03-3+活性污泥法污水處理設(shè)備2.ppt

3 3活性污泥法水處理設(shè)備 3 3 1基本概念3 3 2活性污泥法的設(shè)計計算3 3 3二次沉淀池3 3 4活性污泥法系統(tǒng)設(shè)計和運行中的一些重要問題 3 3 1基本概念 混合液懸浮固體濃度 MLSS 評價活性污泥的重要指標 曝氣池中污水和活性污泥混合后混合液懸浮固體的數(shù)量 單位 mg l 取混合液100mL 以快速濾紙過濾 105 烘箱內(nèi)2小時烘干至恒重 稱取其中固體物質(zhì)的含量 按McKinney的分析 MLSS Ma Me Mi Mii 式中 Ma 具備活性細胞成分 Me 內(nèi)源代謝殘留的微生物有機體 Mi 未代謝的不可生化的有機懸浮固體 Mii 吸附的無機懸浮固體 混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度 MLVSS 評價活性污泥的重要指標 指混合液懸浮固體中有機物的數(shù)量 單位 mg l 取測定MLSS后的濾紙與固體物質(zhì)一同放入焚燒爐內(nèi) 經(jīng)600 800 灼燒至殘留物無黑色 稱取殘留物的含量 扣除濾紙的灰分后 即為NVSS MLSS與NVSS的則為MLVSS 由于MLVSS中不包括Mii 吸附的無機懸浮固體 因此比MLSS更能夠精確地代表活性污泥中活性生物的數(shù)量 污泥沉降比 SV30 SV30與SVI可以表示活性污泥的沉降濃縮性能 而SVI能夠更確切地反應(yīng)處活性污泥的松散程度和凝絮沉降性能 取混合液至1000mL或100mL量筒 靜止沉淀30min后 度量沉淀活性污泥的體積 以占混合液體積的比例 表示污泥沉降比 污泥體積指數(shù) SVI 指曝氣池出口處混合液經(jīng)30分鐘靜止沉淀以后 1克干污泥所占的容積 簡稱污泥指數(shù) 單位為mL g 評價活性污泥的重要指標 污泥齡 TS 評價活性污泥的重要指標 指曝氣池中工作著的活性污泥總量與每日排放的剩余污泥數(shù)量的比值 單位 日 由于在穩(wěn)定運行時 剩余污泥量也就是新增長的污泥量 因此污泥齡就是污泥在曝氣池中的平均停留時間 或污泥增長一倍平均所需要的時間 活性污泥法的基本流程 初沉池 去除污水中大顆粒的懸浮物質(zhì) 根據(jù)廢水的特性不同 有時可以省去 曝氣池 活性污泥法的核心 是微生物吸附 代謝廢水中有機污染物和部分無機物的主要場所 活性污泥法的基本流程 二沉池 對活性污泥法和已經(jīng)處理過的廢水進行固液分離 上層為已處理好的出水 排出沉淀池 下層為分離出的活性污泥 大部分由污泥回流系統(tǒng)送回曝氣池 回流污泥 其余部分作為剩余污泥排除另行處理 曝氣系統(tǒng) 以一定的的方法與設(shè)備 使空氣中的氧 或純氧 溶解于混合液中 并提供適當?shù)臄嚢?回流污泥 通過污泥提升設(shè)備將二沉池分離出來的活性污泥送回曝氣池 維持曝氣池中活性污泥的濃度 活性污泥法的基本流程 活性污泥降解污水中有機物的過程 活性污泥在曝氣過程中 對有機物的降解 去除 過程可分為兩個階段 曝氣設(shè)備 鼓風曝氣 鼓風曝氣 鼓風曝氣 空氣凈化器 鼓風機 擴散器 空氣輸配管系統(tǒng) 鼓風曝氣 空氣凈化器 鼓風機 擴散器 空氣輸配管系統(tǒng) 微孔曝氣設(shè)備 微孔曝氣盤 微孔曝氣管 微孔曝氣管 微孔曝氣設(shè)備測試 微孔曝氣設(shè)備安裝 