废水处理微生物基础 第三章 水的生物化学处理方法2.ppt

1、第三章：水的生化处理方法、废水处理的微生物基础、生化处理的原理、废水生物处理的主要功能、目的和重要性。废水生物处理的主要目的如下：絮凝和去除废水中不能自然沉淀的胶体固体；稳定和去除废水中的有机物；去除营养元素氮和磷。废水生物处理的重要性，生物处理在废水处理中的地位，颗粒有机物(1m)，胶体有机物(100nm)，可溶性有机物(1nm)，沉淀过滤分离法，机械分离去除效率低，水中存在的分子状态，氧化(生物法)处理的主要对象，氧化：化学氧化和生物氧化，生化处理过程，自然过程及其强化，应用广泛。世界上60%以上的城市污水是用90%的生活污水进行生物处理的。大多数工业废水中氮的去除，我国水体中有机物的污染

2、状况，1。中国水环境污染的特点是，废水排放量巨大；中国水环境中的污染物是有机物。氮磷污染越来越严重。2.水环境有机污染的主要来源是生活污水：化学需氧量=400500毫克/升，生化需氧量=200 300毫克/升；工业废水：主要是石化、轻工、食品等行业，如啤酒废水：820m3废水/m3酒，化学需氧量=20003500mg/L；酒精废水：1215 m3废水/m3酒，化学需氧量=360，000毫克/升；味精废水：2535 m3废水/吨味精，化学需氧量=6.1亿毫克/升；造纸黑液：120600 m3废水/吨纸浆，化学需氧量=1015万毫克/升3。水处理概况：毒性直接危害水生生物，人类慢性中毒直接危害水生

3、生物和人类，导致癌症、致畸、突变等。严重危害人类健康和有机污染。水中的溶解氧被消耗，水生生物遭受水质恶化和污水危害。污水的来源及危害、危害、有机污染的危害、生活污水：生活污水、医院污水(消毒后)、公共设施污水(如电影院、办公楼、餐厅等)，工业废水，经过一定的预处理，先雨水径流，当排水系统是一个组合系统，废水生化处理的理论基础，城市污水的定义，城市污水一般是指所有通过城市下水道收集的污水，城市污水的组成，中国城市污水处理的发展和现状始于20世纪70年代。郊区的坑、洼地、废弃的河流和沼泽被稍微翻新或筑坝，以建造稳定的池塘来净化城市污水。中国有38个不同类型的稳定塘，每天处理约173万立方米的城市污

4、水。其中，生活污水占一半，其余为各种工业废水，如石油、化工、造纸、印染等。20世纪80年代，随着人们的日益关注和快速发展，国家及时调整了政策，促进了大量城市污水处理设施的建设。天津鸡庄子污水处理厂是中国第一座大型城市污水处理厂，于1982年破土动工，1984年4月28日建成投产，处理能力为26万m3/d。在这一成功经验的推动下，北京、上海、广东、广西、陕西、山西、河北、江苏、浙江、湖北、湖南等省市根据各自的具体情况建设了数十座不同规模的污水处理厂。“八五”期间，在发展的高潮中，排水系统得到了配套：到1995年，我国城市排水系统中的排水管长度约为110062公里，城市排水管网的服务面积普及率为6

5、4.8%。污水处理厂建设：城市污水处理厂169座(含二级生化处理厂116座)，日处理污水479万m3，处理率8.69%。与1990年相比，城市污水处理厂的数量增加了89个(包括北京高碑店、天津东郊、石家庄桥西、广州大坦沙、无锡芦村、济南等大中型城市污水处理厂)，平均每年建成17个污水处理厂。国家给予相应的资金和技术支持。从1996年t2000年，城市污水处理工程建设总投资约150亿元。然而，大多数小城镇尚未建造污水处理设施。“九五”期间，三江源、三湖源和环渤海地区水污染控制与发展规划，根据我国国民经济发展规划和水污染防治规划中城市污水处理规划的要求，到2010年，我国城市化率将达到40%，城市

6、总人口将从目前的3.8亿增加到6.7亿，城市需水量将从目前的858亿m3增加到1290亿m3。城镇污水处理率不低于50，城市不低于60，重点城市不低于70。“十五”期间，我国在“三河三湖”流域规划了一个新的城市污水处理工程，城市污水处理系统的规划越来越受到重视。规划目标主要包括：水源保护目标、水环境质量控制目标、污水资源化目标、污水处理程度分类、1。一级处理：去除效果：生化需氧量30%，悬浮物50%；主要功能：去除颗粒有机物，减轻后续生物处理的负担；调节水量、水质和水温有利于后续的生物处理。主要方法：物理化学方法，如：沉砂、沉淀、气浮、除油、中和、调整、加热或冷却等。2.二级处理：去除效果：生

