m ,问题是什么?
2 曝气混合推动力设备
• 老曝气法:表面曝气机、曝气转刷或转盘氧化沟
• 老曝气法:上部流速较大, 而底部流速很小, 致使沟底大量 积泥;底部也容易少氧。
超微气泡的扩散器,氧的转移效率可达90%,
曝气池可用敞开式。避免过多的二氧化碳溶入水 中。
8、吸附-生物降解(AB 法) (adsorption biodegradation
process)
进水
吸附池
出水
沉 淀
曝气池
沉 淀
池1
池2
B级 A级
接触稳定法(contact stabilization)的变型
(1)氧的转移率(mg O2/L.d) (2)充氧能力(kg O2/kW.h) (3)氧的利用率(%)
• 氧的利用率(%)与氧的转移率、供气量相关。
曝气头名称
氧利用率(%)
微孔曝气 小孔曝气 中孔曝气 大气泡曝气 旋混曝气器 自吸式射流曝气
90 >10 6-8 5-6 ≈21 >35
• 曝气设备实际运行中氧的利用率是否会发生变化?
UNITANK 示意图
完整流程
A池 进水、曝气 停止进水、继续曝气 停止曝气、静沉 固定出水堰排水 继续排水; 继续排水
B池
混合液经中间池B 进人池C
进水,进C池 继续进水,进C池
混合液经中间池B进 入A池
进水,进A池
C池 固定出水堰排水 继续排水 继续排水 进水、曝气 停止进水、继续曝气 停止曝气,静沉
• 氧的利用率EA=OS/S,达到这个利用率总是需要一定 时间的。
氧 利 正常曝气 用 率
EA
堵塞时
不同运行时间的单位时 间每孔通气量S
如何判断是否堵塞?
7.2 活性污泥法的发展和演变
发展的科学技术着眼点、 历史线索、科学技术联系和趋势 原理和过程 常用的流程
反应器的型式
推流和完全混合
溶氧
曝气方式、渐减曝气法、 纯氧曝气法和深井曝气法
O2 1.024t20 KLa(cs c)V
计算标准(?)氧传递速率OS;
Os
O2 cs(20)
1.024t 20 ( cs
c)
• 从O2计算Os, 从Os和氧的利用率EA, 计算供氧量S: • EA= Os/S ×100% • 从单位时间的供氧量S计算单位时间空气量A
• 对鼓风曝气,从供气量确定风机台数
• 菲克定律:
vd
D dc
d
曝气系统中 气液界面总面积A
dm dt
Avd
DA dc
d
dm D
dt
A(cs c) KL A(cs c)
• 注意这些符号的含义和单位
dm dt
D
A(cs
c)
KL A(cs
c)
• 等式两边除以反应器体积V,得:
dc dt
KL
A V
(cs
c)
KLa (cs
c)
二 氧转移的影响因素和对氧传递速度
分步曝气示意图
3、延时曝气(extended aeration process)
• 长时间曝气。污泥处于内源呼吸状态,剩余污泥少。出水 水质好,但是二沉池可能有较多细小悬浮物。
4、接触稳定法(contact stabilization process) 以实验研究发现为指引的工艺
- BOD5的浓度测定时间间隔比较长 ﹣﹣﹣ BOD5的浓度测定时间间隔比较短
10、氧化沟(lagoons)
• 延时曝气的一种
有关各活性污泥法的典型设计参数参阅p118-119
看什么? 数值范围、工艺差别、互相关联
• 氧化沟实景
1 特点基本描述
• HRT 和SRT 较长,剩余污泥量少,且比较稳定。
• 氧化沟有完全混合式反应器和推流式反应器的特 点, 明显的溶解氧浓度梯度。
• 真菌:种类繁多,活性污泥中较多出现的为腐生或寄生的 丝状菌。
• 原生动物:为活性污泥系统中的指示性生物,首次捕食者。 • 后生动物:仅在完全氧化型活性污泥系统中出现,是水质
非常稳定的标志,二次捕食者。
• 微生态系统
•1
(
絮状
絮菌 二
物
凝 体 状 团
及 细 菌 所
菌 胶 团
粒分
) 形 态 :
• 怎么办?
