好氧生物处理部分
一、处理说明............................................................................................................................ - 1 -
二、好氧降解反应过程汇总.................................................................................................... - 1 -
三、活性污泥法的基本原理.................................................................................................... - 1 -
四、去除有机物过程................................................................................................................ - 1 -
五、活性污泥法的运行方式.................................................................................................... - 2 -
1 推流式活性污泥法.......................................................................................................... -
2 -
2 完全混合式活性污泥法.................................................................................................. - 2 -
3 接触稳定（吸附再生）法.............................................................................................. - 3 -
4 延时曝气法(完全氧化活性污泥法） ............................................................................ - 4 -
5 氧化沟法.......................................................................................................................... - 4 -
5.1 Carrousel式氧化沟 ............................................................................................... - 5 -
5.2 Orbal氧化沟.......................................................................................................... - 5 -
5.3 交替工作氧化沟................................................................................................... - 6 -
5.4 曝气沉淀一体化氧化沟....................................................................................... - 6 -
5.5 氧化沟的设计参数............................................................................................... - 6 -
6 吸附-生物降解活性污泥法（AB法）.......................................................................... -
7 -
6.1 AB法的工艺流程及特征 ..................................................................................... - 7 -
6.2 AB法的主要特点 ................................................................................................. - 7 -
6.3 AB法中A段的特征............................................................................................. - 7 -
6.4 AB法中B段的特征............................................................................................. - 8 -
6.5 AB法的主要设计参数 ......................................................................................... - 8 -
7 序批式活性污泥法（SBR法） ..................................................................................... - 8 -
7.1 SBR的工作原理 ................................................................................................... - 8 -
7.2 SBR的工艺流程 ................................................................................................... - 8 -
7.3 SBR工艺的主要特征 ........................................................................................... - 9 -
7. 4 SBR工艺的设计 .................................................................................................. - 9 -
8 膜生物反应器（MBR）工艺----Membrane Biological Reactor ................................. - 10 -
8.1 膜生物反应器的工作原理................................................................................. - 10 -
8.2 膜生物反应器的主要类型................................................................................. - 10 -
8.3 一体式膜生物反应器......................................................................................... - 10 -
8.4 分离式膜生物反应器......................................................................................... - 11 -
8.5 隔离式膜生物反应器......................................................................................... - 11 -
8.6 膜生物反应器的主要特点................................................................................. - 12 -
六、曝气设备.......................................................................................................................... - 12 -
七、进水水质要求.................................................................................................................. - 12 -
八、活性污泥降解污水中有机物过程及效率说明.............................................................. - 13 -
九、好氧生物处理技术.......................................................................................................... - 14 -
5.1 HCR-一种高效好氧生物处理技术............................................................................ - 14 -
1 HCR工艺的主要特点........................................................................................... - 14 -
