印染废水处理第四章生物处理-安刚.ppt

1、轻化废水处理第4章废水的生物处理，安钢材料与化学工程系，第4章废水的生物处理，1。废水处理中的微生物2。生物处理的生化过程。生物处理对废水质量的要求。活性污泥法5。生物膜法，本章主要内容：第四章废水的生物处理，第四章废水的生物处理，自然界中有大量以有机物为食的微生物。如果我们人为地为微生物创造一个良好的生存环境，将废水中的有机物作为他们的食物，废水中的有机物就会在微生物的作用下被氧化分解成无机物，从而净化废水。这种利用微生物氧化分解去除废水中有机物的方法称为废水生物处理法。第四章废水的生物处理，细菌在自然界中分解有机物的能力最强，所以用于废水生物处理的微生物主要是细菌。根据生化反应中对氧的需求

2、，细菌可分为好氧菌、兼性厌氧菌和厌氧菌，其中该过程主要依靠好氧菌和兼性厌氧菌的生化作用来完成，该处理过程称为耗氧生物处理法；主要依靠厌氧菌和兼性厌氧菌的生化作用来完成处理过程，称为厌氧生物处理。目前。生物处理常用于处理纺织印染废水，并取得了良好的效果。第四章是废水的生物处理，第一节是废水处理中的微生物，第一节是微生物的定义，微生物是一种形状微小、结构简单的生物，只能借助显微镜才能看清自己的脸。它们不仅包括原核生物如细菌、放线菌、支原体和衣原体，还包括真核生物如酵母、霉菌、原生动物和微藻，以及非细胞病毒和类病毒。因此，微生物是所有微生物的总称。第四章是废水的生物处理，第二章是微生物的特性。(1)

3、个体小、种类多、分布广的微生物的大小以微米计。因为微生物极小且轻，容易在风中漂浮，所以它们分布在河流、湖泊和海洋、山脉、雪、人和动物等中。在地球上，微生物无处不在。(2)代谢强度高，代谢类型多样。由于微生物体积小，表面积大，有利于细胞吸收营养和加强新陈代谢。利用这一特性，废水中的污染物可以迅速降解。第四章是废水的生物处理。(3)快速繁殖：在生物界，微生物繁殖速度最快。在合适的环境中，微生物的繁殖时间很短，只快20分钟，慢几个小时。(4)号码是33，360。由于微生物的快速繁殖，数量巨大。(5)易突变的：微生物个体一般为单细胞或接近单细胞。因为大多数微生物都是无性繁殖的，整个细胞都与环境接触，容

4、易受到外界环境条件的影响，因此，微生物很容易发生变异。利用这一特性，活性污泥可以在环保废水的生物处理中被驯化。此外，这一特征还可用于培养特定的微生物来分解难降解的有机物。第四章是废水生物处理，第三章是废水生物处理。在废水的生化处理中，废水中的有机物可以通过处理系统中微生物的代谢活动被氧化分解成无机物，从而净化废水。处理后的污水质量与微生物的种类、数量和代谢活性有关。细菌在废水生物处理中起着最重要的作用。此外，还有原生动物、后生动物和其他微型动物。酵母和微藻有时会出现在一些废水中。第四章是废水的生物处理。1.细菌：它是最重要的环境微生物之一当环境缺乏营养时，胶囊中的糖类被暂时代谢为能量，当几个细

5、菌的胶囊融合成一个时，形成一个细菌细胞群，称为细菌胶束。第四章：废水的生物处理，细菌胶束是活性污泥絮体的主要成分，具有很强的吸附、氧化和分解有机物的能力。形成细菌胶束后，可防止细菌被小动物吞食，并在一定程度上保护细菌不受毒物的影响，具有良好的沉降性能，使混合液能在二沉池中快速完成泥水分离。2.丝状细菌：有发育良好的菌丝，可以分支和分离。丝状细菌的形状和多分支特征用于区分丝状细菌的特征。丝状细菌，像胶束细菌一样，是活性污泥的重要组成部分。丝状细菌具有很强的氧化和分解有机物的能力，并具有一定的净化效果。在某些情况下，它可以在数量上超过细菌胶束中的细菌，这使得污泥絮体的沉降性能变差。在严重的情况下，

6、它会导致活性污泥膨胀，导致出水水质下降。第四章：废水的生物处理；3.真菌：它是一种特殊的生物，具有单细胞和多细胞结构。活性污泥中的真菌主要是丝状菌。活性污泥中真菌的出现通常与水质有关，在一些高含碳量或低pH值的工业废水处理系统中经常出现。4.微型动物：包括原生动物和后生动物。原生动物是最原始、最简单的单细胞动物。它们的生理功能与动物相似，包括进食、消化、呼吸、排泄、生长和繁殖。原生动物的常见类群是节肢动物、鞭毛虫和纤毛虫。第四章废水的生物处理因为动物比细菌大得多，所以可以用显微镜来区分。根据动物种类、营养特性和污泥净化程度之间的关系，可以判断系统的运行情况，在处理中起到指示作用。当水质突然变化

