第4章生物净化

1、1、废水预处理与一级处理、废水预处理与一级处理 格栅、沉砂池、调节池、除油、沉淀池、离心、气浮格栅、沉砂池、调节池、除油、沉淀池、离心、气浮 格栅：依靠物理的截留作用去除废水中的大块的悬浮或悬格栅：依靠物理的截留作用去除废水中的大块的悬浮或悬浮性物质。浮性物质。 沉砂池：从废水中分离比重较大的无机颗粒。沉砂池：从废水中分离比重较大的无机颗粒。 调节池：减少水量和水质波动对废水处理工艺的影响。调节池：减少水量和水质波动对废水处理工艺的影响。 除油：去除可浮油和乳化油，避免对活性污泥和生物膜的除油：去除可浮油和乳化油，避免对活性污泥和生物膜的影响。影响。 沉淀池：去除废水中的悬浮颗粒和胶体。沉淀池

2、：去除废水中的悬浮颗粒和胶体。 离心分离：根据水与悬浮物密度的不同，利用离心力使废离心分离：根据水与悬浮物密度的不同，利用离心力使废水中的悬浮物（或乳化油）得以分离。水中的悬浮物（或乳化油）得以分离。 气浮：去除直径很细小、密度接近于水的颗粒污染物。气浮：去除直径很细小、密度接近于水的颗粒污染物。问题：说明以下生物处理工艺的原理和特点问题：说明以下生物处理工艺的原理和特点 活性污泥法、生物膜法、活性污泥法、生物膜法、 氧化沟生物处理技术、序批式反应器（氧化沟生物处理技术、序批式反应器（SBRSBR）、生物滤池）、生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床、

3、 膜生物反应器（膜生物反应器（MBRMBR）、曝气生物滤池（）、曝气生物滤池（BAFBAF）、升流式厌）、升流式厌氧污泥床（氧污泥床（UASBUASB）、膨胀颗粒污泥床（）、膨胀颗粒污泥床（EGSBEGSB） 、硝化反、硝化反硝化工艺、硝化工艺、A/OA/O工艺和工艺和A A2 2/O/O工艺、工艺、 稳定塘、人工湿地、土地处理系统稳定塘、人工湿地、土地处理系统现代污水处理设施（现代污水处理设施（F24.3）活性污泥法的改进和变形工艺活性污泥法的改进和变形工艺 完全混合式完全混合式 传统推流式传统推流式 高负荷曝气式高负荷曝气式 分段进水式分段进水式 接触稳定式接触稳定式 高纯氧曝气式高纯氧曝

4、气式 传统延时曝气式传统延时曝气式 氧化沟工艺氧化沟工艺 序批式反应器（序批式反应器（SBR）工艺）工艺 氧化沟：是常规活性污泥法的一种改型和发展。它的基本氧化沟：是常规活性污泥法的一种改型和发展。它的基本特征是曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥的混合液特征是曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥的混合液在其中不停地循环流动，在曝气器下游溶解氧浓度高，随在其中不停地循环流动，在曝气器下游溶解氧浓度高，随着与曝气器距离的增加，溶解氧浓度不断降低，呈现好氧着与曝气器距离的增加，溶解氧浓度不断降低，呈现好氧区区-缺氧区的交替变化，使其具有良好的脱氮功能和污泥缺氧区的交替变化，使其具有良好的脱氮功能和

5、污泥沉降性能。基建和运行费用较低，操作技术相对简单，处沉降性能。基建和运行费用较低，操作技术相对简单，处理效果稳定。理效果稳定。 在构造和运行方面的特征：在构造和运行方面的特征： （1）池体狭长，可达数十米甚至上百米；池深度较浅，一般在）池体狭长，可达数十米甚至上百米；池深度较浅，一般在2m左右。左右。 （2）曝气装置多采用表面机械曝气器。）曝气装置多采用表面机械曝气器。 （3）进、出水装置结构简单。）进、出水装置结构简单。 （4）对水温、水质和水量的变动有较强的适应性。）对水温、水质和水量的变动有较强的适应性。 （5）污泥产率低，剩余污泥产量少。）污泥产率低，剩余污泥产量少。 （6）污泥龄长

6、，可达）污泥龄长，可达1530d，为传统活性污泥法的，为传统活性污泥法的36倍。倍。 （7）BOD负荷低，类似于活性污泥法中的延时曝气法，处理出负荷低，类似于活性污泥法中的延时曝气法，处理出水水质良好。水水质良好。 SBR生物处理技术：是一个间歇注水的反应器系统，包括一个生物处理技术：是一个间歇注水的反应器系统，包括一个独立的完全混合式反应器，活性污泥工艺的所有步骤都在其中独立的完全混合式反应器，活性污泥工艺的所有步骤都在其中发生。发生。 特点：特点：SBR工艺采用一个完全混合的间歇排水反应器系统，进工艺采用一个完全混合的间歇排水反应器系统，进水后在同一个池中完成反应和沉淀过程。有水后在同一个