2 应用实例及其效果.............................................................................................. - 16 -
3 HCR工艺在中国的应用前景分析....................................................................... - 19 -
4 几点认识.............................................................................................................. - 19 -
5.2 一种好氧生物处理有机废水的新工艺设备-生物曝气滤池 .................................. - 20 -
1 工艺概述................................................................................................................ - 20 -
2 有机物去除............................................................................................................ - 22 -
3 填料........................................................................................................................ - 23 -
4 污泥产量................................................................................................................ - 24 -
5 反冲洗.................................................................................................................... - 24 -
6 氧的利用与需氧量................................................................................................ - 25 -
7 工程实例................................................................................................................ - 26 -
一、处理说明
利用好氧微生物（包括兼性微生物）在有氧气存在的条件下进行生物代谢以降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用水中存在的有机污染物为底物进行好氧代谢，经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物稳定下来，达到无害化的要求，以便返回自然环境或进一步处理。污水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。
废水曝气一段时间后，废水中即形成一种絮凝体，主要由大量微生物群体所构成，它易于沉淀分离，并使废水得到澄清，称之为活性污泥，其含有大量微生物，外观黄褐色絮绒颗粒状，有较大的比表面积，含水率达99%。
二、好氧降解反应过程汇总
好氧（微需氧）过程：22CO O H COD +→
kJ CO O O H C 3.281766226126+→+
能量+++→++-+422272*********NH O H CO H O N O H C
传统好氧工艺：能量+++→++-+O H H NO O NH 232422
硝化工艺：能量+→+42222SO H O S H
微需氧或好氧工艺：-+→-CI CO Cl R 2
三、活性污泥法的基本原理
细菌：主要组成部分，1ml 正常污泥中含细菌8
710~10个，是有机污染物的分解者。 真菌：丝状菌出现异常增殖会污泥膨胀。
原生动物：指示性生物，是首次捕食者。
后生动物：仅在完全氧化型污泥系统出现。
菌胶团：细菌及荚膜组成的絮凝体状团粒。 四、去除有机物过程
（1）吸附阶段
污水中的污染物与活性污泥微生物充分接触过程中，被具有巨大比表面积（可达
2000~10000m2/m3)且表面有多糖类粘性物质的活性污泥微生物所吸附及粘连，从而使污水得到净化。
(2)氧化阶段
活性污泥在有氧条件下，以吸附及吸收的一部分有机物为营养，进行细胞合成，以另一部分进行分解代谢，并释放能量。
（3）絮凝体的形成与凝聚沉淀阶段
氧化阶段合成的菌体絮凝形成絮凝体，通过重力沉淀从水中分离出来，使水得到净化。
五、活性污泥法的运行方式
1 推流式活性污泥法
推流式活性污泥曝气池有若干个狭长的流槽，废水从一端进入，在曝气的作用下，以螺旋方式推进，流经整个曝气池，至池的另一端流出，随着水流的过程，污染物被降解。
推流式活性污泥法的特点：
（a）污染物浓度自池首至池尾是逐渐下降，存在浓度梯度，废水降解反应推动力较大，效率较高；
（b）推流式曝气池可采用多种运行方式；
（c）不易产生短路，适合较大的流量；
（d）氧的利用率不均匀；
2 完全混合式活性污泥法
完全混合式曝气池----是废水进入曝气池后在搅拌的作用下迅速与池中原有的混合液充分混合，因此混合液的组成、微生物群的量和质是完全均匀一致的。
完全混合式活性污泥法的特点：
（a）抗冲击负荷能力强。
（b）全池需氧要求相同，能节省动力。
（c）不需要单独设置污泥回流系统，便于运行管理。
（d）连续进水出水可能造成短路，引起污泥膨胀。
（e）池子体积不能太大，因此一般用于处理量比较小的情况，处理高浓度的有机废水。
3 接触稳定（吸附再生）法
可提高池容积负荷，适应冲击负荷的能力强，最适于处理含悬浮和胶体物质较多的废水。
吸附再生法的特点：
（a）适用于处理固体和胶体物质；
（b）池容小；
（c）能耗低；
（d）耐冲击负荷；
（e）不易发生污泥膨胀；
（f）出水水质较差。
4 延时曝气法(完全氧化活性污泥法）
优点：曝气时间长，污泥负荷低，污泥浓度高。剩余污泥少而稳定，无需消化可直接排放。BOD去除效率75~95%。对氮、磷的要求低，适应冲击的能力强。
缺点：容积大，停留时间长，投资和运行费高；
适用：对处理水质要求高，又不宜采用污泥处理的小城镇污水和工业废水。
5 氧化沟法
循环混合式曝气池多采用转刷供氧，其平面形状如环形跑道；又称氧化渠或氧化沟，是一种简易的活性污泥系统，属于延时曝气法。
氧化沟的特点
①池体狭长，（可达数十米甚至上百米）：池深度较浅，一般在2米左右；
②曝气装置多采用表面机械曝气器，竖轴、横轴曝气器都可以；
③进、出水装置简单；-----------构造上的特征
④氧化沟呈完全混合--推流式：：沟内的混合液呈推流式快速流动（0.4~0.5m/s），由于流速高，原废水很快就与沟内混合液相混合，因此圆滑狗又是完全混合的；
⑤BOD负荷低，类似于活性污泥法的延时曝气法，处理出水水质良好；
⑥对水温、水质和水量的变动有较强的适应性；
⑦污泥产率低，剩余污泥产量少；
⑧污泥龄长，可达15~30d，为传统活性污泥法的3~6倍；
⑨世代时间很长的细菌如硝化细菌能在反应器内得以生存，从而使氧化沟具有脱氮的功能。
氧化沟的几种典型的构造形式
目前主要的氧化沟形式有：Carrousel氧化沟、Orbal氧化沟、交替工作式氧化沟、曝气--沉淀一体氧化沟等四种。
5.1 Carrousel式氧化沟
Carrousel式氧化沟又称平行多渠形氧化沟：是60年代末荷兰DHV公司开创的。采用竖轴低速表面曝气器:水深可达4~4.5m，沟内流速达0.3~0.4m/s；混合液在沟内每5~20min
BOD去除率可达95%以上，脱氮循环一次；沟内混合液总量是流入废水量的30~50倍；
5
m/3；在国内主要由昆明兰率可达90%，除磷效率可达50%;应用广泛，最大规模650000d
花沟污水处理厂、上海龙华肉联厂、桂林市东区废水厂等。
5.2 Orbal氧化沟
Orbal氧化沟又称同心圆型氧化沟，其主要特点如下：
①圆形或椭圆形的沟渠，能更好的利用水流惯性，可节省能耗；
②多沟串联可减少水流短路现象；
③最外层第一沟的容积为总容积的60~70%，其中的OD接近于零，为反硝化和磷的释放创造了条件；
④第二、三沟的容积分别为总容积的20~30%，而OD则分别为1和2mg/L；
⑤这种沟渠间的DO浓度差，有利于提高充氧效率；
Orbal 氧化沟在国内的主要工程实例有：①抚顺石油二厂废水处理站（28,800d m /3
):②北京燕山石化公司新建废水处理厂（6000d m /3）；③成都市天彭镇污水处理厂。
5.3 交替工作氧化沟
交替工作氧化沟由丹麦Kruger 公司所开发的，有二沟和三沟式两种形式；其主要特点是其中的每一条沟均交替用做曝气池和沉淀池，而无需二沉池和污泥回流装置；但其中的曝气转刷的利用率较低，D 型二沟只有40%，三沟式则提高到了58%；
其中的三沟式氧化沟，特点如下： ① 两侧的A 、C 二沟交替地作为曝气池和沉淀池，而B 沟则一直充作曝气池；② 原废水交替地从A 沟和C 沟进入，而出水则相应地从C 沟及A 沟流出；③ 曝气器的利用率较高(58%)；④ 交替运行的方式，为脱氮创造了条件，有良好的BOD 去除效果和脱氮效果。 交替工作氧化沟的主要工程实例：① 邯郸市东污水处理厂(100000m3/d)，三沟；② 苏州市河西污水处理厂(80000m3/d)，三沟；③ 南通市污水处理厂(25000m3/d)，五沟。
5.4 曝气沉淀一体化氧化沟
一体化氧化沟是20世纪80年代由美国开发的，主要有：侧沟型、BMTS 型、船型
5.5 氧化沟的设计参数
各项设计参数可参考如下：
MLSS(X)------5000mg/L ；
MLVSS(v X )------2000~4000mg/L ；
污泥龄（c θ）------①当仅要求5BOD 去除，
c θ=5~8
d ：②当要求硝化反应时，c θ=10~30d;
HRT(t)-------20、24、36、48h ，应根据对出水水质的要求而定；
