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6.6 活性污泥法
时间:2007-09-07  来源:  作者:
 
水世界论坛
 

I 一般规定

6.6.1 关于活性污泥处理工艺选择的规定。

外部环境条件,一般指操作管理要求,包括水量、水质、占地、供电、地质、水文、设备供应等。

6.6.2 关于运行方案的规定。

运行条件一般指进水负荷和特性,以及污水温度、大气温度、湿度、沙尘暴、初期运行条件等。

6.6.3 规定生物反应池的超高。

6.6.4 关于除泡沫的规定。

目前常用的消除泡沫措施有水喷淋和投加消泡剂等方法。

6.6.5 关于设置放水管的规定。

生物反应池投产初期采用间歇曝气培养活性污泥时,静沉后用作排除上清液。

6.6.6 规定廊道式生物反应池的宽深比和有效水深。

    本条适用于推流式运行的廊道式生物反应池。生物反应池的池宽与水深之比为 12,曝气装置沿一侧布置时,生物反应池混合液的旋流前进的水力状态较好。有效水深 4.06.0m是根据国内鼓风机的风压能力,并考虑尽量降低生物反应池占地面积而确定的。当条件许可时也可采用较大水深,目前国内一些大型污水厂采用的水深为 6.0m,也有一些污水厂采用的水深超过 6.0m

6.6.7 关于生物反应池中好氧区(池)、缺氧区(池)、厌氧区(池)混合全池污水最小曝气量及最小搅拌功率的规定。

    缺氧区(池)、厌氧区 (池)的搅拌功率:在《污水处理新工艺与设计计算实例》一书中推荐取 3W/m3,美国污水厂手册推荐取58W/m3,中国市政工程西南设计研究院曾采用过 2WW/m3。本规范建议为 28W/m3。所需功率均以曝气器配置功率表示。

    其他设计参数沿用原规范有关条文的数据。

6.6.8 关于低温条件的规定。

    我国的寒冷地区,冬季水温一般在 610℃,短时间可能为46℃;应核算污水处理过程中,低气温对污水温度的影响。

    当污水温度低于 10℃ 时,应按《寒冷地区污水活性污泥法处理设计规程》CECS 111的有关规定修正设计计算数据。

6.6.9 关于入流方式的规定。

    规定污水进入厌氧区(池)、缺氧区(池)时,采用淹没式入流方式的目的是避免引起复氧。

传统活性污泥法

6.6.10 规定生物反应池的主要设计数据。

有关设计数据是根据我国污水厂回流污泥浓度一般为 48g/L的情况确定的。如回流污泥浓度不在上述范围时,可适当修正。当处理效率可以降低时、负荷可适当增大。当进水五日生化需氧量低于一般城镇污水时,负荷尚应适当减小。

生物反应池主要设计数据中,容积负荷LV与污泥负荷Ls和污泥浓度X相关;同时又必须按生物反应池实际运行规律来确定数据,即不可无依据地将本规范规定的LsX取端值相乘以确定最大的容积负荷LV

Q 为反应池设计流量,不包括污泥回流量。

X 为反应池内混合液悬浮固体 MLSS 的平均浓度,它适用于推流式、完全混合式生物反应池。吸附再生反应池的 X ,是根据吸附区的混合液悬浮固体和再生区的混合液悬浮固体,按这两个区的容积进行加权平均得出的理论数据。

6.6.11 规定生物反应池容积的计算公式。

污泥负荷计算公式中,原来是按进水五日生化需氧量计算,现在修改为按去除的五日生化需氧量计算。

由于目前很少采用按容积负荷计算生物反应池的容积,因此将原规范中按容积负荷计算的公式列入条文说明中以备方案校核、比较时参考使用,以及采用容积负荷指标时计算容积之用。按容积负荷计算生物反应池的容积时,可采用下列公式:

式中 LV——生物反应池的五日生化需氧量容积负荷, kgBOD5/(m3·d)

6.6.12 关于衰减系数的规定。

衰减系数 Kd 值与温度有关,列出了温度修正公式。

6.6.13 关于生物反应池始端设置缺氧选择区(池)或厌氧选择区(池)的规定。

其作用是改善污泥性质,防止污泥膨胀。

6.6.14 关于阶段曝气生物反应池的规定。

本条是根据国内外有关阶段曝气法的资料而制定。阶段曝气的特点是污水沿池的始端 1/23/4 长度内分数点进入 ( 即进水口分布在两廊道生物反应池的第一条廊道内,三廊道生物反应池的前两条廊道内,四廊道生物反应池的前三条廊道内 ) ,尽量使反应池混合液的氧利用率接近均匀,所以容积负荷比普通生物反应池大。

