1、第四章污水的生物處理biological sewage treatment,第一節(jié)概述,一、污水生物處理的概念 1.生物降解作用 2.生物化學(xué)法的定義 廢水的生物處理方法是利用生物的新陳代謝作用，對廢水中的污染物質(zhì)進行轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定、使之無害化的處理方法。 簡單講就是利用微生物來氧化分解廢水中的有毒有害物質(zhì)的方法。 對污染物進行轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定的主體是微生物。由于微生物具有來源廣、易培養(yǎng)、繁殖快、對環(huán)境適應(yīng)性強、易變異等特性，因此在使用上能較容易地采集菌種進行培養(yǎng)增殖，并在特定條件下進行馴化使之適應(yīng)有毒工業(yè)廢水的水質(zhì)條件。 微生物的生存條件溫和，新陳代謝過程中不需高溫高壓，它是不需投加催化劑的催化反應(yīng)，

2、用生化法促使污染物的轉(zhuǎn)化過程與一般化學(xué)法相比優(yōu)越得多。 處理廢水的費用低廉，運行管理較方便，所以生化處理是廢水處理系統(tǒng)中最重要的過程之一，目前，這種方法已廣泛用作生活污水及工業(yè)有機廢水的二級處理。,3.生物法的優(yōu)點： 基建投資省，處理費用低 去除效果好 不產(chǎn)生二次污染，不加藥劑 過程穩(wěn)定，簡單 二、污水生物處理的對象 呈溶解狀態(tài)和膠體狀態(tài)的有機物 并附帶除去大部分的懸浮物 N、P營養(yǎng)元素 少量無機物 三、污水生物處理的類型 對溶解氧的需求不同： 好氧生物處理 缺氧生物處理 厭氧生物處理 微生物的生長方式不同： 懸浮生長型活性污泥法 附著生長型生物膜法 自然、人工,四、微生物基本知識 1.微生物

3、的定義 2.微生物的分類 非細胞結(jié)構(gòu)生物病毒界 細胞結(jié)構(gòu)生物： 原核細胞生物：細菌、放線菌、藍綠細菌、克立次氏體、粘細菌、螺旋體、枝原體及衣原體等 真核細胞生物：酵母菌、霉菌、除藍藻以外的藻類、原生動物、高低等動物和植物等,3.微生物的特點： 體積小，面積大 生長旺，繁殖快 分布廣，種類多 吸收多，轉(zhuǎn)化快 適應(yīng)強，易變異,4.微生物的代謝作用 分解代謝 合成代謝 5.微生物的營養(yǎng)及培養(yǎng)基 水 碳源和能源 氮源 無機鹽：磷、硫、鎂、鐵、鈣、鉀、微量元素 生長因素,五、生物處理的原理 （一）微生物的分解代謝過程 污水生物處理就是利用微生物的代謝功能，代謝由分解代謝（異化）和合成代謝（同化）兩個過程

4、組成，是物質(zhì)在微生物細胞內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)的總稱，這些反應(yīng)都是在酶的催化作用下進行，被酶催化的物質(zhì)稱為底物，不同微生物底物不同，異氧微生物利用有機物，自養(yǎng)微生物利用無機物。 生物體在生命活動中所需要的能量是通過代謝物在體內(nèi)的氧化而獲得的，稱為生物氧化。 1.發(fā)酵 條件：厭氧 C6H12O62CH3CH2OH+2CO2+92.0kJ,2.呼吸作用 生物體在生命活動中所需要的能量是通過代謝物在體內(nèi)的氧化而獲得的，稱為生物氧化，因為這一過程通常消耗氧，生成二氧化碳和水，又稱為呼吸作用。 （1）有氧呼吸 自養(yǎng)微生物: C6H12O6+6O26CO26H2O+2817.3 kJ 異氧微生物: NH4+

5、2O2 NO3-+2H+H2O+能量 （2）無氧呼吸 以含氧化合物代替分子氧。 C6H12O64 NO3- 6CO26H2O2N2+1755.6 kJ,（二）污水的好氧生物處理（aerobic biological treatment） 1.原理 是污水中有分子氧存在的條件下，利用好氧微生物（主要是好氧細菌和兼性細菌）降解有機物，使其穩(wěn)定、無害化的處理方法 2.特點： 反應(yīng)速度較快 處理效果好，能達到排放標準。 不足：能耗高 適用：中低濃度的有機廢水 應(yīng)用：活性污泥法 、生物膜法,（三）污水的厭氧生物處理（anaerobic biological treatment） 1.原理 是在沒有游離氧

6、的條件下。兼性細菌與厭氧細菌降解有機物的處理方法 2.特點 運行費用低 回收能量 不足：反應(yīng)速度慢 難達標排放,（四）好氧生物處理與厭氧生物處理的區(qū)別 （1）起作用的微生物群種不同 （2）產(chǎn)物不同 （3）反應(yīng)速度不同 好氧分解提供O2作H的受體，有機物轉(zhuǎn)化速度快，用較小設(shè)備處理較多的水。厭氧分解不需供O2 ，無O2作H的受體，轉(zhuǎn)化速度慢，效率低，時間長，副產(chǎn)物多。 （4）對環(huán)境條件要求不同 好氧生物處理要求充足供氧，對其它環(huán)境條件要求不太嚴格；厭氧生物處理要求絕對厭氧環(huán)境，對其它環(huán)境條件（如pH值，溫度等）要求甚嚴，一般要求有機物濃度1000mg/l。,六、工業(yè)廢水的可生化性的評價: 可生化的

7、、難生化的、不可生化無毒、不可生化有毒 1.測定不同有機物濃度下微生物的相對耗氧速率,2.測定工業(yè)廢水的生化呼吸線,3.測定有關(guān)水質(zhì)指標,第二節(jié) 微生物的生長和動力學(xué)基礎(chǔ) 一、微生物的生長規(guī)律 延遲期（適用期） 對數(shù)期 靜止期 衰老期 最先擔當凈化任務(wù)的是異氧菌和腐生性真菌，細菌特別是球狀細菌起者最關(guān)鍵的作用，優(yōu)良運轉(zhuǎn)的活性污泥，是以絲狀菌為骨架由球狀菌組成的菌膠團。沉降性好，隨著活性污泥的正常運行，細菌大量繁殖，開始生長原生動物，是細菌一次捕食者?；钚晕勰喑Ｒ姷脑鷦游镉斜廾x、肉毛蟲、纖毛蟲和吸管蟲?；钚晕勰喑墒鞎r固著型的纖毛蟲、種蟲占優(yōu)勢；后生動物是細菌的二次捕食者，如輪蟲、線蟲等只能在

8、溶解氧充足時才出現(xiàn)，所以當出現(xiàn)后生動物時說明處理水質(zhì)好轉(zhuǎn)標志。,二、微生物的生長環(huán)境 微生物的營養(yǎng) 溫度 PH值 溶解氧 有毒物質(zhì),三、微生物生長動力學(xué) （一）微生物群體的增長速率,onod公式：,（二）底物利用速率 勞倫斯-麥卡蒂方程： 產(chǎn)率系數(shù)：Y=dX/dS r= /Y,第六節(jié)莫諾特方程式,（三）微生物增長基本方程 底物分解： 微生物增長： 微生物增長的基本方程：微生物增長速率和底物利用速率的關(guān)系,第三節(jié)活性污泥法,一.活性污泥法的基本概念 向生活污水注入空氣進行曝氣，并持續(xù)一段時間以后，污水中即生成一種絮凝體。這種絮凝體主要是由大量繁殖的微生物群體所構(gòu)成，它有巨大的表面積和很強的吸附性

