第三章、廢水的生物處理

一、微生物的呼吸類型

微生物的呼吸指微生物利用營養(yǎng)物質(zhì)獲取能量的生理功能。微生物的呼吸按呼吸過程與氧的關(guān)系分為好氧呼吸和厭氧呼吸。1.好氧呼吸（1）異養(yǎng)微生物的好氧呼吸：以有機(jī)物為底物，最終產(chǎn)物為二氧化碳、氨和水等無機(jī)物，同時釋放能量。

C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+2817.3KJC11H29O7N+14O2+H+→11CO2+13H20+NH4++能量（2）自養(yǎng)微生物好氧呼吸：以無機(jī)物為底物，其最終產(chǎn)物也是無機(jī)物，同時釋放能量。

H2S+2O2→H2SO4+能量

NH4++2O2→NO3-+2H++H2O+能量2.厭氧呼吸（1）發(fā)酵：指供氫體和受氫體都是有機(jī)物的生物氧化作用，最終受氫體無需外加，就是供氫體的分解產(chǎn)物。（大分子→小分子）

C6H12O6→2CH3COCOOH+4[H]2CH3COCOOH→2CO2+2CH3CHO4[H]+2CH3CHO→2CH3CH2OH

總反應(yīng)式：

C6H12O6→2CH3CH2OH+2CO2+92.0KJ

（2）無氧呼吸：指以無機(jī)氧化物，如NO3-、NO2-、SO42-等代替分子氧，作為最終受氫體的生物氧化作用。如反硝化作用：C6H12O6+6H2O→6CO2+24[H]24[H]+4NO3-→2N2↑+12H20總反應(yīng)式：

C6H12O6+4NO3-→6CO2+6H2O+2N2↑+1755.6KJ同一種底物：通過呼吸釋放的能量：好氧呼吸>無氧呼吸>發(fā)酵二、微生物的代謝與廢水的生物處理好氧生物處理指有分子氧存在的條件下，好氧微生物降解有機(jī)物為無機(jī)物，使其穩(wěn)定、無害化的處理方法。處理對象：以膠體或溶解態(tài)存在的有機(jī)物。適用范圍：中、低濃度有機(jī)廢水，或BOD5小于500mg/l的有機(jī)廢水。特點(diǎn)：反應(yīng)速度較快，所需反應(yīng)時間較短，故處理構(gòu)筑物容積小，處理過程散發(fā)臭氣較少1、廢水的好氧生物處理圖3-1好氧生物處理過程中有機(jī)物轉(zhuǎn)化示意圖

好氧生物處理是利用微生物的新陳代謝功能，把1/3有機(jī)物分解為無機(jī)物，把2/3有機(jī)物合成為微生物自身，當(dāng)活性污泥進(jìn)入二沉池時，作為剩余污泥排放，達(dá)到了有機(jī)物的穩(wěn)定化和無害化。有機(jī)物+氧

M分解代謝合成代謝原生質(zhì)H2O、CO2、NH3+能量內(nèi)源呼吸凈增細(xì)胞物質(zhì)M、O2H2O、CO2、NH3、SO42-、PO43-+能量（有氧呼吸）1/32/3放熱合成代謝方程式：CXHYOZ+NH3+O2→C5H7NO2+CO2+H2O-能量2、廢水的厭氧生物處理在斷絕與空氣接觸的條件下，依賴兼性厭氧菌和專性厭氧菌的生物化學(xué)作用，對有機(jī)物進(jìn)行生物降解的過程，稱為厭氧生物處理法或厭氧消化法。厭氧生物處理法的處理對象是：高濃度有機(jī)工業(yè)廢水、城鎮(zhèn)污水的污泥、動植物殘體及糞便等。適用范圍：有機(jī)污泥和高濃度有機(jī)廢水（一般BOD5≥2000mg/l）特點(diǎn)：不需加氧，故運(yùn)行費(fèi)用低，剩余污泥少，可回收能量。缺點(diǎn)反應(yīng)速度慢，反應(yīng)時間長，處理構(gòu)筑物容積大。

I類產(chǎn)物甲酸甲醇甲胺乙酸等

通過不同途徑轉(zhuǎn)化為CH4、CO2等

廢水或污泥中不溶態(tài)大分子有機(jī)物

蛋白質(zhì)多糖脂類

氨基酸C6H12O6甘油脂肪酸

II類產(chǎn)物

丙酸丁酸乳酸乙醇等

水解酸化產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸

產(chǎn)甲烷

發(fā)酵菌

甲烷菌

產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌

CO2[H]乙酸發(fā)酵菌圖3-2厭氧生物處理過程中有機(jī)物轉(zhuǎn)化示意圖

廢水的厭氧生物處理可分為三個階段，大分子有機(jī)物（不溶性）→小分子有機(jī)物（溶解性）、無機(jī)物→有機(jī)酸、無機(jī)物→CH4、CO2、NH3、H2S，使有機(jī)物得以降解和穩(wěn)定。三、微生物的生長規(guī)律和生長環(huán)境1、微生物的生長規(guī)律按微生物的生長速度，其生長可分為四個期：停滯期、對數(shù)期、靜止期、衰老期。停滯期：微生物的生長速度從零逐漸開始增加，細(xì)菌總數(shù)增加。出現(xiàn)于污泥培養(yǎng)馴化階段，或水質(zhì)發(fā)生變化、停產(chǎn)后又生產(chǎn)階段。對數(shù)期：微生物以最大速度增長，細(xì)菌總數(shù)快速增加。當(dāng)廢水中有機(jī)物濃度高，且培養(yǎng)條件適宜，可能處于對數(shù)期。處于對數(shù)期的微生物降解有機(jī)物速度快，但沉降性能差。靜止期：微生物生長速度開始下降，細(xì)菌總數(shù)達(dá)到平衡。當(dāng)廢水中有機(jī)物濃度降低，污泥濃度較高時，微生物可能處于靜止期。此時污泥絮凝性好，二沉池出水水質(zhì)最好。衰老期：微生物生長速度變?yōu)樨?fù)值，細(xì)菌總數(shù)下降。當(dāng)有機(jī)物濃度低，營養(yǎng)物明顯不足，則可能處于衰老期。此時污泥較松散，沉降性能好，出水中有細(xì)小泥花。2、微生物的生長環(huán)境1）.微生物的營養(yǎng)：碳源、氮源、磷源是微生物生長所需的必要營養(yǎng)物質(zhì)，其比例一般為BOD5：N：P=100：5：1。2）.溫度：按溫度可把微生物分為低溫性（5-20℃）、中溫性（20-45℃）、高溫性（45-80℃）三類。好氧生物處理中，以中溫性微生物為主，所以適宜溫度為25-40℃。厭氧生物處理甲烷菌為中溫菌，其它階段為高溫菌，所以厭氧生物處理如果產(chǎn)甲烷溫度控制在33-38℃，如果不產(chǎn)甲烷，只是發(fā)酵產(chǎn)酸溫度控制在52-57℃比較適宜。3）.PH值：活性污泥最適宜的PH值范圍是6.5-8.5。4）.溶解氧：是影響生物處理效果的重要因素。好氧生物處理溶解氧一般以2-3mg/L為宜。厭氧生物處理不能有氧。5）.有毒物質(zhì)：重金屬等有毒物質(zhì)能使微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)遭到破壞以及生物酶變性，失去活性。四、米歇里斯-門坦（Michaelis-Menten）方程式米氏在一切生化反應(yīng)都是在酶催化進(jìn)行的前提下，提出微生物分解代謝的酶反應(yīng)方程式：米氏方程式：式中：ν—酶反應(yīng)速度

νmax—最大酶反應(yīng)速度

CS—底物濃度

Km—米氏常數(shù)（半速度常數(shù)）圖3-3酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系底物濃度CSKm酶反應(yīng)速度ν1/2νmaxνmax0混合級反應(yīng)區(qū)（0<n<1）零級反應(yīng)區(qū)（n=0）一級反應(yīng)區(qū)（n=1）分析米氏方程式當(dāng)CS很大時，即CS》Km時，ν=νmax，呈零級反應(yīng)，此時酶與底物全部結(jié)合為，所以增加底物濃度，對酶反應(yīng)速度無任何影響。當(dāng)CS很小時，即CS《Km時，，呈一級反應(yīng)，ν與CS