6.6.15 关于吸附再生生物反应池的规定。

根据国内污水厂的运行经验,参照国外有关资料,规定吸附再生生物反应池吸附区和再生区的容积和停留时间。它的特点是回流污泥先在再生区作较长时间的曝气,然后与污水在吸附区充分混合,作较短时间接触,但一般不小于 0.5h

6.6.16 关于合建式完全混合生物反应池的规定。

1 据资料介绍,一般生物反应池的平均耗氧速率为 3040mg/(L·h) 。根据对上海某污水厂和湖北某印染厂污水站的生物反应池回流缝处测定实际的溶解氧,表明污泥室的溶解氧浓度不一定能满足生物反应池所需的耗氧速率,为安全计,合建式完全混合反应池曝气部分的容积包括导流区,但不包括污泥室容积。

2 根据国内运行经验,沉淀区的沉淀效果易受曝气区的影响。为了保证出水水质,沉淀区表面水力负荷宜为 0.51.0m3/(m2·h)

生物脱氮、除磷

6.6.17 关于生物脱氮、除磷系统污水的水质规定。

1 污水的五日生化需氧量与总凯氏氮之比是影响脱氮效果的重要因素之一。异养性反硝化菌在呼吸时,以有机基质作为电子供体,硝态氮作为电子受体,即反硝化时需消耗有机物。青岛等地污水厂运行实践表明,当污水中五日生化需氧量与总凯氏氮之比大于 4 时,可达理想脱氮效果;五日生化需氧量与总凯氏氮之比小于 4 时,脱氮效果不好。五日生化需氧量与总凯氏氮之比过小时,需外加碳源才能达到理想的脱氮效果。外加碳源可采用甲醇,它被分解后产生二氧化碳和水,不会留下任何难以分解的中间产物。由于城镇污水水量大,外加甲醇的费用较大,有些污水厂将淀粉厂、制糖厂、酿造厂等排出的高浓度有机废水作为外加碳源,取得了良好效果。当五日生化需氧量与总凯氏氮之比为 4 或略小于 4 时,可不设初次沉淀池或缩短污水在初次沉淀池中的停留时间,以增大进生物反应池污水中五日生化需氧量与氮的比值。

2 生物除磷由吸磷和放磷两个过程组成,积磷菌在厌氧放磷时,伴随着溶解性可快速生物降解的有机物在菌体内储存。若放磷时无溶解性可快速生物降解的有机物在菌体内储存,则积磷菌在进入好氧环境中并不吸磷,此类放磷为无效放磷。生物脱氮和除磷都需有机碳,在有机碳不足,尤其是溶解性可快速生物降解的有机碳不足时,反硝化菌与积磷菌争夺碳源,会竞争性地抑制放磷。

污水的五日生化需氧量与总磷之比是影响除磷效果的重要因素之一。若比值过低,积磷菌在厌氧池放磷时释放的能量不能很好地被用来吸收和贮藏溶解性有机物,影响该类细菌在好氧池的吸磷,从而使出水磷浓度升高。广州地区的一些污水厂,在五日生化需氧量与总磷之比为 17 及以上时,取得了良好的除磷效果。

3 若五日生化需氧量与总凯氏氮之比小于 4 ,则难以完全脱氮而导致系统中存在一定的硝态氮的残余量,这样即使污水中五日生化需氧量与总磷之比大于 17 ,其生物除磷的效果也将受到影响。

4 一般地说,积磷菌、反硝化菌和硝化细菌生长的最佳pH值在中性或弱碱性范围,当 pH 值偏离最佳值时,反应速度逐渐下降,碱度起着缓冲作用。污水厂生产实践表明,为使好氧池的pH值维持在中性附近,池中剩余总碱度宜大于 70mg/L。每克氨氮氧化成硝态氮需消耗 7.14g 碱度,大大消耗了混合液的碱度。反硝化时,还原 1g 硝态氮成氮气,理论上可回收 3.57g 碱度,此外,去除1g五日生化需氧量可以产生0.3g碱度。出水剩余总碱度可按下式计算,剩余总碱度=进水总碱度+0.3×五日生化需氧量去除量+反硝化脱氮量一7.14×硝化氮量,式中 3 为美国 EPA(美国环境保护署)推荐的还原1g硝态氮可回收 3g碱度。当进水碱度较小,硝化消耗碱度后,好氧池剩余碱度小于 70mg/L,可增加缺氧池容积,以增加回收碱度量。在要求硝化的氨氮量较多时,可布置成多段缺氧/好氧形式。在该形式下.第一个好氧池仅氧化部分氨氮,消耗部分碱度,经第二个缺氧池回收碱度后再进入第二个好氧池消耗部分碱度,这样可减少对进水碱度的需要量。