9、能，稱為活性污泥(activated sludge)。,輪蟲捕食,二、活性污泥法的基本流程,初沉池,曝氣池,二沉池,廢水,空氣,回流污泥,處理水,三、活性污泥的形態(tài)、組成及性能指標 （一）活性污泥的形態(tài)與組成： 活性的微生物 : 細菌 放線菌 真菌 原生動物：鞭毛類；肉足類；纖毛類：鐘蟲；吸管類 后生動物：輪蟲、線蟲、浮游甲殼動物等 其中以各種細菌和原生動物為主，細菌是活性污泥組成和凈化功能的中心，是微生物的最主要部分，活性污泥中的原生動物以細菌未攝食對象，在促進活性污泥的絮凝、澄清和提高出水水質(zhì)方面有重要作用。在種屬和數(shù)量上是隨處理水的水質(zhì)和細菌的狀態(tài)變化而變化的。 原生動物和后生動物出現(xiàn)的

10、順序：細菌植物型鞭毛蟲肉足類動物型鞭毛蟲游泳性纖毛蟲、吸管蟲固著性纖毛蟲輪蟲 原生動物和微型后生動物的演替判斷水質(zhì)和污水處理程度，還可以判斷污泥培養(yǎng)成熟程度； 根據(jù)原生動物的種類判斷活性污泥和處理水質(zhì)的好壞； 根據(jù)原生動物遇惡劣環(huán)境改變個體形態(tài)及其變化過程判斷進水水質(zhì)變化和運行中出現(xiàn)的問題。 微生物自身氧化的殘留物 吸附在活性污泥上不能被生物降解的有機物和無機物組成。,菌膠團是以細菌、原生動物和后生動物所組成的活性微生物Ma為主體、惰性無機物Mii、未被微生物分解的有機物Mi和微生物自身代謝的殘留物Me Ma-25-50% Me-0-17% Mi-5-65% Mii-20-30% 其中微生物是

11、活性污泥的主要組成部分?；钚晕勰嘀械奈⑸镉质怯杉毦?、真菌、原生動物、后生動物等多種微生物群體相結(jié)合所組成的一個生態(tài)系。 活性污泥通常為黃褐色絮狀顆粒，其直徑一般為0.022mm，含水率一般為99.299.8，密度因含水率不同而異，一般為1.0021.006g/cm3。 細菌是活性污泥組成和凈化功能的中心，是微生物的最主要部分。 污水中有機物的性質(zhì)決定那些種屬的細菌占優(yōu)勢。,（二）活性污泥的性能指標 1.混合液懸浮固體(mixed liquor suspension solid, MLSS) 混合液是曝氣池中污水和活性污泥混合后的混合懸浮液。 混合液固體懸浮物數(shù)量是指單位體積混合液中干固體的含

12、量，單位為mg/L或g/L，工程上還常用kg/m3，也稱混合液污泥濃度（一般用X表示）。 它是計量曝氣池中活性污泥數(shù)量多少的指標。一般活性污泥法中，MLSS濃度一般為24g/L。,2.混合液揮發(fā)性懸浮固體 (mixed liquor volatile suspension solid, MLVSS) 指混合液懸浮固體中的有機物的重量，單位為mg/L、g/L或kg/m3。 把混合液懸浮固體在600焙燒，能揮發(fā)的部分即是揮發(fā)性懸浮固體，剩下的部分稱為非揮發(fā)性懸浮固體（MLNVSS）。 一般在活性污泥法中用MLVSS表示活性污泥中微生物的含量。在一般情況下，MLVSS/MLSS的比值較固定，對于生活

13、污水，常在0.75左右。對于工業(yè)廢水，其比值視水質(zhì)不同而異。,3.污泥沉降比(settling volume, sludge sedimentation ratio, SV) 污泥沉降比是指曝氣池混合液在l00mL量筒中，靜置沉降30min后，沉降污泥所占的體積與混合液總體積之比的百分數(shù)。所以也常稱為30 min沉降比SV 30。一般城市污水的 SV 30值在15-30%. 正常的活性污泥在沉降30min后，可以接近它的最大密度，故污泥沉降比可以反映曝氣池正常運行時的污泥量?？捎糜诳刂剖Ｓ辔勰嗟呐欧拧?它還能及時反映出污泥膨脹等異常情況，便于及早查明原因，采取措施。 污泥沉降比測定比較簡單，并

14、能說明一定問題，因此它成為評定活性污泥的重要指標之一。,4.體積指數(shù)也稱污泥容積指數(shù)，是指曝氣池出口處混合液，經(jīng)30min靜置沉降后，沉降污泥體積中1g干污泥所占的容積的毫升數(shù)，單位為mL/g，但一般不標出。 它與污泥沉降比有如下關(guān)系： SVI=(SV10)/X 式中：X的單位為g/L，SVI以百分數(shù)代入。 SVI值能較好地反映出活性污泥的松散程度(活性)和凝聚、沉降性能。 SVl值過低，說明污泥顆粒細小緊密，無機物多，缺乏活性和吸附力； SVI值過高，說明污泥難于沉降分離，并使回流污泥的濃度降低，甚至出現(xiàn)污泥膨脹(sludge bulking)，導(dǎo)致污泥流失等后果。 一般認為，處理生活污水時

15、SVI200時，沉降性能不好。 一般控制SVI為50150之間較好。,某曝氣池污泥沉降比SV=30%，混合液懸浮固體濃度為X=3000mg/l，則,5.活性污泥的生物相(organism culture) 活性污泥中出現(xiàn)的是普通的微生物。 主要是細菌、放線菌、真菌、原生動物（如鐘蟲、蓋纖蟲）和少數(shù)其他微型動物。 在正常情況下，細菌主要以菌膠團形式存在，游離細菌僅出現(xiàn)在未成熟的活性污泥中，也可能出現(xiàn)在廢水處理條件變化 (如毒物濃度升高、pH值過高或過低等)，使菌膠團解體時。 游離細菌多是活性污泥處于不正常狀態(tài)的特征。,四、活性污泥的增值規(guī)律 活性污泥的增長： 延遲期 對數(shù)增長期 穩(wěn)定期 衰亡期

16、污泥負荷：有機底物量F與微生物量M的比值F/M,是活性污泥微生物增殖速率的重要影響因素。,五、活性污泥凈化過程與機理 1.初期去除與吸附作用 在很多活性污泥系統(tǒng)里，當污水與活性污泥接觸后很短的時間（1045 min)內(nèi)就出現(xiàn)了很高的有機物(BOD)去除率。 這種初期高速去除現(xiàn)象是吸附作用所引起的。由于污泥表面積很大(可達200010000m2/m3混合液)，且表面具有多糖類粘質(zhì)層，因此，污水中懸浮的和膠體的物質(zhì)是被絮凝和吸附去除的。 2.微生物的代謝作用 活性污泥中的微生物以污水中各種有機物作為營養(yǎng)，在有氧的條件下，將其中一部分有機物合成新的細胞物質(zhì)(原生質(zhì))，對另一部分有機物則進行分解代謝，

