过程描述
自成立以来雅顿和Lockett 1914年,4活性污泥过程日益流行,直到今天,它是使用最广泛的生物废水处理过程。实验发生初始开发以来,许多变体是已知的。大部分的变化可以分为八个命名操作列在表1.2中活性污泥。理论模拟的性能的变化在第五章中,介绍了6、7。这里的目的是描述和比较他们在实践中出现。
大家一般描述
四个因素是常见的活性污泥系统:(1)微生物絮凝剂浆(混合酒悬浮物[美国])是用来去除可溶性和颗粒有机质的影响废物流;(2)静止沉降是用来移除mls的过程流流,产生一个低悬浮物的污水;(3)固体回收作为集中解决泥浆从澄清器生物反应器;和(4)固体过剩浪费控制SRT所需的值。图10.1说明了这四种功能
(加勒特方法)
影响
(加勒特方法)
影响
(常规)
图10.1典型的活性污泥法。
(常规)
图10.1典型的活性污泥法。
通常和显示允许提供的定义一些术语在实践中常用的。图10.1到图5.2的基本相似的图表系统用来模拟第七章应该注意的各种选项。包含mls的生物反应器通常称为一个曝气池和它是有氧,爱尔兰在图10.1所示。必须提供足够的混合能源生物反应器中保持悬浮的固体,如前所述9.3.4节。mls的浓度取决于的特点影响废水,生物反应器水力停留时间(HRT)、过程SRT, 9.3.3章节中讨论。的集中回收的固体被澄清器的生物反应器通常被称为返回活性污泥(RAS)。RAS悬浮物浓度取决于澄清器的操作条件,包括mls浓度和入渗和RAS流率。正如5.3节中所讨论的,固体可以删除从流程各点维护所需的SRT的流,被称为废弃活性污泥(是)。图10.1演示了删除两个常见的固体分,从二次澄清器下溢(传统方法)和曝气池(Garrettmethod)。两个替代的相对优点在5.3节讨论。顾名思义,传统的方法是更加普遍。
曝气盆地是典型的开放坦克包含氧气设备转移到解决方案并提供混合能源保持mls悬挂。深度主要取决于氧转移/混合系统的特点和一般从3元到7.5不等。在特殊情况下,深度低至2米或可以使用20米一样伟大。生物反应器可能建造的混凝土、钢铁、或泥土盆内衬粘土或不透水膜。垂直侧壁通常用于混凝土和钢结构,而使用侧倾斜的结构。各种各样的生物反应器构型,即。length-to-width比率,可以使用。生物反应器的配置,氧转移/混合设备的特点,和RAS流的分布会影响混合酒生物反应器内的流型,这将影响过程性能,见第七章。
在许多情况下,一个单一的设备是用来传输氧气和mls悬浮。典型的设备包括空气扩散(粗和细小家伙祝福),浮动或固定机械表面限(高速和低速),飞机限,水下涡轮机限。时使用的辅助机械搅拌机混合曝气设备不提供足够的能量来保持mls的悬架。
二次澄清器提供了两个函数。称为澄清函数,一个是切除mls生产澄清满足出水悬浮物的目标。称为增函数,另一个是解决固体的浓度对生物反应器。广泛的二次澄清器配置可以被使用,尽管圆形和矩形是最常见的。澄清器配置对过程性能的影响比生物反应器的配置,只要澄清器大小正常。澄清器包含一个废水收集装置(通常一个溢流堰和污水收集槽)和解决固体收集装置。大多数澄清器也提供设备收集固体浮到表面。二次澄清器可以提供临时存储传输的mls时期生物反应器的高流量。这发生在悬浮物转移到澄清器速度大于他们可以删除在RAS和流。二次澄清器的固态存储容量很大程度上是一个函数的深度和mls的沉降特点,但二次澄清器的常规使用固体储存一般不建议。
