水污染控制工程XXXX湖南科技大学(二)

幻灯片1第五篇有机污染物的生物化学转化处理第十三章生物处理基本概念和原理幻灯片21133..11生生化化处处理理方方法法及及其其分分类类生生化化处处理理法法定定义义（（高高式式PP8811、、8822））及及分分类类（（PP8811））底底物物（（有有机机物物））PP8822、、酶酶（（生生物物））生生物物分分解解代代谢谢（（异异化化PP8822））————有有机机物物降降解解生生物物合合成成代代谢谢（（同同化化，，PP8822））————细细胞胞增增殖殖异异养养微微生生物物————有有机机物物（（营营养养源源或或底底物物））自自养养微微生生物物————无无机机物物（（营营养养源源或或底底物物））分分解解代代谢谢包包括括发发酵酵（（实实为为厌厌氧氧））和和呼呼吸吸两两类类，，而而呼呼吸吸又又分分为为好好氧氧和和缺缺氧氧两两种种方方式式（（PP8822－－8866））生生物物脱脱氮氮与与除除磷磷（（PP8866－－8877））幻灯片3自然条件好氧塘（教材P248）等好氧法生物处理法悬浮生物法－活性污泥法及其变种、氧化沟等人工条件固着生物法－生物滤池及转盘、接触氧化、流化床自然条件厌氧塘（教材P255）等厌氧法悬浮生物法－厌氧消化、UASB法、化粪池人工条件固着生物法－厌氧滤池、厌氧流化床幻灯片41133..22污污泥泥微微生生物物增增长长规规律律及及其其影影响响因因素素污污泥泥————微微生生物物混混合合群群体体污污泥泥的的增增长长过过程程，，类类似似于于纯纯种种微微生生物物（（PP8888图图1111－－44）），，可可分分为为驯驯化化期期（（适适应应期期））、、对对数数增增殖殖期期、、稳稳定定期期（（减减速速增增殖殖期期））和和衰衰亡亡期期（（内内源源呼呼吸吸期期））等等几几个个阶阶段段。。每每个个阶阶段段，，污污泥泥增增殖殖速速率率（（类类似似PP8888图图1111－－44））、、有有机机物物((BBOODD))去去除除率率、、氧氧的的利利用用速速率率等等都都各各不不相相同同。。幻灯片511..污污泥泥微微生生物物增增长长曲曲线线①对数增殖期污泥经培养驯化后,F/M较大，营养充分，氧利用最大，微生物增殖速率和有机物降解速率最大。污泥活动力强，污泥松散，不易沉降(利用有机物不足)(F/M系营养与微生物之比)②减速增殖期(稳定期)F/M减小，有机物量成为增殖的限制因素，微生物增殖速率和有机物降解速率下降，污泥沉降性好，出水效果好。幻灯片6③③内内源源呼呼吸吸期期((衰衰减减期期))FF//MM最最小小，，((内内源源呼呼吸吸期期))微微生生物物活活动动能能力力低低，，絮絮凝凝体体沉沉降降性性好好，，此此时时污污泥泥量量出出现现下下降降，，出出水水水水质质较较好好。。22..污污泥泥微微生生物物生生长长的的影影响响因因素素（（PP9900－－9911））温温度度::好好氧氧法法2200～～3377℃℃;;厌厌氧氧法法3333～～3388℃℃((中中温温发发酵酵))ppHH值值::好好氧氧法法ppHH66..55～～88..55;;厌厌氧氧法法ppHH66..55～～88..00((77..00～～77..55))营营养养物物质质::CC((BBOODD55))::NN::PP==110000::55::11;;其其它它如如微微量量元元素素废废水水成成份份::主主要要是是控控制制有有毒毒物物浓浓度度,,以以防防微微生生物物中中毒毒废废水水BBOODD55浓浓度度::好好氧氧法法≤≤550000mmgg//ll,,厌厌氧氧法法≥≥22000000mmgg//ll溶溶解解氧氧DDOO::好好氧氧法法22～～33((缺缺氧氧≤≤00..55))mmgg//ll;;厌厌氧氧法法00幻灯片71133..33生生化化处处理理两两个个基基本本前