水体中无机污染物的处理技术课件演示文稿

1、1 水体中无机污染物的生物处理技术2 固体和气体无机污染物的生物处理技术人类生产活动产生大量的无机物，对环境也会造成巨大的危害;如氮磷等排入水体引起水体富营养化；另外，有毒有害的金属离子对环境也可能构成巨大危害。水体富营养化重金属的毒害据报道，1991年我国共发生赤潮38次，1992年增加至50次，造成鱼类和其他生物大量死亡，对海洋渔业资源造成极大的破坏。氨态氮排入水体还会因硝化作用而耗去水体中大量的氧造成水体溶解氧下降。此外，饮用水中硝态氮超过10mg/L会引起婴儿的高铁血红蛋白症。赤潮1 水体中无机污染物的生物处理技术水体中存在的大量无机物，如NH4+，SO42-等和各种金属离子，在浓度低

2、时是生物生长的必需元素，但是一旦浓度超过一定范围，就会对生物产生不利的影响。1.1 生物脱氮技术一、基本原理1.硝化作用 2.反硝化作用 1.1 生物脱氮技术一、基本原理1.硝化作用 硝化（亚硝化）细菌（化能自养菌），在中性或弱碱性环境，将NH3氧化成NO2-，然后再氧化成NO3-，从中获得能量，以CO2为碳源。2.反硝化作用 1.1 生物脱氮技术一、基本原理1.硝化作用 2.反硝化作用 在厌氧条件下，微生物还原硝酸盐为HNO2、HNO、NH4+、N2等过程。包括：同化硝酸盐还原和异化硝酸盐还原作用。二、微生物脱氮工艺要使废水中的氮最终转化成氮气而从废水中逸出，需要通过好氧硝化作用将氨氮转化为

3、硝态氮，然后在缺氧条件下反硝化脱氮。传统的脱氮工艺采用先硝化、后反硝化的工艺流程。1. A/O工艺缺氧好氧工艺 反硝化段硝化段废水回流 NO3-N2有机碳A/O工艺流程厌氧好氧反硝化过程所需要的碳源直接来源于污水，不必外加2.氧化沟工艺 可用来处理城市废水和工业废水进水缺氧区好氧区曝气机回流 污泥50剩余污泥沉淀池出水曝气机转碟氧化沟处理废水实景曝气机利用中水浇花 桥本O/A工艺 工艺流程简单，在缺氧池后设一后曝气池，可除残余的有机物和吹脱污泥上的氮气泡。 缺点：缺氧池出水中氮的形态为氨态氮，并且旁路流入缺氧池提供反硝化碳源的废水流量不易控制。桥本O/A工艺流程好氧缺氧后曝气二沉进水剩余污泥出

4、水工艺 四段Bardenpho工艺三、影响因素 硝化反应消耗碱，若污水中没有足够碱度，则随着硝化的进行，pH会急剧下降，硝化细菌对pH十分敏感； 脱氮过程中，通常硝化段运行的pH控制在，反硝化段pH控制在。氧化的氨（mg/(mg.h)）氧化的氨（mg/(mg.h)）亚硝化细菌硝化细菌pH对亚硝化细菌和硝化细菌活性的影响2.温度 两类硝化细菌的最适宜温度为30左右，温度在535由低到高逐渐上升时，硝化反应将随温度的增高而加快，当温度低于5硝化反应几乎停止； 反硝化作用温度范围在1535之间，温度低于10，反硝化速率明显下降，低于3，反硝化作用停止。温度对硝化反应速度的影响溶解氧浓度 硝化过程的溶

5、氧浓度，一般建议维持在； 溶解氧浓度对反硝化作用有抑制；但氧的存在对能进行反硝化作用的反硝化菌却是有利的，因为这类菌为兼性厌氧菌，菌体内的某些酶系统组织在有氧时才能合成，这类工艺最好使这些反硝化菌交替处于好氧、缺氧的环境条件。氨氮氧化速率溶解氧（mg/L）溶解氧对硝化速率的影响4.碳源 碳源物质主要通过影响反硝化细菌的活性来影响处理系统的脱氮效率。1）废水中所含的有机碳源 一般认为，废水所含BOD5与总氮的比值大于3：1，就无需外加碳源2）外加碳源 当废水BOD5：总氮小于3：1时，需投加碳源才能达到理想的除氮效果。 外加碳源多采用甲醇，其氧化分解产物多为二氧化碳和水。3）内碳源 主要指活性污

