环境工程学(王玉恒)第3章第2(4)节活性污泥的运行方式

1,第二节气体传递和曝气池,(四）活性污泥的运行方式,2,传统推流式渐减曝气阶段曝气完全混合法浅层曝气深层曝气高负荷曝气或变形曝气克劳斯法延时曝气吸附再生法氧化沟纯氧曝气吸附生物降解工艺（AB法）序批式活性污泥法（SBR法）,活性污泥法的多种运行方式,3,1、传统推流式污水与回流污泥从长方形池的一端进入，另一端流出，混合液在池内呈推流形式。从池首端到末端活性污泥经历了完整生长周期。在曝气池内，有机物浓度和需氧量沿池长逐渐降低，而供氧量沿池长均匀分布。,4,推流式曝气池的设计要求,1.平面布置：推流曝气池的长宽比一般为510，受场地限制时，长池可以折流，废水从一端进，另一端出，进水方式不限，出水多用溢流堰，一般采用鼓风曝气方式。2.横断面布置：推流曝气池的池宽和有效水深之比一般为12，有效水深通常为46m，与常用曝气鼓风机的出口风压匹配。超高0.5m。3、根据横断面上的水流情况，又可分为平移推流和旋转推流。,5,优点：处理效率高，适于处理要求高而水质稳定的污水。缺点：(1)对水量、水质等变化的适应性较差（耐冲击负荷能力差）;(2)曝气池容积大，占地大，基建费用高；(3)供氧方式不合理。,1、传统推流式,冲击负荷全部由回流污泥承担，污泥活性容易受到破坏,6,推流式曝气池,7,2、渐减曝气法,通过合理布置曝气器，使供氧量沿池长逐渐减小，与底物浓度变化相对应，这种曝气方式比均匀供气的曝气方式更为经济。,8,3、阶段曝气法,污水沿池长分多点进入(一般进口为34个)，以均衡池内有机负荷，提高了抗冲击负荷的能力，克服池前段供氧不足，后段供氧过剩的缺点，单位池容积的处理能力提高。,9,曝气池中的MLSS仅为200500mg/L，污泥负荷与容积负荷较高，曝气时间比较短，约为1.53h，处理效率仅约65左右，有别于传统的活性污泥法，故常称变形曝气或不完全处理活性污泥系统。,4、高负荷曝气法（变形曝气）,污泥负荷：单位重量活性污泥（1kgMLSS），在单位时间（1d）内能够接受，并将其降解到预定程度的有机物污染物量（kgBOD5）。,10,5、延时曝气法,也称完全氧化法。与普通法相比，由于采用的污泥负荷很低，约0.05-0.2kgBOD5/kgMLSSd，曝气时间长，约2448h。该工艺是污水与污泥综合处理系统，适用于处理污水流量较小、对处理水质要求高、不宜采用污泥处理技术的小城镇污水和工业废水，水量不宜超过1000m3/d。,11,曝气池平面可以是圆形、方形或矩形，以方形和圆形居多。污水与污泥进入曝气池后，在曝气搅拌作用下，立即与池内混合液充分混合。曝气设备可采用表曝机或鼓风曝气。,6、完全混合法,长条矩形曝气池,圆形曝气池,链接,12,返回,13,7、完全混合法,优点：（1）池中各个部分的微生物种类和数量基本相同，生活环境也基本相同，可以通过对F/M（食微比，即污泥负荷）的调整，使整个曝气池的工况控制在最佳条件。（2）入流出现冲击负荷时，池液的组成变化较小，因此骤然增加的负荷可为全池混合液所分担，而不是像推流中仅仅由部分回流污泥来承担，因此对冲击负荷具有较强的适应能力。（3）池内各个部分的需氧量比较均匀。缺点:污泥易膨胀（微生物的生长期处于稳定期或衰亡期），出水水质不如推流式曝气池。,14,7、完全混合曝气池,(1)分建式：曝气池和沉淀池分别设置，既可使用表曝机，也可用鼓风曝气装置。分建式虽不如合建式紧凑，且需专设污泥回流设备，但调节控制方便，曝气池与二次沉淀池互不干扰，污泥回流比明确，应用较多。,(2)合建式（曝气沉淀池）：曝气和沉淀在一个池子不同部位完成。由曝气区、导流区、回流区、沉淀区几部分组成。结构紧凑、占地面积小，但控制和调节困难，运行不灵活。,15,鼓风曝气完全混合曝气池,16,7、吸附再生法（生物吸附法）,原理：充分利用活性污泥的初期吸附能力，在较短的时间（几十分钟）里通过吸附去除污水中悬浮的和胶态的有机物，再通过液固分离，污水即获得到净化。