3水的生物化学处法剖析

1、第三章第三章 水的生物化学处理方法水的生物化学处理方法 自然界存在大量的微生物，可以在有氧或无氧的条件下将有机物分解，获得能量以繁殖，生长。 水的生物化学处理法就是利用微生物的这种特性去除污水中的有机物，降低水中的氮、磷等营养物的含量。 悬浮生长系统悬浮生长系统附着生长系统附着生长系统悬浮生长系统悬浮生长系统附着生长系统附着生长系统好氧厌氧本章内容l1、微生物基础l2、好氧悬浮生长技术（重点）、好氧悬浮生长技术（重点）l3、好氧附着生长技术、好氧附着生长技术l4、厌氧生物处理技术l5、生物脱氮除磷技术（难点）生物脱氮除磷技术（难点）l6、水处理厂污泥处理技术l7、废水土地处理技术第一节第一节

2、废水处理微生物学基础废水处理微生物学基础l复习复习1、水处理工程中的微生物属于自养微生物还是异养微生物？2、异养微生物需要那些“食物”？一一 微生物的分类微生物的分类：按微生物结构与功能的不同，可将微生物分为5组，分别为动物，植物，原生动物，真菌，细菌。真核生物真核生物（细胞具有核膜和细胞器）原核生物（没有明显的核和细胞器）动物（多细胞，能运动，具有分化的细胞组织，异养）植物（多细胞，不运动，具有细胞组织，主要有光合作用）真菌（大部分为多细胞，不运动，异养，分解者）原生生物（大部分为单细胞，运动，异养，分解者）细菌（单细胞，部分能运动，部分异养，分解者，部分有光合作用）轮虫苔藓， 藻类酵母，

3、蘑菇鞭毛虫废水处理中重要的微生物：细菌 真菌 藻类 原生动物 轮虫以及甲壳类动物指示生物微生物的代谢过程微生物微生物代谢产物（代谢产物（h2o,co2,nh3等）能等）能细胞物质（细胞物质（c5h7no5)净增物质净增物质有机物有机物o2细菌的生长曲线：时间细菌数对数生长期二、细菌生长曲线及monod公式 （1 1）微生物生长动力学）微生物生长动力学：在对数生长期间，某种：在对数生长期间，某种基质供给不足，则这种基质成为细菌生长的限制因素，可基质供给不足，则这种基质成为细菌生长的限制因素，可用用monod公式表示：公式表示：skssm：细菌的细菌的生长速率常数生长速率常数，d1m：细菌的细菌的

4、最大最大生长速率常数生长速率常数，d1s：基质浓度，基质浓度，mg/lks：半饱和常数，即半饱和常数，即 m/2时的基质浓度时的基质浓度细菌的增长速率可表示为：细菌的增长速率可表示为：xdtdxx为细水中菌浓度为细水中菌浓度xsksdtdxsm)(monod公式(3-2)微生物生长动力学微生物生长动力学限制基质可能是细胞生长所必需的任何一种最基本的物质，限制基质可能是细胞生长所必需的任何一种最基本的物质，但碳源常常是限制因素，因此，一般情况下，基质指有机但碳源常常是限制因素，因此，一般情况下，基质指有机物物xsksdtdxsm)(xdtdxm1 当基质浓度足够高时，sks，上式简化为：2 基质

5、浓度比较低时， sks，上式简化为：smksxdtdx与基质浓度有关，符合一级反应规律与基质浓度有关，符合一级反应规律考虑到细胞的自然死亡，因此细胞的净增长速率为：xkxsksdtdxdsm)(kd为内源性衰减系数为内源性衰减系数注意：课本中注意：课本中细胞的净增长速率细胞的净增长速率与与细菌的增长细菌的增长速率速率他用了相同的符号表示，在这里我们为了他用了相同的符号表示，在这里我们为了便于区别，将细胞的净增长速率改动一下。便于区别，将细胞的净增长速率改动一下。（37）由于基质按一定比例转化为细胞，因此细菌的增长与基质的消失有以下关系：dtdsydtdxy 为产率系数为产率系数微生物微生物代谢

6、产物（代谢产物（h2o,co2,nh3等）能等）能细胞物质（细胞物质（c5h7no5)净增物质净增物质有机物有机物o2(3-5)(skyxsdtdsydtdxdtdssmykm/（2）基质的利用速率）基质的利用速率skkxsdtdss课堂学习题l 假如我们定义净生物体系数是净生物体生长速率与基质利用速率之比值。dtdsdtdxybio对于一工业废水活性污泥工艺，其反应器容量为105m3,反应器中生物体浓度为2000g/m3,cod浓度为15g/m3。采用课本p213表31中给出的动力学系数求净生物系数。第二节第二节 好氧悬浮生长系统处理技术好氧悬浮生长系统处理技术 生物处理过程分为好氧悬浮生长

7、生物处理工艺好氧悬浮生长生物处理工艺和附着生长生物处理工艺。好氧悬浮生长生物处理活性污泥法曝气氧化塘好氧消化法高负荷氧化塘本章概要l（一）活性污泥法基本原理（一）活性污泥法基本原理l（二）普通活性污泥法的运行方式及其演（二）普通活性污泥法的运行方式及其演变（三）活性污泥法主要设计与运行参数变（三）活性污泥法主要设计与运行参数l（四）好氧悬浮生长处理工艺质量平衡方（四）好氧悬浮生长处理工艺质量平衡方程（本章重点）程（本章重点）l（五）曝气方法与曝气机理l（六）活性污泥法处理系统工艺设计及计（六）活性污泥法处理系统工艺设计及计算算一、活性污泥法一、活性污泥法l活性污泥法是处理城市污水最广泛使用的方

