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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,1,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,水体自净,4,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
2、有一定的限度，每一类 水体的自净作用都有一个最大阈值即自净 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。,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
3、而影响水体的有效利用，危害人体健康，或者破坏生态环境、造成水质恶化的现象。,6,7,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,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,8,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。,污水处
4、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。 化学絮凝法 中和法 氧化还原法 离子交换法,9,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。,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。,
5、10,废水生物处理的类型,12,废水的分级处理,13,14,格栅,沉砂池,常用污水处理流程,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。,16,17,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,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
6、化分解时所消耗的溶解氧，单位是 mg/L。,18,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。,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。,19,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。,20
7、,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。,21,化学需氧量,由重铬酸钾法测定得出的化学需氧量，简称为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。,22,BODCOD或 BODCOD？,23,化学需氧量,由于强氧化剂对有机物的氧化作用比微生物的生物氧化作用更强烈和彻底，因此废水的COD一般总是大于BOD值。 对于生活污水BOD5和CODCr的比值大致为0.40.8。 BOD
8、5和CODCr的比值(B/C)大小常常被用来判断废水能否用好氧生物法来处理或者判断用好氧生物法处理能够进行到怎样的程度。,24,废水的可生化性,25,根据BOD5与CODcr的比值大小判断： B/C0.45 B/C0.30 B/C0.25 B/C0.2 生化性好 可生化 较难生化 不易生化,总需氧量TOD(Total Oxygen Demand),在900oC下将废水加以燃烧，使废水中的有机物及部分无机物完全氧化所需氧量。这一指标目前很少使用。,26,总有机碳TOC(Total Oxygen Carbon),废水样品在约950oC下高温燃烧，用红外线仪定量测出燃烧中所生成的CO2量，此时测得的
9、碳的含量为废水中的总碳(TC)含量。总碳中包含有机碳和以CO2和HCO3-形成存在的无机碳。如在高温燃烧前，将废水进行酸化曝气，去除无机碳后用同样的方法测定的废水的含碳量即为总有机碳TOC。,27,总有机碳的单位为mg/L，生活污水的TOC 一般为100350mg/L，其值略高于BOD5。,悬浮固体（SS）与溶解性固体（DS）,悬浮固体（SS）：废水经过滤器过滤，被过滤器截留的固体。 溶解性固体（DS）：通过过滤器进入滤液中的固体。,28,挥发性固体（VS）与非挥发性固体（FS）,挥发性固体（VS）：把废水中的固体物，经550oC灼烧1小时，固体中的有机物即被气化，这就是VS。 非挥发性固体（
