在高底物浓度时,S>>KS,分母中,与S相比,KS可以忽略不计;此时,微生物的比增值速率μ(或底物的比降解速率v)与底物浓度无关,呈零级反应;与活性污泥浓度(生物量)有关,呈一级反应。
随着底物浓度逐步增加,微生物增长速度和底物浓度呈v=vmaxS/Ks+S,即不成正比关系,此时0<n<1呈混合反应区的生化反应。
12、SBR工艺在去除有机物时的5个运行操作步骤,SBR工艺的主要特点。
答:
SBR工艺运行步骤:
进水、反应、沉淀、排水、闲置。
SBR工艺特点:
一般不设调节池;SVI值较低,不产生污泥膨胀;可以进行脱氮除磷;省略二沉池、不用污泥回流。
经典SBR反应器的优点:
1、工艺流程简单,基建与运行费用低;2、自动化程度高,管理方便;3、生化推动力高,反应效率高,出水水质好;4、沉淀效果好;5、可以防止污泥膨胀;6、可以除磷脱氮等等;7、耐冲击负荷。
13、氧化沟与传统活性污泥相比具有哪些?
答:
(1)构造方面
1)氧化沟一般呈环形沟渠装,总长可达几十米甚至几百米,可以形成很好的缺氧、好氧交替,脱氮除磷效果好。
2)池体构造简单,一体化程度高
(2)水流混合方面
流态呈局部混合,整体推流状态,既有利于活性污泥的生物凝聚作用,又可以形成良好的富氧、缺氧分区,取得脱氮效果。
(3)工艺方面
1)可考虑不设初沉池,有机性悬浮物在氧化沟内能够达到好氧稳定的程度
2)可考虑不单设二沉池,使氧化沟与二沉池合建,可省去污泥回流装置
3)BOD负荷低,对水温、水质、水量变动有较强的适应性;污泥龄长,可以存活硝酸菌,具有脱氮效果;污泥产率低,且多已达到稳定程度,无需再进行消化处理。
14、论述活性污泥法中丝状菌污泥膨胀的概念、特点、危害和评价指标。
答:
概念:
丝状菌污染膨胀是指丝状菌大量繁殖引起的污泥膨胀现象
特点:
污泥SVI增高,污泥不易沉降,污泥结构松散和体积膨胀,并且含水率上升
危害:
出水水质不达标;污泥流失
评价指标:
水质、DO、SV、SVI等。
15、某城镇污水量Q=30000m3/d,原污水经初次沉淀池处理后BOD5值Sa=200mg/L,要求处理水BOD5为Se=20mg/L,去除率90%,求定鼓风曝气时的供气量。
有关参数为:
混合液活性污泥(挥发性)Xv=2000mg/L;曝气池出口处溶解氧浓度C=2mg/L;计算水温25℃,有关设计的各项系数:
a'=0.5;b'=0.1;α=0.8;β=0.9;ρ=1;EA=18%。
Cs(20)=9.17mg/L;Cs(25)=8.4mg/L。
经计算曝气池有效容积V=10000m3,空气扩散装置安设在水下4米(H=4m)。
答:
R=O2=a’QSr+b’VXV
=0.5×30000×(200-20)/1000+0.1×10000×2000/1000=4700Kg/d
Csb=Cs(Pb/(2.026×105)+Ot/42)
Pb=P+9.8×1000H=1.013×105+98000×4=1.41×105Pa
Ot=21(1-EA)/[79+21(1-EA)]×100%=17.9%
Cs(20℃)=9.17mg/L
Cs(25℃)=8.4mg/L
Csb(25℃)=9.43mg/L
R0(25℃)=RCs(20℃)/[α(βρCsb(25℃)-C]
=4700×9.17/0.8/(0.9×1×9.43-2)/1.0245=308.4KgO2/h
Gs=R0/(0.3EA)=5711m3/h
第五章
1、名词解释
1、生物膜法
它是一种活性污泥呈膜状生物污泥的污水好氧生物处理技术,其实质是使细菌和细菌类一类的微型动物附着在滤料或某些载体上生长繁殖,并在其上形成膜状生物污泥——生物膜。
2、生物转盘
是生物膜法的一种,特点是其载体是转盘,微生物在转盘上生长繁殖形成生物膜,并通过外力的驱动使转盘转动,实现好氧厌氧更换以及促进膜的脱落更新。
3、生物转盘容积面积比(G)
又称液量面积比,它是接触氧化槽的实际容积V(m3)与转盘盘片全部表面A(m2)之比值。
2、问答题
1、普通生物滤池、高负荷生物滤池、两级生物滤池各适用于什么具体情况?
