污水生物處理前沿技術(shù)楊吉祥2020——好氧顆粒污泥法污水收集及預(yù)處理污水生物處理的基本原理污水生物處理的常規(guī)技術(shù)好氧顆粒污泥的介紹：好氧顆粒污泥的生物結(jié)構(gòu)好氧顆粒污泥反應(yīng)器高效、低能耗的機(jī)理好氧顆粒污泥關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)好氧顆粒污泥反應(yīng)器的出水水質(zhì)及運(yùn)用情況6543217污水收集及預(yù)處理生活污水及經(jīng)過一定處理后的工業(yè)污水通過管道匯集到城市污水處理廠污水收集及預(yù)處理生物處理是污水處理廠的核心工藝單元。主要去除有機(jī)物、氨氮、磷酸鹽污水生物處理基本原理有機(jī)物的去除有機(jī)物的好氧降解有機(jī)物+O2CO2H2O等胞外多聚物污水生物處理基本原理

亞硝化：

硝化：

總反應(yīng)：

考慮到生物合成，

總反應(yīng)為：

短程硝化-反硝化工藝特征

厭氧氨氧化：

氮循環(huán)氨氮的轉(zhuǎn)化污水生物處理基本原理聚磷菌聚磷機(jī)理示意圖(a)PAO厭氧釋磷;(b)PAO好氧吸磷生物除磷

厭氧條件下聚磷菌吸收水中有機(jī)物，以聚-β-羥基丁酸(PHB)或聚-β-羥基戊酸(PHV)的形式貯存于體內(nèi)，同時(shí)水解體內(nèi)的聚磷酸鹽產(chǎn)生能量，產(chǎn)生正磷酸鹽釋放到水中；

好氧條件下聚磷菌利用體內(nèi)貯存的PHAs為能源和碳源，同時(shí)過量吸收水中的磷在體內(nèi)形成聚磷顆粒，最終將水中的磷轉(zhuǎn)移到污泥體內(nèi)，通過剩余污泥的排放達(dá)到將磷從水中去除的目的。污水生物處理常規(guī)技術(shù)污水生物處理常規(guī)技術(shù)污水生物處理常規(guī)技術(shù):絮狀污泥反應(yīng)器AAO:UCT,JHB…氧化溝：奧巴樂，卡羅塞爾…SBR:ICEAS,UNITANK,CASS通過對(duì)有機(jī)物去除、生物脫氮除磷原理的靈活運(yùn)用，開發(fā)了一系列的污水處理工藝。AAO,氧化溝及SBR是我國主流城市污水處理工藝。均采用懸浮污泥作為主要的污水凈化工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的深度處理。AAO及氧化溝適合大型污水處理廠，SBR適合小型污水處理廠。污水生物處理常規(guī)技術(shù)污水生物處理常規(guī)技術(shù):生物膜反應(yīng)器

生物膜生長于載體的表面，是由微生物群體組成的具有高度的親水性的黏狀物。污水不斷在其表面更新的條件下，其外側(cè)總是存在著一層附著水層。在膜的表面和一定深度的內(nèi)部生長繁殖著大量的各種類型的微生物和微型動(dòng)物，形成有機(jī)污染物—細(xì)菌—原生動(dòng)物(后生動(dòng)物)的食物鏈。其中的絲狀菌相互纏繞并漫伸于水中，使生物膜呈現(xiàn)出立體結(jié)構(gòu)。生物膜內(nèi)部溶解氧濃度逐漸降低，低溶解氧條件下，提供了同步硝化反硝化的條件。污水生物處理常規(guī)技術(shù)生物膜反應(yīng)器的缺點(diǎn)：絮狀污泥反應(yīng)器缺點(diǎn)：二沉池沉淀效率低，導(dǎo)致污泥濃度一般<5g/L，限制反應(yīng)器效率，導(dǎo)致較高的占地面積。難以控制生物停留時(shí)間，難以有效的除磷污水生物處理常規(guī)技術(shù)高能耗污水生物處理需要向污水中通入大量的空氣，微生物利用氧氣完成對(duì)污染物的去除。能耗高。供氧是水處理的主要能耗。污水廠供氧能耗約為總能耗的50-60%。剩余污泥產(chǎn)量高，受到生物計(jì)量學(xué)限制，難以降低生物污泥產(chǎn)量。共同的缺點(diǎn)：污水生物處理常規(guī)技術(shù)理想的生物反應(yīng)器污泥可以快速沉淀，維持高濃度的微生物，節(jié)省占地面積能耗低，降低對(duì)外界供氧的需求降低剩余污泥產(chǎn)量，降低后續(xù)生物污泥處理的費(fèi)用運(yùn)行操作簡單

