第二章废水生物处理技术

1、会计学1第二章废水生物处理技术第二章废水生物处理技术第1页/共214页 利用微生物的代谢作用，把水中的有机污染物转化为简单的无机物的过程，即利用微生物的生命活动过程来转化污染物，使之无害化的方法。 废水的生物处理过程是天然污水自净的人工化过程，人工浓缩的过程。第2页/共214页3正常情况下，当水体接纳了一定量的有机污染物后，在无人干预条件下，借助于水体自身的调节能力使污染物浓度不断降低，最后水质恢复到污染前的水平和状态，我们把水体的这种自我净化作用叫作水体自净(Selfpurification)。水体的自净能力有一定的限度，每一类水体的自净作用都有一个最大阈值即自净容量。水体的自净容量是指在水

2、体正常生物循环中能够净化有机污染物的最大量。天然水体中的自净作用是废水生物处理技术与方法的基础第3页/共214页4水体的自净原理物理净化天然水体的稀释、扩散、沉淀和挥发等作用，使污染物质的浓度降低。生物净化天然水体中的生物活动过程，使污染物质的浓度降低。特别重要的是水中微生物对有机物的氧化分解作用。化学净化天然水体的氧化还原、酸碱反应、分解、凝聚等作用，使污染物质的存在形态发生变化和浓度降低。第4页/共214页5第5页/共214页6化学性污染物理性污染生物性污染无机有毒物质污染水体污染分类无机物质污染需氧物质污染油类污染有机有毒物质污染悬浮物质污染热污染放射性污染水体污染分类第6页/共214页

3、7根据作用原理和方法的不同，可将处理方法分为三类：物理法、化学法、生物法。利用废水中各种污染物密度的不同这一原理把各种污染物从污水中分离开来，如沉砂池，隔油池等。用活性炭、硅藻土等吸附剂吸附除去污水中的污染物。第7页/共214页8污水中的胶体物质通常带有负电荷，相互排斥成为稳定的溶液，向污水中投加带有相反电荷的电解质（絮凝剂）中和胶体的电荷，使胶体失去稳定絮凝沉淀。硫酸铝，硫酸亚铁等投加氧化剂或还原剂，使废水中的污染物发生氧化或还原反应变成无害物。第8页/共214页9第9页/共214页第10页/共214页11划分依据划分依据类型类型方法举例方法举例微生物种类微生物种类好氧微生物好氧微生物厌氧微

4、生物厌氧微生物藻类藻类活性污泥法活性污泥法厌氧污泥法厌氧污泥法氧化塘氧化塘微生物生长方式微生物生长方式悬浮生长悬浮生长附着生长附着生长活性污泥法活性污泥法生物膜法生物膜法反应器类型反应器类型完全混合式完全混合式间隙式间隙式流化床流化床混合式曝气池混合式曝气池SBR好氧流化床好氧流化床第11页/共214页12处理处理级别级别污染物质污染物质处理方法处理方法一级一级处理处理悬浮或胶态固体、悬浮油悬浮或胶态固体、悬浮油类、酸、碱类、酸、碱沉淀、上浮、过滤、沉淀、上浮、过滤、混凝、中和混凝、中和二级二级处理处理可生化降解的有机物可生化降解的有机物活性污泥法，生物活性污泥法，生物膜法等膜法等三级三级处理

5、处理难生化降解的有机物、溶难生化降解的有机物、溶解态的无机物、病毒、病解态的无机物、病毒、病菌、磷、氮等菌、磷、氮等吸附、离子交换、吸附、离子交换、电渗析、反渗透、电渗析、反渗透、超滤、化学处理法超滤、化学处理法第12页/共214页13格栅格栅沉砂池沉砂池第13页/共214页进厂污水 粗格栅 污水泵房 细格栅 沉砂池 A2/O 反应池 UV 消毒 剩余污泥 鼓风机房 排放 污泥脱水车间 泥饼外运 第14页/共214页15第15页/共214页16固体污染物指标需氧污染物指标pH指标BOD污水的水质污染指标COD细菌总数总大肠菌群数总需氧量金属有毒有害物质有机有毒有害物质放射性物质污水的水质污染指

