废水的生物处理法

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1、废水的生物处理发酵工艺学-污水处理 污水处理 水体污染：主要是由于人类活动排放的污染物进入河 流、湖泊、海洋或地下水等水体，使水和 水体底泥的物理、化学性质或生物群落组 成发生变化，从而降低了水体的使用价值 ，这种现象称为水体污染。概述发酵工艺学-污水处理 污水处理 按污染物划分的污染类型卫生学角度：化学性污染物、物理性污染物 和生物性污染物。环境工程学角度：病原体污染，需氧物质污 染 、植物营养物质污染 、石油污染 、热污染 、放射性污染 、有毒化学物质污染、盐污染 。发酵工艺学-污水处理 污水处理 防止水体污染的途径主要有以下几个方面（1）减少污染物的排放。 改革生产工艺。 综合利用废水。

2、 （2）废水无害化。 （3）对水体及其污染源进行监测和管理。 监测指标主要有：发酵工艺学-污水处理 污水处理 pH值，反映水体或废水的酸碱度及酸碱性 污染物的含量； 悬浮物质含量； 需氧有机物，主要测定BOD、COD等综合 指标； 有毒物质，如重金属、氰化物、亚硝酸盐 的含量； 其它特定指标，针对废水特点而定。例如 核电站排水的放射性指标、医院和生物制品 业废水的病原体指标等。发酵工艺学-污水处理 污水处理 （4）废水处理技术 或分离出废水中各污染物质，或将其转化为无 害物质。 废水处理应针对污染物的不同特点，选用不同 处理方法；这些方法可按作用原理分为：物理 法、化学法、生物法。发酵工艺学-

3、污水处理 污水处理 物理法 适用于分离悬浮于水的不溶物。 a沉淀法； b过滤法； c离心分离法； d气浮法 ；e蒸发结晶； f反渗透法； 化学方法 a混凝法；b中和法；c化学沉淀法；d氧化还原 法；e电渗析法； 生物方法 a活性污泥法；b生物膜法和生物(氧化)塘法； c污水灌溉，对污水有综合性净化作用；发酵工艺学-污水处理 污水处理 废水处理流程废水中污染物成分极其复杂多样，任何一种 处理方法都难以达到完全净化的目的，而常 常要几种方法组成处理系统，才能达到处理 的要求。按处理程度的不同，废水处理系统 可分为一级处理、二级处理和深度处理。发酵工艺学-污水处理 污水处理 一级处理只除去废水中的悬

4、浮物，以物理方 法为主，处理后的废水一般还不能达到排放 标准，是预处理。二级处理最常用的是生物 处理法，能大幅度地除去废水中呈胶体和溶 解状态的有机物，使废水符合排放标准。深 度处理是进一步除去废水中悬浮物质，无机 盐类及其它污染物质，使之达到工业用水或 城市非饮用水的要求。废水处理流程的设计 ，根据其所含污染物的组成不同而不同。 发酵工艺学-污水处理 污水处理 项项目一级标级标 准二级标级标 准三级标级标 准pH BOD5(mg/L) COD/(ml/L) 氨氮/(ml/L) 磷酸盐盐/(ml/L)6-9 20 60 15 0.56-9 30 120 25 1.06-9-城市污水处理厂污染物

5、排放浓度发酵工艺学-污水处理 污水处理 微生物对污染物质降解与转化的适应性微生物个体微小，比表面积大，代谢速率快 ； 微生物种类繁多，分布广，代谢类型多，具 有多种降解酶； 微生物繁殖快，易变异，适应性强； 微生物的降解性质粒（plasmid）是对陌生化 合物的重要调节系统； 共代谢作用（co-metabolism）；废水生物处理原理发酵工艺学-污水处理 污水处理 微生物对污染物降解与转化的途径矿化作用：有机物在微生物的作用下彻底分 解为H2O 、CO2和简单的无机化合物的过程 。是彻底的生物降解（终极降解），可从根 本上清除有毒物质的环境污染。包括氧化作 用（醇，醛、甲基、氨、亚硝酸、硫、铁