成正比，此時部分酶與底物結(jié)合，所以增加底物濃度，可提高反應(yīng)速度。當(dāng)CS介于上述二者之間，由小到大增加時，ν與CS

呈混合級反應(yīng)，即n=0-1，增加CS，ν緩慢增加。五、莫諾特（Monod）方程式莫諾特（Monod）方程式是Monod于1942年以純菌種對單一底物的分批培養(yǎng)實驗基礎(chǔ)上提出了描述微生物增長的動力學(xué)方程。式中：μ—微生物的比增長速度，

μmax—微生物的比增長速度；

CS—底物濃度；CX—微生物濃度

kS—飽和系數(shù)（半增長速度常數(shù)）

q、qmax—底物的比降解速度及最大值。第二節(jié)活性污泥法一、基本概念二、氣體傳遞原理和曝氣池三、活性污泥法的發(fā)展和演變四、活性污泥法的設(shè)計計算五、活性污泥法系統(tǒng)設(shè)計和運(yùn)行中的一些重要問題六、二次沉淀池

3）分布曝氣

4).淺層曝氣

5).深層曝氣吸附池沉淀池再生池剩余污泥出水污泥回流進(jìn)水6、吸附—生物降解工藝（AB法）格柵沉砂吸附沉淀曝氣沉淀A級B級出水污水剩余污泥回流污泥剩余污泥7、序批式活性污泥法（SBR法）格柵沉砂池初沉池間歇式曝氣池出水原廢水8、連續(xù)進(jìn)水周期循環(huán)延時曝氣活性污泥法方法一：活性污泥負(fù)荷率（簡稱污泥負(fù)荷）污泥負(fù)荷率是指單位重量活性污泥在單位時間內(nèi)所能承受的BOD5量。V=QSa/XNS式中：Q——與曝氣時間相當(dāng)?shù)钠骄M(jìn)水流量，m3/d；

Sa——曝氣池進(jìn)水的平均BOD5值，mg/L;X——曝氣池中的污泥濃度，mg/L；NS——污泥負(fù)荷率，（kgBOD5/kgMLSS·d）方法二：曝氣區(qū)容積負(fù)荷率法（簡稱容積負(fù)荷）容積負(fù)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

Nv=QSa/V=XNSV=QSa/Nv式中：Nv——容積負(fù)荷率，kgBOD5/m3Q——與曝氣時間相當(dāng)?shù)钠骄M(jìn)水流量，m3/d；

Sa——曝氣池進(jìn)水的平均BOD5值，mg/L;

方法三：污泥齡法（θC）法微生物平均逗留時間，又稱為污泥齡，是指：

a.新生的微生物在反應(yīng)器中平均逗留時間；b.反應(yīng)系統(tǒng)中，工作著的微生物總量被全部更新一次所需時間；

c.反應(yīng)系統(tǒng)中,工作著的微生物總量同每日排放的剩余微生物量的比值

V=θC·Q·y·(S0-Se)/Xa(1+KdθC)式中：Kd——內(nèi)源代謝系數(shù)h-1y——合成系數(shù)，mgVSS/mgBOD5;s0——曝氣池進(jìn)水的平均BOD5值，mg/L;se——曝氣池出水的平均BOD5值，mg/L;

Xa——曝氣池中的污泥濃度，mg/L；θC——微生物平均逗留時間，d。

剩余污泥的計算：

根據(jù)yobs定義以及物料平衡式有：

Yobs=y/1+KdθC

Yobs

是扣除了內(nèi)源代謝后的凈合成系數(shù)，稱為表觀合成系數(shù)。

剩余污泥量PX為：PX=yobs·Q·(S0-Se)注意：PX是以揮發(fā)懸浮固體表示的剩余活性污泥量。

污泥上浮的原因：

1.因污泥被破碎,沉速減小而不能下沉,隨水飄浮而流失:一些是由于污泥顆料夾帶氣體油滴,密度減小而上浮.2.操作不當(dāng),曝氣量過小,二次沉淀池可能由于缺氧而發(fā)生的污泥腐化,即池底污泥壓氧分解,產(chǎn)生大量氣體,促使污泥上浮.3.當(dāng)曝氣時間才或曝氣量大時,在曝氣池中將發(fā)生高度硝化作用,使混合液中硝酸鹽濃度較高,這時,在沉淀池中可能由于反硝化而產(chǎn)生大量N或N氣而使污泥上浮.4.當(dāng)廢水中含油量過大時,污泥可能夾油上浮,當(dāng)廢水溫度較高,在沉定池中形成溫差異重流時,將導(dǎo)致污泥無法下沉而流失.。污泥上浮的

處理辦法:

應(yīng)暫停進(jìn)水,打碎或清除浮沉,判明原因,調(diào)整操作：1.如污泥沉降性差,可適當(dāng)投力口混凝擠或惰性物質(zhì),改善沉淀性.2.如進(jìn)水負(fù)荷過大應(yīng)減小進(jìn)水量或加大回流量；3.如污泥顆粒細(xì)小可降低曝氣機(jī)轉(zhuǎn)速；4.如發(fā)現(xiàn)反硝化,應(yīng)減小曝氣量,增大污泥回流量或排泥量；5.如發(fā)現(xiàn)污泥腐化,應(yīng)加大曝氣量,消除積泥,并設(shè)法改善池內(nèi)水力條件.污泥膨脹的原因：污水水質(zhì)；運(yùn)行條件；工藝方法污泥膨脹的措施：1.控制曝氣量,使曝氣池保持溶解1-42.調(diào)整PH值3.如營養(yǎng)比失調(diào),可造量投加含N.P化合物4.投加一些化學(xué)藥劑.5.調(diào)整污泥負(fù)荷,通常用處理后的水稀釋進(jìn)水6.短期內(nèi)間易曝氣(悶曝)二沉池中普通存在四個區(qū),清水區(qū),絮凝區(qū),成層沉降區(qū),壓縮區(qū).二次沉淀池的容積計算方法與一般沉淀池并無不同，但由于水質(zhì)和功能不同，采用的設(shè)計參數(shù)也有差異。其計算的方法可簡明地用下列兩公式反映：

A=qv/μV=r·qv·t

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;μ——沉淀效應(yīng)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.

二沉池與初沉池的比較:

二次沉淀池在功能上要同時滿足澄清(固液分離)和污泥濃縮(使回流污泥的含水率降低,回流污泥的體積減少)兩方面的要求)兩者都是利用是懸浮物與污水的密度差達(dá)到液固分子離的原理不同點(diǎn):a.功能不同,二沉淀功能上要滿足澄清和污泥濃縮的要求初沉池的功能是分離廢水中較大的無機(jī)物懸浮物顆粒與部分大分子有機(jī)懸浮顆粒b.二沉池的沉降利用成層沉降原理,而初沉池利用的是自由沉降原理.c.兩者在構(gòu)造上要注意以下N個方面:a:二沉池的進(jìn)小部分要考慮布小均勻的情況和出小情況:進(jìn)水要有利于絮凝條件而出水要防止污泥d.污泥斗的容積與設(shè)計

沉淀池由五個療分組成:進(jìn)水區(qū),出水區(qū),沉淀區(qū),污泥區(qū),緩沖區(qū)二沉池中普通存在四個區(qū),清水區(qū),絮凝區(qū),成層沉降區(qū),壓縮區(qū).

因為:1.首先從提高二沉池的澄清能力來看,斜板池可以提高沉淀效能的原理主要適用于自由沉淀,在二沉池中屬于成層成沉.當(dāng)然,在二沉池中設(shè)斜板后,實際上可以提高布水的有效性,而不屬于淺池理論的原理2.提高二沉池的澄清能力,這是由于斜板對提高濃縮能力毫無效果.

