水生物处理方法课件

1、水生物处理方法水生物处理方法ContentsNature Aerobic Biological Treatment Process天然生物处理方法 Anaerobic Biological Treatment Process厌氧生物处理方法 Aerobic Biological Treatment Process好氧生物处理方法Outline of Biological Treatment生物处理的概述水生物处理方法2ContentsNature Aerobic Biologi1.1 什么是“废水生物处理”？指有机物污染物以及N、P等元素作为营养物质被微生物摄取、代谢与利用的过程。1.2 废水

2、生物处理的对象？两大类污染物有机物；营养元素氮、磷两大类废水 生活污水或城市污水；有机工业废水1.3 废水生物处理的主体？ 微生物一、概述水生物处理方法31.1 什么是“废水生物处理”？指有机物污染物以及N、P等元2.1生物处理的重要性城市污水中约有60%以上的有机物只有用生物法去除才最经济；废水中氮的去除一般来说只有依靠生物法；目前世界上已建成的城市污水处理厂有90%以上是生物处理法；大多数工业废水处理厂也是以生物法为主体的。水生物处理方法42.1生物处理的重要性水生物处理方法62.2微生物在废水生物处理中的作用去除（降解）废水中有机物（以COD或BOD5表示），以及其他无机营养元素如N、P

3、等。水生物处理方法52.2微生物在废水生物处理中的作用去除（降解）废水中有机化学需氧量COD用化学氧化剂重铬酸钾或高锰酸钾氧化分解有机物时，用氧化剂的消耗量来表示有机物的总量，称为化学需氧量。生化需氧量BOD含有溶解氧的水样在20培养20d，水中的有机物基本无机化，有机物在20天内消耗的溶解氧的量被称为生化需氧量。工程上常采用5d的培养时间，表示为BOD5BOD5/COD值 称为污水的可生化性指标。一般认为BOD5/COD0.3的污水，适于采用生物处理。水生物处理方法6BOD5/COD值 称为污水的可生化性指标。一般认为BOD52.3 废水生物处理中的重要微生物放线菌微生物非细胞形态的微生物细

4、胞形态的微生物病毒、噬菌体真核生物原生动物后生动物原核生物细菌蓝藻（蓝细菌）酵母菌真菌霉菌藻类水生物处理方法72.3 废水生物处理中的重要微生物放线菌微生物非细胞形态的微细菌废水生物处理工程中最主要的微生物根据需氧情况不同： 好氧细菌、兼性细菌、厌氧细菌；根据能源、碳源利用情况的不同： 光合细菌光能自养菌、光能异养菌； 非光合细菌化能自养菌、化能异养菌。根据生长温度的不同： 低温菌(1015 C)、中温菌(15 45 C)、高温菌(45 C)水生物处理方法8细菌废水生物处理工程中最主要的微生物水生物处理方法10Biological Treatment Process 能量代谢产物(CO2、H2

5、O、NH3)净增细胞物质 能量内源呼吸残留物分解代谢合成代谢新细胞物质C5H7NO2内源呼吸O2内源呼吸产物CO2、H2O、NH3污水中的有机物微生物剩余污泥水生物处理方法9Biological Treatment Process 内源呼吸（也称细胞物质的自身氧化）微生物对自身的细胞物质进行氧化分解，并提供能量，贯穿于微生物的整个生命期。分解代谢（又称氧化分解、异化代谢、分解反应）将有机底物分解，同时释放能量。合成代谢（也称合成反应、同化作用）有机物被微生物用于合成新的细胞物质。水生物处理方法10内源呼吸（也称细胞物质的自身氧化）水生物处理方法122.4 微生物代谢所需要的几个基本要素能源碳源

6、：构成微生物细胞的主要成分（CO2、有机物）无机营养元素N、P、S、K、Ca、Mg等有机营养物（生长因子，如维生素、生物素等）水生物处理方法112.4 微生物代谢所需要的几个基本要素能源水生物处理方法12.5 废水处理程度的分级一级处理预处理或前处理二级处理生物处理三级处理深度处理水生物处理方法122.5 废水处理程度的分级水生物处理方法14二、生物处理方法的分类生物处理法天然生物处理法人工生物处理法氧化塘土地处理系统好氧生物处理厌氧生物处理活性污泥法生物膜法传统厌氧消化现代厌氧反应器水生物处理方法13二、生物处理方法的分类生物处理法天然生物处理法人工生物处理法好氧微生物和厌氧微生物？ “好氧

