水污染控制工程

水污染控制工程,主讲老师:胡忠明,第一章绪论,第二章污水的物理处理,第三章污水的好氧生物处理(一),第五章污水的好氧生物处理(二),第六章污水的厌氧生物处理,第七章污水的化学处理,第八章污水的吸附法、离子交换法、萃取法和膜析法处理,第九章城市污水的深度处理,第十章污水处理厂的设计,第五章污水的好氧生物处理,第一节基本概念,第二节气体传递原理和曝气池,第三节活性污泥法的发展和演变,第四节活性污泥法的设计计算,第五节活性污泥法系统设计和运行中的一些重要问题,第六节二次沉淀池,第一节基本概念,一、工作机理,基质+O2,CO2+H2O+N2+P,新细胞sludge,自身氧化率（内源呼吸）,自身耗氧率（呼吸作用）,二、基本流程,定义：曝气池内的SS。单位：g/L，mg/L。内容：sludge自身氧化残留物，未降解无机物，未降解有机物。实质：相对的sludge量，曝气池中一般控制g/L。,三、sludge的特征（指标）,、混合液SS(MLSS),、MLVSS,内容：除上述无机物以外的个内容实质：更能反应sludge活性。但其不易测定，固定的污水MLVSS/MLSS是固定的，所以可以测MLSS代替MLVSS。,、污泥沉降比SV(污泥体积）,定义：,意义：曝气池正常运行时的污泥数量，用它可以控制剩余污泥的排放，衡量污泥的质量，SV大，不好，一般（城市污水）,、污泥体积指数或,定义：分钟沉淀后，克干污泥所占的体积（ml计）,实质：反映疏密程度,SI低：紧密，无机物多，sludge活性,SI高：膨胀不易沉淀,一般控制在50150ml/L之间（城市废水）工业废水SVI正常值可能偏高,第二节气体传递原理和曝气池,一、原理：气体由气相向液相的传递原理，这里是指O2由气相传向废水相液相对气相的溶解度是关键,双膜理论,寻出方式：,（氧的传递速率）,注意：m是气体的溶入量（溶质）,对上式积分：,污水与清水由差距，修正：,：原生生活污水，0.40.5生活污水处理厂出水，0.91.0,溶解在水中疏水性有机污：增加O2进入水中的阻力，影响KLa溶解的无机物：影响S0（越浓，S0越小）溶解的有机物：影响KLa（越浓，KLa越小）温度也影响KLa和S0值，从图14-3可以看出KLa上升，而S0下降时对传递速率影响不大。,影响因素,二、曝气设备：（无氧和混合作用）,鼓风曝气：水下,机械曝气：表面,1、鼓风曝气,2、机械曝气,（1）竖式曝气机：,淹没深度，水跃,一般深10100mm,转速20100r/min（可变速）,（2）卧式曝气机：用于氧化沟,3、曝气设备的性能指标,氧转移率,动力效率,氧利用率,指溶入水中的氧气，mgO2/lh,转入氧气量，但未必会溶入，kgO2/kwh,转移到混合液中的氧气；动力效率与氧转移率的比例,标准状态：清水，水温20，大气压101.325KPaDO=0现场：污水水温15，海拔150m，=0.85=0.9,三、曝气池型,推流式,平移,旋流,底部曝气,侧面曝气,平面：LB=5101,横断：Bh2=121，h2：39m,实验室，逐渐淘汰（圈型或短型）,易堵，需回流污泥（现实中应用少）,二池结合型,一池多个表曝气，单池看是完全混合，整池看是推流,四、曝气设备的性能测试（曝气池建好后，或投入运行后）,目的是验证设备是否符合设计要求。举例：清水中的测试,原理,清水,消氧,复氧,根据复氧过程中的测定。求出KLa和氧传递速率,步骤,开启设备（混合均匀之目的）,加Na2SO3消氧（过量50%）约100mg/l加CoCl2催化约0.5mg/l,b，不可以过量，防干扰DO测量,监测0（每隔一定时间），得0随t变化数据。监测取样应多点取样测定后平均,上述步骤重复3次以上，第三次后不需加Na2SO3,结果分析,目的：,（1）求氧转移率EA（氧的传递速率）,（2）求动力效率Ep（kgO2/kwh）,EA,积分：,以t作曲线，KLa即斜率,直至池水达到S0时，测试结束，此时应注意：,表面曝气：以接近于表层水0达S0为准,鼓风曝气：以表层到半池深之间0达S0为准,mgO2/lh,EP,kgO2/kwh,如：叶轮功率=电压V电流A电机效率齿轮箱效率功率因素换算单位,矫正：如测定不在20进行：,如测定不在1个大气压下：,第三节活性污泥法的发展和演变,传统法称普通活性污泥法,1、渐减曝气：（调整进气）,合理布置扩散器，沿程变化，但总气量不变（分散不均匀曝气）,2、分布曝气：（调整进水）,曝气均匀，多点进水,3、完全混合法：,是1和2的综合：在分布曝气的基础上，进一步增加进水点，同时增加污泥回流，使全池需氧于供氧达到平衡,特征,微生物种类数量，生活环境完全一样入流出现冲击负荷，可化解在全部混合液上，特别适合工业废水的处理。