加設(shè)斜板的方法不妥當(dāng):第三節(jié)污水的好氧生物處理-生物膜法一、生物濾池二、生物轉(zhuǎn)盤三、生物接觸氧化法四、生物硫化床

計算時，應(yīng)注意下述幾個問題：1、計算時采用的負(fù)荷率應(yīng)與設(shè)計處理效率相應(yīng)。通常，負(fù)荷率是影響處理效率的主要因素，兩者常相體并論。下表所示數(shù)據(jù)是城市污水一般經(jīng)驗的概括：2、影響處理效率的因素很多，除負(fù)荷之外，主要的還有污水的濃度、水質(zhì)、溫度、濾料特性和濾床高度。對于回流濾池，則還有回流比。3、沒有經(jīng)驗可以援用的工業(yè)廢水，應(yīng)經(jīng)過實驗，確定其設(shè)計的負(fù)荷率。生物濾池類型BOD5負(fù)荷率/（kg·m3·d-1）水力負(fù)荷率/（m3·m-2·d-1）處理效率/%低負(fù)荷率0.15-0.301-385-95回流式〈1.2〈10-3075-90塔濾1.0-3.080-20065-85

濾床高度的確定一般是根據(jù)經(jīng)驗或?qū)嶒灲Y(jié)果確定。例如低負(fù)荷率濾池用2m左右，兩級回流生物濾池的濾床用1.0—1.8m，塔式生物濾池用8m以上。

最后應(yīng)該核算濾率，看它是否合理。回流生物濾池池深淺，濾池一般不超過30m/d，其濾率的確定與進(jìn)水BOD5有關(guān)。進(jìn)水BOD5/mg·L-1120150200濾率/（m3·m2·d-1）252015

一機(jī)理:吸附-吸氧-氧化硝化,脫氮,除磷.特性:1.生物轉(zhuǎn)盤動力消耗低及運(yùn)行資用低2.維護(hù)管理簡單3.在短期內(nèi)其凈化能力高耐沖擊負(fù)荷大4.生物轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生的污泥量少,易沉降,易脫水5.生物轉(zhuǎn)盤是多動能的,即處理落小比較廣,從(BOD5mg/l~4000mg/l)6.靈活性大7.不會產(chǎn)生蚊蠅,不會產(chǎn)生濾床堵塞二.結(jié)構(gòu)組成:

1盤面,提供巨大的表面積(比表面積大),輕,耐腐,聚苯乙烯泡沫塑料玻璃鋼)盤片直徑2-3m2.轉(zhuǎn)軸及傳動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)軸,鋼管和鋼棍3.接觸反應(yīng)槽,要求40%浸入水中三.工藝流程及選擇1.布置方式串聯(lián)多級多軸多級2.工藝流程生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計計算1.生物轉(zhuǎn)盤的設(shè)計計算方法：1)通過實驗求得需要的設(shè)計參數(shù)設(shè)計參數(shù)如有機(jī)負(fù)荷、水利負(fù)荷、停留時間等可通過實驗求得，然后進(jìn)行生產(chǎn)規(guī)模的生物轉(zhuǎn)盤設(shè)計。威爾遜等人根據(jù)生活污水作的實驗研究，建議當(dāng)采用0.5m直徑轉(zhuǎn)盤作實驗，所得參數(shù)進(jìn)行設(shè)計時，轉(zhuǎn)盤面積宜比計算值增加25%；當(dāng)實驗采用的轉(zhuǎn)盤直徑為2m時，則宜增加10%的面積。2)

用經(jīng)驗圖表或經(jīng)驗值計算2.按負(fù)荷率進(jìn)行計算

1)轉(zhuǎn)盤總面積A=qvc0/N或A=Q/qA=Q（S0—Se）/Na式中：qv——處理水量，m3/d;C0——進(jìn)水BOD5，mg/L；N——生物轉(zhuǎn)盤的BOD5負(fù)荷率，g/m2·d。2）

轉(zhuǎn)盤盤片數(shù)m=4A/2πD23）長度L=m(a+b)K式中：a——盤片間間距，m,一般進(jìn)水端為25~35mm,出水端為10~20mm;b——盤片厚度，視材料強(qiáng)度決定，m;K——系數(shù)，一般取1.2。4）廢水處理槽有效容積（V）V=（0.294~0.335）（D+2δ）2·L凈有效容積V1=（0.294~0.335）（D+2δ）2·（L—mb）

當(dāng)r/D=0.1,系數(shù)取0.294；當(dāng)r/D=0.06，系數(shù)取0.335。式中：r——中心軸與槽內(nèi)水面的距離，m;δ——盤片邊緣與處理槽內(nèi)壁的間距，m，一般取20~40mm。(5)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速n0n0=6.37(0.9—V1/qv1)/D(rpm)(6)容積面積比G=V1/A×103（L/m2）(7)平均逗留時間T=V1/Q×20h三、生物轉(zhuǎn)盤的進(jìn)展和應(yīng)用1.生物轉(zhuǎn)盤法的進(jìn)展空氣驅(qū)動的生物轉(zhuǎn)盤與沉淀池合建的生物轉(zhuǎn)盤與曝氣池組合的生物轉(zhuǎn)盤2.生物轉(zhuǎn)盤的應(yīng)用在我國，生物轉(zhuǎn)盤主要用于處理工業(yè)廢水。在化學(xué)纖維、石油化工、印染、皮革和煤氣發(fā)生站等行業(yè)的工業(yè)廢水處理方面均得到應(yīng)用，效果良好。三池型的構(gòu)造1.布水布?xì)猓旱撞窟M(jìn)氣進(jìn)水式、旁邊進(jìn)氣頂部進(jìn)水式、表面曝氣式。

底部進(jìn)氣進(jìn)水式：水和濾料直接接觸,攪動能度大,加速生物膜脫落和更新,有利于有機(jī)物的氧化分解,有助于防止堵塞。旁邊進(jìn)氣頂部進(jìn)水式：攪動程度低,水當(dāng)中的溶解餅高,有助于好氧生物降解反應(yīng)。

表面曝氣式：能量消耗低,但防止堵塞,加快反應(yīng)不及前兩種

2.填料填料要求比表面積大、空隙率大、水力阻力小、強(qiáng)度大、化學(xué)和生物穩(wěn)定性好、能經(jīng)久耐用、價格便宜。目前常用的填料是聚氯乙烯塑料、三、生物接觸氧化池的設(shè)計計算生物接觸氧化池工藝設(shè)計的主要內(nèi)容是計算池子的有效容積和尺寸，空氣量和空氣管道系統(tǒng)計算。目前一般是根據(jù)有機(jī)負(fù)荷率計算池子容積。對于工業(yè)廢水，最好通過實驗確定有機(jī)負(fù)荷率，也可審慎地采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)。1.生物接觸氧化池的有效容積（即填料體積）

V=Q（S0—Se）/Nv式中：qv——平均日設(shè)計污水量，m3/d;S0，Se——分別為進(jìn)水、出水BOD5，mg/L；Nv——有機(jī)容積負(fù)荷率，kgBOD5/m3·d（城市污水可用1.0~1.8）。2.生物接觸氧化池的總面積A和座數(shù)nA=V/h0N=A/A1

式中：h0——填料高度，一般采用3.0m，A1——每座池子的面積，m2,一般〈25m2。

3）

池深hh=h0+h1+h2+h3式中：h1——超高，0.4~0.5mh2——填料層上水深，0.4~0.5mh3——填料至池底的高度，0.5~1.5m。4）有效停留時間tt=v/qv5）空氣量D和空氣管系統(tǒng)計算D=D0qv式中：D0——1m3污水需氣量，m3/m3，一般為15~20m3/m3。uhabclgVminlgVmaxlg△pabc

在這階段，流化層的高度是隨上升而增大，床層壓力降△p則基本不隨流速改變。如上圖所示。b點(diǎn)流速Vmin是達(dá)到流態(tài)化的起始速度，稱臨界流態(tài)化速度。膨脹率K=（Ve/V—1）×100%

式中：V、Ve—分別為固定床層和流化床層體積膨脹比R=he/h式中：h

、he—分別為固定床層和流化床層高度3.液體輸送階段

當(dāng)液體流速提高至超過c點(diǎn)后，床層不再保持流化，床層上部的界面消失，載體隨液體從流化床帶出，這種階段稱液體輸送階段。在水處理工藝中，這種床稱“移動床”或“流動床”。C點(diǎn)的流速Vmax稱顆粒帶出速度或最大流化速度。流化床的正常操作應(yīng)控制在Vmin與Vmax之間。二、生物流化床的類型1.兩相生物流化床

這類流化床是在流化床體外設(shè)置充氧設(shè)備與脫膜裝置，以為微生物充氧并脫除載體表面的生物膜。2.三相生物流化床

三相生物流化床是氣、液、固三相直接在流化床進(jìn)行生化反應(yīng)，不另設(shè)充氧設(shè)備和拖膜設(shè)備，載體表面的生物膜依靠氣體的攪拌作用，使顆粒之間激烈磨檫而脫落。其工藝流程為：三、生化流化床的優(yōu)缺點(diǎn)

