废水生物处理基本原理PPT课件

废水处理设备，林科教师：郭勇，工艺设备和安全工程系，第一章废水生物处理的基本原理，利用环境工程和化学工程的手段和方法，以微生物的作用为主体，开发了控制和管理水污染的新方法。废水生物处理：代表：活性污泥法、生物膜法、厌氧处理、生物脱氮、除磷等工艺技术；第一章废水生物处理的基本原理；基本概念所谓“好氧”:这种生物必须具有分子状态氧(O2)，才能产生正常的生理和生化反应。所谓“厌氧”:在没有分子的氧气存在条件下，具有正常生理和生化反应的生物。第一章废水生物处理的基本原理，有机污染物好氧微生物处理的一般途径，第一章废水生物处理的基本原理，废水好氧生物处理过程中有机物的代谢和微生物的合成可以用以下基本模式表示：第一章废水生物处理的基本原理，1914年英国第一个活性污泥处理试验站建设目前城市污水处理的主要方法。作用原理：按照废水的自净作用原理开发一般活性污泥工艺。第一节活性污泥工艺，第一章废水生物处理基本原理，第一章废水生物处理基本原理，活性污泥工艺的特点：曝气池的污泥浓度一般为2-3g/l，废水浓度高时使用高值。在曝气池中，废水的停留时间(HRT)经常根据废水中有机物的浓度使用4-8h。回流污泥量约为流入流量的25%-约50% BOD和悬浮去除率均达到90%-95%，第一章废水生物处理的基本原理、缺点：对水质变化的适应性不强。曝气池废水的水质浓度高，污泥负荷高，氧气要求高，而后端相反，空气沿池长度均匀分布，可能会发生前氧气不足、后氧气过剩等情况。因此，处理等量的水时，曝气池相对庞大，安装空间大，能耗也高。第一章废水生物处理的基本原理，第二阶段曝气活性污泥工艺步骤曝气法也称为多点进水活性污泥法，是克服常见活性污泥工艺供氧与氧气不平衡矛盾的简单改进。曝气池容积与一般活性污泥工艺相比可减少30%左右，但出水与一般活性污泥工艺不同。第一章废水生物处理的基本原理，第三，逐步曝气，克服一般活性污泥曝气池的供氧、氧气需求不平衡的另一种改善方法是在活性污泥推进方向逐步减少曝气池的氧气供应。该工艺曝气池的有机物浓度随着今后的进展而下降，污泥氧气需求也减少，曝气相应减少，第一章废水生物处理的基本原理，第一章废水生物处理的基本原理，第四章吸附再生活性污泥吸附再生活性污泥工艺根据废水净化机制，对有机污染物进行初始高速吸附，对常规活性污泥工艺进行改进等，进行了开发。第一章废水生物处理的基本原理，特点：(1)回流比一般活性污泥方法多，回流比一般50%约100%吸附池和再生池的总体积比一般活性污泥曝气池小得多，空气用量不增加，减少了占地空间，降低了成本。(3)适应流入负荷变化的调整能力强(4)去除率低于一般活性污泥方法。特别是溶解有机物较多的工业废水，处理效果不理想。第一章废水生物处理的基本原理，5，完全混合活性污泥工艺和常规活性污泥工艺，但废水和回流污泥进入曝气时立即与原来存在的混合液完全混合。，(a)全混合活性污泥工艺采用扩散空气曝气池；(b)全混合活性污泥工艺采用机械曝气；(c)复合圆形曝气沉渣池，第一章废水生物处理的基本原理，第一章废水生物处理的基本原理，优点：微生物的代谢率很高。废水水压停留时间短的情况很多，可以节省系统负荷高的结构的安装空间。缺点：水质差，导致思想细菌过度生长的污泥膨胀等操作间问题，第一章废水生物处理的基本原理，第六章，顺序活性污泥工艺顺序活性污泥工艺(SequencingBatchReactor，SBR)是近年来国内外新开发的活性污泥方法，将曝气池和沉淀池融合为一种。第一章废水生物处理的基本原理，SBR为1 .结构简单，节约投资，节约二次沉淀池、回流装置和调控池等设施，减少基础设施投资。2.通过灵活的控制，满足各种处理要求，可以根据流入水质和流出要求调整一个周期中不同阶段的运行时间、总停留时间、气体供应等。3.活性污泥特性好、污泥产率低的污泥结构紧密，沉淀性能好。此外，沉淀时间几乎在静止状态下沉淀，污泥沉淀时间短，效率高。SBR的运行周期之一是污泥处于内源性呼吸阶段，因此污泥产率比较低。4.脱氮效果好，第一章废水生物处理的基本原理，铸造工艺：SBR工艺的改造，在铸造系统中按照一定的周期和步骤处理污水。