第四章污水的好氧生物处理--活性污泥法2除磷脱氮工艺设计

1、回顾： 活性污泥法设计计算a. 曝气池体积的设计计算曝气池体积的设计计算 有机物负荷率法有机物负荷率法 污泥泥龄法污泥泥龄法 水力停留时间法水力停留时间法v00LQSXLQSsV)1 (X )SS(QYe0cdcKVQVHRT 回顾： 活性污泥法设计计算b.剩余污泥计算剩余污泥计算c. 需氧量的计算需氧量的计算按污泥泥龄计算按污泥泥龄计算: cVXX按表观产率系数计算：按表观产率系数计算： XvQ)SS(Ye0obs耗氧量= 去除的bCOD-合成微生物的CODO2 = Q (S0-Se）/0.68-1.42Xv生物脱氮：生物脱氮： 1）好氧硝化 2）缺氧反硝化回顾： 脱氮除磷基本理论NH4+2

2、O2NO3- (NO2-) +2H+H2O6CO2 + 6H2O+2N2C6H12O6 + 4 NO-3 (NO2-) 生物除磷：生物除磷： 1）(聚磷菌)厌氧释磷 2）好氧/缺氧吸磷1 脱氮工艺及设计脱氮工艺及设计2 除磷工艺及设计除磷工艺及设计3 脱氮除磷工艺脱氮除磷工艺4 生物除磷脱氮的影响因素生物除磷脱氮的影响因素脱氮、除磷工艺设计脱氮、除磷工艺设计1）三段生物脱氮工艺）三段生物脱氮工艺2）前置缺氧）前置缺氧-好氧生物脱氮工艺好氧生物脱氮工艺3）后置缺氧）后置缺氧-好氧脱氮工艺好氧脱氮工艺4）Bardenpho生物脱氮工艺生物脱氮工艺5）同步硝化反硝化）同步硝化反硝化1 生物脱氮工艺生

3、物脱氮工艺1）三段生物脱氮工艺）三段生物脱氮工艺进水进水回流污泥回流污泥沉淀池沉淀池I剩余污泥剩余污泥曝气池曝气池硝化池硝化池出水出水反硝反硝化池化池回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥沉淀池沉淀池沉淀池沉淀池IIIII碱碱投加外碳源两段生物脱氮工艺投加外碳源两段生物脱氮工艺沉淀池沉淀池进水进水I剩余污泥剩余污泥除碳、硝化除碳、硝化出水出水反硝反硝化池化池回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥硝化硝化沉淀池沉淀池初沉池初沉池IIIII甲醇甲醇曝气池曝气池2）前置缺氧）前置缺氧-好氧生物脱氮工艺好氧生物脱氮工艺沉淀池沉淀池原污水原污水出水出水反硝反硝化池化池

4、回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥污水内循环污水内循环碱碱曝气池曝气池3）后置缺氧）后置缺氧-好氧生物脱氮工艺好氧生物脱氮工艺沉淀池沉淀池原污水原污水出水出水缺氧缺氧回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥曝气池曝气池4）Bardenpho生物脱氮工艺生物脱氮工艺沉淀池沉淀池原污水原污水出水出水缺氧缺氧回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥曝气池曝气池缺氧缺氧好氧好氧好氧好氧5）同步硝化反硝化）同步硝化反硝化机理：机理：a.反应器反应器DO分布不均理论分布不均理论b.缺氧微环境理论缺氧微环境理论c.微生物学解释：好氧反硝化菌和异氧硝化菌。微生物学解释：好氧反硝化菌和异氧硝化菌。5）同步硝化反硝化）同步硝化反硝

5、化HNO2NH2OH + H200.33N2 + 1.33H2O+ 0.33NO2-NH3+ O2NADH2NAD+NAD+NADH2 a.缺氧区容积计算6） 生物脱氮工艺计算生物脱氮工艺计算NNOr = VnKdeXvNNOr:缺氧池去除的硝酸盐量，缺氧池去除的硝酸盐量，g/d;Vn :缺氧池容积，缺氧池容积，m3;Kde :反硝化速率，反硝化速率，gNO3-N/(gMLVSSd);Xv :混合液挥发性悬浮固体浓度，混合液挥发性悬浮固体浓度，g/m3; a.缺氧区容积计算6） 生物脱氮工艺计算生物脱氮工艺计算Vn :缺氧池容积，缺氧池容积，m3;Kde :反硝化速率，反硝化速率，gNO3-N

