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1、第十五章第十五章 废水生物处理法废水生物处理法 第一节第一节 概述概述l 污水按污染源可分为无机污水和有机污污水按污染源可分为无机污水和有机污水。生物方法处理污水的基本原理是：利用水。生物方法处理污水的基本原理是：利用生物体的新陈代谢过程，将污水中的有机物生物体的新陈代谢过程，将污水中的有机物消耗掉，以消耗掉，以CO2CO2排放到空气中和形成菌体以活排放到空气中和形成菌体以活性污泥的形式沉淀出来。性污泥的形式沉淀出来。l生物方法在有机废水的处理中具有独到之处：生物方法在有机废水的处理中具有独到之处：l投资及运营费用低，适宜大量处理；投资及运营费用低，适宜大量处理；l处理效果较理想；处理效果较理
2、想；l处理彻底，不会造成二次污染；处理彻底，不会造成二次污染；l处理过程操作简单，运行条件易于控制；处理过程操作简单，运行条件易于控制；l能够回收部分再生能源。能够回收部分再生能源。l废水的重要指标：废水的重要指标：l1.BOD1.BOD：生物耗氧量，利用耗氧微生物氧化分生物耗氧量，利用耗氧微生物氧化分解水中的有机物时所消耗的溶解氧的量，以解水中的有机物时所消耗的溶解氧的量，以氧的氧的mg/Lmg/L表示。表示。BODBOD实际表示的是废水中可生实际表示的是废水中可生化降解的那部分有机物的相对含量，因此化降解的那部分有机物的相对含量，因此BODBOD与水体的污染程度呈正相关。与水体的污染程度呈
3、正相关。l2.COD2.COD：化学耗氧量，在一定条件下，用强氧化学耗氧量，在一定条件下，用强氧化剂催化处理被测水样，在进行化学氧化时化剂催化处理被测水样，在进行化学氧化时所消耗的强氧化剂的量，以氧的所消耗的强氧化剂的量，以氧的mg/Lmg/L表示。表示。它可以作为水体有机物相对含量的指标。常它可以作为水体有机物相对含量的指标。常用的氧化剂为：重铬酸钾、酸性高锰酸钾。用的氧化剂为：重铬酸钾、酸性高锰酸钾。l3.TOC3.TOC：总有机碳，水体中所含的在总有机碳，水体中所含的在105105条件下的可燃烧碳。条件下的可燃烧碳。l4.4.固形物固形物lTSTS：水体样在水体样在10310310510
4、5时的恒重干时的恒重干燥物；燥物；lSSSS：悬浮固形物，即可滤出固形物；悬浮固形物，即可滤出固形物；lDSDS：可溶性固形物；可溶性固形物；lVSVS：挥发性固形物；挥发性固形物；lFSFS：非挥发性固形物非挥发性固形物l第二节第二节 厌氧生物处理法厌氧生物处理法l废水的厌氧处理主要用于高浓度有机废废水的厌氧处理主要用于高浓度有机废水的前处理水的前处理l一、厌氧法的优点一、厌氧法的优点l l1 1产生的沼气可用于发电或作为能源产生的沼气可用于发电或作为能源n沼气中的主要成分是甲烷，含量沼气中的主要成分是甲烷，含量5075%5075%之间，是一种很好的燃料。之间，是一种很好的燃料。n以日排以日
5、排COD10tCOD10t的工厂为例，若的工厂为例，若CODCOD去除率为去除率为80%80%，甲烷产量为理，甲烷产量为理论的论的80%80%时，则可时，则可日产甲烷日产甲烷2240m3,2240m3,其热值相当于其热值相当于3.85t3.85t原煤，可发原煤，可发电电54005400度。度。2 2对营养物的需求量少对营养物的需求量少l好氧方法好氧方法BODBOD：N N：P=100P=100：5 5：1 1，而厌氧方法而厌氧方法为（为（350500350500）：）：5 5：1 1，相比而言对，相比而言对N N、P P的需的需求要小的多，因此厌氧处理时可以不添加或求要小的多，因此厌氧处理时可
