城市水工程运行与管理 教学课件 ppt 作者 肖利萍 于洋 第19章 传统活性污泥法的新发展与新工艺

,城市水工程运行与管理 电子教案,第19章 传统活性污泥法的新发展与新工艺,活性污泥处理系统是当今污水处理领域使用最为广泛的处理技术。但是，活性污泥处理系统在当前应用过程中还存在着某些急待解决的问题，如反应器曝气池池体庞大，占地面积大；电耗较高；管理复杂等。 近几十年来，有关专家和技术工作者就活性污泥的反应理论、净化功能、运行方式、工艺系统等方面进行了大量的探讨和研究，取得了一定的进展。 本章将就近年来在构造和工艺方面有较大发展的活性污泥处理工艺新技术作简要的叙述。,氧化沟又名氧化渠（Oxidation Ditch，OD），因其构筑物呈封闭的沟渠而得名，是人工生物处理活性污泥法的一种变型。 自20世纪50年代荷兰建成第一座氧化沟以来，经过多年发展目前已在普通型氧化沟工艺技术的基础上，开发出多种类型的氧化沟新工艺，如奥贝尔（Orbal）型氧化沟、卡鲁塞尔（Carrousel）型氧化沟、交替工作型氧化沟（包括三沟型氧化沟）、DE型氧化沟、一体化氧化沟、VLR型氧化沟和鼓风曝气型氧化沟等。,19.1 氧化沟工艺,19.1.1 概述,图191 氧化沟工艺流程示意图,1.氧化沟中形成富氧区和缺氧区，可以脱氮除磷； 2.池型较大，占地面积较大，多在室外，动力效率低，能耗高； 3.负荷低，处理效果好、产泥量少； 4.抗冲击负荷能力强，工艺流程简单，构筑物少，运行管理方便。 5.常不设计初沉池，也可以不单设二次沉淀池。,19.1.2 氧化沟的基本原理与技术特征,19.1.2.1 氧化沟的基本原理,原理 氧化沟是常规活性污泥法的一种改型和发展，在氧化沟系统中，通过转刷使废水和混合液在环状的渠内循环流动，依靠转刷推动废水和混合液流动并进行曝气，完成充氧功能。混合液通过转刷后，溶解氧浓度提高，随后，在渠内流动过程中又逐渐降低。氧化沟通常以延时曝气的方式运行，通过设置进水与出水、污泥回流、曝气设备等的位置，可使氧化沟实现硝化和反硝化功能。 技术参数 水力停留时间为1024h 污泥龄为2030d 有机负荷为0.050.15kgBOD5/(kgVSS·d) 活性污泥浓度为20006000mg/L 氧化沟的深度为0.95.5m 渠道内的水流速度为0.250.35m/s,1. 氧化沟系统结合了推流和完全混合流两种流态 2. 氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度 3. 氧化沟工艺采用的处理流程十分简单 4. 氧化沟处理效果稳定，出水水质好 5. 基建费用省，运行费用低,19.1.2.2 氧化沟的技术特征,19.1.3 氧化沟工艺流程类型,根据氧化沟的特征及运行方式，氧化沟有多种不同类型，其功能也各有不同，各有特色。下面介绍几种比较典型的氧化沟系统。 帕斯韦尔(Pasveer)氧化沟 卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟 奥伯尔（Orbal）氧化沟 一体化氧化沟 交替工作式氧化沟,帕斯韦尔(Pasveer)氧化沟,帕斯韦尔(Pasveer) 氧化沟也称为普通型氧化沟。帕斯韦尔氧化沟系统除将传统活性污泥法处理系统中的曝气池改为氧化沟形式以外，其流程基本与传统工艺保持一致，它是一种连续工作的氧化沟，系统中进出水流方向不变。通过转刷曝气系统完成充氧功能，同时还承担着水力推动作用，要使污水混合物在沟内保持循环流动，并使污泥处于悬浮状态。一般来说，只要转刷满足充氧的需要，就能使混合液流速保持在0.3m/s以上，满足污水循环的要求。,帕斯韦尔氧化沟的基本特点： （1）由于氧化沟在低污泥负荷下运行，因此即使水量和水质变化较大，水温接近5的低温也可以得到稳定的处理效果； （2）氨氮的去除率为70%左右； （3）氧化沟内混合液溶解氧浓度自曝气设备开始，沿水流方向逐渐减少，而MLSS浓度、BOD、SS、碱度等在沟内的各点几乎相等； （4）剩余污泥量大致为进水SS量的75%左右，比普通活性污泥法少； （5）剩余污泥由于经好氧分解，所以比普通活性污泥法稳定程度高； （6）由于水力停留时间长和水深浅，占地面积较大。