《生化法污水处理》PPT课件.ppt

第三部分工业废水的物理化学方法处理 吸附法 浮选法 汽提法 电渗析 反渗透 超过滤法 1 吸附法吸附法是利用多孔性固体物质作为吸附剂 以吸附剂的表面吸附废水中的某种污染物的方法 在废水处理中 吸附法处理的主要对象是废水中用生化法难于降解的有机物 用一般氧化法难于氧化的溶解性有机物 包括芳烃化合物 杂环化合物 洗涤剂 合成染料等 工业废水中的重金属等 吸附法在废水深度处理中得到了广泛的应用 一切固体物质都有吸附能力 但是只有多孔性物质或磨得极细的物质由于具有很大的表面积 才能作为吸附剂 目前常用的吸附剂很多 除人们熟悉的活性炭和硅胶外 还有活化炭 白土 硅藻土 活性氧化铝 焦炭 树脂吸附剂 腐殖酸 甚至那些弃之为废物的炉渣 木屑 煤灰及煤粉等 2 浮选法 气浮法 此法是利用高度分散的微小气泡作为载体粘附废水中污染物 使其密度小于水而上浮到水面 实现固液或液液分离的过程 去除废水中细小悬浮物 絮凝体和乳化油等 常用的浮选方法 1 加压浮选法 空气气泡 2 曝气浮选法 空气气泡 3 真空浮选法 空气气泡 真空要求设备复杂 4 电解气浮法 电解产生氢气气泡 5 生物浮选法 细菌呼吸产生的CO2气泡 过程缓慢 3 汽提法 用于脱除废水中的溶解性气体或易挥发性物质的一种方法 其实质是废水加热到沸腾时吹入蒸汽 使废水中的挥发性溶质随蒸汽逸出 从而达到从废水中分离污染物的目的 属于前处理的一种方法 用这种方法处理废水 常选用两种不同的汽提剂 即空气和水蒸气 习惯上将前者称为吹脱法 后者称为汽提法 根据被处理废水中溶质的性质 汽提法大致可以分为以下几类 1 溶解性气体和极易挥发的物质如 含氨 硫化氢 二氧化硫等废水 蒸汽汽提法脱除硫化氢的去除率为96 100 氨的去除率为69 95 2 与水互溶的挥发性物质 如 含甲醇 乙醇 二硫化碳等废水 3 与水不互溶的挥发性物质如 含有酚 苯胺等废水 应用实例 镇海炼化的含硫废水是用双塔汽提法进行预处理的 其工艺流程 除油池 加热塔 汽提塔 稀氨水 制硫装置 H2S NH3 净水回用 废水 4 电渗析它是在直流电场的作用下 利用阴 阳离子交换膜对溶液中阴 阳离子的选择透过性 即阳膜只允许阳离子通过 阴膜只允许阴离子通过 而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程 5 反渗透通过一张平透膜 在一定的压力下 将水分子压过去 而溶质被膜所截留 废水得到浓缩 而压过膜的水就是处理过的水 6 超过滤法超过滤法与反渗透一样 依靠动力实现分离 两种方法不同的是 超过滤法所需的压力较低 一般约0 1 0 5MPa压力下进行 而反渗透法则需要2 10MPa压力 超过滤膜孔径大0 002 10 m 适于分离分子量大于500以上分子和胶体 反渗透膜孔径小0 0003 0 06 m 适于分离分子量小于500以下分子和胶体 第四部分工业废水的生物化学方法处理 生化法是利用生物作用 使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化为无害的物质 该方法其处理废水的费用低廉 运行管理较为方便 所以生化处理是废水处理系统中最重要的过程之一 目前 这种方法已广泛用于生活污水及易降解的工业有机废水的二级处理 废水生物处理 污水的好氧生物处理 活性污泥法 生物膜法 污水的厌氧生物处理法 废水的可生化性 根据BOD5与CODcr的比值大小判断 B C 0 45B C 0 30B C 0 25B C 0 2生化性好可生化较难生化不易生化 COD 化学需氧量 水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量 BOD 生化需氧量 主要用于监测水体中有机物的污染状况 一般有机物都可以被微生物所分解 但微生物分解水中的有机化合物时需要消耗氧 如果水中的溶解氧不足以供给微生物的需要 水体就处于污染状态 概述 污水生物处理是通过微生物的新陈代谢作用 将污水中有机物的一部分转化为为微生物的细胞物质 另一部分转化为比较稳定物质的方法 生物处理的主要作用者是微生物 根据反应中氧气的需求 可把细菌分为好氧菌和厌氧菌 主要依赖好氧菌的生化作用来完成处理过程的工艺 称为好氧生物处理法 