1、4.2.3 污水处理的基本方法与系统按原理分按原理分 物理处理法：沉淀、筛滤、上浮、过滤物理处理法：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、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按处理程度分一级处理：格栅一级处理：格栅 沉砂池沉砂池 沉淀池沉淀池 (去除去除SS)二级处理：一级二级处理：一级+生物处理生物处理 （去除有机物）（去除有机物）格栅格栅 沉砂池沉砂池 沉淀池沉
2、淀池 曝气池曝气池(生物滤池生物滤池)二沉池二沉池三级处理：一级三级处理：一级+二级二级+特殊处理特殊处理 （防止二次污染或回用）（防止二次污染或回用）一级处理一级处理 SS 去除率去除率(40%55%)一级处理一级处理 BOD5去除率去除率(20%30%)二级处理活性污泥法二级处理活性污泥法 SS去除率去除率(70%90%)二级处理活性污泥法二级处理活性污泥法 BOD5去除率去除率(65%95%)二级处理生物膜法二级处理生物膜法 SS去除率去除率(60%90%)二级处理生物膜法二级处理生物膜法 BOD5去除率去除率(65%90%)城市污水处理典型流程城市污水处理典型流程格栅格栅沉砂池沉砂池二
3、沉池二沉池初沉池初沉池曝气池曝气池消毒消毒 由一组平行的金属栅条制成的金属框架，用以截阻大块截阻大块的呈悬浮或漂的呈悬浮或漂浮状态的固体浮状态的固体污染物（纤维、污染物（纤维、毛发、木屑及毛发、木屑及果皮等），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。一级处理一级处理 SS 去除率去除率(40%55%)一级处理一级处理 BOD5去除率去除率(20%30%)二级处理活性污泥法二级处理活性污泥法 SS去除率去除率(70%90%)二级处理活性污泥法二级处理活性污泥法 BOD5去除率去除率(65%95%)二级处理生物膜法二级处理生物膜法 SS去除率去除率(60%90%)
4、二级处理生物膜法二级处理生物膜法 BOD5去除率去除率(65%90%)城市污水处理典型流程城市污水处理典型流程格栅格栅沉砂池沉砂池二沉池二沉池初沉池初沉池曝气池曝气池消毒消毒 从污水中分离密度较大的无机颗粒（泥沙、煤渣）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。一级处理一级处理 SS 去除率去除率(40%55%)一级处理一级处理 BOD5去除率去除率(20%30%)二级处理活性污泥法二级处理活性污泥法 SS去除率去除率(70%90%)二级处
5、理活性污泥法二级处理活性污泥法 BOD5去除率去除率(65%95%)二级处理生物膜法二级处理生物膜法 SS去除率去除率(60%90%)二级处理生物膜法二级处理生物膜法 BOD5去除率去除率(65%90%)城市污水处理典型流程城市污水处理典型流程格栅格栅沉砂池沉砂池二沉池二沉池初沉池初沉池曝气池曝气池消毒消毒斜板（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。一级处理一级处理 SS 去除率去除率(40%55%)一级处理
6、一级处理 BOD5去除率去除率(20%30%)二级处理活性污泥法二级处理活性污泥法 SS去除率去除率(70%90%)二级处理活性污泥法二级处理活性污泥法 BOD5去除率去除率(65%95%)二级处理生物膜法二级处理生物膜法 SS去除率去除率(60%90%)二级处理生物膜法二级处理生物膜法 BOD5去除率去除率(65%90%)城市污水处理典型流程城市污水处理典型流程格栅格栅沉砂池沉砂池二沉池二沉池初沉池初沉池曝气池曝气池消毒消毒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ABCD提交二沉池E单选题1分第第4章章 水质工程学水质工程学4.4 生物膜处理法生物膜处理法4.5 厌氧生
7、物处理厌氧生物处理（18911898）（1914）（1911）活性污泥法的诞生？活性污泥法的诞生？p 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 4.3.1 概念概念活性污泥法的发展历程活性污泥法的发展历程p 1912年，英国人Clark及Gage发明了活性污泥法对污水长时间曝气，瓶内出现絮状物，水质也明显改善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（活性污泥（activated sludge）p 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絮状沉淀物对污水
8、有净化作用对污水有净化作用一、概念与基本工艺流程一、概念与基本工艺流程活性污泥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、黄褐色絮凝体、易于沉沉降与水分离降与水分离、使污水得到澄清、污水得到澄清、由大量繁殖的以细菌为主以细菌为主的微生物群体的微生物群体构成，一种生物性污泥。生物性污泥。显微镜观察肉眼观察曝气池一、概念与基本工艺流程一、概念与基本工艺流程活性污泥法活性污泥法p 一种生物处理工艺一种生物处理工艺p 曝气池是该工艺的核心曝气池是该工艺的核心活性污泥处理工艺基本流程
9、回流污泥回流污泥曝气池曝气池二沉池二沉池活性污泥回流系统活性污泥回流系统曝气及空气扩散装置曝气及空气扩散装置生活污水生活污水混合液混合液出水出水剩余污泥剩余污泥上清液沉淀二、活性污泥的形态、组成及评价指标二、活性污泥的形态、组成及评价指标活性污泥的形态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“生物絮凝体生物絮凝体”200600活性污泥絮凝体显微结构二、活性污泥的形态、组成及评价指标二、活性污泥的形态、组成及评价指标活性污泥的形态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 mm20100 cm2/mL99%以上1.0021.003 g/m3
10、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具有代谢功能活性的微生物群体微生物经内源代谢、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%=+有活性有活性无活性无活性无活性二、活性污泥的形态、组成及评价指标二、活性污泥的形态、组成及评价指标活性污泥的评价指标活性污泥的评价
11、指标=+p 混合液悬浮固体浓度（混合液悬浮固体浓度（Mixed Liquor Suspended Solids,MLSSMixed Liquor Suspended Solids,MLSS）又称混合液污泥浓度混合液污泥浓度，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，因为公式中还包括和两项非活性物质，以及无机物质。二、活性污泥的形态、组成及评价指标二、活性污泥的形态、组成及评价指标活性污泥的评价指标活性污泥的评价指标=+p 混合液挥发性悬浮固体浓度（混合液挥发性悬浮固体浓度（Mix