,返回,卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟,卡鲁塞尔氧化沟是20世纪60年代末期由荷兰DHV公司研究成功的。它是一多沟串联的系统，采用垂直安装的低速表面曝气器，每组沟渠安装一个，均安装在一端。由于表面曝气器有较大的提升作用，故卡鲁塞尔式氧化沟的池深可达4.5m，靠近曝气器下游为富氧区，上游为缺氧区。进水与回流活性污泥混合后沿箭头方向在沟内循环流动，沟内流速约为0.3m/s，污、废水多次经富氧区和缺氧区可创造良好的生物脱氮的环境。这不仅提供了良好的生物脱氮条件，而且有利于生物絮凝，使活性污泥易于沉淀。当有机负荷较低时，可以停止某曝气器的运行，在保证水流搅拌混合循环的前提下，节约能量消耗。,卡鲁塞尔氧化沟的基本特点： 卡鲁塞尔氧化沟在荷兰和世界各地得到了广泛的应用，其规模小到200m3/d，大到65.7万m3/d。其BOD5去除率可达95%99%，脱氮率可达90%，除磷率约为50%，如投加铁盐除磷率可达95%。该系统需要设置二次沉淀池和污泥回流系统。,续,卡鲁塞尔氧化沟,卡鲁塞尔（Carrousel 2000）氧化沟,Carrousel 2000型氧化沟是一种具有内部前置反硝化功能的氧化沟工艺。由于其预反硝化区的设计（占氧化沟体积的15%），在缺氧条件下，进水与一定量的混合液混合（量的大小可通过内部回流控制阀调节）；剩余部分（体积的85%）包括有氧区和缺氧区，用于进行同时硝化和反硝化，也用于磷的富集吸收。每座Carrousel 2000型氧化沟中配有相当数量的表曝机，实现沟内水体的推流、混合和充氧。系统的供氧量可以通过控制沟内表曝机运行台数的多少进行调节。,另外，从节能的角度考虑，每座沟中还装有一定数量的推进器用于保证混合液具有一定的流速，以防止污泥在进水有机物含量低的情况下发生沉淀。该工艺使氧化沟的脱氮功能得到加强。聚磷菌的释磷和过量吸磷过程又可以实现污水中磷的去除。,续,Carrousel 2000型氧化沟,Carrousel 3000型氧化沟,卡鲁塞尔（Carrousel 3000）氧化沟,Carrousel 3000型氧化沟水深可达7.58m。除了比普通Carrousel氧化沟深外，其独特的圆形缠绕式设计可降低建设成本和污水厂占地面积。池中心被设计成活性污泥工艺的几个处理单元。从中心开始，包括以下环状连续工艺单元；用于分配进水和回流污泥的配水井；各自分为四段的选择池和厌氧池；除此之外是3个曝气器和1个预反硝化池的Carrousel 2000主反应池。由于Carrousel主反应池只有2个端部，所以第3个曝器及其通气管安装在反应池的中间分隔墻中。预反应硝化池可充分利用易生物降解有机物进行反硝化，并保证出水TN浓度在最低水温7时仍降到10mg/L以下。同时预反硝化与厌氧池结合有利于除磷，持续低硝酸盐可增强对聚磷菌的选择，保证低温下完成除磷。,返回,奥伯尔（Orbal）氧化沟,Orbal型氧化沟于1960年在南非开发并使用，从1970年起，此项技术由美国Envirex公司继续进行开发和推广，目前在美国已有数百座Orbal氧化沟投入运转。Orbal型氧化沟的平面形状是由几条同心圆或椭圆形的沟渠组成，沟渠之间采用隔墙分开，形成多条环形渠道，每一条渠道相当于单独的反应器。,奥伯尔氧化沟的基本特点： Orbal型氧化沟设计深度一般在4.0m以内，采用转盘曝气，转盘浸没深度控制在230530mm，转速为4355r/min。沟中水平流速为0.30.6m/s。 三沟同心的Orbal型氧化沟工艺也称为012工艺，是根据内、中、外三沟内的溶解氧分布不同而得名。外沟的容积占总容积的50%55%，中沟容积占总容积的30%35%，内沟则占总容积的15%20%左右。运行中保持外、中、内三沟内的溶解氧浓度依次递增，通常为0、1.0、2.0mg/L，以达到除碳、除氮、节省能量的目的。,返回,一体化氧化沟,BMTS型氧化沟是80年代初由美国开发的、将二次沉淀也设置在氧化沟中的合建式氧化沟。 