主要依赖厌氧菌的生化作用来完成处理过程的工艺 称为厌氧生物处理法 一 好氧生物处理和厌氧生物处理 1 好氧生物处理是在有溶解氧的条件下 好氧微生物将有机物分解为CO2和H2O 并释放出能量的代谢过程 C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O 2880kj好氧微生物 在降解有机物的代谢过程中 脱出的氢需要氧作受氢体 好氧生物处理的优点是 有机物的分解比较彻底 最终产物是含能量最低的CO2和H2O 代谢速度快 时间短 代谢产物稳定 好氧生物处理的缺点是 对于有机物浓度很高的废水 由于需要足够的氧气 比较困难 需要先对废水进行稀释 因此需要大量的稀释水和充氧 从而提高了处理成本 2 厌氧生物处理是在无氧的条件下 利用厌氧微生物的作用 主要是厌氧菌 将有机物分解成低分子有机物或含氧化合物 如 CH4 H2S NH3 CO2等 厌氧微生物 不需要氧 因为当有氧存在时 厌氧微生物就无法生长 厌氧生物处理过程 一般分为两段 第一个阶段是酸性发酵阶段 废水中复杂的有机物在酸性细菌的作用下 分解成简单的有机酸 醇 氨 二氧化碳等 第二个阶段是碱性发酵阶段 随着氨的生成 有机酸被氨中和 废水的pH上升 同时有机酸和醇等物质进一步被细菌分解为甲烷 硫化物和二氧化碳等 厌氧生物处理的优点是 不需要供氧 动力消耗省 设备简单 并能回收一定的甲烷气体做燃料 厌氧生物处理的缺点是 有硫化物臭气产生 是利用悬浮生长的微生物絮体处理废水的一类好氧生物处理方法 这种生物絮体称为 活性污泥法 二 活性污泥法 活性污泥法的重要地位我国的河流97 以上都受到有机物的污染1 应用的普遍性 95 以上的城市污水35 以上工业废水2 高效性 SS COD 90 以上3 灵活性 大 中 小水厂高 中 低负荷4 连续运行 可自动化5 工艺 运行方式多样 功能多样化 可脱氮 除磷 一 基本概念与流程 活性污泥污水经过一段时间的曝气后 水中会产生一种以好氧菌为主体的茶褐色絮凝体 其中含有大量的活性微生物 这种污泥絮体就是活性污泥 活性污泥是以细菌 原生动物和后生动物所组成的活性微生物为主体 此外还有一些无机物 未被微生物分解的有机物和微生物自身代谢的残留物 原生动物 单一细胞动物 身体的构造十分简单 会吃 会动 会繁殖和死亡 身体非常小 大部分是要用显微镜才观察得到的动物 栖息在淡水 海水或者共其他动物的体液内 例如变形虫 原生动物是无性繁殖的 后生动物 除原生动物以外的动物 活性污泥法以活性污泥为主体的污水生物处理技术活性污泥法来源河流自净 启示 人工强化命名根据生物反应器中微生物存在状态 悬浮 附着 可将污水生物处理技术分为活性污泥法 悬浮的有活性的生物絮体 和生物膜法 附着的有活性的生物膜 及后来的复合式 悬浮 附着 生物处理 技术 基本流程污水 格栅 泵间 沉砂池 初沉池 活性污泥曝气池 二沉池 消毒 1 曝气池 微生物降解有机物的反应场所2 二沉池 泥水分离3 污泥回流 确保曝气池内生物量稳定4 曝气 为微生物提供溶解氧 同时起到搅拌混合的作用 活性污泥法处理系统有效运行得基本条件1 污水中有足够的可溶解性易降解有机物2 混合液中含有足够的溶解氧3 活性污泥再曝气池中呈悬浮状态4 活性污泥连续回流5 及时排除剩余污泥6 没有对微生物有毒害作用的物质进入 二 活性污泥的形态 组成 形态多为黄色或褐色絮体 含水率超过99 比表面积大 组成活性污泥由四部分组成 1 活性污泥微生物 2 活性污泥代谢产物 3 活性污泥吸附的难降解惰性有机物 4 活性污泥吸附的无机物 微生物组成细菌 90 95 甚至100 真菌 原生动物 后生动物 三 活性污泥净化污水的过程 活性污泥净化污水的作用是由吸附和氧化两个阶段完成的 活性污泥在与废水初期接触的20 30min内 就可以去除75 以上的BOD 在于活性污泥具有巨大的表面积 2000 10000m2 m3 且其表面具有多糖类粘液层 氧化分解在吸附阶段之后 所需时间比吸附时间长的多 可见暴气池的大部分容积是在进行有机物的氧化和微生物的合成 四 曝气及曝气系统 曝气作用a 充氧 生化反应b 搅拌 使水 气 液三相良好接触提高氧利用率c 维持液体的足够速度以使水中固体物悬浮 常用曝气方式a 曝气b 机械曝气 利用曝气池内的叶轮的转动 剧烈地搅动水面 使液体循环流动 