17、即氧化分解以獲得合成新細胞所需要的能量，并最終形成CO2和H2O等穩(wěn)定物質(zhì)。,3.絮凝體的形成與凝聚沉降 如果形成菌體的有機物不從污水中分離出去，這樣的凈化不能算結(jié)束。 為了使菌體從水中分離出來，現(xiàn)多采用重力沉降法。如果每個菌體都處于松散狀態(tài)，由于其大小與膠體顆粒大體相同，它們將保持穩(wěn)定懸浮狀態(tài)，沉降分離是不可能的。為此，必須使菌體凝聚成為易于沉降的絮凝體。 絮凝體的形成是通過絲狀細菌來實現(xiàn)的。,六、曝氣原理與方法 （一）曝氣的作用和要求 1.曝氣作用 （1）供氧 （2）攪拌混合作用，使活性污泥在混合液中保持懸浮狀態(tài)，與廢水充分接觸混合 2.曝氣的要求 （1）達到處理效果 （2）能耗低 良好的

18、曝氣設(shè)備除應(yīng)當具有較高的動力效率和氧轉(zhuǎn)移效率外，還應(yīng)盡可能滿足下列要求： （a）攪拌均勻；（b）構(gòu)造簡單； （c）能耗少；（d）價格低； （e）性能穩(wěn)定，故障少； （f）不產(chǎn)生噪音及其它公害； （g）對某些工業(yè)廢水耐腐蝕性強。,（二）氣體傳遞原理 1.雙膜理論 2.氧的傳遞速率方程 影響因素： 加強液相主體的紊流程度，降低液膜厚度，加速氣液界面的更新，克服液膜障礙的最有效的方法是快速變換氣-水界面，曝氣攪拌正是如此，增大氣液接觸面積 提高氣相中的氧分壓，增大液相中的s ,以提高氧轉(zhuǎn)移速率。,（三）KLa的測定 KLa氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)是評價空氣擴散裝置共氧能力的重要參數(shù)。 充氧實驗： 1.脫除清水中

19、的溶解氧 2.曝氣 （四）氧轉(zhuǎn)移的影響因素 1.污水水質(zhì) KLa（污水）= KLa s（污水）= s 2.溫度影響 KLa（T）= KLa（20) 1.024（T-20） 3.氧分壓,（五）曝氣方法和設(shè)備 1.曝氣設(shè)備的性能指標 （1）動力效率Ep：每消耗1kWh電能轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量。 （2）氧的利用效率EA：通過鼓風曝氣轉(zhuǎn)移到混合溶液中的氧量占總供氧的百分比。 （3）氧的轉(zhuǎn)移效率EL（充氧能力）通過機械曝氣裝置，在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量。 2.曝氣的基本方法： 鼓風曝氣 機械爆氣 鼓風機械曝氣聯(lián)合,3.鼓風曝氣 鼓風曝氣是傳統(tǒng)的曝氣方法，它由加壓設(shè)備、擴散裝置和管道系統(tǒng)三部分組成

20、。 加壓設(shè)備一般采用回轉(zhuǎn)式鼓風機，也有采用離心式鼓風機的，為了凈化空氣，其進氣管上常裝設(shè)空氣過濾器，在寒冷地區(qū)，還常在進氣管前設(shè)空氣預(yù)熱器。,擴散裝置的分類： 小氣泡擴散裝置：擴散板、擴散管或擴散盤屬小氣泡擴散裝置； 中氣泡擴散裝置：穿孔管屬中氣泡擴散裝置； 大氣泡擴散裝置：豎管曝氣屬大氣泡擴散裝置； 微氣泡：水力剪切擴散裝置：倒盆式、撞擊式和射流式屬水力剪切擴散裝置 機械剪切擴散裝置：渦輪式屬機械剪切擴散裝置。,1）擴散板、擴散管、擴散盤 擴散板是用多孔性材料制成的薄板，有陶土制、塑料制或其他材料制成的，其形狀可做成方形或長方形，方形擴散板尺寸通常為300300（2540)mm，擴散板安裝在

21、池底一側(cè)的預(yù)留槽上，空氣由豎管進入槽內(nèi)，然后通過擴散板進入混合液。 擴散板的通氣率一般為l1.5m3/m2min，氧利用率約10，充氧動力效率約為2kgO2/kWh。 缺點是板的孔隙小、空氣通過時壓力損失大、容易堵塞。,擴散板及其安裝方式,擴散管示意圖,擴散管是由陶質(zhì)多孔管組成，其內(nèi)徑4475mm，壁厚614mm，長60Omm，每l0根為一組，通氣率為1215m3/根h。 目前用軟管代替陶質(zhì)多孔管,圓帽蓋型擴散器,網(wǎng)狀膜擴散器,該曝氣器采用網(wǎng)狀膜代替曝氣盤用的各種曝氣板材，其網(wǎng)很薄，網(wǎng)上的孔徑筆直，濾水透氣效果均優(yōu)于微孔板材，不易發(fā)生堵塞。 網(wǎng)膜采用聚醋酸纖維制成的。網(wǎng)狀膜曝氣器采用底部供氣，

22、空氣經(jīng)分配器第一次切割后均勻分布到氣室內(nèi)，高速氣流經(jīng)切割分配到網(wǎng)狀膜的各個部位受到阻擋，然后通過特制網(wǎng)膜微孔的第二次切割形成微小氣泡(直徑23mm)勻地分布擴散到水中。,膜片微孔曝氣器 曝氣器的氣體擴散裝置采用微孔合成橡膠膜片，膜片上開有150200m的同心圓布置的5000個自閉式孔眼。 當充氣時空氣通過布氣管道，并通過底座上的孔眼進入膜片和底座之間，在空氣的壓力作用下，使膜片微微鼓起，孔眼張開，達到布氣擴散的目的。 優(yōu)點：不堵塞，可以省去空氣濾清裝置。,穿孔管曝氣器及布置方式,淺層曝氣池,3)豎管 豎管曝氣是在曝氣池的一側(cè)布置以橫管分支成梳形的豎管，豎管直徑在l5mm以上，離池底150mm左

23、右。 下圖所示為一種豎管擴散器及其布置的示意圖。豎管屬于大氣泡擴散器，由于大氣泡在上升時形成較強的紊流并能夠劇烈地翻動水面，從而加強了氣泡液膜層的更新和從大氣中吸氧的過程,豎管擴散器及其布置形式,4）水力剪切擴散裝置 屬于水力剪切擴散裝置的有倒盆式、射流式、固定螺旋式和撞擊式等右圖是倒盆式擴散器 倒盆式擴散器,射流式曝氣器,金山l型曝氣噴頭和SX-l型曝氣噴頭,散流式曝氣器,固定螺旋式曝氣器： 國內(nèi)外開始使用一種稱為固定螺旋式曝氣器(也稱靜態(tài)曝氣器)的裝置。 它是由35節(jié)筒體組成的，每節(jié)為 300 (450) 300，每節(jié)內(nèi)安裝著90度或180度轉(zhuǎn)動的固定螺旋葉片，相鄰兩節(jié)螺旋葉片旋轉(zhuǎn)方向相反