• 射流曝气器和提升管式曝气机、水下推动器、加装上、下 游导流板。
水下推动器
3 工艺 (1)Pasveer
(2)Orbal
(3) Carrousel卡罗塞式
11 序批式活性污泥法(SBR)(sequencing batch reactor)
1 经典序批式活性污泥法和概述 序批的基本含义: 进水、反应、沉淀、排水、闲置(等待)
• 将SBR反应器分区分出两个反应区或三个反应区 (1)间歇式循环延时曝气活性污泥法
(ICEAS(Intermittent Cyclic Extended System) (2)循环式活性污泥法 (CAST or CASS—Cyclic Activated Sludge System)
3 SBR工艺的主要优点(叙述和解释): (1) 一物多用; (2) 较短的水力停留时间,能维持较长
并要计算风机压力 P=H+hd+hf
• 对机械曝气从Os计算选定的设备台数。
四 曝气设备
1 鼓风曝气
离心鼓风机
微孔曝气头
(2) 小泡扩散器
(3)中泡曝气(管式曝气)
管式曝气
3)旋混曝气器
2 机械曝气 (1)转刷
转刷曝气
(2)立式表曝机
(3) 射流曝气
(三) 曝气设备性能指标
(Zoogloea )
。泌
2 颗粒状(Granular)(中国期刊472篇)
的 粘
性 物 质 组 成 的
: 由 各 种 细
3 丝状
(三)活性污泥的基本性状和评价指标 (1)基本性状
褐色、土色,絮状,有絮凝性能,静置可从水中分离。
(2)评价指标与讨论 1)生物相的观察(种群构成和形态)
絮状物
丝状 菌
2)混合液悬浮物浓度 (mixed liquor suspended solids)
(MLSS)
混合液挥发性悬浮物浓度 (mixed liquor volatile suspended solids)
进水
平推
出水
• 平面描述和水力特征描述 • 推流式: (1)宽深比=1—2
(2)长宽比= 5—10
传统曝气池中曝气方式与水力特征 曝气头均匀布置在池底
平移推流式 曝气头在曝气池的池底一侧
旋转推流
2 完全混合曝气池 • 池型:圆型、方型或矩型
二 活性污泥法的发展和演变
• 改进曝气工艺来协调需氧与曝气为特征的工艺: 1、传统推流和渐减曝气(tapered aeration)
早期
自动控制技术和在线检测技术 有效灵活调控运行时间、运行条件, 并结合反应器分区和多个SBR反应器连接方式, 衍生出许多变型的SBR反应器。
由(进水+反应)OK、(沉淀+排水)?和待机
• SBR反应器的独特出水装置 滗水器(用得最多的是旋转滗水器)
2 SBR反应器的变型(改进)
• 克服经典SBR反应器的间歇进水的缺点、拓展它 的处理功能(从单纯去除有机物的BOD到脱氮、 除磷),以及改善污泥的沉降性能。
• plug flow,complete mix and modified。
当DO高于0.1-0.3mg/L时,单个的细菌的代谢不受DO的限制. 当微生物以菌胶团存在,要DO高于2mg/L
O2
DO
微生物到内部
• DO是活性污泥法处理效率的重要因素。
氧的传递速率
氧的消耗速率
一 气体传递原理之一:双膜理论
)
E
a
)
100%
氧的转移率 为Ea
氧的传递速率的其它因素讨论
氧的转移开始
三 修正后的氧转移速率与供气量
dc/dt= KLa(20)? 1.024(T-20) ( cs(T )C )F
曝气池的需氧量 所需的氧量= Q(S0 – Se )/0.68–1.42△X
曝气设备的评价指标之一:脱氧清水中的标准氧 传递速率OS: KL a(20) cs (2O)V 从总氧量O2:
4)污泥体积指数 (sludge volume index, SVI)
SVI (mL
/
g)
MLSS (SgV/ 1%000mL)
MLSS(g
1 / 1000mL)
SV
%
通常的SVI数值要在100-150(单位可写也可 不写,为什么不写单位?)
5)氧消耗速率或呼吸速率或污染物去除速率
7.2 曝气池和气体传递原理 7.2.1 曝气池型
污泥回流方式 二沉池、氧化沟、SBR
进水方式
多点进水
微生物生长形态 絮状生长、颗粒化污泥
功能
脱氮、除磷(与厌氧或缺氧组合) 净化含难降解有机物
组合
粉末炭-活性污泥法、 采用化学(物化法)法等 与活性污泥法相结合的处理方法
活性污泥法朝着快速、高效、低耗、稳定、多功能等方面发展。
一、曝气池型
1 推流曝气池(plug flow aeration basin)
(MLVSS)
3) 污泥沉降比(settled volume,SV%) 混合液静沉30分钟,下部的污泥区的体积与总体 积之比(Vw/Vt)。
静沉30分钟
对相同的污泥,其SV%与哪些因素有关? 污水性质、颗粒大小、污泥形状、比重、表面性质、沉降 时间、混合液中污泥浓度。
假设混合液中污泥浓度X1 > X2 SV1% = SV2% ,污泥的沉降能力一样吗?
