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1、第四节 废水的生物处理（一）生物处理废水基础知识1.生物处理中常见的微生物微生物微生物植物藻类植物藻类动物动物原生动物单细胞动物：肉足虫类、鞭毛虫类、纤毛虫类原生动物单细胞动物：肉足虫类、鞭毛虫类、纤毛虫类后生动物多细胞动物：轮虫、线虫后生动物多细胞动物：轮虫、线虫菌类菌类细细 菌菌放线菌放线菌酵母菌酵母菌霉霉 菌菌病病 毒毒原核生物原核生物真核生物（真菌）真核生物（真菌） 一组活性污泥图片（细菌）菌胶团菌胶团污泥细碎污泥细碎菌胶团菌胶团菌胶团菌胶团肉足虫（变形虫）肉足虫（变形虫）游泳型纤毛虫游泳型纤毛虫固着型纤毛虫（累枝虫）固着型纤毛虫（累枝虫） 一组活性污泥图片（原生动物）游泳型纤毛虫（草
2、履虫）游泳型纤毛虫（草履虫）轮虫轮虫轮虫轮虫 一组活性污泥图片（后生动物）原生动物和后生动物可以作为指示微生物2. 细菌的新陈代谢11）营养物及作用）营养物及作用80809090水水10102020干物质干物质1010无机物无机物9090有机物有机物Fe 1%Fe 1%K 6%K 6%MnMn 8% 8%P 50%P 50%S 15%S 15%Na 11%Na 11%Ca 9%Ca 9%C 53.1%C 53.1%O 28.3%O 28.3%N 12.4%N 12.4%H 6.2%H 6.2%2）营养类型菌类碳源氮源能源代表异养菌有机物有机物或无机物有机物分解释放的化学能大多数细菌自养菌CO2
3、或碳酸盐氨或硝酸盐光能或化学能硫化细菌硝化细菌兼性菌无机物或有机物有机物或无机物光能或有机物释放的化学能氢细菌、红螺菌3）微生物的呼吸类型a.异养型微生物：有机物为底物，终点产物是无机物C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+2817.3KJb.自养型微生物：无机物为底物，终点产物是无机物H2S+2O2=H2SO4+能量NH4+2O2=NO3-+2H+H2O+能量（1）好氧呼吸（2）厌氧呼吸a.发酵：供氢体和受氢体都是有机物C6H12O6=2CH3COCOOH+4H2CH3COCOOH =2CO2+2CH3CHO4H+2CH3CHO=2CH3CH2OH总反应式：C6H12O6 = 2CH3
4、CH2OH+ 2CO2+92KJb.无氧呼吸：受氢体是无机氧化物C6H12O6+6H2O=6CO2+24H24H+4NO3-=2N2+12H2O总反应式：C6H12O6+ 4NO3-= 6CO2+ 6H2O +2N2+1755.6KJ3. 微生物的生长规律（1）AB段：停滞期（2）BC段：对数期（3）CD段：静止期（4）DE段：衰老期活细菌数对数停滞期对数期静止期衰老期培养时间微生物的生长曲线DBCA0E4. 微生物的生长环境（1）微生物的营养：碳源、氮、磷营养，BOD:N:P=100:5:1。（2）温度：类型最低温度最适温度最高温度存在环境嗜冷微生物05102030水冷藏物中嗜温微生物525
5、374550大多数环境中嗜热微生物3050607080土壤、温泉、堆肥中微生物生长的温度范围 单位：0C（3）pH值： 微生物种类最低pH值最适pH值最高pH值细菌和放线菌5.07.08.010.0酵母菌2.53.86.08.0霉菌1.53.06.010.0微生物生长的pH范围（4）毒物：重金属、硫化物、氰氢酸、木材提取物等毒物名称容许浓度（mg/l）毒物名称容许浓度（mg/l）锌520游离氯0.11铜520氯苯100铅1硝酸根50000铬酸盐520硫酸根5000氰520醋酸根100150硫1030苯100氨1001000酚100亚砷酸盐5甲醛100150砷酸盐20丙酮9000废水生物处理的毒
6、物容许浓度5. 废水的生物处理5.1 5.1 废水的好氧生物处理废水的好氧生物处理有机物氧微生物（C.O.H.N.S.P）原生质（微生物的增长）CO2.H2O.NH3SO42-.PO43-能热合成分解2/31/3.随水排出好氧生物处理过程中有机物转化示意图5. 废水的生物处理5.2 5.2 废水的厌氧生物处理废水的厌氧生物处理有机物微生物（C.O.H.N.S.P）原生质（微生物的增长）有机酸、醇、CO2、NH3、H2S等 能原生质（微生物的增长）CH4、CO2、NH3、H2S能产气阶段产酸阶段厌氧生物处理过程中有机物转化示意图合成合成分解分解好氧处理与厌氧处理的区别好氧处理厌氧处理微 生物 种
7、群 好氧微生物和兼性微生物先是厌氧菌和兼性菌，后是另一类厌氧菌产 物CO2、H2O、NO3或NO2 、NO3、PO43-、SO42-分解彻底，产能多；基本无害，出水无异臭。 CH4、NH3、胺化物或N2、H2S等，氧化不彻底，产能少；产物复杂，出水异臭。 反 应速 率有机物转化快，停留时间短，设备体积小。有机物转化慢，停留时间长，设备体积大。 对 环境 要求要求充分供氧， 对环境要求不太严 。绝对厌氧，对环境pH、温度等要求严格。 5.3 厌氧与好氧比较之优点(1)不需设置曝气装置这样既节省能量，又减少设备投资；厌氧厌氧废水处理技术在废水处理成本上比好氧处理便宜得多；废水处理技术在废水处理成本