答:
普通生物滤池——处理每日污水量不高于1000m3的小城镇污水或有机性工业废水;
高负荷生物滤池——处理BOD5值低于200mg/L的进水;
两级生物滤池——当原污水浓度较高或对处理水水质要求高的情况。
2、在考虑生物滤池的设计中,什么情况下必须采用回流?
采用回流后水力负荷、有机负荷、有机物去除率应如何计算?
答:
(1)高负荷生物滤池的进水BOD5值高于200mg/L时必须采用回流;
(2)采用回流后
水力负荷q=Q/A=(1+R)Q/A;
有机负荷=Sa/V=
有机物去除率=
3、已知:
污水量Q为2000m3/d(以生活污水为主);进水BOD5为150mg/L;出水BOD5≤20mg/L;污水冬季平均温度16℃。
试进行生物转盘设计计算。
解:
对处理要求达到的BOD5去除率
=(150-20)/150*100%=87%
确定BOD—面积负荷率
查图得NA=14gBOD5/(m2d)
确定水力负荷率
查图得Ng=140L/(m2d)=0.14m3/(m2d)
转盘计算
(1)盘片总面积
按BOD—面积负荷率计算
A=2000*150/14=21429m2
按水力负荷率计算
A=2000/0.14=14286m2
取21429m2计算
(2)盘片总片数。
采用直径为3.5m的盘片
M=(21429*0.636)/3.52=1112.5=1113
(3)按7台转盘考虑,每台盘片数为159,即m取160片
每台转盘按单轴4级考虑,首级转盘50片,二级40片,三四级各35片
(4)接触氧化槽的有效长度。
盘片间距d取25mm,采用硬聚氯乙烯盘片
L=160*(25+4)*1.2=5.6m
(5)接触氧化槽的有效容积,采用半圆形接触氧化槽。
r取200mm,r/D为0.08,
系数取0.294与0.355的中间值,即0.314,
取值200mm
V=0.314*(2.5+2*0.2)2*(5.6-150*0.004)=13.20m
(6)确定转盘的最低旋转速度
n‘min=6.37/2.5*(0.9-1/80)=2.26r/min合乎要求
(7)污水在接触氧化槽内停留时间
T=13.2*7/2000*24=1.1h
4、为什么高负荷生物滤池应该采用连续布水的旋转布水器?
答:
(1)水量大
(2)多为圆形结构
(3)可以及时冲走过厚和老化的生物膜,促进生物更新,防止滤池堵塞
5、试指出生物接触氧化法的特点。
在国内使用情况怎样?
答:
(1)在工艺方面特征:
1)使用多种形式填料,适于微生物存活增值,在生物膜上能形成稳定的生态系统与生物链。
2)填料表面全被生物膜所布满,能够有效提高净化效果。
3)生物膜表面不断地接受曝气吹脱。
(2)在运营方面:
1)对冲击负荷有较强适应能力,在间歇运行条件下,仍能够保持良好的处理效果。
2)操作简单,运行方便,易于维护管理,不需污泥回流,不产生污泥膨胀现象,也不产生滤池蝇
3)污泥生成量少,污泥颗粒较大,已与沉淀。
(3)在功能方面:
生物接触氧化处理技术具有多种净化功能,在有效去除有机物的情况下还可以脱氮。
我国使用情况:
我国从70年代引进生物接触氧化处理技术,除生活污水和城市污水外,还应用于石油化工、农药、印染、纺织、轻工造纸、食品加工和发酵酿造等工业废水处理。
6、某工厂排出含酚废水,水量为200m3/h,含酚浓度为200mg/L。
曾进行生物滤池小型试验,试验滤池的直径为15cm,滤料层厚度为2.0m,滤料采用40-60mm粒径的炉渣。
当采用水力负荷为12m3/m2∙d,并控制进水浓度为150mg/L,酚的去除率为90%时,试设计生物滤池。
解法一:
水力负荷为12m3/m2∙d,即高负荷生物滤池,
又,进水浓度比原含酚废水含酚浓度低,可见原污水用处理水回流稀释。
滤料的粒径以5cm计,每m3滤料上的活性生物膜量平均值为:
(3.2+0.8)/2=2kg/m3
O2=1.46*(1.2*0.9)+0.18*2=1.94kg/(m3滤料*d)
(1)Se=200*(1-90%)=20mg/L
滤料层厚度为2.0m取2.5,Sa=2.5Se=2.5*20=50mg/L
回流稀释倍数(n):
n=5?