7、或污泥中毒时，可以及时发现问题，并根据生物相的变化采取必要的措施。5.微藻：它是低等植物的总称。它的结构简单，没有根、茎和叶的分化。污水处理中常见的藻类有蓝藻、绿藻和硅藻。藻类通常是无机营养，它们的细胞含有叶绿素和其他辅助色素，可以进行光合作用。在活性污泥中，藻类的数量和种类较少，在沉淀池边缘、出水口等阳光照射的地方更为常见。第四章：废水的生物处理；第二节：生物处理的生化过程；1.微生物生长曲线废水中的生物处理过程实际上可以看作是微生物的连续培养过程。细菌的生长曲线可以反映微生物的生长规律。如图5-2所示，该曲线可分为四个生长期：第四章：废水的生物处理，图4-1:细菌生长曲线；(1)停滞期这是

8、细菌培养的初始阶段。在此期间，细菌刚刚被接种到新鲜培养基中，仍然有一个适应新环境的过程。因此，在此期间细菌数量基本上没有增加，并且增长率接近于零。在污水生物处理过程中，这一时期通常出现在细菌培养驯化或处理后水质突然变化之后，能够适应的细菌能够存活，否则将被消灭，此时细菌数量可能会减少。第四章是废水的生物处理。(2)在对数生长期，细菌的活性已被调整以适应新的培养环境。由于环境中营养物质丰富，细菌的生长不受营养物质的限制，而是以最大速度增长，生物量按几何级数增长，所以称为对数生长期。在此期间，废水中的有机物以最大速率被氧化和合成，污泥的生长速率与生物量成正比，与浓度无关在对数生长期，细菌污水处理能

9、力强，处理速度快，运行效率高，可以缩短处理时间，减少处理量。然而，为了维持对数生长期，需要向细菌提供更多的营养，这就要求进水中有机物含量高，因此出水有机物含量相应较高，出水水质较差。第四章是废水的生物处理。(3)静态阶段(生长率下降阶段)在此阶段，环境中的营养物质急剧下降，微生物的生长直接受到营养物质浓度的限制，其生长率与有机物浓度成正比，随着有机物浓度的降低而不断降低，细菌总数达到最大。然而，由于培养基中底物的逐渐消耗，以及对细菌的抑制和毒性，细菌开始死亡。虽然仍有新分裂的细菌，但细菌总数基本保持不变，呈现动态平衡。在此阶段，污泥量达到最大，氧化能力下降，但混凝沉淀性能提高。第四章是废水的生

10、物处理。该阶段对营养和氧气要求低，运行稳定，废水中有机物消耗彻底，有机物去除率高，处理效果好，污泥处理量小。然而，由于废水在处理厂停留时间长，设备体积大，占地面积大，耗电量大，投资和运行成本高。第四章是废水的生物处理。(4)内源呼吸期在这一阶段，食物已经耗尽，代谢物大量积累，对细菌的毒性越来越严重，导致大量细菌死亡，这些细菌只能分解自身细胞中的大量营养物质，导致污泥的不断减少和生长曲线的显著下降。此时，污泥处于弱活性期。该阶段开始时，污泥具有良好的混凝沉淀性能，絮体形成迅速。后期，由于污泥中无机成分的大量增加，污泥易碎，活性差，混凝沉淀性能差。在第四章废水的生物处理中，上述生长曲线仅反映了细菌

11、生长和底物浓度之间的相关性。在污水处理中，污泥的生长规律取决于有机物浓度与生物量的比例关系。污泥的不同生长阶段需要不同的碳/立方米值。因此，只要C/M值得到控制，污泥就可以处于一定的生长阶段。因此，选择和控制合适的C/M值已成为废水生物处理的重要指标。第四章是废水的生物处理，第二章是生物处理的生化过程。在生命活动的过程中，微生物不断从外界环境中获取营养，并通过复杂的酶催化反应来利用它们提供能量和合成新的生物。同时，废物不断排放到外部环境中。这种为了维持生命活动和繁殖下一代而发生的化学变化称为微生物代谢。第四章是废水的生物处理。根据能量的释放和吸收，代谢可分为分解代谢和合成代谢。在分解代谢过程中