前提提对对于于工工业业废废水水,,采采用用生生化化法法处处理理时时,,宜宜满满足足两两个个基基本本前前提提::可可生生化化性性及及毒毒物物浓浓度度限限制制((11))可可生生化化性性采采用用BBOODD55判判断断法法::BBOODD55//CCOODD00..33时时,,不不宜宜用用生生物物法法处处理理;;BBOODD55//CCOODD≥≥00..33时时,,可可以以用用生生物物法法处处理理;;BBOODD55//CCOODD00..4455时时,,生生物物法法处处理理具具优优越越性性..其其中中,,对对于于城城市市污污水水,,一一般般BBOODD55//CCOODD==00..55～～00..77..幻灯片8可可生生化化性性的的判判断断,,除除上上述述BBOODD55判判断断法法外外,,还还有有耗耗氧氧曲曲线线法法((微微量量呼呼吸吸仪仪或或生生化化需需氧氧量量测测定定瓶瓶测测定定))、、生生化化线线与与呼呼吸吸线线法法、、可可生生化化性性试试验验法法等等..((22))毒毒物物浓浓度度工工业业废废水水生生物物处处理理时时,,其其有有毒毒物物质质含含量量不不宜宜超超过过其其允允许许浓浓度度..参参考考有有关关参参考考书书或或相相关关资资料料..注注意意::允允许许浓浓度度可可随随环环境境((处处理理工工艺艺及及构构筑筑物物))及及驯驯化化情情况况而而变变化化..幻灯片91133..44生生化化反反应应动动力力学学基基础础1133..44..11微微生生物物增增长长及及有有机机物物降降解解动动力力学学1.微生物增长——莫诺特(Monod)方程(P94中11-16式)SKSuusmax幻灯片10——单位质量微生物的增殖速率(kg/kg•d)d-1——微生物最大比增殖速度f-1——饱和常数S——微生物周围即反应器中的底物浓度(mg/L)umaxusk2.有机物降解——劳伦斯－麦卡蒂方程(P96)SKXSvdtdSXdtSSdXdtdSvSKSvvSSmax0max)(底物降解速率)(,max22maxmaxSSSSKvKXSKXSKvdtdSSKvvKS，低底物浓度，，高底物浓度，幻灯片11城市污水一般有机物浓度低，常用描述，一级反应:SKv2XtkeSS2013.4.2微生物增长与有机物降解的关系——生化处理工程基本数学模式1.基本方程的推导假定:①反应器为完全混合式,即整个反应器中的微生物(M)浓度和底物(S)浓度不随位置而变化；②整个处理系统处于稳定状态,即整个反应器中的微生物(M)浓度和底物浓度(S)不随时间而变化;③氧的供应是充分的（好氧处理）.注意:M浓度和S浓度不随时间而变化,分别意味着剩余污泥及时排走(连续流)和废水水质得到充分均和——整个反应器系统按完全混合、连续流运行考虑。幻灯片12M净增=合成—内源消耗(1951年霍克莱金实验)esgdtdXdtdXdtdXMSdtdSYdtdX而MdtdS其中----有机物利用速率Y----产率系数，kgMLVSS/kgBOD。VdeXKdtdX----自身氧化率，d-1。幻灯片13VdMgXKdtdSYdtdX对dv积分VdeVXKQSSYX)(02.剩余污泥量计算VdeVXKQSSYX)(0微生物净增长量=微生物增长量—微生物衰减量式中ΔX——污泥增长量(kg/d)，Y——产率系数(污泥/BOD)Q——污水流量，S0、Se——污水进、出时的底物浓度Kd——微生物自身氧化(减)速率常数(kg污泥/kg污泥)幻灯片14幻灯片15习习题题与与思思考考题题11..底底物物的的含含义义??FF//MM呢呢??22..对对废废水水生生物物处处理理而而言言,,重重金金属属离离子子属属有有毒毒物物,,其其允允许许浓浓度度较较低低,,如如何何从从理理论论上上解解释释??33..