猴塞雷

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第5章有氧生物学方法

微生物的呼吸是指微生物获取能量的生理功能。根据与二氧化碳的关系,将其分为有氧呼吸和有氧呼吸两大类。 )参与生物氧化反应的最终氢受体是分子氧。有氧呼吸是营养物质进入需氧微生物细胞后,通过一系列氧化还原反应获得能量的过程。根据好氧微生物的类型,被其氧化的底物不同,并且氧化产物也不同。有氧呼吸有两种类型:(1)异养微生物异养微生物以有机物质为底物,其终产物为甲烷,氨气和水等无机物质,并同时释放能量。污水,例如活性污泥法,生物膜法,污泥的好氧消化等,都属于这些呼吸(2)自养微生物)自养微生物使用无机物质作为底物(电子供体)。无机物质并同时释放能量。在有氧呼吸过程中,底物被更彻底地氧化并获得更多的能量。无氧呼吸是在没有分子氧(O 2))氧化的情况下进行的生物过程。在有氧呼吸过程中,底物没有被完全氧化,最终产物不是氧气和水,而是一些更简单的物质化合物比原始底物大。该化合物还富含能量,因此释放的能量更少。例如,在有机污泥的好氧消化过程中形成的二氧化碳是一种富含能量的易燃气体。根据反应过程中最终的氢受体,厌氧呼吸可分为发酵和厌氧呼吸。 (1)发酵中没有分子氧,并且在原子氧存在下也没有好氧过程。

这种生物氧化作用不完全,形成的最终还原产物是比原始底物更简单的有机物质。在反应过程中,释放的自由能较少,因此好氧微生物处于生活和工作过程中。为了满足能源需求,它比有氧微生物消耗更多的基础数学。 (2)厌氧呼吸是指没有分子氧,但原子氧会存储无机氧化物(如硝酸盐,亚硝酸盐,硫酸盐,硫代硫酸盐,二氧化碳等)的有氧过程。微生物在游离氧(分子氧)的存在下降解有机物,使其稳定和无害,微生物主要依靠污水中存在的有机污染物(溶解和胶体形式)作为有氧代谢的营养来源。经过一系列的生化反应,这些有机物质最终被稳定为无机物质,以满足无害化的要求,以便返回自然环境或进一步处置。好氧生物处理的反应速度更快,所需的反应时间更短,因此处理结构的体积更小。在治疗过程中,臭味也减少了。因此,目前对中低含量有机污水或BOD浓度大于500mg / L的有机污水的处理基本采用好氧生物处理方法。在污水处理项目中好氧生物法,好氧生物处理方法分为两种:活性污泥法和生物膜法。厌氧生物处理是在没有游离氧的情况下进行的。兼性细菌和好氧真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并转化为简单的化合物,并同时释放出能量。

在此过程中,有机物的转化分为三个部分:一部分转化为CH,CH是一种可燃的二氧化碳,可以回收;一部分分解成无机物,例如CO S,这是细胞合成提供能量的原因。少量有机物被转化并合成为新的原生质组分。由于仅使用少量有机物进行合成,因此其污泥生长速率远小于好氧生物处理的速率。废水的厌氧生物处理过程不需要额外的氧气源,因此运行成本低。主要缺点是反应速度慢,反应时间长和加工结构体积大。为了维持较高的反应速率,必须维持较高的反应室温度,这会消耗能量。对于有机污泥和高含量有机污水(通常,BOD可根据微生物的生长速度分为四个生长时期,即停滞期(调整期),对数期(旺盛的生长期),静止期(平衡期)。如图所示,在污水生物处理中,微生物是一个混合群体,它们也具有一定的生长方式,当有机物含量高时,以有机物为食的真菌占主导地位,数量为最大的;当有很多真菌时,它们以原生动物为食,然后以真菌和原生动物为食。有许多环境诱因会影响微生物的生长。一般而言,最重要的是营养,温度,pH,溶解氧和有毒物质微生物不仅需要碳营养,还需要氮和磷营养,它们之间的比例为通常:生活污水中的磷和氮浓度较高,使用生物处理时无需额外添加。