BMTS型氧化沟的隔墙稍有偏心，在较宽的一侧设置澄清池，澄清池前后各有挡板，强迫水流从底部进入澄清池。BMTS氧化沟具有经济节能、维护简单及处理效率高等优点。,返回,船形一体化氧化沟,BMTS一体化氧化沟,以船形分离器为主体的一体化氧化沟称为船形一体化氧化沟。其将平流式沉淀器设在氧化沟的一侧，其宽度小于氧化沟宽度，因此它就像在氧化沟内放置一条船，将部分混合液引入沉淀槽，即沉淀槽内水流方向与氧化沟内混合液的流动方向相反，沉淀槽内的污泥下沉并由底部的泥斗收集回流至氧化沟，澄清水则由沉淀槽内水流方向的尾部溢流堰收集排出。,交替工作式氧化沟,三沟交替（T）型氧化沟，是由三条同容积的沟槽串联组成。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。原污、废水交替地进入A池或C池，处理出水则相应地从作为沉淀池的C池或A池流出，这样提高了曝气转刷的利用率（达59%左右），另外也有利于生物脱氮。三沟式氧化沟基本运行方式大体分为六个阶段，工作周期为8h。,交替工作式氧化沟有双沟交替（DE）型和三沟交替（T）型等形式。 双沟交替（DE）型氧化沟其脱氮功能由2个串联的氧化沟组成。通过改变进水出水顺序和曝气转刷转速使两沟交替在缺氧和好氧条件下运行。由于两沟交替工作，避免了A/O生物脱氮系统中的混合液内回流。,DE型氧化沟,T型氧化沟,1.氧化沟中形成富氧区和缺氧区，可以脱氮除磷； 2.池型较大，占地面积较大，多在室外，动力效率低，能耗高； 3.负荷低，处理效果好、产泥量少； 4.抗冲击负荷能力强，工艺流程简单，构筑物少，运行管理方便。 5.常不设计初沉池，也可以不单设二次沉淀池。,19.1.4 氧化沟运行中存在的问题及对策,19.1.4.1 存在的问题,污泥膨胀 污、废水中的碳水化合物较多，氮、磷含量不平衡，pH值偏低，氧化沟中污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀。非丝状菌性污泥膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷较高时，由于温度低，代谢速度较慢，积贮起大量高黏性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加。SVI值很高，形成污泥膨胀。 泡沫问题 进水中带有大量油脂，整个系统不能完全有效地将其去除，部分油脂富集于污泥中，经转刷充氧搅拌，产生大量泡沫；泥龄偏长，污泥老化，也易产生泡沫。 污泥上浮 污、废水中含油量过大，在操作过程中不能很好控制其在二沉池中的停留时间，易造成缺氧，产生腐化污泥上浮；当曝气时间过长，在池中发生高度硝化作用，使硝酸盐浓度高，在二沉池易发生反硝化作用，产生氮气，使污泥上浮；另外，污、废水中含油量过大，污泥可能挟油上浮。,1.氧化沟中形成富氧区和缺氧区，可以脱氮除磷； 2.池型较大，占地面积较大，多在室外，动力效率低，能耗高； 3.负荷低，处理效果好、产泥量少； 4.抗冲击负荷能力强，工艺流程简单，构筑物少，运行管理方便。 5.常不设计初沉池，也可以不单设二次沉淀池。,19.1.4.2 处理对策,针对污泥膨胀可采取的对策 由缺氧、水温高造成的，可加大曝气量或降低进水量以减轻负荷，或适当降低MLSS（控制污泥的回流量），使需氧量减少；如污泥负荷过高，可提高MLSS，以调整负荷，必要时可停止进水，闷曝一段时间；可通过投加氮肥、磷肥，调整混合液中的营养物质平衡（BOD5：N：P=100：5：1），pH值过低，可投加石灰调节；漂白粉和液氯能抑制丝状菌繁殖，控制结合水性污泥膨胀。 消除泡沫的方法 用表面喷淋水或除沫剂去除泡沫，常用除沫剂有机油、煤油、硅油，投量为0.51.5mg/L。通过增加曝气池污泥浓度或适当减小曝气量，也能有效控制泡沫产生。当废水中含表面活性物质较多时，易预先用泡沫分离法或其他方法将其去除。另外也可考虑增设一套除油装置。 解决污泥上浮 发生污泥上浮后应暂停进水，打碎或清除污泥，判明原因，调整操作。污泥沉降性差，可投加混凝剂或惰性物质，改善沉降性；如进水负荷