微孔曝氣設(shè)備的運行狀況 穿孔曝氣管 膜片式微孔曝氣器 微孔曝氣器實際安裝情況 微孔曝氣器安裝示意圖 雙螺旋曝氣器 ZDB型振動曝氣器 KBB型可變微孔曝氣器 機械曝氣 表面曝氣機 表面曝氣機充氧原理 1 曝氣設(shè)備的提水和輸水作用 使曝氣池內(nèi)液體不斷循環(huán)流動 從而不斷更新氣液接觸面 不斷吸氧 2 曝氣設(shè)備旋轉(zhuǎn)時在周圍形成水躍 并把液體拋向空中 劇烈攪動而卷進空氣 3 曝氣設(shè)備高速旋轉(zhuǎn)時 在后側(cè)形成負壓區(qū)而吸入空氣 機械曝氣 表面曝氣機 泵形 倒傘形 平板形 表面曝氣機 倒傘形機械曝氣器 曝氣轉(zhuǎn)刷 轉(zhuǎn)刷曝氣機 測試中的曝氣轉(zhuǎn)碟 沉水曝氣機 射流曝氣器 曝氣設(shè)備性能指標 氧轉(zhuǎn)移率 單位為mg O2 L h 充氧能力 或動力效率 即每消耗1kW h動力能傳遞到水中的氧量 或氧傳遞速率 單位為kg O2 kW h 氧利用率 通過鼓風曝氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量占總供氧的比例 單位為 曝氣設(shè)備性能 滿足混合要求的曝氣量滿鋪的小氣泡擴散器 2 2m3 m2 h 旋流的大中氣泡擴散器 1 2m3 m2 h 機械曝氣 13W m3 需氧量設(shè)計計算 根據(jù)有機物降解需氧率和內(nèi)源代謝需氧率計算 a 活性污泥微生物氧化分解有機物過程的需氧率 即活性污泥微生物每代謝1kgBOD5所需要的氧量kgO2 kgb 活性污泥微生物內(nèi)源代謝的自身氧化過程的需氧率 即每1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量kgO2 kg d 生活污水的a 為0 42 0 53之間b 值在0 19 0 11之間 3 3 2活性污泥法的設(shè)計計算 活性污泥系統(tǒng)工藝設(shè)計 應(yīng)把整個系統(tǒng)作為整體來考慮 包括曝氣池 二沉池 曝氣設(shè)備 回流設(shè)備等 甚至包括剩余污泥的處理處置 主要設(shè)計內(nèi)容 1 工藝流程選擇 包括運行方式與曝氣池型 2 曝氣池容積和構(gòu)筑物尺寸的確定 3 需氧量 供氣量的計算和供氧系統(tǒng)設(shè)計 4 污泥回流量 剩余污泥量的計算與污泥回流設(shè)備設(shè)計 5 二沉池的工藝設(shè)計 主要依據(jù) 水質(zhì)水量資料生活污水或生活污水為主的城市污水 成熟設(shè)計經(jīng)驗工業(yè)廢水 試驗研究設(shè)計參數(shù) 工藝流程的選擇 需要調(diào)查研究和收集的基礎(chǔ)資料 1 污水的水量水質(zhì)資料水量關(guān)系到處理規(guī)模 多種方法分析計算 注意收集率和地下水滲入量 水質(zhì)決定選用的處理流程和處理程度 2 接納污水的對象資料3 氣象水文資料4 污水處理廠廠址資料廠址地形資料 廠址地質(zhì)資料 5 剩余污泥的出路調(diào)研 流程選擇是活性污泥設(shè)計中的首要問題 關(guān)系到日后運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定可靠以及經(jīng)濟和環(huán)境效益 必須在詳盡調(diào)查的基礎(chǔ)上進行技術(shù) 