10、FS）：灼烧后剩余的固体物质即为FS。,29,第二节 好氧生物处理,好氧生物处理,在有氧条件下，有机污染物作为好氧微生物的营养基质而被氧化分解，使污染物的浓度下降的处理方法。,31,好氧生物处理原理,32,有机物+O2+ 微生物,能量+无机物 （CO2、NH3）,能量+无机物 （CO2、NH3）,细胞物质,残留物,分解，1/3,合成，2/3,内源呼吸,80%,20%,好氧生物处理的特点,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。 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
11、处理工程中，常用的好氧生物处理法有 活性污泥法； 生物膜法。,33,好氧生物处理,活性污泥法 生物膜法,34,活性污泥法,1912年英国的Clark和Gage发现长时间曝气会产生污泥，同时水质明显改善。 Arden和Lockett发现了正是这些污泥对水质改善有着关键作用，所以把这些污泥称为活性污泥。,35,活性污泥法,活性污泥(activated sludge)：是由多种好氧微生物、某些兼性或厌氧微生物以及废水中的固体物质、胶体等交织在一起的呈黄褐色絮体。 活性污泥法：是以活性污泥为主体的污水生物处理方法。,36,按栖息着的微生物分：,活性污泥的组成,一组活性污泥图片,活性污泥的性质,活性污泥
12、中的微生物,1、细 菌 直接摄取可溶性有机物； 主要的优势种 芽孢杆菌属、黄杆菌属、微球菌属、假单胞菌属和动胶菌属以及球衣菌属等。,40,42,动胶菌属,43,球衣菌属,活性污泥中的微生物,2、原生动物,44,鞭毛虫,纤毛虫,活性污泥中的微生物,3、微小后生动物 轮虫类(rotifers) 线虫类(nematodes),49,微小后生动物常摄食污泥中细菌、 原生动物残骸的碎片等。,50,线虫,轮虫,活性污泥系统的指标,1、污泥浓度指标 混合液悬浮固体浓度（MLSS）：表示活性污泥在曝气池混合液中的浓度，mg/L或kg/m3。 混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）：表示有机悬浮固体的浓度，mg
13、/L或kg/m3。,52,活性污泥系统的指标,2、污泥沉降性能指标 污泥沉降比（SV）：取混合液至1000mL或100mL量筒，静止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的体积占混合液体积的比例（%）表示污泥沉降比。该值一般在20%-30%之间。,53,活性污泥系统的指标,2、污泥沉降性能指标 污泥体积指数（SVI）： SV不能确切表示污泥沉降性能，故用单位质量干泥形成湿泥的体积来表示污泥沉降性能，简称污泥指数，单位为mL/g。,54,1L混合液沉淀30min的活性污泥体积（mL） SV(mL/L) SVI= = 1升混合液中悬浮固体干重（g） MLSS(g/L),活性污泥系统的指标,3、负荷 容
14、积负荷：单位体积，单位时间去除BOD或COD的量，kgBOD/m3d。 污泥负荷(F/M)：单位质量活性污泥，单位时间去除COD或BOD的量，kgBOD/kgMLSSd。,55,活性污泥法的基本流程,活性污泥法由初沉池、曝气池、二沉池、曝气系统以及污泥回流系统组成。 曝气池与二沉池是活性污泥法的基本组成。,56,活性污泥法的基本流程,二沉池,活性污泥法的流程图,58,废水在曝气池一般停留3-5小时，能去除水中的BOD为90左右。,曝气池,二沉池,59,活性污泥工艺在污水工艺中的位置,60,曝气池,曝气池,曝气池出水堰,曝气池混合液配水进入二沉池,65,二沉池,二沉池,66,二沉池,活性污泥降解
15、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,分解阶段,由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含有黏性物质，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。,活性污泥降解污水中有机物的过程,污水与污泥混合曝气后BOD的变化曲线,利用活性污泥为生化反应的主体物； 利用曝气设备提供氧源； 对体系进行搅拌增加接触和传质过程； 通过污泥回流使微生物返回系统； 经常排除一部分活性污泥。,70,活性污泥法的基本特点,活性污泥法的主要类型,短时曝气法 阶段曝气法 AB法 完全混合法 SBR法,71,短时曝气法,加大进口的通气量
16、，然后随有机物浓度的逐渐降低而相应减少通气量。又称渐减曝气法。,72,短时曝气法,73,沉淀池,短时曝气法流程,阶段曝气法,把进水点加以调整，使废水沿着曝气池分若干点流入，又称多点进水法。 可以降低曝气池前端的耗氧速率，避免缺氧情况，提高空气利用率。,74,阶段曝气法,75,沉淀池,阶段曝气法流程,吸附生物降解法（AB法）,70年代，德国Boehnke教授提出了AB （absorption biodegradation）法工艺。 曝气池分为高、低负荷两段，各有独立的沉淀和污泥回流系统。 吸附段（A段）采用高负荷或超高负荷运行，停留时间短（3060分钟），主要为吸附过程，去除BOD达50以上。 氧化段（B段）采用低负荷运行，停留时间24小时。,76,生物吸附法（AB法）,77,曝气池,二沉池,中沉池,曝气池,A段,B段,吸附生物降解工艺（AB法）,78,完全混合法