6、） 、还原作用（醇、硝酸、硫酸）、脱羧、脱 氨基、水解、脱水。实质都是酶促反应。 共代谢作用：当环境中存在其他可利用的碳 源和能源时，难降解的化合物才能被利用（ 被修饰或转化但非彻底降解）。发酵工艺学-污水处理 污水处理 影响微生物降解转化作用的因素微生物的代谢活性、种类、生长状况； 化合物的结构（生产“环境友好材料”）； 环境因素： 温度：酶活、微生物生长速度、污染物溶解 度； 酸碱度：酶活、微生物生长速度、污染物物 态； 营养； 氧； 底物浓度；发酵工艺学-污水处理 污水处理 微生物对常见污染物的降解与转化有 机 物 好 氧 降 解 的 一 般 途 径大分子有机物（多糖，脂肪，蛋白质，）小

7、分子有机物丙酮酸乙酰CoACo2+H2O胞外酶氧化脱羧三羧酸循环发酵工艺学-污水处理 污水处理 废水生物处理的类型据微生物种类 好氧（兼性）微生物：活性污泥法、生 物膜法； 厌氧微生物：厌氧污泥法； 藻类 ：氧化塘； 据微生物生长方式 悬浮生长：活性污泥法； 附着生长：生物膜法；发酵工艺学-污水处理 污水处理 废水好氧生物处理生化需氧量(Chemical Oxygen Demand, BOD) 在20条件下，微生物好氧分解水样中有机 物所消耗的氧量，BOD5； 只能评价有机污染物中易生物降解的部分， 不能全部反映污水中有机物含量。发酵工艺学-污水处理 污水处理 有机物被微生物摄取后，通过代谢活

8、动，约 有1/3被分解、稳定，并提供其生理活动所需 的能量；约有2/3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。发酵工艺学-污水处理 污水处理 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BOD5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。发酵工艺学-污水处理 污水处理 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。废水厌氧生物处理在这个过程中，有机物的转化

9、分为三部分进 行：部分转化为CH4；部分被分解为CO2、 H2O、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。发酵工艺学-污水处理 污水处理 发酵工艺学-污水处理 污水处理 由于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。为维持较高的反应 速度，需维持较高的温度。对于有机污泥和 高浓度有机废水(一般BOD52000mg/L)可采用 厌氧生物处理

10、法。 发酵工艺学-污水处理 污水处理 活性污泥法活性污泥 由细菌、菌胶团、原生动物、后 生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和 无机物质组成的、有一定活力的、具有良好 的净化污水功能的絮绒状污泥。发酵工艺学-污水处理 污水处理 发酵工艺学-污水处理 污水处理 发酵工艺学-污水处理 污水处理 活性污泥的性质颜色黄褐色状态絮绒颗粒味道土腥味相对密度曝气池混合液：1.0021.003 回流污泥：1.0041.006粒经0.020.2mm20100cm2/mL比表面积发酵工艺学-污水处理 污水处理 除活性微生物外，活性污泥还挟带着来自污水 的有机物、无机悬浮物、胶体物；活性污泥中 栖息的微生物以好氧微

11、生物为主，是一个以细 菌为主体的群体，除细菌外，还有酵母菌、放 线菌、霉菌以及原生动物和后生动物。 活性污泥中细菌含量一般在107108个/mL； 原生动物103个/mL，原生动物中以纤毛虫居多 ，固着型纤毛虫可作为指示生物，固着型纤毛 虫如钟虫、盖纤虫、独缩虫、聚缩虫等出现且 数量较多时，说明培养成熟且活性良好。活性污泥的组成发酵工艺学-污水处理 污水处理 活性污泥固形物指标 活性污泥的固形物为1-2%，可分为：MLSS：悬浮固体物质总量； MLVSS：挥发性固体成分，有机物含量； MLNVSS：灼烧残量，无机物含量； MLVSS包含了微生物量，但不仅仅是微生物 的量，由于测定方便，目前用于

