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1、废水生物处理第一章 绪论第一节 水污染及其危害一、水体及其污染现状（一）水体：指地表被水覆盖地段的自然综合体。包括水中悬浮物、底泥、水生生物。（二）水污染现状：“局部有所改善，整体仍在恶化”。水污染对人体的危害 途径：水生植物 水生小动物 小鱼 大鱼人体 汞:口齿不清、视野缩小、听觉失灵，神经错乱，疯狂、颤动、痉挛、惊厥，全身弓弯。孕妇中毒，婴儿痴呆镉:肾、骨骼病变。身体缩短、骨骼严重畸形，全身疼痛（称“痛痛病”），以致死亡铅:贫血、神经错乱，儿童智力下降。病 菌、病 毒:世界上有80%的疾病与水体被寄生虫、病毒、病菌污染有关。伤寒、霍乱、肠胃炎、痢疾和传染性肝炎等。水污染对水生生物的危害 当
2、人类向水中排放污染物时，一些有益的水生生物会中毒死亡，而一些耐污的水生生物会加剧繁殖，大量消耗溶解在水中的氧气，使有益的水生生物因缺氧被迫迁栖他处，或者死亡。水污染对工农业生产的影响：一是使工业设备受到破坏，严重影响产品质量。二是使土壤的化学成分改变，肥力下降，导致农作物减产和严重污染。三是使城市增加生活用水和工业用水的污水处理费用。 发酵行业的污染现状： 发酵产品生产工艺：原料处理 淀粉 糖化 发酵 分离提取 产品发酵工厂污染源：废渣废母液和废糟冲洗水、洗涤水、冷却水味精工业污染现状：味精废水的来源：1、原料处理后的废渣（米渣）。2、发酵液提取谷氨酸后的废母液和离子交换尾液，废母液pH值=3
3、.2，离子交换尾液pH值=1.8。3、生产过程中的各种设备（调浆罐、液化罐、糖化罐、发酵罐、提取罐、中和脱色罐）的洗涤水。4、离子交换树脂的洗涤和再生废水。5、液化（95）至糖化（60 ）、糖化（60 ）至发酵（30 ）等各阶段的冷却水。柠檬酸工业污染现状：每生产一吨柠檬酸，约产生2.4吨渣石膏（ caso4)，且含有少量柠檬酸和菌丝体，少量用于铺路，大多堆积厂内外。发酵菌丝：生产一吨柠檬酸，产生0.25吨菌丝，菌丝蛋白质含量低（4%），PH值56，做饲料不好。 废中和液和洗糖水。发酵行业废水特点：有机物、悬浮物含量高，有毒物含量少，易造成富营养化治理措施：原料先行处理废渣水综合利用二、水体主
4、要污染物及其来源（一）按性质分： 有机无毒物：碳水化合物、脂肪、蛋白质 有机有毒物：有机农药、多环芳烃 无机无毒物：酸碱及无机盐 无机有毒物：重金属、氰化物、氟化物（二）按来源分 生活污水： 工业废水： 降水：（三）按种类分 1.需氧污染物： 2.植物营养物： 3.有毒物质： 4.油类 5.酸碱及无机盐 6.色度： 7 病原微生物 8.热污染第二节 水体污染的防治措施一、控制水体污染的基本原则和途径基本原则：加强生产管理，禁止跑冒滴漏；清洁生产，节约资源；综合利用，减少污染负荷；加强治理，达标排放。途径：1、减少污染因子的产生量2、减少污染因子的排放量二、废水处理的方法（一）废水处理的程度（
5、1）一级处理: 采用物理方法、化学方法去除水中较大的悬 浮固体物质，调节PH值。分离设备依次为格栅、沉沙池、沉淀池。（二）处理方法的基本原理 1.物理法： 特点：废水经物理过程后未改变污染物的化 学性质，仅使污染物和水分离。 1）过滤法： 2）沉淀法： 3）气浮法： 4）离心分离： 2.化学法： 特点：污染物经化学处理后改变化学性质，处理过程中有化学变化。化学法的单元操作有： 1）氧化还原法： 氧化法：浓缩燃烧法，或用臭氧、氯气、漂白粉等强氧化剂分解。 还原法：硫酸亚铁、氯化亚铁、铁屑、锌粉、二氧化硫等 2）中和法： 用于以下几种情况： PH值对水生生物的影响； 废水对排水管道腐蚀； 化学处理
6、和生物处理前需调节PH值。 3）电解法： 在阴阳两极进行氧化还原反应，阴极放电子，废水中阳离子得电子被还原；阳极得 电子，使废水中阴离子失去电子而氧化。 3、物理化学法： 1) 混凝（凝聚和絮凝）：去除悬浮物和胶体物质、脱色。 凝聚使胶体脱稳，并聚集为微絮粒的过程。产生的凝聚体粒小、密实、易碎，可逆。 絮凝微絮粒通过吸附、卷带和桥连而成为更大的絮凝体的过程。絮凝体粒大、疏松，不可逆。胶体微粒稳定性的原因： 1）胶体带电；2）胶体表面水化层如何使胶体微粒沉降：使胶体微粒相互接触，成为大颗粒，才能沉淀。方法：1）加入带相反电荷的胶体，产生电中和； 2）加入与胶体微粒相反电荷的高价离子，降低胶体的电
7、位。 2)吸附 对于一些难降解的有机物不能用常规生物处理法去除，用吸附法。（1）物理吸附：吸附剂和物质之间通过分子间力产生的吸附为物理吸附；不发生化学变化，在低温下进行，有解吸现象。（2）化学吸附：吸附剂和物质发生化学反应；在高温下进行，选择性强，只有单分子层吸附，化学吸附不可逆。3）膜分离法： 利用隔膜使溶剂和溶质或微粒分离的方法为膜分离法。 分三类： 以电动势为推动力的：电渗析流程图。 以浓度差为推动力：扩散渗析和自然渗析。 以压力差为推动力：反渗透、超滤、微孔过滤。膜分离的特点： 1）不发生相变。2）不需投加其他物质，节省原材料。3）分离和浓缩同时进行，可回收有用物质；4）具有选择性：透
