发酵废水的生物处理法

发酵废水的生物处理发酵废水生物处理第一节水污染及处理概述水体污染及危害：污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等；水体富营养化；水和水体底泥的物理、化学性质或生物群落组成发生变化；第一节水污染及处理概述发酵废水生物处理防止水体污染的途径（1）减少污染物的排放。①改革生产工艺。②综合利用废水。（2）废水无害化。（3）对水体及其污染源进行监测和管理。第一节水污染及处理概述发酵废水生物处理①pH值；②悬浮物质含量；③需氧有机物，主要测定BOD、COD等；④有毒物，如重金属、氰化物、亚硝酸盐；⑤其它特定指标，针对废水特点而定。例如核电排水的放射性指标、医院和生物制品废水的病原体指标等。第一节水污染及处理概述监测指标主要有：发酵废水生物处理或分离，或无害化。第一节水污染及处理概述废水处理技术物理法、化学法、生物法。发酵废水生物处理①物理法a沉淀法；b过滤法；c离心分离法；d气浮法；e蒸发结晶；f反渗透法；②化学方法a混凝法；b中和法；c化学沉淀法；d氧化还原法；e电渗析法；③生物方法a活性污泥法；b生物膜法和生物(氧化)塘法；c污水灌溉；第一节水污染及处理概述发酵废水生物处理废水处理流程废水中污染物成分极其复杂多样，任何一种处理方法都难以达到完全净化的目的，而常常要几种方法组成处理系统，才能达到处理的要求。按处理程度的不同，废水处理系统可分为一级处理、二级处理和深度处理。第一节水污染及处理概述发酵废水生物处理一级处理只除去废水中的悬浮物，以物理方法为主，处理后的废水一般还不能达到排放标准，是预处理。二级处理最常用的是生物处理法，能大幅度地除去废水中呈胶体和溶解状态的有机物，使废水符合排放标准。深度处理是进一步除去废水中悬浮物质，无机盐类及其它污染物质，使之达到工业用水或城市非饮用水的要求。第一节水污染及处理概述发酵废水生物处理项目一级标准二级标准三级标准pHBOD5(mg/L)COD/(ml/L)氨氮/(ml/L)磷酸盐/(ml/L)6-92060150.56-930120251.06-9----城市污水处理厂污染物排放浓度第一节水污染及处理概述发酵废水生物处理微生物对污染物质降解与转化的适应性微生物个体微小，比表面积大，代谢速率快；微生物种类繁多，分布广，代谢类型多，具有多种降解酶；微生物繁殖快，易变异，适应性强；微生物中存在有降解性质粒(plasmid)；共代谢作用(co-metabolism)；废水生物处理原理第一节水污染及处理概述发酵废水生物处理微生物对污染物降解与转化的途径矿化作用：有机物在微生物的作用下彻底分解为H2O、CO2和简单的无机化合物的过程。共代谢作用：当环境中存在其他可利用的碳源和能源时，难降解的化合物才能被利用(被修饰或转化但非彻底降解)。第一节水污染及处理概述发酵废水生物处理影响微生物降解转化作用的因素微生物的代谢活性、种类、生长状况；化合物的结构(生产“环境友好材料”)；环境因素：如温度、酸碱度、营养、氧、底物浓度；第一节水污染及处理概述发酵废水生物处理微生物对常见污染物的降解与转化有机物好氧降解的一般途径大分子有机物（多糖，脂肪，蛋白质，）小分子有机物丙酮酸乙酰－CoACo2+H2O胞外酶氧化脱羧三羧酸循环第一节水污染及处理概述发酵废水生物处理废水生物处理的类型据微生物种类好氧（兼性）微生物：活性污泥法、生物膜法；厌氧微生物：厌氧污泥法；藻类：氧化塘；据微生物生长方式悬浮生长：活性污泥法；附着生长：生物膜法；第一节水污染及处理概述发酵废水生物处理好氧生物处理生化需氧量：在20℃条件下，微生物好氧分解水样中有机物所消耗的氧量，如BOD5；评价有机污染物中易生物降解的部分。第一节水污染及处理概述发酵废水生物处理有机物被微生物摄取后，通过代谢活动，约有1/3被分解；约有2/3被转化，合成为新的原生质。第一节水污染及处理概述发酵废水生物处理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。目前对中、低浓度的有机废水(BOD5＜500mg/L)，基本上采用好氧生物处理法。