第20章-生物处理新技术...ppt

1、第20章 生物处理新技术,20.1 活性污泥法新工艺 20.1.1 氧化沟 20.1.2 A-B法污水处理工艺 20.1.3 间歇式活性污泥法 20.2 生物脱氮除磷新工艺 20.2.1 生物脱氮原理与工艺 20.2.2 脱氮除磷新工艺,一般而言，废水中所含的污染物种类繁多，不能期望只用一种处理方法就能把污染物全部去除，往往需要由几种方法组成一个处理系统，才能完成所要求的处理功能。,生物处理是利用生物的新陈代谢作用，对污染物质进行转化和稳定，使之无害化的处理方法。对污染物进行转化和稳定的主体是微生物。生物处理是废水处理和污泥处理的重要方法，近年来，涌现了许多生物处理新技术，在节能降耗、脱氮除磷

2、等方面发挥了重要作用。,20.1 活性污泥法新工艺,20.1.1氧化沟 目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟 、奥尔伯（Orbal）氧化沟、T型氧化沟（三沟式氧化沟）、DE型氧化沟和一体化氧化沟。,1. 氧化沟的工作原理与特征 （1）氧化沟结合推流和完全混合的特点，有利于克服短流和提高缓冲能力，通常在氧化沟曝气区上游安排入流，在入流点的再上游点安排出流。 （2）氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度，特别适用于硝化反硝化生物处理工艺。氧化沟从整体上说又是完全混合的，而液体流动却保持着推流前进，其曝气装置是定位的，因此，混合液在曝气区内

3、溶解氧浓度是上游高，然后沿沟长逐步下降，呈现明显的浓度梯度，到下游区溶解氧浓度就很低，基本上处于缺氧状态。 （3）氧化沟沟内功率密度的不均匀配备，有利于氧的传质、液体混合和污泥絮凝。 （4）氧化沟的整体功率密度较低，可节约能源。,2. 氧化沟的曝气装置,（1）横轴曝气装置分为转刷和转盘两种。 （2）竖轴式表面曝气机。 （3）射流曝气 （4）微孔曝气。 （5）其他曝气设备，包括一些新型的曝气推动设备。,3常用的氧化沟型式,（1）基本型：采用转刷曝气，有效水深H水=11.5m，平均流速v=0.30.4m/s，如图20-1和图20-2所示。 图20-1 氧化沟平面图 图20-2氧化沟工艺流程图,（2

4、）卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟 1967年由荷兰的DHV公司开发研制的。,图 20-3 卡鲁塞尔氧化沟系统（一） 图 20-4 卡鲁塞尔氧化沟系统(二),1-污水泵站；1/-回流污泥泵站；2-氧化沟；3-转刷曝气器；4-剩余污泥排放；5- 处理水排放；6-二次沉淀池,1-来自经过预处理的污水(或不经预处理)；2-氧化沟；3-表面机械曝气器；4-导向隔墙；5-处理水去往二次沉淀池,（3）三沟式氧化沟 由三条同容积的沟槽串连组成，两侧的A、C池交替作为曝气池和沉淀池，中间的B池一直为曝气池。,图20-5 三沟式氧化沟的基本运行方式,（4）奥贝尔（Orbal）氧化沟,图20-6奥贝尔（Orb

5、al）氧化沟,（5）其他氧化沟 如船形一体化氧化沟（见图20-7）、二沉池交替运行的氧化沟（图20-8）。,图 20-7 船形一体化氧化沟（注：槽内流速v1为船式沉淀池部流速v2的60%）,图 20-8二沉池交替运行的氧化沟,4. 氧化沟脱氮除磷工艺 目前，在工程应用中比较有代表性的有形式有：多沟交替式氧化沟（如三沟式，五沟式）及其改进型、卡鲁塞尔氧化沟及其改进型、奥贝尔(Orbal)氧化沟及其改进型、一体化氧化沟等，一般均具有一定的脱氮除磷能力。,5 氧化沟的设计计算 （1）氧化沟的容积V(m3) （20-1） 式中 Q污水平均日流量，m3/s； Y污泥净增长系数，KgMLSS/ KgBOD

6、5； Lo进水BOD5浓度，mg/L； Le出水BOD5浓度，mg/L； c污泥龄，d； X混合液悬浮固体浓度（MLSS）, g/m3，一般为25005000mg/L。,（2）需氧量G的计算 G=Q 1.42Wx 0.56Wx （20-2） 式中 Q污水设计流量，m3/d； Wx剩余活性污泥排放量，Kg/d； =0.75； 进水氨氮浓度，mg/L或g/m3； 出水氨氮浓度，mg/L或g/m3； NO3还原的NO3浓度，mg/L、g/m3。 将G折算成标准状态下的需氧量，以便选曝气设备。,（3）剩余污泥量 WX(V)= (Kg/d) （20-3） 式中Q设计污水流量m3/d ； Lr(Lo-Le