經(jīng)濟比較 以得到先進合理的流程 曝氣池的計算 純經(jīng)驗方法 根據(jù)某種工藝的經(jīng)驗停留時間和經(jīng)驗去除率 確定曝氣池的水力停留時間 例如 流量200m3 h 曝氣池進水BOD濃150mg L 出水要求為15mg L 采用多點進水 求曝氣池容積 多點進水經(jīng)驗去除率 85 90 經(jīng)驗停留時間 3 5h取停留時間為4 5h 則曝氣池容積 V 200 4 5m3 900m3 經(jīng)驗水力停留時間 t 有機物負荷率的兩種表示方法 污泥負荷率是指單位質(zhì)量活性污泥在單位時間內(nèi)所能承受的BOD5量 即 式中 Ns 污泥負荷率 kgBOD5 kgMLVSS d qv 與曝氣時間相當?shù)钠骄M水流量 m3 d s0 曝氣池進水的平均BOD5值 mg L s 曝氣池中的污泥濃度 mg L 污泥負荷率 容積負荷是指單位容積曝氣區(qū)在單位時間內(nèi)所能承受的BOD5量 即 式中 Nv 容積負荷率 kg BOD5 m3 d 容積負荷率 根據(jù)上面任何一式可計算曝氣池的體積 即 s0和qv是已知的 x和N可參考教材中選擇 對于某些工業(yè)污水 要通過試驗來確定 x和N值 污泥負荷率法應(yīng)用方便 但需要一定的經(jīng)驗 某城市污水處理廠 設(shè)計處理流量為30000m3 d 時變化系數(shù)為1 5 經(jīng)沉淀后的BOD5為200mg L 總氮為30mg l 總磷為3mg l 擬采用活性污泥法進行處理 希望處理后的出水BOD5為20mg L 試計算與設(shè)計該活性污泥法處理系統(tǒng) 例 解 1 工藝流程的選擇 解 a 污泥負荷的確定 根據(jù)實驗或經(jīng)驗以及所要求的處理效果 本曝氣池采用的污泥負荷率 Ns 為 0 27kgBOD5 kgMLSS d 一般為0 2 0 4kgBOD5 kgMLSS d b 污泥濃度的確定 根據(jù)Ns值 SVI值在80 150之間 設(shè)計取SVI 130 污泥回流比為35 50 左右 經(jīng)計算曝氣池污泥的污泥濃度 x為 2 曝氣池的計算與設(shè)計 解 c 曝氣池容積的確定 根據(jù)計算 曝氣池有效容積V為 d 曝氣池停留時間的校合 2 曝氣池的計算與設(shè)計 解 e 曝氣池主要尺寸的確定 曝氣池的面積 設(shè)計2座曝氣池 n 2 每座曝氣池的有效的有效水深 H1 取4 0m 則每座曝氣池的面積 F1 為 曝氣池的寬度 設(shè)計曝氣池的寬度 B 為6m 校合寬深比B H 6 4 1 5 在1 2之間 符合要求 曝氣池的長度 L F1 B 1250 6 208m 設(shè)計取210m 校合長寬比L B 210 6 35 10 符合要求 曝氣池的總高度 設(shè)計取超高 保護高度H2 為0 8m 則曝氣池的總高度H H1 H2 4 8m 2 曝氣池的計算與設(shè)計 解 曝氣池的平面形式 設(shè)計曝氣池為3廊道形式 則每廊道長L1 L 3 210 3 70m 則曝氣池的平面尺寸為 曝氣池長L1 70m 曝氣池寬B1 B 3 6 3 18m 2 曝氣池的計算與設(shè)計 解 3 曝氣系統(tǒng)的計算與設(shè)計 采用直徑為300mm的圓盤式微孔曝氣釋放器 安裝在距離曝氣池的池底200mm處 據(jù)公式計算鼓風機的供氣量 解 4 二沉池的計算與設(shè)計 