7、池中完成反应和沉淀过程。有5个阶段，依次为个阶段，依次为进水、反应、沉淀、排水和闲置。进水、反应、沉淀、排水和闲置。 优点：工艺简单，占地面积小；无需污泥回流，节省运行费用优点：工艺简单，占地面积小；无需污泥回流，节省运行费用；具有理想的推流式反应器的特性；运行方式灵活，脱氮除磷；具有理想的推流式反应器的特性；运行方式灵活，脱氮除磷效果好；具有良好的污泥沉降性能；对进水水质水量的波动具效果好；具有良好的污泥沉降性能；对进水水质水量的波动具有良好的适应性。有良好的适应性。污水处理单元（污水处理单元（F24.4-24.7）生物膜法的特点生物膜法的特点 在生物相方面：参加净化反应的微生物更加多样化，

8、食物在生物相方面：参加净化反应的微生物更加多样化，食物链长，使废水中污染物降解得更加彻底；在生物膜上能够链长，使废水中污染物降解得更加彻底；在生物膜上能够存活世代时间较长的微生物，具有良好的脱氮功能；在处存活世代时间较长的微生物，具有良好的脱氮功能；在处理过程的每段都繁衍与本段水质相适应的微生物并形成优理过程的每段都繁衍与本段水质相适应的微生物并形成优势种，有利于有机物的降解。势种，有利于有机物的降解。 在处理工艺方面：对水质水量变动有较强的适应性；污泥在处理工艺方面：对水质水量变动有较强的适应性；污泥沉降性能良好，宜于固液分离；能够处理低浓度污水；易沉降性能良好，宜于固液分离；能够处理低浓度

9、污水；易于维护，运行节能。于维护，运行节能。污水处理单元（污水处理单元（F24.8-24.9）生物转盘的优缺点生物转盘的优缺点 优点：无生物膜堵塞现象；盘面利用率高，无沟流现象优点：无生物膜堵塞现象；盘面利用率高，无沟流现象；废水与生物膜接触时间较长，易于控制；采用多层布；废水与生物膜接触时间较长，易于控制；采用多层布置，占地较小；系统的水头损失小，能耗省。置，占地较小；系统的水头损失小，能耗省。 缺点：盘材较贵，投资大；无通风设备，供氧依靠盘面缺点：盘材较贵，投资大；无通风设备，供氧依靠盘面的生物膜接触大气，存在挥发性物质的污染；性能受环的生物膜接触大气，存在挥发性物质的污染；性能受环境气温

10、及其他因素影响较大，在北方一般置于室内并采境气温及其他因素影响较大，在北方一般置于室内并采取一定保温措施。取一定保温措施。生物流化床的优缺点生物流化床的优缺点 优点：载体比表面积大且呈流化状态，容积负荷高，抗冲优点：载体比表面积大且呈流化状态，容积负荷高，抗冲击负荷能力强；生物颗粒相互碰撞和摩擦，生物膜厚度较击负荷能力强；生物颗粒相互碰撞和摩擦，生物膜厚度较薄，微生物活性强；载体颗粒处于剧烈运动状态，传质效薄，微生物活性强；载体颗粒处于剧烈运动状态，传质效果好。果好。 缺点：设备磨损较严重，载体颗粒会磨损变小；生产放大缺点：设备磨损较严重，载体颗粒会磨损变小；生产放大存在问题，比如防堵塞、曝气

11、方法、进水配水系统选用、存在问题，比如防堵塞、曝气方法、进水配水系统选用、生物颗粒流失等，工业性应用较少。生物颗粒流失等，工业性应用较少。4.废水生物处理新工艺废水生物处理新工艺膜生物反应器（膜生物反应器（MBR）：主要由膜分离组件及生物反应器两部分组成，是一）：主要由膜分离组件及生物反应器两部分组成，是一种用膜分离过程取代传统活性污泥法中二次沉淀池的水处理技术。种用膜分离过程取代传统活性污泥法中二次沉淀池的水处理技术。曝气生物滤池（曝气生物滤池（BAF）：在生物滤池中装填粒径较小的新型粒状滤料并浸没）：在生物滤池中装填粒径较小的新型粒状滤料并浸没在水中，池底装有曝气系统以提供足够的氧气，使废