7、)，去除的BOD5浓度mg/L； a污泥产率系数，KgMLSS/ KgBOD5，对于城市污水，a一般为0.50.65； b污泥自身氧化率，d-1，对于城市污水，b一般为0.050.1 d-1。,（4）曝气时间t t=V/Q （20-4） （5）污泥回流比R R=X/(XR-X)100 （20-5） 式中 X氧化沟混合液污泥浓度，mg/L； XR二沉池底流污泥浓度，mg/L。 （6）污泥负荷率NS NS（KgBOD5/KgMLVSSd） （20-6）,20.1.2 A-B法污水处理工艺,20.1.2 A-B法污水处理工艺,1. A-B法的工艺流程 A-B工艺实际上是由城市排水管网和污水处理厂构成

8、的处理系统，见图20-9,图20-9 A-B法工艺流程图,表20-1 A、B段主要工艺参数,2. A-B工艺的机理 3. AB工艺特点 不设初沉池；A段污泥负荷率高 ；A段活性污泥吸附能力强 ；对BOD5、COD、SS、N、P的去除率高 ；比普通活性污泥法节省投资及运行费用；适合分步建设 ；缺点是产泥量高 。,4. A-B工艺的设计,（1）如果大量工业废水未达标而进入城市排水管网，会引起污水中微生物大量死亡，微生物浓度下降，且微生物絮凝性差，导致A段处理效率下降，此情况不宜采用AB工艺。 （2）设计要点：A段曝气池； B段曝气池 （3）计算：曝气池容积；曝气池的布置；沉淀池的计算 ；剩余污泥量

9、W和污泥龄ts,20.1.3间歇式活性污泥法,概述 2. SBR工艺的工作过程,图20-10 SBR工艺的典型运行工序,3. SBR工艺的影响因素 1）易生物降解的基质浓度 ； 2）NO3N对脱氮除磷的影响； 3）运行时间和DO的影响； 4. SBR工艺优点 推动力大，效率高，净化效果好；运行效果稳定 ；耐冲击负荷；运行灵活 ；构造简单 ；有效控制活性污泥膨胀 ；利于扩建和改造 ；脱氮除磷效果良好；工艺流程简单、造价低 。,5. SBR系统的适用范围 （1）中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水 ； （2） 需要较高出水水质的地方 ； （3） 水资源紧缺的地方、用地紧张的地方； （5）对已建连续

10、流污水处理厂的改造等； （6）非常适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。,6. SBR工艺设计 （1）设计要点 1）运行周期（T）的确定 ；2）反应池容积的计算 ；3）曝气系统 ；4）排水系统 ；5）排泥设备 （2）设计计算,20.2 生物脱氮除磷新工艺,20.2.1生物脱氮原理与工艺 1.生物脱氮原理,有机N （尿素、氨基酸、蛋白质）,NO3-N NH3-N NO2-N,无机N,NOx-N (硝态氮),N,T K N (凯氏氮),总N (TN),（1）氨化与硝化反应过程。,硝化反应： 亚硝化阶段 硝化阶段 硝化反应总反应式：,（2）硝化反应的条件。 1）好氧状态：DO2mg

11、/L；1gNH3-N完全硝化需氧4.57g硝化需氧量。 2）消耗废水中的碱度：1gNH3-N完全硝化需碱度7.1g（以CaCO3计），废水中应有足够的碱度，以维持PH值不变。 3）污泥龄C（10-15）d。 同化反硝化 4）BOD520mg/L。,（3）反硝化,2. 生物脱氮工艺： （1）传统活性污泥法脱氮工艺。 1）三级活性污泥法流程 2）二级活性污泥生物脱氮工艺（图20-11） 图20-11 两级生物脱氮系统 2）缺氧好氧活性污泥法（A1/O工艺）生物脱氮（前置反硝化生物脱氮工艺）。 1）分建式缺氧好氧活性污泥生物脱氮（前置反硝化生物脱氮工艺）（图20-12）,图20-12 分建式缺氧-好

12、氧活性污泥脱氮系统,2）合建式A1/O工艺（图20-13）,图20-13 合建式缺氧-好氧活性污泥脱氮系统,3）A1/O工艺的优缺点。 a 优点。 同时除有机物和氮，流程简单，构筑物少，节省基建费。 反硝化缺氧池不需外加有机碳源，降低了运行费用。 因为好氧池在缺氧池后，可使反硝化残留的有机物得到进一步去除，高了出水水质。（残有机物进一步去除）。 缺氧池中污水的有机物被反硝化菌所利用，减轻了其它好氧池的有机物负荷，同时缺氧池中反硝化产生的碱度可弥补好氧池中硝化需要碱度的一半。（减轻了好氧池的有机物负荷，碱度可弥补需要的一半）。,b 缺点。 脱氮效率不高，一般N=（7080）%； 好氧池出水含有一