7、(aerobic)”微生物：是指必须在有分子态氧气（O2）存在的条件下，才能进行正常的生理生化反应的微生物；包括大部分微生物、动物以及人类。“厌氧(anaerobic)”微生物：是指能在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的微生物；主要有厌氧细菌和酵母菌等。水生物处理方法14好氧微生物和厌氧微生物？ “好氧(aerobic)”微生物：生物处理法天然生物处理法人工生物处理法氧化塘土地处理系统好氧生物处理厌氧生物处理生物膜法传统厌氧消化现代厌氧反应器Activated Sludge Process(活性污泥法)活性污泥法水生物处理方法15生物处理法天然生物处理法人工生物处理法氧化塘土地

8、处理系统好氧1. Early age (1881-1914)2. Popularization age (1915-1960)3. Recent age (1961-2000) 产生了传统的活性污泥法 (1914)活性污泥法的发展Development of Activated Sludge Process被广泛应用于城市污水处理 不断改进，发展了一系列工艺技术 与其它处理方法相结合，同时具有脱氮除磷的功能水生物处理方法161. Early age (1881-1914)2. Pop活性污泥法(Activated Sludge Process)95%的生活污水35%的工业废水应用普遍COD去除

9、率90%运行高效运行方式多样工艺灵活可以实现自动化管理方便水生物处理方法17活性污泥法(Activated Sludge Process基本概念和流程1. 活性污泥法通过人工强化措施，使反应器中保持一定的溶解氧（DO）及一定微生物浓度，利用好氧微生物的代谢作用，去除水中有机物的生物方法。三、活性污泥法的基本原理水生物处理方法18基本概念和流程三、活性污泥法的基本原理水生物处理方法20基本概念和流程2. 活性污泥向生活污水中注入空气进行曝气，每天保留沉淀物，更换新鲜污水。这样持续一段时间后，在污水中即将形成一种呈黄褐色絮状体，这种絮状体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成，它易于沉淀和水分离，并使

10、污水得到净化、澄清。这种絮状体称为活性污泥。 污水曝气后产生的污泥具有去除水中有机物的活性，因此称为“活性污泥” 。水生物处理方法19基本概念和流程 污水曝气后产生的污泥具有去除水中有机物的活性总泵房General Pump Station曝气沉砂池Aerated Grit Chamber初沉池Primary Sedimentary Tank曝气池Aeration Tank二沉池Final Sedimentary Tank受纳水体Water Body污泥浓缩Sludge Thickening Tank污泥消化池Sludge Digestion Tank水生物处理方法20总泵房曝气沉砂池初沉池曝

11、气池二沉池受纳水体污泥浓缩污泥消化池活性污泥系统水生物处理方法21活性污泥系统水生物处理方法23进水出水污泥井1.曝气池Aeration Tank2.二沉池Final Sedimentary Tank5.剩余污泥3.污泥回流系统Sludge Return System4.曝气系统Aeration SystemASP系统的组成水生物处理方法22进水出水污泥井1.曝气池2.二沉池5.剩余污泥3.污泥回流系(1) 曝气池：反应的主体，有机物被降解，微生物得以增殖；(2) 二沉池：活性污泥和水分离，保证净化水的出水水质；浓缩污泥，保证污泥回流，维持曝气池内的污泥浓度；(3) 回流系统：维持曝气池内的污

12、泥浓度；回流比的改变，可调整曝气池的运行工况；活性污泥系统的组成水生物处理方法23(1) 曝气池：反应的主体，有机物被降解，微生物得以增殖；活(4) 剩余污泥： 去除有机物的途径之一；维持系统的稳定运行；(5) 曝气系统：为好氧微生物提供溶解氧；活性污泥系统的组成水生物处理方法24(4) 剩余污泥： 活性污泥系统的组成水生物处理方法26活性污泥系统有效运行的基本条件(1) 废水中含有足够的可溶性易降解有机物；(2) 混合液含有足够的溶解氧曝气；(3) 活性污泥在池内呈悬浮状态；(4) 活性污泥连续回流；(5) 及时排放剩余污泥;(6) 进水中不含有对微生物有毒有害的物质；水生物处理方法25活性

13、污泥系统有效运行的基本条件(1) 废水中含有足够的可溶性活性污泥法的原理(Principle of ASP)1.吸附阶段2.氧化阶段利用活性污泥比较大的比表面积有机物氧化分解合成代谢水生物处理方法26活性污泥法的原理(Principle of ASP)1.吸附第1阶段吸附阶段(时间较短，1030min左右)废水中有机物转移到活性污泥上。活性污泥具有巨大的比表面积；表面上含有多糖类粘性物质。第2阶段氧化分解阶段(时间较长，需数小时)微生物对吸附其上的有机物进行氧化分解。利用有机物合成细胞自身物质，进行细胞的更新、繁殖。水生物处理方法27第1阶段吸附阶段(时间较短，1030min左右)水生物处活性

