废水好氧生物处理的原理

废水好氧生物处理的原理1.一般原理与工艺流程2.工艺类型3.应用好氧生物处理原理是一种在提供游离氧的前提下，以好氧微生物为主，使有机物降解、稳定的无害化处理方法微生物以活性污泥和生物膜的形式存在活性污泥：由细菌、原生动物等微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一起的絮状体颗粒生物膜：附着在填料上呈薄膜状的活性污泥活性污泥的主要特征具有较强的吸附能力10~30min内吸附作用可以去除达85~90%的BOD铁、铜、铅等金属离子，约有30~90%能吸附去除具有很强的分解、氧化有机物的能力吸附的大分子有机物质在胞外酶的作用下，变成小分子可溶性物质微生物的异化作用微生物的同化作用具有良好的沉降性能具有絮状结构，泥水分开曝气池曝气池出水堰废水好氧生物处理的优越性效率高物质迁移转化效率高，1~2kgBOD/m3·d优于天然的生态处理系统效果好BOD去除率90~95%，COD去除率60~70%适用范围广具有代谢类型多样和生长繁殖快，易变异的特性，用于多种废水处理可进一步开发成本低、运行管理费用小可处理的水量大、方法较为成熟国外20世纪70年代普遍应用好氧微生物学概要微生物的类群1.球菌：单球菌、双球菌、八迭菌、葡萄球菌等，如AB法中，A段主要为球菌2.杆菌：短杆菌3.螺旋菌：弯曲成杆状，一个弯叫弧菌，回转的叫螺菌4.支原体、立克次体、衣原体：介于细菌、病毒之间，后两者是严格细胞寄生体5.霉菌、酵母菌(真菌)：具有细胞核，能在干燥的环境下生长，对多环芳烃降解速度快微生物的类群6.病毒、噬菌体：分烈性、温和、溶源三种，侵入过程为：吸附—侵入—生物合成—装配—释放7.藻类：进行光合作用的低等植物，利用光能、CO2等产生新细胞，放出O2有毒藻类释放藻毒素，引起鱼类死亡8.微型动物：固着性纤毛虫类、吸管虫类等微生物生长的营养因素（1）1.C构成微生物体的重要元素，细菌体内各种元素比例通式为C5H7NO2含碳有机物是细菌重要的能源，BOD5A/O系统反硝化脱氮工艺，外源碳补充进水BOD很低时，污水处理系统设计通常不建或者超越初沉池微生物生长的营养因素（2）2.N构成微生物体的重要元素，菌体蛋白质、核酸等分子含有氮，氮可占菌体干重的10%细菌易利用氨态氮高分子的蛋白质和有机腈类中的氮需要多次降解后才能被微生物利用若处理污染物组分单一，如含酚或石油污染废水，需要补充尿素等氮肥微生物生长的营养因素（3）3.无机盐细菌体内的蛋白质和酶中含有少量S、P含酚废水处理中，补充磷源营养，可有利于酚降解酶系的磷酸激酶的合成细菌还需要K、Mn、Mg、Ca、Fe、Zn、Cu等微量元素微生物根据营养元素分类光能自养菌：CO2作碳源，利用光能生长光能异养菌：有机物作碳源，利用光能生长，如红螺菌利用异丙醇化能自养菌：如硝化菌，以CO2、碳酸盐作碳源，能量来自无机物的氧化化能异养菌：以有机物质为碳源，能量来自有机物的氧化。（最大类）活性污泥絮体形成机理菌胶团形成机理污泥培养早期：可见典型新生菌胶团，呈现大型指状分支、垂丝状、球状等形状正常运转阶段：少数负荷高、废水碳氮比较高的活性污泥系统可见典型的新生菌胶团仅在絮粒边缘偶然可见活性污泥凝絮体菌胶团细菌的作用很强的吸附、氧化分解有机物的能力；保护作用，防止被微型动物吞噬，免受毒物影响很好的沉降性能，使混合液在二沉池迅速完成泥水分离活性污泥絮体形成机理菌胶团形成学说粘液说细菌分泌的粘液（胞外多聚物ECP）是活性污泥絮体形成的原因但是许多微生物并不分解ECP含能说表面带电荷为20-30mv，范德华力大于电斥力，由于搅拌、布朗运动，细菌碰撞而凝聚聚ß羟基丁酸（PHB）说与营养、外界条件有关的综合过程工程实践中废水碳氮比高，絮体结构好高温、营养不足的环境，污泥解絮活性污泥法