sBOD L -------0.003~0.07d kgMLSS kgBOD ?/；
vBOD L -------0.1~0.2d m kgBOD ?3/
回流比R-----50~150%
V （混合也在沟渠内的流速）----0.4~0.5m/s;
V ’（沟底流速）----0.3m/s 。
6 吸附-生物降解活性污泥法（AB 法）
AB 法工艺即吸附--生物降解工艺，是由德国亚琛大学Bohnke 教授于20世纪70年代中期开创的。其特点为A 级以高负荷或超高负荷运行（＞2.0d kgMLSS kgBOD ?/5），B 级以低负荷运行（为0.1~0.3d kgMLSS kgBOD ?/5），A 级曝气池停留时间短，30~60min ，B 级停留时间2~4h 。
6.1 AB 法的工艺流程及特征
6.2 AB 法的主要特点
从工艺流程来看，AB 法的主要特点为：①在AB 法中不设初沉池，由吸附池和中间沉淀池组成的A 段为一级处理系统；②B 段则由普通的曝气池和二沉池组成；③因此在AB 法中的A 、B 两段各自拥有独立的 污泥回流系统，从微生物的角度来看，AB 两段是完全分开的，各自拥有独特的微生物群体，有利于分别高效发挥各自的功能，且有利于整个系统的功能稳定。
6.3 AB 法中A 段的特征
由于在AB 法中未设初沉池，这样就可以使原废水中的微生物全部进入吸附池，使A 段成为一个开放性的生物反应器；这在AB 法开创之初，研究者认为，城市废水是通过长距离的废水收集管道系统经长时间后才汇集到污水处理厂的，在这样的一个过程中，一定会有
适应很强的细菌在废水收集管道系统中成长起来，这些细菌具有很强的适应性；因此，A 段的负荷可以很高，有利于增殖速度快、适应能力强的微生物生长；A 段对废水中的BOD 去除率约为40~70%，并可使出水的可生化性有所提高，有利于废水在B 段中的继续降解；由于负荷较高，所以在A 段中的剩余污泥的产率较高，污泥具有很强的吸附能力：在A 段中，微生物对废水中有机物的去除，主要是依靠污泥絮体的吸附作用，其中生物降解作用只占1/3左右。
6.4 AB 法中B 段的特征
AB 法的中的B 段实际上就是一个普通的活性污泥系统，单其来水为经过A 段处理后的出水，因此其水质和水量均较为稳定，有利于活性污泥功能的充分发挥；一般来说，其所承担的负荷约为全流程总负荷的30~60%：根据工艺设计的不同，在B 段中的污泥龄一般较长，因此有利于硝化反应。
6.5 AB 法的主要设计参数
当处理城市废水时，AB 法的主要工艺参数如下：
A 段：①污泥负荷率：2.0~6.0d kgMLSS kgBOD ?/；②水力停留时间（HRT ）：30min;③污泥龄（c θ）：0.3~0.5d ；④溶解氧（DO ）：0.2~0.7mg/L 。
B 段：①污泥负荷率：0.15~0.3d kgMLSS kgBOD ?/；②水力停留时间（HRT ）:2.0~3.0h;③污泥龄（c θ）：15~20d ；④溶解氧（DO ）：1.0~2.0mg/L 。
7 序批式活性污泥法（SBR 法）
7.1 SBR 的工作原理
在SBR 工艺中，主要的反应器只有一个曝气池，在该曝气池中循序完成进水 、曝气、沉淀、排水等功能，因此在SBR 工艺中反应池内的运行一般可以分为如下的五个工序 ：
①进水；②曝气反应；③沉淀：静止沉淀，效果良好；④排水；⑤闲置。
7.2 SBR 的工艺流程
从上述的工艺流程可以看出，与传统的污泥法工艺相比，SBR 工艺的流程更简单，主要表现在一下几个方面：①在SBR 工艺中无需设置二沉池，也无需污泥回流系统；②有时还可以不设初沉池，因为在SBR 工艺中，一般设计符合较低，同时由于SBR 反应器从时间上来看是一种推流式反应器，具有相对较高的基质降解速率，所以可以降解进水中较多的有机物；③这样简捷的处理流程有利于平面布置，节省占地。
7.3 SBR 工艺的主要特征
与传统活性污泥工艺相比，SBR 工艺主要具有以下主要特征：
①无需设置二沉池，其曝气池兼具二沉池的功能；
②无需设置污泥回流设备；
③在处理某些工业废水时，一般无需设置调节池，曝气池可以兼作调节池；
④由于SBR 的运行过程中会使得其中的活性污泥交替处在好氧、缺氧状态，且反应器从时间上来看呈典型的推流式，因此其活性污泥的SVI 值较低，易于沉淀，一般不会产生污泥膨胀现象；
⑤易于维护管理，如运行管理得当，处理出水水质将优于连续式。
⑥通过对运行方式的适当调节，在单一的曝气池内可完成脱氮和除磷的效果；
⑦易于实现自动化控制
优点：无二沉池、无污泥回流、占地少、无调节池、耐冲击、灵活性强、沉淀性能好、计算机辅助设计易于实现。
7. 4 SBR 工艺的设计
关于SBR 的工艺计算与设计，目前尚未建立完全适合于自身特点的计算与设计方案，但有众多的研究者提出了各种的设计与计算方法：SBR 实际上是传统活性污泥法的一个变形，可沿用传统活性污泥法的计算公式、设计参数；一般仍用有机负荷 来确定SBR 曝气池容积，即：
vBOD i L S Q n V /??=
式中：V-----反应器的有效容积，3
m ；
n-----在1天内运行的周期数；
Q-----在每一周期内进入反应器的废水量，3
m ；
i S ----原废水的平均5BOD 值，35
/m kgBOD ； v B O D L ----BOD 容积负荷，d m kgBOD ?35/ 8 膜生物反应器（MBR ）工艺----Membrane Biological Reactor
8.1 膜生物反应器的工作原理
膜生物反应器是由膜分离技术与生物反应器相结合的生化反应系统，即利用分离效果非常好的膜分离系统代替传统好氧生物处理工艺中的二沉池，提高泥水分离效果，可以获得很高的出水水质。
实际上，膜生物反应器最早于上世纪60年代就出现在酶制剂工业中，在水处理工程中的应用开始于70年代初期，到80年代中后期，膜生物反应器在水处理工程中的应用有了很大的进展。
8.2 膜生物反应器的主要类型
膜生物反应器可以有很多种分类方法，简述如下：
①在膜生物反应器中，所应用的生物反应器可以有不同的类型，如：好氧生物反应器、厌氧生物反应器等；
②所应用的膜可以有不同的类型，如：超滤膜（UF ，0.01~0.04m μ）、微滤膜（MF ，0.1~0.2m μ）、萃取膜（具有选择性）；
③膜的材料也可以各不相同，如：陶瓷、醋酸纤维（CA ）、聚砜（PS ）、聚丙烯晴等； ④膜的结构也各不相同，如：中空纤维、管式、平板式等；
⑤还可以按生物反应器与膜单元的结构的方式进行划分，可分为：一体式、分离式、隔离式等三种膜生物反应器。
8.3 一体式膜生物反应器
其主要特点如下：
①膜组件浸没在生物反应器中；②出水需要通过负压抽吸经过膜单元后排出；③主要优点有：体积小、整体性强、工作压力小、节能、不易堵塞等；④主要缺点为：膜的表面流速小、易污染、出水不连续等。
8.4 分离式膜生物反应器
在分离式膜生物反应器中生物反应器与膜单元相对独立，通过混合液循环泵使得处理水通过膜组件后外排；其中的生物反应器与膜分离装置之间的相互干扰较小。
8.5 隔离式膜生物反应器
在隔离式膜生物反应器中所采用的膜是选择性萃取膜，它能将将废水与生物反应器完全隔离开，具有选择性的萃取模只容许原废水中的目标污染物透过，并进入生物反应器而被降
解，废水中其它对生物具有毒害的物质则不能进入生物反应器，这样可以提高生物反应器的效能；而废水中的有毒有害物质则可以单独通过其它物化的方法进行处理。
8.6 膜生物反应器的主要特点
与传统生物法相比，膜生物反应器具有以下主要特点：
①可以使SRT 与HRT完全分开，在维持较短的HRT 的同时，又可保持极长的SRT；
②膜截流的高效性可以使世代时间长的如硝化菌等在生物反应器内生长，因此脱氮效果较好；
③可以维持很高的MLSS；
④膜分离可使废水中的大分子颗粒状难降解物质在反应器内停留较长的时间，最终得以去除；
⑤可溶性大分子化合物也可以被截留下来，不会随出水流出而影响出水水质，最终也可以被降解；
⑥膜的高效截留作用可使出水悬浮物浓度极低。
六、曝气设备
1 曝气的作用
活性污泥法系统中，曝气的作用是向液相中供给溶解氧，并起搅拌和混合作用。
2 曝气的方法
通常采用鼓风曝气、机械曝气，以及两者联合使用的混合曝气，某些情况下也采用射流曝气。
鼓风曝气：
讲压缩空气通过管道系统送入池内的散气设备，以气泡形式分散进入混合液。
机械曝气：
利用装设在曝气池内的叶轮的转动，剧烈的搅拌水面，使液体循环流动，不断更新页面并产生强烈水跃，从而使空气中的氧与水滴或水气的界面充分接触，转入液相中去。
射流曝气：
利用水射流泵将空气吸入，使空气与水充分混合并溶解的曝气方式。
七、进水水质要求
温度：水温在20℃~40℃之间最为合适
PH：需氧微生物处理要求6~9之间
营养物要求：好氧生物处理对营养物要求为C ：N ：P=100:5:1，除此之外，还包括了微量的钾、钙、镁、铁等和维生素。
有毒物质：多数重金属，如锌、铜、铬等均含毒性，不利于微生物的成活。但如逐步提高有毒物质的浓度，则可能在一定程度上，使其适应新环境，而提高处理效率（污泥的驯化）。
进水有机物浓度：好进水5BOD 浓度一般在100~600mg/L
废水的可生化性：废水的可生化性一般用COD BOD /5表示。当COD BOD /5＞0.5，采用生物处理效果明显；COD BOD /5＜0.4，则不宜采用生物法处理。
八、活性污泥降解污水中有机物过程及效率说明
这三条曲线反映出，在曝气过程中：
污水中有机物的去除在较短时间（图中是5h左右）内就基本完成了(见曲线①）；
污水中的有机物先是转移到（吸附）污泥上（见曲线③），然后逐渐为微生物所利用（见曲线②）；
吸附作用在相当短的时间（图中是45min左右）内就基本完成了（见曲线③）；
微生物利用有机物的过程比较缓慢（见曲线②）。
九、好氧生物处理技术
5.1HCR-一种高效好氧生物处理技术
1 HCR工艺的主要特点
CR工艺(High Performance Compact Reactor)是德国克劳斯塔尔(Clausthal)工科大学物相传递研究所于80年代发明的。该工艺的问世是好氧生物处理技术的一个飞跃，它融合了当今的高速射流曝气、物相强化传递、紊流剪切等技术，并具有深井曝气和流化污泥床的特点。因此，其空气氧的转化率高，反应器的容积负荷大，水力停留时间短，是当前为西方国家所广泛接受的一种高效好氧生物处理方法。至今，已经在德国、瑞典、加拿大、意大利、法国、韩国等国家建成了数十个HCR系统，并已投产运行，污水处理效果普遍良好。