8、法。自1912年开始至今，活性污泥法的研究经过近百年的发展，在理论和实践上都取得了很大的进步。l活性污泥法本质上与天然水体（江、湖）的自净过程相似。l 大量微生物形成的絮凝团，外形呈黑色污泥状。与污水混合完全，在有氧条件下，将污水中有机物分解，净化水体。（一）活性污泥法基本原理（一）活性污泥法基本原理活性污泥法的基本流程活性污泥法基本原理活性污泥法基本原理污泥吸附有机物氧化分解有机物絮凝体形成，沉降对数生长期，有机物对数生长期，有机物分解最快，但不易形分解最快，但不易形成絮凝体成絮凝体减数生长期，有机物减数生长期，有机物分解变慢，易形成絮分解变慢，易形成絮凝体，吸附能力强凝体，吸附能力强（二）

9、普通活性污泥法的运行方式及其演变1. 普通活性污泥法：又称传统活性污泥法，水流为推流式，均匀供气。对有机物（bod ）和悬浮物去除率高。缺点：不能适应冲击负荷，基建费用高缺点：不能适应冲击负荷，基建费用高2. 阶段曝气法：污水沿池长多点进入，维持有机物浓度均匀。3. 完全混合法：加速曝气法延时曝气法活性污泥法的新发展活性污泥法的新发展1. 纯氧曝气法纯氧曝气法 充足的氧气使污泥负荷充足的氧气使污泥负荷很高，曝气时间缩短一很高，曝气时间缩短一半以上，产生污泥密度半以上，产生污泥密度大，易沉淀分离。大，易沉淀分离。2. 深水曝气法深水曝气法 曝气池的深度曝气池的深度50150米，米，水中氧气在高压

10、下溶解度增大，水中氧气在高压下溶解度增大，污泥负荷很高，占地面积小。污泥负荷很高，占地面积小。活性污泥法的新发展活性污泥法的新发展3. 3. 粉末活性炭法粉末活性炭法： 向曝气池中投入大量的粉末状活性炭，将微生物，溶解氧吸附，使污泥易于沉淀分离，并能够加快有机物的处理速率，提高污泥负荷能力。4. 4. 间歇活性污泥法（序批式活性污泥法，间歇活性污泥法（序批式活性污泥法，sequencing batch sequencing batch reactor, sbr)reactor, sbr)工艺特点：废水分批进入反应池，经过工艺特点：废水分批进入反应池，经过5 5个阶段：进水，反应，沉个阶段：进水

11、，反应，沉淀，排水，闲置。淀，排水，闲置。sbr过程是典型的非稳态过程，有机物和微生物浓度在时间上是过程是典型的非稳态过程，有机物和微生物浓度在时间上是理想的推流状态，在空间上完全混合。因此比连续流法反应速度理想的推流状态，在空间上完全混合。因此比连续流法反应速度快，处理效率高，可以抑制专性好氧菌的过度繁殖，利于生物脱快，处理效率高，可以抑制专性好氧菌的过度繁殖，利于生物脱氮除磷。由于泥龄短，丝状菌不可能成为优势菌种，不会出现污氮除磷。由于泥龄短，丝状菌不可能成为优势菌种，不会出现污泥膨胀。无需回流装置。泥膨胀。无需回流装置。运行时间约为运行时间约为412h，其中反应时间其中反应时间4060。

12、运行实例：运行实例：（三）活性污泥法主要设计与运行参数1、表征活性污泥微生物量的指标混合液悬浮固体（mlss，mg/l）它表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总重量。混合液挥发性悬浮固体（mlvss，mg/l）本项指标所表示的是混合液活性污泥中有机性固体物质部分的浓度。2、活性污泥的沉降性及其评定指标l 污泥体积指数（ svi ， ml/g）：取1升污水在带刻度的量筒内沉降30min后，读取污泥所占体积（sv，ml/l）。将此混合液过滤，干燥，称重，得每g污泥干重所占体积（mlss） svi sv/ mlsssvi值一般在50150，过高难于分离，过低则表明污泥颗粒太小，缺

13、乏活性。影响污泥增长的因素：1 溶解氧 2营养物l 又称“生物固体平均停留时间” 活性污泥处理系统保持正常、稳定运行的一项重要条件，是必须在曝气池内保持相对稳定的悬浮固体量。但是，活性污泥反应的结果，使曝气池内的活性污泥在量上有所增长，这样，每天必须从系统中排出相当于增长量的活性污泥量。x=qwxr+(q-qw)xe3、污泥龄l曝气池内活性污泥总量（vx）与每天排放污泥量之比，称之为污泥龄，即活性污泥在曝气池内平均停留的时间。 c= vx/x c= vx/ qwxr+(q-qw)xe在一般情况下，xe值极低，可忽略不计，上式可简化为： c= vx/ qwxr4、bod-污泥负荷l 活性污泥反应

14、的核心是活性微生物，而参与反应的物质有：作为活性污泥微生物营养物质的有机污染物和保证活性微生物正常生理活动的溶解氧。 l 决定有机污染物的降解速率、活性污泥增长速率以及溶解氧被利用速率的最重要的因素，是有机污染物与活性污泥量的比值f/m.l f/m=qsa/xv想一想：l过高的过高的f/mf/m会对活性污泥法的运行有什么影会对活性污泥法的运行有什么影响？过低的响？过低的f/mf/m又会对活性污泥法的运行有又会对活性污泥法的运行有什么影响？什么影响？（四）好氧悬浮生长处理工艺质量平衡方程（本章重点）（四）好氧悬浮生长处理工艺质量平衡方程（本章重点）l 1、生物体的质量平衡、生物体的质量平衡稳定状

15、态稳定状态下，生物量的质量平衡方程为：下，生物量的质量平衡方程为： 进水生物量累积生物量出水生物量废弃生物量进水生物量累积生物量出水生物量废弃生物量积累流入流出净生长积累流入流出净生长q0,s0,x0q0-qw,s,xeqw,xu(用黑板演示计算）做一做l请同学们根据基质物料平衡，推出x的函数表达式。根据活性污泥系统生物过程动力学：稳定状态下，生物量的质量平衡方程为： 进水生物量累积生物量出水生物量废弃生物量uwewdsmxqxqqxkskxsvxq)()(0000qwqxexuxs进入曝气池的废水流量和排水流量进水，曝气池中，出水，排弃污泥中微生物浓度0x曝气池中有机物浓度进水中x0约为0出