8、上比好氧处理便宜得多；(2)降解单位质量有机污染物，产生的生物固体量较少，仅相当于好氧处理法中的1/31/5；厌氧方法产生的剩余污泥量比好氧法厌氧方法产生的剩余污泥量比好氧法少得多；少得多；(3)厌氧生物质中约有11N与20的P，生物质产量较少，厌氧方厌氧方法对营养物的需求量小；法对营养物的需求量小；(4)每降解1kg的COD，产CH4约为0.35m3；既消除污染，又回收了能源，一举两得；(5) 厌氧方法的菌种（例如厌氧颗粒污泥）可以在中止供给废水和厌氧方法的菌种（例如厌氧颗粒污泥）可以在中止供给废水和营养的情况下保留其生物活性与良好的沉淀性能至少一年以上；营养的情况下保留其生物活性与良好的沉
9、淀性能至少一年以上；(6)厌氧法具有较强的耐有机物冲击负荷能力。可处理高浓度的有可处理高浓度的有机废水，当废水浓度较高时，不需要大量稀释水。机废水，当废水浓度较高时，不需要大量稀释水。5.4 厌氧与好氧比较之缺点(1)相对每单位生物质的基质去除率较低，为同一基质好氧处理时的1/41/10；出水出水COD浓度高于好氧处理，原则上仍需浓度高于好氧处理，原则上仍需要后处理才能达到较高的排水标准；要后处理才能达到较高的排水标准；(2)污泥增长慢，去除1kg的COD，产生0.040.08kg的悬浮固体。因此厌氧反应器初次启动缓慢，一般需要一般需要812周时间，周时间，而且在正常运行时，突然废水流量下降时
10、，维持系统生物污泥量是十分重要的问题。(3)厌氧过程中会产生硫化氢、有机酸、醛类等化学物质，其中有的物质既有恶臭又有腐蚀性；(4) 某些氧化性的物质对厌氧微生物有一定的毒性和抑制作用。好氧生物处理技术及其设备活性污泥法活性污泥法生物膜法生物膜法普通活性污泥法普通活性污泥法阶段曝气法阶段曝气法渐减曝气法渐减曝气法吸附再生活性污泥法吸附再生活性污泥法完全混合活性污泥法完全混合活性污泥法序批式活性污泥法序批式活性污泥法生物滤池生物滤池生物转盘生物转盘生物接触氧化生物接触氧化生物流化床生物流化床好氧生物好氧生物处理技术处理技术生物膜法与活性污泥法均属于好氧生物处理技术。生物膜法与活性污泥法均属于好氧生
11、物处理技术。 共共同同特特点点：是是在在有有氧氧的的条条件件下下，利利用用好好氧氧微微生生物物来来氧化分解污水中可生物降解的有机物。氧化分解污水中可生物降解的有机物。 不不同同之之处处：微微生生物物在在处处理理构构筑筑物物中中的的生生存存方方式式有有所所不同。不同。微生物生存方式：微生物生存方式：活活性性污污泥泥法法：曝曝气气池池中中微微生生物物以以絮絮状状体体形形式式，悬悬浮浮于于曝曝气气池池混混合合液中不断生长繁殖（悬浮生长）。液中不断生长繁殖（悬浮生长）。生生物物膜膜法法：反反应应器器中中微微生生物物附附着着在在载载体体的的表表面面上上形形成成一一种种生生物物膜膜，当当废废水水流流经经其
12、其表表面面时时，生生物物膜膜、水水和和空空气气相相互互接接触触，发发生生生生物物化学反应（附着生长）。化学反应（附着生长）。 固固着着于于固固体体表表面面上上的的微微生生物物对对废废水水水水质质、水水量量的的变变化化有有较较强强的的适适应应性性；和和活活性性污污泥泥法法相相比比，管管理理较较方方便便；由由于于微微生生物物固固着着于于固固体体表表面面，即即使使增增殖殖速速度度较较慢慢的的微微生生物物也也能能生生息息，从从而而构构成成了了稳定的生态系。稳定的生态系。 (二)生物膜法4 4 生物接触氧化法生物接触氧化法 2 2 生物滤池生物滤池3 3 生物转盘生物转盘5 5 生物流化床生物流化床1
13、1 基本原理基本原理1 生物膜法基本原理依靠固着于载体载体表面的微生物膜来净化有机物（附着生长反应器 ）碎石卵石焦炭塑料材料真菌藻类原生动物后生动物一些肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫细菌（好氧、厌氧、兼性）生物膜的组成1.1 生物膜法的净化原理 膜的表面吸取营养和溶解氧容易，微生物生长繁殖迅速，形成了好氧微生物和兼性微生物组成的好氧层（12mm）。 内部营养和溶解氧的供应条件差，生长繁殖受到限制，好氧微生物难以生活，形成了厌氧微生物和兼性微生物组成的厌氧层。1.2 生物膜法的流程1.3 生物膜法的特点1）微生物固着于固体表面，对废水水质、水量的变化）微生物固着于固体表面，对废水水质、水量的变化有较
14、强的适应性；有较强的适应性；2）管理较方便；）管理较方便；3）由于微生物固着于固体表面，即使增殖速度慢的微）由于微生物固着于固体表面，即使增殖速度慢的微生物也能生息，从而构成稳定的生态系。高营养级的微生物也能生息，从而构成稳定的生态系。高营养级的微生物越多，污泥量自然就越少。生物越多，污泥量自然就越少。生物膜法分为以下三类：生物膜法分为以下三类： 1 1）润壁型生物膜法）润壁型生物膜法废水和空气沿固定的或转动的接触介质表面的生物废水和空气沿固定的或转动的接触介质表面的生物膜流过，如膜流过，如生物滤池和生物转盘生物滤池和生物转盘等；等； 2 2）浸没型生物膜法）浸没型生物膜法接触滤料固定在曝气池
