环境污染治理的生物技术PPT课件

1、 是指利用生物来除去环境中的生物垃圾和是指利用生物来除去环境中的生物垃圾和有毒物质的过程。有毒物质的过程。 生物处理生物处理包括工农业生产过程中所产生的废弃物包括工农业生产过程中所产生的废弃物 生物垃圾生物垃圾1 生物处理概述第1页/共106页焚烧焚烧成本高，产生成本高，产生新的污染物。新的污染物。 微生物微生物安全有效的方安全有效的方法，且成本低法，且成本低廉。廉。例如把纤维物例如把纤维物质转化为沼气、质转化为沼气、乙醇。乙醇。化学处理化学处理成本高，产生成本高，产生新的污染物。新的污染物。 生物垃圾和有毒废弃物的处理方法生物垃圾和有毒废弃物的处理方法第2页/共106页 在种类繁多的微生物中

2、也不难找到可以在种类繁多的微生物中也不难找到可以用来清除污水、污物中有害物质的种类，用来清除污水、污物中有害物质的种类，利用它们对这些有机、无机的污染物质的利用它们对这些有机、无机的污染物质的吸收转化功能，对环境保护将起到积极的吸收转化功能，对环境保护将起到积极的作用。作用。 微生物处理生物垃圾和有毒废弃物微生物处理生物垃圾和有毒废弃物第3页/共106页2 废水的生物处理废水的生物处理第4页/共106页（一）废水水质指标与排放标准（一）废水水质指标与排放标准生活污水：生活污水：居民在日常生活中产生的废水，包括厨房洗涤、居民在日常生活中产生的废水，包括厨房洗涤、沐浴、衣物洗涤等的废水及冲洗厕所的

3、污水等。沐浴、衣物洗涤等的废水及冲洗厕所的污水等。工业废水：工业废水：在工业生产过程中所排出的废水，其成分主要取决于生产过程中应用的原料和化学品。不经处理即排放的工业废水成为生产废水，处理后排放的工业废水成为生产污水。第一节第一节 概概 述述一、一、 基本知识基本知识废废 水水第5页/共106页水质指标种类有：有毒物质、有机物质、固体物质、水质指标种类有：有毒物质、有机物质、固体物质、pH值、值、色度、温度等。色度、温度等。水质水质是指水和其中所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和是指水和其中所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性。生物学的综合特性。各项水质指标则表示水中杂质的

4、种类、成分和数量，是判断水质的具体衡量标准。1. 水质指标第6页/共106页 某些水体中的污染物往往对人体和生物有毒害作用，某些水体中的污染物往往对人体和生物有毒害作用，但这些有毒物质往往又都是有用的工业原料，可以回收利但这些有毒物质往往又都是有用的工业原料，可以回收利用。用。 有毒和有用物质的含量是污水处理与利用工作中的重要有毒和有用物质的含量是污水处理与利用工作中的重要水质标准，应通过水质分析加以确定。水质标准，应通过水质分析加以确定。1. 水质指标（1）有毒和有用物质）有毒和有用物质（1）有毒物质）有毒物质第7页/共106页1. 水质指标（2）有机物）有机物 有机物的成分比较复杂，难以准

5、确测定，通常采用生化需有机物的成分比较复杂，难以准确测定，通常采用生化需氧量和化学需氧量两个指标表示有机物的含量。如果水中的氧量和化学需氧量两个指标表示有机物的含量。如果水中的有机物含有毒性，则需要分别测定这些有毒物质的数量。有机物含有毒性，则需要分别测定这些有毒物质的数量。 有机物是很多微生物的良好养料，微生物利用有机物的有机物是很多微生物的良好养料，微生物利用有机物的同时要消耗水中的溶解氧，当溶解氧得不到有效补充时有机同时要消耗水中的溶解氧，当溶解氧得不到有效补充时有机物开始腐化，产生臭气；有毒有机物会对生物体产生危害。物开始腐化，产生臭气；有毒有机物会对生物体产生危害。 废水中有机物的浓

6、度也是一个重要的水质指标。废水中有机物的浓度也是一个重要的水质指标。第8页/共106页 表示在有氧情况下，由于微表示在有氧情况下，由于微生物的活动，可降解有机物稳生物的活动，可降解有机物稳定化所需的氧量。常以定化所需的氧量。常以BOD表表示，示，BOD越大，表示水体中的越大，表示水体中的有机物越多，污染越严重。有机物越多，污染越严重。生化需氧量生化需氧量 由于有机物全部分解稳定所由于有机物全部分解稳定所需时间很长，实际应用上采用需时间很长，实际应用上采用20下下5d的生化需氧量作为衡量的生化需氧量作为衡量污水中的有机物浓度，表示为污水中的有机物浓度，表示为BOD5。 在一定条件下水中有机物与在