主要優(yōu)點(diǎn)如下：1.容積負(fù)荷高，高沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)2.微生物活性強(qiáng)3.傳質(zhì)效果好缺點(diǎn)：設(shè)備的磨損較固定床嚴(yán)重，載體顆粒在湍流過程中會被磨損變小。此外，設(shè)計時還存在著生產(chǎn)放大方面的問題，如防堵塞、曝氣方法、進(jìn)水配水系統(tǒng)的選用和生物顆粒流失等。四、生物流化床的進(jìn)展——載體的研究

研究認(rèn)為，生物流化床工作性能的提高，關(guān)鍵在于載體的革新。創(chuàng)造一種比重小于水而耐磨的粒狀或近于粒狀（即體積?。┑妮d體。目前開發(fā)了一種空心塑料（聚乙烯、聚丙烯等）體（球狀或柱體），其比重小于1。第四節(jié)污水的厭氧生物處理一、厭氧生物處理的基本原理二、污水的厭氧生物處理方法三、厭氧生物處理法的設(shè)計四、厭氧和好氧技術(shù)的聯(lián)合運(yùn)用一、厭氧生物處理的基本原理

傳統(tǒng)上，污泥在脫水作最后處置前進(jìn)行厭氧處理，稱污泥消化，“消化”也常稱作為厭氧處理的簡稱。早期的厭氧處理研究都針對污泥消化。

污泥的厭氧處理面對的是固態(tài)有機(jī)物，所以簡稱消化。對批量污泥靜置考察，可以見到污泥的消化過程明顯分為兩個階段。固態(tài)有機(jī)物先是液化，稱液化階段；接著降解產(chǎn)物氣化，稱氣化階段；整個過程歷時半年以上。

消化分為四個階段：先是水解階段，固態(tài)有機(jī)物被細(xì)菌的胞外酶所水解；第二階段是酸化；在進(jìn)入甲烷化階段之前，代謝中間液態(tài)產(chǎn)物都要乙酸化，稱乙酸化階段；第四階段是甲烷化階段。然而甲烷化效率很高的甲烷八疊球菌能夠代謝甲醇，乙酸和CO2甲烷。

大分子有機(jī)物（碳水化合物，蛋白質(zhì)，脂肪等）水解細(xì)菌的胞外酶水解的和溶解的有機(jī)物酸化產(chǎn)酸細(xì)菌有機(jī)酸醇類醛類乙酸化乙酸細(xì)菌乙酸甲烷化甲烷細(xì)菌CH4CH4甲烷細(xì)菌

厭氧發(fā)酵的幾個階段

PH值和溫度是影響甲烷細(xì)菌生長的兩個重要環(huán)境因素。PH值應(yīng)在6.8~7.2之間。在350C！~380C和520C~550C各有一個最適溫度。厭氧法為什么有機(jī)負(fù)荷率低，需要的停留時間長？這是由有機(jī)物厭氧分解的反應(yīng)所決定的。與好氧相比，厭氧法的降解教不徹底，放出熱量少，反映速度低（與好氧相比，在相同時，要相差一個數(shù)量級）。要克服這些缺點(diǎn)，最主要的方法應(yīng)是增加參加反應(yīng)的微生物數(shù)量（濃度）和提高反應(yīng)時的溫度。但要提高反應(yīng)溫度，就要消耗能量（而水的比熱又很大）。因此，厭氧生物處理法目前還主要用于污泥的消化、高濃度有機(jī)廢水和溫度教高的有機(jī)工業(yè)廢水的處理。二、污水的厭氧生物處理方法

最早的厭氧生物處理構(gòu)筑物是化糞池，近年開發(fā)的有厭氧生物濾池、厭氧接觸法、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，分段消化法等。

一、化糞池化糞池用于處理來自廁所的糞便污水。曾廣泛用于不設(shè)污水廠的合流制排水系統(tǒng)。尚可用于郊區(qū)的別墅建筑。二、厭氧生物濾池厭氧生物濾池的主要優(yōu)點(diǎn)是：處理能力高；濾池內(nèi)可以保持很高的微生物濃度；不需另設(shè)泥水分離設(shè)備，出水SS較低，設(shè)備簡單、操作方便等。它的主要

缺點(diǎn)是：濾料容易堵塞，尤其是夏布，生物膜很厚。堵塞后，沒有簡單有效的清洗方法。因此，懸浮物高的廢水不適用。填料出水進(jìn)水消化氣厭氧生物濾池

三、

厭氧接觸法厭氧接觸法實質(zhì)上是厭氧活性法，不需要曝氣而需要脫氣。其工藝流程為：（見下圖）

厭氧接觸法工藝流程

上流式厭氧污泥反應(yīng)器（UASB）是由荷蘭的Lettinga教授等在1972年研制，于1977年開發(fā)的。結(jié)構(gòu)如圖。四、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器污泥層懸浮污泥層澄清區(qū)出水消化氣進(jìn)水上流式厭氧污泥床反應(yīng)器

在反應(yīng)器的的底部有一個高濃度（可達(dá)60~80g/l）、高活性的污泥層，大部分的有機(jī)物在這里被轉(zhuǎn)化為CH4和CO2。由于氣態(tài)產(chǎn)物（消化氣）的攪動和氣泡黏附污泥，在污泥層之上形成一個污泥懸浮層。反應(yīng)器上部設(shè)有三相分離器，完成氣、液、固三相的分離。被分離的消化氣從商部導(dǎo)出，被分離的污泥則自動滑落到懸浮污泥層。出水則從澄清區(qū)流出。由于在反應(yīng)器內(nèi)保留了大量厭氧污泥，使反應(yīng)器的負(fù)荷能力很大。對一般的高濃度有機(jī)廢水，當(dāng)水溫在300C左右時，負(fù)荷率可達(dá)10~20kg(COD)/m3×d。試驗表明，良好的污泥床，有機(jī)負(fù)荷率和去除率高，不需要攪拌，能適應(yīng)負(fù)荷沖擊和溫度與PH的變化。它是一種有發(fā)展前途的厭氧處理設(shè)備。

五、

分段厭氧處理法

根據(jù)消化可分階段的事實，研究開發(fā)了二段式厭氧處理法，將水解酸化過程和甲烷化過程分開在兩個反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，以使兩類微生物都能在各自的最適條件下生長繁殖。第一段的功能是：水解和液化固態(tài)有機(jī)物為有機(jī)酸；緩沖和稀釋負(fù)荷沖擊與有害物質(zhì)，并將截留難降解的固態(tài)物質(zhì)。第二段的功能是：保持嚴(yán)格的厭氧條件和PH值，以利于甲烷菌的生長；降解、穩(wěn)定有機(jī)物，產(chǎn)生含甲烷較多的消化氣，并截留懸浮固體，以改善出水水質(zhì)。

二段式厭氧處理法的流程尚無定式，可以采用不同構(gòu)筑物予以組合。三、厭氧生物處理法的設(shè)計

厭氧生物處理系統(tǒng)的設(shè)計包括：流程和設(shè)備的選擇；反應(yīng)器和構(gòu)筑物的構(gòu)造和容積的確定；需熱量的計算和攪拌設(shè)備的設(shè)計等。一、流程和設(shè)備的選擇

流程和設(shè)備的選擇包括：處理工藝和設(shè)備的選擇；消化溫度；采用單級或兩級（段）消化等。

二、厭氧反應(yīng)器的設(shè)計前面所討論的生化反應(yīng)動力學(xué)和基本方程式，同樣適用于厭氧生物處理，但一些動力學(xué)常數(shù)的數(shù)值則有顯著的差別。厭癢反應(yīng)的速率顯著地低于好氧反應(yīng)；另一方面，厭氧反應(yīng)大體可分為酸化和甲烷化階段，甲烷化階段的反應(yīng)速率明顯低于酸化階段的反應(yīng)速率。因此，整個厭氧反應(yīng)的總速率主要決定于甲烷化階段。反應(yīng)器的設(shè)計：計算確定反應(yīng)器容積的常用參數(shù)是負(fù)荷率N和消化時間t,公式為：