这本书着重于生物过程设计而不是设施设计。读者感兴趣的更多的信息关于氧气传输设备的设计,混合系统,最终澄清器被称为。“1”:
10.1.2过程选项
由于悠久的历史和多种多样的活性污泥的使用过程中,存在大量的命名过程选项。在本节中八个代表的范围和功能活性污泥。5和7 6章中介绍了他们的理论性能通过仿真研究。
传统的活性污泥。第一个连续流活性污泥工艺使用长窄曝气盆地一端入渗和RAS和plug-flowa的方式流向另一端。空气扩散的均匀曝气模式沿着盆地最初利用。后来认识到氧气的需求变化以及生物反应器的长度,见7.2.4节。这导致了使用锥形曝气氧气输入的变化,沿着盆地的需氧量/ '
传统的活性污泥(CAS)是现代那些早期过程的体现。生物反应器通常是长方形的入渗和RAS
很明显,在活性污泥曝气池曝气和搅拌防止它有一个完美的停留时间分布平推流反应器第四章中定义(再生)。因此,使用术语“平推流”的背景下,活性污泥和其他生化操作意味着生物反应器足够长的宽度相对于其含有可溶性组分的浓度梯度随着流体穿过盆地。
添加一端和混合酒退出另一端。流模式是quasi-plug-flow,停留时间分布取决于length-to-width比率的盆地,混合产生的氧传输设备,进口和出口的细节。“171正如4.1.1节中所讨论的,这些流模式可以建模为一系列连续的搅拌釜反应堆(装运箱)。例如,生物反应器中的流型与length-to-width 5:1的比例可以近似为三个坦克系列。增加生物反应器length-to-width比率会增加活塞流的程度是由增加的数量相当于坦克系列。荷尔蒙替代疗法通常范围从4到8小时,而SRT范围从3到8天,但很少超过15天。正如7.2.4节所讨论的,mls的浓度和组成变化通过生物反应器因为SRT长相对于荷尔蒙替代疗法和混合酒是回收多次浪费了。
Step-Feed活性污泥。7.3.1覆盖的部分,如图7.10所示,step-feed活性污泥(美国)不同于中科院通过影响污水分布在几个点。图10.2说明了方法通常在实践中完成的。图10.2描述了一个狭窄的盆地添加了入渗各点沿着它的长度,而图10.2 b显示了一系列这样的盆地(每个通常被称为一个通过),添加了入渗。美国的许多变化过程存在,”添加了分数的影响在每个馈点根据设计目标。今天美国主要用于分配生物反应器内的活性污泥库存,7.3.4章节中讨论。中科院生物反应器相比,相同的体积,这导致增加活性污泥库存,我。e,较长的SRT和/或低浓度的mls进入澄清器。srt通常类似于使用CAS的过程。
联系稳定活性污泥。接触稳定活性污泥(辅导)过程,讨论在7.4节和如图7.19所示,将生物反应器划分为两个区域:去除有机物的接触区中包含影响废水时,和稳定区域的RAS澄清器充气,使有机质的稳定。因为mls浓度相对较高稳定塘(等于RAS浓度),一个较小的生物反应器总额(接触加上稳定)可以使用相对于中科院过程,同时保持相同的SRT。因此,辅导既可用来减少所需的生物反应器体积或增加现有中科院设施的能力。接触区荷尔蒙替代疗法通常是0.5到2个小时,而稳定区域荷尔蒙替代疗法通常是基于RAS流4到6小时。srt与中科院过程类似。
完全混合活性污泥。完全混合活性污泥系统(mas),描述在章节5和6,是在1950年代末开发的治疗高强度工业废水,特别是含抑制有机物。1044年中科院系统处理此类废水的困难由于高浓度的有机物在入口附近,可以抑制生物质能,导致低劣的性能。相比之下,在服务过程中,影响整个生物反应器污水分布均匀,维护一个可生物降解的有机物的低浓度点。因此,即使有机物在高浓度抑制,抑制得以避免,允许生物降解