12、水中有机物得到好氧去在水中，池底装有曝气系统以提供足够的氧气，使废水中有机物得到好氧去除。除。升流式厌氧污泥床（升流式厌氧污泥床（UASB）：基于微生物固定化原理，在形成沉降性能良）：基于微生物固定化原理，在形成沉降性能良好的污泥絮凝体的基础上，在反应器内设置污泥沉淀系统，使气、液、固三好的污泥絮凝体的基础上，在反应器内设置污泥沉淀系统，使气、液、固三相得到分离。相得到分离。膨胀颗粒污泥床（膨胀颗粒污泥床（EGSB）：是对）：是对UASB反应器的改进，增加了出水再循环部反应器的改进，增加了出水再循环部分，使反应器内液体上升流速远远高于分，使反应器内液体上升流速远远高于UASB中的上流速度，颗粒

13、污泥床处中的上流速度，颗粒污泥床处于于“膨胀膨胀”状态。状态。硝化反硝化工艺：废水中氨氮及有机氮通过微生物的硝化反应转变为硝酸盐硝化反硝化工艺：废水中氨氮及有机氮通过微生物的硝化反应转变为硝酸盐，在缺氧或厌氧条件下，硝酸盐由反硝化细菌转化为氮气从废水中去除。，在缺氧或厌氧条件下，硝酸盐由反硝化细菌转化为氮气从废水中去除。A2/O脱氮除磷工艺：原污水首先进入厌氧区，聚磷细菌吸收有机物并以脱氮除磷工艺：原污水首先进入厌氧区，聚磷细菌吸收有机物并以PHB形式在菌体储存起来，随后废水进入缺氧区，反硝化细菌利用好氧区回流带形式在菌体储存起来，随后废水进入缺氧区，反硝化细菌利用好氧区回流带来的硝酸盐进行反

14、硝化，达到同时去碳脱氮的目的。厌氧区和缺氧区都设有来的硝酸盐进行反硝化，达到同时去碳脱氮的目的。厌氧区和缺氧区都设有搅拌混合器，以防污泥沉积。接着废水进入曝气的好氧区，聚磷菌分解储存搅拌混合器，以防污泥沉积。接着废水进入曝气的好氧区，聚磷菌分解储存的的PHB，释放能量供自身生长繁殖，还可主动吸收周围环境中的磷，以聚磷，释放能量供自身生长繁殖，还可主动吸收周围环境中的磷，以聚磷酸盐的形式储存在细胞内。自养硝化细菌生长繁殖，将氨氮转化为硝态氮。酸盐的形式储存在细胞内。自养硝化细菌生长繁殖，将氨氮转化为硝态氮。氧化塘（氧化塘（F24.13） 好氧塘：塘水自然混合，塘深度不大，倚靠自然透光促进好氧塘：

15、塘水自然混合，塘深度不大，倚靠自然透光促进藻类生长。藻类产生氧气。停留时间藻类生长。藻类产生氧气。停留时间3-5d。 厌氧塘：水深厌氧塘：水深1-10m，停留时间较长（，停留时间较长（20-50d）。不需昂）。不需昂贵的机械曝气装置，污泥量小。通常作为富含蛋白质、脂贵的机械曝气装置，污泥量小。通常作为富含蛋白质、脂肪，具有高悬浮固体浓度的高肪，具有高悬浮固体浓度的高BOD有机污水（如肉类加有机污水（如肉类加工废水）的预处理。工废水）的预处理。 兼性塘：是生活污水处理最普遍使用的，同时使用好氧和兼性塘：是生活污水处理最普遍使用的，同时使用好氧和厌氧处理。一般深厌氧处理。一般深1-2m，一般分为好

16、氧、兼性厌氧、厌，一般分为好氧、兼性厌氧、厌氧三层。停留时间氧三层。停留时间5-30d。 曝气塘：需要机械曝气，水深曝气塘：需要机械曝气，水深1-2m，停留时间少于，停留时间少于10d。处理效果依赖于曝气时间、温度和废水种类。例如，处理效果依赖于曝气时间、温度和废水种类。例如，20曝气曝气5d，BOD去除率去除率85%。好氧塘、厌氧塘（好氧塘、厌氧塘（F24.14）水生生物塘（水生生物塘（F24.15）曝气塘（曝气塘（F24.16）化粪池系统化粪池系统-原位处理（原位处理（F24.16）化粪池作为储藏池将固体物质与流入的化粪池作为储藏池将固体物质与流入的废水分离，固体物质沉淀到池底，废水废水分

17、离，固体物质沉淀到池底，废水中的有机物在厌氧条件下发生生物分解。中的有机物在厌氧条件下发生生物分解。废水停留废水停留24-72h后排入渗滤场。剩余污后排入渗滤场。剩余污泥定期用泵排出，运送到处理厂处理。泥定期用泵排出，运送到处理厂处理。1997年，年，25%的美国家庭使用化粪池，的美国家庭使用化粪池，33%的在建房屋使用化粪池。的在建房屋使用化粪池。主要在农村和郊区使用。如果污染集中主要在农村和郊区使用。如果污染集中或人口过多，需要转移至城市污水处理或人口过多，需要转移至城市污水处理系统。私人的化粪池系统有时是被禁止系统。私人的化粪池系统有时是被禁止的。不适合寒冷多雨或水位太浅的地区。的。不适

