污水处理讲座第一讲课件

1、废 水 生 化 处 理 工 程Biochemical Process for Wastewater河北科技大学环境科学与工程学院10/11/20221主讲教师： 罗人明教授 国 洁10/11/20222教学内容第一章 绪论 2学时第二章 水体自净 2学时第三章 生物处理的基本概念及 生化反应动力学基础 4学时第四章 生物稳定塘和土地处理法 4学时第五章 生物膜法 6学时第六章 活性污泥法 8学时习题课 2学时第七章 厌氧生物处理 6学时 第八章 城市污水的的深度处理 2学时第九章 污泥的处理和处置 4学时总计 40学时 10/11/20223学习目标系统掌握废水生化处理的基础理论和设计、运行、

2、管理的基本知识，培养工程设计能力和管理能力。考研 各所大学、中科院生态环境研究中心工作 环境工程师、给排水工程师 10/11/20224部分大学考研题东华大学(2004年 硕士学位研究生招生考试试题)第三题 水污染治理方法分成那些大类? 并叙述各类方法的意义。第八题 微生物呼吸作用的本质是什么？好氧呼吸和厌氧呼吸的基本概念是什么？武汉大学(2004年 硕士学位研究生招生考试试题)问答题2 某工厂连续排放的废水中含有的主要污染物COD、油、悬浮物和氮，试设计合理的工艺流程对其进行处理并说明每个单元操作的作用。南京大学(2004年 硕士学位研究生招生考试试题)简答2 说明好氧生物滤池中生物膜净化废

3、水的机理。10/11/20225东北师范大学(2004年 硕士学位研究生入学业务考试)简答题 5 比较推流式曝气池和完全混合曝气池的优缺点。南开大学(2004年 硕士学位研究生入学考试)第一题1 解释BOD5、COD的含义，并说明为什么可采用BOD5/COD比值评价废水中有机物的可生化性。、10/11/20227学习方法 预习、结合实践进行思考；专题讨论（确定讨论课题，查资料，提出观点，讨论，得出有益结论或达成共识）能力培养：搜集资料的能力、分析问题、解决问题的能力。目的：从工程专业角度考虑问题，能灵活运用本课程知识，结合计算机辅助设计，能从事基本的水处理工程设计、施工及调试，懂得水行业运行模

4、式。10/11/20228专业期刊 环境科学、中国环境科学、环境科学学报、中国给排水、环境工程、工业水处理、水处理技术、化工环保等（更多见或CNKI期刊网）10/11/202210第一章 绪 言本章要回答的问题： 你了解世界和我国水资源及水污染的现状吗？ 你知道污水与废水有何区别吗？ 你知道废水中的污染物有哪些吗？各种污染物的多少是如何表示的？ 10/11/202211第一章 绪 言你认为如何才能解决我国的水污染问题？ 城市废水一般采用怎样的流程处理才能达到排放标准？ 你想了解常用废水生化处理的基本概念、基本类型及应用范围吗？10/11/2022121.1 水与水资源1.1.1 世界的水资源极

5、其特点 水是地球上最丰富的化合物约占地球外层五公里地壳中的50 覆盖着地球71的表面积,其平均深度达到3.8 km 总量约有1.36109 km3。 10/11/20221410/11/2022151.1.2 我国的水资源及其污染现状（1）我国水资源的特点 1）总量大，人均量少 2）水量在地区上分布不平衡3）水量在时间分配上很不均匀4）水土资源组合不相适应10/11/2022171.1.2 我国的水资源及其污染现状（2）我国的水污染现状 “局部有所改善，整体仍在恶化”。 我国大江大河干流水质尚好，但临近大城市河段及城市附近的小河支流均已程度不同地受到了污染，严重的已成了臭水沟。 10/11/2

6、022181.1.2 我国的水资源及其污染现状 随着乡镇企业的发展和工业重心的转移，污染已有向农村、向内地转移的趋势，由地表水受污染向地下水受污染转移。 我国的湖泊大多呈富营养化，面积也不断萎缩；近海水域亦因受污染而赤潮频发。10/11/2022191.1.2 我国的水资源及其污染现状我国水资源及污染现状请参阅下列文献： 国家环境保护总局.2004年环境公报. 国家环境保护总局网站 中国工程院“21世纪 “可持续发展水资源战研究”项目组中国可持续发展水资源战略研究综合报告 10/11/2022201.2 废水、废水污染及水污染 水在社会循环中，由于种种原因而丧失了使用价值而外排，这种废弃外排的

7、水称为废水。“废水”是指废弃外排的水，强调废弃的一面。 “污水”是被污染物污染了的水，强调其脏的一面。实际上有相当数量的废水是不脏的，如冷却水。因而用“废水”一词统称所有排水比较合适。 10/11/202221生活废水（domestic)工业废水 (industrial)据污染物的化学类别有机废水(organic)无机废水(inorganic）据废水的来源10/11/20222212 废水、废水污染及水污染 废水污染是指废水对水体、大气、土壤或生物的污染，这里废水是污染的原因。 水污染是指水体受到废水、废气、固体废弃物中污染物的污染，这里水体是受害者。但造成水体污染的主要原因是废水。10/11