15、内，完全浸没在水中，采用接触滤料固定在曝气池内，完全浸没在水中，采用鼓风曝气，如鼓风曝气，如生物接触氧化生物接触氧化； 3 3）流动床型生物膜法）流动床型生物膜法使附着有生物膜的活性炭、砂等小粒径接触介质使附着有生物膜的活性炭、砂等小粒径接触介质悬浮流动于曝气池中，如悬浮流动于曝气池中，如生物流化床生物流化床。2生物滤池生物滤池生物滤池于生物滤池于18891889年在劳伦斯实验厂首先开始研究，年在劳伦斯实验厂首先开始研究，19101910年后期在美国开始了大规模的应用，年后期在美国开始了大规模的应用，2020世纪世纪7070年代逐年代逐步被好氧法代替，随着新型滤料的不断诞生，生物滤池步被好氧法
16、代替，随着新型滤料的不断诞生，生物滤池又又得到了的改进，应用范围不断扩大得到了的改进，应用范围不断扩大。典型的生物滤池的构造 滤 床 布水设备排水系统自然通风,不设曝气系统.2.1 生物滤池的构造生物滤池的构造建设中的生物滤池滤滤 床床 滤床由池体和滤料组成。滤料是微生物生长栖息的场所，滤床由池体和滤料组成。滤料是微生物生长栖息的场所，理想的滤料应具备下述特性：理想的滤料应具备下述特性： 单位体积滤料的表面积要大；单位体积滤料的表面积要大；能为微生物附着提供大能为微生物附着提供大量的表面积：量的表面积： 使污水以液膜状态流过生物膜；使污水以液膜状态流过生物膜； 有足够的空隙率，保证通风（即保证
17、氧的供给）和使有足够的空隙率，保证通风（即保证氧的供给）和使脱落的生物膜能随水流出滤池；脱落的生物膜能随水流出滤池； 物理化学性质稳定，对微生物的增殖无危害作用物理化学性质稳定，对微生物的增殖无危害作用不被不被微生物分解，也不抑制微生物生长微生物分解，也不抑制微生物生长； 有一定机械强度，不易变形和破碎；有一定机械强度，不易变形和破碎； 价格低廉。价格低廉。几种常见滤料 比表面积在98340m2/m3，孔隙率为9395 比表面积在81195m2/m3，孔隙率为9395比表面积65100m2/m3，孔隙率4550 塑料滤料塑料滤料 比重小，孔隙率高，滤床高度不但可以提高，而且可以采用双层或多层构
18、造。 国外一般采用双层滤床，高7m左右；国内常采用多层的“塔式”结构，高度在10m以上。 石质拳状滤料石质拳状滤料 滤床高度：12.5m。 孔隙率低，滤床过高会影响通风； 太重, 过高会影响排水系统和滤池基础结构。滤床高度同滤料种类的关系布水设备为了使污水能均匀地分布在整个滤床表面上布水设备有布水设备有固定式固定式和和移动移动式式两种。两种。固定式布水装置由固定式布水装置由虹吸装置、馈水池、布水管道和喷嘴虹吸装置、馈水池、布水管道和喷嘴组成，喷水是组成，喷水是间隙的，所以布水不均匀，配水的水头要高，配水池也较高（配水面间隙的，所以布水不均匀，配水的水头要高，配水池也较高（配水面高高0.90.9
19、2.1m2.1m），），故目前应用较少。故目前应用较少。 移动移动式布水器组成及重要参数：式布水器组成及重要参数：水竖管和可水竖管和可旋转的布水横管组成，横管可以是多根，布水小旋转的布水横管组成，横管可以是多根，布水小孔的直径孔的直径101015mm15mm，布水横管距滤料表面的高度布水横管距滤料表面的高度0.150.150.25m0.25m，喷水旋转所需的水头喷水旋转所需的水头0.60.61.5m1.5m，布水器在水压反推动力下旋转。布水器在水压反推动力下旋转。 旋转布水器的特点：旋转布水器的特点：布水比较均匀，淋水周期布水比较均匀，淋水周期短，水力冲刷作用强；缺点时喷水孔易堵，低温短，水力
20、冲刷作用强；缺点时喷水孔易堵，低温时要采用防冻措施，仅适用于圆形池。时要采用防冻措施，仅适用于圆形池。排水系统排水系统l l 排水系统的作用：收集滤床流出的污水与生物膜；保证通排水系统的作用：收集滤床流出的污水与生物膜；保证通风；支撑滤料风；支撑滤料 l 排水系统组成：池子底面及开设于其上的沟渠。排水系统组成：池子底面及开设于其上的沟渠。 l 重要参数：池子底面坡度重要参数：池子底面坡度(0.01(0.010.03) 0.03) ；排水沟坡度；排水沟坡度0.0050.0050.020.02。排水总渠坡度。排水总渠坡度0.0030.0030.0050.005。 l 重要提示重要提示：要保证不积淤
21、流速：要保证不积淤流速( (通常采用通常采用0.6m0.6ms)s)， 排水渠穿过池壁的地方，应设排水和通风孔洞，通风面积应排水渠穿过池壁的地方，应设排水和通风孔洞，通风面积应不小于过水断面。排水口可设于池壁的一侧或数侧，但通风不小于过水断面。排水口可设于池壁的一侧或数侧，但通风口必须均匀分布于池壁的两对边或四周。口必须均匀分布于池壁的两对边或四周。2.2生物滤池的工艺类型生物滤池的工艺类型生物滤池分为生物滤池分为普通生物滤池普通生物滤池、高负荷生物滤高负荷生物滤池和池和超负荷生物滤池超负荷生物滤池（塔式生物滤池）。塔式生物滤池）。优点：处理效果好，BOD5去除率可达90%以上，出水BOD5可
22、下降到25mg/L以下，硝酸盐含量在10mg/L左右，出水水质稳定。缺点：占地面积大，易于堵塞，影响环境卫生。普通生物滤池第一代工艺滤料粒径较小(2570mm)，滤料层高度通常只有23m左右，多不采用回流措施；高负荷生物滤池第二代工艺处理水回流：（1）可以均化与稳定进水水质；（2）加大水力负荷及时地冲刷过厚和老化的生物膜，加速生物膜更新，抑制厌氧层发育，使生物膜保持较高的活性；（3）抑制滤池蝇的过度滋长，减轻臭味。通过限制进水BOD5和采取处理水回流等技术措施，大幅度地提高了滤池的负荷率塔式生物滤池工艺特点：（1）内部形成较强的拔风状态，通风良好，污水、空气、滤料接触充分，充氧效果良好，传质速
