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1、1第二章 废水生物处理技术第一节 概述第二节 好氧生物处理第三节 厌氧生物处理第四节 脱氮除磷处理第一节 概述利用微生物的代谢作用，把水中的有机污染物转化为简单的无机物的过程，即利用微生物的生命活动过程来转化污染物，使之无害化的方法。废水的生物处理过程是天然污水自净的人工化过程，人 工浓缩的过程。废水的生物处理法4水体自净正常情况下，当水体接纳了一定量的有机污染物后，在无人干预条件下，借助于水体自身的调节能力使污染物浓度不断降低，最后水质恢复到污染前的水平和状态，我们把水体的这种自我净化作用叫作水体自净(Selfpurification)。水体的自净能力有一定的限度，每一类水体的自净作用都有一
2、个最大阈值即自净容量。水体的自净容量是指在水体正常生物循环中能够净化有机污染物的最大量。天然水体中的自净作用是废水生物处理技术与方法的基础5水体的自净原理物理净化天然水体的稀释、扩散、沉淀和挥发等作用，使污染物质的浓度降低。生物净化 天然水体中的生物活动过程，使污染物质 的浓度降低。特别重要的是水中微生物对 有机物的氧化分解作用。化学净化 天然水体的氧化还原、酸碱反应、分解、 凝聚等作用，使污染物质的存在形态发生 变化和浓度降低。6水体污染水体污染概念：因某种物质的介入，而导致水体化 学、物理、生物或者放射性等方面特性 的改变，从而影响水体的有效利用，危 害人体健康，或者破坏生态环境、造成 水
3、质恶化的现象。 7化学性污染物理性污染生物性污染无机有毒物质污染水 体 污 染 分 类无机物质污染需氧物质污染油类污染有机有毒物质污染悬浮物质污染热污染放射性污染水体污染分类8污水处理方法物理法：主要是利用物理作用分离废水中呈 悬浮状态的污染物质。沉淀法过滤法离心法吸附法根据作用原理和方法的不同， 可将处理方法分为三类： 物理法、化学法、生物法。利用废水中各种污染物密度的 不同这一原理把各种污染物从 污水中分离开来，如沉砂池， 隔油池等。用活性炭、硅藻土等吸附剂 吸附除去污水中的污染物。9污水处理方法化学法：利用化学反应原理来分离、回收废 水中的污染物，或改变污染物的性质，使他 从有害变为无害
4、。化学絮凝法中和法氧化还原法离子交换法污水中的胶体物质通常带有负电荷， 相互排斥成为稳定的溶液，向污水中 投加带有相反电荷的电解质（絮凝剂） 中和胶体的电荷，使胶体失去稳定 絮凝沉淀。硫酸铝，硫酸亚铁等投加氧化剂或还原剂，使废 水中的污染物发生氧化或还 原反应变成无害物。10污水处理方法生物法利用微生物的生命活动过程，对废水中的污染物 质进行转移和转化作用，从而使废水得到净化的 处理方法。由于整个过程是在微生物所产生的酶的参与下发 生的生物化学反应，因此将废水生物处理称为废 水生化处理。12废水生物处理的类型划分依据类型方法举例微生物种类好氧微生物 厌氧微生物 藻类活性污泥法 厌氧污泥法 氧化
5、塘 微生物生长方式悬浮生长 附着生长活性污泥法 生物膜法 反应器类型完全混合式 间隙式 流化床混合式曝气池 SBR 好氧流化床13废水的分级处理 处处理 级别级别污污染物质质处处理方法一级级 处处理悬悬浮或胶态态固体、悬悬浮油 类类、酸、碱沉淀、上浮、过滤过滤 、混凝、中和二级级 处处理可生化降解的有机物活性污污泥法，生物 膜法等三级级 处处理难难生化降解的有机物、溶 解态态的无机物、病毒、病 菌、磷、氮等吸附、离子交换换、 电电渗析、反渗透、 超滤滤、化学处处理法14格栅沉砂池常用污水处理流程16污水处理处理目标除去废水中的有机物和悬浮物，得到透明的 处理水。尽量除去N、P等营养盐类。尽可能