6、标细菌污染指标有毒物质指标第16页/共214页17BOD既是对水中可生物降解有机成分的间接指标，也是进行生化反应需氧量的直接反映，它是废水生物处理中最重要的参数之一。第17页/共214页18第18页/共214页19第19页/共214页20第20页/共214页21第21页/共214页22第22页/共214页23第23页/共214页24 根据BOD5与CODcr的比值大小判断：B/C0.45 B/C0.30 B/C0.25 B/C 2kg/kg2kg/kgd d缺氧缺氧DO=0.2-0.5DO=0.2-0.5HRT=30-40minHRT=30-40min泥龄泥龄=0.3-0.5d=0.3-0.5

7、d污泥产量大，且由于吸附作用，污泥产量大，且由于吸附作用，有机物含量较高，如用厌氧消有机物含量较高，如用厌氧消化处理污泥，多产气化处理污泥，多产气25% 25% 以上。以上。耐冲击负荷，适应性很强耐冲击负荷，适应性很强生物氧化生物氧化低负荷低负荷F F0.15kg/kg0.15kg/kgd d好氧好氧DO=2-3DO=2-3HRT=2-4hHRT=2-4h泥龄泥龄=15-20d=15-20d泥量小，仅为传统工艺（泥量小，仅为传统工艺（CASCAS）的的1/4-1/31/4-1/3第77页/共214页78完全混合曝气池第78页/共214页第79页/共214页（1）池液中各个部分的微生物种类和数量

8、基本相同，生活环境也基本相同。（2）入流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小，因为骤然增加的负荷为全池混合液所分担，而不像推流中仅仅由部分回流污泥来承担。完全混合池从某种意义上来讲，是一个大的缓冲器，在工业污水的处理中有一定优点。（3）池液里各个部分的需氧量比较均匀。 完全混合法的特征：完全混合法第80页/共214页81第81页/共214页82第82页/共214页83第83页/共214页84第84页/共214页85第85页/共214页86生物膜法净化污水示意图生物膜法净化污水示意图第86页/共214页87第87页/共214页88第88页/共214页89生物膜法生物滤池生物接触氧化池生物转盘生物

9、流化床第89页/共214页90第90页/共214页91第91页/共214页第92页/共214页93普通生物滤池，也叫滴滤普通生物滤池，也叫滴滤池池(Tickling Filters)第93页/共214页94第94页/共214页95生物虑池二沉池回流回流出水出水初沉池废水废水污泥污泥第95页/共214页96第96页/共214页97第97页/共214页98第98页/共214页99第99页/共214页酚醛树脂蜂窝填料酚醛树脂蜂窝填料常用填料的类型第100页/共214页聚乙烯蜂窝填料聚乙烯蜂窝填料第101页/共214页聚乙烯蜂窝填料聚乙烯蜂窝填料第102页/共214页半软性填料第103页/共214页弹

10、性立体填料第104页/共214页立体弹性填料立体弹性填料第105页/共214页立体弹性填料立体弹性填料第106页/共214页挂膜后的网状填料挂膜后的网状填料第107页/共214页108第108页/共214页109第109页/共214页110第110页/共214页111第111页/共214页112塔塔式式生生物物滤滤池池进水进水进水通风通风出水出水第112页/共214页113塔式生物滤池第113页/共214页114第114页/共214页115曝气池二沉池剩余污泥剩余污泥空空 气气出水出水生物滤塔废水废水回流污泥回流污泥出水回流出水回流第115页/共214页活性生物滤池 在通常的活性污泥过程之前设

11、置一个塔式滤池，它同曝气池可以是串联或并联的。第116页/共214页117第117页/共214页118第118页/共214页119第119页/共214页120第120页/共214页生物转盘的流程 第121页/共214页生物转盘的主要组成部分生物转盘的构造转动轴盘片废水处理槽驱动装置第122页/共214页123生物转盘第123页/共214页124第124页/共214页125第125页/共214页126第126页/共214页127接触氧化池二沉池空气空气出水出水初沉池废水废水剩余污泥剩余污泥第127页/共214页128又称淹没式生物滤池，又称淹没式生物滤池，Submerged Biofilm Su

