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1、4.2.3 污水处理的基本方法与系统,按原理分 物理处理法：沉淀、筛滤、上浮、过滤化学处理法：中和、氧化还原、电解、混凝、吸附、气浮、 电解、翠取、离子交换、汽提、电渗析生物处理法：好氧法（活性污泥法、生物膜法）、厌氧法,按处理程度分一级处理：格栅 沉砂池 沉淀池 (去除SS) 二级处理：一级 + 生物处理 （去除有机物）格栅 沉砂池 沉淀池 曝气池(生物滤池) 二沉池三级处理：一级 +二级 + 特殊处理 （防止二次污染或回用）,4.2.3 污水处理的基本方法与系统按原理分按处理程度分,一级处理 SS 去除率(40%55%),一级处理 BOD5去除率(20%30%),二级处理活性污泥法 SS去
2、除率(70%90%),二级处理活性污泥法 BOD5去除率(65%95%),二级处理生物膜法 SS去除率(60%90%),二级处理生物膜法 BOD5去除率(65%90%),城市污水处理典型流程,格栅,沉砂池,二沉池,初沉池,曝气池,消毒,一级处理 SS 去除率(40%55,由一组平行的金属栅条制成的金属框架，用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物（纤维、毛发、木屑及果皮等），以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管。截留效果取决于缝隙宽度和水的性质。,由一组平行的金属栅条制成的金属框架，用以截阻大块的呈悬,一级处理 SS 去除率(40%55%),一级处理 BOD5去除率(20%30%),二级处理活性污泥
3、法 SS去除率(70%90%),二级处理活性污泥法 BOD5去除率(65%95%),二级处理生物膜法 SS去除率(60%90%),二级处理生物膜法 BOD5去除率(65%90%),城市污水处理典型流程,格栅,沉砂池,二沉池,初沉池,曝气池,消毒,一级处理 SS 去除率(40%55,从污水中分离密度较大的无机颗粒（泥沙、煤渣），保护水泵和管道免受磨损。,曝气沉砂池是在长方形水池的一侧通入空气，使污水旋流运动，把相对密度较大的颗粒甩向外层并下沉，相对密度较小的颗粒旋至水的中心部位随水带走。,从污水中分离密度较大的无机颗粒（泥沙、煤渣），保护水,一级处理 SS 去除率(40%55%),一级处理 BO
4、D5去除率(20%30%),二级处理活性污泥法 SS去除率(70%90%),二级处理活性污泥法 BOD5去除率(65%95%),二级处理生物膜法 SS去除率(60%90%),二级处理生物膜法 BOD5去除率(65%90%),城市污水处理典型流程,格栅,沉砂池,二沉池,初沉池,曝气池,消毒,一级处理 SS 去除率(40%55,平流式,斜板（管）式,沉淀池一般是在生化前或生化后泥水分离的构筑物，多为分离颗粒较细的悬浮固体。,在生化之前的称为初沉池，沉淀的污泥无机物较多，污泥含水率相对于二沉池污泥低些。位于生化之后的沉淀池一般称为二沉池，多为有机污泥，污泥含水率较高。,平流式斜板（管）式 沉淀池一般
5、是在生化前或生化后泥水,一级处理 SS 去除率(40%55%),一级处理 BOD5去除率(20%30%),二级处理活性污泥法 SS去除率(70%90%),二级处理活性污泥法 BOD5去除率(65%95%),二级处理生物膜法 SS去除率(60%90%),二级处理生物膜法 BOD5去除率(65%90%),城市污水处理典型流程,格栅,沉砂池,二沉池,初沉池,曝气池,消毒,一级处理 SS 去除率(40%55,给排水科学与工程概论课件第4章(中),给排水科学与工程概论课件第4章(中),给排水科学与工程概论课件第4章(中),污水处理厂中主要去除有机物的构筑物是哪个,格栅,沉砂池,初沉池,曝气池,A,B,C