V=qv·t或V=qv·ρ/N式中：V——反應(yīng)（消化）區(qū)的容積，m3;qv——廢水的設(shè)計流量，m3/d;t——消化時間，d;ρ——廢水有機(jī)物的濃度，g(BOD5)/L或g(COD)/L;N——反應(yīng)區(qū)的設(shè)計負(fù)荷率，Kg(BOD5)/m3·d或Kg(COD)/m3·d。采用中溫消化時，對于傳統(tǒng)消化法，消化時間在1-5d，負(fù)荷率在1-3kgCOD)/m3·d，BOD5去除率可達(dá)50%-90%。對于厭氧生物濾池和厭氧接觸法，消化時間可縮短至0。5-3d,負(fù)荷率可提高到3-10kgkgCOD)/m3·d。對于上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，有時甚至可采用更高的負(fù)荷率，但上部的三相分離器應(yīng)慎密設(shè)計，避免上升的消化氣影響固液分離，造成污泥流失。消化氣的產(chǎn)氣量可按04-0.5Nm3/Kg(COD)進(jìn)行估算。三、消化池的熱量計算

厭氧生物處理特別是甲烷化，需要較高的反應(yīng)溫度。一般需要對投加的廢水加溫和對反應(yīng)池保溫。消化池所需的熱量包括：將廢水提高到池溫所需的熱量和補(bǔ)償池壁、池蓋散失的熱量。提高廢水溫度所需的熱量為Q1：Q1=qv·C（t2-t1）式中：qv——廢水投加量，m3/h;C——廢水的比熱，約為4200KJ/m3·0C(實驗值)；t2——消化池溫度，0C；t1——廢水溫度，0C。

消化池溫度高于周圍環(huán)境，一般采用中溫。通過池壁、池蓋等散失的熱量Q2與池子構(gòu)造和材料有關(guān)，可用下式估算；

Q2=K·A（t2-t1）式中：A——散熱面積，m2;K——傳熱系數(shù)，KJ/(h·m2·0C);t2——消化池內(nèi)壁溫度，0C；t1——消化池外壁溫度，0C。對于一般的鋼筋混凝土池子，外面加設(shè)絕緣層，K值約為20-25KJ/(h·m2·0C)。

四、厭氧和好氧技術(shù)的聯(lián)合運(yùn)用

近年，水處理工作者打破傳統(tǒng)，聯(lián)合好氧和厭氧技術(shù)以處理廢水，取得了很突出的效果。采用缺氧與好氧工藝相結(jié)全的流程，可以達(dá)到生物脫氮的目的（A/O法）。產(chǎn)實踐中，發(fā)現(xiàn)有些采用A/O法的污水廠同時有脫磷效果，于是，各種聯(lián)合運(yùn)用厭氧——缺氧——好氧反應(yīng)器的研究廣泛開展，出現(xiàn)了厭氧——缺氧--好氧法（A/O法）和缺氧——厭氧——好氧法（倒置A/A/O法），可以在去除BOD、COD的同時，達(dá)到脫氮、除磷的效果。好氧處理與厭氧處理的區(qū)別:

1.作用的微生物群不同.好氧處理是由好氧微生物積及性微生物起作用的而厭氧處理是兩大類群的微生物起作用,光是厭氧菌和兼性菌,后是另一類厭氧菌.2.產(chǎn)物不同,好氧處理中,有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為CO.HO.NH或NO.NO.PO.5O等,且基本無害處理后廢水無異臭,厭氧處理中,有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為CH.NH胺化物或氮?dú)釮S等.產(chǎn)物復(fù)雜,出水有弄臭.3.反應(yīng)速率不同,好氧處理由于有氧作為受氫體,有機(jī)物分解比較徹底釋放,能量多,故有機(jī)物轉(zhuǎn)化速度慢,需要時間長,濃各體積大.4.對環(huán)境要求條件不同,好氧處理要求充分供氧,對環(huán)境條件要求不嚴(yán)格,厭氧處理要求絕對厭氧的環(huán)境條件(PH值,溫度)要求甚佳嚴(yán).第五節(jié)廢水脫氮除磷課程內(nèi)容一、生物脫氮原理二、生物脫氮工藝三、生物除磷原理四、生物除磷工藝五、同步脫氮除磷工藝思考題謝謝！結(jié)束一、生物脫氮原理氮在水中的存在形態(tài)與分類

氨化與硝化反應(yīng)過程硝化反應(yīng)的條件反硝化硝化、反硝化反應(yīng)中氮的轉(zhuǎn)化返回氮在水中的存在形態(tài)與分類N

無機(jī)NNOx--N(硝態(tài)氮)TKN(凱氏氮)總N(TN)NO3—-NNH3-NNO2—-N有機(jī)N（尿素、氨基酸、蛋白質(zhì)）返回氨化與硝化反應(yīng)過程

返回硝化反應(yīng)的條件（1）好氧狀態(tài)：DO≥2mg/L；1gNH3-N完全硝化需氧4.57g——硝化需氧量。（2）消耗廢水中的堿度：1gNH3-N完全硝化需堿度7.1g（以CaCO3計），廢水中應(yīng)有足夠的堿度，以維持PH值不變。（3）污泥齡θC≥（10-15）d。（4）BOD5≤20mg/L。返回反硝化-1

反硝化包括異化反消化和同化反消化，以異化反消化為主。反硝化菌在DO濃度很低的環(huán)境中，利用硝酸鹽中的氧（NOX-—O）作為電子受體，有機(jī)物作為碳源及電子供體而得到降解。當(dāng)利用的碳源為甲醇時：NO3-+1.08CH3OH+0.24H2CO3→0.056C5H7NO2+0.47N2↑+1.68H2O+HCO3-NO2-+0.67CH3OH+0.53H2CO3→0.04C5H7NO2+0.48N2↑+1.23H2O+HCO3-

反硝化反應(yīng)可使有機(jī)物得到分解氧化，實際是利用了硝酸鹽中的氧，每還原1gNO3—N所利用的氧量約2.6g。

反硝化-2當(dāng)缺乏有機(jī)物時，則無機(jī)物如氫、Na2S等也可作為反硝化反應(yīng)的電子供體。（1）反硝化菌屬于異養(yǎng)型兼性厭氧菌，在缺氧條件下，進(jìn)行厭氧呼吸，以NO3-—O為電子受體，以有機(jī)物的氫為電子供體。（2）反硝化過程中，硝酸態(tài)氮有二種轉(zhuǎn)化途徑——同化反硝化（合成細(xì)胞）和異化反硝化（還原為N2↑），但以異化反硝化為主。（3）反硝化反應(yīng)的條件反硝化反應(yīng)的條件DO<0.5mg/L，一般為0.2~0.3mg/L（處于缺氧狀態(tài)），如果DO較高，反硝化菌利用氧進(jìn)行呼吸，氧成為電子受體，阻礙NO3-—O成為電子受體而使N難還原成N2↑。但是反硝化菌體內(nèi)的某些酶系統(tǒng)組分只有在有氧條件下，才能合成。反硝硝化菌以在缺氧—好氧交替的環(huán)境中生活為宜。BOD5/TN≥3~5，否則需另投加有機(jī)碳源，現(xiàn)多采用CH3OH，其分解產(chǎn)物為CO2+H2O，不留任何難降解的中間產(chǎn)物，且反硝化速率高。目前反硝化投加有機(jī)碳源一般利用原污水中的有機(jī)物。還原1g硝態(tài)氮能產(chǎn)生3.57g堿度（以CaCO3計），而在硝化反應(yīng)中，1gNH3—N氧化為NO3-—N要消耗7.14g堿度，在缺氧——好氧中，反硝化產(chǎn)生的堿度可補(bǔ)償硝化消耗堿度的一半左右。

內(nèi)源反硝化微生物還可通過消耗自身的原生質(zhì)進(jìn)行所謂的內(nèi)源反硝化C5H7NO2+4NO3-→5CO2+NH3+2H2↑+4OH-

內(nèi)源反硝化的結(jié)果是細(xì)胞物質(zhì)減少，并會有NH3的生成。廢水處理中不希望此種反應(yīng)占主導(dǎo)地位，而應(yīng)提供必要的碳源。返回硝化、反硝化反應(yīng)中氮的轉(zhuǎn)化表21-1硝化過程中氮的轉(zhuǎn)化