池中各处需氧量相同，使曝气变得简易,4、浅层曝气,1953年Pasveer发现，池的浅层大量曝气，利用气泡破裂时氧传递速率最大可获较好的充氧效果而形成此法。可省功力。,参数,h2：34m浅为好HB=1.01.31供气量：3040m3/m3（水）hEp：1.82.6kgO2/kwh扩散器：水F0.60.8m,适用,中、小型厂,布气系统维修难，未推广（现我国很少见）,5、深层曝气,为节约用池而生,池深10-20m，甚至150-300m50-150m，直径1.0-6.0m,特征,KLa值增大，S0增大节约用地动力消耗大，经济效果布好对池下水有威胁，值得关注,6、克劳斯（Kraus）法,碳水化合物高,泥膨胀,加消化池（厌氧池）上清液,增加了N(NH3),CN合适，利用C代谢,解决问题,（对污泥膨胀池的改进方法）,7、延时曝气,40年代末50年代初,特点,曝气时间厂，但同时给予高负荷MLSS较高，36g/l剩余污泥少（强曝气使部分sludge处于内源呼吸状态）适用于水量少，浓度高的情况（高层建筑生活污水、旅社）可以间歇运行，从而省去沉淀池，即：,曝气运行,沉淀,放空,20h,2h,2h,8、接触稳定法（吸附再生法）,运行时缩短曝气时间到1545min，获BOD5低之出水（本质是吸附非降解）但回流污泥失活（不能再吸附）,解决方法：,回流污泥预先曝气，使之在有氧气的情况下进行降解，从而再生出活性,特点,曝气池体积变小（只需完成吸附，不需降解）无沉淀池也可（SS多时吸附更好）不增加池体积的情况下，增加了负荷量，即处理能力吸附池与再生池可合建,9、氧化沟,延时曝气的特殊形式，50年代至今，我国也有一些应用池体浅而狭长，（多折）靠表面曝气充O2混合合推流,E95%，N、P去除效果也不错,10、纯氧曝气,优点：处理速度快、效果好、污泥沉淀性能好，曝气时间短1.53h,MLSS48g/l,缺点：昂贵、复杂要求高、易爆炸,11、活性生物滤池（ABF工艺）,曝气池前加一塔，可与曝气池串联（为主）或并联（少）,塔是充氧器,12、吸附生物降解工艺（AB法）,70年代始于德国，我国也有部分利用（金陵石化）,A级曝气短，完成吸附，3060min，高负荷，2.0kgBOD5/kgMLSSd,B级曝气长，完成降解，24h,低负荷，0.10.3kgBOD5/kgMLSSd,无初沉池,A、B的池中各有自己的污泥回流系统,特点：耐冲击负荷、PH变化；可分段建设，A级出水优于一级,13、序批式活性污泥法（SBR法）,优点：简单（无二沉池，无回流污泥，表面曝气）；耐冲击负荷（完全混合流态）、无须调节池；出水水质高，获得较高水平（与连续进水比可时间长点）；可脱N、P,靠自动控制完成,第四节活性污泥的设计计算,一、曝气池,内容,选择池型（负荷，曝气设备，场地大小，经验能力等）,体积尺寸,所需供氧量,剩余污泥量的排出量,方法,经验法应用较多,理论方法正在探索,有机负荷法容积负荷法,有机负荷法,活性污泥负荷法,曝气区体积负荷法,容积负荷,以上两式可用于计算体积，参数可参考表14-5，有些参数需经试验确定，特别试工业废水，经验很重要。,劳伦斯和麦卡蒂法,理论计算,相关公式,（1）曝气池中污染物去除与微生物浓度的关系,（2）微生物增长与污染物去除的关系,如不考虑内源呼吸,完全混合曝气池的计算模式,（1）泥龄,（2）池体积,根据物料平衡原理,稳定平衡时=0而很小,简化后,两边除以，并以代入整理后得：,（3）剩余污泥量,注意：Px为纯VSS，实际排除量会比此值大,（4）所需空气量,污染物转化得需氧量（理论BOD，称作BODc）,因为,形成剩余污泥得需氧量：1.42Px,需考虑氧利用率和混合要求，即出气口的静水区,第五节设计和运行中的一些重要问题,1、水力负荷：,Qv有变化，一般使高峰流量是平均流量的200%,低峰流量是平均流量的50%,日变化，白天高夜晚低季变化，雨季高旱季低,一般难控制，对运行不利（如停留时间，二沉效果）,调节方法：,调节池（泵前集水井）+泵组合进行调蓄,只考虑用泵提升污水而不考虑流量会有很多问题如影响停留时间处理效果,2、有机负荷,高：可使池体积变小（如1以上），但出水水质较差，剩余泥量增加,低：可使池体积变大（如0.1），水质稳定，基本无剩余泥量增加,总的来说F/M影响E,一般取0.5kgBOD5/kg(MLSS)d,不主张高负荷,完全混合式，无初沉池较有初沉池的曝气池不易发生膨胀，叶轮式曝气比鼓风曝气易膨胀（完全混合的原因）,（2）非丝状真菌膨胀,使多糖类粘性物附着污泥导致表面附着水，使之难沉淀表现出仍是SVI高,负荷高：养分充足，来不及代谢，积蓄大量高粘性多糖物（内因）低温：使微生物代谢速率下降（外因）,原因,（3）控制对策：,适当曝气，使DO：14mg/l之间，一般2左右调