6、,D,提交,二沉池,E,污水处理厂中主要去除有机物的构筑物是哪个格栅沉砂池初沉池曝气,第4章 水质工程学,4.1 污水的性质与特征4.2 水体污染与自净4.3 活性污泥处理工艺4.4 生物膜处理法4.5 厌氧生物处理,第4章 水质工程学4.1 污水的性质与特征,（18911898）,（1914）,（1911）,活性污泥法的诞生？,（18911898）（1914）（1911）活性污泥法的诞,近100年，是生活污水、城市污水及有机性工艺废水处理中最常用 工艺，生物脱氮除磷方面具有显著优势,4.3.1 概念,活性污泥法的发展历程,1912年，英国人Clark及Gage发明了活性污泥法,对污水长时间曝
7、气，瓶内出现絮状物，水质也明显改善,污水,没有洗干净而附着有絮状物的瓶子，水处理效果更好,曝气、静止后，留下瓶底沉淀，大大缩短污水处理间,活性污泥（activated sludge）,1914年，第一座活性污泥法污水处理厂在英国建立,絮状沉淀物,对污水有净化作用,近100年，是生活污水、城市污水及有机性工艺废水处理中最常,一、概念与基本工艺流程,活性污泥,向经过沉淀处理的生活污水中注入空气进行曝气，保持在一定条件（20、DO 13 mg/L、pH 68）下持续一段时间（1015天），污水中生成一种黄褐色絮凝体、易于沉降与水分离、使污水得到澄清、由大量繁殖的以细菌为主的微生物群体构成，一种生物性
8、污泥。,显微镜观察,肉眼观察,曝气池,一、概念与基本工艺流程活性污泥向经过沉淀处理的生活污水中注入,一、概念与基本工艺流程,活性污泥法,一种生物处理工艺 曝气池是该工艺的核心,一、概念与基本工艺流程活性污泥法 一种生物处理工艺活性污泥处,二、活性污泥的形态、组成及评价指标,活性污泥的形态,正常的活性污泥在外观上呈黄褐色絮凝状颗粒，称之为“生物絮凝体”,活性污泥絮凝体显微结构,二、活性污泥的形态、组成及评价指标活性污泥的形态正常的活性污,二、活性污泥的形态、组成及评价指标,活性污泥的形态,气味,土腥味（城市污水）,含水率,粒径,比表面积,相对密度,0.020.2 mm,20100 cm2/mL,
9、99%以上,1.0021.003 g/m3,颜色,黄褐色、土黄色,正常的活性污泥,不正常的活性污泥,黑色,供氧不足或厌氧,供养过多或营养不足,灰白色,二、活性污泥的形态、组成及评价指标活性污泥的形态气味土腥味（,二、活性污泥的形态、组成及评价指标,活性污泥的组成,活性污泥中固体物质仅占1%以下，由有机成分和无机成分组成,Ma具有代谢功能活性的微生物群体,Me微生物经内源代谢、自身氧化形成的如细胞膜、细胞壁等菌体残留物,Mi由污水挟入的夹杂于活性污泥上的，难被微生物降解的惰性有机物,Mii由污水挟入的夹杂于活性污泥上的无机物质,有机成分，7585%,无机成分，1525%,M =Ma + Me +
10、 Mi + Mii,有活性,无活性,无活性,无活性,二、活性污泥的形态、组成及评价指标活性污泥的组成活性污泥中固,二、活性污泥的形态、组成及评价指标,活性污泥的评价指标,MLSS =Ma + Me + Mi + Mii,混合液悬浮固体浓度（Mixed Liquor Suspended Solids, MLSS）,又称混合液污泥浓度，指曝气池单位容积混合液中所含有的活性污泥固体物质的总重量。,单位：mg/L、g/L、g/m3,测量方法简单易行，应用较为广泛。但不能精确反应有活性的活性污泥的量，因为公式中还包括Me和Mi 两项非活性物质，以及Mii无机物质。,二、活性污泥的形态、组成及评价指标活性
11、污泥的评价指标MLSS,二、活性污泥的形态、组成及评价指标,活性污泥的评价指标,MLVSS =Ma + Me + Mi,混合液挥发性悬浮固体浓度（Mixed Liquor Volatile Suspended Solids, MLVSS）,指混合液活性污泥中有机性固体物质的浓度。,在表示活性污泥活性部分数量上，本指标较MLSS比在精确度方面有所进步，但本公式中还包括Me和Mi 两项非活性物质，表示的仍是活性污泥量的相对值。,二、活性污泥的形态、组成及评价指标活性污泥的评价指标MLVS,三、活性污泥微生物,微生物种类及其作用,活性污泥微生物是由细菌、真菌、原生动物及后生动物等多种生物群体组成的一