24、，相錯90度，空氣從筒底部進入曝氣筒形成氣水混合液。混合液在筒內(nèi)反復(fù)與器壁碰撞，迂回上升，空氣泡在上升的過程中被螺旋葉片反復(fù)切割，形成小氣泡。,固定螺旋曝氣器,4.機械曝氣 機械曝氣設(shè)備的式樣較多，大致可歸納為葉輪和轉(zhuǎn)刷兩大類。 曝氣葉輪有安裝在池中與鼓風曝氣聯(lián)合使用的，也有安裝在池面的，后者稱“表面曝氣”。表面曝氣具有構(gòu)造簡單，動力消耗小，運行管理方便，氧吸收率高的優(yōu)點，故應(yīng)用較多。常用的表面曝氣葉輪有泵型，倒傘型和平板型。,幾種葉輪曝氣器,不同的轉(zhuǎn)刷曝氣器,曝氣器的選擇原則： 對于較小的曝氣池，采用機械曝氣器能減少動力費用，并省去鼓風曝氣所需的管道系統(tǒng)和鼓風機等設(shè)備，維護管理也比較方便。

25、這類曝氣器的缺點是，轉(zhuǎn)速高，其動力消耗隨曝氣池的增大而迅速增大，所以曝氣池不能太大。 這種曝氣器需要較大的表面積，因此曝氣池的深度也受到限制。還有，如果曝氣池中產(chǎn)生泡沫，將嚴重降低充氧能力。 鼓風曝氣供應(yīng)空氣的伸縮性較大，曝氣效果也較好，一般用于較大的曝氣池。 鼓風曝氣的缺點是需要鼓風機和管道系統(tǒng)。曝氣頭易堵塞。,七、曝氣池的類型與構(gòu)造 從混合液流型可分為推流式、完全混合式和循環(huán)混合式三種； 從平面形狀可分為長方廊道形、圓形或方形、環(huán)形跑道形三種； 從采用的曝氣方法可分為鼓風曝氣式、機械曝氣式以及兩者聯(lián)合使用的聯(lián)合式三種； 從曝氣池與二次沉淀池的關(guān)系可分為分建式和合建式兩種。,1.推流式曝氣池

26、 推流式曝氣池為長方廊道形池子，常采用鼓風曝氣，擴散裝置排放在池子的一側(cè)，見下圖。這樣布置可使水流在池中呈螺旋狀前進，增加氣泡和水的接觸時間。 曝氣池的數(shù)目隨污水廠大小和流量而定，在結(jié)構(gòu)上可以分成若干單元，每個單元包括幾個池子，每個池子常由一至四個折流的廊道組成。,推流式曝氣池結(jié)構(gòu)示意圖,曝氣池的池長可達100m。為了防止短流，廊道長度和寬度之比應(yīng)大于5，甚至大于10。 為了使水流更好的旋轉(zhuǎn)前進，寬深比不大于2，常在1.52之間。池深常在35m。 曝氣池進水口一般淹沒在水面以下，以免污水進入曝氣池后沿水面擴散，造成短流，影響處理效果。 曝氣池出水設(shè)備可用溢流堰或出水孔。通過出水孔的水流流速一般

27、較小(0.10.2m/s)，以免污泥受到破壞。,2.完全混合式曝氣池 完全混合式曝氣池常采用葉輪供氧，多以圓形、方形或多邊形池子作單元，主要是因為需要和葉輪所能作用的范圍相適應(yīng)。 改變?nèi)~輪的直徑可以適應(yīng)不同直徑(邊長)、不同深度的池子需要。長方形曝氣池可以分成一系列相互銜接的方形單元，每個單元設(shè)置一個葉輪。 使用完全混合式曝氣池時，為了節(jié)約占地面積，常常是把曝氣池和沉淀池合建。,圓形曝氣沉淀池,方形曝氣沉淀池,長方形曝氣沉淀池,分建式完全混合系統(tǒng),3.循環(huán)混合式曝氣池 循環(huán)混合式曝氣池多采用轉(zhuǎn)刷供氧，其平面形狀如環(huán)形跑道，如下圖所示。循環(huán)混合式曝氣池也稱氧化渠或氧化溝（oxidation di

28、tch)，是一種簡易的活性污泥系統(tǒng)，屬于延時曝氣法。 氧化溝的平面圖像跑道一樣，轉(zhuǎn)刷設(shè)置在氧化渠的直段上，轉(zhuǎn)刷旋轉(zhuǎn)時混合液在池內(nèi)循環(huán)流動，流速保持在0.3m/s以上，使活性污泥呈懸浮狀態(tài)。,氧化渠的典型布置,氧化渠的流型為環(huán)狀循環(huán)混合式，污水從環(huán)的一端進入，從另一端流出。 一般混合液的環(huán)流量為進水量的數(shù)百倍以上，接近于完全混合，具備完全混合曝氣池的若干特點。 氧化溝的特點： （a）簡化了預(yù)處理，氧化溝水力停留時間和污泥齡比一般生物處理法長，懸浮有機物可與溶解性有機物同時得到較徹底的去除，排出的剩余污泥已得到高度穩(wěn)定，因此氧化溝可以不設(shè)初次沉淀池，污泥也不需要進行厭氧消化；,（b）占地面積少，因

29、在流程中省略了初次沉淀池、污泥消化池，有時還可省略二次沉淀池和污泥回流裝置，使污水廠總占地面積不僅沒有增大，相反還可縮小； （c）從溶解氧的分布看，氧化溝具有推流特性，溶解氧濃度在沿池長方向形成濃度梯度，形成好氧、缺氧和厭氧條件。通過對系統(tǒng)合理的設(shè)計與控制，可以取得最好的除磷脫氮效果。 另外，氧化溝的曝氣方式也不限于轉(zhuǎn)刷一種，也可以用其它方法曝氣。氧化溝的構(gòu)造形式也是多種多樣的，根據(jù)不同的目的可以設(shè)計多種形式的氧化溝。 氧化溝技術(shù)是近年來發(fā)展較快的生物水處理技術(shù)之一。,八、活性污泥法的工藝類型 （一）傳統(tǒng)活性污泥法 傳統(tǒng)的活性污泥法具有處理效率高，出水水質(zhì)好，剩余污泥量較少的優(yōu)點。 優(yōu)點： （

30、1）一般呈推流式。池起始端易進入對數(shù)生長期。末端微生物進入內(nèi)源呼吸，池的率效 （2）曝氣時間長，吸附量大，去除率高9095%。 （3）污泥顆粒大，易沉降。 （4）污泥量少，剩余污泥量占不到回流的10%。 缺點： （1）耐沖擊負荷差，不適于水質(zhì)變化大的水質(zhì)。 （2）長廊式供氧利用率低，能耗較高。 （3）處理時間長，曝氣48h 供氧與需氧間存在著不可克服的矛盾、體積負荷小、曝氣池體積相當龐大、占地面積大，基建投資高等,（二） 漸減曝氣 （三）階段曝氣：多點進水 優(yōu)點：（1）有機場分配均勻，需氧量均勻。 （2）活性污泥濃度不均勻，前端濃，后端稀，有利于提高曝氣池利用率，出流混合液濃度降低。 （3）在