表24-2反硝化反應(yīng)中氮的轉(zhuǎn)化

氮的氧化還原態(tài)–Ⅲ氨離子NH4+–Ⅱ–Ⅰ羥胺NH2OH0+Ⅰ硝酰基NOH+Ⅱ+Ⅲ亞硝酸根NO2—+Ⅳ+Ⅴ硝酸根NO3—氮的氧化還原態(tài)–Ⅲ氨離子NH4+–Ⅱ–Ⅰ羥胺NH2OH0N2+Ⅰ硝?；鵑OH+Ⅱ+Ⅲ亞硝酸根NO2—+Ⅳ+Ⅴ硝酸根NO3—返回二、生物脫氮工藝傳統(tǒng)活性污泥法脫氮工藝缺氧—好氧活性污泥法（A1/O工藝）A1/O工藝的影響因素A1/O工藝設(shè)計返回傳統(tǒng)活性污泥法脫氮工藝二級活性污泥生物脫氮工藝三級活性污泥生物脫氮工藝返回缺氧—好氧活性污泥法（A1/O工藝）分建式缺氧—好氧活性污泥生物脫氮（前置反硝化生物脫氮工藝）合建式A1/O工藝A1/O工藝的優(yōu)缺點(diǎn)返回分建式缺氧—好氧活性污泥生物脫氮（前置反硝化生物脫氮工藝）硝化液一部分回流至反硝化池，池內(nèi)的反硝化脫氮菌以原污水中的有機(jī)物作碳源，以硝化液中NOX-中的氧作為電子受體，將NOX-—N還原成N2，不需外加碳源。反硝化池還原1gNOX—-N產(chǎn)生3.57g堿度，可補(bǔ)償硝化池中氧化1gNH3—N所需堿度（7.14g）的一半，所以對含N濃度不高的廢水，不必另行投堿調(diào)PH值。反硝化池殘留的有機(jī)物可在好氧硝化池中進(jìn)一步去除。

返回合建式A1/O工藝返回A1/O工藝的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：同時去除有機(jī)物和氮，流程簡單，構(gòu)筑物少，只有一個污泥回流系統(tǒng)和混合液回流系統(tǒng)，節(jié)省基建費(fèi)用。反硝化缺氧池不需外加有機(jī)碳源，降低了運(yùn)行費(fèi)用。因為好氧池在缺氧池后，可使反硝化殘留的有機(jī)物得到進(jìn)一步去除，提高了出水水質(zhì)（殘留有機(jī)物進(jìn)一步去除）。缺氧池中污水的有機(jī)物被反硝化菌所利用，減輕了其它好氧池的有機(jī)物負(fù)荷，同時缺氧池中反硝化產(chǎn)生的堿度可彌補(bǔ)好氧池中硝化需要堿度的一半。（減輕了好氧池的有機(jī)物負(fù)荷，堿度可彌補(bǔ)需要的一半）。

缺點(diǎn)：

脫氮效率不高，一般ηN=（70～80）%

好氧池出水含有一定濃度的硝酸鹽，如二沉池運(yùn)行不當(dāng)，則會發(fā)生反硝化反應(yīng)，造成污泥上浮，使處理水水質(zhì)惡化。

返回A1/O工藝的影響因素-11.水力停留時間tt反硝化≤2h，t硝化≥6h，t硝化：t反硝化=3：1，ηN達(dá)到（70-80）%，否則ηN↓2.進(jìn)入硝化好氧池中BOD5≤80mg/L3.硝化好氧池中DO=2mg/L±4.反硝化缺氧池污水中溶解氧性BOD5/NO3-—N的比值應(yīng)大于4，以保證反硝化過程中有充足的有機(jī)碳源。5.混合液回流比RN：RN不僅影響脫氮效率，而且影響動力消耗。A1/O工藝的影響因素-26.MLSS≥3000mg/L，否則ηN↓。7.污泥齡θC（ts）應(yīng)為30d。8.硝化段的污泥負(fù)荷率：BOD5/MLSS負(fù)荷率<0.18kgBOD5/（kgMLSS·d）；硝化段的TKN/MLSS負(fù)荷率<0.05kgTKN/KgMLSS.d。9.溫度：硝化最適宜的溫度20~30℃。反硝化最適宜的溫度20~40℃。10.PH值：硝化最佳PH=8~8.4。反硝化最佳PH=6.5~7.5。11.原污水總氮濃度TN<30mg/L。返回A1/O工藝設(shè)計設(shè)計要點(diǎn)（1）BOD5/MLSS負(fù)荷率<0.18kgBOD5/kgMLSS·dTKN/MLSS負(fù)荷率<0.05kgTKN/kgMLSS·d（2）反硝化池進(jìn)水溶解性BOD5濃度與NOX-—N濃度之比值，即S-BOD5/NOX-—N≥4。（3）水力停留時間t。t缺氧：t好氧=1：（3~4）一般t好氧≥6h，t缺氧≤2h。（4）污泥回流比R=（50~100）%

混合液回流比RN=（300~400）%（5）MISS≥3000mg/L（6）θC（tS）≥30d（7）氧化1gNH4-N需氧4.57g，并消耗7.14g堿度；而反硝化1gNOX-—N生成3.57g堿度，并消耗1.72gBOD5，同時還提供2.6gO2。（8）需氧量：O2=aSr+bNr-bND-CXW

設(shè)計計算返回A1/O工藝設(shè)計計算-1（1）選定FS（BOD污泥負(fù)荷率）→SVI→回流污泥濃度XR，r=1（2）確定污泥回流比R→算出曝氣池混合液污泥濃度X（3）混合液回流比（4）生化反應(yīng)池總有效容積V（5）按推流式設(shè)計，確定反應(yīng)池主要尺寸

a.取有效水深H1，一般為3.5～6m；

b.反應(yīng)池總表面積；

c.每組反應(yīng)池表面積S=S總/n，式中：n——分組數(shù)；

d.確定廊道寬(b)和廊道數(shù)m

使b/H1=1～2，算出單組曝氣池長度L1=S/b

使L1/b≥10

A1/O工藝設(shè)計計算-2（6）污水停留時間（7）取A1:O段停留時間比為1:(3～4)，分別求出A1、O段的停留時間，從而算出A1、O段的有效容積。（8）每日產(chǎn)生的剩余污泥干量W（kg/d）及其容積量q（m3/d）

a.每日產(chǎn)生的剩余污泥干量W（kg/d）

b.剩余污泥容積量q（m3/d）（9）污泥齡（10）曝氣系統(tǒng)需氧量O2=aSr+bNr-bNd-cXw（kg/d）（11）曝氣系統(tǒng)其它部分計算同普通活性污泥法（12）缺氧段A1宜分成幾個串聯(lián)的方格，每格內(nèi)設(shè)置一臺水下推進(jìn)式攪拌器或水下葉片式漿扳攪拌器，其功率按3~5W/m3計算。返回三、生物除磷原理1.聚磷菌（小型革蘭式陰性短桿菌）：該菌在好氧環(huán)境中競爭能力很差，然而它卻能在細(xì)胞內(nèi)貯存聚β羥基丁酸（PHB）和聚磷酸菌（Ploy-P）。2.聚磷菌在厭氧環(huán)境中，它可成為優(yōu)勢菌種，吸收低分子的有機(jī)酸，并將貯存于細(xì)胞中的聚合磷酸鹽中的磷水解釋放出來。3.聚磷酸菌在其后的好氧池中，它將吸收的有機(jī)物氧化分解，同時能從污水中變本加厲地、過量地攝取磷，在數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其細(xì)胞合成所需磷量，降磷以聚合磷酸鹽的形式貯藏在菌體內(nèi)而形成高磷污泥，通過剩余污泥排出。所以除磷效果較好。返回四、生物除磷工藝A2/O除磷工藝

弗斯特利普（Phostrip）除磷工藝

返回A2/O除磷工藝工藝流程工藝特點(diǎn)影響因素工藝設(shè)計

返回A2/O除磷工藝流程回流污泥中的聚磷菌在厭氧池可吸收去除一部分有機(jī)物，同時釋放出大量磷，然后混合液流入后段好氧池，污水中的有機(jī)物得到氧化分解，同時聚磷菌將變本加厲地、超量地攝取污水中的磷，通過排放高磷污泥而使污水中的磷得到有效去除。污泥中磷的含量2.5％以上。

ηBOD5≥90％；ηP＝（70～80）％；磷的出水濃度＜1.0mg/LATP+H2O→ADP+H3PO2+能量ADP+H3PO4+能量→ATP+H2O（H3PO4用于合成聚磷酸鹽）發(fā)酵產(chǎn)酸菌將廢水中的大分子物質(zhì)降解為低分子脂肪酸類有機(jī)物，聚磷菌才能加以利用以合成PHB或通過PHB的降解來過量攝取磷，當(dāng)發(fā)酵產(chǎn)酸菌的作用受到抑制時（如NO3－存在），則ηP降低。