6、/(gMLVSSd);Nk,Nte:进出水总氮浓度，进出水总氮浓度，g/m3;Xv :混合液挥发性悬浮固体浓度，混合液挥发性悬浮固体浓度，g/m3;Xv :剩余污泥量剩余污泥量Gmlvss/d。vdevteknXKX 0.12-)N-Q(NV b.好氧区容积计算)NKN(ananmn6） 生物脱氮工艺计算生物脱氮工艺计算n：硝化菌比生长速率，：硝化菌比生长速率，d-1；nm：硝化菌最大比增长速率：硝化菌最大比增长速率,d-1；Na：氨氮浓度：氨氮浓度, g/m3；Kn：硝化作用中半速率常数，：硝化作用中半速率常数，g/m3。coco：好氧区设计污泥泥龄，：好氧区设计污泥泥龄，d d。n1Foc

7、 b.好氧区容积计算好氧区容积计算6） 生物脱氮工艺计算生物脱氮工艺计算)1 (X)SS(QYove0ocdcKV根据污泥泥龄计算曝气池体积公式：根据污泥泥龄计算曝气池体积公式：c.需氧量计算需氧量计算6） 生物脱氮工艺计算生物脱氮工艺计算去除有机物的需氧量加上氨氮硝化需氧量。前置反硝化系去除有机物的需氧量加上氨氮硝化需氧量。前置反硝化系统中，需扣除还原硝酸盐提供的氧当量。统中，需扣除还原硝酸盐提供的氧当量。O2 = Q (S0-Se）/0.68-1.42Xv +4.75Q(Nk-Nke)-0.12 XvO2 = Q (S0-Se）/0.68-1.42Xv +4.75Q(Nk-Nke)-0.1

8、2 Xv -2.86 Q(Nt-Nke-Noe)-0.12 Xv注：4.75-氨氮的氧当量系数；2.86-单位硝酸盐还原提供的氧当量。 前置反硝化前置反硝化1）Ap/O工艺工艺2）Phostrip除磷工艺除磷工艺2 生物除磷工艺生物除磷工艺1） Ap/O工艺工艺沉淀池沉淀池原污水原污水出水出水厌氧厌氧磷释放磷释放回流污泥（富含磷污泥）回流污泥（富含磷污泥）剩余污泥剩余污泥（富含磷污泥）（富含磷污泥）曝气池曝气池好氧吸磷好氧吸磷2） Phostrip除磷工艺除磷工艺脱磷水脱磷水（厌氧）（厌氧）沉淀池沉淀池脱磷污泥回流脱磷污泥回流（用于吸收磷）（用于吸收磷）原污水原污水 (含磷含磷)释释磷磷池池混

9、合池混合池好氧吸磷好氧吸磷处理水处理水含磷污泥含磷污泥+脱磷水脱磷水沉淀池沉淀池脱磷水回流脱磷水回流含磷污泥含磷污泥含含磷磷污污水水含磷含磷 污泥污泥缓速搅拌缓速搅拌剩余污泥剩余污泥 排放排放直接污泥回流直接污泥回流石灰石灰III生物除磷生物除磷化学除磷化学除磷含磷污水含磷污水1）厌氧区计算（水力停留时间法）厌氧区计算（水力停留时间法） Vp=Qtp (tp=1-2h)2）好氧区容积计算（污泥泥龄法）好氧区容积计算（污泥泥龄法）3) 生物除磷工艺设计生物除磷工艺设计)1 (X)SS(QYe0cdcKVc:2-3d1）A2/0工艺工艺2）改良）改良Bardenpho工艺工艺3）UCT及改良及改良

10、UCT工艺工艺4）SBR工艺工艺5）氧化沟工艺）氧化沟工艺 3 脱氮除磷工艺脱氮除磷工艺1） A2/0工艺工艺(anaerobic-anoxic-oxic)二沉池二沉池污水污水出水出水缺氧缺氧回流污泥（含磷污泥）回流污泥（含磷污泥）剩余污泥剩余污泥磷释放磷释放氨化氨化厌氧厌氧好氧好氧脱氮脱氮硝化，好硝化，好氧吸磷氧吸磷内循环内循环N21） 倒置倒置A2/0工艺工艺二沉池二沉池污水污水Q出水出水厌氧厌氧剩余污泥剩余污泥缺氧缺氧好氧好氧回流混合液回流混合液(0-200%)Q回流污泥回流污泥(25%-100%)Q短暂短暂沉淀池沉淀池2）改良）改良Bardenpho工艺工艺二沉池二沉池进水进水出水出水