在废水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。第一节水污染及处理概述发酵废水生物处理厌氧生物处理有机物的转化分为三部分进行：部分转化为CH4；部分被分解为CO2、H2O、NH3、H2S等无机物，并为细胞合成提供能量；少量用于原生质合成。故相对于好氧生物处理法，其污泥增长率小得多。第一节水污染及处理概述发酵废水生物处理第一节水污染及处理概述发酵废水生物处理由于废水厌氧生物处理过程不需另加氧源，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少、可回收能量（CH4）等优点。缺点是速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。为维持较高的反应速度，需维持较高的温度。对于有机污泥和高浓度有机废水(一般BOD5≥2000mg/L)可采用厌氧生物处理法。第一节水污染及处理概述发酵废水生物处理第二节活性污泥法活性污泥：由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。第二节活性污泥法发酵废水生物处理微生物、有机物、无机悬浮物、胶体物；活性污泥中的栖息生物以微生物(好氧)为主，细菌含量一般在107-108个/mL；原生动物103个/mL，原生动物中以纤毛虫居多；固着型纤毛虫可作为指示生物，如钟虫、盖纤虫、独缩虫、聚缩虫等出现且数量较多时，说明培养成熟且活性良好。活性污泥的组成第二节活性污泥法发酵废水生物处理活性污泥法的基本流程第二节活性污泥法发酵废水生物处理活性污泥降解污水中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：吸附阶段稳定阶段活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含有多糖类的黏性物质，污水中有机物转移到活性污泥上去。被吸附的有机物为微生物所利用。第二节活性污泥法发酵废水生物处理曝气过程中污水中有机物的变化残留在废水中的有机物从废水中去除的有机物微生物不能利用的有机物微生物能利用的有机物微生物能利用而尚未利用的有机物微生物不能利用的有机物微生物已利用的有机物（氧化和合成）（吸附量）增殖的生物体氧化产物废水中的有机物第二节活性污泥法发酵废水生物处理①污水中有机物的去除规律；②活性污泥利用有机物的规律；③活性污泥吸附有机物的规律。第二节活性污泥法发酵废水生物处理曝气过程中，污水中有机物的去除在较短时间(图中是5h左右)内就基本完成了；污水中的有机物先是转移到污泥上(③),然后逐渐为微生物所利用(②)；吸附作用在相当短的时间(图中是45min左右)内就基本完成了(③)；微生物利用有机物的过程比较缓慢(②)。第二节活性污泥法发酵废水生物处理气体传递和曝气池一、微生物。活性污泥；污泥驯化；二、有机物。处理对象，微生物的营养料；三、溶解氧。充足的溶解氧，为好氧微生物的生存、发挥氧化分解作用提供保障。构成活性污泥法的三个要素第二节活性污泥法发酵废水生物处理第三节生物滤池法一、生物滤池的构造1、滤床：滤床由滤料组成。滤料是微生物生长栖息的场所。第三节生物滤池法发酵废水生物处理2.布水设备第三节生物滤池法3.排水系统发酵废水生物处理二、生物滤池法的流程低负荷生物滤池又称普通生物滤池所示为传统的普通生物滤池的流程；第三节生物滤池法发酵废水生物处理交替式二级生物滤池第三节生物滤池法发酵废水生物处理几种常用的回流式生物滤池法的流程第三节生物滤池法发酵废水生物处理三、生物滤池的机理1.生物膜污水流过滤床时，有一部分污水、污染物和细菌附着在滤料表面上，微生物便在滤料表面大量繁殖，不久，形成一层充满微生物的粘膜，称为生物膜。这个起始阶段通常叫“挂膜”，是生物滤池的成熟期。生物膜是由细菌（好氧、厌氧、兼性）、真菌、藻类、原生动物、后生动物以及一些肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫等组成。第三节生物滤池法发酵废水生物处理2.