每个生命周期由以下步骤组成，并重复：充水/曝气；充水/沉淀；扔水；空闲。图1-7铸造系统反应池构建l，选择器；2、厌氧区域；第三章废水生物处理的基本原理，1。简单的过程，占地小，投资低，没有二次沉淀池，一般是调节池和一次沉淀池。2.曝气阶段生化反应动力大：这有利于减少曝气池容积，减少项目投资。沉淀效果好，能有效防止污泥思想膨胀。4.运转灵活，抗冲击能力强，去除氮和磷时，可以用非连续曝气控制反应池的溶解水平，提高氮和磷的去除效果。5.CAST阶段可应用于比SBR阶段范围更广的大型、中型和小型污水处理项目。6.运行稳定性好。矩阵去除率高。8.剩余污泥量少，性质稳定。第一章废水生物处理的基本原理，7，生物吸附氧化法(AB法)，第一章废水生物处理的基本原理，7，生物吸附氧化法(AB法)，特征：AB法属于两个活性污泥工艺类别，但A级和b级污泥回流区分开，所以2级中组成和功能不同的微生物群。A级以极高的负荷运行，污泥负荷率为2.0公斤bob/(kgmlssd)，水压停留时间约为0.5h，对于其他进水水质，A级可以选择有氧或缺氧运行。B级在污泥负荷率低于0.3千克的BOD/(kgmlssd)下作为低负荷运行。第一章废水生物处理基本原理，8，延迟曝气延迟曝气，长期曝气活性污泥法，也称为完全氧化活性污泥法。以低负荷方式运行，去除率高、污泥量少的第一章废水生物处理的基本原理，9、氧化沟连续循环反应罐一般称为氧化沟，是活性污泥工艺的修正类型，是延迟曝气的特殊形式。，图1-10卡罗琳氧化沟示意图，第一章废水生物处理基本原理，特性；工作负荷低，处理深度大；曝气设备只安装在氧化沟的局部区域，在曝气的不同距离形成好氧、缺氧及厌氧段，因此可以脱硝功能。污泥沉降性能好，无异味；冲击载荷、适应性；污泥产量低。功耗低，使用旋转刷曝气时噪音也很小。第一章废水生物处理的基本原理，第一章废水生物处理的基本原理，第一章废水生物处理的基本原理，第十章活性污泥工艺的其他几种工作方法，第一。喷气曝气工艺是利用喷射曝气进行活性污泥工艺的氧气注入，称为喷射曝气活性污泥法。根据送风方式，分为送风喷射曝气(风机提供压力空气来源)和自吸式喷射曝气(使用喷气式飞机直接吸入外部空气)。电子效率高，1.6-2.2kgo2/kwh(鼓风机3毫米穿孔管中间层曝气通常的功率为1.0kgO2/kWh左右)，但风机会产生一些噪音污染。后者的电源效率较低，但达到了1.12.0kgO2/kWh，消除了鼓风机的设置，完全消除了噪音的二次污染。第一章废水生物处理的基本原理，10，活性污泥工艺的几种不同操作方法，2。纯氧曝气工艺的特点是用纯氧代替空气曝气，密封曝气池，提高供氧效率和有机物降解效率。溶解氧饱和度高，氧传递速度快，生物处理速度快，曝气时间短，只有1.5-3.0h，污泥浓度约为4000-8000mss/l，处理效果好。其缺点是纯氧准备过程复杂，容易发生故障，运营管理麻烦。曝气池密封，结构要求增加；掺入水中后，易挥发的碳氢化合物容易堆积在密封的曝气池中，容易发生爆炸，因此曝气池必须考虑防爆措施。生成的CO2也可以提高气体的CO2分压，将其溶解在液体中，降低pH值，妨碍生物处理正常运行等，影响处理效率。在现有纯氧供应的工业园或场所异常紧张的情况下使用这种方法是适当的。第一章废水生物处理的基本原理，10，活性污泥工艺的几种不同操作方法，3。供应活性污泥工艺活性污泥工艺各种工艺的运行过程中，最重要的是保持活性污泥的活性和絮凝(沉淀性能)。活性污泥的絮凝性很容易受到水质和外部因素的影响，造成二次沉淀池出水泥浆等异常现象。此时，在曝气池中添加粉末活性炭、絮凝剂或其池化学剂，通常称为“投下式”活性污泥法。其中添加粉末活性炭较多，也称为PACT方法(粉末活性污泥工艺)。第一章废水生物处理的基本原理，第二节生物膜法，优点：供氧充足，传质条件好；轻质塑料包装后结构较轻，填料比表面积大。设备处理能力大，处理效果好，不生长的滤蝇气味小，卫生条件好。生物膜法与活性污泥法的主要区别在于生物膜固定或附着在固体填料(或载体)上生长的表面，而活性污泥以絮(floc)方式在处理结构中悬浮生长。