张永军污水生物处理2

污水生物处理技术2.好氧生物处理张永军教授南京工业大学环境学院内容•活性污泥基本特征、重要参数•硝化作用、反硝化作用•脱氮除磷工艺•曝气方法•生物膜法基本概念•生物膜工艺1/36生物处理法好氧生物法厌氧生物法自然条件人工条件水体自净－天然水体和氧化塘土壤净化－污水灌溉悬浮生物法－活性污泥法及其变种、氧化塘、氧化沟固着生物法－生物滤池、生物转盘、接触氧化、好氧生物流化床高温堆肥厌氧塘悬浮生物法－厌氧消化、上流式厌氧污泥床、高温堆肥、化粪池固着生物法－厌氧滤池、厌氧流化床自然条件人工条件2/36好氧生物法•依靠好养微生物的代谢作用，去除水中的污染物•主要有好氧活性污泥和生物膜法•一般需要人工加氧（曝气）3/36活性污泥基本特征•微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称•主要是细菌、放线菌、真菌、原生动物和少数其他微型动物•在正常情况下，细菌主要以菌胶团形式存在•游离细菌多是活性污泥处于不正常状态的特征。4/36活性污泥基本特征•活性污泥犹如矾花，静止后凝聚成较大的绒粒，粒径0.02-0.2mm，呈黄色或褐色，含水率99.2－99.8％•细菌、酵母菌、放线菌、霉菌、原生动物和后生动物•细菌含量为107-108个/mL，原生动物含量约103个/mL•相对密度为1.002-1.003，可借助重力沉淀•比表面积为20-100cm2/mL，对污染物有较强的吸附能力5/36活性污泥的指示生物污泥状况污泥性质优势原生动物污泥恶化絮体较小，在0.1-0.2mm以下豆型虫、肾型虫、草履虫、瞬目虫、波豆虫、屋滴虫等快速游泳类型污泥解体絮体细小，有针状分散变形虫、简便虫等肉足类污泥膨胀沉降性能差，SVI高丝状菌、纤毛菌、全毛类原生动物污泥恢复期性能改善，SVI降低漫游虫、斜叶虫、管叶虫等慢速游泳类型健康污泥易成絮体，活性高，沉降性能好钟型虫、累枝虫、盖纤虫、吸管虫；出现轮虫等后生动物6/36活性污泥的特征参数•污泥沉降比(sludgevolume，SV)用量筒取1000mL混合液，静止30分钟后测得的沉淀活性污泥的体积与混合液体积之比，以(%)计。30分钟SV7/36活性污泥的特征参数•污泥体积指数(sludgevolumeindex，SVI)1克悬浮固体（干重）所占有的体积（湿体积），以mL/g计。•混合液悬浮固体浓度mixedliquidsuspendedsolids,MLSS(2－4g/L)测量：100mL混合液=滤纸过滤=103-105℃烘干=冷却=称重SVI(mL/g)8/36活性污泥的特征参数•SVI值能较好地反映出活性污泥的松散程度(活性)和凝聚、沉降性能。•SVI值过低，颗粒细小紧密，无机物多，缺乏活性和吸附力。•SVI值过高，说明污泥难于沉降分离，并使回流污泥的浓度降低，甚至出现污泥膨胀，导致污泥流失等后果。•一般认为，处理污水时SVI100时，沉降性能良好；SVI为100-200时，沉降性能一般；SVI200时，沉降性能不好。•一般控制SVI为50－150之间较好。9/36活性污泥的特征参数•混合液挥发性悬浮固体-mixedliquorvolatilesuspendedsolid,MLVSS-表示活性污泥中生物的含量-在一般情况下，MLVSS/MLSS的比值较固定，对于生活污水，常在0.75左右-把混合液悬浮固体在600℃焙烧，能挥发的部分即是挥发性悬浮固体，剩下的部分称为非挥发性悬浮固体10/36活性污泥的特征参数•污泥负荷：有机物（BOD5）与活性污泥(MLSS)的重量比值(foodtobiomass,F:M)•重量负荷：即单位重量活性污泥在单位时间内所承受的BOD5量，单位为kgBOD5/(kgMLSS·d)•容积负荷：反应器的单位有效容积在单位时间内所承受的BOD5量，单位为kgBOD5/(m3·d)•也可以用COD代替BOD11/36活性污泥的特征参数•污泥负荷影响活性污泥特性：微生物的营养状态、活性污泥絮凝和沉降性0100200300400500012345BOD负荷(kgBOD/kgMLSSd)SVI(mL/g)21℃38℃12/36活性污泥的特征参数•污泥负荷影响活性污泥特性：微生物的营养状态、活性污泥絮凝和沉降性高负荷：1.5-2.0kgBOD/kgMLSS·d中负荷：0.2-0.4kgBOD/kgMLSS·d低负荷：0.03－0.05kgBOD/kgMLSS·d13/36活性污泥的特征参数•污泥龄是反应器中的活性污泥总量与每天排放的污泥量之比，单位是天。