12、ed Liquor Volatile SuspendedMixed Liquor Volatile Suspended Solids,MLVSS Solids,MLVSS）指混合液活性污泥中有机性固体物质有机性固体物质的浓度。MLVSS微生物微生物MLSS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，但本公式中还包括和两项非活性物质，表示的仍是活性污泥量的相对值。三、活性污泥微生物三、活性污泥微生物微生物种类及其作用微生物种类及其作用活性污泥微生物是由细菌细菌、真菌真菌、原生动物原生动物及后生动物后生动物等多种生物群体组成的一个小的生态系。真菌正常的活性污泥中，真菌不占
13、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 一组活性污泥图片球菌球菌杆菌杆菌螺旋菌螺旋菌丝状菌大量出现，会产生污泥膨胀现象霉菌霉菌 显微镜下观察活性污泥钟虫轮虫轮虫轮虫 的出现是水质稳定的标志的出现是水质稳定的标志活性污泥微生物微生物增殖曲线微生物增殖曲线四阶段理论四阶段理论（1）适应期（+）（2）对数增殖期（）（3）减速增殖期（+）（4）内源代谢期（）活性污泥净化反应过程1）初期吸附去除）初期吸附去除反应时间：反应时间：5 5 15 min吸附去除：污水中大部分有机物吸附去除：
14、污水中大部分有机物（70%70%以上以上BODBOD，75%75%以上以上CODCOD）迅速被吸附去除。迅速被吸附去除。物理吸附和生物吸附相互交织物理吸附和生物吸附相互交织活性污泥净化反应过程2）微生物代谢反应）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？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。31活性污泥曝气池32活性污泥曝气池33曝气池出水堰34曝气池混合液配水进入二沉池回流污泥回流污泥二次二次沉淀池沉淀池废水废水曝气池曝气池初次初次沉淀池沉淀池出水出水空气空
15、气剩余活性污泥剩余活性污泥 4.3.2 活性污泥法基本工艺组成1.初沉池（初次沉淀池）功能功能：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。适用范围：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：主要形式：平流式沉淀池、竖流式沉淀池、辐流式沉淀池、斜板沉淀池功能：功能：提供泥、水充分接触的混合条件，提供污水污水停留时间停留时间，满足好氧微生物所需溶解氧量溶解氧量，实现分解水中的各类污染污。即实现人工强
16、化的场所。是整个活性污泥处理工艺的核心核心主要形式：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 池中污染物浓度沿流动方向递减 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优缺点：具有较强的
17、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，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3.二次沉淀池沉淀池功能：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：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。4.曝气系统 功能功能：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
18、应的传质过程。主要分类主要分类：鼓风曝气装置和机械曝气装置。鼓风曝气装置组成鼓风曝气装置组成：鼓风机房和布气系统、曝气装置5.污泥回流系统功能功能：维持曝气池内污泥浓度相对平衡；组成组成：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。【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
19、相同，仅运行操作不一样。1、经典SBR反应器原理 4.3.3 活性污泥法的衍生工艺闲置 SBRSBR法法 SBRSBR技术本身是活性污泥法的一种，去除污染物的机理与传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。全不同。SBRSBR作为序批式活性污泥法兼有推流、厌氧作为序批式活性污泥法兼有推流、厌氧好氧操作、间好氧操作、间断进水的特点。实际上，断进水的特点。实际上，SBRSBR是一种半连续是一种半连续间歇式装置，间歇式装置，它与传统的充放式曝气池不同。从进水方式看，可以是间歇它与传
20、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，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。制曝气方式或充水后期曝气的半限制曝气方式。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SBRSBR法工艺流程图法工艺流程图2、SBR反应器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
21、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。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。【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。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
22、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
23、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【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/O)，达到同时去除BOD、氮和磷的目的。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【4】A2/O
24、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。A A2 2/O/O法工艺流程图法工艺流程图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，
25、去除BOD，硝化及吸收磷等各项反应都应在本反应器内进行；【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【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