31、相同的BOD負荷條件下，逐步曝氣法的BOD容積負荷可明顯增大，去除一定量的BOD，曝氣池容積僅為普通法的一半，減少占地面積。 缺點：（1）工藝復(fù)雜，運行管理要求高。 （2）漸減曝氣或多點進水管線，閥門增多。,（四）吸附再生活性污泥法（接觸穩(wěn)定法） 優(yōu)點： （1）吸附和污泥活化（再生）分別在兩個系統(tǒng)中進行，省去初沉池，有利于提高吸附氧化有機物的能力。有利于活性污泥的活化，縮短吸附和活化時間，吸附的曝氣時間短（1030分）。（2）回流污泥量大，對廢水適應(yīng)性大，調(diào)濟平衡能力強，回流比大50100%。缺點：（1）吸附時間短，處理效率低8590%；（2）污泥回流量多，增加回流污泥泵的容量。（五）完全混合

32、法 優(yōu)點：（1）完全混合法進水與池內(nèi)廢水完全混合，營養(yǎng)物和需氧率都均勻，微生物接觸的濃度進出水相同。故承受負荷高，污泥負荷率高于其它活性污泥法。（2）微生物的工作點面寬，可以在對數(shù)生長期，也可以在衰減增長期。缺點：（1）池結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管理要求高；（2）池合建一體，進出水、排泥、回流系統(tǒng)復(fù)雜，工藝難度大。,（六）延時曝氣（氧化溝 ） （1）曝氣時間長，負荷低，控制微生物生長在內(nèi)源呼吸，排泥量少，適合于處理高濃度廢水，水量少的系統(tǒng)；（2）低負荷，處理效果好，高于9095%；（3）自動化程度高，管理方便。缺點：（1）曝氣時間長，能耗高；（2）自動化程度高，基建投資大。（七）純氧曝氣 （八）淺層曝氣 氣

33、泡形成和破裂瞬間的氧傳遞速率最大、還可以節(jié)省動力費用。 適宜范圍：0.6-0.8米 （九）深層曝氣：深井曝氣10-20米 大大節(jié)約用地面積，深度增加可促進氧傳遞速率。 （十）高負荷曝氣或變型曝氣 曝氣時間短、部分處理 （十一）克勞斯法 引入?yún)捬跸纳锨逡海a充氨氮 、防止污泥膨脹,（十二）氧化溝 轉(zhuǎn)刷曝氣 鼓風曝氣 與沉淀池分建式 合建式 （十三）吸附生物降解工藝（AB法） A段：高負荷運行 B段：低負荷運行 AB法即兩段活性污泥法，A段高負荷，污泥負荷達26kg/kgd， 為普通法的1020倍，污泥平均停留時間短(0.30.5d)，水力停留時間約為30min。DO控制0.20.7mg/L，

34、接近兼性好氧方式進行，污泥產(chǎn)率高。B段低負荷，污泥負荷為0.150.3kg/kgd，污泥平均停留時間為1520d，水力停留時間為23h，DO=l2mg/L。AB法的基本特點是：(1)A段高負荷，抗沖擊負荷能力強，經(jīng)A段后有機大分子降為小分子，提高B段可生化性，提高處理效果；(2)原水連續(xù)流入A段，水力停留時間和污泥停留時間短，使短世代原核微生物穩(wěn)定繁殖，工藝穩(wěn)定性提高，除P效果好，為B段硝化創(chuàng)造條件。,（十四）序批式活性污泥法SBR法 進水 曝氣 沉淀 排水 閑置,九、活性污泥法的設(shè)計計算 活性污泥法系統(tǒng)的工藝設(shè)計包括：（1）流程選擇； （2）曝氣池容積的確定； （3）供氧設(shè)備的設(shè)計； （4）

35、二次沉淀池澄清區(qū)與污泥區(qū)容積的選擇的確定； （5）剩余污泥量的計算 （一）計算方法 1.經(jīng)驗負荷法 污泥負荷Ns= 一般0.30.5 容積負荷Nv= 2.動力學(xué)計算法：勞倫斯和麥卡蒂法,（二）工藝流程的選擇 （三）曝氣池容積 經(jīng)驗負荷法： 工藝運行中幾個應(yīng)注意的問題：(1)、NS要考慮處理水的要求和污泥的沉降性能。一般欲得90以上的去除率，SVI若在80150范圍內(nèi)，污泥負荷應(yīng)在0.20.5kgkgd范圍內(nèi). (2)不同的工藝NS值不一樣(3)、采用較高的污泥濃度可以縮小曝氣池容積，但污泥濃度的提高將相應(yīng)地提高氧的供應(yīng)量，此外，曝氣池的懸浮固體不可能高于回流污泥的懸浮固體，若兩者愈接近，回流比

36、就愈大。X（混合液懸浮固體）濃度過高，氧的利用率下降，使懸浮顆粒微細而分散，吸附力小，不易沉降。,（三）供氧設(shè)備的設(shè)計 1.需氧量 O2=aqvSr+bVXv 說明： a- 氧化每KgBOD需氧千克數(shù)，Kgo2 /KgBOD，一般0.42-0.53 -污泥自身氧化需氧率， Kgo2 /KgMLVSS.d，一般為0.188-0.11 揮發(fā)性懸浮固體濃度MLVSS，Xv=Fx=0.75x qv-設(shè)計流量 Sr-有機物基質(zhì)降解量,2.供氧量Ra 供氧量Ra =需氧量1.2（富裕系數(shù)） 供氧量Ra -標準狀態(tài)供氧量R0 3.供氣量Gs Gs=（R0/0.3EA）100 4.風壓的計算 5.風機選擇,（

37、四）二次沉淀池澄清區(qū)與污泥區(qū)容積的選擇的確定 （五）剩余污泥量的計算 1.污泥產(chǎn)量 干污泥： XV=a1QSr-b1Vxv a1;污泥增殖系數(shù)0.5-0.7 b1:污泥自身氧化率0.04-0.1 Xv:揮發(fā)性懸浮固體濃度0.75X,2.污泥回流率r式中 X0、Xr、X-分別為流入曝氣池的廢水、回流污泥和曝氣池混合液的懸浮固體濃度，(mg/l)。 X-Xo為實際回流污泥SS濃度； Xr-X凈增回流污泥SS濃度。,某曝氣池污泥濃度為2000mg/L，混合液在100mL量筒內(nèi)經(jīng)30分鐘沉淀量為20mL（其沉淀污泥的性能與二沉池回流污泥的性能相同），計算： （1）污泥沉降比SV30。 （2）污泥體積指

38、數(shù)SVI。 （3）回流污泥濃度。 （4）回流比。,十、活性污泥法系統(tǒng)的運行管理 （一）系統(tǒng)的投產(chǎn)與活性污泥的培養(yǎng)馴化 1.活性污泥的培養(yǎng)馴化 （1）引生活污水調(diào)節(jié)BOD5至200300mgL，在曝氣池內(nèi)進行連續(xù)曝氣，一般在1520下經(jīng)一周，出現(xiàn)活性污泥絮體，掌握換水和排放剩余污泥，以補充營養(yǎng)和排除代謝產(chǎn)物。當出現(xiàn)大量絮體時停止曝氣，靜止沉淀1l.5h，排放約占總體積6070，調(diào)節(jié)生活污水進水量，繼續(xù)曝氣，當沉降比接近30時，說明池中混合液污泥濃度已滿足要求。從引水曝氣曝氣污泥成熟具良好凝聚和沉降性。一般710天為周期，BOD5去除率達95%左右。（2）擴大培養(yǎng)。連續(xù)換水曝氣投入使用，回流50%