6.6.18 关于生物脱氮的规定。

生物脱氮由硝化和反硝化两个生物化学过程组成。氨氮在好氧池中通过硝化细菌作用被氧化成硝态氮,硝态氮在缺氧池中通过反硝化菌作用被还原成氮气逸出。硝化菌是化能自养菌,需在好氧环境中氧化氨氮获得生长所需能量;反硝化菌是兼性异养菌,它们利用有机物作为电子供体,硝态氮作为电子最终受体,将硝态氮还原成气态氮。由此可见,为了发生反硝化作用,必须具备下列条件:有硝态氮;有有机碳;基本无溶解氧(溶解氧会消耗有机物)。为了有硝态氮,处理系统应采用较长泥龄和较低负荷。缺氧/好氧法可满足上述要求,适于脱氮。

1 缺氧/好氧生物反应池的容积计算,可采用本规范第6.6.11条生物去除碳源污染物的计算方法。根据经验,缺氧区(池)的水力停留时间宜为0.53h

2 (6.6.18-1) 介绍了缺氧池容积的计算方法,式中0.12为微生物中氮的分数。反硝化速率 Kde与混合液回流比、进水水质、温度和污泥中反硝化菌的比例等因素有关。混合液回流量大,带入缺氧池的溶解氧多,Kde取低值;进水有机物浓度高且较易生物降解时, Kde取高值。

温度变化可用式 (6.6.18-2) 修正,式中 1.08 为温度修正系数。

由于原污水总悬浮固体中的一部分沉积到污泥中,结果产生的污泥将大于由有机物降解产生的污泥,在许多不设初次沉淀池的处理工艺中更甚。因此,在确定污泥总产率系数时,必须考虑原污水中总悬浮固体的含量,否则,计算所得的剩余污泥量往往偏小。污泥总产率系数随温度、泥龄和内源衰减系数变化而变化,不是一个常数。对于某种生活污水,有初次沉淀池和无初次沉淀池时,泥龄-污泥总产率曲线分别示于图 1 和图 2

TSS/BOD5反映了原污水中总悬浮固体与五日生化需氧量之比,比值大,剩余污泥量大,即Yt值大。泥龄θc影响污泥的衰减,泥龄长,污泥衰减多,即Yt值小。温度影响污泥总产率系数,温度高,Yt所值小。

(6.6.18-4) 介绍了好氧区(池)容积的计算公式。式(6.6.18-6)为计算硝化细菌比生长速率的公式,0.47 15 时硝化细菌最大比生长速率;硝化作用中氮的半速率常数 Kn是硝化细菌比生长速率等于硝化细菌最大比生长速率一半时氮的浓度, Kn的典型值为1.0mg/Le0.098(T-15)是温度校正项。假定好氧区(池)混合液进入二次沉淀池后不发生硝化反应,则好氧区(池)氨氮浓度与二次沉淀池出水氨氮浓度相等,式(6.6.18-6) 中好氧区(池)氨氮浓度Na可根据排放要求确定。自养硝化细菌比异养菌的比生长速率小得多,如果没有足够长的泥龄,硝化细菌就会从系统中流失。为了保证硝化发生.泥龄须大于1/μ。在需要硝化的场合,以泥龄作为基本设计参数是十分有利的。式 (6.6.18-6) 是从纯种培养试验中得出的硝化细菌比生长速率。为了在环境条件变得不利于硝化细菌生长时,系统中仍有硝化细菌,在式 (6.6.18-5) 中引入安全系数 F,城镇污水可生化性好, F可取 1.53.0

式(6.6.18-7)介绍了混合液回流量的计算公式。如果好氧区(池)硝化作用完全,回流污泥中硝态氮浓度和好氧区(池)相同,回流污泥中硝态氮进厌氧区(池)后全部被反硝化,缺氧区(池)有足够碳源,则系统最大脱氮率是总回流比( 混合液回流量加上回流污泥量与进水流量之比)r的函数,r=(QRiQR/Q,最大脱氮率=r/1r)。由公式可知,增大总回流比可提高脱氮效果,但是,总回流比为 4 时,再增加回流比,对脱氮效果的提高不大。总回流比过大,会使系统由推流式趋于完全混合式,导致污泥性状变差;在进水浓度较低时,会使缺氧区(池)氧化还原电位(ORP)升高,导致反硝化速率降低。上海市政工程设计研究院观察到总回流比从1.5上升到2.5ORP-218mV上升到-192mV,反硝化速率从 O.08kgNO3/kgVSS·d)下降到0.038kgNO3/