不断更新液面并产生剧烈水跃 从而使空气中的氧与水滴或水气的界面充分接触 转入液相中去 c 鼓风曝气 是将压缩空气通过管道系统送入池内的散气设备 以气泡形式分散进入混合液 d 射流曝气 利用水射流泵将空气吸入 使空气与水充分混合并溶解的曝气方式 1 流程说明 一级 曝气池 去除COD BOD BOD 15 20mg l有机氮转化为NH3NH4 二级 硝化曝气池 NH3 NH4 生成NO3 N 碱度下降 三级 反硝化池 厌氧 好氧交替运行 投甲醇时 CM 2 47N0 初始NO3 N浓度 1 53N 初始NO2 N浓度 0 87D 初始DO浓度 2 优缺点 去除效果好各类菌类环境条件好设备多 造价高 能耗大 活性污泥传统脱氮工艺 BOD去除和硝化两个反应合并 三 生物膜法是另一种好氧生物处理法 主要依靠固着于载体表面的微生物膜来净化有机物 常用的载体有生物滤池 塔式滤池 生物转盘 生物接触氧化和生物流化床等 1893年英国Corbett在Salford创建了第一个具有喷嘴布水装置的生物滤池 生物膜法是对污水土地的模拟和强化 生物膜法主要用于从污水中去除溶解性有机污染物 是一种被广泛采用的生物处理方法 生物膜法的主要优点是对水质 水量变化的适应性较强 生物膜法的共同特点是微生物附着在介质 滤料 表面上 形成生物膜 污水同生物膜接触后 溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H2O CO2 NH3和微生物细胞物质 污水得到净化 所需氧气一般来自大气 生物滤池法的流程 建设中的生物滤池 与活性污泥法相比 生物膜法具有以下特点 固着于固体表面上的生物膜对废水水质 水量的变化有较强的适应性 操作稳定性好 不会发生污泥膨胀 运行管理较方便 由于微生物固着于固体表面 即使增殖速度慢的微生物也能生长繁殖 因高营养级的微生物存在 有机物代谢时较多的转移为能量 合成新细胞即剩余污泥量较少 采用自然通风供氧 活性生物难以人为控制 因而在运行方面灵活性较差 由于载体材料的比表面积小 故设备容积负荷有限 空间效率较低 四 厌氧生化处理废水厌氧生物处理是处理高浓度有机废水的有效方法之一 人们有目的地利用厌氧生物处理已有近百年的历史 废水的厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下 厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法 在厌氧生物处理过程中 复杂的有机化合物被降解 转化为简单的化合物 同时释放能量 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 这是一种可燃气体 可回收利用 还有部分被分解为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 废水的厌氧生物处理 废水厌氧生物处理的特点 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 出水水质差等 为维持较高的反应速度 需维持较高的温度 就要消耗能源 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 1 发酵指供氢体和受氢体都参与有机化合物的生物氧化作用 最终受氢体无需外加 就是供氢体的分解产物 有机物 这种生物氧化作用不彻底 最终形成的还原性产物 是比原来底物简单的有机物 在反应过程中 释放的自由能较少 故厌氧微生物在进行生命活动过程中 为了满足能量的需要 消耗的底物要比好氧微生物的多 例如 葡萄糖的发酵过程 总反应式 2 无氧呼吸是指以无机氧化物 如NO3 NO2 SO42 S2O32 CO2等代替分子氧 作为最终受氢体的生物氧化作用 在反硝化作用中 受氢体为NO3 可用下式所示 总反应式 在无氧呼吸过程中 供氢体和受氢体之间也需要细胞色素等中间电子传递体 并伴随有磷酸化作用 底物可被彻底氧化 能量得以分级释放 故无氧呼吸也产生较多的能量用于生命活动 但由于有些能量随着电子转移至最终受氢体中 故释放的能量不如好氧呼吸的多 好氧呼吸 无氧呼吸 发酵三种呼吸方式 获得的能量水平不同 如下表所示 目前 宁波共有7个污水处理厂 污水处理