11、好氧好氧回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥厌氧厌氧缺氧缺氧缺氧缺氧好好氧氧回流回流3） UCT及改良及改良UCT工艺工艺二沉池二沉池污水污水出水出水缺氧缺氧回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥厌氧厌氧好氧好氧缺氧回流缺氧回流好氧好氧(硝酸盐硝酸盐)回流回流3） UCT及改良及改良UCT工艺工艺沉淀池沉淀池进水进水出水出水缺氧缺氧回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥曝气池曝气池厌氧厌氧缺氧缺氧好氧好氧回流回流1回流回流24） SBR工艺工艺闲置闲置好氧好氧（曝气）（曝气）厌氧厌氧（搅拌）（搅拌）沉淀沉淀出水出水进水进水好氧好氧（曝气）（曝气）缺氧缺氧1）常用生物脱氮除磷工艺设计参数和特点）常用生物脱氮除磷

12、工艺设计参数和特点2）生物脱氮除磷影响因素）生物脱氮除磷影响因素 环境因素、工艺因素、污水成分。环境因素、工艺因素、污水成分。 4 生物脱氮除磷工艺设计及影响因素生物脱氮除磷工艺设计及影响因素5）氧化沟工艺）氧化沟工艺回流活性污泥回流活性污泥二沉池二沉池出水出水进水进水曝气池曝气池剩余污泥剩余污泥好氧好氧缺氧缺氧厌氧厌氧重点：重点：各种脱氮、除磷工艺的类型和特点。各种脱氮、除磷工艺的类型和特点。脱氮脱氮/除磷工艺设计计算要点。除磷工艺设计计算要点。内容内容1）活性污泥法启动）活性污泥法启动2）活性污泥的运行管理）活性污泥的运行管理3）常见的问题与对策）常见的问题与对策1）启动与试运行）启动与试

13、运行(1) (1) 活性污泥的培养与驯化活性污泥的培养与驯化接种污泥接种污泥： 同类污水厂的剩余污泥；同类污水厂的剩余污泥； 粪便污水等。粪便污水等。培养方法培养方法： 间歇培养法；间歇培养法； 流量分阶段直接培养法；流量分阶段直接培养法； 全流量连续直接培养法；全流量连续直接培养法； 驯化方法驯化方法： 异步驯化法（先培养后驯化）；异步驯化法（先培养后驯化）； 同步驯化同步驯化法法1）启动与试运行）启动与试运行(2) 活性污泥系统的试运行活性污泥系统的试运行 试运行的目的是确定最佳的运行条件；试运行的目的是确定最佳的运行条件； 作为变数考虑的因素：作为变数考虑的因素： MLSS、空气量、废水

14、注入方式；、空气量、废水注入方式； N、P的投加；的投加； 如是吸附再生法，则吸附与再生的如是吸附再生法，则吸附与再生的时间比时间比；根据上述各种参数的组合运行结果，找出根据上述各种参数的组合运行结果，找出最佳运行条最佳运行条件件。 水力负荷水力负荷 进水水质（碳氮磷比）进水水质（碳氮磷比） 有机负荷有机负荷 微生物浓度（微生物浓度（MLSS） 回流污泥浓度回流污泥浓度/污泥回流比污泥回流比 污泥泥龄污泥泥龄 c 曝气时间曝气时间/氧传递速率氧传递速率/溶解氧浓度溶解氧浓度 pH和碱度和碱度2) 运行与管理运行与管理（1）主要运行参数：）主要运行参数：回流活性污泥回流活性污泥二沉池二沉池出水出

15、水进水进水剩余污泥剩余污泥曝气池曝气池(Q-Qw),Se,XeQw,Se,XRRQ,Se,XRQ,S0,X0(1+R)Q,Se,XV,Se,X有机负荷有机负荷/污泥浓度污泥浓度/回流污泥浓度回流污泥浓度/回流比回流比/污泥龄污泥龄2 2）运行与管理）运行与管理（2）曝气池的主要检测项目）曝气池的主要检测项目 水温：水温：15 30 C， 一般要求不高于一般要求不高于35 C或低于或低于10 C； pH值：值：6.5 8.5，最佳，最佳7.2 7.4，一般不能，一般不能9.5和和4.0； DO：入口处不低于：入口处不低于0.5 mg/L，出口处应高于，出口处应高于2.0 mg/L； MLSS、M

16、LVSS：2000-4000mg/L Xr：用于确定回流和剩余污泥量，约：用于确定回流和剩余污泥量，约7000 12000mg/L； SV：30%左右左右 SVI：沉降性能，：沉降性能，50 150； LsrBOD：0.5，0.15（硝化），（硝化），1.0 （高负荷）。（高负荷）。 污泥龄（污泥龄（ c）：）：1d（高负荷），（高负荷），3-5d，30d （延时）（延时） ； HRT：2-3h（高负荷），（高负荷），4-6h，24h（延时）。（延时）。 2) 运行与管理运行与管理（3）二沉池主要监测项目：）二沉池主要监测项目：pH值：略低于曝气池出水，一般值：略低于曝气池出水，一般6.8 7

