生化法污水处理 (1) 46页

第四部分工业废水的生物化学方法处理\n作业1、什么是好氧生物处理？说明主要优缺点？2、什么是厌氧生物处理？说明主要优缺点？3、为什么活性污泥法在污水处理中具有重要地位？4、画出活性污泥法处理污水的基本流程。\n生化法是利用生物作用，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化为无害的物质。该方法其处理废水的费用低廉，运行管理较为方便，所以生化处理是废水处理系统中最重要的过程之一，目前，这种方法已广泛用于生活污水及易降解的工业有机废水的二级处理。\n污水的好氧生物处理－－活性污泥法、生物膜法废厌氧生物处理法水生悬浮生长固着生长物处理连续式间歇式推流式完全混合式\n废水的可生化性根据BOD5与CODcr的比值大小判断：B/C>0.45B/C>0.30B/C<0.25B/C<0.2生化性好可生化较难生化不易生化COD，化学需氧量，水样中还原性物质所消耗的氧量。BOD，生化需氧量，主要用于监测水体中有机物的污染状况；一般有机物都可以被微生物所分解，但微生物分解水中的有机化合物时需要消耗氧，如果水中的溶解氧不足以供给微生物的需要，水体就处于污染状态。\n原理污水生物处理是通过微生物的新陈代谢作用，将污水中有机物的一部分转化为微生物的细胞物质，另一部分转化为比较稳定物质的方法。生物处理的主要作用者是微生物，根据反应中氧气的需求，可把细菌分为好氧菌和厌氧菌。主要依赖好氧菌的生化作用来完成处理过程的工艺，称为好氧生物处理法；主要依赖厌氧菌的生化作用来完成处理过程的工艺，称为厌氧生物处理法。对废水水质要求：好氧处理pH=6-9，厌氧6.5-8;温度20-40度；营养物质碳、氮保持一定比例及毒物有允许范围。P70\n(一)好氧生物处理和厌氧生物处理1、好氧生物处理是在有溶解氧的条件下，好氧微生物将有机物分解为CO2和H2O，并释放出能量的代谢过程。C6H12O6+6O2——6CO2+6H2O+2880kj好氧微生物：在降解有机物的代谢过程中，脱出的氢需要氧作受氢体。\n好氧生物处理的优点是：有机物的分解比较彻底，最终产物是含能量最低的CO2和H2O，代谢速度快，时间短，代谢产物稳定。好氧生物处理的缺点是：对于有机物浓度很高的废水，由于需要足够的氧气，比较困难，需要先对废水进行稀释，因此需要大量的稀释水和充氧，从而提高了处理成本。\n（二）厌氧生物处理不需要氧，因为当有氧存在时，厌氧微生物就无法生长。是在无氧的条件下，利用厌氧微生物的作用（主要是厌氧菌），将有机物分解成低分子有机物或含氧化合物。如：CH、HS、NH、CO等。4232废水厌氧生物处理是处理高浓度有机废水的有效方法之一。对于有机污泥和高浓度有机废水（一般BOD5≥2000mg/L）可采用厌氧生物处理法。人们有目的地利用厌氧生物处理已有近百年的历史。\n微生物厌氧过程：在这个过程中，有机物的转化分为三部分进行：部分转化为CH，这是一种可燃气4体，可回收利用；还有部分被分解为CO、2HO、NH、HS等无机物，并为细胞合成提232供能量；少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。由于仅少量有机物用于合成，故相对于好氧生物处理法，其污泥增长率小得多。\n厌氧生物处理过程，一般分为两段：第一个阶段是酸性发酵阶段，废水中复杂的有机物在酸性细菌的作用下，分解成简单的有机酸、醇、氨、二氧化碳等。第二个阶段是碱性发酵阶段，随着氨的生成，有机酸被氨中和，废水的pH上升，同时有机酸和醇等物质进一步被细菌分解为甲烷、硫化物和二氧化碳等。厌氧生物处理的优点是：不需要供氧，动力消耗省，设备简单，并能回收一定的甲烷气体做燃料。厌氧生物处理的缺点是：有硫化物臭气产生。\n厌氧消化反应器\n卵形污泥厌氧消化池\n升流式厌氧污泥床upflowanaerobicsludgeblanket;UASB定义：一种高效处理污水的厌氧生物反应器。