14、污泥通过上述过程使污水得到净化的同时，微生物获得能量合成新的细胞，活性污泥得到增长。了解微生物的增值规律对于深入了解活性污泥法的运行机理非常重要。活性污泥的增值规律Increment Rule of Activated Sludge水生物处理方法28活性污泥通过上述过程使污水得到净化的同时，微生物获得能量合成在温度适宜、DO充足、且不存在抑制物质的条件下，活性污泥微生物的增殖速率主要取决于有机基质与微生物的数量比，即有机基质（Food）与微生物（Microorganism）的比值，即F/M值。F/M值是影响微生物增殖速率、有机物去除速率、氧利用速率的重要因素。F/M值水生物处理方法29在温度适

15、宜、DO充足、且不存在抑制物质的条件下，活性污泥微生活性污泥增殖曲线活性污泥增殖曲线分为4个时期： 1) 适应期 2) 对数增殖期 3) 减速增殖期 4) 内源呼吸期水生物处理方法30活性污泥增殖曲线活性污泥增殖曲线分为4个时期：水生物处理方法定义微生物处于驯化阶段，微生物对于新的环境条件、污水中不同种类的有机污染物等需要一个短暂的适应过程；活性污泥微生物的变化：微生物不进行繁殖，数量基本没有变化；菌体体积增大； 酶系统相应调整；水质指标基本无变化1) 适应期水生物处理方法31定义1) 适应期水生物处理方法33微生物量时间适应期微生物增值曲线氧利用速率曲线有机物去除曲线活性污泥的增值规律Inc

16、rement Rule of Activated Sludge水生物处理方法32微生物量时间适应期微生物增值曲线氧利用速率曲线有机物去除曲线2) 对数增殖期F/M值2.2有机底物丰富，营养物质不是微生物增殖的控制因素；微生物以最高速率对有机物进行摄取（去除有机物能力很强）；并以最高速率增殖，合成新细胞；由于微生物的代谢速率极高，需氧量很大；活性污泥具有高的能量水平，微生物的活动能力很强，污泥质地松散，不易形成较好的絮凝体，沉淀性能不佳；水生物处理方法332) 对数增殖期F/M值2.2有机底物丰富，营养物质不微生物量时间适应期对数增值期微生物增值曲线氧利用速率曲线有机物去除曲线活性污泥的增值规律

17、Increment Rule of Activated Sludge水生物处理方法34微生物量时间适应期对数增值期微生物增值曲线氧利用速率曲线有机3) 减衰增殖期F/M值下降到一定水平后，有机物的浓度成为微生物增殖的控制因素；有机底物的降解速率也开始下降；微生物的增殖速率在逐渐下降，直至最终下降为零，活性污泥的量仍持续增长并最终达到最高；营养物质不再丰富，活性污泥的能量水平低下，絮凝体开始形成，凝聚、吸附以及沉淀性能均较好；有机物已基本去除，出水水质有较大改善，且整个系统运行稳定；水生物处理方法353) 减衰增殖期F/M值下降到一定水平后，有机物的浓度成为微微生物量时间适应期对数增值期减衰增值

18、期微生物增值曲线氧利用速率曲线有机物去除曲线活性污泥的增值规律Increment Rule of Activated Sludge水生物处理方法36微生物量时间适应期对数增值期减衰增值期微生物增值曲线氧利用速4) 内源呼吸期F/M值下降到最低值并保持一常数，微生物已不能从周围环境中获得满足自身需要的有机物，开始分解代谢自身的营养物质，以维持生命活动。在本期之初内源呼吸的速率超过合成速率，因此从整体上来说，活性污泥的量在减少，最终所有的活细胞将消亡，而仅残留下内源呼吸的残留物；营养物质消耗殆尽，能量水平极低，沉降性能良好，但凝聚性较差，污泥量少，污泥的无机化程度较高，处理水质良好；水生物处理方法

19、374) 内源呼吸期F/M值下降到最低值并保持一常数，微生物已不微生物量时间适应期对数增值期减衰增值期内源呼吸期微生物增值曲线氧利用速率曲线有机物去除曲线活性污泥的增值规律Increment Rule of Activated Sludge水生物处理方法38微生物量时间适应期对数增值期减衰增值期内源呼吸期微生物增值曲活性污泥增殖规律的应用活性污泥的增殖状况，主要是由F/M值所控制；不同增殖期的活性污泥，性能不同，出水水质也不同；通过调整F/M值，可调控曝气池的运行工况，以达到所 要求的出水水质和活性污泥的良好性能；水生物处理方法39活性污泥增殖规律的应用活性污泥的增殖状况，主要是由F/M值所活