12、bmerged Biofilm ReactorReactor第128页/共214页接触氧化池外观图接触氧化池外观图第129页/共214页接触氧化池反应区的构造接触氧化池反应区的构造第130页/共214页填料框架填料框架第131页/共214页框架与填料框架与填料第132页/共214页框架与生物填料框架与生物填料第133页/共214页134第134页/共214页135第135页/共214页136生物流化床流程生物流化床流程三相分离器流化床二沉池空压机空压机出水出水高位槽水泵水泵进进水水第136页/共214页137第137页/共214页138生物流化床第138页/共214页139The biolog

13、ical fluidized bed reactor is an important part of breaking down perchlorate contamination. (Photo courtesy of Tulsa District)第139页/共214页第140页/共214页141第141页/共214页142第142页/共214页143第143页/共214页144第144页/共214页145CH4脂肪酸乙酸、H2、CO2有机物质发酵细菌产乙酸细菌产甲烷细菌三阶段理论三阶段理论第145页/共214页146厌氧处理原理蛋白质和碳水化合物蛋白质和碳水化合物氨基酸和单糖氨基酸和单糖

14、长链脂肪酸长链脂肪酸甲烷甲烷复杂的可降解颗粒物复杂的可降解颗粒物脂肪脂肪挥发性有机酸挥发性有机酸（丙酸、丁酸等）（丙酸、丁酸等）乙酸乙酸氢氢2、发酵、发酵1、水解、水解4、产甲烷阶段、产甲烷阶段2/31、水解、水解3、产酸阶段、产酸阶段2、发酵、发酵1/34、产甲烷阶段、产甲烷阶段第146页/共214页147第147页/共214页148第148页/共214页149第149页/共214页150第150页/共214页151第151页/共214页152第152页/共214页153用于处理来自用于处理来自厕所的粪便废厕所的粪便废水。曾广泛用水。曾广泛用于不设污水厂于不设污水厂的合流制排水的合流制排水系

15、统。还可用系统。还可用于郊区的别墅于郊区的别墅式建筑。式建筑。第153页/共214页154进水出水沼气第154页/共214页155第155页/共214页156消化温度控制在95F，污泥停留时间约15天，产气量每天可达740万立方英尺，其中甲烷含量约64，每日需供给发电厂作为燃料。第156页/共214页157操作温度约为95F，污泥停留时间约为24天。每槽产气量约为100,000立方英尺，产出的甲烷主要用作发电，目前每日可提供厂内约1/2的用电。第157页/共214页158进水沼气污泥回流出水第158页/共214页159第159页/共214页160填料填料进水多孔板沼气出水第160页/共214页

16、161优点：优点：处理能力较高；微生物浓度高，出水处理能力较高；微生物浓度高，出水SSSS较较低，设备简单、操作方便；低，设备简单、操作方便；缺点：滤料费用较贵；滤料容易堵塞，尤其是下部，而且堵塞后没有有效的清洗方法。第161页/共214页162第162页/共214页163Gatze Lettinga荣获2007泰勒环境成就奖Gatze Lettinga发明的UASB处理法，应用在全世界3/4的厌氧污水处理厂中，并且没有申请专利而将这种技术免费普及。泰勒奖评委会认为Lettinga的工作“为世界特别是发展中国家提供了一种污水处理的极优秀的工艺。” “ “UASBUASB反应器概念对所有人都是公

17、开的，反应器概念对所有人都是公开的，特别是对发展中国家的人民，这是我一特别是对发展中国家的人民，这是我一直期望的直期望的” Gatze LettingaGatze Lettinga第163页/共214页164泰勒奖被认为是国际环境科学的最高奖之一，有“环境科学诺贝尔奖”之称。首位获得该奖的中国大陆科学家是刘东生（2002）第164页/共214页165第165页/共214页166三相分离器三相分离器第166页/共214页167第167页/共214页168第168页/共214页169第169页/共214页170The UASB reactors are an enclosed chamber sy