12、，大分子有机物或具有复杂结构的高能化合物分解成简单的低分子物质或低能化合物，其固有能量逐步释放。在合成代谢中，微生物通过一系列生化反应，从外部环境中获取营养物质，合成新的细胞物质。在微生物的生命活动过程中，这两种代谢不是独立进行的，而是相互依存、共同作用的。两者之间的密切合作促进了微生物的生命运动。第四章是废水的生物处理。(1)将高能化合物分解为低能化合物，从复杂到简单，逐步释放能量的过程称为分解代谢。生物所需的所有物质和能量都是由分解代谢提供的，所以分解代谢是新陈代谢的基础。根据在第四章废水的生物处理中，废水中的各种有机物被用作微生物的营养源。这些高能有机物经过一系列生化反应后释放能量，最终

13、与低能无机物稳定在一起，达到无害化的目的。在耗氧分解过程中，有机物被彻底分解，最终产物是水和二氧化碳，释放出最多的能量，代谢速度快，代谢产物稳定。第四章是废水的生物处理。废水的厌氧代谢(即厌氧生物处理)是指在无氧条件下，在厌氧微生物和兼性微生物的作用下分解有机物的处理方法。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机物降解成简单稳定的化合物，同时释放能量。大部分能量以甲烷的形式出现，甲烷可以回收利用，只有少量的有机物转化为新的细胞成分，因此厌氧法比好氧法污泥少。在厌氧分解代谢中，有机物没有被完全氧化，最终产物也含有大量的能量，因此它释放的能量较少，代谢速度较慢。第四章是废水的生物处理。(2)合成代谢微生物

14、从外界获取能量。将低能化合物合成生物体的过程称为合成代谢。在这个过程中，微生物合成所需的能量和物质由分解代谢提供。第四章是废水的生物处理，第三节是生物处理对废水质量的要求。近年来，新合成的有机化合物已经发表，其中一些可以被微生物降解，而其它的则难以被微生物降解。有毒物质进入废水生物处理系统，不仅不能获得理想的处理效果，而且会对微生物产生毒性作用，影响正常的生物处理。因此，有必要通过实验来判断废水生物处理的可能性。第四章是废水的生物处理，目的是了解污染物的分子结构在生物作用下是否能分解成环境允许的结构形式，以及是否有足够快的分解速度。如果废水的可生化性好，为了达到预期的处理效果，有必要为微生物的

15、生长和繁殖创造一个合适的环境。1.温度：微生物的整个生长过程取决于化学反应，这些化学反应的速率都受温度的影响。因此，环境中的温度不仅影响总微生物的生长，还影响微生物的生长率。任何一种微生物都有一个最佳温度。在一定的温度范围内，随着温度的升高，微生物的生长速度加快。一般来说，温度每升高10%，微生物的生长速度就会增加一倍。第四章废水的生物处理，除此之外，还有最低温度和最高生长温度。所谓的最低生长温度意味着低于这个温度，微生物停止生长，但它们不会死亡。人们利用这一特性在低温下保存菌种。最高温度意味着微生物在这个温度以上停止生长，最终导致死亡。对大多数细菌而言，适宜的温度范围为2040，当温度低于1

16、0或高于40时，处理效果明显下降。因此，生物处理必须在处理过程中控制废水的温度。第四章：废水的生物处理；2.溶解氧：有氧生化过程需要氧，氧必须溶解在水中成为溶解氧，然后才能被有氧微生物利用。需氧微生物只能在需氧条件下生长和繁殖，通常要求溶解氧保持在0.52毫克/升。厌氧微生物在有氧条件下生长受到抑制，甚至死亡。第四章是废水的生物处理，第三章是酸碱度：废水中的氢浓度直接影响微生物的生长。生物体内的生化反应是在酶的参与下进行的，而酶的反应需要一个合适的酸碱度范围，因此酸碱度的变化是一个复杂的过程第四章是废水的生物处理，第四章是营养：微生物的生长、繁殖和代谢活动都离不开营养，微生物的代谢需要一定比例的营养。所需营养主要包括碳源、氮源、磷和硫，以及微量的钾、镁、铁、钙和维生素。一些工业废水中所含的营养物质可能不完全适合或满足微生物的需要，因此它依赖于外部营养。对于好氧生物处理，废水中的营养物质一般应满足BOD5:N；P=100:5:1 .第四章是废水的生物处理，第五章是有毒物质：废水中存在的所有能抑制或杀死细菌的物质都是有毒物质。主要毒物是金属离子(如锌、铜、铅、铬等)。)和一些非金属化合物(如苯酚、乙醛、硫化物等。)，它们或者破坏细菌细胞中一些必要的物理结构，或者抑制其他物质的生物氧化。因此，在废水处理中，应防止超过允许浓度的有毒物质进入，高浓度有毒物质的废水应采