工学项目六生物技术在食品工业废水处理中得应用概述

1、中国水资源现状人均占有量少总量位世界总量位世界第第6 6。人均占世界平均水准的人均占世界平均水准的1/41/4，排名排名8888。空间分布不均空间分布不均 8181的水资源分布在长江流域及其以南降水量最高可的水资源分布在长江流域及其以南降水量最高可达达1600mm1600mm，少的地区不到少的地区不到200mm200mm 年内及年际变化大年内及年际变化大 60608080降水集中在夏季，年际变化差降水集中在夏季，年际变化差3 36 6倍倍许多地区缺水严重许多地区缺水严重 在在640640个城市中，个城市中，300300多个城市缺水。被列为全球最多个城市缺水。被列为全球最贫水贫水1212个国家前

2、列。个国家前列。主要参考书 水污染控制与设备运行 郭正 高等教育出版社 水污染控制工程 张希衡 冶金工业出版社 工业废水处理技术 皱家庆 化学工业工出版社 废水生物处理新技术理论与应用 沈耀良 中 国环境科学出版社第一章 废水处理技术概述工厂排污口1工业污染水污染来源水污染来源水污染来源水污染来源2. 生活污染源水污染来源水污染来源1农业污染赤潮是在特定的环境条件下，赤潮是在特定的环境条件下，海水海水中某些中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起高度聚集而引起水体水体变色的一种有害生态变色的一种有害生态现象。赤潮是一个历史沿用名，它并不一现象

3、。赤潮是一个历史沿用名，它并不一定都是红色。定都是红色。 水污染来源水污染来源4.4.面污染源面污染源 废水：自然水在使用过程中改变了原来的组成，甚至丧失了使用价值而废弃外排的水称为废水。 根据来源不同，废水可分为生活污水和工业废水两大类。根据污染物类别不同，废水可分为有机废水和无机废水两大类。根据毒物的种类不同，废水可分为含汞废水和含酚废水等。return一 废水及其分类第一章 概论 废水中的污染物种类较多，按废水对环境造成的危害不同，大致可分：固体污染物、需氧污染物、营养性污染物、酸碱污染物、有毒污染物、油类污染物、生物污染物、感官性污染物和热污染等。 return二、水中污染物质及危害二

4、、水中污染物质及危害第一章 概论 为了准确反映水体被污染的程度，常用水质指标表为了准确反映水体被污染的程度，常用水质指标表示。示。 水质指标水质指标是对水体进行检测、评价、利用以及污染治是对水体进行检测、评价、利用以及污染治理的主要依据。分物理指标、化学指标、生物指标三种。理的主要依据。分物理指标、化学指标、生物指标三种。 主要有主要有有毒物质、有机物质、悬浮物总数、有毒物质、有机物质、悬浮物总数、pHpH值、色值、色度、温度度、温度等。等。 一种水质指标可能包括几种污染物；而一种污染物也一种水质指标可能包括几种污染物；而一种污染物也可影响几种水质指标。可影响几种水质指标。 三三 废水的水质指

5、标废水的水质指标第一章 概论第一章 概论三三 废水的水质指标废水的水质指标物理性指标感官性指标，水的色度来源于金属化合物或有机化合物感官性指标，水的异臭来源于还原性硫和氮的化合物、挥发性有机物和氯气等污染物质挥发性固体VSVS溶解固体DSDS固定性固体FS悬浮固体SSSS加速耗氧反应，最终导致水体缺氧或水质恶化造成水中溶解氧减少工业废水常引起水体热污染色度固体物质TSTS嗅和味温度第一章 概论三、废水的水质指标三、废水的水质指标化学性指标有机物指标无机物指标生化需氧量（BOD）化学需氧量（COD）总有机碳（TOC）和总需氧量（TOD）油类污染物酚类污染物第一章 概论三、废水的水质指标三、废水的

6、水质指标生化需氧量（BODBOD）反映了在有氧的条件下，水中可生物降解的有机物的量 主要污染特性（以mg/Lmg/L为单位）。有机污染物被好氧微生物氧化分解的过程，一般可分为 两个阶段：第一个阶段主要是有机物被转化成二氧化碳、 水和氨；第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化所 需的氧量，全部生物氧化需要20100d20100d完成。实际中，常以5d5d作为测定生化需氧量的标准时间，称5 5 日生化需氧量（BODBOD5 5）；通常以2020为测定的标准温度。化 学 性 指 标有机物BOD: biological oxygen demandBOD