16、水中xe约为0我们再回忆一遍我们再回忆一遍uwdsmxqxkskxsv)(简化为：duwsmkvxxqsks)(（1）对这个体系的有机物做质量平衡：sqsqqskyxsvsqwwsm)()(000sqsqsqsqskyxsvwwsm000)(vxssyqskssm)()(00（2）vxssyqkvxxqduw)(00得到两个重要的指标：水力停留时间 平均细胞停留时间0qvcdckxssy)(10（3）从（1）式中看出，只要知道 就可以得到出水中溶解性bod5的浓度s：c1)()1(dmccdskkksuwxqvx 如果出水中微生物浓度不可忽略，就要对平均细胞停留时间修正：ewuwcxqqxqv

17、x)(0回流比的确定：回流比的确定：假定从二沉池出水所夹带的活性污泥量，剩余污泥排放量以及污泥增长量忽略不计，则：rxrxr)1 (xr为回流水的污泥浓度 推流式污泥法的动力模型难以从质量平衡方程导出，利用两个简化假设，lawrence和mccarty提出一个设计方程式：1. 流入曝气池中的与流出曝气池中的微生物浓度大致相等，且c / 大于5。2. 废水经过曝气池时，溶解性bod5的利用率为：sksxrsavgmudismksskssssy)/ln()1 ()()(100设计方程式为：s0 为进水基质浓度s 为出水基质浓度 回流比si 经回流稀曝气池进水释后基质浓度，10ss例题例题1某城市建

18、立完全混合曝气池为主体的二级处理厂。已知流量为某城市建立完全混合曝气池为主体的二级处理厂。已知流量为10000m3/d。经初次沉淀后经初次沉淀后bod5 浓度浓度s0为为150mg/l，要求出水要求出水bod5 浓度小于浓度小于5 mg/l。试验参数试验参数y为为0.5kg/kg，kd为为0.05d-1，假设污泥假设污泥mlss 为为3000 mg/l，二次沉淀池排除的污泥浓度为二次沉淀池排除的污泥浓度为10000 mg/l。试试确定曝气池体积，每天排除剩余污泥量和回流比。确定曝气池体积，每天排除剩余污泥量和回流比。解：由公式由公式dckvxssyq)(10查表确定查表确定c c 来计算来计算

19、v取取c c 为为4天，天， kd为为0.05d-1 ，y为为0.5kg/kg05. 03000)5150(5 . 01000025. 01vv806（m3）每天排除剩余污泥量：5 .601000043000806ucwxvxq由公式定义可知cuwxqvx（m3/d）回流比：rxrxr)1 (rr10000)1 (3000r0.43（五）曝气方法与曝气机理1 曝气过程的机理曝气过程的机理曝气池内氧气的转移速率用下式表示：)(lslccakdtdckla：单位容积内氧的转移速率（mg/lh）cs：水的饱和溶解氧浓度（mg/l）cl：水的实际溶解氧浓度（mg/l）动力效率ep：一度电所能转移到水中

20、的氧量（kg/kw h）2 曝气方法：曝气方法：鼓风曝气机械曝气鼓风曝气装置：1. 钟罩式扩散器2. 管式扩散器3. 穿孔式扩散器4. 倒盆式5. 射流式机械曝气装置：叶轮式转刷式曝气池的类型和构造曝气池的类型和构造推流式曝气池：长方形的廊道，水流呈螺旋前进。完全混合式曝气池：循环混合式曝气池：一般称为氧化沟，循环水量为进水量的数百倍，接近完全混合型，是延时曝气的变体。（六）活性污泥法处理系统工艺设计及计算（六）活性污泥法处理系统工艺设计及计算系统组成：曝气池，曝曝气池，曝气设备，污气设备，污泥回流设备，泥回流设备， 二次沉淀池二次沉淀池1、设计内容：l 选定工艺流程；l曝气池的容积的计算及曝

21、气池工艺设计；l计算需氧量、供气量以及曝气系统的计算与设计；l计算回流污泥量、剩余污泥量与污泥回流系统的设计。l二次沉淀池的选定与工艺计算、设计。l2、应确定的主要各项参数3、具体工艺设计、具体工艺设计（1 1）曝气池容积的计算）曝气池容积的计算当前较普遍采用的是按当前较普遍采用的是按f/m（有机物/微生物比）来进行计算。f/mfwvxqs0s0曝气池进水bod5的浓度q进水流量v池的有效容积x混合液污泥浓度污泥龄cewuwcxqqxqvx)(0污泥负荷uxvqssu)(0（kg/kgd）%100wfue处理效率e首先解决需氧量和供气量。首先解决需氧量和供气量。需氧量的计算：o2rhbodq)

22、(5（2 2）曝气系统的设计）曝气系统的设计r需氧量需氧量o2必须换算为水温20，气压为1个大气压的充氧量r020)()20(002. 1 )(tltssccrcr)20( sc)(tsclc污水的氧转移系数/清水的氧转移系数污水的饱和溶解氧浓度/清水的饱和溶解氧浓度20和t时的饱和溶解氧浓度水中实际溶解氧浓度实际气压/标准气压csm对于鼓风曝气池，对于鼓风曝气池，cs（20）和和cs（t）应该取气体扩散器出口和曝应该取气体扩散器出口和曝气池表面溶解氧饱和年度的平均值气池表面溶解氧饱和年度的平均值csm。)4210026. 2(5tbssmqpcccs 标准压力，设定温度下的水中溶解氧饱和浓度

23、标准压力，设定温度下的水中溶解氧饱和浓度pb 扩散器出口处的绝对压力扩散器出口处的绝对压力qt 气体离开池表面时氧的百分比，由下式计算：气体离开池表面时氧的百分比，由下式计算：%100)1 (2179)1 (21aateeqea为氧转移效率（），一般取6所需故风曝气量：1003 . 00aserg（m3/h ）（3）二次沉淀池，污泥回流系统的设计l 污泥回流量可以从沉淀池的质量平衡方程来确定。假设二次沉淀池的污泥量保持不变（稳定状态）稳定状态下，污泥的质量平衡方程为：累积污泥量污泥流入量出水污泥量废弃生物量0（q0+qr)*x-(q0-qw)*xe-(qr+qw)*xuv，x，s曝气池二次沉淀