18、合寒冷多雨或水位太浅的地区。容易引起地下水硝酸盐污染或病原体传容易引起地下水硝酸盐污染或病原体传播。播。人工湿地（人工湿地（F24.21) 湿地水生植物：浮萍，水葫芦，芦苇，香蒲湿地水生植物：浮萍，水葫芦，芦苇，香蒲 加利福尼亚州加利福尼亚州San Diego人工湿地（人工湿地（F24.23-24.24) 地表流湿地：又叫自地表流湿地：又叫自由水面湿地，特点是由水面湿地，特点是水位高于湿地基质层，水位高于湿地基质层，废水从床体表面流过，废水从床体表面流过，床表水深床表水深1040cm。 潜流湿地：床体中填潜流湿地：床体中填充填料，底部设有防充填料，底部设有防渗层，植物在填料上渗层，植物在填料上

19、生长，废水从填料中生长，废水从填料中流过，一般填料厚度流过，一般填料厚度60100cm。污水土地利用（污水土地利用（F24.19） 低速率灌溉：污水通过喷淋低速率灌溉：污水通过喷淋或表层进行利用，速率为或表层进行利用，速率为1.510cm/7d。2/3废水被农废水被农作物利用或蒸发。需要大面作物利用或蒸发。需要大面积土地。积土地。 地表漫流：废水沿着种满植地表漫流：废水沿着种满植物的物的2%3%的斜坡流过的斜坡流过50100m，10%废水渗透到废水渗透到土壤，土壤，60%收集到沟渠，其收集到沟渠，其余蒸发。需要低渗透性的黏余蒸发。需要低渗透性的黏土。土。 高速渗流：超过高速渗流：超过50cm/

20、7d的的负荷率处理废水。大部分废负荷率处理废水。大部分废水通过土壤渗透后补给地下水通过土壤渗透后补给地下水或回用于灌溉。需要土地水或回用于灌溉。需要土地少。少。三种土地处理系统的特征三种土地处理系统的特征低速灌溉低速灌溉地表漫流地表漫流高速渗流高速渗流主要目标主要目标营养物和水回用；营养物和水回用；废水处理废水处理废水处理废水处理废水处理；地下废水处理；地下水补给水补给土壤渗透性土壤渗透性中（砂土或黏土）中（砂土或黏土）慢（黏土）慢（黏土）快（砂土）快（砂土）是否需要植被是否需要植被需要需要需要需要可选可选负荷率负荷率1.310cm/周周514cm/周周50cm/周周所用技术所用技术喷洒；地表

21、流喷洒；地表流喷洒喷洒地表流地表流106L/d所需土地所需土地866ha516ha0.257ha地下水深度地下水深度约约2m不确定不确定5m或更多或更多BOD和和SS去除去除率率9099%9099%9099%N去除率去除率8590%7090%080%P去除率去除率8090%5060%7590%污泥堆肥处理工艺污泥堆肥处理工艺污泥堆肥：是指在好氧条件下由噬温菌和噬热菌的共同作用使污泥中的有机污泥堆肥：是指在好氧条件下由噬温菌和噬热菌的共同作用使污泥中的有机物降解和转化成较稳定的有机质，并使其挥发性物质含量降低、臭气减少、物降解和转化成较稳定的有机质，并使其挥发性物质含量降低、臭气减少、物理性状明

22、显改善（如含水量降低，呈疏松、分散、粒状），使之便于贮存物理性状明显改善（如含水量降低，呈疏松、分散、粒状），使之便于贮存、运输和使用的一种生物过程。、运输和使用的一种生物过程。主要过程：主要过程：1）潜伏期，微生物在堆肥的环境下驯化繁殖；）潜伏期，微生物在堆肥的环境下驯化繁殖；2）中温期，温度）中温期，温度在在2040，嗜温菌分解有机物使堆肥温度升高；，嗜温菌分解有机物使堆肥温度升高；3）高温期，温度在）高温期，温度在4060，继续升温至，继续升温至6080，嗜热菌快速分解有机物；，嗜热菌快速分解有机物；4）降温期，温度）降温期，温度从高温期降至中温期；从高温期降至中温期；5）熟化期，温度降低至环境温度。）熟化期，温度降低至环境温度。在堆肥过程中，微生物演替非常迅速，仅需几日就达到在堆肥过程中，微生物演替非常迅速，仅需几日就达到55 ，高温期一直持，高温期一直持续直