工业废水的生物处理.

第11讲工业废水的生物处理华中科技大学武昌分校工业废水的生物处理一、工业废水的生物处理概述1.废水生物处理的定义通过微生物的新陈代谢作用，将废水中有机物的一部分转化为微生物的细胞物质，另一部分转化为比较稳定的化学物质(无机物或简单有机物)的方法。2.生物处理的三大要素作用者：微生物——细菌；作用对象：有机物等；条件：最基本的条件是供氧情况，即氧的传递速率。1.有机物分类：(1)易降解有机物，且无毒害或抑制作用；(2)可降解有机物，但有毒害或抑制作用；(3)难降解有机物，且无毒害或抑制作用；(4)难降解有机物，但有毒害或抑制作用。14.1工业废水的可生化性2.四种评价方法(1)水质标准法：BOD5/COD＞0.45时为易生物降解BOD5/COD＞0.30时为可生物降解BOD5/COD＜0.30时为较难生物降解BOD5/COD＜0.20时为不宜生物降解BOD5/ThOD(理论需氧量）＞0.30时为可生物降解＜0.10时为不宜生物降解14.1工业废水的可生化性(2)微生物耗氧速度法底物耗氧速度与内源呼吸耗氧速度的比值来评价有机物的可生化性；(3)脱氢酶活性法脱氢酶类能使被氧化有机物的氢原子活化并传递给特定的受氢体，单位时间内脱氢酶活化氢的能力表现为它的活性；(4)有机化合物分子结构评价法14.1工业废水的可生化性14.2.1活性污泥法1.营养和温度的影响营养BOD：N：P=100:5:1温度工业废水的K值受温度影响较大2.活性污泥法的分类推流式活性污泥法完全混合式活性污泥法生物选择器—完全混合式活性污泥法14.2工业废水好氧生物处理3.生物膜法分类生物接触氧化法生物转盘生物滤池14.2工业废水好氧生物处理14.3.1概述厌氧生物处理法最早用于处理城市污水处理厂的沉淀污泥，后来用于处理高浓度有机废水。普通厌氧生物处理法的主要缺点是水力停留时间长，一般需要20～30d，消化池的容积大，基建费用和管理费用都较高。14.3工业废水厌氧生物处理厌氧生物处理优点（与好氧生物处理相比）：有机物负荷高污泥产量低能量需求低，还可以产生能量营养物需要量少应用范围广（好氧适用低浓度废水，厌氧可处理高浓度废水）对水温的适宜范围较广（厌氧有低温、中温、高温）厌氧生物处理优点厌氧处理设备启动时间较长（一般需8~12周）处理出水水质较差（一般在厌氧处理后串联好氧生物处理）对pH值较为敏感处理过程机理较为复杂（多种不同性质的微生物协同工作）常用的新型厌氧生物处理方法14.3.2厌氧生物处理设备厌氧接触法厌氧生物滤池升流式厌氧污泥床厌氧膨胀床和厌氧流化床厌氧生物转盘厌氧挡板式反应器复合厌氧法两相厌氧法1.厌氧接触法厌氧接触法是在厌氧反应器后设沉淀池，污泥进行回流，使厌氧反应器内污泥能维持较高的污泥浓度，降低水力停留时间。特点：1)在反应器与沉淀池之间设脱气器，维持真空度，尽可能地将混合液中的沼气脱除；（防止沼气在沉淀过程中使污泥上浮）2)在反应器与沉淀池之间设冷却器，使混合液的温度由下降，以抑制产甲烷菌在沉淀池内活动；3)投加混凝剂，提高沉淀效果。传统厌氧接触工艺示意图132、厌氧生物滤池厌氧生物滤池是装填滤料的厌氧反应器。厌氧微生物以生物膜的形态生长在滤料表面，废水淹没滤料，在生物膜的吸附作用和微生物的代谢作用以及滤料的截留作用下，废水中有机污染物被去除。特点：生物量浓度较高，有机负荷率较高；能承受冲击负荷勿需污泥回流；设备简单、能耗低、运行管理方便，费用低。升流式厌氧滤池降流式厌氧滤池根据水流方向，厌氧生物滤池可分为升流式和降流式两种形式。根据水流方向，厌氧生物滤池可分为升流式和降流式两种形式。升流式厌氧生物滤池，废水由底部进入，向上流动通过滤料层，处理水从滤池顶部旁侧升流式厌氧生物滤池中，生物量大部分以生物膜的形式附在滤料表面，少部分以厌氧活性污泥的形式存在于滤料的间隙中，它的生物总量比降流式厌氧生物滤池高。降流式厌氧生物滤池，处理水由滤池底部排出，沼气收集管仍设于池顶部上端，堵塞问题比升流式厌氧生物滤池少。