6、泥微生物死亡、自溶后释放出来的有机碳，也称为二次基质。优点：在废水碳氮比低时不必外加碳源也可达到脱氮目的，此外由于污泥产率低而降低成本。缺点：反硝化速率极低5.有毒物质 某些重金属、络合阴离子和有毒有机物对硝化细菌有毒害作用。 氨态氮和亚硝态氮对硝化细菌也有影响 有研究，当污水中氨氮浓度小与200mg/L，亚硝态氮浓度小于100mg/L时，对硝化作用没有影响。1.2 微生物除磷技术一、生物除磷基本原理1.废水中磷的存在形式 常以磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中；传统的生物处理中的出水中，90左右的磷以磷酸盐的形式存在。2.生物脱磷的基本原理 利用聚磷菌一类的细菌，过量的、超出其生理需

7、要的从外部外部摄取磷，并以聚合形态贮藏在体内，形成高磷污泥，达到从废水中除磷的效果。聚磷菌除磷经过好氧和厌氧两个阶段首先是厌氧放磷阶段，造成聚磷菌的“磷饥饿”状态 ATP+H2O ADP+H3PO4+能量然后是好氧聚磷阶段，摄入过量磷，除磷 ADP+H3PO4+能量 ATP+H2O 废水脱磷工艺中的微生物聚磷菌 早期，认为主要是不动杆菌（Acinetobacter） 目前多认为，起主要作用是假单胞菌（Pseudomonas）和气单胞菌（Aeromonas） 另外，有研究认为除上述几种聚磷菌外，还有棒状菌群和肠状菌群产酸菌 聚磷菌一般只利用低级脂肪酸（如乙醇），若没产酸菌的作用或这种作用受抑制（

8、如硝酸盐存在），则聚磷菌便难以利用放磷中产生的能量合成聚-羟丁酸（PHB），因此也难以在好氧阶段通过分解PHB来获得足够的能量过量摄磷和聚磷有反硝化能力的聚磷菌 有些聚磷菌能利用NO3-作为电子受体，在吸收磷的同时进行反硝化。 Kuba在1994年发现具有反硝化能力的聚磷菌（DPB），其除磷能力和传统A/O工艺中普通聚磷菌相似，同时也具有建立在内源PHB和糖类物质基础上的生物代谢机制。 生物除磷常与生物脱氮工艺一起应用（二）工艺流程工艺（厌氧好氧工艺） 厌氧池好氧池二沉池出水进水回流A/O工艺本工艺的特征及运行参数（1）反应器中水力停留时间为36h（2）曝气池内污泥浓度在27003600mg/

9、L之间（3）磷去除效果较好，去除率在76左右（4）沉淀污泥含磷4，肥效好（5）SVI值100，易沉淀，不膨胀存在问题：微生物对磷的吸收有限度，磷去除率难提高；在沉淀池易于产生磷的释放现象，应及时排泥和回流2/O工艺（厌氧缺氧好氧工艺） 在A/O工艺的厌氧池和好氧池之间增设一个不曝气的缺氧池，并使好氧池中带有硝酸盐的混合液回流到缺氧池，进行反硝化脱氮，在除磷的同时达到脱氮目的。A2/O工艺流程图本工艺特征：（1）简单的同步脱氮除磷工艺，总水力停留时间少于其他同类工艺（2）厌氧（缺氧）好氧交替进行，不宜丝状菌生长，无污泥膨胀（3）不需投药，厌氧和缺氧段只进行缓慢搅拌，运行费用低问题：（1）脱氮效果

10、难以提高（2）污泥增长受到一定限度，除磷效果不易提高（3）沉淀池需要保持一定浓度溶解氧，应降低污泥停留时间，防止厌氧状态和释放磷的现象，但溶解氧含量不宜过高，以防止循环液对缺氧反应器的干扰 Bargenpho工艺 以四个完全混合活性污泥反应池串联而成，其中第一、三池不曝气，搅拌器缓慢转动以防污泥沉淀，第二、四池好氧曝气。Bargenpho工艺缺氧段好氧段厌氧段好氧段二沉池出水回流污泥剩余污泥进水本工艺主要优点： 各项反应都反复进行两次以上，各反应单元都有首要功能，并兼行二、三项功能。 工艺脱氮、除磷效果良好。问题： 工艺复杂，反应器单元多，运行繁琐，成本高三、影响因素1.碳源的浓度和种类 碳源

11、浓度提高后诱发了反硝化作用，并迅速耗去了硝酸盐，使得污泥放磷早、快。 其次，可为发酵产酸提供养料 聚磷菌优先吸收小分子的低级脂肪酸，大分子、难降解物质需要经过产酸菌作用后才能被利用研究发现： 要使出水磷浓度小于1mg/L，进水总BOD与总磷之比必须在2330：1Hong等建议： 进水总BOD与总磷之比至少高于15，才可使泥龄较短的除磷系统出水磷较低 厌氧段，溶解氧浓度直接影响到聚磷菌的生长情况、释放磷及利用有机质合成PHB的能力； 好氧段，必须提供充足的溶解氧，来满足聚磷菌对其储存的PHB进行彻底降解所需的氧量。2.溶解氧经验：厌氧放磷池溶氧浓度严格控制在以下，好氧池溶氧浓度大于2mg/L，最