12、个小的生态系。,真菌,正常的活性污泥中，真菌不占优势。在细菌繁殖受到抑制的环境里，真菌代替细菌而繁殖,细菌,活性污泥微生物中的主体，是进行活性污泥反应的主力军,细菌、真菌,分解者,原生动物,一次捕食者,后生动物,二次捕食者,三、活性污泥微生物微生物种类及其作用活性污泥微生物是由细菌、,一组活性污泥图片,一组活性污泥图片,细菌,球菌,杆菌,螺旋菌,细菌球菌杆菌螺旋菌,真菌,丝状菌大量出现，会产生污泥膨胀现象,霉菌,真菌丝状菌霉菌,显微镜下观察活性污泥,钟虫,轮虫,轮虫 的出现是水质稳定的标志,后生动物,显微镜下观察活性污泥钟虫轮虫轮虫 的出现是水质稳定的标,活性污泥微生物,微生物增殖曲线四阶段理
13、论,（1）适应期（+）（2）对数增殖期（）（3）减速增殖期（+）（4）内源代谢期（）,活性污泥微生物微生物增殖曲线四阶段理论（1）适应期（+,活性污泥净化反应过程,1）初期吸附去除,反应时间：5 15 min吸附去除：污水中大部分有机物（70%以上BOD，75%以上COD）迅速被吸附去除。物理吸附和生物吸附相互交织,活性污泥净化反应过程1）初期吸附去除反应时间：5 15 m,活性污泥净化反应过程,2）微生物代谢反应,a、分解代谢降解b、合成代谢同化其代谢产物的模式如右图：,拔高：为什么内源代谢期处理效率高？,有机物代谢途径分析： 33%氧化分解 53%内源呼吸降解 14%左右变成了残物。,活性
14、污泥净化反应过程2）微生物代谢反应a、分解代谢降解拔,31,活性污泥曝气池,31活性污泥曝气池,32,活性污泥曝气池,32活性污泥曝气池,33,曝气池出水堰,33曝气池出水堰,34,曝气池混合液配水进入二沉池,34曝气池混合液配水进入二沉池,曝气池中的曝气头的布置,曝气池中的曝气头的布置,回流污泥,废水,初次沉淀池,出水,空气,剩余活性污泥,4.3.2 活性污泥法基本工艺组成,回流污泥二次废水曝气池初次出水空气剩余活性污泥 4.3.2,1.初沉池（初次沉淀池） 功能：去除可沉物和漂浮物，减轻后续处理设施的负荷。（去除可沉物、油脂和漂浮物的50%、BOD的20%） 促进胶体颗粒吸附絮凝，强化分离
15、效果。 调节水质和水量，减缓对后续处理系统的冲击。 可在初沉池前投加含铁混凝剂，强化除磷效果。,1.初沉池（初次沉淀池）,适用范围：生活污水和悬浮物较高的工业污水均易采用初沉池预处理主要形式：平流式沉淀池、竖流式沉淀池、辐流式沉淀池、斜板沉淀池2. 曝气池功能：提供泥、水充分接触的混合条件，提供污水停留时间，满足好氧微生物所需溶解氧量，实现分解水中的各类污染污。即实现人工强化的场所。 是整个活性污泥处理工艺的核心,适用范围：生活污水和悬浮物较高的工业污水均易采用初沉池预处理,主要形式：推流式、完全混合式、封闭环流式（根据污水在池内的流动形态）推流式曝气池： 污水一端进入，水平推进，另一端流出
16、池中污染物浓度沿流动方向递减,主要形式：推流式、完全混合式、封闭环流式（根据污水在池内的流,优缺点：运行经验较多，运行稳定耐冲击能力较低，适用于进水水质稳定的污水占地面积大，基建费用高曝气方式：多为鼓风曝气布置形式：单廊道和多廊道典型工艺：传统活性污泥法、阶段曝气法、生物吸附法的曝气池,优缺点：,完全混合式曝气池 池体一般呈圆形、方形或矩形，水深一般3-5m； 圆形和方形池从中间进水，周边出水； 矩形池从一边长边进水，另一长边出水； 全池污染物浓度基本一致，有较强抗冲击负荷能力,完全混合式曝气池,优缺点：具有较强的抗冲击负荷能力池中需氧量均衡，动力消耗低于推流式曝气池完全混合曝气池传质推动力小