HCR系统主要包括：集成反应器、两相喷头、沉淀池以及配套的管路和水泵等(见图1)。集成反应器为圆形容器，其外筒两端被封闭，连接着各种管道；内筒两端开口，两相喷头安装在反应器上部的正中央。循环水泵提升高压水流经喷头射入反应器，由于负压作用同时吸入大量空气。水流和气流的共同作用又使喷头下方形成高速紊流剪切区，把吸入的气体分散成细小的气泡。富含溶解氧的混合污水经导流筒达到反应器底部后，又向上返流形成环流，
再经剪切向下射流，如此循环往复运行。于是，污水被反复充氧，气泡和微生物菌团被不断剪切细化，并形成致密细小的絮凝体。
由该工艺的工作原理可知，HCR的主要特点是：
(1)系统占地少，基建费用低。HCR系统占地一般很少，其原因主要有三：一是系统设计紧凑，结构合理，减少了占地；二是反应器高径比大(为7∶1)，部分被埋在地下，有效地利用了垂向空间，减少了平面上的占地；三是所需水力停留时间很短，容积负荷和污泥负荷都很高，减少了反应器的体积。
合理集成设计、少占地是减少基建投资的主要因素，反应器和沉淀池的容积小，又节省土建投资或设备制造费用。根据工程预算结果对比表明，采用HCR工艺处理同样数量的污水，其基建费用比活性污泥法工艺要减少30%以上。
(2)空气氧转化利用率高，容积负荷和污泥负荷高。HCR工艺的曝气方式采用射流扩散式，并通过垂向循环混合，使溶解氧达到最大值，这一过程实际上吸取了深井曝气依靠压头溶氧的优点。高速喷射形成紊流水力剪切，使气泡高度细化并均匀分散，决定了该方法对空气氧的转化利用率高。据试验测定，其空气氧的转化利用率可高达50%，溶解氧含量易保持在
5mg/L以上。
足够的溶解氧是保证好氧生物处理系统高负荷运行的条件，这也是HCR工艺的优势所在。一般情况下，HCR系统的污泥浓度在10g/L左右，最高可超过20g/L。反应器中生物量之大，决定了其负荷值必然高。试验和已有工程的运行结果显示，HCR的容积负荷最大可达70kgBOD5/(m3·d)，小试可达100 kg BOD5/(m3·d)；其污泥负荷值可以超过6 kg BOD5/(kgSS·d)。
(3)固液分离效果好，剩余污泥量较少。HCR工艺混合污水中的微生物菌团颗粒小，其沉降性能好，这是其显著特点之一，污泥在沉淀池中的停留时间一般只需要40min左右。该工艺每降解1kg BOD所产生的剩余污泥量，比其他好氧方法平均减少40%左右，从而大大减少了
污泥处理量。剩余污泥量较少的原因主要有两个：其一，强烈曝气使微生物代谢速度快，由此引起的生化反应可能加大内源消耗，剩余污泥量相对少；其二，由于反应器中混合污水被高速循环液流剪切，微生物的团粒被不断分割细化，团粒内部的气孔减少，使其密度相对增加，总的体积减少。
(4)抗冲击负荷的能力强。HCR为完全混合型运行方式，原水先与回流污水合流，然后再进入反应器，并立即被快速循环混合。高浓度COD或有毒废水冲击系统时，它们在进入反应器之前实际上已经被稀释，进入反应器后又被迅速均匀混合，使冲击液流的浓度大大降低，从而有效地提高了HCR系统抗冲击负荷的能力。此外，强烈曝气使微生物的新陈代谢加快后，也可能减少冲击所造成的部分影响。
工程实践表明，HCR工艺对甲醛废水、含酚废水、糖醛废水、树脂酸废水都能进行有效处理；如已有工程实例的进水COD浓度达到了20000mg/L；该工艺还有望提高污水脱氮的效果。
(5)系统操作简便灵活，处理效果有保障。HCR系统的反应器循环水量、补充曝气量、污泥回流量等都可以根据需要进行调节，便于选择最佳的组合效果。正因为如此，采用HCR工艺容易保证较高的COD去除率。图2显示了HCR反应器容积负荷与COD去除率的变化关系。可以看出，尽管其容积负荷变化较大，COD去除率均达到80%左右。
从目前已经运行的数十个工程所反馈的信息表明，HCR系统启动较快，操作管理比较方便，适应的环境条件很宽松，运行中很少出现故障，其推广应用正在受到越来越多的重视。
2 应用实例及其效果
已有HCR工程处理的废水类型有：奶品加工废水、酵母生产工艺废水、造纸厂废水、化工废水、印刷业废水、屠宰废水、填埋场渗滤液及城市污水等。其中，尤以造纸废水的处理工程最多，已分别在德国、挪威、中国、法国、加拿大等地建成投入运行(表1)。
表1 HCR典型工程实例运行参数
参数
处理
量
(m3/d)
废水COD浓
度
(mg/L)
反应器体
积
(m3)
水力停留时
间
(h)
所在国
家
酵母168 11000 25+10 4.99 德国玻璃工
艺
241 11000 25 2.49 德国橄榄业138 4000 5 x 3 2.62 意大利造纸工
艺
2500 14000 2 x 250 4.8 挪威造纸工
艺
14000 1500 2 x 300 1.03 加拿大造纸工
艺
13000 1720 2 x 300 0.90 中国造纸工
艺
22000 3500 2 x 1100 2.37 挪威造纸工
艺
6926 1350 300 1.14 法国屠宰业14400 1700 2 x 250 1.2 韩国造纸工
艺
21000 3000 1200+800 2.29 挪威
实例1 拉维克市雀斯科夫锐兹公司(Treschow Fritze, Larvik)的半化学纸浆废液，其
COD 浓度高达20000mg/L ，采用HCR 工艺处理，其容积负荷达80 kg COD/(m 3·d)，COD 的降
解率达〖CM(22〗到了70%。废水中含有过氧化漂白污水，但它对于水处理的效果没有任何不良影响，其剩余污泥的产率约为0.2kg SS/kg COD 。
实例2 在威尼斯拉市的汉斯霍司公司(Hunsfos,Vennesla)，亚硫酸盐化学纸浆浓缩液(来自化学再生系统)COD 的变化范围为5 000～10000
mg/L
近纳污区的鱼类构成危害。用HCR 工艺处理，容积负荷平均达60 kg COD/(m 3·d),COD 的降解率为80%，糖醛的去除率达100%，剩余污泥的产率仅为0.15 kg SS/kg COD 。
表2列出了某地城市污水采用两种方法处理的主要效果参数。可以看出HCR 工艺相对于传统的活性污泥法工艺在充氧速率、容积负荷、污泥负荷、二沉池表面负荷、剩余污泥产率、水力停留时间等方面，都具有明显的优势。
表2 HCR 工艺处理某城市污水效果对比 参数
活性污泥
法 HCR 工艺
充氧速率(kg/(m 3·h) ＜0.06
0.5-3.
能耗(kg/(kW ·h)) 0.7-2.0
0.5-3.
容积负荷(kg BOD 5/(m 3·d))
0.75-1.0 ＜40 污泥浓度(kg/m 3·d)
2.5-
3.0 1-8 污泥负荷(kg BOD 5/(kg
MLSS ·d))
0.3
＜15 去除率(%)
＜95 80～90 停留时间(h)
4～8 ＜0.5 耗能容积率(kW/m 3) ＜0.05 1～2
好氧生物膜法： 好氧生物膜法是使微生物附着在载体表面上，污水在流经载体表面过程中，污水中的有机污染物作为营养物，为生物膜上的微生物所吸附和转化，污水得到净化，微生物自身也得以繁衍增殖。迄今为止，属于好氧生物膜处理法的工艺有生物滤池（普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池）、生物转盘、生物接触氧化设备和生物流化床等。 简介： 好氧生物膜法是利用固着生长的微生物——生物膜的代谢作用去除有机物，主要适用于处理溶解性有机物，污水同生物膜接触后，溶解性有机物和少量悬浮物被生物膜吸附降解为稳定的无机物（CO2、H2O等）。 好氧生物膜结构： 好氧生物膜由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物黏附在生物滤池滤料上或黏附在生物转盘盘片上的一层带黏性、薄膜状的微生物混合群体。好氧生物膜在滤池内的分布不同于活性污泥，生物膜附着在滤料上不动，废水自上而下淋洒在生物膜上。水滴从上到下与生物膜接触，几分钟内废水中的有机和无机杂质逐级被生物膜吸附。滤池内不同高度（不同层次）的生物膜所得到的营养不同，致使不同高度的微生物种群和数量不同。微生物相是分层的，若把生物滤池分上、中、下3层，则上层营养物浓度高，生长的全是细菌，有少数鞭毛虫。中层微生物得到的除废水中营养物外，还有上层微生物的代谢
产物，微生物的种类比上层稍多，有菌胶团、浮游球衣菌、鞭毛虫、变形虫、豆形虫、肾形虫等。下层有机物浓度低，低分子有机物较多，微生物种类更多，有菌胶团、浮游球衣菌外，有以钟虫为主的固着型纤毛虫和少数游泳型纤毛虫，如檐纤虫和漫游虫，另外还有轮虫等。 好氧生物处理： 利用好氧微生物（包括兼性微生物）在有氧气存在的条件下进行生物代谢以降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。 定义： 利用好氧微生物处理有机污染物的方法。 原理： 微生物利用水中存在的有机污染物为底物进行好氧代谢，经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物稳定下来，达到无害化的要求，以便返回自然环境或进一步处理。 应用： 污水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。
水解-好氧生物处理工艺 目录 第一节水解（酸化）工艺与厌氧工艺 (3) 一、基本原理 (3) 二、水解-好氧工艺的开发 (4) 三、水解（酸化）工艺与厌氧发酵的区别 (5) 第三节水解-好氧生物处理工艺特点 (7) 1、水解池与厌氧UASB工艺启动方式不同 (7) 2、水解池可取代初沉池 (8) 3、较好的抗有机负荷冲击能力 (9) 4、水解过程可改变污水中有机物形态及性质，有利于后续好氧处理 (9) 5、在低温条件下仍有较好的去除效果 (10) 6、有利于好氧后处理 (10) 7、可以同时达到对剩余污泥的稳定 (11) 第四节水解-好氧生物处理工艺的机理 (11) 一、有机物形态对水解去除率的影响 (11) 二、有机物降解途径 (12) 三、水解池动态特性分析 (13) 四、难降解有机物的降解 (14) 第五节水解工艺对后续好氧工艺的影响 (19) 1、有机物含量显著减少 (19) 2、B/C比值和溶解性有机物比例显著增加 (20) 3、BOD5降解动力学 (20) 4、污泥和COD去除平衡 (21) 第六节水解工艺的污泥处理 (22) 一、传统污泥处理的目的和手段 (23) 二、污泥有机物的降解表 (24)