但是,一些工业废气中的硫和氮含量较低,无法满足微生物的需求。考虑添加含氮化合物(例如尿素和硫酸铵)或含磷化合物(例如磷酸钾和磷酸钠)。分为三类:中等温度,良好的热量(高温)和良好的寒冷(低温)。中温微生物(嗜温细菌)的生长水温度为20至45,嗜热微生物(嗜温细菌)的生长温度高于45,冷微生物(嗜温细菌)的生长温度低于20。需氧生物处理废水以中温真菌为主导,生长和繁殖的最佳水温为20-37。低温会降低微生物的代谢活性,然后处于生长和繁殖停止的状态,但仍保留其生命力。厌氧生物处理中嗜温甲烷菌的最佳水温范围是25-40,高温是50-60。厌氧生物治疗通常使用33-38和52-57的体温。氧化球菌喜欢生活在碱性环境中,最适pH值为3,也可以生活在pH = 1. 5的环境中。酵母和霉菌需要生活在碱性或酸性环境中,最合适的pH值为3. 0- 6. 0,适应范围为1. 5-10。当使用活性污泥法处理污水时,曝气池混合物的pH值应为6. 5- 8. 5。如果曝气池混合物的pH值达到9. 0,则原生动物将从活性变为灰泥,细菌胶束和粘性物质分解,活性污泥的结构被破坏,处理效果得到显着改善。如果进水的pH值突然降低,则曝气池中的混合液将呈碱性,活性污泥的结构也会发生变化,次级沉淀池中会出现大量的浮渣。

第5章有氧生物学方法

1。用于指示和控制混合液中活性污泥的微生物生物量的指标也称为混合液中的污泥含量。它表示曝气池中混合液单位体积中富集的活性污泥固体的总重量。它表示单个为mg / L混合液,或g / L混合液,g / m混合液。 ii是指混合液的活性污泥中有机固体的含量。 MLVSS与MLSS之比用f表示。通常情况下,f的值是相对固定的。对于生活废水,f的值约为0. 75。以生活污水为主体的城市污水也具有这一价值。 MLSSMLVSS也称为30分钟沉降速率。将混合溶液在烧杯中放置30分钟后产生的沉淀污泥的体积占原始混合溶液体积的百分比,以%表示。称为“污泥指数”。静态沉降30分钟后,曝气池出口处每克混合液体干污泥产生的沉淀污泥体积,以mL为单位。 SVI的单位是mL / g。传统上,仅呼叫号码而忽略单位。 SVI值可以反映活性污泥的聚集和沉降性能。对于生活废水和城市废水,该值应在70-100之间。如果SVI值太高,则表示污泥细,无机物浓度高,缺乏活性。如果太高,则表明污泥的沉降性能不好,并且有膨胀的可能性。一般而言,内源性代谢阶段微生物种群的活性污泥具有较低的SVI值。曝气池中活性污泥总数(VX)与每天排放的污泥量之比称为污泥年龄,即活性污泥在曝气池中的平均停留时间,因此也称为“生物固体的平均停止时间”。

污泥年龄(生物固体的平均停留时间)是活性污泥处理系统设计和运行的重要参数,在理论上也具有重要意义。产生时间长于污泥年龄的微生物不能在曝气池中繁殖为主要菌株。例如,当硝化细菌为20时,产生时间为3d。当θ为3d时,硝化细菌不能在曝气池中大量繁殖。如果它不能成为优势种,就不能在曝气池中形成硝化反应。 BOD污泥负荷是指曝气池中活性污泥的单位重量(kg),可以在单位时间内(1d)接受并降解为预定水平的有机污染物(BOD)。在活性污泥处理系统的设计和运行中,还使用了另一个负荷值-体积负荷(Nv)。即:单位时间内(1天)内的单位曝气池容积(m)可以接受并降解为预定水平的有机污染物(BOD)。活性污泥法是一种废水生物处理技术,它采取人工措施创造合适的条件,增强活性污泥微生物的代谢功能,并加速污水中有机污染物的降解。重要的手动措施之一是向活性污泥反应器曝气池中的混合液体提供足够的溶解氧,并使混合液体中的活性污泥与废水充分接触。这两个任务是通过曝气完成的。的。当前流行的曝气方法包括:鼓风曝气,机械曝气和组合的鼓风-机械曝气。鼓风曝气是将空气压缩机发出的压缩空气通过一系列管道系统和空气扩散装置。 (曝气装置),它以微小气泡的形式逸出并扩散到混合液体中。