工艺类型运行方式的变化F/M范围的扩大常规F/M法：0.3~0.6kgBOD5/kgVSS·d，BOD去除率一般90~95%低F/M法：0.1~0.25kgBOD5/kgVSS·d，BOD去除率一般80~98%，如延时曝气高F/M法：1.0~5.0kgBOD5/kgVSS·d，BOD去除率一般50~60%，如纯氧曝气活性污泥法工艺类型反应器（曝气池）进水点位置的改革多点进水法分布曝气法吸附再生法回流污泥与进水流入反应器方式的改革传统活性污泥法（推流式）完全混合污泥法（完全混合法）曝气技术方面的革新渐减曝气法纯氧曝气法传统的活性污泥法运行方式：进水和回流污泥从反应器一端进入，混合液从另一端排出，水流模式为推流式活性污泥生长过程典型参数HRT:4-8hSRT:3-8d，很少超过15d优点处理效果好，BOD5去除率达90%以上，适于处理净化、稳定程度要求较高的废水存在问题为避免池首形成厌氧状态，进水有机负荷不宜过高耗氧速率与供氧速率难以吻合运行易受水质、水量变化的影响池容大，基建费用高传统活性污泥法设计假设条件整个系统在稳态下运行进入反应器的污水均为溶解性的，不含微生物微生物不在二沉池中进行代谢活动二沉池中的污泥不积累，固液分离良好污泥与污水充分混合Ekenfelder模式L－M模式阶段曝气法（多点进水法）运行方式：污水沿曝气池的长度分散、均衡地进入HRT:3-5h特点缩小了耗氧速度与充氧速率的差距提高了曝气池对水质、水量冲击负荷的适应能力减小曝气池的容积渐减曝气法将曝气池的供氧沿活性污泥推进方向逐渐减少吸附再生活性污泥法吸附再生活性污泥法运行方式：将活性污泥对有机物降解的两个过程（吸附、代谢稳定）分别在两个反应器中进行吸附池HRT:30-60min再生池HRT：4-6h特点吸附池和再生池容积较小对水质水量的冲击负荷有一定的承受能力回流污泥量多，回流比50~100%适于处理含悬浮物或胶体物质较多的废水完全混合活性污泥法出现于20-50年代后期，用于处理高负荷工业废水，尤其是有毒工业废水运行方式：污水与回流污泥进入曝气池后，立即与池内混合液充分混合容积负荷：0.5-1.8kgBOD5/m3·d回流比：100-400%优点对抗冲击负荷的能力较强池内各部位的水质、负荷相同，微生物群体组成和数量基本相同，可以调整F/M池内混合液需氧速度均衡，动力消耗低于推流式曝气池缺点微生物对有机物降解动力学低，易污泥膨胀一般处理水质低于推流式完全混合活性污泥法设计AB法（生物吸附氧化法）（1）20世纪70年代，德国初沉池+活性污泥曝气池对难降解有机物和氮磷去除效果差、基建运行费用高运行方式：通常不设初沉池，A级和B级的污泥回流截然分开AB法（生物吸附氧化法）（2）特点A段高负荷运行，大于2.0kgBOD5/kgVSS·d,HRT0.5h;或缺氧方式运行BOD5：40~70%去除率微生物游离状，代谢活性和吸附能力强，泥龄短B段低负荷运行，小于0.3kgBOD5/kgVSS·d发挥微生物生物降解作用，去除剩余溶解性有机物污泥龄长，具备硝化条件反应池容积小，造价低，能耗少，耐冲击负荷老厂升级改造，扩大处理能力A段设计要求HRT:25-30min污泥负荷：3-4kgBOD5/kgVSS·d泥龄：7-12h污泥回流比：50~80%B段设计要求HRT:2-3h污泥负荷：0.15~0.30kgBOD5/kgVSS·d泥龄：15-20dAB法（生物吸附氧化法）（3）延时曝气法运行方式：通过延长污泥停留时间来稳定有机物降解产生的污泥SRT:20~60dHRT:约24h污泥浓度高，达3000~6000mg/LF/M非常低，0.1~0.25kgBOD5/kgVSS·d优点剩余污泥量少且稳定，一般不需污泥消化缺点反应器体积较大，消耗较多空气（一般2倍于传统法)适于处理少量废水，如小城镇或工厂废水处理