,17,6、吸附再生法（接触稳定法）,18,优点：1、池容积小，可以大大节省基建投资；2、工艺灵活，最适于处理含悬浮和胶体物质较多的废水，如制革废水、焦化废水等；3、对水质、水量的冲击负荷具有一定的承受能力。缺点：1、吸附时间较短，处理效果不及传统法的高；2、不宜处理溶解性有机物含量较多的污水。,6、吸附再生法（接触稳定法）,19,8、深层（井）曝气,深层曝气法处理流程,深井曝气池简图,20,深井曝气法深度为150300m，节省了用地面积。在深井中可利用空气作为动力，促使液流循环。深井曝气池内，气液紊流大，液膜更新快，促使KLa（液膜传质系数）值增大，同时气液接触时间延长，溶解氧的饱和度也随深度的增加而增加。充氧能力是常规法的10倍。当井壁腐蚀或受损时，污水可能会通过井壁渗透，污染地下水。,8、深井曝气,21,9、浅层曝气（殷卡曝气法）,原理：气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率是最大的，而与其在液体中的移动高度无关。在水的浅层处用大量空气进行曝气，就可以获得较高的氧传递速率。,22,9、浅层曝气,扩散器的深度以在水面以下0.60.8m范围为宜，可以节省动力费用，动力效率可达1.82.6kg（O2）/kWh，可以用一般的离心鼓风机。浅层曝气与一般曝气相比，空气量增大，但风压仅为一般曝气的1/41/6左右，约10kPa，故电耗略有下降。曝气池水深一般34m，深宽比1.01.3.浅层池适用于中小型规模的污水厂。,23,10、纯氧曝气,缺点：纯氧发生器容易出现故障，装置复杂，运转管理较麻烦。,优点：在密闭的容器中进行，氧传递速率增加了，氧利用率可达80-90%。因而处理效果好，污泥的沉淀性也好，不易发生污泥膨胀。纯氧曝气并没有改变活性污泥或微生物的性质，但使微生物充分发挥了作用。,注：一般情况下鼓风曝气方式氧的利用率只有1025%。,24,克劳斯工程师把厌氧消化池的上清液加到回流污泥中一起曝气，然后再进入曝气池，克服了高碳水化合物的污泥膨胀问题，这个方法称为克劳斯法。消化池上清液中富有氨氮，可以供应大量碳水化合物代谢所需的氮。消化池上清液夹带的消化污泥相对密度较大，有改善混合液沉淀性能的功效。,11、克劳斯法,25,12、吸附生物降解工艺（AB法）,预处理段不设初沉池，A、B两段各自具有独立的二沉池及污泥回流系统，两段的污泥互不相混，每段都能培育出各自独特的、适于本段水质特征的微生物种群。污水中大部分的悬浮颗粒物、胶体状颗粒、某些重金属、难降解有机物、有机氮等都通过A段去除，A段对BOD的去除率可以达到40-70%，这就大大减轻了B段的处理负荷；A段是B段的缓冲器。,26,A级以高负荷或超高负荷运行，B级以低负荷运行，A级曝气池停留时间短，3060min，污泥泥龄0.3-0.5d；B级停留时间24h，污泥泥龄5-20d。处理效果稳定，具有抗冲击负荷和pH变化的能力。该工艺还可以根据经济实力进行分期建设。,12、吸附生物降解工艺（AB法）,27,9、间歇活性污泥法（序批式活性污泥法，SequencingBatchReactor，SBR）,在同一个反应池内依次完成5个操作阶段，即进水、反应、沉淀、排水和闲置。一个运行周期的时间依负荷及出水要求而异，一般为412h，其中反应占40。,28,机械式旋转滗水器,滗水堰口,回转支撑,驱动装置,29,(1)工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，无污泥回流设备；节省占地和基建费用。