三、污泥脱水性能及处理 (24) 第七节水解池的启动和运行 (26) 一、水解池的启动方式 (26) 二、配水系统 (28) 三、排泥 (31) 四、负荷变化对水解池处理效果的影响 (32) 第八节水解工艺的进一步开发和应用 (33) 一、芳香类化合物的去除 (34) 二、奈的去除 (34) 三、卤代烃的去除 (34) 四、难生物降解工业废水处理的实际应用 (34) 五、高悬浮物含量废水的水解处理工艺 (35) 六、水解工艺的适用范围及要求 (36) 第九节水解-好氧工艺技术经济分析 (38) 一、厌氧处理应用的经济分析 (38) 二、水解-好氧系统设计参数 (39) 第十节水解-好氧生物处理工艺设计指南 (41) 一、预处理设施 (41) 二、水解池的详细设计要求 (41) 三、反应器的配水系统 (42) 四、管道设计 (45) 五、出水收集设备 (45) 六、排泥设备 (46)
第四章废水好氧生物处理工艺（2）——生物膜法 第一节生物膜法的基本原理 生物膜法又称固定膜法，是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术；是土壤自净过程的人工化和强化；与活性污泥法一样，生物膜法主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物，同时对废水中的氨氮还具有一定的硝化能力； 主要的生物膜法有：①生物滤池：其中又可分为普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等； ②生物转盘；③生物接触氧化法；④好氧生物流化床等。 一、生物膜的结构 1、生物膜的形成 生物膜的形成必须具有以下几个前提条件：①起支撑作用、供微生物附着生长的载体物质：在生物滤池中称为滤料；在接触氧化工艺中成为填料；在好氧生物流化床中成为载体；②供微生物生长所需的营养物质，即废水中的有机物、N、P以及其它营养物质；③作为接种的微生物。 (1) 生物膜的形成： 含有营养物质和接种微生物的污水在填料的表面流动，一定时间后，微生物会附着在填料表面而增殖和生长，形成一层薄的生物膜。 (2) 生物膜的成熟： 在生物膜上由细菌及其它各种微生物组成的生态系统以及生物膜对有机物的降解功能都达到了平衡和稳定。 生物膜从开始形成到成熟，一般需要30天左右(城市污水，20 C) 2、生物膜的结构 生物膜的基本结构如图1所示。 图1 生物膜结构示意图
(1) 生物膜的性质： ①高度亲水，存在着附着水层； ②微生物高度密集：各种细菌以及微型动物，这些微生物起着主要去除废水中的有机污染物的作用，形成了有机污染物——细菌——原生动物(后生动物)的食物链。 (2) 生物膜降解有机物的过程： 3、生物膜的更新与脱落 (1) 厌氧膜的出现： ①生物膜厚度不断增加，氧气不能透入的内部深处将转变为厌氧状态；②成熟的生物膜一般都由厌氧膜和好氧膜组成；③好氧膜是有机物降解的主要场所，一般厚度为2mm。 (2) 厌氧膜的加厚： ①厌氧的代谢产物增多，导致厌氧膜与好氧膜之间的平衡被破坏；②气态产物的不断逸出，减弱了生物膜在填料上的附着能力；③成为老化生物膜，其净化功能较差，且易于脱落。 (3) 生物膜的更新： ①老化膜脱落，新生生物膜又会生长起来；②新生生物膜的净化功能较强。 (4) 生物膜法的运行原则： ①减缓生物膜的老化进程；②控制厌氧膜的厚度；③加快好氧膜的更新；④尽量控制使生物膜不集中脱落。 二、生物膜处理工艺的特点 1、微生物方面的特征 (1) 微生物种类多样化： ①相对安静稳定环境；②SRT相对较长；③丝状菌也可以大量生长，无污泥膨胀之虞；④线虫类、轮虫类等微型动物出现的频率较高；⑤藻类、甚至昆虫类也会出现；⑥生物膜上的生物：类型广泛、种属繁多、食物链长且复杂。 (2) 生物膜上微生物的食物链较长： ①动物性营养者所占比例较大，微型动物的存活率较高；②食物链长；③污泥产量少于活性污泥系统(仅为1/4左右)。
废水厌氧生物处理与废水好氧生物处理的原理,特点及适用条件 好氧生物处理 好氧生物处理是在有游离氧(分子氧)存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物(以溶解状与胶体状的为主)，作为营养源进行好氧代谢。 过程:有机物被微生物摄取后，通过代谢活动，约有三分之一被分解、稳定，并提供其生理活动所需的能量；约有三分之二被转化，合成为新的原生质(细胞质)，即进行微生物自身生长繁殖。后者就是废水生物处理中的活性污泥或生物膜的增长部分，通常称其剩余活性污泥或生物膜，又称生物污泥。在废水生物处理过程中，生物污泥经固—液分离后，需进行进一步处理和处置。 优点:好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。所以，目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD浓度小于500mg／L的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。 在废水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。 厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物，同时释放能量。在这个过程中，有机物的转化分为三部分进行：部分转化为CH4，这是一种可燃气体，可回收利用；还有部分被分解为 CO2、H20、NH3、H2S等无机物，并为细胞合成提供能量；少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。由于仅少量有机物用于合成，故相对于好氧生物处理法，其污泥增长率小得多。 废水厌氧生物处理 废水厌氧生物处理过程不需另加氧源，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少，可回收能量(CH4)等优点。其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。但通过对新型构筑物的研究开发，其容积可缩小。此外，为维持较高的反应速度，需维持较高的反应温度，就要消耗能源。 对于有机污泥和高浓度有机废水(一般BOD5≥2 000mg/L)可采用厌氧生物处理法。
第五章 废水好氧生物处理工艺（3）——其它工艺 第一节 氧化沟工艺 氧化沟也称氧化渠，又称循环曝气池，是活性污泥法的一种变形；是20世纪50年代荷兰的Pasveer 首先设计的；最初一般用于日处理水量在5000m 3以下的城市污水。 一、氧化沟的工作原理与特征 1、氧化沟的工艺流程 图1 氧化沟及氧化沟系统平面图 图2 以氧化沟为主的废水处理流程 2、氧化沟的特征 ① 池体狭长，（可达数十米甚至上百米）；池深度较浅，一般在2米左右； ② 曝气装置多采用表面机械曝气器，竖轴、横轴曝气器都可以； ③ 进、出水装置简单； ??构造上的特征 ④ 氧化沟呈完全混合?推流式；沟内的混合液呈推流式快速流动（0.4~0.5m/s ），由于流速高，原废水很快就与沟内混合液相混合，因此氧化沟又是完全混合的； ⑤ BOD 负荷低，类似于活性污泥法的延时曝气法，处理出水水质良好； ⑥ 对水温、水质和水量的变动有较强的适应性； ⑦ 污泥产率低，剩余污泥产量少； ⑧ 污泥龄长，可达15~30d ，为传统活性污泥法的3~6倍； ⑨ 世代时间很长的细菌如硝化细菌能在反应器内得以生存，从而使氧化沟具有脱氮的功能。 二、氧化沟的几种典型的构造型式 原废水 格栅 氧 化 沟 出水
目前主要的氧化沟形式有：Carrousel氧化沟、Orbal氧化沟、交替工作式 氧化沟、曝气—沉淀一体化氧化沟等四种。 1、Carrousel 式氧化沟（图3） Carrousel 式氧化沟又称平行多渠形氧化沟；是60年代末荷兰DHV公司开 创的。采用竖轴低速表面曝气器；水深可达4~4.5m，沟内流速达0.3~0.4m/s； 混合液在沟内每5~20min循环一次；沟内混合液总量是入流废水量的30~50倍； BOD5去除率可达95%以上，脱氮率可达90%，除磷效率可达50%；应用广泛，最大规模为650000m3/d；在国内主要有昆明兰花沟污水处理厂、上海龙华肉联厂、桂林市东区废水厂等。 2、Orbal氧化沟（图4） Orbal氧化沟又称同心圆型氧化沟，其主要特点如下： ①圆形或椭圆形的沟渠，能更好地利用水流惯性，可节省能耗； ②多沟串联可减少水流短路现象； ③最外层第一沟的容积为总容积的60~70%，其中的DO接近于 零，为反硝化和磷的释放创造了条件； ④第二、三沟的容积分别为总容积的20~30%和10%，而DO则 分别为1和2mg/l； ⑤这种沟渠间的DO浓度差，有利于提高充氧效率； Orbal氧化沟在国内的主要工程实例有：①抚顺石油二厂废水处理站(28,800m3/d)；②北京燕山石化公司新建废水处理厂(60000m3/d)；③成都市天彭镇污水处理厂。 3、交替工作氧化沟 交替工作氧化沟由丹麦Kruger公司所开发的，有二沟和三沟式两种形式；其主要特点是其中的每一条沟均交替用做曝气池和沉淀池，而无需二沉池和污泥回流装置；但其中的曝气转刷的利用率较低，D型二沟只有40%，三沟式则提高到了58%； 图5：VR型氧化沟图6：D型氧化沟
好氧生物处理原理 好氧生物处理是利用好氧微生物（包括兼性微生物）在有氧气存在的条件下进行生物代谢以降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。那么好氧生物处理原理是怎样的呢？生物处理是指什么呢？今天就带大家来了解一下这些固体废弃物安全小知识。 好氧生物处理的原理 微生物利用水中存在的有机污染物为底物进行好氧代谢，经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物稳定下来，达到无害化的要求，以便返回自然环境或进一步处理。另，在充足供氧条件下，好氧段自养菌的硝化作用将NH3-N（NH4+）氧化为NO3- ，进而为厌氧异养菌提供NO3-。 影响好氧生物处理的主要因素 ①溶解氧（DO）：约1~2mg/l；
② 水温：是重要因素之一，在一定范围内，随着温度的升高，生化反应的速率加快，增殖速率也加快；细胞的组成物如蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升或降并超过一定限度时，会有不可逆的破坏；最适宜温度 15~30°C；40°C 或10°C后，会有不利影响。 ③ 营养物质：细胞组成中，C、H、O、N约占90~97%；其余3~10%为无机元素，主要的是P；生活污水一般不需再投加营养物质；而某些工业废水则需要，一般对于好氧生物处理工艺，应按BOD : N : P = 100 : 5 : 1 投加N和P；其它无机营养元素：K、Mg、Ca、S、Na等；微量元素：Fe、Cu、Mn、Mo、Si、硼等； ④pH值：一般好氧微生物的最适宜pH在6.5~8.5之间；pH 4.5时，真菌将占优势，引起污泥膨胀；另一方面，微生物的活动也会影响混合液的pH值。