24、池q0+qr，x，s出水q0-qw，xe，s污泥底流qw+qr，xu剩余污泥qw，xu污泥回流qr，xu回流比的确定：回流比的确定：假定从二沉池出水所夹带的活性污泥量，剩余污泥排放量以及污泥增长量忽略不计，则：rxrxr)1 (xr为回流水的污泥浓度例题例题2某城市建污水处理厂，污水量某城市建污水处理厂，污水量10000m3/d，进曝气池污水进曝气池污水bod5的浓的浓度为度为300mg/l，时变化系数时变化系数1.4，要求出水，要求出水bod5浓度为浓度为25mg/l。计计算池子有效容积和曝气量。算池子有效容积和曝气量。解：解：采用传统活性污泥法。设定采用传统活性污泥法。设定fw为为0.4k

25、g/kgd，污泥浓度污泥浓度x为为3000mg/l。vxqs0fw由v（s0q）/ fwx（10000300）/（0.43000） 2500m3供气量计算供气量计算mlssmlvss0.750.8 mlss0.7530002250mg/l挥发性污泥挥发性污泥因此，挥发性污泥的负荷为：因此，挥发性污泥的负荷为：0.40.750.5kg/kgd由此查表由此查表32可知，去除每千克可知，去除每千克bod5的需氧量为的需氧量为0.79kg最大需氧量为：最大需氧量为：rhbodq)(58 .12679. 0)(1000)(1000)(24)25300(4 . 1)(100010000kgghlkg/h采

26、用管式扩散器，管深采用管式扩散器，管深2.5米，水温米，水温30 。则出口处压力。则出口处压力pb 为：为：1.013105+（2. 5/10.33） 1.0131051.258 105（pa ）30和和20时饱和溶解氧查表得时饱和溶解氧查表得cs（30）7.6mg/l 和和cs（20）9.2 6mg/l 离开曝气池时氧的百分比：离开曝气池时氧的百分比：%100)1 (2179)1 (21aateeq%100)06. 01 (2179)06. 01 (2120)4210026. 2(5tbssmqpcc30：)422010026. 210258. 1(6 . 7558.33mg/l 20时时

27、cs（20）10.1mg/l20)()20(002. 1 )(tltssccrcr最后计算实际需氧量：取取分别为分别为0.820.82，0.920.92，1.01.0，c cl l取取1.5mg/l。2030002. 1 )5 . 133. 895. 0(82. 01 .108 .126r200kg/h实际供气量：1003 . 00aserg1.11104（m3/h）好氧悬浮生物处理工艺的其余方法好氧悬浮生物处理工艺的其余方法氧化塘：好氧氧化塘，兼性塘，曝气塘，厌氧塘以及水生生物氧化塘l1、降解原理、降解原理l2、生物滤池生物滤池l3、生物转盘、生物转盘l4、生物接触氧化、生物接触氧化第三节第

28、三节 好氧附着生长系统处理技术好氧附着生长系统处理技术好氧微生物和原生动物等附着在某些物料上生长繁殖，形好氧微生物和原生动物等附着在某些物料上生长繁殖，形成生物膜，水中有机物被膜中微生物分解，净化。成生物膜，水中有机物被膜中微生物分解，净化。微生物停留时间长微生物停留时间长种类繁多，分解力强种类繁多，分解力强生物膜活性强生物膜活性强n1、降解原理、降解原理受扩散的限制受扩散的限制好氧附着处理技术好氧附着处理技术生物滤池生物滤池生物转盘生物转盘生物接触氧化生物接触氧化普通生物滤池普通生物滤池高负荷生物滤池高负荷生物滤池塔式生物滤池塔式生物滤池淹没式淹没式非淹没式非淹没式普通生物滤池特点：普通生物

29、滤池特点：池体滤料布水装置 排水系统承托层工作层碎石，卵石碎石，卵石焦炭，炉渣焦炭，炉渣缺点：有机物负荷低，占地面积大，滤料易堵塞。缺点：有机物负荷低，占地面积大，滤料易堵塞。优点：优点：bod5去除率高，运转费用低，易管理。去除率高，运转费用低，易管理。0.2米1.31.8米，米，粒径粒径35厘米厘米高负荷生物滤池高负荷生物滤池改进的普通生物滤池：滤料粒径增大滤料粒径增大为为410厘米厘米工作层加厚工作层加厚滤料大量采用合成塑料，滤料大量采用合成塑料，滤层超过滤层超过2米强制通风。米强制通风。优点：有机负荷高大约优点：有机负荷高大约68倍。倍。缺点：出水水质较差，缺点：出水水质较差，bod去

30、除率较低。去除率较低。曝气生物滤池塔式生物滤池特点：塔高形成自然强制通风，水滴高速下落，特点：塔高形成自然强制通风，水滴高速下落， 传质速度非常快，生物膜更新快，滤池不易堵塞。传质速度非常快，生物膜更新快，滤池不易堵塞。可在每层塔内进水，可在每层塔内进水，均衡负荷均衡负荷不同高度的滤料不同高度的滤料内有不同的生物内有不同的生物种群，利于有机种群，利于有机物的分解。物的分解。塔式生物滤池填料l北京徕福卓尔环境工程技术有限公司生产的塑料重波填料 生物滤池的设计生物滤池的设计有机负荷nv：bod5容积负荷，每立方米滤料在容积负荷，每立方米滤料在1天内天内承受的承受的bod5的量。的量。水力负荷q：每

31、平方米滤料表面积在每平方米滤料表面积在1天内承受的污水量。天内承受的污水量。veasnssqv)(滤料体积计算：有回流时，令回流比为r：0)1 (qrq进水浓度sa为：rrssssrqsrqsqeaae1)1 (00000滤池面积为：dva/d为滤池中滤料高度校核水力负荷：aqqsnqkdaeess/schulze推导式推导式se出水出水bod浓度浓度sa进水进水bod浓度浓度k bod5降解速率常数降解速率常数n为滤料特性参数，一般取为滤料特性参数，一般取0.5se的估算：nnqkdqkdaeress/re)1 (k为为bod5降解速率常数，需要进行温度修正：降解速率常数，需要进行温度修正：