17、.2；透明度：一般在透明度：一般在30度以上，水质较好时可高于度以上，水质较好时可高于50度；度；SS：低于：低于30mg/L；BOD5（COD）：）：BOD520mg/L,，COD60mg/L；DO：略低于：略低于2mg/L;表面水力负荷表面水力负荷(q) ：1.0 1.5m3/m2.h出水堰水力负荷出水堰水力负荷：1.52.9L/m.s；HRT：1.5 2.5h；大肠菌值：应小于大肠菌值：应小于1000个个/mla. 污泥腐化；污泥腐化；b. 污泥上浮污泥上浮；c. 污泥解体；污泥解体；d. 泥水界面不清；泥水界面不清；e. 污泥膨胀污泥膨胀；f. 泡沫泡沫3）常见问题与对策）常见问题与对

18、策a. 污泥腐化污泥腐化 现象现象：活性污泥呈灰黑色、污泥发生厌氧反应，：活性污泥呈灰黑色、污泥发生厌氧反应，污泥中出现硫细菌，出水水质恶化；污泥中出现硫细菌，出水水质恶化； 原因原因： 混合液混合液DO不足，负荷量增高；不足，负荷量增高； 曝气不足；曝气不足； 工业废水的流入等；工业废水的流入等； 对策对策： 控制负荷量；控制负荷量； 增大曝气量；增大曝气量； 切断或控制工业废水的流入。切断或控制工业废水的流入。3）常见问题与对策）常见问题与对策b. 污泥上浮：污泥上浮：SV值异常值异常 现象现象：污泥沉淀污泥沉淀30 60分钟分钟后呈层状上浮，且后呈层状上浮，且多发生在夏季；多发生在夏季；

19、 原因原因：反反硝化作用导致在二沉池中被还原硝化作用导致在二沉池中被还原成成N2，引起污泥上浮；引起污泥上浮； 对策对策： 减少污泥在二沉池中的停留时间；减少污泥在二沉池中的停留时间； 减少曝气量。减少曝气量。3）常见问题与对策）常见问题与对策c. c. 污泥解体污泥解体 现象现象：在沉淀后的上清液中含有大量的悬浮在沉淀后的上清液中含有大量的悬浮微小絮体，出水透明度下降。微小絮体，出水透明度下降。 原因原因：曝气过度；负荷下降，活性污泥自身曝气过度；负荷下降，活性污泥自身氧化过度；氧化过度； 对策对策：减少曝气；增大负荷量减少曝气；增大负荷量3）常见问题与对策）常见问题与对策d. 泥水界面不清

20、泥水界面不清 现象现象：污泥可以下沉，但泥水界面不清晰；污泥可以下沉，但泥水界面不清晰； 原因原因：高浓度有机废水的流入，使微生物处于对高浓度有机废水的流入，使微生物处于对数增长期；污泥形成的絮体性能较差；数增长期；污泥形成的絮体性能较差； 对策对策：降低负荷；增大回流量以提高曝气池中的降低负荷；增大回流量以提高曝气池中的MLSS值。值。3）常见问题与对策）常见问题与对策3）常见问题与对策）常见问题与对策e. 污泥膨胀（污泥膨胀（Sludge Bulking） 丝状菌性污泥膨胀（主要发生）；丝状菌性污泥膨胀（主要发生）； 非丝状菌污泥膨胀非丝状菌污泥膨胀（1）丝状菌性污泥膨胀）丝状菌性污泥膨胀（1）丝状菌性污泥膨胀）丝状菌性污泥膨胀丝状菌污泥膨胀 污水水质：污水水质：是造成污泥膨胀的最主要原因，含溶解性碳是造成污泥膨胀的最主要原因，含溶解性碳水化合物高的的污水往往发生由浮游球衣菌引起的污泥膨水化合物高的的污水往往发生由浮游球衣菌引起的污泥膨胀，含硫化物高的污水往往发生由硫细菌引起的污泥膨胀。胀，含硫化物高的污水往往发生由硫细菌引起的污泥膨胀。水温和水温和pHpH值也对污泥膨胀有明显的影响。值也对污泥膨胀有明显的影响。 运行条件：运行条件：曝气池的负荷和溶解氧的浓度都会影响污泥