•运行稳定时，反应器中活性污泥的量保持恒定，每天排出的污泥量也就是新增长的污泥量。•也称做固体停留时间（solidsretentiontime,SRT）•水力停留时间(hydraulicretentiontime,HRT)是指水在处理系统中的停留时间，单位是小时或天。•污泥龄显著影响菌群组成14/36活性污泥法常见工艺•除BOD•硝化•硝化反硝化AO•脱氮除磷AAO15/36活性污泥法常见工艺•硝化作用-硝化细菌在好氧条件下把氨态氮转化为硝酸盐或亚硝酸盐•反硝化作用-反硝化细菌在缺氧条件下把硝酸盐好还原成氮气或一氧化氮NO3-→NO2-→N2↑或者N2ONH4+→NO2-→NO3-16/36活性污泥法常见工艺•硝化反硝化脱氮工艺AONO3-→NO2-→N2↑或者N2O17/36活性污泥法常见工艺•脱氮除磷AAO工艺-厌氧段：原污水及从沉淀池排出的含磷回流污泥同步进入该反应器，其主要功能是释放磷，同时对部分有机物进行氧化；-缺氧段：把好氧反应器送来的硝态氮转化为氮气；-好氧段：去除BOD、硝化、吸收磷-沉淀池：其功能是泥水分离，污泥的一部分回流厌氧反应器，上清液作为处理水排放18/36曝气方法扩散板示意图19/36曝气方法扩散管示意图2020/36曝气方法圆帽盖型扩散器21/36曝气方法射流式曝气器机械曝气法22/36曝气方法转刷曝气器23/36活性污泥法的运营•活性污泥系统的操作管理，核心在于维持系统中微生物、营养、供氧三者的平衡，即维持曝气池内污泥浓度、进水浓度及流量和供氧量的平衡。•检测参数：反映活性污泥性状的项目-SV，每天分析，控制15-30%；MLSS或MLVSS、SVI，2次/周-污泥生物相观察及污泥形态观察，经常-污泥流量及回流比24/36活性污泥法的运营•检测参数：反映活性污泥营养状况及环境条件的项目-氨氮，隔天分析，出水氨氮不应小于1mg/L-磷，每周分析，出水磷不应小于1mg/L-溶解氧，1次/2h，控制1-4mg/L-水温，4次/班，不超过35℃-pH值，1-2次/班，中性范围25/36活性污泥法的运营•检测参数：反映活性污泥处理效率的项目-进水及出水的COD、BOD5、SS，每天或隔天分析-进水及出水中有毒物质浓度，不定期分析-废水流量，1次/2h26/36生物膜法•生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。•首先吸附附水中有机物，由好氧层的好氧菌将其分解，再进入厌气层进行厌氧分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。27/36生物膜法•生物膜的结构：自滤料向外可分为厌氧层、好氧层、附着水层、运动水层。28/36生物膜法生物膜的形成过程附着菌落成熟表面29/36生物膜的更新与脱落•厌氧膜的出现过程-生物膜厚度不断增加，内部深处形成厌氧区-成熟的生物膜一般都由厌氧膜和好氧膜组成-好氧膜是有机物降解的主要场所，一般厚度为2mm•厌氧膜的加厚过程-厌氧的代谢产物增多，破坏厌氧膜与好氧膜之间的平衡-气态产物的不断逸出，减弱了生物膜在填料上的附着能力-成为老化生物膜，其净化功能较差，且易于脱落30/36生物膜的更新与脱落•生物膜的更新-老化膜脱落，新生生物膜又会生长起来-新生生物膜的净化功能较强•生物膜法的运行原则-减缓生物膜的老化进程-控制厌氧膜的厚度-加快好氧膜的更新-尽量控制使生物膜不集中脱落31/36曝气生物滤池32/36生物转盘33/36接触生物氧化法34/36流动床生物膜法35/36小结•活性污泥和生物膜法，两者都是由混合微生物群落组成细菌、真菌、藻类、微型动物•SVI反映沉降性能；MLSS反映污泥浓度•硝化反应：氨氮被氧化成为硝酸根•反硝化反应：硝酸根被还原成氮气•脱磷除氮工艺AAO：厌氧区-缺氧区-好氧区•生物膜法：生物滤池、生物转盘、接触生物氧化法、移动床生物膜法36/36多谢各位！