3.升流式厌氧污泥床(UASB)集生物反应与沉淀于一体的厌氧反应器•进水配水系统，将进入反应器的废水均匀地分配到反应器整个横断面，起到水力搅拌并均匀上升•反应区，反应区内存留大量具有良好凝聚和沉淀性能的污泥，在池底部形成颗粒污泥层。废水从厌氧污泥床底部流入，与颗粒污泥层中的污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解有机物，同时产生的微小沼气气泡不断地放出。微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡。在颗粒污泥层上部，由于沼气的搅动，形成一个污泥浓度较小的悬浮污泥层。•三相分离器，其功能是将气体、固体和液体三相进行分离。•集气室，其功能是收集产生的沼气，并将其导出气室送往沼气柜。•处理水排出系统，均匀收集处理水并将其排出反应器。17UASB的结构形式UASB特点：污泥床内生物量多；容积负荷率高（4-16kgCOD/m3•d，一般好氧法为0.5-2kgCOD/m3•d)；设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不存在堵塞问题。4.厌氧膨胀床和厌氧流化床厌氧膨胀床和厌氧流化床内充填细小的固体颗粒填料，如石英砂、无烟煤、活性炭、陶粒和沸石等，填料粒径一般为0.2～lmm。废水从床底部流人，为使填料层膨胀，需将部分出水用循环泵进行回流，提高床内水流的上升流速。一般认为膨胀率为10％～20％称膨胀床，颗粒略呈膨胀状态，但仍保持互相接触；膨胀率为20％～70％时，称为流化床，颗粒在床中作无规则自由运动。厌氧膨胀床和厌氧流化床特点：细颗粒的填料为微生物附着生长提供比较大的比表面积，使床内具有很高的微生物浓度，水力停留时间短，耐冲击负荷能力强，运行稳定；载体处于膨胀状态，能防止载体堵塞；生物固体停留时间较长，运行稳定，剩余污泥量少。厌氧流化床反应器5.厌氧生物转盘厌氧生物转盘由盘片、密封的反应槽、转轴及驱动装置组成，上部加盖密封，防止液面上的空间有氧存在。盘片转动时的剪力将老化的生物膜剥下，在水中呈悬浮状态，随水流出槽外。厌氧生物转盘特点：1)微生物浓度高，可承受高额的有机物负荷；2)废水在反应器内按水平方向流动，勿需提升废水；3)可处理含悬浮固体较高的废水，不存在堵塞问题；4)可采用多级串联，各级微生物处于最佳的生存条件下；5)由于转盘转动，不断使老化生物膜脱落，使生物膜经常保持较高的活性。7.复合厌氧法复合厌氧法是在一个设备内由几种厌氧反应器复合而成的一种厌氧处理法。目前开发的多为升流式厌氧污泥床和厌氧生物滤池复合而成的升流式厌氧污泥床过滤器。可分为无三相分离器的升流式厌氧污泥床过滤器(UBF)和有三相分离器的升流式厌氧污泥床过滤器(UASB+AF)。厌氧复合床(AF+UASB)反应器图示纤维填料厌氧滤池和上流式厌氧污泥床复合法工艺8.两相厌氧法两相厌氧法是一种新型的厌氧生物处理工艺，有机底物的厌氧降解，可以分为产酸和产甲烷两个阶段。把这两个阶段的反应分别在两个独立的反应器内进行。分别创造各自最佳的环境条件，培养两类不同的微生物，并有旺盛的生理功能活动，将这两个反应器串联起来，形成能够承受较高的负荷率的两相厌氧发酵系统。两相厌氧法特点：1)能够向产酸菌、乙酸菌、产甲烷菌分别提供各自最佳的生长繁殖条件，使各个反应器达到最佳的运行效果；2)当进水负荷有大幅度变动时，酸化反应器存在着一定的缓冲作用，对后续的产甲烷反应器影响能够缓解，具有一定的耐冲击负荷的能力；3)酸化反应器反应进程快，水力停留时间短，负荷率高，能够减轻产甲烷反应器的负荷。29接触消化池-上流式污泥床两步消化工艺热交换器被废水加热到需要的温度水解产酸反应，控制条件之产生脂肪酸，尽量不产生沼气沉降分离，去除不溶性有机物产甲烷阶段，使第一步反应产生的有机酸生成甲烷和二氧化碳等最终产物