6、减少产生的污泥量。尽可能将有用物质作为资源加以回收利用。17固体污染物指标需氧污染物指标pH指标BOD污水的水质污染指标COD细菌总数总大肠菌群数总需氧量金属有毒有害物质有机有毒有害物质放射性物质污水的水质污染指标细菌污染指标有毒物质指标18生化需氧量（Biological Oxygen Demand, BOD） 1 L废水中有机污染物在好氧微生物作用 下进行氧化分解时所消耗的溶解氧，单位是 mg/L。BOD既是对水中可生物降解有机成分的 间接指标，也是进行生化反应需氧量的 直接反映，它是废水生物处理中最重要 的参数之一。19生化需氧量由于微生物的降解作用较缓慢，废水中有机 物完全降解完毕需要
7、大约20 d左右的时间。 因此，为实用起见，一般取5d所消耗的氧来 作为指标，简称为BOD5。另外，由于温度不 一样，微生物降解作用也不一样，因此控制 温度为20oC。 20化学需氧量 (Chemical Oxygen Demand，COD)用强化学试剂在化学氧化被测废水所含有机物过程中所消耗的氧量。COD是度量废水中有机污染物含量的一个常用水质指标。21化学需氧量 用强氧化剂(重铬酸钾或高锰酸钾)在酸性条件下能将废水中有机物彻底氧化，其中碳水化合物被氧化为H2O和CO2，此时所测定的氧(重铬酸钾或高锰酸钾中的化合态氧)的消耗量即为化学需氧量。22化学需氧量由重铬酸钾法测定得出的化学需氧量，简
8、称为CODCr；CODCr测定中使用硫酸银作为催化剂。由高锰酸钾法测定得出的化学需氧量简称为CODMn或高锰酸钾指数。23BODCOD或BOD0.45 B/C0.30 B/C2kg/kgd 缺氧DO=0.2-0.5 HRT=30-40min 泥龄=0.3-0.5d 污泥产量大，且由于吸附作用 ，有机物含量较高，如用厌氧 消化处理污泥，多产气25% 以 上。 耐冲击负荷，适应性很强生物氧化 低负荷F0.15kg/kgd 好氧DO=2-3 HRT=2-4h 泥龄=15-20d 泥量小，仅为传统工艺的1/4- 1/375完全混合法出现于20世纪50年代后期，用来处理高负荷工业废 水，尤其是含有抑制性
9、有机物的工业废水。废水与回流污泥进入曝气池后，立即与池内原有的 混合液完全混合。 完 全 混 合 曝 气 池完全混合法完全混合法的特征（1）池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同，生活环境也基本相同。（2）入流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小，因为骤然增加的负荷为全池混合液所分担，而不像推流中仅仅由部分回流污泥来承担。完全混合池从某种意义上来讲，是一个大的缓冲器，在工业污水的处理中有一定优点。（3）池液里各个部分的需氧量比较均匀。 7778序批式活性污泥法序批式活性污泥法(sequencing batch reactor, SBR)：是一种间歇运行的污水生物处理工艺。该工艺每个运行周期可
10、以划分为：进水期、反应期 、沉降期、排放期和闲置期五个阶段。79序批式反应池（SBR）80运行中的SBR工艺81生物膜法生物膜：通过附着而固定在特定载体（石头、沙砾或塑料网等）上的结构复杂的微生物群落形成的一层黏液状膜。生物膜法(biofilm process)：利用附着在惰性材料表面的膜状生物群落处理污水的方法。生物膜法是一种重要的生物处理方法。82生物膜法通过废水和生物膜的相对运动，进行固液两相的物质交换；在膜内进行有机物的生物氧化与降解，净化废水；膜内微生物得到生长和繁殖。 生物膜法净化污水示意图生物膜技术的发展和分类1893年，英国出现在粗滤料上喷洒污水，进行净化。20世纪20-30年
11、代，生物滤池为主的生物膜法得到了广泛应 用。20世纪40-50年代，由于活性污泥法的发展，生物膜法工艺 出现停滞状态。20世纪60年代以后，因为新型的有机合成材料开始大量生产 ，出现了各种有机合成的高效填料，生物膜法获得了新的发 展。20世纪70年代以后，各种新型工艺相继出现，生物膜法成为 和活性污泥法并列的污水生物处理技术，得到广泛应用。 8384生物膜的净化原理生物膜具有强烈的吸附、吸收、分解作用，微生物合成新细胞，膜不断加厚。生物膜达到一定厚度时，生物膜内层形成厌氧层，厌氧层逐渐扩大增厚，随后造成生物膜整块脱落。滤料表面又生成新的生物膜，如此循环往复不断更新。 85生物膜法的类型生物 膜