某某有有机机废废水水,,BBOODD55440000mmgg//LL,,CCOODD990000mmgg//LL,,能能否否采采用用何何种种生生化化法法处处理理??为为什什么么??44..污污水水生生物物处处理理中中，，应应将将活活性性污污泥泥控控制制在在其其生生长长期期的的哪哪个个阶阶段段较较好好？？为为什什么么？？55..废废水水生生化化处处理理时时,,其其反反应应级级数数多多少少??其其中中的的城城市市污污水水呢呢??66..废废水水中中有有机机物物经经生生物物处处理理后后,,转转变变成成什什么么物物质质??77某某种种污污水水在在一一连连续续进进水水和和完完全全混混合合的的反反应应器器内内进进行行处处理理，，假假设设反反应应不不可可逆逆，，且且符符合合一一级级反反应应（（vv==kkSSAA）），，反反应应速速率率常常数数kk为为115500..00dd--11,,求求解解当当反反应应池池容容积积为为2200mm33、、反反应应效效率率为为9988％％时时，，该该反反应应器器能能够够处处理理的的污污水水流流量量为为多多大大？？((参参考考PP112222图图1122--2244))幻灯片16第十四章活性污泥法ActivatedSludgeProcesses幻灯片171144..11基基本本概概念念及及原原理理1144..11..11活活性性污污泥泥及及其其评评价价指指标标来来历历::11991122年年英英国国的的克克拉拉克克((CCllaarrkk))和和盖盖奇奇((GGaaggee))首首先先发发现现污污泥泥..11991166年年建建成成第第一一个个活活性性污污泥泥法法污污水水处处理理厂厂..（（PP110011））定定义义::向向污污水水注注入入空空气气进进行行曝曝气气，，并并持持续续一一段段时时间间以以后后，，污污水水中中即即生生成成一一种种絮絮凝凝体体。。这这种种絮絮凝凝体体主主要要是是由由大大量量繁繁殖殖的的微微生生物物群群体体所所构构成成，，它它有有巨巨大大的的表表面面积积和和很很强强的的吸吸附附性性能能，，称称为为活活性性污污泥泥。。幻灯片18评价指标：（1）混合液悬浮固体浓度(mixedliquorsuspensionsolid,MLSS)、混合液挥发性悬浮固体浓度(mixedliquorvolatilesuspensionsolid,MLVSS)单位均为mg/L或g/L，工程上还常用kg/m3。前者也称混合液污泥浓度（一般用X表示），后者则指混合液悬浮固体中的有机物浓度。一般活性污泥法中，MLSS浓度为2～4g/L。幻灯片19（（22））污污泥泥沉沉降降比比((sseettttlliinnggvvoolluummee,,sslluuddggeesseeddiimmeennttaattiioonnrraattiioo,,SSVV%%))污污泥泥沉沉降降比比是是指指曝曝气气池池混混合合液液在在ll0000mmLL量量筒筒中中，，静静置置沉沉降降3300mmiinn后后，，沉沉降降污污泥泥所所占占的的体体积积与与混混合合液液总总体体积积之之比比的的百百分分数数。。所所以以也也常常称称为为3300mmiinn沉沉降降比比。。正正常常的的活活性性污污泥泥在在沉沉降降3300mmiinn后后，，可可以以接接近近它它的的最最大大密密度度。。另另见见教教材材PP110033..幻灯片20（（33））污污泥泥体体积积指指数数((sslluuddggeevvoolluummeeiinnddeexx,,SSVVII))污污泥泥体体积积指指数数也也称称污污泥泥容容积积指指数数，，是是指指曝曝气气池池混混合合液液，，经经3300mmiinn静静置置沉沉降降后后，，沉沉降降污污泥泥体体积积中中11gg干干污污泥泥所所占占的的容容积积的的毫毫升升数数，，单单位位为为mmLL//gg，，但但一一般般不不标标出出。。它它与与污污