影响
RAS(从澄清器)
毫升(澄清器)
RAS(从澄清器)
影响”
毫升(澄清器)
影响
图10.2 Step-feed活性污泥(美国)的过程。
继续。也认为这一过程稳定性会提高通过维持微生物几乎恒定的条件下。荷尔蒙替代疗法和srt CMAS过程类似于那些使用CAS。
图10.3展示了两个生物反应器配置常用的实现完全混合的条件。第一,在图10.3中,一直使用扩散曝气系统;完整的混合是通过分发的入渗在一边长,狭窄的生物反应器,废水取自另一侧。在其他情况下(图10.3 b)本质上是正方形形状的生物反应器是使用影响和废水能够达到完全混合的条件。机械表面曝气通常是使用后者,因为它提供了良好的盆地整体循环的内容。
延时曝气活性污泥。延时曝气活性污泥(eaa)过程利用长srt稳定产生的有机固体残
影响
影响
图10.3完全混合活性污泥(mas)的过程。
图10.3完全混合活性污泥(mas)的过程。
去除可生物降解的有机物。srt是典型的20到30天,这意味着荷尔蒙替代疗法在24小时内必须保持合理的mls浓度。长srt提供两个好处:减少大量的固体处理。和更大的稳定过程。这些利益为代价获得所需的大型生物反应器实现长srt,但对于许多小型安装的好处大于缺点。
大型生物反应器的主要缺点之一是,他们通常混合有限。换句话说,正如9.3.4节所讨论的,所需要的能量满足氧气需求小于所需的能量保持悬挂的美国职业足球大联盟。这种限制与封闭循环生物反应器,最小化或氧化沟,如图10.4所示。在这个配置一个曝气装置是用来转移氧气和提供动机速度混合酒。维护固体悬浮混合酒环绕沟,通常在0.3米/秒的速度。因为混合形式的能量是守恒的流体速度,悬浮固体的混合可以实现在较低能量输入通常需要比其它盆地的配置。各种可以用于氧化沟曝气设备,包括垂直和水平机械限,通风管限,飞机限。监管局设计使用更传统的盆地配置也是可行的。然而,在这种情况下通常混合控制分级的氧气传输/混合系统,没有氧气的需求。
增氧机(TYP)
增氧机(TYP)
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- 图10.4氧化沟活性污泥系统。
高纯氧活性污泥。高纯氧活性污泥(HPOAS)过程是在1960年代末开发的,被广泛使用在1970年代和1980年代早期。4”如图10.5所示,生物反应器上演,封闭,并提供合流的富氧气相的混合酒。影响废水和RAS添加第一阶段,随着氧气(通常是98%的纯)。每个阶段都是一个完全混合单元和三个或四个通常使用,虽然多达六利用。混合固体悬浮和氧溶解在每个阶段提供。各种机械设备被用于此目的,包括低速机械表面限和水下涡轮机。使用高纯度的氧气体中的氧气分压的增加每个阶段,从而使体积氧转移率高于可能与系统使用空气。理论上,体积氧转移速率可能高达5倍速率与空气在大气压力,但实际增加约两到三倍。更高的体积氧转移率允许使用较小的生物反应器体积,所以荷尔蒙替代疗法通常在2至4小时的范围内。 SRTs as low as 1 to 2 days are often used to treat municipal wastewaters, with somewhat longer values being used to treat industrial wastewaters.