18、stem approximately 6 metres deep 。澳大利亚Coliban水公司第170页/共214页171A 3-phase separator device at the top of the chamber 第171页/共214页172工业级UASB装置钢制圆形结构钢制圆形结构第172页/共214页173废水种类废水种类温度温度反应器反应器容积容积m m3 3CODCOD负荷负荷kg/mkg/m3 3 d d进水进水CODCODCODCOD去除去除率率研究应用单位研究应用单位味精废水味精废水酒精过滤液酒精过滤液柠檬酸废水柠檬酸废水酿造废水酿造废水啤酒废水啤酒废水30303

19、232高温高温3535常温常温常温常温4.64.624246 664.864.88 8* *2402405.55.522.322.320.320.34.24.29 91313121501215090090028002800200002000036000360002000200060006000150015003000300088.588.59191909082.482.48585中科院广州能源研究所中科院广州能源研究所北京环境保护科学研究院北京环境保护科学研究院常州环境工程设计研究院常州环境工程设计研究院北京环境保护研究所北京环境保护研究所北京啤酒厂北京啤酒厂第173页/共214页174克服了

20、克服了UASBUASB污泥污泥流失的问题。流失的问题。与与UASBUASB相比，可相比，可以处理更高浓度以处理更高浓度废水，运行负荷废水，运行负荷及处理能力高于及处理能力高于UASBUASB反应器。反应器。第174页/共214页175第175页/共214页第176页/共214页177第177页/共214页178生物脱氮的基本原理第178页/共214页179硝化细菌的增长速率（0.040.08）比异养型细菌的增长速率（0.3左右）要小一个数量级亚硝化菌和硝化菌的最适pH分别为77.8和7.78.1第179页/共214页180第180页/共214页181反亚硝化过程中的有机物来源：1、废水中所含的

21、有机物。2、外加有机物，大多采用甲醇。3、内碳源（有机物）：活性污泥微生物死亡、自溶后释放出来的有机碳。第181页/共214页182第182页/共214页183聚磷菌厌氧池好氧池进水进水放磷放磷第183页/共214页184吸磷厌氧池好氧池进水进水聚磷菌第184页/共214页185第185页/共214页186废废水水好好氧氧脱脱碳碳缺缺氧氧反反硝硝化化二沉池二沉池好好氧氧硝硝化化混合液回流出水出水活性污泥回流回流回流第186页/共214页187第187页/共214页188第188页/共214页189第189页/共214页190进进水水厌氧厌氧放磷放磷好氧好氧聚磷聚磷出出水水部分污泥回流接种部分污

22、泥回流接种剩余污剩余污泥处理泥处理沉淀沉淀脱磷脱磷厌氧池厌氧池好氧池好氧池二沉池二沉池第190页/共214页191第191页/共214页192第192页/共214页193第193页/共214页194释放磷释放磷反硝化反硝化混合液回流混合液回流污泥污泥回流回流厌氧池进水进水好氧池缺氧池出水出水二沉池硝化吸磷硝化吸磷第194页/共214页195第195页/共214页196第196页/共214页197利用微生物和培养液组成的微生物吸收液处理废气，然后在进行好氧处理，去除液体中吸收的污染物。这种方法适合于处理可溶性的气态污染物。用含有微生物的固体颗粒吸收废气中的污染物，然后微生物再将其转化为无害物质。常用的固体颗粒有土壤和堆肥。利用污水处理厂剩余的活性污泥配置混合液，作为吸收剂处理废气。第197页/共214页198在废石和尾矿上栽种永久性植物，以起固定废石和尾矿的作用。城市垃圾含有大量的有机物和微生物，如不加处理排入环境中，将对人类的健康产生危害。将固体废弃物铺成有一定厚度的薄层，压实并覆盖土壤。依靠自然界广泛分布的微生物，人为地促进可供微生物生长的有机物向稳定的腐殖质进行生物转化的微生物学过程。利用有机垃圾，采用严格的厌氧环境，经多种微生物的发酵作用，生产可燃气体。为了进行无害化处理和减少体积，许多国家对垃圾进行焚烧法处理，产生的热能可生产蒸汽或电能。第198页/共214页199