二沉池采用幅流式沉淀池 用表面負荷法計算 設(shè)計取表面負荷q 1 0m3 m2 h 一般為0 75 1 5 1 表面積 廢水最大小時流量Qmax 1 5 Q 24 1 5 30000 24 1875m3 h 沉淀池表面積A Qmax q 1875 1 0 1875m2 設(shè)計選擇4座沉淀池 n 4 則每座二沉池的表面積A1為 A1 A n 1875 4 468 75m2 2 二沉池直徑 每座二沉池的直徑設(shè)計取D1 25m 3 有效水深 設(shè)計取分離澄清時間t為2小時 1 5 2 5h 則有效水深 H1 為 H1 Qmax t A 1875 2 1875 2m 選用直徑為25米的刮泥設(shè)備 取超高300mm 緩沖區(qū)高度300mm 根據(jù)刮泥設(shè)備的要求設(shè)計二沉池池底及泥斗部分 解 5 剩余污泥量的計算 每日污泥的增長量 剩余污泥量 為 式中 Y 污泥理論產(chǎn)率kg 生物量 kg 降解的BOD5 0 4 0 8Kd 內(nèi)源代謝系數(shù)d 根據(jù)實驗或手冊 取a值為0 6 b值為0 075 則剩余污泥量為 每天排放含水率為99 2 的剩余污泥量為 217 5噸 解 6 回流污泥系統(tǒng)的計算與設(shè)計 采用污泥回流比35 最大回流比為70 按最大回流比計算 污泥回流量Qr R Q 0 70 30000 24 875m3 h 采用螺旋泵進行污泥提升 其提升高度按實際高程布置來確定 本設(shè)計定為2 5m 根據(jù)污泥回流量 選用外徑為700mm 提升量為300m3 h的螺旋泵4臺 3用1備 3 3 3二次沉淀池 二次沉淀池的功能要求 1 澄清 固液分離 2 污泥濃縮 使回流污泥的含水率降低 回流污泥的體積減少 二沉池的實際工作情況 1 二沉池中普遍存在著四個區(qū) 清水區(qū) 絮凝區(qū) 成層沉降區(qū) 壓縮區(qū) 兩個界面 泥水界面和壓縮界面 2 混合液進入二沉池以后 立即被稀釋 固體濃度大大降低 形成一個絮凝區(qū) 絮凝區(qū)上部是清水區(qū) 兩者之間有一泥水界面 3 絮凝區(qū)后是一個成層沉降區(qū) 在此區(qū)內(nèi) 固體濃度基本不變 沉速也基本不變 絮凝區(qū)中絮凝情況的優(yōu)劣 直接影響成層沉降區(qū)中泥花的形態(tài) 大小和沉速 4 靠近池底處形成污泥壓縮區(qū) 二沉池的實際工作情況 二沉池的澄清能力與混合液進入池后的絮凝情況密切相關(guān) 也與二沉池的表面面積有關(guān) 二沉池的濃縮能力主要與污泥性質(zhì)及泥斗的容積有關(guān) 對于沉降性能良好的活性污泥 二沉池的泥斗容積可以較小 二次沉淀池的構(gòu)造和計算 二次沉淀池在構(gòu)造上要注意以下特點 1 二次沉淀池的進水部分 應(yīng)使布水均勻并造成有利于絮凝的條件 使泥花結(jié)大 2 二沉池中污泥絮體較輕 容易被出流水挾走 要限制出流堰處的流速 使單位堰長的出水量不超過10m3 m h 3 污泥斗的容積 要考慮污泥濃縮的要求 在二沉池內(nèi) 活性污泥中的溶解氧只有消耗 沒有補充 容易耗盡 缺氧時間過長可能影響活性污泥中微生物的活力 并可能因反硝化而使污泥上浮 故濃縮時間一般不超過2h 二次沉淀池的容積計算方法可用下列兩個公式反映 式中 A 澄清區(qū)表面積 m2 qv 廢水設(shè)計流量 用最大時流量 m3 h u 沉淀效率參數(shù) m3 