• 多个SBR反应器连接方式:
(1) 好氧间歇曝气系统 (DAT-IAT— Demand Aeration Tank Intermittent Aeration Tank (2) UNITANK (3) 改良式序列间歇反应器
(MSBR—Modified Sequencing Batch Reactor)
关系
的修正 dc
dt
KL
A V
(cs
c)
K La
(cs
c)
1 水质
总传质系数KLa受水质的影响,修正系数α KL a(20)(污水) =α KL a(20)(清水)
氧的饱和溶解度也受水质的影响
cs(20)(污水) =β cs(20)(清水)
2 水温 KL a(t)温度修正: KL a(t) =1.024t-20 KL a(20)
第七章 活性污泥法 The Activated Sludge Process
7.1 好氧活性污泥
• 以好氧细菌为主,也有真菌、原生动物、后生动物,构 成稳定生态系。
• 细菌: • 好氧菌或好氧菌+兼性菌
• 异养性原核细菌:降解有机物; • 微生物脱氮系统:硝化菌和反硝化; • 微生物除磷:聚磷菌;
• 污水处理厂日常运行的能量消耗中 有40 %~70 %为曝气电耗
均匀曝气的问题
供、需氧速率
需氧速率 供氧速率
曝气池底部的曝气头均匀布置
曝气池的位置
渐减曝气如何控制到合理? 进一步如何动态控制曝气
曝气控制应用最广泛的方法是DO 控制方法
2、阶段曝气(step-aeration )
改进进水工艺来协调需氧与曝气为特征的工艺
的泥龄和较高的污泥浓度,有利于获 得较好的硝化效果(水流和污泥回流 分开控制); (3) 可实现全过程的自动控制,; (4) 构筑物构成简单,投资少,管理和运行 成本低。
(5)浓度梯度大(随时间),推动力大, 处理效率高(浓度高,反应速度有利);
为什么??
出 水 BOD5 的 浓度
出水BOD5的浓度与时间的关系
时间
• 有机物在活性污泥上的吸附快,有机物水解产物释放到水 中。
• 吸附,活性污泥对水中的悬浮物。(接触,污泥与水中的 悬浮物)
• 再生,指活性污泥。(稳定,指污染物)
接触稳定法
5 完全混合法(completed mix process)以完 全混合的水力状态为特征的工艺
完全混合法流程图
6、深层曝气 (感兴趣,可自学。促进溶解氧的传递)
深层曝气法示意图
7、纯氧曝气(pure oxygen process)(自学)
• 提高了溶解氧的浓度,良好的去除效果。
(1) 曝气时间缩短 ,曝气池的容积降为原来的 1/3~1/4;
(2) 节省能源30%左右,运行费省10~20%, (3) 基建费省10~20%; (4) 产泥量少,有利于污泥的处理与利用; (5) 耐冲击负荷,不会产生污泥膨胀现象。
3 cs 的氧分压修正: cs0 / cs 标 =p测×(氧气的体积比)/1×(氧气的体积比)/1 = p测
表曝池cs O 接近表层水的溶解度。
气曝池cs O 取平均值。
气曝池ρs 取池底和水面平均值 cs 。
Fra Baidu bibliotek
1
cs
2
c
s
1(池底)c
s
2(水面)
水面氧的体积比 0
o
79
21(1 21(1
Ea
• 氧化沟断面为矩形或梯形,平面形状多为椭圆形,沟内水深 一般为2.15~4.15m ,宽深比为2∶1 。
• 亦有水深达7m ,问题是什么?
2 曝气混合推动力设备
• 老曝气法:表面曝气机、曝气转刷或转盘氧化沟
• 老曝气法:上部流速较大, 而底部流速很小, 致使沟底大量 积泥;底部也容易少氧。
超微气泡的扩散器,氧的转移效率可达90%,
曝气池可用敞开式。避免过多的二氧化碳溶入水 中。
8、吸附-生物降解(AB 法) (adsorption biodegradation
process)
进水
吸附池
出水
沉 淀
曝气池
沉 淀
池1
池2
B级 A级
接触稳定法(contact stabilization)的变型
(1)氧的转移率(mg O2/L.d) (2)充氧能力(kg O2/kW.h) (3)氧的利用率(%)
• 氧的利用率(%)与氧的转移率、供气量相关。
曝气头名称
氧利用率(%)
微孔曝气 小孔曝气 中孔曝气 大气泡曝气 旋混曝气器 自吸式射流曝气
90 >10 6-8 5-6 ≈21 >35
• 曝气设备实际运行中氧的利用率是否会发生变化?