6、以不添加或少添加营养盐。少添加营养盐。3 3产生的污泥量少，运行费用低产生的污泥量少，运行费用低l繁殖慢；不需要曝气繁殖慢；不需要曝气 l基基于于这这些些优优点点，厌厌氧氧处处理理在在食食品品、酿酿造造、制制糖等工业中得到了广泛的应用。糖等工业中得到了广泛的应用。l二、厌氧法的缺点l l1 1出水的有机物浓度高于好氧处理；出水的有机物浓度高于好氧处理；l发酵分解有机物不完全；发酵分解有机物不完全；l l2 2对温度变化较为敏感；对温度变化较为敏感；l工业中需要设置进水的控温装置，工业中需要设置进水的控温装置，3737。l l3 3厌氧微生物对有毒物质较为敏感；厌氧微生物对有毒物质较为敏感；l但
7、但经经过过毒毒物物驯驯化化处处理理的的厌厌氧氧菌菌对对毒毒物物的的耐耐受受力力常常会极大地提高。常常会极大地提高。l4.4.初次启动过程缓慢初次启动过程缓慢,处理时间长处理时间长l好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要7 7天就天就可以培育成功，而厌氧处理体系的活性污泥或生物膜可以培育成功，而厌氧处理体系的活性污泥或生物膜一般需要一般需要812812周才可以培育成功周才可以培育成功 l5 5处理过程中产生臭气和有色物质处理过程中产生臭气和有色物质l臭气主要是硫化氢气体以及硫醇、氨气、有机酸等。臭气主要是硫化氢气体以及硫醇、氨气、有机酸等。同时硫化氢还会
8、与水中的铁离子等金属离子反应形成同时硫化氢还会与水中的铁离子等金属离子反应形成黑色的硫化物沉淀，使处理后的废水颜色较深，需要黑色的硫化物沉淀，使处理后的废水颜色较深，需要添加后处理设施，进一步脱色脱臭。添加后处理设施，进一步脱色脱臭。厌氧活性污泥的性质和组成厌氧活性污泥的性质和组成l由由兼兼性性厌厌氧氧菌菌和和专专性性厌厌氧氧菌菌与与废废水水中中的的有有机机杂杂质形成的污泥颗粒。呈灰色至黑色。质形成的污泥颗粒。呈灰色至黑色。l有有生生物物吸吸附附作作用用、生生物物降降解解作作用用和和絮絮凝凝作作用用，有一定的沉降性能。有一定的沉降性能。l颗粒厌氧活性污泥的直径在颗粒厌氧活性污泥的直径在0 05
9、mm5mm以上。以上。微生物的组成主要有六种：微生物的组成主要有六种：l由由外外到到内内水水解解细细菌菌、发发酵酵细细菌菌、氢氢细细菌菌和和乙乙酸酸菌菌、甲甲烷烷菌菌 、硫硫酸酸盐盐还还原原菌菌、厌厌氧氧原原生生动动物物其中产甲烷丝菌是厌氧活性污泥的中心骨架。其中产甲烷丝菌是厌氧活性污泥的中心骨架。l二）厌氧活性污泥净化废水的作用机理l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四四个个阶阶段段水水解解阶阶段段、发发酵酵阶阶段段（又又称称酸酸化化阶段）、阶段）、产乙酸阶段产乙酸阶段、产甲烷阶段。产甲烷阶段。l框图表示见下图框图表示见下图 l1 1水解阶段水解阶段l在在细细菌
10、菌胞胞外外酶酶的的作作用用下下大大分分子子的的有有机机物物水解为小分子的有机物。水解为小分子的有机物。l2 2发酵阶段发酵阶段 l梭状芽孢杆菌、拟杆菌等酸化细菌吸收梭状芽孢杆菌、拟杆菌等酸化细菌吸收并转化为简单的化合物分泌到细胞外，并转化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、二产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨等。氧化碳、氢气、氨等。l l3 3产乙酸阶段产乙酸阶段l上上一一阶阶段段的的产产物物被被进进一一步步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