32、n为滤料特性参数，一般取为滤料特性参数，一般取0.5q为水力负荷为水力负荷r为回流比为回流比20)20()(035. 1ttkkvelz修正方程修正方程例题例题某城镇污水处理厂拟采用高负荷生物滤池，已知设计污水流量为某城镇污水处理厂拟采用高负荷生物滤池，已知设计污水流量为52005200m m3 3/d/d，进水进水bodbod5 5浓度浓度s s0 0为为250250mg/lmg/l，要求出水浓度小于要求出水浓度小于2525mg/lmg/l。试验得知试验得知k k（2020）0.042min0.042min1 1，若冬季平均水温若冬季平均水温1515，试确定滤池的表面积和有效高度，试确定滤池

33、的表面积和有效高度。解：解：采用采用1 1段式滤池，因为浓度段式滤池，因为浓度s s0 0为为250250mg/lmg/l，参考表参考表3-53-5，选取回流比，选取回流比r r为为2 2。rrsssea10由：21202250as97mg/l校正k值：2015)20()15(035.1 kk0.042（1.035）-50.035（min-1)选取滤池有效水深为2米，估算水力负荷q：nnqkdqkdaeress/re)1 (5 .0/2035.02)21 (97205 .0/2035.0qeeqq0. 0072（m3/m2min）10.4 （m3/m2d）滤池面积a5200/10.4500（m

34、2)进行进行bodbod5 5容积负荷校核：容积负荷校核：veasnssqv)(vssrqneav)(1 (012012500)2097)(21 (5200g/m3d基本在8001200 g/m3d范围内，设计合乎要求。作业作业291页页323补充内容 联合的好氧处理工艺联合的好氧处理工艺l优点：l（1）附着生长工艺的稳定性和抗冲击负荷性l（2）附着生长工艺供部分去除bod用时的容积效率和需要能量少。l（3）附着生长工艺预处理的作用以改善活性污泥的沉淀特性。l（4）由于有活性污泥处理，有高质量的出水。生物转盘生物转盘盘片盘片 转轴转轴接触反应槽接触反应槽驱动装置驱动装置处理原理：处理原理：吸附

35、有机物好氧分解吸氧传质生物转盘的特点：生物转盘的特点：无须回流，工艺简单无须回流，工艺简单采用多级串联，既适应高浓度废水，也适合低浓度废水。采用多级串联，既适应高浓度废水，也适合低浓度废水。剩余污泥量很少，适应有机负荷变动大剩余污泥量很少，适应有机负荷变动大运转费用低，管理简单运转费用低，管理简单生物接触氧化生物接触氧化曝气活性污泥法和生物滤池的结合，在曝气池中设置填料，曝气活性污泥法和生物滤池的结合，在曝气池中设置填料，生长生物膜，充氧的废水在生物膜和活性污泥的作用下分解。生长生物膜，充氧的废水在生物膜和活性污泥的作用下分解。生物接触氧化分类生物接触氧化分类分流式分流式直流式直流式曝气和填料

36、的接触在曝气和填料的接触在不同隔间进行。污水不同隔间进行。污水曝气充氧后从上至下曝气充氧后从上至下流过填料。流过填料。曝气和填料的接触在同曝气和填料的接触在同时进行。污水在向上流时进行。污水在向上流过填料时曝气。过填料时曝气。分流式接触氧化有机负荷小，直流式接触氧化负荷大。生物填料生物填料生物接触法的一些设计参数：生物接触法的一些设计参数：进水进水bodbod5 5浓度控制在浓度控制在100100300300mg/lmg/l，污水停留时间污水停留时间2 24 4h h，溶解氧浓度溶解氧浓度2.52.53.5 3.5 mg/lmg/l，气水比气水比（15152020）：）：1 1。填料。填料高度

37、一般为高度一般为3 3米。米。 进水进水bodbod5 5浓度控制在浓度控制在500500mg/lmg/l，污水停留时间污水停留时间0.50.51.51.5h h填料负荷为填料负荷为3 36 6kg/mkg/m3 3d d，溶解氧浓度溶解氧浓度2.52.53.5 3.5 mg/lmg/l，气气水比水比（10101515）：）：1 1。采用蜂窝管时，管内水流速度。采用蜂窝管时，管内水流速度1 13 3米米，填料高度一般为，填料高度一般为3 3米。米。 生物流化床生物流化床载体粒径小于载体粒径小于1 1毫米（焦炭，粗砂，活性炭，无烟煤），比表面大毫米（焦炭，粗砂，活性炭，无烟煤），比表面大于于33

38、003300m m2 2/m/m3 3。比表面高于生物转盘比表面高于生物转盘6060倍，塔式生物滤池倍，塔式生物滤池2020倍。倍。微生物含量高于普通活性污泥法的微生物含量高于普通活性污泥法的10102020倍。倍。 流化方式：流化方式：水力流化水力流化和和气力流化气力流化特点特点：废水流速很高，超过：废水流速很高，超过2020m/sm/s，反应床内载体呈流化状态反应床内载体呈流化状态。二相流化床三相流化床充氧方式：纯氧和空气流化床运行参数简介：气源：纯氧，三相流化床。载体：砂粒。有机负荷7.27kg/m3d，停留时间0.26h，床内上升水流速度2562.5m/s。bod5去除率84。三相流化

39、床，气源：空气，载体：沸石。有机负荷：12.16 kg/m3d， bod5去除率85.1。第四节第四节 厌氧生物处理技术厌氧生物处理技术l一、概述一、概述l二、厌氧生物处理机理二、厌氧生物处理机理l三、厌氧生物处理系统三、厌氧生物处理系统l四、厌氧生物处理的新四、厌氧生物处理的新发展发展请大家带着问题学习这一请大家带着问题学习这一节：与好氧相比厌氧生物节：与好氧相比厌氧生物处理的优、缺点处理的优、缺点一、概述一、概述l1906年德国学者imhoff开发双层沉淀池 处理有机污泥.(化粪池）l1970年代由荷兰学者g.lettinga等人研究成功上流式厌氧污泥床（uasb)。l20世纪90年代，e