23、度快；（2）高负荷率，水力负荷为高负荷生物滤池210倍，生物膜活性高，净化效率也较高；（3） 滤层内部的分层，能够承受较高的有机污染物的冲击负荷。第三代生物滤池高度达20m之多，常采用回流措施。采用塑料滤料。塔式生物滤池滤滤料料滤滤料料滤滤料料进进进进水水水水沉淀沉淀沉淀沉淀池池池池观察窗观察窗观察窗观察窗出出出出水水水水2.3 工艺流程初次沉淀池生物滤池二次沉淀池初次沉淀池生物滤池二次沉淀池初次沉淀池一级滤池二级滤池二次沉淀池初次沉淀池一级滤池二级滤池二次沉淀池A 增加生物膜的量B 稀释进水CD2.4 影响生物滤池功能的主要因素滤床的比表面积和孔隙率：越大越好。滤床的高度：有机物的去除率随高
24、度的增加而提高，但不能太高。负荷：有机负荷和水力负荷回流：提高滤率；改善水质，提供营养元素和降低毒物浓度；调节和稳定进水作用等供氧：自然通风供氧。影响因素主要有池内温度和气温之差，滤池高度，滤料孔隙率，风力等。2.5 生物滤池的特点生物滤池的滤料是固定的，废水自上而下流过滤料层。上层以细菌为主，中下层细菌量逐渐减少，原生动物和微型后生动物逐渐增多。生物链较长，污泥量少，运行简易。依靠自然通风供氧，运行费用低。 生物转盘是在生物滤池的基础上发展起来的。净化效率相同，但构造却不同。广泛应用于生活污水及有机工业废水中小型水量和中低浓度的处理。3. 生物转盘3.1 生物转盘的构造3.2 生物转盘法的净
25、化原理去除废水中有机物的机理和生物滤池基本相同。节能：不需曝气；转盘转动搅拌水流，悬浮物不沉淀，不需要回流污泥，运行动力费用低生物量多，净化率高，适应性强。食物链长，污泥产量少。维护管理简单，功能稳定可靠，没有噪声。占地面积大，建设投资高，寒冷地区需作保温处理。3.3 生物转盘的特点空气驱动的生物转盘与沉淀池共建的生物转盘与曝气池相组合的生物转盘3.4 生物转盘的新进展4. 生物接触氧化法也称作浸没式生物滤池，它是指在反应池中设置惰性填料，已经预先充氧曝气的污水浸没并流经全部填料，污水中的有机物与填料上的生物膜广泛接触，在微生物的新陈代谢作用下污染物得到去除。 接触氧化池构造示例接触氧化池构造
26、示例4.1生物接触氧化池的构造酚醛树脂蜂窝填料酚醛树脂蜂窝填料4.2常用填料的类型聚乙烯蜂窝填料聚乙烯蜂窝填料软性填料半软性填料半软性填料4.3生物接触氧化法的特点 (1)填料的比表面积大，池内的充氧条件良好，生物固体量较高，具有较高的容积负荷； (2)一部分微生物附着生长在填料表面，不需污泥回流，没有污泥膨胀的问题，运行管理简便； (3)生物固体量多，水流完全混合，具有较强的耐冲击负荷能力； (4)生物膜具有丰富的生物相，污泥产量低。 缺点：填料易堵塞和更换，运行费用较高。三种处理工艺主要运行参数的比较处理工艺生物量/（g/L）BOD容积负荷/kg/(m3.d)水力停留时间/hBOD去除率/
27、%废水种类生物接触氧化法10203.06.00.51.58090城市废水生物接触氧化法10201.53.01.53.08090印染废水高负荷生物滤池0.77.01.2_7590城市废水塔式生物滤池0.77.01.03.0_6085城市废水普通活性污泥法1.53.00.40.94128595城市废水生物膜法处理造纸废水废水沉砂池出水格栅一沉池氧化池二沉池鼓风机营养盐加药泥浆泵泥浆泵浓缩池污泥池混合池污泥池带式脱水机离心脱水机泥饼泥饼加药 流化床是以砂、活性炭、焦炭一类的较小的惰性颗粒为载体充填在床内，载体表面被覆着生物膜，其质变轻，污水以一定流速从下向上流动，使载体处于流化状态。5.1 5.1
28、工作原理5 生物流化床生物流化床5.2 流化床的类型 根据生物流化床的供氧、脱膜和床体结构的不同，好氧生物流化床主要有两种类型：两相生物流化床三相生物流化床 （1）两相生物流化床（2）三相生物流化床 三相流化床设备较简单，操作亦较容易，此外，能耗也较二相流化床低。 三相生物流化床是气、液、固三相直接在流化床体内进行生化反应，不另设充氧设备和脱膜设备，载体表面的生物膜依靠气体的搅动作用，使颗粒之间剧烈摩擦而脱落。 三相生物流化床的设计应注意防止气泡在床内合并成大气泡而影响充氧效率。充氧方式减压释放空气充氧射流曝气充氧5.3 生物流化床的特点生物固体浓度高，水力停留时间可缩短，容积负荷相应提高，基
29、建费用相应减小不存在活性污泥发中常发生的污泥膨胀和其它生物膜法中存在的污泥堵塞现象适应不同浓度范围的废水，适应较大冲击负荷由于容积负荷和床体高度大，占地面积小（三）活性污泥法（Activated Sludge Process）活性污泥：废水的好氧处理过程中，因微生物的大量繁殖和吸附作用而形成的含有大量微生物的絮状体，是由多种微生物与废水中的悬浮物构成的。活性污泥法：有氧存在的条件下，活性污泥吸附吸收氧化降解废水中的有机污染物，一部分转化为无机物并提供微生物生长所需的能源，另一部分转化为微生物自身，通过沉降分离，使有机污染负荷高的废水得到净化。1、基本流程 活性污泥系统组成活性污泥系统组成曝气池