7、一定条件下水中有机物与强氧化剂作用所消耗的氧量，以强氧化剂作用所消耗的氧量，以COD表示。表示。化学需氧量化学需氧量 水中的水中的COD不仅代表水中有机物不仅代表水中有机物的含量，同时包括了水中还原性无的含量，同时包括了水中还原性无机物被氧化的耗氧量。机物被氧化的耗氧量。1. 水质指标（2）有机物）有机物第9页/共106页是间接表示水中有机物含量是间接表示水中有机物含量的一个综合性指标。将水样的一个综合性指标。将水样在高温下燃烧，有机物氧化在高温下燃烧，有机物氧化成二氧化碳，测定所产生二成二氧化碳，测定所产生二氧化碳的量而求出的水样中氧化碳的量而求出的水样中的总碳，以的总碳，以TOC表示。表示

8、。总有机碳总有机碳总需氧量总需氧量 指水中的还原性物质在燃指水中的还原性物质在燃烧中变成稳定的氧化物所需烧中变成稳定的氧化物所需要的氧量，以要的氧量，以TOD表示。表示。 TOD值能反映几乎全部有机物值能反映几乎全部有机物（C、H、O、N、P、S）经燃烧）经燃烧后变成后变成CO2、H2O、NOx、SO2等等时所需氧的量。时所需氧的量。1. 水质指标（2）有机物）有机物第10页/共106页按溶解性分按溶解性分溶解性固体溶解性固体（DS）对水样经过滤操对水样经过滤操作后，滤液在作后，滤液在105 110温温度下烘干后的蒸度下烘干后的蒸发残渣就是发残渣就是溶解溶解性固体性固体滤渣经烘干后的滤渣经烘干

9、后的质量就是质量就是悬浮固悬浮固体体。悬浮固体悬浮固体（SS）（3）固体物质）固体物质第11页/共106页挥发性固体挥发性固体（VS）在在600 温度下，温度下，将水样蒸发干燥后将水样蒸发干燥后的固体灼烧而减少的固体灼烧而减少的成分称为的成分称为挥发性挥发性固体。固体。可粗略代表固体中可粗略代表固体中有机物的含量有机物的含量灼烧后的残余物灼烧后的残余物质称为质称为固定性固固定性固体。体。可代表固体中的可代表固体中的无机物含量无机物含量固定性固体固定性固体（FS）（3）固体物质）固体物质按挥发性分按挥发性分第12页/共106页按溶解性分按溶解性分按挥发性分按挥发性分悬浮固体和挥发性悬浮固体和挥发

10、性固体是表示废水强固体是表示废水强度的重要指标，是度的重要指标，是废水处理工程设计废水处理工程设计的重要参数之一。的重要参数之一。第13页/共106页1. 水质质指标标 水体生物及细菌对水体生物及细菌对pH值比较敏感，因而值比较敏感，因而pH值的变化会影响污值的变化会影响污水的净化和水体自净。水的净化和水体自净。 pH值是废水重要值是废水重要污染指标之一。污染指标之一。pH值值 带有颜色的水会带有颜色的水会减弱水体的透光性，减弱水体的透光性，影响水体中生物的生影响水体中生物的生长，也容易令人生厌。长，也容易令人生厌。 颜色也是一个重颜色也是一个重要的污染指标。要的污染指标。颜颜色第14页/共1

11、06页1. 水质质指标标 根据废水的温根据废水的温度，可以确定在回度，可以确定在回用或处理之前是否用或处理之前是否需要冷却或加热。需要冷却或加热。温度温度 某些废水中含某些废水中含有大量的微生物，有大量的微生物，其中可能有对人体其中可能有对人体健康有害的病原微健康有害的病原微生物，通常是判断生物，通常是判断地面水和饮用水的地面水和饮用水的重要指标之一。重要指标之一。微生物微生物第15页/共106页2. 废水排放标准废水排放标准 我国从我国从1983年开始制定年开始制定污水综合排放标准污水综合排放标准，进过多次修改（进过多次修改（GB 3546-1983，GB 3549-1983，GB 3550

12、-1983，GB 3553-1983，GB 4281-1984，GB 5469-1985，GB 8978-1988 ），现行标准是），现行标准是 GB 8978-1996，于于1998年年1月月1日开始实施。日开始实施。 对向地面水体和城市下水道排放的污水，分别规定对向地面水体和城市下水道排放的污水，分别规定了执行的级别标准。了执行的级别标准。第16页/共106页（二）废水处理的基本方法（二）废水处理的基本方法废水处理的任务：废水处理的任务：采用各种技术措施将废水中所含有的采用各种技术措施将废水中所含有的各种形态的污染物分离出来或将其分解、转化为无害和各种形态的污染物分离出来或将其分解、转化为