13、定浓度的硝酸盐，如二沉池运行不当，则会发生反硝化反应，污泥上浮，使处理水水质恶化。,3. A1/O工艺的影响因素 （1）水力停留时间t （2）进入硝化好氧池中BOD580mg/L （3）硝化好氧池中DO=2mg/L （4）反硝化缺氧池污水中溶解氧性BOD5/NO3-N的比值应大于4，以保证反硝化过程中有充足的有机碳源。 （5）混合液回流比RN。RN不仅影响脱氮效率，而且影响动力消耗。,（6）MLSS3000mg/L，否则N。 （7）污泥龄C（ts）应为30d。 （8）硝化段的污泥负荷率：BOD5/MLSS 负荷率0.18kgBOD5/（kgMLSSd）；硝化段的TKN/MLSS负荷率0.05k

14、gTKN/KgMLSS.d。 （9）温度：硝化最适宜的温度2030。 反硝化最适宜的温度2040。 （10）pH值：硝化最佳PH=88.4。 反硝化最佳PH=6.57.5。 （11）原污水总氮浓度TN30mg/L。,4. A1/O工艺设计 （1）设计要点。 （2）设计计算,5. A1/O工艺设计举例 例：Q=25104m3/d，Kd=1.3，初沉池出水BOD5=150mg/L， SS=126 mg/L，TN=25 mg/L。 要求曝气系统出水达到BOD520 mg/L，SS30 mg/L， NH+4N0，NoxN5 mg/L 设计A1/O生物反应池 解：一、设计参数 1、Fs=0.13 KgB

15、OD5/KgMLSSd 2、SVI=150,4、污泥回流比R=100% 5、曝气池混合液污泥浓度 6、TN去降率 7、混合液回流比,二、A1/O主要工艺尺寸 按BOD污泥负荷率Fs计算： 1、A1/O池总有效容积V 2、有效水深H1=6m 3、曝气池总有效面积： 4、分四组，每组有效面积S=S总/4=19000/4=4750 m2 5、取廊道宽b=10.0m，设5廊道，则单组曝气池有效宽度为50m，单组曝气池长度： 6、污水在A1/O反应地内停留时间t 7、A1:O段=1：4 则A1段停留时间t1 = 1.7h；O段停留时间t2 = 6.7h,三、剩余污泥量W（kg/d）的计算 W=W1W3+

16、W2 （1）生成的污泥量W1=a(SoSe)0.55(15020)250000=17875kg/d （2）因内源呼吸作用而分解的污泥量W2 W2=bVXV=0.051140000.73300=13167kg/d （3）W3不可生物降解和惰性的悬浮物量（NVSS），该部分占TSS的50% W3=（12630）50%114000=5472kg/d。 （4）剩余污泥量W=W1 + W3W2=17875 + 547213167=10180kg/d。 （5）剩余污泥体积量q（m3） （6）污泥龄,四、曝气系统计算 1、需氧量计算。 O2=aKQ(So-Se)+bKQ(Nki-NKe)-0.12XW-CX

17、w-bKQ(Nki-Nke-NOe)-0.12XW56%,=35221(kgO2/d) 2、曝气系统其它部分计算与普通活性污泥法相同。,20.2.2脱氮除磷新工艺,20.2.2.1. A2/O同步脱氮除磷的改进工艺 1. UCT工艺（UCT工艺流程如图20-14所示）,图20-14 UCT工艺流程图,2. MUCT工艺（该工艺是UCT工艺的改良工艺，其工艺流程如图20-15所示）,图20-15 MUCT工艺流程图,3. OWASA工艺,图20-18 OWSA工艺流程图,20.2.2.2. SBR工艺脱氮除磷的改进工艺 CASS（Cyclic Activated Sludge System）工艺

18、 （1）CASS工艺流程与原理,图20-19 CASS工艺流程示意图,（2）CAST反应池的组成与功能 CAST反应池由生物选择区、兼氧区和主曝气区三部分组成。 （3）CAST工艺的运行方式和运行的四个阶段 进水搅拌或曝气阶段 ；进水/曝气阶段 ；静置沉淀阶段 ；排水（闲置）阶段 。 （4）CAST工艺的特点 该工艺与常规SBR法相比，其最大特点是将SBR池分为三个区，生物选择区具有防止污泥膨胀，并可有效去除有机物和脱氮除磷功能，同时改善了污水的可生化性。,3. ICEAS（Intermittent Cyclic Extended Aeration System）工艺 （1）ICEAS反应池构造与ICEAS工艺流程,图20-22 ICEAS反应池构造示意图,表20-3 ICEAS反应池周期运行过程,4. DATIAT（Demand Aeration TankIntermittent Aeration Tank）工艺,图20-23 DAT-IAT反应池平面布置图,表