按水力负荷计算:
滤池面积:
A=
=2400
滤池体积:
V=D*A=2.0*2400=4800m3
采用8座滤池。
每座滤池表面面积:
每座滤池直径:
=20m
即采用直径为20m,高为2.0m的高负荷生物滤池8座。
解法二:
原浓度为200mg/L,实际进水浓度为150mg/L,故要有出水回流。
进水浓度为150mg/L,去除率为90%,故出水浓度为15mg/L。
根据回流中的物料守恒可知:
,代入数据得:
得:
,取:
,回流比
根据水力负荷计算生物滤池表面积:
滤池若为圆形,则直径:
滤料层厚度为2.0m,滤料采用40-60mm粒径的滤渣。
(2)旋转布水器的计算和设计:
旋转布水器直径
q=200m3/h=0.056m3/s取管中流速v=0.8m/s
布水横管管径==75mm
出水孔口数m===235个
出水孔口直径d一般介于10~15mm之间,不得小于10mm,取12mm
每个出流孔口距滤池中心距离r按下式计算:
r=R
R——布水器半径,mm;
i——从池中心算起,每个出流孔口在布水横管上的排列顺序
布水横管取4根。
旋转布水器旋转周数:
==0.05周/min
沿程阻力===5.36m
出水孔口局部阻力===0.78m
布水横管的流速恢复水头===501.76m
布水器工作水头H==507.9m
实际采用的水头应比上述计算值增加50%~100%
即H‘=(1+100%)H=2*507.9=1015.8m
7、生物膜法污水处理系统,在微生物相方面和处理工艺方面有哪些特征?
答:
(1)微生物相方面的特征
①参与净化反应的微生物多样化
②食物链长
③能够存活世代周期较长的微生物
④分段运行与优占种属
(2)处理工艺方面的特征
①对水质、水量变动有较强的适应性;
②沉降性能良好,易于固液分离;
③能够处理低浓度污水;
④易于维护运行,运行费用少。
8、生物接触氧化法在工艺、功能及运行方面的主要特征有哪些?
答:
(1)工艺运行方面:
①曝气池内充填填料,由于曝气,在池内形成固液气三项共存体系,适于微生物存活增殖,形成生物膜,生物膜中微生物丰富,无污泥膨胀之虑。
②填料表面全为生物膜所布满,形成了生物膜的主体结构,由于丝状菌的大量滋生,生物膜与填料形成网状结构,有较好过滤作用。
③曝气加快生物膜更新,提高生物活性。
④曝气提供氧,改善生物膜活性,抑制厌氧膜增殖,提高氧利用率。
同时保持较高的有机负荷,处理效率提高,有利于缩小池容,减少占地面积。
(2)功能特征:
除有效的去除有机污染物之外,如运行得当还能够用以脱氮,因此,可以作为三级处理技术。
(3)运行特征:
①可间歇运行,抗冲击能力强;
②操作简便,无需污泥回流;
③污泥产量低,污泥颗粒较大,易于沉淀;
9、生物接触氧化池内曝气的作用有哪些?
答:
①由于曝气,在池内形成液、固、气三相共存体系,有利于氧的转移,溶解氧充沛,适于微生物存活增殖
②由于曝气,生物膜表面不断地接受曝气吹脱,利于保持生物膜的活性,抑制厌氧膜的增殖,也宜于提高氧的利用率,保持较高浓度的活性生物量
10、生物膜处理污水过程中,在填料的选择上应遵循哪些原则?
答:
(1)在水力特性方面,比表面积大,空隙率大,水流通畅、良好、阻力小,流速均一
(2)在生物性附着性方面,应当有一定的生物膜附着性,就得有物理和物理化学方面的影响因素,应当是形状规则,尺寸均一,表面粗糙较大
(3)化学与生物稳定性较强,经久耐用,不溶出有害物质,不导致产生二次污染
(4)在经济方面要考虑货源、价格,也要考虑便于运输和安装
11、简述生物流化床工作原理及运行特点
答:
载体处于流化状态,污水从其下部、左、右侧流过,广泛而频繁多次地与生物膜相接触,又由于载体颗粒较小在床内比较密集,互相摩擦碰撞,因此,生物膜活性也较高,强化了传质过程,又由于载体不停地在流动,还能够有效地防止堵塞现象。