17、，容易发生短流出水水质较推流式差，易发生污泥膨胀曝气方式：机械曝气和鼓风曝气布置形式：合建式和分建式,优缺点：,3.二次沉淀池沉淀池功能：进行泥水分离，使混合液澄清保证出水水质，使沉淀污泥得到浓缩； 提供回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。它的作用效果直接影响活性污泥处理系统的出水水质和回流污泥的浓度。主要形式：平流式沉淀池、竖流式沉淀池和辐流式沉淀池（根据水流方向）其中以辐流式应用最广。,3.二次沉淀池沉淀池,4.曝气系统 功能：提供好氧微生物新陈代谢过程所需要的溶解氧； 混合搅拌的作用，使微生物和污染物充分接触，强化生化反应的传质过程。主要分类：鼓风曝气装置和机械曝气装置。鼓风曝气装置组成：
18、鼓风机房和布气系统、曝气装置,4.曝气系统,5.污泥回流系统功能：维持曝气池内污泥浓度相对平衡；组成：由回流污泥泵、回流污泥管道或渠道组成； 回流泵将二沉池沉淀污泥回流到曝气池，维持曝气池的污泥浓度，保证曝气池的处理效果；同时通过调整回流量的大小，控制曝气池的运行状况。6.剩余污泥处理系统功能：维护活性污泥的浓度，保护生物的活性，需要稳定地向系统外排放污泥，这部分污泥就是剩余污泥。,5.污泥回流系统,【1】SBR,SBR法：称为序批式活性污泥法是连续式活性污泥法的一种改型，它的反应机制以及污染物质的去除机制和传统活性污泥法基本相同，仅运行操作不一样。,1、经典SBR反应器原理,4.3.3 活性
19、污泥法的衍生工艺,闲置,【1】SBR SBR法：称为序批式活性污泥法是连续式活,SBR法SBR技术本身是活性污泥法的一种，去除污染物的机理与传统的活性污泥法完全一致，但其操作过程又与活性污泥法完全不同。SBR作为序批式活性污泥法兼有推流、厌氧好氧操作、间断进水的特点。实际上，SBR是一种半连续间歇式装置，它与传统的充放式曝气池不同。从进水方式看，可以是间歇的，也可以是连续的。而排水一般是间歇的；从曝气方式看，可以来用充水期不曝气的限制曝气方式、充水期曝气的非限制曝气方式或充水后期曝气的半限制曝气方式。,SBR法,泵房,细格栅,沉淀池,SBR 反应池,初格栅,脱水,浓缩,制肥,排放,进水,SBR
20、法工艺流程图,泵房细格栅沉淀池SBR 反应池初格栅脱水浓缩制肥排放进水SB,2、SBR反应器,2、SBR反应器,3.经典SBR反应器的优点,3.经典SBR反应器的优点,4.经典的SBR反应器缺点 1)对于单一SBR反应器的应用需要较大的调节池； 2)对于多个SBR反应器进水和排水的阀门自动切换频繁； 3)无法解决大型污水处理项目连续进水、连续出水的处理要求。 4)设备的闲置率较高 5)污水提升水头损失较大。,4.经典的SBR反应器缺点,【2】CASS工艺 CASS工艺称为循环活性污泥工艺。 在序批式活性污泥法（SBR）的基础上，反应池沿池长方向设计为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为
21、主反应区，其主反应区后部安装了可升降的自动撇水装置。整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统；同时可连续进水，间断排水。,【2】CASS工艺,CASS工艺,1、曝气阶段 由曝气装置向反应池内充氧，此时有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的NH3-N通过微生物的硝化作用转化为NO3-N。2 、沉淀阶段 此时停止曝气，微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解。反应池逐渐由好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化反应。活性污泥逐渐沉到池底，上层水变清。3 、滗水阶段 沉淀结束后，置于反应池末端的滗水器开始工作，自上而下逐渐排出上清液。此时反应池