并流的混合酒和天然气导致梯度氧转移率对应的梯度过程氧需求的典型生物反应器,见7.2.4节。因此,氧气可以有效地满足需求,同时保持高溶解氧浓度(6
在整个生物反应器mg / L或更高)。平行气流也会导致应用氧气的有效利用;通常超过90%可以被转移到解决方案。接触来自过去的生物反应器包含未使用的氧气,杂质影响中氧气,二氧化碳产生的生理反应。保留系统内的二氧化碳导致抑郁症的pH值;值在6.0到6.5范围内并不少见,除非pH值控制实践。降低pH值增长的不利影响nitrifying细菌,如图3.4所示。
选择器活性污泥。选择器活性污泥(SAS)过程是最近开发用于控制过度增生丝状细菌1“1”年代可麻烦,2.3.1节中讨论。选择器是一个部分的活性污泥系统,之前主要的生物反应器,接收影响废水和RAS,高加载过程的因素。它提供了有利的环境条件的增长fiocculent微生物的丝状微生物,导致改善污泥沉降性。选择器使用两种机制来实现微生物的选择:动力学和代谢。的动态选择是通过对生物量高过程加载因子,从而提供一个选择优势对于微生物的能力容易生物降解底物在高。新陈代谢的选择是通过控制终端电子受体中可用的选择器。充气选择器,它被认为是在本章中,利用动力选择。缺氧和厌氧选择器,它被认为是在第11章,用代谢选择,也可能或不可能使用动态选择机制。选择器通常是整个生物反应器的体积和一小部分经常上演,如图10.6所示。它可能是作为一个单独的结构、构造或者它可能只是一部分生物反应器困惑提供必要的过程加载因子。选择器的生物反应器下游可能完全混合或平推流,虽然经验表明更好的整体性能与平推流。
序列间歇式反应器活性污泥。序列间歇式反应器活性污泥(SBRAS)是另一个最新发展。17的过程,以及其典型的营业周期,7.8.1和图7.42节描述。SBRAS中的每个生物反应器系统配备了曝气和搅拌设备和废水倾析系统”。Oxygen transfer may be provided by diffused air (both coarse and fine bubble), jet aerators, mechanical surface aerators (both high and low speed),
或结合空气扩散和机械混合。酒具的设计已经被使用。6微处理器控制渗透、曝气混合,废水卸载功能。固体通常浪费空闲时间利用中产生的固体浓度增加结算周期。多个贴通常提供允许至少一个总是在填充模式。这允许治疗发生在连续的基础上尽管任何个人生物反应器的周期性的性质。大多数系统也会提供一个连续的操作模式,提高灵活性。在这种模式下,空闲时间是消除,影响是在连续的基础上添加到反应堆在整个周期,包括解决和轻轻倒出。尽管一些水质发生恶化,污水处理的一个重要程度仍然可以实现,即使只有一个生物反应器可以操作。
10.1.3选项的比较过程
表10.1总结了八个活性污泥法的优缺点选择上面描述。传统的活性污泥和CMAS需要同样大小的生物反应器和澄清器,导致类似的资本和运营成本。然而,污泥沉降性通常是更好比CMAS CAS,由于丝状微生物在mas系统的更大发展。完全混合活性污泥提供的好处更大的阻力来抑制冲击负荷。
中科院和CMAS相比,美国还有提供减少生物反应器体积的优势和相对较低的资本成本。然而,减少体积和成本都伴随着减少治疗效率,特别是对硝化作用。虽然列为缺点,美国还有能力系统保持稳定但废水氨氮浓度升高,即部分硝化,可以是一个利益时只需要部分氨氮氧化。4
延时曝气活性污泥系统是简单的设计和操作,产生高质量的废水,并产生了大量的比其他更稳定的固体,与活性污泥系统。这是为代价取得更大、更昂贵的生物反应器,增加氧气的需求,和,在某些情况下,可怜的固体沉降特征。
高纯氧活性污泥生物反应器体积小的好处,提供良好的抵抗过度降低溶解氧浓度(做)引起的冲击载荷的可生物降解有机物,和最小的空气排放。相反,它们是机械复杂和不兼容的情况下要求低过程加载因素因为生物反应器混合,而不是氧转移,有限的。在这种情况下,高纯度氧气变得不必要的氧气来满足需求。从历史上看,使用高纯度的氧气在活性污泥系统据称导致改变生物过程与降低污泥生产速度,降低氧需求,和提高污泥settle-ability。^不过,更彻底的分析表明,HPOAS系统的生物学特性是相同的其他活性污泥systems.15 * 1
选择器的活性污泥系统开发改善活性污泥沉降性,和事实证明,他们有能力这样做。“1“7 *选择器活性污泥是一个相对较新的活性污泥选项的经验和知识
表10.1活性污泥法的比较选择
过程优点的缺点
表10.1活性污泥法的比较选择
过程优点的缺点
传统的激活 |
•性能特征和可预测的 |
•温和的资本和运营成本 |
污泥(CAS) |
•过程和设施设计众所周知的 |
•温和的污泥沉降性 |
继续阅读:逐步增长的丝状微生物的过程
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