40、gsb及ic 二、厌氧生物处理机理二、厌氧生物处理机理厌氧生物处理机理：在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼厌氧生物处理机理：在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）消化作用，将废水中各种复杂有机物分解为甲烷和二氧微生物）消化作用，将废水中各种复杂有机物分解为甲烷和二氧化碳等物质的过程。氧化碳等物质的过程。与好氧不同之处在于厌氧过程不以分子氧为受氢体。与好氧不同之处在于厌氧过程不以分子氧为受氢体。kjohcooohc28806662226126好氧过程好氧过程厌氧过程厌氧过程厌氧过程的受氢体可以是有机物（厌氧状态），也可以是含氧有厌氧过程的受氢体可以是有机物（厌氧状态），也可以是含氧

41、有机物（机物（nono3-3-，soso4 42-2- ，coco2 2等，缺氧状态）。等，缺氧状态）。kjknoohcoknoohc179612661222236126kjcoohchchohc226222236126厌氧生物处理是复杂的微生物化学过程，由三大主要类群的细菌厌氧生物处理是复杂的微生物化学过程，由三大主要类群的细菌完成。完成。水解产酸细菌水解产酸细菌产氢产乙酸细菌产氢产乙酸细菌产甲烷细菌产甲烷细菌含纤维素，半纤维素，果胶和脂类的污水中，含纤维素，半纤维素，果胶和脂类的污水中，水解水解成为速度限成为速度限制；简单的糖类，淀粉，氨基酸的废水中，制；简单的糖类，淀粉，氨基酸的废水中，

42、产甲烷产甲烷成为限制步成为限制步骤。骤。常温消化常温消化中温消化中温消化高温消化高温消化水温1030水温2538水温5055影响厌氧处理的主要因素影响厌氧处理的主要因素1、甲烷细菌对温度的变化十分敏感。、甲烷细菌对温度的变化十分敏感。n2、甲烷细菌的繁殖速度很慢。、甲烷细菌的繁殖速度很慢。n3、甲烷细菌的专一性很强。、甲烷细菌的专一性很强。4、甲烷细菌对、甲烷细菌对ph的要求很严格的要求很严格产酸菌要求环境介质产酸菌要求环境介质phph在在4.54.58 8，产甲烷菌要求在中性，产甲烷菌要求在中性附近。在附近。在6.66.67.47.4较适宜。较适宜。有机物质中炭氮比（有机物质中炭氮比（c/n

43、c/n）过高，过高，则则phph易下降，缓冲能力弱；炭氮易下降，缓冲能力弱；炭氮比（比（c/nc/n）过低，则过低，则phph易上升，易上升，脂肪酸的胺盐积累，会对产甲烷脂肪酸的胺盐积累，会对产甲烷菌产生毒害。菌产生毒害。三、三、厌氧生物处理系统厌氧生物处理系统分为厌氧分为厌氧悬浮生长悬浮生长系统处理技术和厌氧系统处理技术和厌氧附着生长附着生长系统处理技术。系统处理技术。厌氧接触法厌氧接触法普通消化池普通消化池厌氧生物滤池厌氧生物滤池厌氧流化床厌氧流化床厌氧生物转盘厌氧生物转盘厌氧污泥层工艺厌氧污泥层工艺uasb工艺厌氧隔板反应器厌氧移动层反应器工艺厌氧隔板反应器厌氧移动层反应器1. 厌氧接触

44、法厌氧接触法工艺特点：类似活性污泥法，废水经消化池搅拌分解后，流入工艺特点：类似活性污泥法，废水经消化池搅拌分解后，流入沉淀池进行固液分离，污泥流回消化池内回用。沉淀池进行固液分离，污泥流回消化池内回用。运行参数：按消化池容积负荷计算，运行参数：按消化池容积负荷计算，codcod负荷为负荷为2 26 6kg/mkg/m3 3d d，消消化池高度：宽度化池高度：宽度1 1：1 1；池内水上升流速约；池内水上升流速约0.50.5mm/smm/s，停留时间停留时间约约2 2h h。（一）厌氧悬浮生长系统处理技术（一）厌氧悬浮生长系统处理技术普通消化池又称常规消化池或传统消化池。常用密闭的圆柱型。普通

45、消化池又称常规消化池或传统消化池。常用密闭的圆柱型。高浓度废水或污泥定期排入，消化后的污泥和废水分别由池底和高浓度废水或污泥定期排入，消化后的污泥和废水分别由池底和上部排除，产生的沼气从顶部排出。上部排除，产生的沼气从顶部排出。搅拌方式：搅拌方式：机械搅拌，沼气搅拌，消化液搅拌机械搅拌，沼气搅拌，消化液搅拌加热方式：加热方式：热蒸汽直接在池内加热；消化池内装热交换管；池热蒸汽直接在池内加热；消化池内装热交换管；池外加热外加热2 2、普通消化池、普通消化池消化池设计参数消化池设计参数投配率投配率p p：每天加入消化池的新鲜污泥体积与消化池容积的比率。每天加入消化池的新鲜污泥体积与消化池容积的比率

46、。pwiv 污泥污泥有效有效容积：容积：wi-湿污泥投配量，m2p值中温消化一般用68，高温消化用1016。（）厌氧污泥层工艺厌氧污泥层工艺l. 升流式厌氧污泥床升流式厌氧污泥床法（工艺）法（工艺）l厌氧隔板反应器厌氧隔板反应器l厌氧移动层反应器厌氧移动层反应器. 升流式厌氧污泥床法升流式厌氧污泥床法工艺特点：反应器内没有载体，工艺特点：反应器内没有载体，由反应区，沉淀区和气室三部分由反应区，沉淀区和气室三部分组成。废水在上升时被微生物分组成。废水在上升时被微生物分解产生气体，搅动污泥床的上部解产生气体，搅动污泥床的上部形成悬浮污泥层，在三相分离器形成悬浮污泥层，在三相分离器内沼气与水，污泥分