影响生物滤池性能的主要因素（1）滤池高度滤床的上层和下层相比，生物膜量、微生物种类和去除有机物的速率均不相同。滤床上层，污水中有机物浓度较高，微生物繁殖速率高，种属较低级以细菌为主，生物膜量较多，有机物去除速率较高。随着滤床深度增加，微生物从低级趋向高级，种类逐渐增多，生物膜量从多到少。第三节生物滤池法发酵废水生物处理（3）回流利用污水厂的出水，或生物滤池出水稀释进水的做法称回流，回流水量与进水量之比叫回流比。（2）负荷率负荷率的单位是m3(水)/m3·d或m3(水)/m2·d；若提高负荷率，出水水质将相应有所下降。第三节生物滤池法（4）供氧生物滤池供氧不足，生物膜好氧层厚度变薄。发酵废水生物处理第四节氧化塘法氧化塘又称稳定塘，按塘内的微生物类型、供氧方式和功能等进行划分，可分类如下：1.好氧塘好氧塘的深度较浅，阳光能透至塘底，全部塘水都含有溶解氧，塘内菌藻共生，溶解氧主要是由藻类供给，好氧微生物起净化污水作用。第四节氧化塘法发酵废水生物处理第四节氧化塘法发酵废水生物处理2.兼性塘兼性塘的深度较大，上层为好氧区，藻类的光合作用和大气复氧作用使其有较高的溶解氧，由好氧微生物起净化污水作用；中层的溶解氧逐渐减少，称兼性区(过渡区)，由兼性微生物起净化作用；下层塘水无溶解氧，称厌氧区，沉淀污泥在塘底进行厌氧分解。第四节氧化塘法发酵废水生物处理第四节氧化塘法发酵废水生物处理3.厌氧塘厌氧塘的塘深在2m以上，有机负荷高，全部塘水均无溶解氧，呈厌氧状态，由厌氧微生物起净化作用，净化速度慢，污水在塘内停留时间长。第四节氧化塘法发酵废水生物处理4.曝气塘曝气塘采用人工曝气供氧，塘深在2m以上，全部塘水有溶解氧，由好氧微生物起净化作用，污水停留时间较短。第四节氧化塘法发酵废水生物处理5.深度处理塘深度处理塘又称三级处理塘或熟化塘，属于好氧塘。其进水有机污染物浓度很低，一般B0D5≤30mg/L。常用于处理传统二级处理厂的出水，提高出水水质，以满足受纳水体或回用水的水质要求。第四节氧化塘法发酵废水生物处理除上述几种常见的稳定塘以外，还有水生植物塘(塘内种植水葫芦、水花生等水生植物，以提高污水净化效果，特别是提高对磷、氮的净化效果)、生态塘(塘内养鱼、鸭、鹅等，通过食物链形成复杂的生态系统，以提高净化效果)、完全储存塘(完全蒸发塘)等也正在被广泛研究、开发和应用。第四节氧化塘法发酵废水生物处理第五节厌氧生物处理法污泥的消化过程分为两个阶段。固态有机物液化；降解产物气化；(二阶段学说)一、原理消化过程液化(酸化)pH迅速下降，转化产物中有机酸是主体气化(甲烷化)产生消化气，主体是CH4第五节厌氧生物处理法发酵废水生物处理三(四)阶段学说:大分子有机物(碳水化合物，蛋白质，脂肪等)水解细菌的胞外酶水解的和溶解的有机物酸化产酸细菌有机酸醇类醛类等H2，CO2乙酸化乙酸细菌乙酸甲烷化甲烷细菌CH4甲烷细菌CH4第五节厌氧生物处理法发酵废水生物处理参与消化的细菌，酸化阶段的统称产酸或酸化细菌，几乎包括所有的兼性细菌；甲烷化阶段的统称甲烷细菌，已经证实的已有80多种。第五节厌氧生物处理法发酵废水生物处理与好氧法相比，厌氧法的降解较不彻底，放出热量少，反应速度低(相差一个数量级)。要克服这些缺点，最主要的方法应是增加参加反应的微生物数量(浓度)和提高反应时的温度。因此，厌氧生物处理法目前还主要用于污泥的消化、高浓度有机废水和温度较高的有机工业废水的处理。第五节厌氧生物处理法发酵废水生物处理二、污水的厌氧生物处理方法1.化粪池第五节厌氧生物处理法发酵废水生物处理2.厌氧生物滤池厌氧生物滤池是密封的水池，池内放置填料，污水从池底进入，从池顶排出。微生物附着生长在滤料上，平均停留时间可长达100d左右。第五节厌氧生物处理法发酵废水生物处理3.厌氧接触法废水先进人混合接触池(消化池)与回流的厌氧污泥相混合，然后经真空脱气器而流人沉淀池。接触池中的污泥浓度要求很高，在12000-15000mg/L左右，因此污泥回流量很大，一般是废水流量的2-3倍。第五节厌氧生物处理法发酵废水生物处理4.上流式厌氧污泥床反应器第五节厌氧生物处理法发酵废水生物处理第五节厌氧生物处理法发酵废水生物处理