基質(zhì)降解速率：污泥生長速率：好氧顆粒污泥好氧顆粒污泥技術(shù)好氧顆粒污泥絮狀污泥的生物結(jié)構(gòu)顆粒污泥的生物結(jié)構(gòu)顆粒污泥的外觀好氧顆粒污泥顆粒污泥具備非常快速的沉淀性能，可以在反應(yīng)器中維持>10g/L的污泥濃度。具備明顯的溶解氧梯度，具備同步硝化反硝化的條件。顆粒污泥內(nèi)部微生物沿著直徑方向的微生物相分布及溶解氧分布好氧顆粒污泥好氧顆粒污泥好氧顆粒污泥好氧顆粒污泥好氧顆粒污泥與常規(guī)SBR操作條件相比，運(yùn)行方式存在顯著差異，不是SBR反應(yīng)器的變種：入水方式溶解氧濃度體積負(fù)荷有機(jī)負(fù)荷排泥方式沉淀時(shí)間等方面好氧顆粒污泥好氧顆粒污泥工藝的技術(shù)要點(diǎn)1：以培養(yǎng)聚磷菌為核心好氧顆粒污泥好氧顆粒污泥好氧顆粒污泥好氧顆粒污泥好氧顆粒污泥好氧顆粒污泥工藝的技術(shù)要點(diǎn)2：選擇快速沉淀的顆粒好氧顆粒污泥舍去絮狀污泥，得到顆粒污泥好氧顆粒污泥曝氣階段沉淀階段好氧顆粒污泥好氧顆粒污泥D=25mH=9.2m好氧顆粒污泥流程圖反應(yīng)器反應(yīng)器出水砂濾池在線監(jiān)控設(shè)備顆粒污泥沉淀反應(yīng)器好氧顆粒污泥2011年建成世界上第一個(gè)好氧顆粒污泥市政污水處理廠。污水生物處理標(biāo)桿技術(shù)。節(jié)省占地最多75%節(jié)省能耗最多50%顯著減少需要的硬件設(shè)施,無內(nèi)回流、污泥回流國際水協(xié)Water

Innovation

Prize，

Lee

Kuan

Yew

Water

Prize斯德哥爾摩水獎(jiǎng)ClarkePrizeD=25mH=9.2m好氧顆粒污泥荷蘭，Garmerwolde污水廠。使用好氧顆粒污泥技術(shù)改造AB法城市污水處理廠。處理約40%的水量。繼續(xù)世界第一座示范性的EPE污水廠時(shí)候的升級(jí)版。污水廠全景顆粒污泥工藝好氧顆粒污泥入水及出水水質(zhì)操作參數(shù)好氧顆粒污泥SVI自啟動(dòng)以來的變化污泥濃度自啟動(dòng)以來的變化好氧顆粒污泥反應(yīng)器頂部污泥反應(yīng)器中部污泥磷酸鹽富集顆粒污泥剖面視圖相差顯微鏡視圖FISH視圖好氧顆粒污泥全年污水月均水質(zhì)的變化。啟動(dòng)完成后可滿足我國一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。氨氮總氮硝酸鹽總磷磷酸鹽總氮氨氮總磷好氧顆粒污泥節(jié)省58-63%的能耗；0.17kWh/m3；6個(gè)小時(shí)基本反應(yīng)完畢。一天24小時(shí)的污染物降解情況好氧顆粒污泥在世界各地得到了廣泛的運(yùn)用，運(yùn)行好氧顆粒污泥反應(yīng)器60