47、离，在重力内沼气与水，污泥分离，在重力作用下，污泥和水在沉淀区内分作用下，污泥和水在沉淀区内分离，污泥下落回到反应区。离，污泥下落回到反应区。反应器内污泥浓度平均为反应器内污泥浓度平均为30304040g/lg/l，底部污泥床高达底部污泥床高达60608080g/lg/lcodcod容积负荷达到容积负荷达到10102020kg/mkg/m3 3d d，去除率达到去除率达到9090以上。以上。反应器内设三相分离器，一般无污泥回流设备，无混合搅拌设备，反应器内设三相分离器，一般无污泥回流设备，无混合搅拌设备，进水悬浮物应该比普通消化池低，对水质变化比较敏感。进水悬浮物应该比普通消化池低，对水质变化

48、比较敏感。升流式厌氧污泥床法设计参数升流式厌氧污泥床法设计参数池高一般为池高一般为38米，污泥床高米，污泥床高12米，污泥悬浮层高米，污泥悬浮层高24米米三相分离器沉淀区斜壁角度大于三相分离器沉淀区斜壁角度大于50度，使污泥迅速滑落回反应度，使污泥迅速滑落回反应区。区。沉淀区表面负荷应在沉淀区表面负荷应在0.7m3/m2h，混合液进入沉淀区前，通过入混合液进入沉淀区前，通过入流孔道的流速不大于流孔道的流速不大于2m/h。厌氧隔板反应器厌氧隔板反应器 利用隔板引导废水水流以升流方式通过一系列的污泥层反应器。进进 水水出水出水气体气体回流回流（）厌氧附着生长系统处理技术厌氧附着生长系统处理技术l1

49、、厌氧生物滤池l2、厌氧膨胀床和厌氧流化床l3、厌氧生物转盘（）厌氧塘（）厌氧塘四、厌氧生物处理的新发展四、厌氧生物处理的新发展l（一）多级厌氧生物处理系统（一）多级厌氧生物处理系统l（二）两相厌氧处理系统（二）两相厌氧处理系统l（三）厌氧、好氧联合处理系统（三）厌氧、好氧联合处理系统发展方向发展方向l高效率厌氧处理系统必须满足的条件之高效率厌氧处理系统必须满足的条件之一是：一是： 能够保持大量的活性厌氧污泥。能够保持大量的活性厌氧污泥。第二个条件，第二个条件， 是使得进水和保持的污泥是使得进水和保持的污泥之间的良好接触。之间的良好接触。l今后厌氧反应器的发展方理效果，今后厌氧反应器的发展方理

50、效果， 向应向应该围绕这两个基本条件，该围绕这两个基本条件， 开发启动周期开发启动周期短、使用范围广，短、使用范围广， 耐冲击负荷能力强，耐冲击负荷能力强， 出水水质进一步提高的高效厌氧反应器。出水水质进一步提高的高效厌氧反应器。讨论：与好氧相比厌氧生物处理的优、缺点讨论：与好氧相比厌氧生物处理的优、缺点l 1、优点、优点（1）需要的能量和营养物少。）需要的能量和营养物少。（2）产生的生物污泥较少。）产生的生物污泥较少。（3）产生甲烷，是一种潜在的能源。）产生甲烷，是一种潜在的能源。（）需要的反应器容积较小（）需要的反应器容积较小l 2、缺点、缺点（1）处理程度往往达不到排放要求。）处理程度往

51、往达不到排放要求。（2）厌氧生物技术不能除磷。）厌氧生物技术不能除磷。（3）厌氧生物处理过程反应速度较慢。）厌氧生物处理过程反应速度较慢。（）为培养必需的的生物污泥总量，起动时间（）为培养必需的的生物污泥总量，起动时间较长（）需要补充碱度较长（）需要补充碱度第五节第五节 生物脱氮除磷技术生物脱氮除磷技术 水环境中的氮与磷过多，会造成地表水富水环境中的氮与磷过多，会造成地表水富营养化，使水环境恶化。水中的磷以正磷营养化，使水环境恶化。水中的磷以正磷酸盐、聚磷酸盐与有机磷三种形态存在，酸盐、聚磷酸盐与有机磷三种形态存在，生活污水中，后两种占总数的生活污水中，后两种占总数的70%左右，左右，约约10

52、%左右以固体形式存在。左右以固体形式存在。第三节第三节 废水的深度处理技术废水的深度处理技术l 一、污水脱氮处理技术一、污水脱氮处理技术l 生物脱氮机理：生物脱氮机理：硝化过程：硝化过程：nh4+3/2o2 no2-+2h+h2o no2-+1/2o2 no3-l 反硝化过程：厌氧菌将反硝化过程：厌氧菌将no3-和和no2-还原为还原为n2需要电子需要电子供体供体ohohconohchnoohconoohchno633336426262223222233mccartymccarty经验甲醇投加量计算公式：经验甲醇投加量计算公式：cm：要求的甲醇浓度要求的甲醇浓度n0：no3-的起始浓度的起始浓

53、度n1：no2-的起始浓度的起始浓度d0：溶解氧的初始浓度溶解氧的初始浓度01087. 053. 147. 2dnncm 生物脱氮处理工艺：生物脱氮处理工艺： 生物脱氮，一般在好氧条件下进行硝化处理，然后在缺生物脱氮，一般在好氧条件下进行硝化处理，然后在缺氧条件下进行反硝化处理脱去氮。氧条件下进行反硝化处理脱去氮。 bod5与总氮的比例制约了污水中反硝化菌的量，与总氮的比例制约了污水中反硝化菌的量，bod5与总氮的比在与总氮的比在13之间时，好氧可相当于单独硝化；之间时，好氧可相当于单独硝化； bod5与总氮的比在与总氮的比在5以上时，完成反硝化需外加炭源。以上时，完成反硝化需外加炭源。物理化