7、: biological oxygen demand在规定条件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水样中有机物所 需要的氧量（2020，5d5d）P174P174。 有机物中一般含有C、N、O、P等元素。在有氧的条件下发生分解： 有机物 H2 O+CO2+NH3 （第一阶段需氧量） NH3 NO2- NO3- （第二阶段需氧量）好氧微生物硝化菌亚硝化菌第一章 概论第一章 概论三、废水的水质指标三、废水的水质指标化 学 性 指 标有机物化学需氧量（CODCOD）常用的氧化剂主要是重铬酸钾K K2 2CrCr2 2O O7 7 （称 CODCODCr Cr ) )和高锰酸 钾KMnOKMnO4 4

8、( (称CODCODMn Mn 或OC ) OC ) 。酸性条件下，硫酸银作为催化剂，氧化性最强。废水中无机的还原性物质同样被氧化。如果废水中有机物的组成相对稳定，则化学需氧量和生化需氧 量之间应有一定的比例关系：生活污水通常在0.40.40.50.5。 COD: chemical oxygen demandCOD: chemical oxygen demand用化学方法氧化分解废水水样中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合成氧量（O O2 2）（mg/Lmg/L）。废水可生化性评价标准BOD5/COD0.45可生化性可生化性难生化难生化可生化可生化易生化易生化第一章 概论三、废水的水质指标三、废

9、水的水质指标化 学 性 指 标有机物总有机碳（TOCTOC）和总需氧量（TODTOD）TOC: total organism carbonTOC: total organism carbon在950950高温下，以铂作为催化剂，使水样气化燃烧，然后测定气体 中的COCO2 2含量，从而确定水样中碳元素总量。测定中应该去除无机碳的含量。各种水质之间TOCTOC或TODTOD与BODBOD不存在固定的相关关系。在水质条 件基本不变的条件下，BODBOD与TOCTOC或TOD TOD 之间存在一定的相关关系。TOD: total oxygen demandTOD: total oxygen dema

10、nd在900950900950高温下，将污水中能被氧化的物质（主要是有机物， 包括难分解的有机物及部分无机还原物质），燃烧氧化成稳定的氧 化物后，测量载气中氧的减少量，称为总需氧量（TODTOD）。TODTOD测定方便而快速。第一章 概论三、废水的水质指标三、废水的水质指标化 学 性 指 标有机物油类污染物石油类：来源于工业含油污水。动植物油脂：产生于人的生活过程和食品工业。油类污染物进入水体后影响水生生物的生长、降低水体的资源价值。油膜覆盖水面阻碍水的蒸发，影响大气和水体的热交换。油类污染物进入海洋，改变海水的反射率和减少进入海洋表层的日光辐射，对局部地区的水文气象条件可能产生一定影响。大面

11、积油膜将阻碍大气中的氧进入水体，从而降低水体的自净能力。石油污染对幼鱼和鱼卵的危害很大，堵塞鱼的鳃部，能使鱼虾类产生石油臭味，降低水产品的食用价值。破坏风景区，危害鸟类生活。第一章 概论三、废水的水质指标三、废水的水质指标化 学 性 指 标有机物酚类污染物酚污染来源：煤气、焦化、石油化工、木材加工、合成树脂 等工业废水。原生质毒物，可使蛋白质凝固，引起神经系统中毒。酚浓度低时，能影响鱼类的洄游繁殖。酚浓度达0.10.10.2mg/L0.2mg/L时，鱼肉有酚味。酚浓度高会引起鱼类大量死亡，甚至绝迹。酚的毒性可抑制水中微生物的自然生长速度，有时甚至使其停 止生长。酚能与饮用水消毒氯产生氯酚，具有

12、强烈异臭（0.001mg/L0.001mg/L即 有异味，排放标准0.5mg/L 0.5mg/L ）。灌溉用水酚浓度超过5mg/L5mg/L时, , 农作物减产甚至枯死。第一章 概论三、废水的水质指标三、废水的水质指标化 学 性 指 标无机性指标植物营养元素pHpH重金属 过多的氮、磷进入天然水体，易导致富营养化，使水生植物尤其是藻类大量繁殖，造成水中溶解氧急剧变化，影响鱼类生存，并可能使某些湖泊由贫营养湖发展为沼泽和干地。 一般要求处理后污水的pHpH在6 69 9之间。当天然水体遭受酸碱污染时，pHpH发生变化，消灭或抑制水体中生物的生长，妨碍水体自净，还可腐蚀船舶。 五毒金属：汞、镉、铅