39、，兩周成熟，投入正常運行。2、活性污泥的馴化如果進行工業(yè)廢水處理，則在培養(yǎng)成熟的活性污泥中逐漸增加工業(yè)廢水的比例，直到滿負荷，活性污泥正常運行為正。,2.試運行 確定最佳的運行條件 （二）運行效果的檢測 1.反映處理效果的項目 2.反映污泥情況的項目 3.反映污泥營養(yǎng)和環(huán)境條件的項目,（三）活性污泥運行的異常情況 1.污泥膨脹 正常的活性污泥沉降性能好，其SVI約為50150之間，含水率在99%左右，當污泥變質(zhì)時，污泥不易沉淀，SVI值增高，污泥的結(jié)構(gòu)松散和體積膨脹，含水率上升，澄清液稀少，顏色也有異變，這種現(xiàn)象稱為污泥膨脹。,1）絲狀菌繁殖引起的膨脹原因：污泥中絲狀菌過渡增長繁殖的結(jié)果，絲狀

40、菌作為菌膠團的骨架，細菌分泌的外酶通過絲狀菌的架橋作用將千萬個細菌凝結(jié)成菌膠團吸附有機物形成活性污泥的生態(tài)系統(tǒng)。但當絲狀菌大量生長繁殖，活性菌膠團結(jié)構(gòu)受到破壞，形成大量絮體而漂浮于水面，難于沉降。這種現(xiàn)象稱為絲狀菌繁殖膨脹。絲狀菌增長過快的原因：a、溶解氧過低，0.72.0mg/lb、沖擊負荷有機物超出正常負荷，引起污泥膨脹c、進水化學(xué)條件變化：是營養(yǎng)條件變化，一般細菌在營養(yǎng)為BOD5：N：P100：5：1的條件下生長，但若磷含量不足，CN升高，這種營養(yǎng)情況適宜絲狀菌生活。是硫化物的影響，過多的化糞池的腐化水及糞便廢水進入活性污泥設(shè)備，會造成污泥膨脹。含硫化物的造紙廢水，也會產(chǎn)生同樣的問題。一

41、般是加510mL/L氯加以控制或者用預(yù)曝氣的方法將硫化物氧化成硫酸鹽。是碳水化合物過多會造成膨脹。是pH值和水溫的影響，pH過低，溫度高于35度易引起絲狀菌生長。,解決辦法：針對引起膨脹的原因采取措施a、加大曝氣量或悶曝、降低進水量 b、控制F/M（污泥負荷） 調(diào)節(jié)進水和回流污泥c、添加營養(yǎng)物質(zhì)、調(diào)節(jié)PH值 d、投加漂白粉或液氯，抑制絲狀菌繁殖 e、污泥膨脹嚴重時投加鐵鹽絮凝劑或有機陽離子凝聚劑。,（2）非絲狀菌膨脹 非絲狀菌膨脹原因是污泥含有大量表面附著水，水質(zhì)含有很高的碳水化合物而含N量低，當這些碳水化合物被細菌降解時形成多糖類物質(zhì)，使代謝產(chǎn)物表面吸附表面水，說明C/N比失調(diào)或水溫過低。解

42、決辦法：增加N的比例，引進生活污水以增加蛋白質(zhì)的成分，調(diào)節(jié)水溫不低于5度。,2.污泥解體 處理水質(zhì)混濁，污泥絮凝體微細化，處理效果變壞 原因：運行不穩(wěn)定，有毒物質(zhì) 3.污泥腐化 在沉淀池內(nèi)污泥由于缺氧而引起厭氧分解，產(chǎn)生甲烷及二氧化碳氣體，污泥吸附氣體上浮。解決辦法：加大曝氣池供氧量，提高出水溶解氧，減少污泥在二沉池中的停留時間，及時排走剩余污泥。,4.污泥上浮 污水在二沉池中經(jīng)過長時間造成缺氧(DO在0.5mgL以下)，則反硝化菌會使硝酸鹽轉(zhuǎn)化成氨和氮氣，在氨和氮逸出時，污泥吸附氨和氮而上浮使污泥沉降性降低。解決辦法：減少在二沉池中的停留時間，及時排泥，增加回流比。5.泡沫問題 廢水中含洗滌

43、劑等表面活性物質(zhì)解決辦法：曝氣池安噴灑清水管網(wǎng)或適當噴灑酸、堿等除泡劑。,第四節(jié)生物膜法,一、生物膜法概述 生物膜法分為以下三類： 1。潤壁型生物膜法廢水和空氣沿固定的或轉(zhuǎn)動的接觸介質(zhì)表面的生物膜流過，如生物濾池和生物轉(zhuǎn)盤等； 2。浸沒型生物膜法接觸濾料固定在曝氣池內(nèi)，完全浸沒在水中，采用鼓風曝氣，如接觸氧化法； 3。流動床型生物膜法使附著有生物膜的活性炭、砂等小粒徑接觸介質(zhì)懸浮流動于曝氣池中。,（一）生物膜的概念和形成過程 1.定義： 生物膜：附著在構(gòu)筑物掛膜介質(zhì)上，并在其上生長和繁殖，由細胞內(nèi)向外伸展的胞外多聚物使微生物細胞形成纖維裝的纏結(jié)結(jié)構(gòu)，生物膜通常具有空狀結(jié)構(gòu)，具有很強的吸附能力。

44、 2.生物膜的形成： 隨著微生物的不斷繁殖增長，廢水中懸浮物和微生物的不斷沉積，生物膜的厚度不斷增加，使生物膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。膜的表面和廢水接觸，吸取營養(yǎng)和溶解氧容易，微生物生長繁殖迅速，形成了由好氧和兼性微生物組成的好氧層（12mm）。在其內(nèi)部和介質(zhì)接觸的部分，營養(yǎng)和溶解氧的供應(yīng)條件差，微生物生長繁殖受到限制，好氧微生物難以生活，兼性微生物轉(zhuǎn)化為厭氧代謝方式，某些厭氧微生物恢復(fù)了活性，從而形成了由厭氧微生物和兼性微生物組成的厭氧層。厭氧層是在生物膜達到一定厚度時才出現(xiàn)的，隨著生物膜的增厚和外伸，厭氧層也隨著變厚。,（二）生物膜的生物相 生物膜的生物組成：細菌、真菌、藻類、原生動物、后生動物以

45、及一些肉眼可見的蠕蟲、昆蟲的幼蟲組成。,（三）生物膜凈化廢水的原理 生物膜呈蓬松的絮狀結(jié)構(gòu)，微孔多表面積大，具有很強的吸附能力。生物膜微生物以及吸附和沉積于膜上的有機物為營養(yǎng)料。增殖的生物膜脫落后進入廢水，在二次沉淀池中被截留下來，成為污泥。如果有機物負荷比較高，生物膜對吸附的有機物來不及氧化分解時，能形成不穩(wěn)定的污泥，這類污泥需要進行再處理，其處理水NO3-可在2mg/L左右，BOD5去除率為6090%。若負荷低，廢水經(jīng)過處理后，BOD5可以降到25mg/L以下，硝酸鹽（NO3-）含量在10mg/L以上。,（四）生物膜法的特點 1.附著于固體介質(zhì)表面上的微生物對水量，水質(zhì)的變化有較強的適應(yīng)性