13、无害和稳定的物质，使废水得到净化。稳定的物质，使废水得到净化。 现代废水处理技术按其作用原理和去除对象可分为现代废水处理技术按其作用原理和去除对象可分为物理法物理法、化学法化学法和和生物法生物法。第17页/共106页1. 废水的物理处理法废水的物理处理法 利用物理作用，分离废水中呈悬浮状态的污染物利用物理作用，分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变水的化学性质。质，在处理过程中不改变水的化学性质。去除对象：去除对象：是水中不溶解的悬浮物质。是水中不溶解的悬浮物质。处理设备和构筑物：处理设备和构筑物：格栅、筛网、沉砂池、沉淀池、格栅、筛网、沉砂池、沉淀池、滤池、微滤机、气浮装置、离心

14、机等。滤池、微滤机、气浮装置、离心机等。第18页/共106页2. 废水的化学处理法废水的化学处理法 利用化学反应作用来分离、转化、破坏或回收废利用化学反应作用来分离、转化、破坏或回收废水中的污染物，并使其转化为无害物质。水中的污染物，并使其转化为无害物质。类型：类型： （1）中和处理法；）中和处理法； （2）混凝处理法；）混凝处理法； （3）化学沉淀法；）化学沉淀法； （4）氧化还原法；）氧化还原法； （5）吸附法；）吸附法； （6）离子交换法；）离子交换法； （7）膜分离法。）膜分离法。第19页/共106页3. 废水的生物处理法废水的生物处理法 利用水中微生物的新陈代谢功能，使废水中呈溶利用

15、水中微生物的新陈代谢功能，使废水中呈溶解和胶状的有机物被降解，并转化成为无害的物质，解和胶状的有机物被降解，并转化成为无害的物质，废水得以净化。废水得以净化。类型：类型： （1）活性污泥法；）活性污泥法； （2）生物膜法；）生物膜法； （3）自然生物处理法；）自然生物处理法； （4）厌氧生物处理法；）厌氧生物处理法； （5）废水的脱磷除氮。）废水的脱磷除氮。 第20页/共106页4. 废水处理工艺流程废水处理工艺流程 在达到所要求的处理程度的前提下，废水处理各在达到所要求的处理程度的前提下，废水处理各个单元的有机组成。个单元的有机组成。（1）城市废水处理工艺流程）城市废水处理工艺流程 主要任务

16、是去除城市废水中的悬浮物和主要任务是去除城市废水中的悬浮物和BOD。一般分为三级。一般分为三级。一级处理（物理处理）一级处理（物理处理）：主要去除水中呈悬浮状态的固体污染：主要去除水中呈悬浮状态的固体污染物质。物质。二级处理（生化处理）二级处理（生化处理）：大幅度去除水中呈胶体和溶解状态的：大幅度去除水中呈胶体和溶解状态的有机污染物；有机污染物；三级处理（深度处理）三级处理（深度处理）：进一步去除二级处理未能去除的污染：进一步去除二级处理未能去除的污染物，包括微生物未能降解的有机物和氮、磷等。物，包括微生物未能降解的有机物和氮、磷等。第21页/共106页水 泵格 栅沉 砂均 化初 沉原废水原废

17、水生物处理二 沉物化处理生物处理消 毒排放或回收利用消化脱水利用污泥气利用处置污砂处置栅渣处置初雨径流初雨径流回流污泥初沉污泥上清液（或堆肥）剩余污泥排放或利用排放或利用预处理及一级处理预处理及一级处理二级处理二级处理三级处理三级处理城市污水处理系统城市污水处理系统第22页/共106页（2）工业废水的处理流程）工业废水的处理流程 工业废水由于水质成分复杂，选定的流程也各不工业废水由于水质成分复杂，选定的流程也各不相同。相同。 根据废水的水质、水量、去除主要污染物等因素，根据废水的水质、水量、去除主要污染物等因素，在适当考虑当地的实际情况和调查研究的基础上，选在适当考虑当地的实际情况和调查研究的

18、基础上，选择合适的处理单元和流程，必要时在稳定流程前要进择合适的处理单元和流程，必要时在稳定流程前要进行试验研究。行试验研究。第23页/共106页二、废水的生物处理（一）概述（一）概述细菌动胶菌属、球衣菌属和甲烷菌属真菌藻类、半知菌和酵母原生动物纤毛虫纲的草履虫、游仆虫等微小的后生动物轮虫、线虫等微微 生生 物物第24页/共106页 好好氧氧生生物物处处理理 厌厌氧氧生生物物处处理理 备备注注 氧氧气气 需需 不不需需 温温度度 1040 3040 只只代代表表常常用用的的中中温温细细菌菌特特点点 pH 69 6.57.5 BOD5 5001500mg/L 之之间间，不不低低于于50100mg