54、学脱氮技术l空气吹脱空气吹脱l折点氯氧化折点氯氧化当当ph为为11时，水中时，水中nh3占总氨的占总氨的98hclohnhclonhclhhcloohcl333222322二、废水中磷的处理技术二、废水中磷的处理技术l生物脱磷工艺生物脱磷工艺l化学除磷工艺化学除磷工艺磷磷合成细合成细胞物质胞物质沉淀到沉淀到污泥中污泥中投投石灰乳石灰乳po43-+ca2+投铝盐或铁盐投铝盐或铁盐po43-+al3+ 本节内容本节内容l生物脱氮机理生物脱氮机理l生物脱磷机理生物脱磷机理l同步脱氮除磷处理技术同步脱氮除磷处理技术一、生物脱氮机理一、生物脱氮机理氨化细菌氨化细菌硝化菌硝化菌厌氧菌厌氧菌将有机氮化合物分

55、解，转化为氨氮将有机氮化合物分解，转化为氨氮将氨氮转化为硝酸盐将氨氮转化为硝酸盐将将no3-转化为转化为n2污水中有充足的污水中有充足的氢源和碳源氢源和碳源溶解氧严格低于溶解氧严格低于0.5mg/l反硝化过程反硝化过程水温水温35ph值值7.59溶解氧不低于溶解氧不低于0.5mg/l硝化过程硝化过程生物脱氮工艺l两段工艺流程初沉池初沉池曝气氧化曝气氧化硝化池硝化池缺氧反缺氧反硝化池硝化池二沉池二沉池曝气曝气排放排放空气空气空气空气氮气氮气la/o工艺（缺氧/好氧脱氮工艺）初沉池初沉池缺氧池缺氧池好氧池好氧池二沉池二沉池硝化池体积硝化池体积 反硝化池体积反硝化池体积生物脱磷机理生物脱磷机理快速降

56、解快速降解有机物有机物提供能量提供能量磷酸盐磷酸盐o2提供能量提供能量磷酸盐磷酸盐co2厌氧条件下厌氧条件下好氧条件下好氧条件下生物脱磷机理生物脱磷机理l 1.聚磷菌磷的摄取聚磷菌磷的摄取：在好氧条件好氧条件下，聚磷菌不断摄取并氧化分解有机物，产生的能量一部分用于磷的吸收和聚磷的合成，一部分则使adp与h3po4结合，转化为atp而储存起来，细菌以聚磷的形式在细胞中储存磷，其量可超过生长所需，这一过程成为聚磷菌磷的摄取。l 2 .聚磷菌磷的释放：聚磷菌磷的释放：在厌氧和无氮氧化物存在的条件下，聚 磷菌体内的atp进行水解，放出h3po4和能量，形成adp，这一过程成为聚磷菌磷的释放。是通过上述

57、两个过程，在好氧和厌氧的间歇作用下，进行是通过上述两个过程，在好氧和厌氧的间歇作用下，进行除磷的除磷的l生物脱氮处理工艺l厌氧-好氧除磷工艺（a/o工艺）初沉池厌氧池好氧池二沉池l phostrip 除磷工艺曝气池（吸磷和除bod）二沉池沉淀池石灰沉淀池厌氧吸磷池三、同步脱氮除磷处理技术工艺oa /2厌氧段缺氧段好氧段沉淀池bardenpho工艺沉淀池第一缺氧反应器好 氧反应器第二缺氧反应器快速好氧反应器沉淀池作业l想一想： 脱氮除磷工艺是如何在工艺中实现的？horedox法l 由于在最初的除磷系统的运行中，在不曝气区不能保证产生严格厌氧条件，放在第一缺氧池之前增设一个厌氧发酵区，沉淀池污泥回

58、流入厌氧池，厌氧池中混合液进入缺氧池由于回流污泥所含硝酸盐甚少，故在发酵区中厌氧条件易达到，该法即称为horedox法horedox法厌氧池缺氧池好氧池缺氧池好氧池二沉池除磷的影响因素除磷的影响因素:l碳源的浓度和种类l溶解氧l硝酸盐和亚硝酸盐l温度lphl工艺的运行参数和运行方式l一、污泥的性质l二、污泥的处理和处置技术第六节第六节 水处理厂污泥处理技术水处理厂污泥处理技术污泥分类污泥分类生物固体生物固体固体固体有机有机物物无机无机物物初沉污泥初沉污泥 腐殖污泥腐殖污泥 剩余污泥剩余污泥 熟污泥熟污泥 化学污泥化学污泥污泥指标污泥指标：含水率， 污泥比重，污泥的脱水性能l一、污泥的性质一、污

59、泥的性质自学课本自学课本269272表示污泥性质的指标表示污泥性质的指标做下列题目做下列题目含水率为含水率为90的污泥中的污泥中13的固体物质是的固体物质是由相对密度为由相对密度为2.5的固定性固体组成的，而的固定性固体组成的，而2/3由相对密度为由相对密度为1.0的挥发性固体组成，求的挥发性固体组成，求干污泥和湿污泥的相对密度。（如果取水干污泥和湿污泥的相对密度。（如果取水的相对密度为的相对密度为1）一一 污泥的性质污泥的性质污泥含水率，体积，重量的关系：21122121100100ccppwwvv湿污泥的比重：niisps11dspp1001001001)100(100ppssddsd 为

60、污泥中干固体的平均比重为污泥中干固体的平均比重干污泥的比重sd ：vdps5 . 1100250pv 为干污泥中挥发性比重占的百分数为干污泥中挥发性比重占的百分数二、污泥的处理和处置技术二、污泥的处理和处置技术石灰稳定石灰稳定厌氧消化厌氧消化好氧消化好氧消化化学化学压滤机压滤机干化场干化场回用回用焚烧焚烧填埋填埋离心离心其他其他初步初步操作操作浓缩浓缩调理调理稳定稳定脱水脱水最终最终处置处置重力重力离心离心浮选浮选污泥处理污泥处理处置技术处置技术稳定处理稳定处理去水处理去水处理最终处置最终处置生物法生物法化学法化学法物理法物理法浓缩法浓缩法脱水法脱水法干化法干化法填地填地投海投海焚烧焚烧综合利