12、法生物滤池生物接触氧化池生物转盘生物流化床生物滤池以土壤自净原理为依据，在污水灌溉的实践基础上发展起来的人工处理方法。868788生物滤池的净化原理污水以滴状洒布在块状滤料的表面；污水流经滤料表面时会形成生物膜；膜中的微生物摄取有机污染物作为营养基 质利用，使污水得到净化。89生物滤池生物滤池的形式普通生物滤池塔式生物滤池活性生物滤池普通生物滤池，也叫滴滤池 (Tickling Filters)90生物滤池的基本流程生物虑池二沉池回流出水初沉池废水污泥生物滤池9192生物滤池池体二十世纪四十年 代前常采用方形 、矩形的池体。现在大多采用圆 形滤池。93生物滤池滤料在普通生物滤池中 一般采用碎石
13、、卵 石、煤渣等。高负荷生物滤池中 采用石英石、花岗 岩等；现在也采用 塑料滤料，如聚氯 乙烯、聚苯乙烯等 。94一些滤料的形状聚乙烯蜂窝填料常用填料的类型弹性立体填料立体弹性填料挂膜后的网状填料99布水装置通过布水装置，将污水均匀喷洒到滤池表面，主要的布水装置包括。间歇喷洒布水系统；旋转布水器。布水装置间歇喷洒布水 系统组成：投配池；布水管道；喷嘴。100布水装置旋转布水器组成 ：进水竖管、配 水短管和布水横 管组成。101102生物滤池排水系统排水系统处于滤床的底部，包括渗水装置、汇水沟和总排水沟；其作用是收集、排出处理后的水以保证滤床的通风。103影响生物滤池功能的因素虑床的比表面积和孔
14、隙率；虑床高度；负荷；回流；供氧；104塔式生物滤池塔式生物滤池是近30年发展起来的生物滤池。塔高7-24m，采用塑料滤料(聚氯乙烯和聚丙烯)，内部通风良好，水流紊动剧烈，水力冲刷较强。105塔 式 生 物 滤 池进水进水通风出水106塔式生物滤池107活性生物滤池活性生物滤池（activated biofilter，ABF ）：由生物滤池和曝气池串联组成的新的两 段生物处理工艺。108活性生物滤池的流程图曝气池二沉池剩余污泥空 气 出水生物滤塔废水回流污泥出水回流活性生物滤池在通常的活性污泥过程之前设置一个塔式滤池 ，它同曝气池可以是串联或并联的。生物转盘固定在一根轴 上的许多间距很 小的圆
15、盘或多角 形盘片组成。在生物滤池的 基础上发展起来 的。区别是以一 系列转动的圆盘 代替固定的滤料 。110111生物转盘生物转盘的概念产生于1901年，但是当前使用的工 艺发展于20世纪50年代。第一座生物转盘污水处理厂是1954年在德国建成的 。20世纪60-70年代初，生物转盘的介质类型和设备结 构得到了明显的改进。70年代美国建造了许多生物转盘装置，目前仍有600 多座还在应用。112生物转盘到了80年代，欧洲已经建成生物转盘污水处理厂近 2000座。现在全世界估计大约有3000套生物转盘装 置。我国于70年代开始进行生物转盘的研究，已经在印 染、造纸、皮革、石油化工等行业的工业废水处
16、理 中得到应用，而且效果很好。113原理在废水池子中安装转盘，像水车一样旋转，转盘浸入 水中吸附有机物获得营养，转盘离开水后获得氧气。转盘每转动一圈即完成一个吸附和一个氧化周期，转 盘不断转动，上述过程循环进行，使废水得到净化。生物转盘的流程 生物转盘的主要组成部分生物转盘的构造转动轴盘片废水处理槽驱动装置116生物转盘117生物转盘118生物接触氧化池生物接触氧化池(Submerged Biofilm Reactor）（ 淹没式生物滤池)，是一种介于活性污泥法与生物滤 池两者之间的生物处理技术。20世纪70年代初开创的污水处理技术。119生物接触氧化池生物反应池内充填填 料，污水浸没全部填 料。在填料上布满生物膜 ，污水与生物膜广泛 接触，污水中有机污 染物得到去除，污水 得到净化。 120生物接触氧化池的流程图接触氧化池二沉池空气出水初沉池废水剩余污泥121生物接触氧