8、过性和膜孔径。5）在常温下分离，物质无热变性。6）适应性强，可自动化控制。第三节 废水常用监测项目一、生物化学需氧量（Biochemical Oxygen Demand) 1.定义(BOD)：每升废水被微生物氧化分解时所消耗 的溶解氧的量。（mg/L)微生物氧化过程分为两阶段： （1）碳化： 有机碳 CO2 （CBOD） （2）硝化 还原氮 亚硝态氮、硝态氮（NBOD）二、化学耗氧量（COD chemical oxygen demand） （一）定义：在一定条件下采用强氧化剂处理水样时，消耗 该氧化剂的量，并折合成氧量；表示水中还原物质的量，但主要是有机物的量，是衡量水中有机物污染的指标。 B
9、OD与COD的关系： COD代表了废水中有机物的总量，BOD反映了微生物可降解有机物含碳量。 COD=CODB+CODNB CODB：可生物降解COD CODNB：不可生物降解的COD三、总有机碳（total organic carbonTOC) 方法：TOC=TC-TIC 水样总碳量（TC）950 高温，水 样 气化燃烧测定气体中CO2的含量，确定碳元素量。 无机碳含量 （TIC）150低温燃烧 希望通过实验确立TOC与COD和BOD5的关系： COD/TOC=2.67 四、固体物质（一）TS（总固体）：单位体积水样在蒸干后残留物重量SS（悬浮固体）+DS（溶解固体）（二）VS（挥发性固体）
10、 FS（非挥发性固体） 将水样中的固体物置于马福炉中，在下灼烧h， 固体中有机物挥发，此为挥发性固体，残剩的固体为非挥发性固体五、含氮化合物1.总氮和总凯氏氮 在废水中有四种氮（总氮）：有机氮、氨氮(NH4+_N)、 亚硝酸盐氮(NO2-_N)、硝酸盐氮(NO3 -_N)2、氨氮：NH3 + NH4+-N六、含磷化合物 含磷化合物主要来自于人体排泄物和洗涤剂的使用。以及磷肥和某些含磷工业废水（马铃薯加工厂、骨粉厂、牲畜养殖厂）七、其他包括重金属、酚类、石油类、表面活性剂等本章小结：1、水体的污染现状及对人体、水生生物、工农业生产的危害。2、水体的污染源（来源、性质、种类）及其进入水体后带来的危
11、害。3、水污染防止原则、措施。4、废水处理的方法。5、废水常用的监测项目。 （1）BOD5、COD、TOC的定义，相互关系。 （2）固体污染物的存在形式、废水中总氮、总凯氏氮定义。 （3）其它监测项目。第二章 废水生物处理的原理第一节 微生物的特点与废水生物处理一、微生物的特点1、种类多、分布广、代谢类型多样2、繁殖快3、数量多4、代谢强度大5、易变异二、水体的自净由污染源排放点流经一段距离后有机物降解，变为洁净。 自净过程的变化： 1、 污染物浓度由高到低。 2、溶氧浓度先降后升。 3、生物相先异养细菌高峰,再原生动物、再藻类高峰。水体自净过程中作用：1、物理净化作用：2、化学净化作用：3、
12、生物净化作用：第二节 工业废水生物处理的可行性提出问题：有机物质的可生物降解性如何？ 工业废水有否对微生物产生抑制或毒害？微生物所要求的环境条件及营养物质能否得到满足？一、污染物的微生物降解与转化（一）化学结构与生物降解的相关性：1、烃类化合物：链烃比环烃易分解，不饱和 烃比饱和烃易分解。2、主要分子链：主要分子链上的C被其它 元素替代时，对生物氧化的抗阻性增强。3、碳氢键：对生物氧化抗阻性小。4、官能团的性质和数量：5、分子量的大小：高分子化合物会使生物降 解性降低。二）生物组分的大分子有机物的降解（书40页）1、多糖类生物降解： 包括纤维素、淀粉、原果胶、半纤维素等。2、木质素的生物降解：
13、3、脂类的降解4、烃类化合物的生物降解： 包括：烷烃、烯烃、芳烃类若测定时A线和B线重合或位于其下时（C线），认为废水为不可生物降解。要关注tA时间，自A点后，A线和B线基本平行，说明废水中的有机物基本降解完。氧化降解百分率E%=AB MLVSS COD 100%式中：ABtA时段呼吸耗氧量与内源呼吸 好氧量，差值为AB段，毫克/克MIVSS MLVSS实验中活性污泥浓度，毫克/升。 认为tA5日，E30%时，可行， E45%时，更好4、测生物氧化率： 用活性污泥作为测定用微生物，单一的有机物作为被测底物，在瓦式呼吸仪上测好氧量，计算生物氧化率。= 瓦氏呼吸仪好氧量 理论好氧量 甲苯 53% 苯 24%5、培养法：小型试验，测定进出水的COD和BOD5等水质指标，观察镜检生物相。 但要考虑活性污泥菌种是否驯化，它对生物降解性的测试结果影响很大。 五天生物氧化率（%） 化合物 未驯化 驯化 苯 24 58 甲苯 53 73三、废水好氧生物处理作用原理一般来说，有机物浓度不高，供氧速率满足时，采用好氧处理。好处为时间短，效率高，