第一章废水生物处理的基本原理，、生物膜法，1.2.1概述和基本原理，生物膜法依赖附着在固体介质表面的微生物来净化有机物，因此该方法也称为生物过滤法。生物膜法的缺点：附着在固体表面的微生物量难以控制，操作时弹性下降；过滤器表面积小，BOD体积负荷有限，空间效果差。通过自然通风，在生物膜内层建立厌氧层，减少具有净化功能的有效体积。但是由于新型过滤材料的开发成功，生物膜法作为优秀的好氧生物处理技术仍然得到广泛应用。，1.2.1概述和基本原理，生物膜法类型：(1)沿固定或旋转接触介质表面的固定壁生物膜法废水和空气像生物滤池或生物转盘等生物膜流；(2)浸没的生物膜载体完全浸入水中，通过鼓风曝气机供氧。像固定托架一样，称为接触氧化。载体流化称为生物流化床，1.2.1概述和基本原理，1，生物膜形成和特性挂膜好氧层和厌氧生物膜剥离和厚度，1.2.1概述和基本原理，1.2.2生物过滤器，1.2.2生物过滤器，一，生物过滤器结构，一，生物过滤器结构，1，过滤器床，过滤器床由过滤器组成。过滤材料作为悬挂介质，对生物过滤器的运行效率有很大影响。过滤器的基本要求是：(1)单位体积过滤器的表面积必须大；(2)孔隙度要高。(3)材料轻便，强度高。(4)理化性质稳定，对微生物增殖无害。(5)便宜，采访方便。过滤器粒子大小过滤器粒子大小越小，表面积越大，可以悬挂更多的生物膜，但会因污泥沉积而受阻，影响通风。常用过滤器粒子大小为：一般生物过滤器为25 50mm。高负荷生物过滤器为50 60mm。此外，在过滤器底部，在集水孔口上方设定垫高度20 30cm，粒子大小100150mm。第一，生物过滤器的结构，塑料过滤器的表面积为100 200m2/m3，孔隙率为80% 95%，空气循环良好，水可以在高负荷状态下承受。(早期使用的砾石过滤器，比表面积65100m2/m3，孔隙度约45%50%，其颗粒大小约38cm的滤床高度与滤床的密度密切相关。由石材过滤器组成的滤床的高度通常在1到2.5之间(1.1到1.4t/m3)；塑料过滤器(100kg/m3)过滤器床通常使用高7米的双层过滤器床；或者使用高度超过10米的多层“塔”结构。第一，生物滤池结构，第一，生物滤池结构，2，配水设备，旋转分配器的优点是水比较均匀，淋浴周期短，水力冲刷效果强；缺点时喷水孔容易堵塞，低温时采用防冻措施，只适用于圆形池。设置配水装置，以便污水在整个过滤表面均匀分布。固定式水分分配装置间歇性地分配水，因此不均匀，水量分配头要高(水面高度0.9 2.1米)，目前使用量少。一、生物滤池结构、3、排水系统池底排水系统由池底、排水假底和收集沟渠组成。游泳池底排水系统的作用是：(1)收集滤床流出的下水道和生物膜；(2)确保通风；(3)支撑过滤材料。第三，生物滤池的种类和运行系统，生物滤池的分类，一般生物滤池的优点处理好，bo D5去除率在90%以上，出水bo D5可以降到25mg/L以下，硝酸盐含量在10mg/L左右，径流水质稳定。但是安装面积大，容易堵塞(过滤率在1 2m/d左右)，影响卫生的缺点是。3、生物过滤器类型和操作系统、塔式生物过滤器是水力负荷为80 200m3/m2d、BOD负荷为2 3kg/m3d、净化效率也高的过载生物过滤器。3，生物滤池的种类和运行系统根据BOD负荷有3种过滤器的差异。(1)BOD负载高的过滤器，生物膜生长快，对水力侵蚀的要求也迫切。增加水力精炼的最大方法是增加表面的负荷。一种是增加过滤层的高度，另一种是将处理过的废水送回生物过滤器的水中。因此，低负荷生物滤池的过滤层高度通常只有2 3米左右，回流措施大部分没有使用。塔式过滤器高达20米，经常使用回流措施。(2)BOD负载高的过滤器，通风条件良好，采用自然通风，过滤器的孔隙度和阻力要小。因此，对于低负载过滤器，过滤器粒子大小较小(25 70mm)，对于高负载过滤器，过滤器粒子大小较大(40 100mm)，对于塔式生物过滤器，最好使用塑料过滤器。(3)BOD负载低的生物滤池氧化分解程度高，污泥量少，稳定。出水中溶解氧