PHB-聚β羥基丁酸（PHB）聚磷菌在厭氧條件下，能夠?qū)⑵潴w內(nèi)儲存的聚磷酸鹽分解，以提供能量攝取廢水中溶解性有機(jī)物，合成并儲存PHB。生物除磷基本原理：在好氧狀態(tài)下，降解經(jīng)聚磷菌所合成并儲存的PHB，并放出能量以使聚磷菌過量攝取磷，將磷以聚合磷酸鹽形式貯存菌體內(nèi)而形成高磷污泥。返回A2/O除磷工藝特點(diǎn)1.工藝流程簡單，無混合液回流，其基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用較低，同時厭氧池能保持良好的厭氧狀態(tài)。2.在反應(yīng)池內(nèi)水力停留時間較短，一般為3～6h，其中厭氧池1～2h，好氧池2～4h。3.沉淀污泥含磷率高，一般（2.5～4）％左右，故污泥效好。4.混合液的SVI<100,易沉淀，不膨脹5.ηBOD≥90％；ηP＝（70～80）％；當(dāng)P/BOD5比值高，剩余污泥產(chǎn)量小，使ηP難以提高。6.沉淀池應(yīng)及時排泥和污泥回流，否則聚磷菌在厭氧狀態(tài)下，產(chǎn)生磷的釋放，降低ηP。7.反應(yīng)池內(nèi)X=2700～3000mg/L

返回A2/O除磷工藝影響因素1.DO:厭氧池DO（0.2～0.3mg/L）→0,NOX－→0,以保證嚴(yán)格的厭氧狀態(tài)；好氧池：DO≥2mg/L。2.在厭氧池BOD5/T-P>（20～30），否則ηP下降。3.在厭氧池NOX－：因為NOX－會消耗水中有機(jī)物而抑制聚磷菌對磷的釋放，繼而影響在好氧條件下對磷的吸收。所以NOX－－N<1.5～2mg/L，不會影響除磷效果。當(dāng)污水中COD/TKN≥10時，則NOX－－N對生物除磷影響較小。4.污泥齡ts

因為A2/O工藝主要是通過排除富磷剩余污泥而去除磷的，所以除磷效果與排放剩余污泥量多少直接有關(guān)。5.NS:NS較高，ηP較好，一般NS>0.1KgBOD5/KgMLSS.d,其ηP較高。6.溫度：5～30℃其除磷效果較好。

>13℃時，聚磷菌對磷的釋放和攝取與溫度無關(guān)。7.PH＝6～8，聚磷菌對磷的釋放和攝取都比較穩(wěn)定。

返回A2/O除磷工藝設(shè)計1.設(shè)計參數(shù)（1）t－水力停留時間（h）：厭氧段1～2h；好氧段2～4h總的生化反應(yīng)池停留時間3～6h。（2）厭氧池：DO→0（0.2～0.3mg/L）；NOX－-O→0,

好氧池：DO:2mg/L（3）進(jìn)水中S-P/S-BOD≤0.06（4）反應(yīng)池混合液污泥濃度X＝2700～3000mg/L（5）污泥負(fù)荷率NS:0.18KgBOD5/KgMLSS.d≥NS≥0.1KgBOD5/KgMLSS.d（6）好氧池的TKN/MLSS<0.05KgTKN/KgMLSS.d（7）污泥回流比R=（50～100）％（8）二沉池沉淀污泥中磷的含量在2.5％以上。從污水中去除的磷總量應(yīng)等于排放剩余污泥所帶出的磷量。

2.設(shè)計計算返回A2/O除磷工藝設(shè)計計算（1）選定BOD5污泥負(fù)荷率NS和MLSS濃度X（2）計算生化反應(yīng)池總有效容積VV=KQLa/NSX(m3)

式中：La—原污水BOD5濃度，mg/LQ—平均日污水量，m3/dK—污水日變化系數(shù)（3）根據(jù)厭氧段：好氧段＝1：（2～3）來求厭氧池和好氧池的容積（4）按推流式設(shè)計，確定反應(yīng)池主要出尺寸（5）水力停留時間t=V/KQ(h)

污泥齡ts＝VX/W(日)

式中：W—排放剩余污泥量Kg/d（6）剩余污泥量計算同A1/O工藝（7）需氧量O2Kg/d及曝氣系統(tǒng)的設(shè)計和普通活性污泥法相同。（8）厭氧段的布置與A1/O工藝的缺氧段相同

返回弗斯特利普（Phostrip）除磷工藝概述流程優(yōu)缺點(diǎn)返回Phostrip除磷工藝概述Phostrip工藝是由Levin在1965年首先提出的。該工藝是在回流污泥的分流管線上增設(shè)一個脫磷池和化學(xué)沉淀池而構(gòu)成的。該工藝將A2/O工藝的厭氧段改造成類似于普通重力濃縮池的磷解吸池，部分回流污泥在磷解吸池內(nèi)厭氧放磷，污泥停留時間一般為5~12h，水力表面負(fù)荷應(yīng)小于20m3/（m2·d）。經(jīng)濃縮后污泥進(jìn)入缺氧池，解磷池上清液含有高濃度磷（可高達(dá)100mg/L以上），將此上清液排入石灰混凝沉淀池進(jìn)行化學(xué)處理生成磷酸鈣沉淀，該含磷污泥可作為農(nóng)業(yè)肥料，而混凝沉淀池出水應(yīng)流入初沉池再進(jìn)行處理。Phostrip工藝不僅通過高磷剩余污泥除磷，而且還通過化學(xué)沉淀除磷。該工藝具有生物除磷和化學(xué)除磷雙重作用，所以Phostrip工藝具有高效脫氮除磷功能。返回Phostrip除磷工藝流程

廢水經(jīng)曝氣好氧池，去除BOD5和COD，并在好氧狀態(tài)下過量地攝取磷。在二沉池中，含磷污泥與水分離，回流污泥一部分回流至缺氧池，另一部分回流至厭氧除磷池。而高磷剩余污泥被排出系統(tǒng)。在厭氧除磷池中，回流污泥在好氧狀態(tài)時過量攝取的磷在此得到充分釋放，釋放磷的回流污泥回流到缺氧池。而除磷池流出的富磷上清液進(jìn)入混凝沉淀池，投回石灰形成Ca3（PO4）2沉淀，通過排放含磷污泥去除磷。返回Phostrip除磷工藝優(yōu)缺點(diǎn)

Phostrip工藝比較適合于對現(xiàn)有工藝的改造，只需在污泥回流管線上增設(shè)少量小規(guī)模的處理單元即可，且在改造過程中不必中斷處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行?？傊琍hostrip工藝受外界條件影響小，工藝操作靈活，脫氮除磷效果好且穩(wěn)定。但該工藝流程復(fù)雜、運(yùn)行管理麻煩、處理成本較高等缺點(diǎn)。返回五、同步脫氮除磷工藝在厭氧—好氧生物除磷工藝（A2/O工藝）中，加一缺氧池，將好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以達(dá)到硝化脫氮的目的，使A2/O工藝同時具有去除BOD5、SS、N、P的功能。厭氧－缺氧—好氧（A2/O）生物脫氮除磷工藝A2/O同步脫氮除磷的改進(jìn)工藝DAT-IAT工藝MSBR工藝UNITANK工藝返回厭氧－缺氧—好氧（A2/O）生物脫氮除磷工藝原理流程影響因素存在的問題改進(jìn)措施設(shè)計返回A2/O工藝原理在首段厭氧池進(jìn)行磷的釋放使污水中P的濃度升高，溶解性有機(jī)物被細(xì)胞吸收而使污水中BOD濃度下降，另外NH3-N因細(xì)胞合成而被去除一部分，使污水中NH3-N濃度下降，但NH3-N濃度沒有變化。在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有機(jī)物作碳源，將回流混合液中帶入的大量NO3--N和NO2--N還原為N2釋放至空氣，因此BOD5濃度繼續(xù)下降，NO3--N濃度大幅度下降，但磷的變化很小。在好氧池中，有機(jī)物被微生物生化降解，其濃度繼續(xù)下降；有機(jī)氮被氨化繼而被硝化，使NH3-N濃度顯著下降，NO3--N濃度顯著增加，而磷隨著聚磷菌的過量攝取也以較快的速率下降。返回A2/O工藝流程返回