气泡中的氧气转移到混合液中;气泡的强烈扩散和搅动使混合液处于剧烈搅拌的状态。机械曝气依赖于安装在海面及其下方的轴套的高速旋转,这会猛烈地干扰海面,产生跳水,不断更新与空气接触的液面,并在空气中转移氧气。空气进入混合液体。通过曝气,空气中的氧气从混合液体的液相转移到气相。这既是传热过程,也是材料扩散过程。扩散过程的驱动力是界面两侧物质含量的差异。该物质的分子从较高含量的右侧扩散并转移到较低侧。 (1)气液接触的界面两侧均以层流形式存在气液膜。在气固相两侧,两个物体均处于喷嘴状态。气体分子以分子形式从液相的主体通过气膜和液膜扩散进入气相的主体。(2)因为气相和液相的主体在喷嘴中态,物质含量基本均匀,含量不同,没有传质阻力,气体分子从二氧化碳的主体转移到固相的主体,只有电阻存在在气液两层层流膜中(3)在气膜中存在氧的分压梯度,在液膜中存在氧含量梯度,是氧转移的驱动力。([k19氧气很难溶于水,因此决定性的抗氧转移性集中在液膜上。因此,氧分子穿过液膜。这是氧气转移过程的控制步骤,通过液膜的转移速率是氧气转移过程2的控制速度。水温对氧气的转移影响更大。粘度:水温升高,水的粘度增加,扩散系数增加。随着液膜长度的急剧增加,总的氧气传输系数值增加,反之亦然,总的氧气传输系数值增加。

溶解氧饱和度的值受氧气分压或空气压力的影响。随着气压的增加,溶解氧的饱和度值也急剧增加。反之亦然。氧气的转移还与气泡的大小好氧生物法,液体的湍流程度以及气泡和液体之间的接触时间有关。当混合溶液中的氧气含量为零时,由于最大的驱动力,氧气的传输速率最大。第二个是氧化能力(或功率效率),即每消耗1 kWh的功率可转移到水底的氧气量(或氧气传输速率),单位为kgO。第三个是氧气利用率,它通过鼓风曝气系统转移到混合液中。氧气与总氧气供应量之比。单元鼓风曝气系统由空气净化器,鼓风机,空气传输支撑系统和浸入混合液体中的扩散器组成。鼓风机提供一定量的空气,该空气必须满足生化反应所需的氧气,并且可以使混合的液体漂浮固体保持悬浮状态。风压必须克服管道系统和扩压器的摩擦损失以及扩压器底部的静水压力;净化器的目的是改善整个曝气系统的运行状态,并避免扩散器堵塞。扩散器是整个鼓风曝气系统的关键组件。它的功能是将空气分散到气泡中,增加空气与混合液体之间的接触界面,并使空气中的氧气熔化到水底。 (1)小型气泡扩散器通常是由微孔材料(陶瓷,砾石,塑料)制成的扩散板或扩散器。气泡直径可以达到1.在5mm以下。(2)气泡扩散器通常用于穿孔管和沙龙管,穿孔管的孔半径为2-3mm,孔口的气体流量不小于10m / s,以防止堵塞。

第5章有氧生物学方法

除了池中的水沿池的长度流动外,还存在侧向旋流,形成旋转的塞流。完全混合曝气池的池类型可以是圆形,正方形或矩形。曝气设备可以是放置在水池表面中心的表面曝气机,污水进入水池顶部的中心。污水进入池塘后,在表面曝气器的搅拌下立即与整个池塘混合,水质均匀,与推流不同,前,后段之间存在明显差异。完整的混合曝气池可以与沉淀池分开构造,也可以与沉淀池一起构造,即分别构造形式和联合构造形式。表面曝气机的充氧和混合性能与池型密切相关,因此表面曝气机的选择应与池型匹配,以达到良好的效果。它不像联合结构那样紧凑,并且需要特殊的污泥回收设备来进行调节和控制。 2)共同建造的地面曝气池在我国被称为曝气沉淀池,在国外被称为加速曝气池。这种类型的水箱结构紧凑,沉淀池和曝气池一起建造在大明寺形的水箱中。由于曝气池和沉淀池是一体形成的,因此难以分别控制和调节,操作不灵活,出水水质难以保证。推流式曝气池中显示的是池式,多个表面曝气器也可用于充氧。对于每个表面曝气机影响的范围,它是完全混合的。对于整个储罐,它类似于推流。相邻的表面曝气机的旋转方向应相反,否则两台机器之间的水流将相反。彼此冲突。纵向挡板也可用于将机器与机器分开,以避免相互干扰。在这种类型的池中,每个池可以独立成为完全混合的池。它也可以串联连接,以实现近似的推流和灵活的操作。