⑤有毒物质（抑制物质）：重金属；氰化物；H2S；卤族元素及其化合物；酚、醇、醛等； ⑥有机负荷率：污水中的有机物本来是微生物的食物，但太多时，也会不利于微生物； ⑦氧化还原电位：好氧细菌：+300 ~ 400 mV，至少要求大于+100 mV；厌氧细菌：要求小于+100 mV，对于严格厌氧细菌，则-100 mV，甚至-300 mV。
异氧微生物 第二章 好氧生物处理（原理与工艺） 2．1 基本概念 2．1．1 好氧生物处理的基本生物过程 所谓“好氧”：是指这类生物必须在有分子态氧气（O 2）的存在下，才能进行正常的生理生化反应，主要包括大部分微生物、动物以及我们人类； 所谓“厌氧”：是能在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的生物，如厌氧细菌、酵母菌等。 好氧生物处理过程的生化反应方程式： ● 分解反应（又称氧化反应、异化代谢、分解代谢） CHONS + O 2 CO 2 + H 2O + NH 3 + SO 42- +?+能量 （有机物的组成元素） ● 合成反应（也称合成代谢、同化作用） C 、H 、O 、N 、S + 能量 C 5H 7NO 2 ● 内源呼吸（也称细胞物质的自身氧化） C 5H 7NO 2 + O 2 CO 2 + H 2O + NH 3 + SO 42- +?+能量 在正常情况下，各类微生物细胞物质的成分是相对稳定的，一般可用下列实验式来表示： 细菌： C 5H 7NO 2； 真菌： C 16H 17NO 6； 藻类： C 5H 8NO 2；原生动物： C 7H 14NO 3 分解与合成的相互关系： 1） 二者不可分，而是相互依赖的； a ． 分解过程为合成提供能量和前物，而合成则给分解提供物质基础； b ．分解过程是一个产能过程，合成过程则是一个耗能过程。 2) 对有机物的去除，二者都有重要贡献； 3）合成量的大小， 对于后续污泥的处理有直接影响（污泥的处理费用一般可以占整个城市污水处理厂的 微生物 异氧微生物
40~50%）。 不同形式的有机物被生物降解的历程也不同： 一方面： ● 结构简单、小分子、可溶性物质，直接进入细胞壁； ● 结构复杂、大分子、胶体状或颗粒状的物质，则首先被微生物吸附，随后在胞外酶的作用下被水解液 化成小分子有机物，再进入细胞内。 另一方面：有机物的化学结构不同，其降解过程也会不同： 如： 糖类 脂类 蛋白质 2．1．2 影响好氧生物处理的主要因素 1）溶解氧（DO ）： 约1~2mg/l 2）水温：是重要因素之一， a ． 在一定范围内，随着温度的升高，生化反应的速率加快，增殖速率也加快； b ． 细胞的组成物如蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升或降并超过一定限度时，会有不 可逆的破坏； 最适宜温度 15~30?C ； >40?C 或< 10?C 后，会有不利影响。 3)营养物质： 细胞组成中，C 、H 、O 、N 约占90~97% 其余3~10%为无机元素，主要的是P 。 生活污水一般不需再投加营养物质； 而某些工业废水则需要， 一般对于好氧生物处理工艺，应按BOD : N : P = 100 : 5 : 1 投加N 和P 。 其它无机营养元素：K 、Mg 、Ca 、S 、Na 等； 微量元素： Fe 、Cu 、Mn 、Mo 、Si 、硼等； 4)pH 值： 一般好氧微生物的最适宜pH 在6.5~8.5之间； pH < 4.5时，真菌将占优势，引起污泥膨胀； 另一方面，微生物的活动也会影响混合液的pH 值。 5)有毒物质（抑制物质） 主要有： 重金属 蛋白质的沉淀剂（变性；与-SH 结合而失活） 氰化物 H 2S 卤族元素及其化合物 酚、醇、醛 使蛋白质变性或脱水 染料等； 活性污泥系统中有毒物质的最高允许浓度： TCA 循环
一、好氧生物处理的基本生物过程 所谓“好氧”：是指这类生物必须在有分子态氧气（O2）的存在下，才能进行正常的生理生化反应，主要包括大部分微生物、动物以及我们人类； 所谓“厌氧”：是能在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的生物，如厌氧细菌、酵母菌等。 好氧生物处理过程的生化反应方程式： ①分解反应（又称氧化反应、异化代谢、分解代谢） 异氧微生物 CHONS + O2 CO2 + H2O + NH3 + SO42- +?+能量 （有机物的组成元素） ②合成反应（也称合成代谢、同化作用） C、H、O、N、S+ 能量C5H7NO2 ③内源呼吸（也称细胞物质的自身氧化） 微生物 C5H7NO2 + O2CO2+ H2O + NH3 + SO42- +?+能量 在正常情况下，各类微生物细胞物质的成分是相对稳定的，一般可用下列实验式来表示：细菌：C5H7NO2；真菌：C16H17NO6；藻类：C5H8NO2；原生动物：C7H14NO3 分解与合成的相互关系： 1）二者不可分，而是相互依赖的；a、分解过程为合成提供能量和前物，而合成则给分解提供物质基础；b、分解过程是一个产能过程，合成过程则是一个耗能过程。 2)对有机物的去除，二者都有重要贡献；3）合成量的大小，对后续污泥的处理有直接影响（污泥的处理费用一般可以占整个城市污水处理厂的40~50%）。 不同形式的有机物被生物降解的历程也不同： 一方面：结构简单、小分子、可溶性物质，直接进入细胞壁；结构复杂、大分子、胶体状或颗粒状的物质，则首先被微生物吸附，随后在胞外酶的作用下被水解液化成小分子有机物，再进入细胞内。 另一方面：有机物的化学结构不同，其降解过程也会不同，如：糖类；脂类；蛋白质 二、影响好氧生物处理的主要因素 ①溶解氧（DO）：约1~2mg/l； ②水温：是重要因素之一，在一定范围内，随着温度的升高，生化反应的速率加快，增殖速率也加快；细胞的组成物如蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升或降并超过一定限度时，会有不可逆的破坏；最适宜温度15~30?C；>40?C或< 10?C后，会有不利影响。
异氧微生物 第二章 好氧生物处理（原理与工艺） 2． 1基本概念 2． 1。1好氧生物处理的基本生物过程 所谓“好氧”：是指这类生物必须在有分子态氧气（O 2）的存在下，才能进行正常的生理生化反应，主要包括大部分微生物、动物以及我们人类； 所谓“厌氧”：是能在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的生物，如厌氧细菌、酵母菌等。 好氧生物处理过程的生化反应方程式： ● 分解反应（又称氧化反应、异化代谢、分解代谢）（占1/3） CHONS + O 2 CO 2 + H 2O + NH 3 + SO 42- +?+能量 （有机物的组成元素） ● 合成反应（也称合成代谢、同化作用）（占2/3） ● C 、H 、O 、N 、 + 能量 C 5H 7NO 2 ● 内源呼吸（也称细胞物质的自身氧化）（endogenous respiration ） C 5H 7NO 2 + O 2 CO 2 + H 2O + NH 3 +?+能量 在正常情况下，各类微生物细胞物质的成分是相对稳定的，一般可用下列实验式来表示： 细菌： C 5H 7NO 2； 真菌： C 16H 17NO 6； 藻类： C 5H 8NO 2；原生动物： C 7H 14NO 3 分解与合成的相互关系： 1） 二者不可分，而是相互依赖的； a ． 分解过程为合成提供能量和前物，而合成则给分解提供物质基础； b ．分解过程是一个产能过程，合成过程则是一个耗能过程。 2)对有机物的去除，二者都有重要贡献； 3）合成量的大小，对于后续污泥的处理有直接影响（污泥的处理费用一般占整个污水处理厂的40~50%）。 不同形式的有机物被生物降解的历程也不同： 一方面： ● 结构简单、小分子、可溶性物质，直接进入细胞壁； ● 结构复杂、大分子、胶体状或颗粒状的物质，则首先被微生物吸附，随后在胞外酶的作 用下被水解液化成小分子有机物，再进入细胞内。 另一方面：有机物的化学结构不同，其降解过程也会不同： 2． 1。2影响好氧生物处理的主要因素 1）溶解氧（DO ）： 约1~2mg/l 2）水温：是重要因素之一， a ． 在一定范围内，随着温度的升高，生化反应的速率加快，增殖速率也加快； b ． 细胞的组成物如蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升或降并超过一定限 度时，会有不可逆的破坏； 最适宜温度 15~30?C ； >40?C 或< 10?C 后，会有不利影响。 3)营养物质： 细胞组成中，C 、H 、O 、N 约占90~97% 其余3~10%为无机元素，主要的是P 。 生活污水一般不需再投加营养物质； 而某些工业废水则需要，一般对于好氧生物处理工艺，应按BOD : N : P = 100 : 5 : 1 投加N 和P 。 其它无机营养元素：K 、Mg 、Ca 、S 、Na 等； 微量元素： Fe 、Cu 、Mn 、Mo 、Si 、硼等； 4)pH 值： 一般好氧微生物的最适宜pH 在6.5~8.5之间； 微生物 异氧微生物