A2/O合建式工藝中，厭氧、缺氧、好氧三段合建，中間通過隔墻與孔洞相連。厭氧段和缺氧段采用多格串連為混合推流式，好氧段則不分隔為推流式。第一期工程設(shè)兩座反應(yīng)池，每池五個廊道，第一、二廊道分8格，前四格為厭氧段，后四格為缺氧段，均采用水下攪拌器攪拌。第三、四、五廊道不分格為好氧段，采用鼓風(fēng)曝氣。

A2/O工藝影響因素1.污水中可生物降解有機(jī)物的影響2.污泥齡ts的影響3.DO的影響4.NS的影響5.TKN/MLSS負(fù)荷率的影響（凱氏氮－污泥負(fù)荷率的影響）6.R與RN的影響返回A2/O工藝存在的問題該工藝流程在脫氮除磷方面不能同時取得較好的效果。其原因是：回流污泥全部進(jìn)入到厭氧段。好氧段為了硝化過程的完成，要求采用較大的污泥回流比，（一般R為60%～100%，最低也應(yīng)＞40%），NS較低硝化作用良好。但由于回流污泥將大量的硝酸鹽和DO帶回厭氧段，嚴(yán)重影響了據(jù)磷菌體的釋放，同時厭氧段存在大量硝酸鹽時，污泥中的反硝化菌會以有機(jī)物為碳源進(jìn)行反硝化，等脫N完全后才開始磷的厭氧釋放，使得厭氧段進(jìn)行磷的厭氧釋放的有效容積大大減少，使出磷效果↓。如果好氧段硝化不好，則隨回流污泥進(jìn)入?yún)捬醵蔚南跛釡p少，改變了厭氧環(huán)境，使磷能充分厭氧釋放，∴ηP↑，但因硝化不完全，故脫氮效果不佳，使ηN↓.返回A2/O工藝改進(jìn)措施1.將回流污泥分兩點(diǎn)加入，減少加入到厭氧段的回流污泥量，從而減少進(jìn)入?yún)捬醵蔚南跛猁}和溶解氧。2.提升回流污泥的設(shè)備應(yīng)用潛污泵代替螺旋泵，以減少回流污泥復(fù)氧，使厭氧段、缺氧段的DO最小。3.厭氧段和缺氧段水下攪拌器功率不能過大（一般為3W/m3）否則產(chǎn)生渦流，導(dǎo)致混合液DO↑。4.原污水和回流污泥進(jìn)入?yún)捬醵?，缺氧段?yīng)為淹沒入流，減少復(fù)氧5.低濃度的城市污水，應(yīng)取消沉淀池，使原污水經(jīng)沉砂后直接進(jìn)入?yún)捬醵危员惚３謪捬醵沃蠧/N比較高，有利于脫氮除磷。6.取消硝化池，直接經(jīng)濃縮壓濾后作為肥料使用，避免高磷污泥在消化池中將磷重新釋放和濾出，使使ηP↓。7.應(yīng)控制好以下幾個參數(shù)好氧段：NS≤0.18KgBOD5/（KgMLSS.d），否則異氧菌會大大超過硝化菌，使硝化反應(yīng)受到抑制厭氧段：NS＞0.1KgBOD5/（KgMLSS.d），要有一定的有機(jī)物量，否則除磷效果會急劇下降。好氧段：TKN的污泥負(fù)荷率：應(yīng)小于0.05KgBOD5/（KgMLSS.d）缺氧段：S-BOD5/NOX－－N＞4

返回A2/O工藝設(shè)計1.設(shè)計要點(diǎn)

（1）水力停留時間t（h）：總共6～8h。厭氧段：缺氧段：好氧段＝1：1：（3～4）（2）總有效容積V=Qt總；而各段按其水力停留時間的比例來求定。（3）污泥回流比R=（25～100）％；混合液回流比RN≥200

（4）BOD5的污泥負(fù)荷率NS

好氧段：NS＜0.18KgBOD5/（KgMLSS.d）厭氧段：NS＞0.1KgBOD5/（KgMLSS.d），沉淀池污泥中磷的含量在2.5％以上好氧段：TKN/MLSS≤0.05KgBOD5/（KgMLSS.d）缺氧段：BOD5/NOX－－N＞4

（5）厭氧段進(jìn)水：P/BOD5＜0.06

（6）反應(yīng)器的污泥濃度MLSS=3000～4000mg/L

（7）DO

好氧段：DO=2mg/L,

缺氧段：DO≤0.5mg/L,

厭氧段：DO≤0.2mg/L,NOX－－O=0mg/L,

（8）需氧量計算與A1/O工藝相同，曝氣系統(tǒng)布置與普通活性污泥法相同（9）剩余活性污泥計算與A1/O工藝相同2.設(shè)計計算返回A2/O工藝設(shè)計計算（1）確定總的停留時間與各段的水力停留時間選定BOD5污泥負(fù)荷率NS和MLSS濃度X（2）根據(jù)水力停留時間求總有效容積與各段的有效容積按推流式設(shè)計，確定反應(yīng)池主要出尺寸（3）按推流式設(shè)計，確定反應(yīng)池的主要尺寸（與A1/O相同）（4）剩余污泥量計算同A1/O工藝（5）需氧量計算與A1/O工藝相同，曝氣系統(tǒng)的布置和普通活性污泥法相同。（6）厭氧段、缺氧段都宜分成串連的幾個方格，每個方格內(nèi)設(shè)置一臺水下葉片式漿板或推流式攪拌器，起混合攪拌作用，防止污泥沉淀，所需功率按3～5W/m3污水來計算。返回A2/O同步脫氮除磷的改進(jìn)工藝UCT工藝MUCT工藝OWASA工藝

返回UCT工藝

A2/O工藝回流污泥中的NO3--N回流至厭氧段，干擾聚磷菌細(xì)胞體內(nèi)磷的厭氧釋放，降低磷的去除率。

UCT工藝（圖21-8）將回流污泥首先回流至缺氧段，回流污泥帶回的NO3--N在缺氧段被反硝化脫氮，然后將缺氧段出流混合液一部分再回流至厭氧段，這樣就避免了NO3--N對厭氧段聚磷菌釋磷的干擾，提高了磷的去除率，也對脫氮沒有影響，該工藝對氮和磷的去除率都大于70%。如果入流污水的BOD5/TKN或BOD5/TP較低時，為了防止NO3--N回流至厭氧段產(chǎn)生反硝化脫氮，發(fā)生反硝化細(xì)菌與聚磷菌爭奪溶解性BOD5而降低除磷效果，此時就應(yīng)采用UCT工藝。

返回MUCT工藝-1

MUCT工藝是UCT工藝的改良工藝，其工藝流程如下圖所示。

為了克服UCT工藝圖二套混合液內(nèi)回流交叉，導(dǎo)致缺氧段的水力停留時間不易控制的缺點(diǎn)，同時避免好氧段出流的一部分混合液中的DO經(jīng)缺氧段進(jìn)入?yún)捬醵味蓴_磷的釋放，MUCT工藝將UCT工藝的缺氧段一分為二，使之形成二套獨(dú)立的混合液內(nèi)回流系統(tǒng)，從而有效的克服了UCT工藝的缺點(diǎn)。

MUCT工藝-2深圳市南山污水處理廠采用MUCT工藝，其脫氮除磷總規(guī)模為73.6×104m3/d，分二套系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)，第一套系統(tǒng)規(guī)模為35.2×104m3/d（已建成一級處理部分），第二套系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模為38.4×104m3/d。南山污水處理廠設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)為：進(jìn)水BOD5：150mg/L，COD：300mg/L，SS：150mg/L，無機(jī)氮（以NH3—N為主）為40mg/L，活性磷酸鹽為3.5mg/L。設(shè)計出水水質(zhì)為：COD：100.54mg/L，活性磷酸鹽：1.52mg/L，無機(jī)氮（以NH3—N計）：10.16mg/L，大腸菌群為4.34×106個/L。南山污水處理廠第二套系統(tǒng)的MUCT生化池設(shè)計規(guī)模為38.4×104m3/d，峰值系數(shù)采用1.2，共設(shè)2組，每組分2座。單組尺寸L×B×H=99.65m×104.80m×7.20m，有效