12、好控制在34mg/L。 厌氧区中如存在硝酸盐和亚硝酸盐，反硝化细菌以它们为最终电子受体而氧化有机基质，使厌氧区中厌氧发酵受到抑制而不产生挥发性脂肪硝酸盐和亚硝酸盐4.温度 温度对微生物除磷过程影响较小 温度对除磷影响主要是发酵产酸菌速率的下降。生物除磷系统适合的pH范围为中性和弱碱性，生活污水的pH通常在此范围。对pH不合适的工业废水，处理前须先进行调节，并设置监测和旁流装置，以免污泥中毒。6.泥龄泥龄越长，污泥含磷量越低，去除单位重量的磷需要消耗较多的BOD5泥龄越短，污泥含磷量越高，污泥的产磷率也越高，去除的磷量也就越多。泥龄30d时，去磷效率40；17d为50，5d为87。一般以除磷为目

13、的的泥龄控制在57d1.3 微生物处理重金属技术一、基本原理1.微生物处理重金属废水的机制 依据获得高效复合功能菌在培养池的不同层次繁殖，各自承担独特的微生物功能，他们之间互生并存在化学、物理和遗传信息水平3个层次的互相协作，这种协作对金属的抗性、耐性和价态转化及其净化起着重要的作用。2.三个水平的协作1）化学水平互生协作机制 指它们间相互提供生长因子、代谢刺激物或替对方抑制某金属的毒性，使微生物净化某金属能够进行。2）物理水平的协作 指活性污泥絮凝体及生物膜形成过程，微生物在空间分布及空间结构上的协作。 一般，絮凝体和生物膜表面带负电荷，对重金属有很强的吸附能力；同时絮凝状基质可包藏金属离子

14、，活性污泥有良好的沉降性能，从而提高对重金属的净化效果。3）遗传信息水平的协作 指微生物间通过遗传物质的迅速转移来实现整个微生物群落对金属污染物的遗传适应。 微生物经过驯化，以适应环境。各个水平协作之间的关系 微生物在处理重金属废水中，对重金属离子几乎同时存在静电吸附、酶的催化转化、螯合或络合、絮凝和包藏共沉淀作用，以及对pH的缓冲作用，使得金属离子沉积而达到净化废水的目的。二、微生物法治理电镀废水技术1.主要技术内容（1）基本原理 用从电镀污泥中获得的SR系列复合功能菌，高效还原六价铬为三价铬，三价铬、锌、铜和镉等二价金属离子被菌体富集，在经过固液分离，废水被净化，污泥中金属再用微生物或化学

15、法回收，固液分离的上清液可以回用（2）技术关键 菌体的培养和“菌废比”的合理调控。 一般采用厌氧技术培养菌体，培养液可以使生活污水、粪便、高浓度有机废水，也可人工配制。 采用中温发酵技术，根据废水中金属离子浓度和培养菌体的浓度来决定“菌废比”。（3）工艺流程生活污水格栅培养池废水废水池反应池沉淀池过滤池排放金属回收微生物治理电镀废水工艺流程回流（1）净化能力 每天可处理废水量达到11000m3以上2.主要技术指标项目pHCr6+TCrCu2Zn2+Ni2+Cd2+进水48162167465184613出水7.510.0330.2010.0440.3390.1490.003国标690.51.51

16、.05.01.00.1国标/出水1582315733微生物处理电镀废水示范工程指标（mg/L）利用微生物高效还原六价铬，无二次污染，能回收菌泥中的金属，使用周期长、管理方便。如果能利用生活污水、食品加工废水等培养微生物，可实现以废治废。2.特点处理后排放水中金属低于国家GB 8978-1996污水综合排放标准出水水质4.主要构建物 主要由培养池、废水池、反应池和沉淀池组成。5.电镀污泥中金属的回收 红光实业股份电镀废水经过微生物处理后，采用硫细菌对污泥中铬进行提取，提取率达64。三、硫酸盐生物还原法处理含锌废水1.原理 利用硫酸盐还原菌SRB在厌氧条件下产生硫化氢，硫化氢和废水中的重金属反应，生成金属硫化物沉淀以除去重金属离子。SRB在输油管道中产生的硫化氢能腐蚀管道2.废水处理工艺流程进水调配槽生物反应器沉淀池污泥回流出水营养盐排泥 硫酸盐还原法处理含锌废水工艺流程重金属废水中常缺乏微生物生长所需的营养物质，包括有机物