20、性污泥的性质Character of Activated Sludge一种生物絮凝体(菌胶团)细菌之间按一定的排列方式互相聚集在一起，形成一定形状的细菌集团。物理性质比重略1(1.002-1.006)很大的比表面积颜色：褐色、铁红色、土黄色活性污泥含水率为99%以上水生物处理方法40活性污泥的性质一种生物絮凝体(菌胶团)细菌之间按一定的排列方活性污泥的组成Component of Activated Sludge具有活性的微生物(Ma)微生物自身氧化的残留物(Me)活性污泥吸附的难降解惰性有机物(Mi)吸附在活性污泥上的无机物(Mii)组成(4部分)水生物处理方法41活性污泥的组成具有活性的微

21、生物(Ma)组成(4部分)水生物处活性污泥的组成Component of Activated Sludge微生物是活性污泥的主体细菌原生动物后生动物净化污水的第一承担者净化污水的第二承担者水生物处理方法42活性污泥的组成微生物是活性污泥的主体细菌原生动物后生动物净化原生动物指示性生物0.1mm钟虫小口钟虫草履虫盖纤虫肾形虫变形虫水生物处理方法43原生动物指示性生物0.1mm钟虫小口钟虫草履虫盖纤虫肾形虫后生动物线虫轮虫水生物处理方法44后生动物线虫轮虫水生物处理方法46(1)混合液悬浮固体浓度（MLSS）（污泥浓度）（Mixed Liquor Suspended Solids） MLSS =

22、Ma + Me + Mi + Mii 单位: mg/L 或 g/m3(2)混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS） （Mixed Liquor Volatile Suspended Solids） MLVSS = Ma + Me + Mi 单位： mg/L 或 g/m3活性污泥的性能指标表示活性污泥中有机固体物质的浓度，更能反映活性污泥的活性。水生物处理方法45(1)混合液悬浮固体浓度（MLSS）（污泥浓度）（Mixed(3) 污泥沉降比（SV） （Sludge Volume）将曝气池中的悬浮状态的混合液在量筒中静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示；相对地反映污泥量以及污泥的

23、凝聚、沉降性能；可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀；活性污泥的性能指标水生物处理方法46(3) 污泥沉降比（SV） （Sludge Volume）SV的测定0min15min30minSV = 40%水生物处理方法47SV的测定0min15min30minSV = 40%水生物(4)污泥体积指数（SVI） （Sludge Volume Index）曝气池混合液经30分钟静沉后，1g干污泥所形成的（沉淀后）污泥体积，单位： mL/g 活性污泥的性能指标功能：能更准确地评价污泥的凝聚性能和沉降性能， 其值过低，说明泥粒小，密实，无机成分多； 其值过高，说明其沉降性能不好，将要或已经发生膨胀；

24、正常范围： 50150 mL/g（城市污水）水生物处理方法48(4)污泥体积指数（SVI） （Sludge Volume活性污泥法的运行方式 Method of Operation for ASP1.传统活性污泥法(推流式)Conventional ASP (plug flow) 2.阶段曝气活性污泥法Step Aeration ASP3.完全混合活性污泥法Complete Mixed ASP4.吸附-再生活性污泥法Adsorption-Regeneration ASP5.延时曝气活性污泥法Time Delay Aeration ASP6.高负荷活性污泥法High Rate ASP7.纯氧曝气

25、活性污泥法Pure Oxygen Aeration ASP8.浅层低压曝气活性污泥法Low Layer and Pressure ASP9.深井曝气活性污泥法Deep Well Aeration ASP水生物处理方法49活性污泥法的运行方式1.传统活性污泥法(推流式)Conve传统活性污泥法 Conventional ASP进水Influent出水Effluent回流污泥二沉池水生物处理方法50传统活性污泥法 Conventional ASP进水Infl水生物处理方法51水生物处理方法53优点a. 处理效果好，BOD5的去除率可达9095%，出水水质好。b. 适于处理净化程度和稳定程度要求较高的污水。缺点 a.有机污染物浓度沿池长逐渐降低，需氧速度也是沿池长逐渐降低，但供氧是均匀的。因此，在池首端溶解氧浓度较低，可能出现厌氧，在池末端溶解氧有剩余。b. 对进水水质、水量