好氧生物处理部分 一、处理说明............................................................................................................................ - 0 - 二、好氧降解反应过程汇总.................................................................................................... - 0 - 三、活性污泥法的基本原理.................................................................................................... - 0 - 四、去除有机物过程................................................................................................................ - 0 - 五、活性污泥法的运行方式.................................................................................................... - 1 - 1 推流式活性污泥法.......................................................................................................... - 1 - 2 完全混合式活性污泥法.................................................................................................. - 1 - 3 接触稳定（吸附再生）法.............................................................................................. - 2 - 4 延时曝气法(完全氧化活性污泥法） ............................................................................ - 3 - 5 氧化沟法.......................................................................................................................... - 3 - 5.1 Carrousel式氧化沟 ............................................................................................... - 4 - 5.2 Orbal氧化沟.......................................................................................................... - 4 - 5.3 交替工作氧化沟................................................................................................... - 5 - 5.4 曝气沉淀一体化氧化沟....................................................................................... - 5 - 5.5 氧化沟的设计参数............................................................................................... - 5 - 6 吸附-生物降解活性污泥法（AB法）.......................................................................... - 6 - 6.1 AB法的工艺流程及特征 ..................................................................................... - 6 - 6.2 AB法的主要特点 ................................................................................................. - 6 - 6.3 AB法中A段的特征............................................................................................. - 6 - 6.4 AB法中B段的特征............................................................................................. - 7 - 6.5 AB法的主要设计参数 ......................................................................................... - 7 - 7 序批式活性污泥法（SBR法） ..................................................................................... - 7 - 7.1 SBR的工作原理 ................................................................................................... - 7 - 7.2 SBR的工艺流程 ................................................................................................... - 7 - 7.3 SBR工艺的主要特征 ........................................................................................... - 8 - 7. 4 SBR工艺的设计 .................................................................................................. - 8 - 8 膜生物反应器（MBR）工艺----Membrane Biological Reactor ................................... - 9 - 8.1 膜生物反应器的工作原理................................................................................... - 9 - 8.2 膜生物反应器的主要类型................................................................................... - 9 - 8.3 一体式膜生物反应器........................................................................................... - 9 - 8.4 分离式膜生物反应器......................................................................................... - 10 - 8.5 隔离式膜生物反应器......................................................................................... - 10 - 8.6 膜生物反应器的主要特点................................................................................. - 11 - 六、曝气设备.......................................................................................................................... - 11 - 七、进水水质要求.................................................................................................................. - 11 - 八、活性污泥降解污水中有机物过程及效率说明.............................................................. - 12 - 九、好氧生物处理技术.......................................................................................................... - 13 - 5.1 HCR-一种高效好氧生物处理技术............................................................................ - 13 - 1 HCR工艺的主要特点........................................................................................... - 13 - 2 应用实例及其效果.............................................................................................. - 15 - 3 HCR工艺在中国的应用前景分析....................................................................... - 18 - 4 几点认识.............................................................................................................. - 18 -