13、、铬、砷以及它们的化合物重金属的主要危害：生物毒性，抑制微生物生长，使蛋白质凝固; ;逐级富集至人体，影响人体健康。第一章 概论三、废水的水质指标三、废水的水质指标生活污水：肠道传染病、肝炎病毒、寄生虫卵等制革屠宰等工业废水：炭疽杆菌、钩端螺旋体等医院污水：各种病原体危害：传播疾病，影响卫生，导致水体缺氧生 物 性 指 标来源及危害 水中细菌总数反映了水体有机污染程度和受细菌污染的程度。常以细菌个数/mL/mL计。饮用水：100100个/ mL/ mL，医院排水： 500500个/ mL/ mL细菌总数 大肠菌群的值可表明水样被粪便污染的程度，间接表明有肠道病菌存在的可能性。常以大肠菌群数/L

14、/L计。饮用水：不得检出，城市排水：1000010000个/L/L，游泳池： 10001000个/L/L大肠菌群第一章 概论四、废水处理的基本原则和方法四、废水处理的基本原则和方法（一）废水处理的基本原则（一）废水处理的基本原则宏观性控制技术性控制管理性控制推行清洁生产节水减污实行污染物排放总量控制实行工业废水与城市生活污水集中处理实行环境影响评价制度和“三同时”制度第一章 概论（二）（二）废水净化的基本方法废水净化的基本方法废水集中处理工程物理法 化学法生物法江河湖海处置工程城市污水土地处理四、废水处理的基本原则和方法四、废水处理的基本原则和方法第一章 概论 废水处理是指根据水体自净原理，在

15、人工控制下，强化物质循环的一段过程，使经过处理的水中的杂质和污染物被分离出去或转化成无害物质，同时可导致病原菌的死亡的过程。 （1）按照废水处理的作用原理分类： 物理法、化学法、物理化学法、生物法 （2）按照废水处理程度划分： 一级处理（包括预处理） 二级处理（生物处理） 三级处理（深度处理） 五、废水集中处理技术五、废水集中处理技术水体自净作用：指天然水体受到污染后，在无人为处理条件下，借助水体自身的能力使之得到净化的过程。该过程中包括稀释、沉降等物理作用，氧化、还原、分解、凝聚等化学作用，还有更重要的生物作用，即生物对无机物和有机物的同化和异化作用。 物理法物理法 利用利用物理作用物理作用

16、使悬浮状态的污染物质与废水分离，在处理过程中污染物质的使悬浮状态的污染物质与废水分离，在处理过程中污染物质的化学性质不发生变化。化学性质不发生变化。 处理对象：处理对象：悬浮物悬浮物 处理方法：处理方法： a a 截留截留 b b 沉淀沉淀 c c 过滤过滤 d d 气浮气浮 e e 离心分离离心分离 f f 膜分离膜分离第一章 概论化学法、物理化学法化学法、物理化学法 利用某种利用某种化学反应化学反应使废水中污染物质的性质或形态发生改变，而从水中除去使废水中污染物质的性质或形态发生改变，而从水中除去的方法。的方法。 处理对象：处理对象：溶解性污染物质或胶体物质。溶解性污染物质或胶体物质。 处

17、理方法：处理方法： a a 混凝混凝 b b 中和中和 c c 氧化还原氧化还原 d d 电解电解 e e 萃取萃取 f f 吸附吸附 g g 离子交换离子交换第一章 概论生化法（生物法）生化法（生物法） 利用利用微生物的作用微生物的作用去除废水中胶体和溶解性有机物的方法去除废水中胶体和溶解性有机物的方法。 A A、好氧生物处理法好氧生物处理法（如活性污泥法、生物膜法、氧（如活性污泥法、生物膜法、氧化塘等）化塘等） B B、厌氧生物处理法厌氧生物处理法第一章 概论 预处理预处理 主要任务：主要任务： 为某种意图而进行的污水处理。去除污水中为某种意图而进行的污水处理。去除污水中某些特殊有害物质或

18、降低其浓度。某些特殊有害物质或降低其浓度。 处理方法：处理方法： 机械法、物化法、生化法（多用厌氧法，如机械法、物化法、生化法（多用厌氧法，如水解酸化法）。水解酸化法）。第一章 概论一级处理一级处理 （物理处理）（物理处理） 主要任务：主要任务： 从废水中去除漂浮物和悬浮物，调节废水从废水中去除漂浮物和悬浮物，调节废水pHpH值，减轻废水的腐化程度和后续处理的工艺负荷。值，减轻废水的腐化程度和后续处理的工艺负荷。 常用方法：常用方法： 筛滤法、重力沉淀法、上浮法（如隔油法）、筛滤法、重力沉淀法、上浮法（如隔油法）、气浮、离心分离、滤池、微滤机等。气浮、离心分离、滤池、微滤机等。第一章 概论二级