22、逐渐过渡到厌氧状态继续反硝化。4 、闲置阶段 闲置阶段即是滗水器上升到原始位置阶段。,CASS工艺 1、曝气阶段,CASS工艺优点： 【1】工艺流程简单、占地面积小、投资较低、运转费用低 【2】生化反应推动力大 【3】沉淀效果好 【4】运行灵活，抗冲击能力强 【5】不易发生污泥膨胀 【6】适用范围广，适合分期建设 【7】污泥产量低，污泥性质稳定,CASS工艺缺点： 【1】微生物种群之间的复杂关系有待研究 【2】生物脱氮效率难以提高 【3】除磷效率难以提高 【4】控制方式较为单一,CASS工艺优点：CASS工艺缺点：,【3】A/O工艺,A/O工艺 ：使污水经过厌氧、好氧两个生物处理过程(简称A/
23、O)，达到同时去除BOD、氮和磷的目的。,【3】A/O工艺A/O工艺 ：使污水经过厌氧、好氧两个生物处,A/O工艺优点： 【1】效率高 【2】流程简单，投资省，操作费用低 【3】缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率 【4】容积负荷高 【5】缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强,A/O工艺缺点： 【1】由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低 【2】若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大了运行费用,A/O工艺优点：A/O工艺缺点：,【4】A2/O工艺（Anaerobic-Anoxic-Oxic同步脱氮除磷工艺）,A2/O污水处理系统：使污水经过厌
24、氧、缺氧及好氧三个生物处理过程(简称A2/O)，达到同时去除BOD、氮和磷的目的。,A2/O法工艺流程图,【4】A2/O工艺（Anaerobic-Anoxic-Oxi,A2/O各反应器单元功能： 【1】厌氧反应器：原污水进入，同时进入的还有从沉淀池排出的含磷回流污泥，本反应器的主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化； 【2】缺氧反应器：污水经过第一厌氧反应器进入缺氧反应器，本反应器的主要功能是脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧反应器送来的，循环的混合液量较大； 【3】好氧反应器：混合液从缺氧反应器进入好氧反应器曝气池，这一反应器单元是多功能的，去除BOD，硝化及吸收磷等各项反应都应在本反应器内进
25、行； 【4】沉淀池：沉淀池的功能是泥水分离，污泥的一部分回流厌氧反应器，上清液作为处理水排放。,A2/O各反应器单元功能：,A2/O工艺优点： 【1】污染物去除效率高，运行稳定，有较好的耐冲击负荷。 【2】污泥沉降性能好 【3】厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能,A2/O工艺优点：,A2/O工艺缺点： 【1】反应池容积比A/O脱氮工艺还要大 【2】污泥内回流量大，能耗较高 【3】用于中小型污水厂费用偏高 【4】沼气回收利用经济效益差 【5】污泥渗出液需化学除磷,A2/O工艺缺点：,【5】氧化沟（OD）,氧化沟：是一种改良的活性污泥法，其曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥混合液在其中循环流动，因此被称为“氧化沟”，又称环形曝气池”。,氧化沟流程示意图,【5】氧化沟（OD）氧化沟：是一种改良的活性污泥法，其曝气池,氧化沟的工艺特点 氧化沟HRT、SRT较长，有机物可得到较彻底的去除，排出的污泥已经高度稳定，整体功率密度较低，节约能源。但易产生污泥膨胀、流速不均及污泥沉积、泡沫、污泥上浮等问题,氧化沟的工艺特点,