12、近似表示微 生物的量。发酵工艺学-污水处理 污水处理 活性污泥法的基本流程发酵工艺学-污水处理 污水处理 发酵工艺学-污水处理 污水处理 活性污泥降解污水中有机物的过程活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解（去除 ）过程可分为两个阶段：吸附阶段稳定阶段由于活性污泥具有巨大 的表面积，而表面上含 有多糖类的黏性物质， 导致污水中的有机物转 移到活性污泥上去。主要是转移到活性污泥 上的有机物为微生物所 利用。发酵工艺学-污水处理 污水处理 对活性污泥法曝气过程中污水中有机物的变化分析得到结论残留在废 水中的有 机物从废水中 去除的有 机物微生物不能利用的有机物微生物能利用的有机物微生物能利用而尚未

13、利用的有机物微生物不能利用的有 机物微生物已利用的有机 物（氧化和合成）（吸附量）增殖的生物体氧化产物废 水 中 的 有 机 物发酵工艺学-污水处理 污水处理 污水中有机物的去除规律； 活性污泥利用有机物的规律； 活性污泥吸附有机物的规律。发酵工艺学-污水处理 污水处理 如图所示：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；污水中的有机物先是转移到污泥上(), 然后逐渐为微生物所利用()；吸附作用在相 当短的时间(图中是45min左右)内就基本完成 了()；微生物利用有机物的过程比较缓慢 ()。 发酵工艺学-污水处理 污水处理 气体传递和曝气池一、引起吸附和

14、氧化分解作用的微生物，即 活性污泥；污泥驯化；二、废水中的有机物，它是处理对象，也是 微生物的营养料；三、溶解氧，充足的溶解氧，为好氧微生物 的生存、发挥氧化分解作用提供保障。构成活性污泥法的三个要素发酵工艺学-污水处理 污水处理 生物滤池法一、生物滤池的构造 1、滤床 滤床由滤料组成。滤料是微生物生长栖息 的场所。发酵工艺学-污水处理 污水处理 2.布水设备 发酵工艺学-污水处理 污水处理 3.排水系统 二、生物滤池法的流程 低负荷生物滤池又称普通生物滤池 所示为传统的普通生物滤池的流程；发酵工艺学-污水处理 污水处理 交替式二级生物滤池 发酵工艺学-污水处理 污水处理 几种常用的回流式生物

15、滤池法的流程 发酵工艺学-污水处理 污水处理 生物滤池的机理 1.生物滤池的工作情况 污水流过滤床时，有一部分污水、污染物和 细菌附着在滤料表面上，微生物便在滤料表 面大量繁殖，不久，形成一层充满微生物的 粘膜，称为生物膜。这个起始阶段通常叫“挂 膜”，是生物滤池的成熟期。 生物膜是由细菌（好氧、厌氧、兼性）、真 菌、藻类、原生动物、后生动物以及一些肉 眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫等组成。 发酵工艺学-污水处理 污水处理 2.影响生物滤池性能的主要因素 （1）滤池高度 滤床的上层和下层相比，生物膜量、微生物 种类和去除有机物的速率均不相同。滤床上 层，污水中有机物浓度较高，微生物繁殖速 率高，种属

16、较低级以细菌为主，生物膜量较 多，有机物去除速率较高。随着滤床深度增 加，微生物从低级趋向高级，种类逐渐增多 ，生物膜量从多到少。 发酵工艺学-污水处理 污水处理 （3）回流 利用污水厂的出水，或生物滤池出水稀释进 水的做法称回流，回流水量与进水量之比叫 回流比。 （2）负荷率 负荷率的单位是m3(水)/ m3d或m3(水)/m2d； 若提高负荷率，出水水质将相应有所下降。 发酵工艺学-污水处理 污水处理 （4）供氧 生物滤池供氧不足，生物膜好氧层厚度变薄 。 一些研究表明，用生物滤池出水回流，增加 滤床的生物量，可以改善滤池的工作。但悬 浮微生物的增加，又可能影响氧向生物膜的 转移，影响生物滤池的效率。可见，回流对 生物滤池性能的影响是多方面的，不可以一 概而论。回流滤池的回流比与污水浓度有关 。 发酵工艺学-污水处理 污水处理 氧化塘法氧化塘又称稳定塘，按塘内的微生物类型、 供氧方式和功能等进行划分，可分类如下： 1.好氧塘 好氧塘的深度较浅，阳光能透至塘底，全