7、化需氧量8590%，悬浮物90%；主要功能：去除大量胶体和溶解有机物，确保出水达到排放标准；主要方法：各种形式的生物处理工艺。三级处理：主要目的：去除二级处理后的废水中残留的ss和有机物，或脱色、杀菌、脱氮除磷，防止水体富营养化；方法：主要方法：物化超滤、混凝、活性炭吸附、臭氧氧化、氯化消毒等。生物生物脱氮除磷等。一、废水生物处理工艺的分类，首先，人工强化废水处理系统主要包括好氧生物处理工艺和厌氧生物处理工艺，这将是本课程的重点。二是天然废水的生物处理系统主要包括生物稳定塘系统和土地处理系统，其中生物稳定塘系统是在河流自净功能的基础上发展起来的；土地处理系统是在污水土地灌溉技术的基础上发展起来

8、的。生物处理方法的分类，废水生物处理中微生物、细菌和真菌的主要特征：它们能在低温和低酸碱度下生长；生长过程中对氮的需求较低(普通细菌的1/2)；它能降解纤维素。真菌在废水处理中的应用：处理一些特殊的工业废水；固体废物堆肥为原生动物和后生动物，1。微生物及其特性(1)微生物的分类，微生物之间的反应，2。微生物的特性。细菌组成(水分含量、元素组成)2。细菌细胞的物理性质(大小和大小分布、密度)3。微生物培养液的性质。微生物反应及其在污染防治中的应用(1。微生物反应的特点，复杂的反应体系)微生物反应涉及的主要成分，一般反应公式(广义公式)，碳源和氮源，其他营养物质，氧细胞代谢产物CO2H2O，微生物

9、代谢过程简介，微生物代谢的基本元素，如能量，碳源，营养元素(无机营养物质和有机营养物质)，生物处理涉及的微生物代谢过程，化学异养代谢：废水生物处理中最重要的代谢形式，主要用于去除废水中的有机物。 主要包括化学能自养代谢：它也是废水生物处理中常见的代谢形式，主要包括硝化细菌(将氨氮氧化为亚硝酸盐或进一步将氨氮氧化为硝酸盐)、产氢细菌(其应用仍处于研究阶段)、铁细菌等； 光合异养代谢：以高浓度有机废水为基质，利用光合细菌生产细菌蛋白；光合自养代谢：罕见类产品：复杂物质(如胞外酶、多糖、抗生素、激素、维生素、生物碱等)。)由合成代谢产生；iii型产品：一般指物质(能量储存化合物，如多糖、糖原和储存在

10、细胞中的脂肪等。)在过量碳源和有限氮源的条件下产生。)，底物的内部分子能量被重排，伴随着ADP向三磷酸腺苷的转化，这与呼吸链的电子传导无关。第一章绪论，基质分解产生的能量及其消耗途径，第一章绪论，(2)微生物反应的影响因素，微生物的种类和浓度(注意抑制)，环境条件下的共存物质(注意刺激和抑制)，第一章绪论，(3)微生物反应在环境领域的应用，污染水和土壤的修复，城市污水和工业废水的生物处理，有机废气， 挥发性有机化合物(VOC)和还原性无机气体有机废物的生物处理堆肥，不同用途的工业微生物反应和环境微生物反应器，微生物的种类和规模，污染物的生物降解和转化，微生物反应的计量关系，微生物反应的综合方程

11、(I .微生物浓度的表达模式，活性污泥：C5 h7o 2nc 60h 87o 23n 12pc 118h 170 o 51n 17 PC 7h 10 o 3n大肠杆菌： c 4 . 2h 8o 11 . 3n) (2)微生物细胞的组成公式一般用重量浓度来表示：单位体积培养基中所含细胞的干重用(单位细胞/升)来表示。需氧微生物反应：chmona NH 3bo 2=yx/cchoynzyp/cchovnw(1-yx/c-yp/c)co2ch 20a=zyx/cwyp/CB=(1-yx/c-yp/c m/4-n/2)(yp 2(yp/c/2)(-u3w)(yx/c/2)(-x3z)，syxxyp，(

