[scode type="blue"]遗忘真的是一件可怕得事情,以前感觉学的很牢固的知识,才一年就忘得差不多了。。。[/scode]

工艺原理

活性污泥工艺

活性污泥是由大量繁殖的以细菌为主体的微生物所构成的絮凝体

曝气池中曝气的目的有二:① 向混合液中充氧以供混合液中的好氧微生物的生理需求;② 使曝气池内的污水、活性污泥处于剧烈混合、搅拌状态,使活性污泥微生物与污水互相混合,充分接触,从而使活性污泥反应得以正常反应。

脱氮除磷工艺

有机物的降解 → 污水好氧生物处理工艺

氮、磷的降解 → 只能通过微生物的摄取,去除用于生物细胞生命活动的需求而吸收的数量(氮的降解只有20~40%;磷的只有5~20%)

硝化与反硝化

新鲜污水中以有机氮(主要)、氨态氮为存在方式:

① 氨化反应:将有机氮转化为氨态氮

$$ \ce{RCHNH2COOH\+O2 ->[氨化菌][] RCOOH\+CO2\+NH3} $$

② 硝化反应:

硝化反应分为两步,第一步是亚硝酸菌将氨态氮转化为亚硝酸盐;第二步是硝酸菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐。

$$ \ce{NH4+\+3/2O2 ->[亚硝酸菌][] NO2^- +H2O\+2H+-\Delta F(\Delta F=278.42KJ)} $$

$$ \ce{NO2^- +1/2O2 ->[硝酸菌][] NO3^- -\Delta F(\Delta F=72.27KJ)} $$

硝化菌的生长条件:

  1. 好氧环境,溶解氧含量大于2.0mg/L
  2. 硝化过程产生 H^+^ ,硝酸菌对PH的变化比较敏感,因此需要一定的碱度,对PH的变化产生缓冲作用;
  3. 硝化菌属于自养型细菌,有机物的浓度不是它的生长限制条件,因此硝化过程有机物浓度不应过高,以免异养型微生物称为优势菌种。

③ 反硝化反应:

反硝化的实质是硝酸氮和亚硝酸氮在缺氧环境下,在反硝化菌的参与作用下,被还原为气态氮(N~2~)或者N~2~O、NO的生物化学物过程。

在混合液中有分子氧存在的时候,这些反硝化菌氧化分解有机物,利用分子氧作为最终电子受体;在不存在分子氧的情况下,利用硝酸盐(N^5+^)或者亚硝酸盐中的(N^3+^)作为能量代谢中的电子受体被还原,O^2-^作为受氢体生成H~2~O和ON^-^碱度,有机物作为碳源及电子供体提供能量并得到氧化稳定。

Tips:反硝化菌为异养兼性厌氧菌,但是菌体内的某些酶系统组成只有在有氧条件下才能合成。所以说反硝化菌要在厌氧与好氧交替中生活,溶解氧控制在0.5mg/L以下为宜。

氮的吸收包括两部分:同化作用 是 NO~3~^-^ 和 NO~2~^-^ 被还原为 NH~4~^+^ 用以新微生物细胞的合成,氮成为细胞质的成分;异化作用 (占除去量的70~75%)是 NO~3~^-^ 和 NO~2~^-^ 被还原为 NO、N~2~O 和 N~2~ 等气态物质,而主要是 N~2~ 。

除磷机理

生物除磷:利用聚磷菌一类的微生物能够过量地、在数量上超过其生理需求,从外部环境摄取磷,并将磷以聚合的形态贮藏在菌体内,形成高磷污泥,排除系统外部,从而达到从污水中除磷的效果。

聚磷菌在好氧条件下,有氧呼吸吸收磷(主动运输),一部分用于合成聚磷酸盐,一部分用于合成ATP。在厌氧环境下,ATP水解释放H~3~PO~4~和能量,形成ADP,释放了磷。

活性污泥工艺系统简介

一、普通活性污泥工艺系统

普通活性污泥工艺系统
普通活性污泥工艺系统

流态:推流式

特点:

  1. 对一般城市污水的处理效果良好,BOD~5~的降解率一般可达到90%,适用于处理净化程度和稳定程度要求高的污水;
  2. 反应器内微生物经历了一个很完整的降解过程,即被吸附和被代谢(曝气池首端:对数增殖期、末端:内源呼吸期);

Tips:细胞的增殖过程可以分为:适应期 → 对数增殖期 → 减衰 增殖期 → 内源呼吸期

问题:

  1. 反应器首端有机污染负荷大,好氧速率也高,为了避免出现由于缺氧而造成厌氧状态,进水有机污染物负荷不应过高;
  2. 曝气池容积较大,占用面积大,基建费用高;
  3. 沿反应器耗氧速率是不一样的,需要考虑渐减供氧的方式;
  4. 对进入原污水水质、水量的变化适应性较低。

二、阶段曝气活性污泥工艺系统

阶段曝气活性污泥工艺系统
阶段曝气活性污泥工艺系统

特点:

  1. 反应器内有机污染物的负荷及好氧速率取得一定的均衡效果;
  2. 提高了水质、水量的冲击负荷;
  3. 反应器内活性污泥浓度逐渐降低,有利于二沉池沉淀、固液分离。

三、回流污泥再生曝气活性污泥工艺系统

特点:

  1. 设计时候基本按普通活性污泥工艺系统设计,如上图所示,只是把第三格留出来作为再生池(体积为反应器的1/2、1/3、1/4);
  2. 污泥回流不直接进入曝气池,而是进入再生池进行曝气,使活性污泥得到充分再生反应,活性得到充分恢复后(甚至得到强化),在进入曝气池与原污水相混合,使得反应迅速又充分;

设计思路:

在二沉池沉淀的活性污泥在缺氧环境下,其活性受到了某种“伤害”,附着的微生物代谢功能受到抑制。

四、吸附——再生活性污泥工艺系统

吸附——再生活性污泥工艺系统
吸附——再生活性污泥工艺系统

设计思路:

回流污泥再生曝气活性污泥工艺系统的基础之上,只利用细菌的初期吸附作用,不用后期生物降解作用。史密斯(Smith)的实验揭示了,污水与活性污泥曝气混合后的变化情况。在混合初期,BOD~5~出现一次急剧下降,是活性很强的活性污泥对污水中有机污染物吸附的结果,此工艺就是利用这个初期的吸附作用。

特点:

  1. 污水与回流活性污泥在吸附池里接触反应时间短,一般为30~60min
  2. 吸附池与再生池容积之和依然小于活性污泥工艺的曝气池。

缺点:很明显,只利用了细菌的初期吸附作用,对污水的处理效果低于普通活性污泥工艺系统

五、多级活性污泥工艺系统

每一级都是相互独立的,具有各自的细菌种群,剩余污泥可以考虑在最后一级排放,适用于原污水含有浓度较高的有机污染物时。可以取得高质量的处理水,但是建设费及运行费都较高。

Tips:注意此工艺与A-B法工艺的区别