反应器内无填料，污水从反应器下部进入，上部有悬浮的颗粒污泥层，最上部有一关键性的气-液-固三相分离装置。颗粒污泥中的细菌是成层分布的，即外层中占优势的细菌是水解发酵菌，而内层则是产甲烷菌；颗粒污泥实际上是一种生物与环境条件相互依存和优化的生态系统，各种细菌形成了一条很完整的食物链，有利于种间氢和种间乙酸的传递，因此其活性很高。\n污水的好氧生物处理－－活性污泥法、生物膜法废厌氧生物处理法水生悬浮生长固着生长物处理连续式间歇式推流式完全混合式\n(二)活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理废水的一类好氧生物处理方法，这种生物絮体称为活性污泥。由好氧性微生物（细菌、真菌、原生动物及后生动物）及其代谢的和吸附的有机物、无机物组成。\n活性污泥法的重要地位我国的河流97%以上都受到有机物的污染1.应用的普遍性：95%以上的城市污水35%以上工业废水2.高效性：SS、COD去除率90%以上3.灵活性：大，中，小水厂高，中，低负荷4.连续运行，可自动化5.工艺(运行方式多样)，功能多样化，可脱氮，除磷\n活性污泥法以活性污泥为主体的污水生物处理技术，处理关键在于有足够数量和性能良好的污泥。活性污泥法来源河流自净→启示→人工强化命名根据生物反应器中微生物存在状态(悬浮，附着)可将污水生物处理技术分为活性污泥法(悬浮的有活性的生物絮体)和生物膜法(附着的有活性的生物膜)，及后来的复合式(悬浮，附着)生物处理技术。\n一、基本概念与流程活性污泥污水经过一段时间的曝气后，水中会产生一种以好氧菌为主体的茶褐色絮凝体，其中含有大量的活性微生物，这种污泥絮体就是活性污泥。活性污泥是以细菌、原生动物和后生动物所组成的活性微生物为主体，此外还有一些无机物，未被微生物分解的有机物和微生物自身代谢的残留物。\n二、活性污泥的形态，组成形态多为黄色或褐色絮体，含水率超过99％，比表面积大。组成活性污泥由四部分组成：（1）活性污泥微生物；（2）活性污泥代谢产物；（3）活性污泥吸附的难降解惰性有机物；（4）活性污泥吸附的无机物。微生物组成细菌（90％－95％，甚至100％）、真菌、原生动物、后生动物。\n原生动物：单一细胞动物，身体的构造十分简单，会吃，会动，会繁殖和死亡。身体非常小，大部分是要用显微镜才观察得到的动物。栖息在淡水、海水或者共其他动物的体液内。例如变形虫。原生动物是无性繁殖的。后生动物：除原生动物以外的动物。\n衡量活性污泥数量和性能好坏的指标：活性污泥的浓度（MLSS）:指1L混合液内所含的悬浮固体或挥发性悬浮固体的量，污泥浓度的大小可间接反映废水中所含微生物的浓度。污泥沉降比(SV%)：一定的曝气池废水静止30min后，沉淀污泥与废水的体积比，污泥沉降比越大有利于活性污泥与水的分离，性能良好的污泥可达15%-30%。污泥容积指数(SVI)：一定的曝气池废水静止30min后1g干污泥所占有沉淀污泥容积的体积，反应松散程度，一般在50-150ml/g\n基本流程污水→格栅→泵间→沉砂池→初沉池→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曝气：为微生物提供溶解氧，同时起到搅拌混合悬浮的作用。2.二沉池：泥水分离3.污泥回流：确保曝气池内生物量稳定\n常用曝气方式1.机械曝气：利用曝气池内的叶轮的转动，剧烈地搅动水面，使液体循环流动，不断更新液面并产生剧烈水跃，从而使空气中的氧与水滴或水气的界面充分接触，转入液相中去。2.鼓风曝气：是将压缩空气通过管道系统送入池内的散气设备，以气泡形式分散进入混合液。3.射流曝气：利用水射流泵将空气吸入，使空气与水充分混合并溶解的曝气方式。\n三、活性污泥净化污水的过程活性污泥净化污水的作用是由吸附和氧化两个阶段完成的，活性污泥在与废水初期接触的20～30min内，就可以去除75%以上的BOD，在于活性污泥具有巨大的表面积(2000~10000m2/m3)，且其表面具有多糖类粘液层。氧化分解在吸附阶段之后，所需时间比吸附时间长的多，可见曝气池的大部分容积是在进行有机物的氧化和微生物的合成。