46、。 2.能夠處理低濃度廢水 3.污泥沉降性能好，易于分離，不存在污泥膨脹問題 4.固體介質(zhì)有利于微生物形成穩(wěn)定的生態(tài)體系，棲息微生物的種類較多，處理效率高。 5.降解產(chǎn)物污泥量少。 6.管理方便，能耗低缺點：1.處理效果不如活性污泥法 2.容易堵塞 3.衛(wèi)生條件差 4.附著于固體表面的微生物量較難控制，操作伸縮性差。5.靠自然通風供氧，不如活性污泥供氧充足，容易產(chǎn)生厭氧。,二、生物濾池,生物濾池于1889年在勞倫斯實驗廠首先開始研究，1910后期在美國開始了大規(guī)模的應(yīng)用，20實際70年代逐步被好氧法代替，隨著新型濾料的不斷誕生，生物濾池有再度復(fù)活的趨勢 普通生物濾池（低負荷生物濾池） 高負荷生

47、物濾池 超高負荷濾池（塔式生物濾池）,（一）普通生物濾池,1.普通生物濾池 水力負荷15m3/m2d;BOD負荷0.15-0.3 kg/m3d 池體 濾料 布水設(shè)備： 布水設(shè)備有固定式和可動式兩種 排水系統(tǒng) 排水系統(tǒng)的作用：收集濾床流出的污水與生物膜；保證通風；支撐濾料 排水系統(tǒng)組成：池子底面及開設(shè)于其上的溝渠。,旋轉(zhuǎn)式布水器,旋轉(zhuǎn)布水器,2.普通生物濾池的設(shè)計計算 （1）濾池的設(shè)計計算 負荷法、動力學(xué)法 水力負荷q：單位體積濾料或單位面積的濾料每天可以處理的水量 有機負荷N：單位體積濾料每天所能承受的有機物的量 V=S0 qv/N A=V/H H一般采用經(jīng)驗或試驗確定。低負荷生物濾池2m，兩

48、級回流生物濾池1.0-1.8m，塔式生物濾池8m以上。 其參數(shù)見表4-6 P276 （2）布水裝置系統(tǒng)設(shè)計,（二）高負荷生物濾池 高負荷生物濾池 水力負荷10-30m3/m2d；BOD負荷0.8-1.2kg/m3d1.構(gòu)造與特征 BOD負荷高的濾池，要求通風條件好，在采用自然通風的條件下，就要求濾料的孔隙率大和阻力小。所以，低負荷濾池的濾料粒徑較小(2570mm)，高負荷濾池的濾料粒徑較大(40100mm)，對于塔式生物濾池，最好采用塑料濾料。 回流：回流比R：回流水量與進水量之比。 優(yōu)點： （1）增大水力負荷，促進生物膜的更新代謝。形成良性循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)； （2）廢水得到稀釋，降低基質(zhì)濃度，

49、防止堵塞； （3）有利于連續(xù)接種促進生物膜生長； （4）提高DO，防止濾池滋生蚊蠅； （5）水量大可使用旋轉(zhuǎn)布水器。 缺點： （1）縮短廢水在池中停留時間； （2）灑水量增大，降低生物膜吸附有機物的速度； （3）回流水中積累難降解物質(zhì)； （4）降低水溫。多級 供氧,2.典型的工藝流程 初沉池、生物濾池、二次沉淀池組合而成， 其組合型式有單級運行系統(tǒng)、多級運行系統(tǒng)和交替運行系統(tǒng)。,二級交替運行圖二級交流運行系統(tǒng)的每一生物濾池可交替作為一級和二級使用，循環(huán)往復(fù)，負荷率比一般二級系統(tǒng)提高23倍。,3.需氧與供氧 qd=a1BOD+b1P 普通生物濾池是靠自然通風方式供氧，曝氣生物濾池（接觸氧化）才是

50、采取曝氣方式供氧。濾池的空氣阻力愈小通氣量也愈大。池內(nèi)溫度池外溫度，池內(nèi)氣流由下朝上 池內(nèi)溫度池外溫度，池內(nèi)氣流由上朝下空氣流動速度u0.075T0.1（m/min）T-溫度差 4.設(shè)計與計算 （三）塔式生物濾池 水力負荷80-200m3/m2d；BOD負荷1-2kg/m3d,生物濾池重要參數(shù)比較,五、生物濾池的運行 1.掛膜 培養(yǎng)出適合待處理廢水的活性污泥；將活性污泥置于濾床中，將池底部的活性污泥抽入上方的布水器淋下，使污泥在濾池內(nèi)反復(fù)循環(huán)，當已有少量微生物黏附在填料上時開始進水，水量由小到大（設(shè)計水量20-80），當已達到運行所需的生物量時，系統(tǒng)可以進入正常運行。,2.生物膜的指標性生物

51、（1）高負荷生物膜 生物膜呈黑色到灰色，溶解氧多在1mg/L以下。 （2）負荷適當生物膜 線蟲和寡毛蟲類較多，也出現(xiàn)絲狀菌和真菌類，灰褐色。 （ 3）低負荷生物膜 生物膜為褐色 （4）更新快的生物膜：生物大量生長 （5）后生動物異常增長的生物膜：紅色 （6）發(fā)生惡臭的生物膜：溶解氧下降出現(xiàn)惡臭,3.生物膜系統(tǒng)運行應(yīng)特別注意的問題 （1）防止生物膜過厚 加大回流，借助水力沖脫過厚的生物膜；二級濾池串連交替進水；低頻加水，使布水器轉(zhuǎn)數(shù)減慢。 （2）維持較高的DO 曝氣池的DO4mg/L處理效果明顯下降。 DO增加可以減少厭氧層厚度，增大好氧層的比例，同時改善系統(tǒng)的傳質(zhì)條件。 （3）減少ESS（生物

52、懸浮物） 設(shè)計二沉池，并且表面負荷要小。（ESS粒徑不均勻）,4.運行管理 （1）生物濾池主要構(gòu)筑物的管理 （2）運轉(zhuǎn)方式管理 回流 二級生物濾池 濾池蠅 氣味 濾料表面凍結(jié) 濾池泥穴及蝸牛,三、 生物轉(zhuǎn)盤,一、 生物轉(zhuǎn)盤構(gòu)造 與特征 主要構(gòu)造部分 基本形狀及材料 重要特征參數(shù) 浸沒率：45-50 轉(zhuǎn)軸高于水面10-25cm 生物膜厚度0.5-2.0mm 降解機理,生物轉(zhuǎn)盤運行示意圖,（二）典型工藝流程 單級或多級 （三）生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計計算,生物轉(zhuǎn)盤布置,四、生物接觸氧化法,一、 生物接觸氧化法概述 定義：生物接觸氧化法又稱淹沒式生物濾池，在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置填料，經(jīng)過充氧的廢水與長滿生物膜的填料接