19、/L 1500 mg/L 以以上上 BOD：N：P 100：5：1 （350500） ：5：1 工工业业废废水水常常需需要要额额外外补补充充氮氮磷磷源源 第25页/共106页生物处理法生物处理法好氧处理好氧处理厌氧处理厌氧处理自然条件下自然条件下人工条件下人工条件下自然条件下自然条件下人工条件下人工条件下水体自净水体自净好氧稳定塘好氧稳定塘土壤自净土壤自净污水灌溉及渗滤污水灌溉及渗滤活性污泥法活性污泥法曝气池，氧化沟曝气池，氧化沟生物膜法生物膜法生物滤池及生物转盘生物滤池及生物转盘堆肥堆肥厌氧稳定塘厌氧稳定塘化粪池、厌氧消化池及污泥床化粪池、厌氧消化池及污泥床第26页/共106页代谢作用代谢作

20、用有机物有机物+氧氧+微生物微生物合成新微生物合成新微生物CO2、H2O、NH3SO42-、PO43-能量能量+第27页/共106页（3）特点）特点 反应速度较快，所需反应时间较短，且在反应过程反应速度较快，所需反应时间较短，且在反应过程中，基本上没有什么臭气，较卫生，对中，基本上没有什么臭气，较卫生，对BOD5浓度在浓度在600mg/L以下的废水较为适用。以下的废水较为适用。第28页/共106页第29页/共106页第30页/共106页第31页/共106页第32页/共106页第33页/共106页废水初沉池空气曝气池二沉池处理水回流污泥（二）基本流程（二）基本流程 活性污泥法通常是由曝气池、沉淀

21、池、曝气系统、污泥回流和剩余污泥排除系统所组成。污泥处理第34页/共106页处理系统有效运行的基本条件处理系统有效运行的基本条件第35页/共106页1、组成、组成 由好氧微生物和兼性厌氧微生物与其上吸附的有由好氧微生物和兼性厌氧微生物与其上吸附的有机的和无机的固体杂质组成。机的和无机的固体杂质组成。第36页/共106页第37页/共106页瑞氏木霉瑞氏木霉（Trichoderma）第38页/共106页第39页/共106页2、活性污泥的性质、活性污泥的性质 颜色以颜色以为佳，为佳，黑色黑色说明厌氧、说明厌氧、白色白色说明无机物过说明无机物过多多 含水率在含水率在99左右，密度为左右，密度为 1.0

22、021.006 颗粒大小为颗粒大小为0.020.2mm 比表面积为比表面积为 20100cm2mL之间之间 弱酸性弱酸性(pH约为约为6.7) 当进水改变时，对进水当进水改变时，对进水pH的变化有的变化有一定的承受能力。一定的承受能力。第40页/共106页第41页/共106页第42页/共106页第43页/共106页四、四、 活性污泥净化反应的影响因素活性污泥净化反应的影响因素第44页/共106页第45页/共106页第46页/共106页第47页/共106页空气扩散装置第48页/共106页竖式表面曝气机（伞型叶轮）竖式表面曝气机（伞型叶轮） 竖式曝气机的转轴与水面垂直，竖式曝气机的转轴与水面垂直，

23、装有叶轮，常用的有平板型、伞型和装有叶轮，常用的有平板型、伞型和泵型三种。但运行时噪声较大，易使泵型三种。但运行时噪声较大，易使污泥破碎。污泥破碎。第49页/共106页TNO型曝气转刷 卧式的表面曝气设备包括转刷曝气机和转盘曝气机，常用于氧化沟活性污泥法中。第50页/共106页鼓风曝气表面机械曝气第51页/共106页（一）污泥膨胀产生原因:污泥结构松散，沉降性差，造成污泥上浮而随水流失，广义地把活性污泥的凝聚性和沉降性恶化，以及处理水浑浊的现象总称为活性污泥的膨胀。第52页/共106页（二）污泥上浮第53页/共106页污泥的致密与减少第54页/共106页（四）泡沫问题（四）泡沫问题当废水中含有合成洗当废水中含有合成洗涤剂及其它起泡物质涤剂及其它起泡物质时，就会在曝气池表时，就会在曝气池表面形成大量泡沫。它面形成大量泡沫。它会隔绝空气与水接触，会隔绝空气与水接触，吸附大量活性污泥固吸附大量活性污泥固体，影响环境卫生。体，影响环境卫生。第55页/共106页第56页/共106页第57页/共106页第三节第三节序批式活性污泥法序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor, SB