8、/20222410/11/202225有机物（可生物降解）异养菌CO2,H2O, NH3能量呼吸（氧化）合成新细胞残存物质CO2,H2O,能，NH3Oa Ob内源呼吸有机物的降解和微生物新细胞合成过程10/11/202227能NO3-有机物的降解和微生物新细胞合成过程H2O,能，NO2-NH3自养菌新细胞合成OcOd合成自养菌新细胞10/11/202228有机物生物降解的两个阶段 第一阶段（碳化阶段） 有机物 + O2 CO2 + H2O + NH3 在碳化阶段，有机物经过氧化后的产物为CO2、H2O、NH3，这一阶段消耗的氧量为碳化需氧量。生活污水达到完全氧化，在20时这一阶段需要约20天左

9、右的时间，这一阶段完成之后，水体中的有机物就变成了无机物质 。微生物10/11/202229 第二阶段（硝化阶段） 第一阶段的产物NH3，在亚硝化细菌和硝化细菌的作用下，氨转化为亚硝酸盐和硝酸盐 2NH3 +3O2 2HNO2 + 2H2O + 148大卡 2HNO2 + O2 2HNO3 + 48 大卡 在20 时，生活污水大约需要100天左右，完成这一阶段。亚硝酸菌硝酸菌10/11/20223010/11/202231 因此，在碳化阶段中，只要测出前几天的耗氧量，就能大体反映出整个碳化阶段的耗氧量。在实用上，一般采用测定5天的耗氧量，以BOD5表示。在20时，对于生活污水和多种可生化性强的

10、工业废水来说 BOD5/BODu=7080 10/11/202232测定BOD的意义 (1)衡量水质的污染状况：被广泛应用于水质标准和污染物排放标准。 (2)能够表示废水中可生化降解的有机物数量。 (3)确定污水处理设备的负荷及净化效果。 了解废水的可生化程度。可采用BOD5/COD比值初步评价废水的可生化性： 45%可生化性较好；30%可以生化；30%较难生化；25%不宜生化。10/11/202233有关BOD的测定方法 BOD测定一般采用标准法测定 。水样(或稀释水样)在微生物作用下，在20 、培养5天的条件下，所消耗的溶解氧量即为BOD5。测定方法标准GB7488-87。 其检测范围为2

11、-6000 mg/L。10/11/20223410/11/20223510/11/20223610/11/20223710/11/20223810/11/20223910/11/20224010/11/20224110/11/20224213 废水中的污染物分类及危害133营养污染物 (nutrients) 营养污染物主要是指植物和微生物生长过程中所需的营养物质，并非有毒，主要是氮和磷。 这种由营养物质过多产生的污染称做富营养化污染 (eutrophication)。10/11/20224313 废水中的污染物分类及危害简介 当大量营养物质进入水体时，会使藻类大量繁殖，水面上积聚大量的动物和植

12、物，这种现象在海洋中出现叫赤潮(red current)，在湖泊中出现叫水华（water bloom)。 当水中的生物大量死亡时会使水中的BOD值猛增，导致水中的溶解氧降低，影响水体功能，影响鱼类生存 。 10/11/20224410/11/20224513 废水中的污染物分类及危害简介 除氮和磷外，BOD、温度、维生素类物质也能触发和促进富营养化污染。 表示水中营养物质多少的指标是单位体积水中含氮和磷的总质量，单位为mg/L。 氮有多种表示方法： 10/11/202246 有机氮是反映水中蛋白质、氨基酸、尿素等含氮有机物总量的一个水质指标 。 NH3和NH4+称为氨态氮， NO2称为亚硝酸氮

13、， NO3称为硝酸氮， 这几种形态的含量均可作为水质指标，分别代表有机氮转化为无机物的各个不同阶段。 总氮（TN）则是一个包括从有机氮到硝酸氮等全部含量的水质指标。 10/11/2022471.3 废水中的污染物分类及危害简介1.3.4 生物污染物 (biological pollutants) 生物污染物主要是指废水中的致病微生物(pathogens)和其他的有机体。 制革厂废水中常含有炭疽菌,医院污水中含有病原菌和病毒等。生活废水中含有可能引起肠道系统疾病的细菌和寄生虫卵等。 10/11/202248（1）细菌总数(total bacteria) 细菌总数是指1 mL水中所含有各种细菌的总

14、数。（2）大肠菌数(coliforms) 大肠菌数是指1 L水中所含大肠菌个数。由于大肠菌在外部环境中的生存条件与肠道传染病的细菌、寄生虫卵相似，而且大肠菌的数量多，比较容易检验，所以把大肠菌数作为生物污染指标。10/11/2022491.3 废水中的污染物分类及危害简介1.3.5感官污染物 (scenery shock) 废水中的异色、混浊、泡沫、不良气味等会引起人们感官上不快的污染物称为感官污染物 。（1）色泽和色度(color) 色泽是指废水的颜色种类，通常用文字描述，如：废水呈深蓝色、棕黄色、浅绿色、暗红色等。10/11/202250 色度是指废水所呈现的颜色深浅程度。色度有两种表示方