第四章废水生物处理技术 第四节废水好氧生物处理工艺(1) ——活性污泥法 第四章废水生物处理技术 第四节废水好氧生物处理工艺(1) ——活性污泥法本节主要内容 ? 第一节活性污泥法的基本原理 ? 第二节活性污泥法的运行方式 ? 第三节曝气的原理、方法与设备 ? 第四节活性污泥法的反应动力学 ? 第五节活性污泥法的工艺设计 ? 第六节活性污泥法的运行管理 第一节活性污泥法的基本原理 活性污泥法是处理城市污水最广泛使用的方法。自1912年开始至今，活性污泥法的研究经过近百年的发展，在理论和实践上都取得了很大的进步。 活性污泥法本质上与天然水体（江、湖）的自净过程相似。 历史：1912年，Clark和gage发现曝气的作用； Arden和Lockett发现活性污泥的作用。 1916年，英国第一座活性污泥法污水处理厂。 什么是活性污泥？Activated Sludge 活体。有机成分。 生态系统。 巨大的比表面积，吸附作用。 大量微生物形成的絮凝团，外形呈黑色污泥状。与污水混合完全，在有氧条件下，将污水中有机物分解，净化水体。 一、活性污泥法的工艺流程 活性污泥系统的主要组成(功用) ? 曝气池：反应的主体，有机物被降解，微生物得以增殖； ? 二沉池： 1)泥水分离，保证出水水质； 2)浓缩污泥，保证污泥回流，维持曝气池内的 污泥浓度。 ? 回流系统：1)维持曝气池内的污泥浓度； 2)回流比的改变，可调整曝气池的运行工况。 ? 剩余污泥：1)去除有机物的途径之一； 2)维持系统的稳定运行 ? 供氧系统：为微生物提供溶解氧 活性污泥系统有效运行的基本条件是：
? 废水中含有足够的可溶性易降解有机物； ? 混合液含有足够的溶解氧； ? 活性污泥在池内呈悬浮状态； ? 活性污泥连续回流，剩余污泥及时排放，维持曝气池内稳定的活性污泥浓度；? 进水中不含有对微生物有毒有害的物质。 二、活性污泥的性质 1、物理性质：——“菌胶团”——“生物絮凝体” 第四章废水生物处理技术 第四节废水好氧生物处理工艺(1) ——活性污泥法 颜色：褐色、(土)黄色、铁红色 气味：泥土味(城市污水) 比重：略大于 粒径： 比表面积： 2、生化性能： 活性污泥的含水率： 其中固体物质的组成： 1)活细胞(Ma)： 2)微生物内源代谢的残留物(Me)： 3)吸附的原废水中难于生物降解的有机物(Mi)： 4)无机物质(Mii)： 有机物75~85% 三、活性污泥的性能指标 1.混合液悬浮固体浓度(MLSS)(Mixed Liquor Suspended Solids)表示的是在曝气池单 位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总重量。 MLSS = Ma + Me + Mi + Mii 单位： mg/L 或 g/m3 2.混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)(Mixed Liquor Volatile Suspended Solids)表示的 是混合液活性污泥中有机性固体物质部分的浓度。 MLVSS = Ma + Me + Mi 单位： mg/L 或 g/m3 在条件一定时，较稳定； 对于处理城市污水的活性污泥系统，一般为0.70~0.85 3.污泥沉降比(SV, Sludge Volume)
好氧处理工艺优缺点比较 好氧处理工艺是指利用好氧微生物（包括兼性微生物）在有氧气存在的条件下进行生物代谢以降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用水中存在的有机污染物为底物进行好氧代谢，经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物稳定下来，达到无害化的要求，以便返回自然环境或进一步处理。 目前常用的好氧处理工艺主要有接触氧化工艺、循环式SBR工艺、MBR工艺等。 接触氧化工艺：生物接触氧化法是在生物滤池的基础上，通过接触曝气形式改良、演变出的一种生物膜处理技术。它具备生物膜法的基本特点，既可利用附着在填料表面上的微生物群体对水中的污染物进行吸附、氧化，以达到去除污染物的目的，又与其它生物膜法有所区别:(1)反应器内的填料全部浸没在废水中，以供微生物栖息生长，故又称淹没滤床反应器；(2)供氧方式与强度不同，采用机械设备向废水中充氧，不同于生物滤池靠自然通风供氧，氧气的传质速率高，提高生物降解效率。 循环式SBR工艺：间歇式活性污泥法或序批式活性污泥法简称SBR工艺，是近几十年来活性污泥处理系统中较引人注目的一种废水处理工艺。该工艺集缺氧、曝气、沉淀、出水于同一生物池中，通过控制系统在该生物池内交替完成不同的反应过程。其生物碳氧化硝化原理与推流式活性污泥法相同，具有成熟的运转经验和节省占地和构筑物的显著特点。 循环式SBR工艺是SBR的一个种变型工艺，它与ICEAS法非常近似。其主体构筑物由预反应池（选择池）和SBR池串联组成，在SBR池中充氧曝气设备、滗水器和污泥泵，污泥泵用于回流污泥至厌氧池和排放剩余污泥。与传统的SBR工艺相比，循环式SBR运行方式为连续进水（沉淀期和排水期仍保持进水），间歇排水，没有明显的反应阶段和闲置阶段。这种系统在处理工业废水方面比传统的SBR工艺费用更省、管理更方便、占地更少。该工艺通常水力停留时间较长，工艺设施简单，目前在国内外已得到广泛应用。 MBR工艺：即膜——生物反应器工艺，是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术。它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有
第五章废水好氧生物处理工艺(3——其它工艺 第一节氧化沟工艺 氧化沟也称氧化渠,又称循环曝气池,是活性污泥法的一种变形;是20世纪50年代荷兰的Pasveer 首先设计的;最初一般用于日处理水量在5000m 3以下的城市污水。 一、氧化沟的工作原理与特征 1、氧化沟的工艺流程 图1 氧化沟及氧化沟系统平面图 图2 以氧化沟为主的废水处理流程 2、氧化沟的特征 ①池体狭长,(可达数十米甚至上百米;池深度较浅,一般在2米左右; ②曝气装置多采用表面机械曝气器,竖轴、横轴曝气器都可以; ③进、出水装置简单; ??构造上的特征
④氧化沟呈完全混合?推流式;沟内的混合液呈推流式快速流动(0.4~0.5m/s ,由于流速高,原废水很快就与沟内混合液相混合,因此氧化沟又是完全混合的; ⑤ BOD 负荷低,类似于活性污泥法的延时曝气法,处理出水水质良好; ⑥对水温、水质和水量的变动有较强的适应性; ⑦污泥产率低,剩余污泥产量少; ⑧污泥龄长,可达15~30d ,为传统活性污泥法的3~6倍; ⑨世代时间很长的细菌如硝化细菌能在反应器内得以生存,从而使氧化沟具有脱氮的功能。 二、氧化沟的几种典型的构造型式 目前主要的氧化沟形式有:Carrousel 氧化沟、Orbal 氧化沟、交替工作式 原废水沉砂池 格栅 二沉池
氧化沟 出水 回流污泥 氧化沟、曝气—沉淀一体化氧化沟等四种。 1、Carrousel 式氧化沟(图3 Carrousel 式氧化沟又称平行多渠形氧化沟;是60年代末荷兰DHV公司开创的。采用竖轴低速表面曝气器;水深可达4~4.5m,沟内流速达0.3~0.4m/s;混合液在沟内每5~20min循环一次;沟内混合液总量是入流废水量的30~50倍;BOD5去除率可达95%以上,脱氮率可达90%,除磷效率可达50%;应用广泛,最大规模为650000m3/d;在国内主要有昆明兰花沟污水处理厂、上海龙华肉联厂、桂林市东区废水厂等。 2、Orbal氧化沟(图4 Orbal氧化沟又称同心圆型氧化沟,其主要特点如下: ①圆形或椭圆形的沟渠,能更好地利用水流惯性,可节省能耗; ②多沟串联可减少水流短路现象;
废水好氧生物处理原理及影响因素 所谓“好氧”：是指这类生物必须在有分子态氧气（O2）的存在下，才能进行正常的生理生化反应，主要包括大部分微生物、动物以及我们人类； 所谓“厌氧”：是能在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的生物，如厌氧细菌、酵母菌等。 好氧生物处理过程的生化反应方程式： ①分解反应（又称氧化反应、异化代谢、分解代谢） CHONS + O2 CO2 + H2O + NH3 + SO42- +¼+能量 （有机物的组成元素） ②合成反应（也称合成代谢、同化作用） C、H、O、N、S + 能量 C5H7NO2 ③内源呼吸（也称细胞物质的自身氧化） C5H7NO2 + O2 CO2 + H2O + NH3 + SO42- +¼+能量 在正常情况下，各类微生物细胞物质的成分是相对稳定的，一般可用下列实验式来表示：细菌：C5H7NO2；真菌：C16H17NO6；藻类：C5H8NO2；原生动物：C7H14NO3 分解与合成的相互关系： 1）二者不可分，而是相互依赖的；a、分解过程为合成提供能量和前物，而合成则给分解提供物质基础；b、分解过程是一个产能过程，合成过程则是一个耗能过程。 2)对有机物的去除，二者都有重要贡献；3）合成量的大小，对后续污泥的处理有直接影响（污泥的处理费用一般可以占整个城市污水处理厂的40~50%）。 不同形式的有机物被生物降解的历程也不同： 一方面：结构简单、小分子、可溶性物质，直接进入细胞壁；结构复杂、大分子、胶体状或颗粒状的物质，则首先被微生物吸附，随后在胞外酶的作用下被水解液化成小分子有机物，再进入细胞内。 另一方面：有机物的化学结构不同，其降解过程也会不同，如：糖类；脂类；蛋白质 二、影响好氧生物处理的主要因素 ①溶解氧（DO）：约1~2mg/l； ②水温：是重要因素之一，在一定范围内，随着温度的升高，生化反应的速率加快，增殖速率也加快；细胞的组成物如蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升或降并超过一定限度时，会有不可逆的破坏；最适宜温度 15~30°C；>40°C 或< 10°C后，会有不利影响。 ③营养物质：细胞组成中，C、H、O、N约占90~97%；其余3~10%为无机元素，主要的是P；生活污水一般不需再投加营养物质；而某些工业废水则需要，一般对于好氧生物处理工艺，应按BOD : N : P = 100 : 5 : 1 投加N和P；其它无机营养元素：K、Mg、Ca、S、Na等；微量元素：Fe、Cu、Mn、Mo、Si、硼等； ④pH值：一般好氧微生物的最适宜pH在6.5~8.5之间；pH < 4.5时，真菌将占优势，引起污泥膨胀；另一方面，微生物的活动也会影响混合液的pH值。