在传统的活塞流曝气池中,混合液的需氧量在宽度方向上逐渐增加。因此,将扩散器以相等的距离布置是不合理的。实际情况是:上半年的氧气远远不够,下半年的氧气供应量超过了需求。逐步曝气的目的是合理布置扩散器,使空气分布沿途变化,而总空气剂量保持不变,从而可以提高处理效率。将一部分流入的水从池的末端引至池的中部,并分批注入水,这样可以更有效地处理相同数量的空气和相同的池。 (1)。池液各部分中的微生物种类和数量基本相同,生活环境基本相同;(2)。当流入物具有冲击负荷时,池的组成流体变化较小,因为随后的减少负荷可以由整个池子的混合液分担,而不是仅由推流中的一部分回流污泥承担,因此,完整的池子是一个很大的缓冲并且是均质的从某种意义上说,它不仅可以减轻池塘的负担,而且有机负荷的影响还可以减少有毒物质的影响,在处理工业污水方面具有一定的优势;在深井曝气池,大型气液喷嘴和液膜的快速更新促进总氧传递系数值的降低,气液接触时间减少,深度减小,溶解氧的饱和含量也降低,深层通气可以节省d;当土壤层被腐蚀或损坏时,废水可能会渗入平行壁并污染地下水。氧化沟是长时间暴露。一种特殊的曝气​​方法。它的水箱主体细长,水箱的深度相对较浅。表面曝气装置安装在凹槽中。曝气装置的旋转推动沟中的液体迅速流动,从而获得曝气和搅动。它可以使活性污泥悬浮并用纯氧代替空气,从而可以提高生物处理率。

纯氧曝气采用密闭罐。曝气时间较短,约1. 5- 3. 0h,而MLSS较高,约4000-8000mg / L。注意第二个沉淀池的操作。 The aeration tank of the SBR process is completely mixed in the turbulent flow, but in the organic matter degradation, it is a push flow in time, and the organic matter is degraded with the passage of time. The design estimation of the aeration tank is mainly based on the water intake and the requirements of the water output. The type of aeration tank is selected, that is, the plug flow type or the fully mixed type. The volume of the aeration tank, the required oxygen supply and the removal rate are calculated. The amount of remaining activated sludge, etc. The selection of aeration tank, theoretically analyzed, push flow is better than complete mixing, but because of the limitation of oxygenation equipment and the existence of horizontal mixing, the treatment effect of push flow and complete mixing is actually poor. The first type should be determined comprehensively in accordance with the load change of the inlet water, the selection of aeration equipment, the layout of the site, and the experience of the designer. Under possible conditions, the design of the aeration tank should be able to operate in the form of push-flow, or in the form of complete mixing, or a combination of the two modes of operation, in order to reduce the flexibility of operation and seek appropriate operation during operation.方法。 The sludge loading rate refers to the BOD that a unit weight of activated sludge can withstand in a unit time. The volume load refers to the average residence time of BOD microorganisms that a unit volume of aeration county can withstand in a unit time, which is also called sludge age. It refers to the time required for all the microorganisms in the reaction system to be updated once. In engineering, it refers to the ratio of the total number of microorganisms in the reaction system to the amount of remaining microorganisms discharged daily.

Expressed in θc, the unit is d. 1. A certain city plans to build an activated sludge sewage treatment plant with a sewage flow of 10000m/d, the BOD5 content of the wastewater entering the aeration tank is 300mg/L, and the hourly variation coefficient 1.4. The effluent BOD5 content is required to be 25mg/ L, try to calculate the effective volume of the aeration tank. (1) Aeration tank volume: adopt traditional activated sludge method, select Ns=0.4kg/kgd, X=3000mg/L, the effective volume of aeration tank is: the change of hydraulic load affects the activated sludge method system According to experience, when the activated sludge method is used for complete treatment, the designed sludge loading rate is generally not less than 0. 5kg (BOD kg (MLSS) d; if nitrogen is required) Turn to the nitrification stage, generally use 0.3kg(BOD)/kg(MLSS)d, which is usually called constant load. For different water quality and different processes, reasonable microbial content should be explored according to specific conditions. Aeration time and organic The load is too closely related. When considering the aeration time, you should pay attention to some other related incentives. The shorter the residence time, the faster the activated sludge in the aeration tank is renewed and the younger. Generally, the average residence time of microorganisms in the activated sludge system is about about It is 20 times the hydraulic retention time. The oxygen transfer rate must consider two processes, namely the oxygen transfer to the bottom and the actual transfer to the membrane surface of the microorganisms. The return sludge volume is related to the return sludge content and the expected MLSS content. The required MLSS content High, the return flow will decrease.

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