30、曝气池剩余污泥排放系统剩余污泥排放系统污泥回流系统污泥回流系统二沉池二沉池曝气系统曝气系统生物反应器生物反应器泥水分离泥水分离供氧，搅拌供氧，搅拌保持曝气池微生物浓度保持曝气池微生物浓度排放增殖污泥，保持系统稳定排放增殖污泥，保持系统稳定曝气池曝气池出水堰活性污泥混合液活性污泥的形态颜色黄褐色状态似矾花絮绒颗粒味道土腥味相对密度1.0021.006kg/L粒径0.020.2mm20100cm2/mL比表面积99%以上含水率2. 活性污泥中的微生物细菌、真菌、原生动物、后生动物等。3 活性污泥的净化原理（1）絮凝、吸附作用）絮凝、吸附作用生物聚合物是带有电荷的电解质。具有生物、物理、生物聚合物是
31、带有电荷的电解质。具有生物、物理、化学吸附作用和凝聚沉淀作用。化学吸附作用和凝聚沉淀作用。污水与活性污泥接触污水与活性污泥接触1540min，污水中大部分，污水中大部分有机物有机物(70%以上的以上的BOD，75%以上以上COD)迅速被去迅速被去除。此时的去除并非降解，而是被污泥吸附，粘着除。此时的去除并非降解，而是被污泥吸附，粘着在生物絮体的表面。在生物絮体的表面。（2）微生物的代谢）微生物的代谢 被吸附的有机物粘附在絮体表面，与微生物细胞接触，在被吸附的有机物粘附在絮体表面，与微生物细胞接触，在渗透膜的作用下，进入细胞体内，并在酶的作用下要不被降解，渗透膜的作用下，进入细胞体内，并在酶的作
32、用下要不被降解，要不被同化成细胞本身。要不被同化成细胞本身。（3 3）活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩）活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩I.污泥浓度（mixed liquor suspended solids, MLSSMLSS）：1L混合液内所含的悬浮固体的质量，单位g/L或mg/L。间接反映废水中所含微生物的浓度。II.污泥沉降比(setting velocity， SV)：一定量的曝气池混合液静置30min后，沉淀污泥与废水的体积比，以表示。反映了污泥的沉淀和凝聚性能的好坏。一般可达1530。III.污泥容积指数(sludge volume index， SVI)：一定量的曝气池混合液经30min沉
33、淀后，1g干污泥所占沉淀污泥容积的体积，也称污泥指数，单位mL/g。反映活性污泥的松散程度。一般控制在50150 mL/g。曝气方式曝气方式1.鼓风曝气系统2.机械曝气装置3.鼓风+机械曝气系统曝气作用曝气作用1.充氧2.搅拌、混合4 曝气设备鼓风曝气（扩散曝气）：将空气分散成空气泡，增大空气和混合液的接触界面，把空气中的氧溶解于水。机械曝气（表面曝气）：把大量的混合液水滴和膜状水抛向空气中，然后挟带空气形成水气混合物回到曝气池中，由于气水接触界面大，使空气中的氧很快溶入水中。（1). 鼓风曝气空气净化器 鼓 风 机 空气输配管系统 扩 散 器 空气净化器的目的是改善整个曝气系统的运行状态和防
34、止扩散器阻塞。鼓风曝气空气净化器 鼓 风 机 空气输配管系统 扩 散 器 鼓风机供应压缩空气风量要满足生化反应所需的氧量和能保持混合液悬浮固体呈悬浮状态。风压要满足克服管道系统和扩散器的摩阻损耗以及扩散器上部的静水压。罗茨鼓风机：适用于中小型污水厂，噪声大，必须采取消音、隔音措施离心式鼓风机：噪声小，效率高，适用于大中型污水厂三叶式罗茨鼓风机常用鼓风机形式多极离心风机多级风机鼓风曝气空气净化器 鼓 风 机 扩 散 器 空气输配管系统 负责将空气输送到空气扩散器。要求沿程阻力损失小,曝气设备各点压力均衡,空气干管和支管流速符合设计要求，配备必要的手动阀和电动调节阀门。鼓风曝气空气净化器 鼓 风
35、机 扩 散 器 扩散器的作用是将空气分散成小气泡,增大空气和混合液之间的接触界面，把空气中的氧溶解于水中。空气输配管系统小气泡扩散器中气泡扩散器大气泡扩散器微气泡扩散器扩散器的类型（1 1）小气泡扩散装置：）小气泡扩散装置：微孔材料制成的扩散板和扩散管等，其特点是气泡小（直径在微孔材料制成的扩散板和扩散管等，其特点是气泡小（直径在1.5mm以下），氧利用率以下），氧利用率15%-20%，但阻力大，易阻塞；，但阻力大，易阻塞；（2 2）中气泡扩散装置：）中气泡扩散装置：常用穿孔管，孔直径为常用穿孔管，孔直径为23mm，孔眼气体流速不小于，孔眼气体流速不小于10m/s,以以防堵塞，其特点是氧利用率
36、防堵塞，其特点是氧利用率8%-12%，但空气压力损失较小；，但空气压力损失较小；（3 3）大气泡扩散装置：）大气泡扩散装置：常用曝气竖管，直径为常用曝气竖管，直径为15mm左右，底口敞开，其特点是气泡大左右，底口敞开，其特点是气泡大（直径（直径3mm以上），分布不匀，氧利用率以上），分布不匀，氧利用率4%-6% ，不易堵塞；，不易堵塞；竖管，气泡直径竖管，气泡直径15mm15mm。（4 4）微气泡扩散装置：）微气泡扩散装置： 气泡直径气泡直径100um100um左右，左右，与混合液充分接触混合，促进氧的传递，与混合液充分接触混合，促进氧的传递，氧利用率氧利用率20%-30% ，气压损失较大，易
