废水的生物处理法

废水的生物处理发酵工艺学-污水处理污水处理水体污染：主要是由于人类活动排放的污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体，使水和水体底泥的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值，这种现象称为水体污染。概述发酵工艺学-污水处理污水处理按污染物划分的污染类型卫生学角度：化学性污染物、物理性污染物和生物性污染物。环境工程学角度：病原体污染，需氧物质污染、植物营养物质污染、石油污染、热污染、放射性污染、有毒化学物质污染、盐污染。发酵工艺学-污水处理污水处理防止水体污染的途径主要有以下几个方面（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。监测指标主要有：发酵工艺学-污水处理污水处理①pH值，反映水体或废水的酸碱度及酸碱性污染物的含量；②悬浮物质含量；③需氧有机物，主要测定BOD、COD等综合指标；④有毒物质，如重金属、氰化物、亚硝酸盐的含量；⑤其它特定指标，针对废水特点而定。例如核电站排水的放射性指标、医院和生物制品业废水的病原体指标等。发酵工艺学-污水处理污水处理（4）废水处理技术或分离出废水中各污染物质，或将其转化为无害物质。废水处理应针对污染物的不同特点，选用不同处理方法；这些方法可按作用原理分为：物理法、化学法、生物法。发酵工艺学-污水处理污水处理①物理法适用于分离悬浮于水的不溶物。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，对污水有综合性净化作用；发酵工艺学-污水处理污水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。发酵工艺学-污水处理污水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。废水处理流程的设计，根据其所含污染物的组成不同而不同。发酵工艺学-污水处理污水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发酵工艺学-污水处理污水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；微生物的降解性质粒（plasmid）是对陌生化合物的重要调节系统；共代谢作用（co-metabolism）；废水生物处理原理发酵工艺学-污水处理污水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。是彻底的生物降解（终极降解），可从根本上清除有毒物质的环境污染。包括氧化作用（醇，醛、甲基、氨、亚硝酸、硫、铁）、还原作用（醇、硝酸、硫酸）、脱羧、脱氨基、水解、脱水。实质都是酶促反应。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）。发酵工艺学-污水处理污水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：温度：酶活、微生物生长速度、污染物溶解度；酸碱度：酶活、微生物生长速度、污染物物态；营养；氧；底物浓度；发酵工艺学-污水处理污水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发酵工艺学-污水处理污水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；发酵工艺学-污水处理污水处理废水好氧生物处理生化需氧量(ChemicalOxygenDemand,BOD)在20℃条件下，微生物好氧分解水样中有机物所消耗的氧量，BOD5；只能评价有机污染物中易生物降解的部分，不能全部反映污水中有机物含量。发酵工艺学-污水处理污水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、稳定，并提供其生理活动所需的能量；约有2/3被转化，合成为新的原生质（细胞质），即进行微生物自身生长繁殖。发酵工艺学-污水处理污水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。且处理过程中散发的臭气较少。所以，目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD5浓度小于500mg/L的有机废水，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。发酵工艺学-污水处理污水处理在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。废水厌氧生物处理在这个过程中，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；少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。由于仅少量有机物用于合成，故相对于好氧生物处理法，其污泥增长率小得多。发酵工艺学-污水处理污水处理发酵工艺学-污水处理污水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。其主要缺点是反应速度较慢，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。发酵工艺学-污水处理污水处理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。发酵工艺学-污水处理污水处理发酵工艺学-污水处理污水处理发酵工艺学-污水处理污水处理活性污泥的性质颜色黄褐色状态絮绒颗粒味道土腥味相对密度曝气池混合液：1.002～1.003回流污泥：1.004～1.006粒经0.02～0.2mm20～100cm2/mL比表面积发酵工艺学-污水处理污水处理除活性微生物外，活性污泥还挟带着来自污水的有机物、无机悬浮物、胶体物；活性污泥中栖息的微生物以好氧微生物为主，是一个以细菌为主体的群体，除细菌外，还有酵母菌、放线菌、霉菌以及原生动物和后生动物。活性污泥中细菌含量一般在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，固着型纤毛虫如钟虫、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。活性污泥的组成发酵工艺学-污水处理污水处理活性污泥固形物指标活性污泥的固形物为1-2%，可分为：MLSS：悬浮固体物质总量；MLVSS：挥发性固体成分，有机物含量；MLNVSS：灼烧残量，无机物含量；MLVSS包含了微生物量，但不仅仅是微生物的量，由于测定方便，目前用于近似表示微生物的量。发酵工艺学-污水处理污水处理活性污泥法的基本流程发酵工艺学-污水处理污水处理发酵工艺学-污水处理污水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：吸附阶段稳定阶段由于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，导致污水中的有机物转移到活性污泥上去。主要是转移到活性污泥上的有机物为微生物所利用。发酵工艺学-污水处理污水处理对活性污泥法曝气过程中污水中有机物的变化分析得到结论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发酵工艺学-污水处理污水处理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。发酵工艺学-污水处理污水处理如图所示：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)。发酵工艺学-污水处理污水处理气体传递和曝气池一、引起吸附和氧化分解作用的微生物，即活性污泥；污泥驯化；二、废水中的有机物，它是处理对象，也是微生物的营养料；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发酵工艺学-污水处理污水处理生物滤池法一、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。发酵工艺学-污水处理污水处理2.布水设备发酵工艺学-污水处理污水处理3.排水系统二、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；发酵工艺学-污水处理污水处理交替式二级生物滤池发酵工艺学-污水处理污水处理几种常用的回流式生物滤池法的流程发酵工艺学-污水处理污水处理生物滤池的机理1.生物滤池的工作情况污水流过滤床时，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。发酵工艺学-污水处理污水处理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。发酵工艺学-污水处理污水处理（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。发酵工艺学-污水处理污水处理（4）供氧生物滤池供氧不足，生物膜好氧层厚度变薄。一些研究表明，用生物滤池出水回流，增加滤床的生物量，可以改善滤池的工作。但悬浮微生物的增加，又可能影响氧向生物膜的转移，影响生物滤池的效率。可见，回流对生物滤池性能的影响是多方面的，不可以一概而论。回流滤池的回流比与污水浓度有关。发酵工艺学-污水处理污水处理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。发酵工艺学-污水处理污水处理发酵工艺学-污水处理污水处理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。发酵工艺学-污水处理污水处理发酵工艺学-污水处理污水处理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。发酵工艺学-污水处理污水处理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。发酵工艺学-污水处理污水处理5.深度处理塘