氧化无机物＋能量可降解1/3有机物2/3无机物＋能量80％合成新细胞物质20％残留物质内源代谢\n活性污泥法处理系统有效运行的基本条件1.污水中有足够的可溶解性易降解有机物2.混合液中含有足够的溶解氧3.活性污泥在曝气池中呈悬浮状态4.活性污泥连续回流5.及时排除剩余污泥6.没有对微生物有毒害作用的物质进入\n\n(三)生物膜法是另一种好氧生物处理法。主要依靠固着于载体表面的微生物膜来净化有机物。1893年英国Corbett在Salford创建了第一个具有喷嘴布水装置的生物滤池。生物膜法的主要优点是对水质、水量变化的适应性较强。生物膜法的共同特点是微生物附着在介质“滤料”表面上，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为HO、CO、NH和微生物细胞物质，污水223得到净化，所需氧气一般来自大气。常用的载体有生物滤池、塔式滤池、生物转盘、生物接触氧化和生物流化床等。\n\n生物滤池法的流程\n（一）池床式生物滤池生物滤池一般由钢筋混凝土或砖石砌筑而成，主要组成部分是滤料、池壁、排水系统和布水系统，滤料作为生物膜的载体对滤池的工作影响比较大。生物滤池的基本流程与活性污泥法相似，由初沉池-生物滤池-二沉池三部分组成。优点：滤料孔隙率高，比表面积大，大大改善膜生长及通风条件，处理效果好。缺点：膜会逐渐增厚，有厌氧反应，影响水质\n建设中的生物滤池\n（二）塔式生物滤池塔式生物滤池是在床层式生物滤池的基础上发展起来的，是一种新型大处理量的生物滤池，滤料采用孔隙率大的轻质塑料，滤层厚度大，从而提高了抽风能力和废水处理能力。塔式生物滤池负荷特别大，自动冲刷能力强，只要滤料填装合理，不会出现滤层赌塞现象。优点：滤层厚，分解有机物数量大，可承受高浓度废水；管理方便，占地小，投资运转费用低。缺点：出水浓度高有细菌，适宜于二次处理串联系统中第一级处理设备。\n\n（三）生物转盘新型废水处理装置，其工作原理与生物滤池基本相同，构造不一样。生物转盘是由固定在一根轴上的许多间距很小的圆盘或多角形盘片组成。与生物滤池相同，生物转盘也无污泥回流系统，为了稀释进水，可考虑出水回流，但是生物膜的冲刷通过控制一定的盘面速度来达到。优点是操作简单，生物膜与废水接触的时间可以通过调整转盘转速加以控制，故适应废水负荷变化的能力强缺点是转盘造价高，机械转动部件容易损坏，投资较高。\n\n与活性污泥法相比，生物膜法具有以下特点：①固着于固体表面上的生物膜对废水水质、水量的变化有较强的适应性，操作稳定性好。②不会发生污泥膨胀，运行管理较方便。③由于微生物固着于固体表面，即使增殖速度慢的微生物也能生长繁殖。④因高营养级的微生物存在，有机物代谢时较多地转移为能量，合成新细胞即剩余污泥量较少。⑤采用自然通风供氧。⑥活性生物难以人为控制，因而在运行方面灵活性较差。⑦由于载体材料的比表面积小，故设备容积负荷有限，空间效率较低。\n污水处理比较目前，宁波共有7个污水处理厂，污水处理率53%，总处理能力65万吨/天，COD处理能力190吨/天。（生活污水45%）维也纳共有1个污水处理厂，污水处理率98%，总处理能力50多万吨/天，COD处理能力250吨/天。（生活污水50%）\n\n\n\nAerationtankfirststage（一级曝气槽）15tanks.lengthca.79m,widthca.33m,depthca.5.5m,totalvolume171,000m³\nAerationtanksecondarystage（二级曝气槽）（15个）\nFine-bubblebottomaerationsystem（二级曝气槽底部气体分布器）\nIntermediatepumpingstation（中间泵站）\nSecondarysendimentationtank（二次沉降槽）15tanks,insidediameter64m,mediumdepth4.1m,totalvolume200,000m³