37、堵塞。气压损失较大，易堵塞。 扩 散 器 微孔曝气盘 微孔曝气管 ZDB型振动曝气器膜片式微孔曝气器KBB型可变微孔曝气器微孔曝气设备安装 穿孔曝气管机械曝气竖式曝气机卧式曝气刷(2) 机械曝气表曝机的转动轴和水面垂直，装有叶轮。曝气机的转动轴与水面平行,主要用于氧化沟 。充氧原理： (1)曝气设备的提水和输水作用，使曝气池内液体不断循环流动, 从而不断更新气液接触面, 不断吸氧； (2)曝气设备旋转时在周围形成水跃，并把液体抛向空中，剧烈搅动而卷进空气； (3)曝气设备高速旋转时，在后侧形成负压区而吸入空气。竖式表面曝气机 沉水曝气机表面曝气机倒伞形机械曝气器平板形机械曝气器卧式曝气刷 充氧
38、原理：在垂直于转动轴的方向装有不锈钢丝（转刷）或板条，转动时，钢丝或板条把大量液滴抛向空中，并使液面剧烈波动，促进氧的溶解；同时推动混合液在池内回流，促进溶解氧的扩散。曝气转刷曝气转碟曝气池的类型（1 1）根根据据混混合合液液流流动动形形态态，可分为推流式、完全混合式和循环混合式三种；（2 2） 根根据据采采用用曝曝气气方方法法，可分为鼓风曝气池、机械曝气池以及二者联合使用的机械鼓风曝气池；（3 3）根根据据平平面面形形状状，可分为长方廊道形、圆形、方形以及环状跑道形等四种；（4 4）根根据据曝曝气气池池与与二二沉沉池池之之间间的的关关系系，可分为合建式（即曝气沉淀池）和分建式两种。5. 活性
39、污泥系统的主要运行方式(1)推流式曝气池 推流式曝气池的长宽比一般为510； 进水方式不限；出水用溢流堰。a 平面布置b 横断面布置推流式曝气池的池宽和有效水深之比一般为12。推流式曝气池推流式曝气池 池 形 根据和沉淀池的关系 圆 形 方 形 矩 形 分建式合建式(2) 完全混合曝气池鼓风曝气完全混合曝气池特征：池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同，生活环境基本相同；入流出现冲击负荷，池液组成变化小；池液中各个部分的需氧率比较均匀。进水一沉池二沉池出水回流污泥剩余污泥完全混合活性污泥法的应用进水一沉池曝气池二沉池出水污泥填埋压缩空气气浮池N.P浓缩池脱水机混凝剂 溶气水废水水质指标：BO
40、D5300400mg/l，COD12001600mg/l，SS=600800mg/L，pH为8；排水水质指标： BOD5100mg/l，COD300mg/l，SS0.3MPa溶气水量：30处理水量Al2(SO4)3投加量（对于COD）：1.01.4kg/kg污泥脱水：絮凝剂PAM投加量（对于干泥）：34kg/t处理效果项目原水初次沉淀生物处理化学处理全流程出水值去除率出水值去除率出水值去除率去除率BOD550348243293.41455.397.2COD18571763673358.030658.283.0SS56631145698085.8pH值7.39.07.18.77.17.66.16
41、.9运行特点良好的搅拌作用使微生物保持均匀悬浮状态，池内各点微生物所处状态均匀一致；由于具有良好的搅拌作用，进入曝气池的废水与池中有机物浓度较低的大量混合液充分混合，使废水得到了很好的稀释；压缩空气从搅拌叶轮下方进入后，粗大气泡迅速被剪切为细小气泡扩散到整个曝气池中，快速溶解氧，溶解氧均匀分布，氧的利用率高。构造特征：池体狭长，环形沟渠状，平面多椭圆或圆形。池深较浅，设有表面曝气装置。曝气装置作用：1、充氧 2、搅拌 3、推动水流流态特征：流态特征：介于推流式和完全混合式之间。（3 3）氧）氧 化化 沟（沟（oxidation ditchoxidation ditch） 氧化沟种类氧化沟种类氧
42、化沟处理厂俯视图采用曝气转刷的氧化沟采用曝气转碟的氧化沟采用表曝机的氧化沟氧化沟处理中段废水工艺流程中段废水机械细格栅集水池高位斜筛一沉池Carrousel氧化沟二沉池混合反应池调节均质池污泥回流池浓缩池机械脱水出水干泥焚烧或外运回流污泥剩余污泥处理效果项目原水纤维回收一沉池氧化沟二沉池全流程出水去除率出水去除率出水去除率出水去除率去除率COD224520608.2140631.734075.83128.286BOD561054311.038529.14189.3387.393.8SS1722151811.852865.25789.2528.897.0pH值7.837.87.527.4运行工艺
43、条件活性污泥浓度：46g/l污泥沉降体积：7090污泥体积指数：150200ml/g溶解氧：04mg/l混合液温度：10360C营养盐：BOD5:N:P=100:（12）:（0.20.4）污泥回流比：75以上水力停留时间：24h污泥龄：2530d处理工艺和运行情况总结Carrousel氧化沟具有较强的耐冲击负荷能力Carrousel氧化沟具有性状优良的活性污泥系统Carrousel氧化沟处理效果优良且稳定，COD去除率较常规的好氧生物处理工艺要高Carrousel氧化沟对AOX有较好的去除作用（4）吸附生物降解工艺（AB法）Adsorption-Biodegration A，B段各拥有自己的回