15、法：一是采用铂钴标准比色法，规定在1 L水中含有氯铂酸钾（K2PtCl6）2.491 mg及氯化钴（CoCl26H2O）2.00 mg时，也就是在1 L水中含铂1 mg及钴0.5 mg时所产生的颜色深浅为1度； 二是采用稀释倍数法，即将废水稀释，用把废水稀释到接近无色时所需的稀释倍数表示色度。 10/11/202251（2）臭和味(odor) 臭和味是判断水质优劣的感官指标之一。洁净的水是没有气味的，受到污染后会产生各种臭味。常见的水臭味有霉烂臭味、粪便臭味、汽油臭味、臭蛋味、氯气味等。 臭味的表示方法现行是用文字描述臭的种类，用强、弱等字样表示臭的强度。 比较准确的定量方法是臭阈法，即用无臭

16、水将待测水样稀释到接近无臭程度的稀释倍数表示臭的强度。10/11/2022521.3 废水中的污染物分类及危害简介1.3.6 酸碱污染物(acid and base) 主要是指进入水体的无机酸和碱，它们影响水体的pH值 。 废水中酸碱污染物的多少常用废水的pH值表示。浓度高时也用酸或碱的质量分数表示。 10/11/2022531.3 废水中的污染物分类及危害简介1.3.7油类污染物 (oil and grease) 油类污染物一般是指比水轻能浮在水面上的液体物质，多指油类。 废水中油类污染物的多少也用质量浓度表示，单位为mg/L。 它不溶于水，进入水体后会在水面上形成薄膜，影响氧气的溶入，降低

17、水中的溶解氧。 10/11/20225410/11/20225510/11/20225614 废水水质控制141 废水水质 不同的行业、不同目的的废水有相应的要求， 即废水排放标准和水体中允许的标准。 值得指出水污染物排放的控制，过去偏重于浓度控制，即只规定排放废水中污染物的允许浓度，目前，已转为浓度控制与总量控制相结合。10/11/20225714 废水水质控制142控制废水污染的途径 （1）改革生产工艺，严格控制污染源 （2）加强废水处理技术的研究 （3）对不同的废水要分别处理，即要先处理 后排放 （4）加强有关法律法规的制订和实施 （5）加强宣传教育提高全民的环境意识 10/11/202

18、258按废水中污染物的除去方式分离处理(separation)：通过各种方法使污染物从废水中分离出来，一般不改变污染物的化学本性 转化处理(transformation)：通过化学或生物化学的方法，使废水中的污染物转化为无害的物质，或是转化为易于分离的物质然后再分离。 稀释处理 (dilution)10/11/202259按处理的程度一级处理(primary)：也叫初级处理，该过程只能除去废水中的大颗粒的悬浮物及漂浮物，很难达到排放标准。 二级处理(secondary)：一般可以除去细小的呈胶体态的悬浮物及溶解的有机物，一般能达到排放标准。 三级处理(tertiary)，也称高级(advanc

19、ed)处理：进一步除去废水中的胶体及溶解态的污染物，一般可达到回用的目的。 10/11/202260废水的一级处理方法重力分离法 (gravity separation) 阻力截留法 (retaining) 稀释法(dilution) 中和法(neutralization)沉降法(sedimentation) 上浮法(floating)格栅截留(bar screen) 筛网截留(screen) 粒状介质过滤(granular media filtration)10/11/202261废水的二级处理方法气浮法(air flotation) 混凝法(coagulation) 萃取法(solvent

20、 extraction) 氧化还原法(oxidize-reduction) 电解法(electrolysis) 生物法(biotreatment) 吹脱法(air stripping) 汽提法(steam stripping)好氧法(aerobic) 厌氧法(anaerobic)10/11/202262废水的三级处理方法吸附法(adsorption) 膜分离法(membrane) 过滤法(magnetic filtration) 离子交换法(ion exchange)超过滤(ultrafiltration) 反渗透(reverse osmosis) 电渗析(electrodialysis)10/11/202263废水格栅沉砂池沉淀池生物 处理 二次 沉淀池三级 处理 污泥处理垃圾 处理沉渣 处理污泥 浓缩一级处理出水沉渣 处理二级处理出水部分污泥回流三级处理出水10/11/2022641.5 废水生化处理的基本概念 废水生物处理是利用微生物具有很强的降解有机物的功能,并采用一定的人工措施创造一种可控制的环境，使微生物大量生长繁殖，分解废水中的污染物(主要是有机污染物)，使水质得到净化的一种废水处理方法。10/11/2022651.5.1 废水的生物处理方法简