12、3)微生物反应综合计量公式，计量限制物质：在过程中完全消耗的物质(富营养化湖泊的营养限制因素)，反应系统中细胞生长(细胞干重)与反应消耗的底物重量之比(单位：g-形成的干细胞/g-消耗的底物)，2。细胞产量系数(1)细胞产量系数基于底物重量yx/s和yx/s值的大小：可能小于1。细菌的细胞产量系数，分批培养的细胞产量，总细胞产量系数，(2)基于碳元素的细胞产量系数，Yx/c:的值只能小于1，一般在0.50.7之间。(3)基于耗氧量的细胞产率系数、好氧微生物对有机物的氧化分解过程、有机物的降解速率、微生物的存在方式和增殖规律以及溶解氧的供给方式是好氧生物处理过程的关键。废水的好氧生物处理方法是活

13、性污泥法(生物膜)，它是活性污泥的基本概念和原理。1912年，英国的克拉克和凯奇发现，污水长期曝气会产生污泥，并明显改善水质。后来阿登和莱克特发现，由于实验容器不能清洗干净，残留在瓶壁上的残渣会提高处理效果，从而发现了活性微生物胶束，称为活性污泥。第一个污水处理厂建于1916年的英国。上图显示了活性污泥处理的基本过程。目前，活性污泥法是处理生活污水、城市污水和有机工业废水最常用的工艺。1.1活性污泥法的理论基础，1.1.1活性污泥法的基本概念和工艺。经过一段时间的曝气，水中会产生一种以好氧细菌为主体的棕色絮体，其中含有大量的活性微生物。这种污泥絮状物是活性污泥。活性污泥主要由细菌、原生动物和后

14、生动物组成，此外还有一些无机物、未被微生物分解的有机物和被微生物自身代谢的残渣。活性污泥法以活性污泥为主体的污水生物处理技术活性污泥法人工强化命名河流自净的启示根据生物反应器中微生物的存在状态(悬浮和附着)，污水生物处理技术可分为活性污泥法(悬浮活性生物絮体)和生物膜法(附着活性生物膜)，以及后续的复合(悬浮和附着)生物处理技术。基本工艺污水格栅、泵间沉砂池、一沉池、活性污泥曝气池、二沉池、消毒、1。曝气池：微生物降解有机物的反应场所。二沉池：泥水分离。污泥回流：保证曝气池中的生物量稳定。曝气：为微生物提供溶解氧，同时起到搅拌和混合的作用。曝气系统和空气扩散装置、活性污泥反应器、来自空气压缩机

15、的空气、剩余污泥、污泥井、混合液、回流污泥系统、二沉池、处理水、进水、1。污水中有足够的可溶性和可降解有机物；2.混合溶液中有足够的溶解氧；3.没有有害微生物的物质进入；4.活性污泥悬浮在曝气池中；5.活性污泥不断回流；6.剩余污泥及时清除；有效运行的基本条件；和活性污泥法的基本特征。生物絮体为反应主体的曝气设备提供氧源。混合、搅拌、加速反应沉淀、降低固体含量、回收生物絮体。1.1.2活性污泥的形态和组成多为黄色或棕色絮状物，含水量超过99%，比表面积大。活性污泥由四部分组成：(1)马活性污泥微生物；(2)微生态活性污泥的代谢产物；(3)活性污泥吸附难降解惰性有机物；(4)MII活性污泥吸附无

16、机物。微生物由细菌(9095，甚至100)、真菌、原生动物、后生动物组成，1.1.3活性污泥中的有机物、细菌、原生动物和后生动物形成一个相对稳定的小生态系统和食物链。异养细菌是活性污泥中的主要细菌。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。它还可以防止被微型动物吞食，并在一定程度上，它可以保护免受毒物的影响，具有良好的沉降性。丝状菌形成活性污泥的骨架，强化沉淀，保持较高的净化效率，但大量的丝状菌会造成污泥膨胀。污水净化的第一载体，污水净化的第二载体是细菌、原生动物、指示动物、原生动物，显微镜检查是评价活性污泥质量的重要手段之一，活性污泥微生物的增殖曲线1。当温度适宜，溶解氧充足，营养物质一次充分添加时，微生物种群数量随时间表现出增殖和衰减的动态。2.在这样的环境中，在没有抑制物质的情况下，活性污泥微生物的增殖速率主要取决于有机物(F)与微生物生物量(M)的比例，这也