19、处理二级处理 （生物处理）（生物处理） 主要任务：主要任务： 大幅度地去除污水中呈胶体和溶解状态的有大幅度地去除污水中呈胶体和溶解状态的有机物。机物。 处理方法：处理方法： 以以生化处理生化处理为主体工艺。为主体工艺。 主要有活性污泥和生物膜法。主要有活性污泥和生物膜法。第一章 概论三级处理三级处理 （深度处理或高级处理）（深度处理或高级处理） 主要任务：主要任务：防止受纳水体发生富营养化和受防止受纳水体发生富营养化和受到难降解的有毒化合物的污染。到难降解的有毒化合物的污染。/污水回用污水回用。 去除对象：去除对象：污水中的污水中的N N、P P及难生物降解的有及难生物降解的有机物、病原菌、矿

20、物质（盐类）等。机物、病原菌、矿物质（盐类）等。 处理方法：处理方法：生物处理、活性炭吸附、离子交生物处理、活性炭吸附、离子交换、电渗析、反渗透、消毒等。换、电渗析、反渗透、消毒等。第一章 概论典型的废水处理流程简介典型的废水处理流程简介 废水中的污染物是多种多样的，不能预期只用一种处理方法就能够把所有的污染物质去除殆尽，一种废水往往需要把几种处理方法联合成有机整体，并合理配置其主次关系和前后顺序，才能达到最经济有效地处理要求的程度。这种处理系统，叫废水处理流程( (废水处理系统) )。第一章 概论二 级 处 理格栅沉砂初沉二沉生 物 处 理活 性 污 泥 法或 生 物 膜 法物 化 处 理或

21、 生 物 处 理消毒原废水回 流 污 泥剩 余 污 泥初沉污泥消 化脱 水上 清 液处 置 或 利 用沼 气 利 用三 级 处 理排 放 或 利 用排 放 或 利 用排 放 或 利 用一 级 处 理预 处 理典型城市污水处理流程第一章 概论工业废水的水质千差万别，处理要求也极不一致。大多以生物处理为主，但常有前处理（调节、气浮除油、中和）根据需要有后处理：混凝、过滤、活性炭吸附工业废水废水一般的处理程序： 澄清回收污染物处理再用或排放第一章 概论 大多数食品在其加工过程中，需要大量用水，大量的是用来对各种食物原料的大多数食品在其加工过程中，需要大量用水，大量的是用来对各种食物原料的清清洗、烫漂

22、、消毒、冷却以及容器和设备的清洗。洗、烫漂、消毒、冷却以及容器和设备的清洗。因此，食品工业排放的废水量是很大因此，食品工业排放的废水量是很大的。由于食品工业的原料广泛，产品种类繁多，排出的废水水质、水量差异也很大。的。由于食品工业的原料广泛，产品种类繁多，排出的废水水质、水量差异也很大。废水中含的主要污染物有：废水中含的主要污染物有：漂浮在废水中的固体物质，漂浮在废水中的固体物质，如茶叶、肉和骨的碎屑、动物如茶叶、肉和骨的碎屑、动物或鱼的内脏、排泄物和畜毛、植物的废渣和皮等；或鱼的内脏、排泄物和畜毛、植物的废渣和皮等；悬浮在废水中的悬浮在废水中的油脂、蛋白质、淀油脂、蛋白质、淀粉、血水、酒糟、

23、胶体物等；粉、血水、酒糟、胶体物等；溶解在废水中的溶解在废水中的糖、酸、盐类等；糖、酸、盐类等；来自原料挟带的来自原料挟带的泥砂泥砂和动物粪便等；和动物粪便等；可能存在的致病菌可能存在的致病菌等。概括地说，食品工业废水的主要特点是：等。概括地说，食品工业废水的主要特点是：有机有机物质和悬浮物含量高，易腐败，一般无毒性。物质和悬浮物含量高，易腐败，一般无毒性。 食品工业废水特点思考题：思考题：1.何为BOD5、COD、SS？2 2、按照废水处理的作用原理分类，废水处理可、按照废水处理的作用原理分类，废水处理可分为几类处理方法？分为几类处理方法？4 4、按照水处理的程度分类，废水处理可分为几、按照

24、水处理的程度分类，废水处理可分为几级？分别说明其去除对象和主要采用的方法。级？分别说明其去除对象和主要采用的方法。它们之间有何区别和联系？它们之间有何区别和联系？第一章 概论工厂排污口1工业污染水污染来源水污染来源第一章 概论三、废水的水质指标三、废水的水质指标生化需氧量（BODBOD）反映了在有氧的条件下，水中可生物降解的有机物的量 主要污染特性（以mg/Lmg/L为单位）。有机污染物被好氧微生物氧化分解的过程，一般可分为 两个阶段：第一个阶段主要是有机物被转化成二氧化碳、 水和氨；第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化所 需的氧量，全部生物氧化需要20100d20100d完成。实际