(2)耐冲击负荷，在一般情况下（包括工业污水处理）无需设置调节池；(3)反应推动力大,易于得到优于连续流系统的出水水质;(4)运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果；（简言之有脱氮除磷效果）(5)污泥沉淀性能好,SVI值较低,不易发生污泥膨胀（厌氧环境和好氧环境的交替出现可有效地抑制丝状菌的生长）;(6)该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制，便于自控运行，易于维护管理。,SBR工艺与连续流活性污泥工艺相比的优点,(1)容积利用率低；(2)出水不连续；(3)设备利用率低；(4)运行控制复杂；(5)不适用于大水量。,13、序批式活性污泥法（SBR法）,SBR工艺的缺点,5m,4.5m,水深,污泥高度,0.5m,1.5m,排水最低水位,SBR反应池（池体有效利用容积为每次进水的体积）,31,进水,曝气,沉淀,排水,四个反应池交替运行（连续进出水）：,1,2,3,4,第一阶段：,进水,曝气,沉淀,排水,1,2,3,4,第二阶段：,32,SBR法变形工艺:CASS、ICEAS、DAT-IAT、CASP、IDAL等,33,14、循环式活性污泥工艺（CyclicActivatedSludgeTechnology，CAST）,兼性区,混合液回流,（SBR的变形工艺）,1、充水-曝气阶段边进水边曝气，同时将主反应区的污泥回流至生物选择区（厌氧状态），一般回流比为20%。在生物选择区内筛选优势菌群，抑制丝状菌生长，避免污泥膨胀，聚磷菌释放磷。,生物选择区,2、充水-曝气阶段达到预定水位后，停进水与污泥回流，继续曝气。在好氧主反应区，降解有机物，硝化反应，聚磷菌吸收磷；将好氧区混合液回流至兼性区（缺氧区），反硝化。,3、沉淀阶段停止曝气，沉淀分离，池内呈缺氧状态，进行反硝化反应。活性污泥沉至池底。,4、滗水阶段滗水器开始工作，自上而下逐渐排出上清液，排水结束后滗水器自动复位。滗水期间，启动污泥回流系统其目的是提高缺氧区的污泥浓度，随污泥回流至该区内的硝态氮进一步进行反硝化，并进行磷的释放。,5、闲置阶段时间一般比较短，主要保证滗水器在此阶段内上升至原始位置，防止污泥流失。,34,14、循环式活性污泥工艺（CAST）,工艺特征1、运行灵活可靠，生物选择器的设置使系统运行更加高效可靠：生物选择器为微生物种群创造了高浓度、高负荷环境下竞争生存的条件，从而筛选出适应该系统生存的优势菌群，抑制丝状菌过分增殖，避免产生污泥膨胀，提高了系统的可靠性；2、抗冲击负荷能力强，工业废水、城市污水处理都适用。3、节省投资：构筑物少，占地面积省；设备及控制系统简单；曝气强度小，不须大气量的供气设备；运行费用低。4、除磷脱氮效果较好。,35,15、氧化沟,帕斯韦尔氧化沟,平面象跑道，池体较长，池深较浅。沟槽中设置两个表面曝气器，曝气设备工作时，推动沟中混合液迅速流动，实现供氧和搅拌作用。氧化沟总长一般在百米以上，沟中混合液流速约为0.30.6m/s，使活性污泥呈悬浮状态。混合液在沟内流动迅速，完成一次循环只需要十几分钟，一般水力停留时间在24h以上。沟的深度一般在2-6m。,36,15、氧化沟,优点：1、这种独特的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分为好氧区，缺氧区，可以达到脱氮除磷的效果；2、对水温、水质、水量变动有较强的适应性；3、污泥产率低，且多已达到稳定程度，无需再进行消化处理。,37,15、氧化沟,多沟串联式氧化沟。每组沟渠转弯处安装一台竖轴式表曝机（或在直道处安装卧轴式曝气机），均安装在同一端，靠近曝气器下游的富氧区，曝气器上游以及外环的缺氧区。,卡罗塞尔氧化沟（多沟串联式）,？,减少水力损失，防止弯道淤积,38,氧化沟处理厂俯视图,39,竖轴式表面曝气机,采用表曝机的氧化沟,40,由多个同心的沟渠组成，沟渠呈圆形或椭圆形，进水先引入最外的沟渠，在其中不断循环的同时，依次引入下一个沟渠，最后从中心沟渠排出。,奥巴勒式氧化