53、觸，在生物膜的作用下，廢水的到凈化。 特點： 填料的比表面積大，池內(nèi)的充氧條件良好。 無需回流污泥、無污泥膨脹，運行管理簡便。 較強的適應(yīng)能力 有機負荷高、污泥產(chǎn)量少,分流式接觸氧化池,表面曝氣接觸氧化池,（二） 生物接觸氧化池的構(gòu)造 1.主要組成：池體、填料床、曝氣裝置、進出水裝置 2.填料 填料技術(shù)要求 國內(nèi)常見的填料：蜂窩填料、立體波紋填料、軟性纖維狀填料、半軟性填料、不規(guī)則粒狀填料 填料的安裝：格柵支架、懸掛支架、框式支架 （三）生物接觸氧化池的池型 1.底部進水、進氣式 2.側(cè)部進氣、上部進水式 3.表曝充氧式 4.射流曝氣充氧式,（四）生物接觸氧化的典型工藝流程 （五）生物接觸氧化

54、法的設(shè)計計算 1.有效容積：容積負荷法 容積負荷NW：每立方米的填料每天能接受的BOD值 V=qvS0/NW 2.池深：一般3米 3.總面積和座數(shù) A=V/H 一般每個池子的面積不超過25M2 4.有效停留時間:大于2小時 T=V/qv 5.空氣量D和管道計算 D=D0qv D0-1M3污水需氣量，一般15-20M3/M3,第五節(jié) 生物流化床,以沙、活性炭、焦炭等顆粒微載體充填于生物反應(yīng)器內(nèi)，由于載體表面附著生長著生物膜而使質(zhì)量變輕；當污水以一定流速從下向上流動時，載體便 處于流動狀態(tài)。 載體顆粒小、表面積大，為微生物生長提供了充足的場所，極大的提高了反應(yīng)器內(nèi)的微生物量：10-14g/L 顆粒

55、處于流態(tài)化狀態(tài)極大的提高了有機污染物由污水向微生物細胞膜內(nèi)的傳質(zhì)速度。,（一）兩相生物流化床 1.構(gòu)造與特征 2.典型工藝流程 （二）三相生物流化床 （三）生物流化床優(yōu)缺點 1.容積負荷高，抗沖擊負荷能力強 2.微生物活性強 3.傳質(zhì)效果好,機械攪動流化床,第五節(jié)污水的厭氧生物處理（anaerobic biologicatreatment）,厭氧處理往往用于污泥處理，稱為污泥消化，由于厭氧處理面對的是固態(tài)有機物，所以稱為消化。 一、污水厭氧生物處理的原理 （一）厭氧生化法的特點： 1.應(yīng)用范圍廣 因供氧限制，好氧法一般只適用于中、低濃度有機廢水的處理，而厭氧法既適用于高濃度有機廢水，又適用于中

56、、低濃度有機廢水。 有些有機物對好氧生物處理法來說是難降解的，但對厭氧生物處理是可降解的，如固體有機物、著色劑蒽醌和某些偶氮染料等。,2.能耗低 好氧法需要消耗大量能量供氧，曝氣費用隨著有機物濃度的增加而增大，而厭氧法不需要充氧，而且產(chǎn)生的沼氣可作為能源。 廢水有機物達一定濃度后，沼氣能量可以抵償消耗能量。研究表明，當原水BOD5達到1500mg/L時，采用厭氧處理即有能量剩余。有機物濃度愈高，剩余能量愈多。 一般厭氧法的動力消耗約為活性污泥法的1/10。,3.負荷高 通常好氧法的有機容積負荷為2-4 kgBOD/(m3d)，而厭氧法為2-10 kgCOD/(m3d)，高的可達50 kgCOD

57、/(m3d) 4.剩余污泥量少，且其濃縮性、脫水性良好 好氧法每去除l kgCOD將產(chǎn)生0.4-O.6 kg生物量，而厭氧出去除l kgCOD只產(chǎn)生0.02-0.l kg生物量，其剩余污泥量只有好氧法的5-20。 同時，消化污泥在衛(wèi)生學(xué)上和化學(xué)上都是穩(wěn)定的。因此，剩余污泥處理和處置簡單、運行費用低，甚至可作為肥料、飼料或餌料利用。 5.氮、磷營養(yǎng)需要量較少 好氧法一般要求BOD:N:P為l00:5:1，而厭氧法的BOD:N:P為l00:2.5:0.5，對氮、磷缺乏的工業(yè)廢水所需投加的營養(yǎng)鹽量較少。 6.有殺菌作用 厭氧處理過程有一定的殺菌作用，可以殺死廢水和污泥中的寄生蟲卵、病毒等,7.污泥易

58、貯存 厭氧活性污泥可以長期貯存，厭氧反應(yīng)器可以季節(jié)性或間歇性運轉(zhuǎn)。 8.厭氧生物處理法也存在下列缺點: （1）厭氧微生物增殖緩慢，因而厭氧設(shè)備啟動和處理所需時間比好氧設(shè)備長； （2）出水往往達不到排放標準，需要進一步處理，故一般在厭氧處理后串聯(lián)好氧處理； （3）厭氧處理系統(tǒng)操作控制因素較為復(fù)雜。 （4）厭氧過程會產(chǎn)生氣味對空氣有污染。,（二）厭氧法的基本原理 廢水厭氧生物處理是指在無分子氧條件下通過厭氧微生物(anaerobic microbes)(包括兼氧微生物）的作用，將廢水中的各種復(fù)雜有機物分解轉(zhuǎn)化成甲烷(methane)和二氧化碳(carbon dioxide)等物質(zhì)的過程，也稱為厭氧

59、消化 (anaerobic digestion) 。 與好氧過程的根本區(qū)別在于不以分子態(tài)氧作為受氫體，而以化合態(tài)氧、碳、硫、氮等作為受氫體。 厭氧生物處理是一個復(fù)雜的微生物化學(xué)過程，依靠三大主要類群的細菌的聯(lián)合作用完成： 水解產(chǎn)酸細菌(fermentative bacteria) 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌(acetogenic bacteria) 產(chǎn)甲烷細菌(methanogenic bacteria) 。,厭氧消化過程劃分為三個連續(xù)的階段： 第一階段為水解酸化階段。復(fù)雜的大分子、不溶性有機物先在細胞外酶的作用下水解為小分子、溶解性有機物，然后滲入細胞體內(nèi)，分解產(chǎn)生揮發(fā)性有機酸、醇類、醛類等。這個階段主要產(chǎn)生較高級脂肪酸。 第二階段為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段。在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌的作用下，第一階段產(chǎn)生的各種有機酸被分解轉(zhuǎn)化成乙酸和H2，在降解奇數(shù)碳素有機酸時還形成CO2。 第三階段為產(chǎn)甲烷階段。產(chǎn)甲烷細菌將乙酸、乙酸鹽、CO2和H2等轉(zhuǎn)化為甲烷。,厭氧消化的三個階段和COD轉(zhuǎn)化率,此過程由兩組生理上不同的產(chǎn)甲烷菌完成，一組把氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷，另一組從乙酸或乙酸鹽脫羧產(chǎn)生甲烷，前者約占總量的l/3后者約占2/3。 上述三個階