11、硫硫酸酸盐盐时时，还还会会有有硫硫酸酸盐还原菌参与产乙酸过程。盐还原菌参与产乙酸过程。l l4 4产甲烷阶段产甲烷阶段l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化为为甲甲烷烷和和以以及及甲甲烷烷菌菌细细胞物质。胞物质。l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、二二氧氧化化碳碳、氢氢气气、硫硫化化氢氢等等小小分子物质和少量的厌氧污泥。分子物质和少量的厌氧污泥。l厌氧活性污泥处理的工艺流程l厌氧生物反应器发展l第一代厌氧反应器第一代厌氧反应器化粪池化粪池l工作原理工作原理l2 2级级(平流沉淀平流沉淀+厌氧污
12、泥消化厌氧污泥消化)n缺点：污泥量少、易被带出，静态消化缺点：污泥量少、易被带出，静态消化 全国各地使用广泛，为生活污水的预处理液固分离处理污泥处理污泥及厌氧杀寄生虫及病菌沼气沼气阻挡阻挡收集收集污污泥泥沉沉降降第二代厌氧反应器：UASBUASB反应器反应器克服了第一代的缺点，且处理污水l工业级UASB装置l全世界有几千座全世界有几千座UASBUASB反应器，占所有厌反应器，占所有厌氧反应器（第二代以上）总数的氧反应器（第二代以上）总数的64%64%，应，应用广泛。用广泛。l第三代厌氧生物反应器第三代厌氧生物反应器EGSB IC UBF厌氧膨胀颗粒污泥床厌氧膨胀颗粒污泥床内循环反应器内循环反应
13、器流式污泥床过滤器流式污泥床过滤器l第三节第三节 好氧生物处理法l 借助一些特殊装置，通过人工或自然借助一些特殊装置，通过人工或自然的方式供给氧气，用来强化和维持好氧微的方式供给氧气，用来强化和维持好氧微生物的活动，促使菌体分解利用废水的有生物的活动，促使菌体分解利用废水的有机物。机物。l一、活性污泥法：一、活性污泥法：l又称曝气法，是好氧微生物在通气条件又称曝气法，是好氧微生物在通气条件下净化污水的方法。下净化污水的方法。l活性污泥：由菌胶团形成菌、原生动物、活性污泥：由菌胶团形成菌、原生动物、有机和无机胶体以及悬浮物组成的直径有机和无机胶体以及悬浮物组成的直径为为0.050.50.050.
14、5毫米的绒絮状颗粒。能吸附、毫米的绒絮状颗粒。能吸附、氧化、分解有机物。复杂的生态系统：氧化、分解有机物。复杂的生态系统：细菌占细菌占90%-95%90%-95%l有机物有机物细胞物质与细胞物质与CO2CO2l可培养、驯化。可培养、驯化。菌胶团菌胶团l二、氧化塘法：二、氧化塘法：l大面积敞开式的污水处理塘。大面积敞开式的污水处理塘。l利用细菌与藻类共生系统来分解污水中利用细菌与藻类共生系统来分解污水中的有机污染物，使污水得以净化。的有机污染物，使污水得以净化。l细菌细菌氧化有机物氧化有机物无机物无机物藻类藻类-O2O2细菌细菌l三、生物滤池法三、生物滤池法l基本原理：基本原理：l污水通过由石块等滤料及其上附着的生污水通过由石块等滤料及其上附着的生物膜组成的滤床时，污水中的有机物被物膜组成的滤床时，污水中的有机物被生物膜吸附，在好氧或厌氧条件下，被生物膜吸附，在好氧或厌氧条件下，被生物膜中的微生物分解。生物膜中的微生物分解。生物滤池（塔）中的分层特征表生物滤池（塔）中的分层特征表