44、流系统，有各自的微生物群体A段：无初沉池，开放性生物系统；A段以高负荷或超高负荷运行，停留时间短，3060minA段主要依靠微生物吸附作用；BOD去除4070，可生化性改善。AB法特点B段：水质、水量稳定，净化功能充分发挥；以低负荷运行， 停留时间24h。处理效果稳定，具有抗冲击负荷和pH变化的能力。可以分期建设，条件成熟时候建设二级处理设备。（5）深井曝气活性污泥法特点：气液紊流大，液膜更新快，气液接触时间长，溶解氧的饱和浓度也由深度的增加而增加。（6）间歇式活性污泥法（SBR）间歇式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor)简称SBR法废水 格栅沉砂池初沉池 间歇式曝气
45、池处理水SBR工艺流程图SBR池SBR工艺的操作过程间歇式活性污泥法的优点(1)工艺简单，处理构筑物少，无二沉池和污泥回流系统，SBR用于工业废水处理，不需设置调节池。所以基建费用与运行费用都比较低；(2)运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果；(3)污泥沉淀性能好，SVI值较低，一般不会产生污泥膨胀；(4)反应推动力大，出水水质优于连续式活性污泥法；(5)SBR的运行操作、参数控制实施自动化后，可实现最佳运行状态。活性污泥法发展方向提高氧利用率减少占地面积减少运行费用提高运行管理自动化深度净化功能（脱N除P）悬浮生长型与附着生长物法的比较悬浮生长型与附着生长物法的比较
46、悬浮生长型生物法附着生长型生物法优 点缺 点适用条件优 点缺 点适用条件1. 设备简单2. 容积负荷高3. 有机负荷高4. 处理程度高1. 可能引起污泥膨胀2. 运行操作技术要求高3. 对生物脱氮只能在低负荷情况下运行；4. 能耗较高如氧化沟宜用于要求出水水质较严或有脱氮要求的中小型污水厂1. 操作方便2. 耐冲击负荷较好；3. 剩余污泥少且易分离4. 能耗较低能在较短时间内完成生物脱氮1. 负荷较低；2. 处理程度较低3. 占地面积较大中、小规模的污水处理厂3 3、生物除磷：磷资源难以回、生物除磷：磷资源难以回收；收；2 2、反硝化脱氮与磷的聚集，、反硝化脱氮与磷的聚集，需要消耗大量需要消耗
47、大量CODCOD；1 1、好氧处理：、好氧处理：CODCOD氧化去除氧化去除和氨氮的硝化耗能巨大；和氨氮的硝化耗能巨大；4 4、耗能释放二氧化碳，产生、耗能释放二氧化碳，产生大量温室气体；大量温室气体；传统污水处理工艺传统污水处理工艺可持续发展的工艺可持续发展的工艺5 5、污泥产量：剩余污泥量大、污泥产量：剩余污泥量大1 1、厌氧处理：尽可能低的能源、厌氧处理：尽可能低的能源消耗、产生能源消耗、产生能源(CH4)(CH4)；2 2、反硝化脱氮和除磷，、反硝化脱氮和除磷，减少减少CODCOD的消耗，减少污泥的产生；的消耗，减少污泥的产生；3 3、结合化学除磷：磷的去除和、结合化学除磷：磷的去除和
48、回收；回收；4 4、减少减少CO2CO2的释放和水资源的释放和水资源的回收利用；的回收利用；5 5、污泥产量：剩余污泥量少、污泥产量：剩余污泥量少可持续发展的污水处理技术（四）废水的厌氧生物处理 以前通常能不用厌氧法处理的就不用以前通常能不用厌氧法处理的就不用以前通常能不用厌氧法处理的就不用以前通常能不用厌氧法处理的就不用，不得已时结合厌氧，不得已时结合厌氧处理与好氧处理先后处理，现在厌氧反应器发展迅速逐渐处理与好氧处理先后处理，现在厌氧反应器发展迅速逐渐成为水处理的新的主力设备。成为水处理的新的主力设备。1、厌氧生物处理的原理复复杂杂污污染染物物的的厌厌氧氧降降解解过过程程可可以以分分为为四
49、四个个阶阶段段水水解解阶阶段段、发发酵酵阶段（又称酸化阶段）、阶段（又称酸化阶段）、 产乙酸阶段产乙酸阶段、产甲烷阶段产甲烷阶段水解阶段水解阶段在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物水解为小分子的有机物在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物水解为小分子的有机物发酵阶段发酵阶段 梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌、拟杆菌等酸化细菌拟杆菌等酸化细菌吸收并转化为更为简单的化吸收并转化为更为简单的化合物分泌到细胞外，产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、合物分泌到细胞外，产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨等二氧化碳、氢气、氨等产乙酸阶段产乙酸阶段产乙酸阶段产乙酸阶段上上一一阶阶段段的的产产物物被被进进一一步步
50、转转化化为为乙乙酸酸、氢氢气气、碳碳酸酸以以及及新新的的细细胞胞物物质质，这这一一阶阶段段的的主主导导细细菌菌是是乙乙酸酸菌菌。同同时时水水中中有有硫硫酸酸盐盐时时，还还会会有有硫硫酸酸盐盐还还原原菌菌参参与与产产乙乙酸酸过程。过程。产甲烷阶段产甲烷阶段产甲烷阶段产甲烷阶段乙乙酸酸、氢氢气气、碳碳酸酸、甲甲酸酸和和甲甲醇醇等等被被甲甲烷烷菌菌利利用用被被转转化为甲烷和以及化为甲烷和以及甲烷菌甲烷菌细胞物质。细胞物质。经经过过这这些些阶阶段段大大分分子子的的有有机机物物就就被被转转化化为为甲甲烷烷、二二氧氧化碳、氢气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥。化碳、氢气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧
51、污泥。甲烷八叠球菌属复杂有机物复杂有机物1 1水解水解 2 2发酵发酵脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸 乙酸乙酸 H2 + CO23 3产乙酸产乙酸 CHCH4 4 + CO + CO2 2H2S+ CO2硫酸盐还原硫酸盐还原硫酸盐还原4 4产甲烷产甲烷4 4产甲烷产甲烷2、厌氧生物处理的影响因素pH值：6.87.2温度：中温（36一38）、高温（52一58）COD:N:P=800:5:1有毒物质：无机硫化物、氧化物、挥发有机酸、重金属离子、木材提取物、木素磺酸盐3、厌氧处理工艺的主要运行方式（1）第一代厌氧处理反应器厌氧消化池（2）第二代厌氧处理反应器升流式厌氧污泥床（UASB,Lettinga,1
52、979）厌氧滤池（AF,Young和McCarty,1972）厌氧附着膜膨胀床（AAFEB,J ewell,1980）下行式固定膜反应器（DSFF）厌氧流化床（AFB）（3）第三代厌氧处理反应器厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）内循环反应器（IC）升流式厌氧污泥床过滤器（UBF）升流式厌氧污泥床（upflow anaerobic sludge blanked,UASB）工作原理：废水从反应器底部进入，与工作原理：废水从反应器底部进入，与污泥床层的高浓度颗粒污泥接触，污染污泥床层的高浓度颗粒污泥接触，污染物被分解产生沼气。污水、污泥和沼气物被分解产生沼气。污水、污泥和沼气一起向上流动，进入反应器的上
53、部的三一起向上流动，进入反应器的上部的三相分离器，完成气、液、固三相的分离相分离器，完成气、液、固三相的分离。被分离的消化气从上部导出，被分离。被分离的消化气从上部导出，被分离的污泥则自动滑落到悬浮污泥层。出水的污泥则自动滑落到悬浮污泥层。出水则从澄清区流出。则从澄清区流出。UASB的特点a)厌氧颗粒污泥b)实现了污泥龄与水力停留时间的分离c)UASB对各类废水有很大的适应性d)三相分离器，对颗粒污泥避免了附设沉淀分离装置、辅助脱气装置和回流污泥设备，简化工艺，节约了投资和运行费用e)能耗低，产泥量少UASB反应器的组成(1)进水配水系统进水配水系统将废水尽可能均匀地分配到整个反应器，将废水尽
54、可能均匀地分配到整个反应器，并有水力搅拌功能。并有水力搅拌功能。(2)反应区反应区其中包括污泥床区和污泥悬浮层区，有机物主要其中包括污泥床区和污泥悬浮层区，有机物主要在这里被厌氧菌所分解。在这里被厌氧菌所分解。(3)三相分离器三相分离器由沉淀区、回流缝和气封组成，其功能是把由沉淀区、回流缝和气封组成，其功能是把沼气、污泥和液体分开。沼气、污泥和液体分开。(4)出水系统出水系统其作用是把沉淀区表层处理过的水均匀地其作用是把沉淀区表层处理过的水均匀地加加以收集，排出反应器。以收集，排出反应器。(5)气室气室也称集气罩，其作用是收集沼气。也称集气罩，其作用是收集沼气。(6)浮渣清除系统浮渣清除系统其
55、功能是清除沉淀区液面和气室表面的浮其功能是清除沉淀区液面和气室表面的浮渣，渣，根据需要设置根据需要设置。(7)排泥系统排泥系统其功能是均匀地排除反应区的剩余污泥。其功能是均匀地排除反应区的剩余污泥。全世界有几千座全世界有几千座UASB反应器，占所有厌氧反应器反应器，占所有厌氧反应器（第二（第二代以上）代以上）总数的总数的64%，应用广泛应用广泛64第三代厌氧反应器共同特点：微生物均以颗粒污泥固定化方式存在与反应器之中，反应器单位容积的生物量更高；能承受更高的水力负荷，并具有较高的有机污染物净化效能；具有较大的高径比，一般在510以上；占地面积小；动力消耗小。厌氧膨胀颗粒污泥床（expanded
56、 granular sludge blanket, EGSB）主要特点上升流速大，有机负荷率高；反应器高径比大，污泥床处于膨胀状态；反应器设有出水回流系统，更适合处理含悬浮性固体和有毒物质的废水颗粒污泥活性高，沉降性能好，粒径较大，强度较好污泥和废水充分混合、接触，适合处理低浓度有机废水IC反应器（internal circulation reactor, IC）IC反应器的优点平面布置占地面积小处理高纤维含量制浆废水不堵塞，不沉积抗冲击负荷能力强项目建设快，生物启动快碱的消耗少，运行成本更低维修成本少，使用寿命长颗粒污泥抗毒性强例1：厌氧-好氧与活性污泥法相结合的废水处理工艺流程福建南纸目前的废水状况项目废水量/（m3/d）COD/（mg/L）BOD/（mg/L）TSS/（mg/L）高浓DIP、TMP130001500035006500900100035006000低浓BKP、GP11000140006001000150160800900排放浓度1752.725.5例2：厌氧-A/O-物化法处理APMP废水