m2 h 或m h V 污泥區(qū)容積 m3 r 最大污泥回流比 t 污泥在二次沉淀池中的濃縮時間 h 二次沉淀池的構(gòu)造和計算 3 3 4活性污泥法系統(tǒng)設(shè)計和運行中的一些重要問題 一 水力負荷二 有機負荷三 微生物濃度四 曝氣時間五 微生物平均停留時間 MCRT 六 氧傳遞速率七 回流污泥濃度八 回流污泥率九 曝氣池的構(gòu)造十 pH和堿度十一 溶解氧濃度十二 污泥膨脹及其控制 流向污水廠的流量變化 一 水力負荷 水力負荷的變化影響活性污泥法系統(tǒng)的曝氣池和二次沉淀池 當流量增大時 污水在曝氣池內(nèi)的停留時間縮短 影響出水質(zhì)量 同時影響曝氣池的水位 若為機械表面曝氣機 由于水面的變化 它的運行就變得不穩(wěn)定 對二次沉淀池為水力影響 一 水力負荷 二 有機負荷率N 污泥負荷率N和MLSS的設(shè)計值采用得大一些 曝氣池所需的體積可以小一些 但出水水質(zhì)要降低 而且使剩余污泥量增多 增加了污泥處置的費用和困難 同時 整個處理系統(tǒng)較不耐沖擊 造成運行中的困難 為避免剩余污泥處置上的困難和保持污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠 可以采用低的污泥負荷率 0 1 把曝氣池建得很大 這就是延時曝氣法 曝氣區(qū)容積的計算 設(shè)計中要考慮的主要問題是如何確定污泥負荷率N和MLSS的設(shè)計值 三 微生物濃度 在設(shè)計中采用高的MLSS并不能提高效益 原因如下 四 曝氣時間 在通常情況下 城市污水的最短曝氣時間為3h或更長些 這和滿足曝氣池需氧速率有關(guān) 五 微生物平均停留時間 MCRT 又稱泥齡 微生物平均停留時間至少等于水力停留時間 此時 曝氣池內(nèi)的微生物濃度很低 大部分微生物是充分分散的 微生物的停留時間應(yīng)足夠長 促使微生物能很好地絮凝 以便重力分離 但不能過長 過長反而會使絮凝條件變差 微生物平均停留時間還有助于說明活性污泥中微生物的組成 世代時間長于微生物平均停留時間的那些微生物幾乎不可能在該活性污泥中繁殖 六 氧傳遞速率 氧傳遞速率要考慮二個過程 要提高氧的傳遞速率 七 回流污泥濃度 回流污泥濃度是活性污泥沉降特性和回流污泥回流速率的函數(shù) 按右圖進行物料衡算 可推得下列關(guān)系式 式中 sa 曝氣池中的MLSS mg L sr 回流污泥的懸浮固體濃度 mg L r 污泥回流比 根據(jù)上式可知 曝氣池中的MLSS不可能高于回流污泥濃度 兩者愈接近 回流比愈大 限制MLSS值的主要因素是回流污泥的濃度 衡量活性污泥的沉降濃縮特性的指標 它是指曝氣池混合液沉淀30min后 每單位質(zhì)量干泥形成的濕泥的體積 常用單位是mL g 1 在曝氣池出口處取混合液試樣 2 測定MLSS g L 3 把試樣放在一個1000mL的量筒中沉淀30min 讀出活性污泥的體積 mL 4 按下式計算 活性污泥體積指數(shù)SVI SVI的測定 七 回流污泥濃度 八 污泥回流率 高的污泥回流率增大了進入沉淀池的污泥流量 增加了二沉池的負荷 縮短了沉淀池的沉淀時間 降低了沉淀效率 使未被沉淀的固體隨出流帶走 活性污泥回流率的設(shè)計應(yīng)有彈性 并應(yīng)操作在可能的最低流量 這為沉淀池提供了最大穩(wěn)定性 九 曝氣池的構(gòu)造 推流式曝氣池 完全混合式曝