UNITANK 示意图
完整流程
A池 进水、曝气 停止进水、继续曝气 停止曝气、静沉 固定出水堰排水 继续排水; 继续排水
B池
混合液经中间池B 进人池C
进水,进C池 继续进水,进C池
混合液经中间池B进 入A池
进水,进A池
C池 固定出水堰排水 继续排水 继续排水 进水、曝气 停止进水、继续曝气 停止曝气,静沉
• 氧的利用率EA=OS/S,达到这个利用率总是需要一定 时间的。
氧 利 正常曝气 用 率
EA
堵塞时
不同运行时间的单位时 间每孔通气量S
如何判断是否堵塞?
7.2 活性污泥法的发展和演变
发展的科学技术着眼点、 历史线索、科学技术联系和趋势 原理和过程 常用的流程
反应器的型式
推流和完全混合
溶氧
曝气方式、渐减曝气法、 纯氧曝气法和深井曝气法
O2 1.024t20 KLa(cs c)V
计算标准(?)氧传递速率OS;
Os
O2 cs(20)
1.024t 20 ( cs
c)
• 从O2计算Os, 从Os和氧的利用率EA, 计算供氧量S: • EA= Os/S ×100% • 从单位时间的供氧量S计算单位时间空气量A
• 对鼓风曝气,从供气量确定风机台数
• 菲克定律:
vd
D dc
d
曝气系统中 气液界面总面积A
dm dt
Avd
DA dc
d
dm D
dt
A(cs c) KL A(cs c)
• 注意这些符号的含义和单位
dm dt
D
A(cs
c)
KL A(cs
c)
• 等式两边除以反应器体积V,得:
dc dt
KL
A V
(cs
c)
KLa (cs
c)
二 氧转移的影响因素和对氧传递速度
分步曝气示意图
3、延时曝气(extended aeration process)
• 长时间曝气。污泥处于内源呼吸状态,剩余污泥少。出水 水质好,但是二沉池可能有较多细小悬浮物。
4、接触稳定法(contact stabilization process) 以实验研究发现为指引的工艺
- BOD5的浓度测定时间间隔比较长 ﹣﹣﹣ BOD5的浓度测定时间间隔比较短
10、氧化沟(lagoons)
• 延时曝气的一种
有关各活性污泥法的典型设计参数参阅p118-119
看什么? 数值范围、工艺差别、互相关联
• 氧化沟实景
1 特点基本描述
• HRT 和SRT 较长,剩余污泥量少,且比较稳定。
• 氧化沟有完全混合式反应器和推流式反应器的特 点, 明显的溶解氧浓度梯度。
• 真菌:种类繁多,活性污泥中较多出现的为腐生或寄生的 丝状菌。
• 原生动物:为活性污泥系统中的指示性生物,首次捕食者。 • 后生动物:仅在完全氧化型活性污泥系统中出现,是水质
非常稳定的标志,二次捕食者。
• 微生态系统
•1
(
絮状
絮菌 二
物
凝 体 状 团
及 细 菌 所
菌 胶 团
粒分
) 形 态 :
• 怎么办?
• 射流曝气器和提升管式曝气机、水下推动器、加装上、下 游导流板。
水下推动器
3 工艺 (1)Pasveer
(2)Orbal
(3) Carrousel卡罗塞式
11 序批式活性污泥法(SBR)(sequencing batch reactor)
1 经典序批式活性污泥法和概述 序批的基本含义: 进水、反应、沉淀、排水、闲置(等待)
• 将SBR反应器分区分出两个反应区或三个反应区 (1)间歇式循环延时曝气活性污泥法
(ICEAS(Intermittent Cyclic Extended System) (2)循环式活性污泥法 (CAST or CASS—Cyclic Activated Sludge System)
3 SBR工艺的主要优点(叙述和解释): (1) 一物多用; (2) 较短的水力停留时间,能维持较长
并要计算风机压力 P=H+hd+hf
• 对机械曝气从Os计算选定的设备台数。
四 曝气设备
1 鼓风曝气
离心鼓风机
微孔曝气头
(2) 小泡扩散器
(3)中泡曝气(管式曝气)
管式曝气
3)旋混曝气器
2 机械曝气 (1)转刷
转刷曝气
(2)立式表曝机
(3) 射流曝气
(三) 曝气设备性能指标
(Zoogloea )
。泌
2 颗粒状(Granular)(中国期刊472篇)
的 粘
性 物 质 组 成 的
: 由 各 种 细
3 丝状
(三)活性污泥的基本性状和评价指标 (1)基本性状
褐色、土色,絮状,有絮凝性能,静置可从水中分离。
(2)评价指标与讨论 1)生物相的观察(种群构成和形态)
絮状物
丝状 菌