特种废水的生物处理

1、 利用微生物的代谢作用，把水中的有机污染物转化为 简单的无机物的过程，即利用微生物的生命活动过程来转化 污染物，使之无害化的方法。 废水的生物处理过程是天然污水自净的人工化过程，人 工浓缩的过程。 根据微生物对有机物的降解能力和有机物对微生物 的毒害或抑制作用： 易降解的有机物，且无毒害或抑制作用； 可降解有机物，但有毒害或抑制作用； 难降解有机物，但无毒害或抑制作用； 难降解有机物，并有毒害或抑制作用。 1. 1. 水质标准法水质标准法 2. 2. 微生物耗氧速度法微生物耗氧速度法 3. 3. 脱氢酶活性法脱氢酶活性法 4. 4. 有机化合物分子结构评价法有机化合物分子结构评价法 以废水中有

2、机物的某些综合水质指标评价其可生化 性。 常用指标：BOD5 （代表废水中可生物降解的有机 物）、 COD（采用强氧化剂时，代表废水中全部有机物） 6 1 L 1 L废水中有机污染物在好氧微生物作用下进行废水中有机污染物在好氧微生物作用下进行 氧化分解时所消耗的溶解氧，单位是氧化分解时所消耗的溶解氧，单位是 mg/Lmg/L。 BOD既是对水中可生物降解有机成分的 间接指标，也是进行生化反应需氧量的 直接反映，它是废水生物处理中最重要 的参数之一。 7 由于微生物的降解作用较缓慢，废水中有机物完全由于微生物的降解作用较缓慢，废水中有机物完全 降解完毕需要大约降解完毕需要大约20 d20 d左右

3、的时间。因此，为实用左右的时间。因此，为实用 起见，起见，一般取一般取5d5d所消耗的氧来作为指标，简称为所消耗的氧来作为指标，简称为 BODBOD5 5。另外，由于温度不一样，微生物降解作用也。另外，由于温度不一样，微生物降解作用也 不一样，因此控制温度为不一样，因此控制温度为2020o oC C。 8 用强化学试剂在化学氧化被测废水所含有机用强化学试剂在化学氧化被测废水所含有机 物过程中所消耗的氧量。物过程中所消耗的氧量。 CODCOD是度量废水中有机污染物含量的一个常用水质是度量废水中有机污染物含量的一个常用水质 指标。指标。 9 用强氧化剂用强氧化剂( (重铬酸钾或高锰酸钾重铬酸钾或高

4、锰酸钾) )在酸性条件下能在酸性条件下能 将废水中有机物彻底氧化，其中碳水化合物被氧化为将废水中有机物彻底氧化，其中碳水化合物被氧化为 H H2 2O O和和COCO2 2，此时所测定的氧，此时所测定的氧( (重铬酸钾或高锰酸钾中的重铬酸钾或高锰酸钾中的 化合态氧化合态氧) )的消耗量即为化学需氧量。的消耗量即为化学需氧量。 10 根据BOD5与COD的比值大小判断： B/C0.45 B/C0.30 B/C0.25 B/C0.2 生化性好 可生化 较难生化 不易生化 根据微生物与有机物接触后耗氧速度的变化特征， 评价有机物的降解和微生物被抑制或毒害的规律。 处于内源呼吸期的活性污泥的耗氧曲线称

5、为内源呼 吸耗氧曲线，投加有机物后的耗氧曲线称为底物 （有机物）耗氧曲线。 一般用底物耗氧速度与内源呼吸速度的比值来评价 有机物的可生化性。 活性污泥或生物膜中微生物所产生的各种酶能够催 化废水中的各种有机物进行氧化还原反应。其中脱 氢酶类能使被氧化有机物的氢原子活化并传递给特 定的受氢体，单位时间内脱氢酶活化氢的能力表现 为它的活性。 有机物的生物降解性与其分子结构有关，可根据归 纳的规律判断有机物的可生化性。具体见教材60面。 1. 生物处理方法 （1）某种有机物对好氧菌来说是难降解的，但对 厌氧菌来说，就不一定是难降解的。 （2）停留时间不同，降解结构不同。 2. 微生物来源及浓度 （1

6、）当微生物与原来不能被其降解的有机物长时间接 触后，会提高其降解能力。 （2）微生物对某种有机物具有降解能力时，对于该有 机物的化学结构相似的有机物，一般也有降解能力。 （3）进行可生化性试验时，必须考虑微生物浓度。浓 度过低，培养时间就会很长；浓度过高，因吸附作用使 溶液中有机物的浓度降低，难于计算有机物的降解率 （4）有机物浓度、营养物质、ph、水温、共存物质有 机物浓度均有影响。 在有氧条件下，有机污染物作为好在有氧条件下，有机污染物作为好 氧微生物的营养基质而被氧化分解，使氧微生物的营养基质而被氧化分解，使 污染物的浓度下降的处理方法。污染物的浓度下降的处理方法。 17 有机物+O2+

7、 微生物 能量+无机物 （CO2、NH3） 能量+无机物 （CO2、NH3） 细胞物质 残留物 分解， 1/3 合成， 2/3 内源呼吸 80% 20% 好氧生物处理的反应速度较快，所需的好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较反应时间较 短短，故处理，故处理构筑物容积较小构筑物容积较小。且处理过程中散发的。且处理过程中散发的 臭气较少臭气较少。 目前对中、低浓度的有机废水，或者说目前对中、低浓度的有机废水，或者说BODBOD5 5浓度小浓度小 于于500mg/L500mg/L的有机废水，基本上采用好氧生物处理的有机废水，基本上采用好氧生物处理 法。法。 18 活性污泥法活性污泥法 生物膜

8、法生物膜法 19 1. 活性污泥法的基本原理 19121912年英国的年英国的ClarkClark和和GageGage发现长时间曝气会产生污发现长时间曝气会产生污 泥，同时水质明显改善。泥，同时水质明显改善。 ArdenArden和和LockettLockett发现了正是这些污泥对水质改善有着发现了正是这些污泥对水质改善有着 关键作用，所以把这些污泥称为活性污泥。关键作用，所以把这些污泥称为活性污泥。 21 活性污泥活性污泥(activated (activated sludge)sludge)：是由多种好氧微生是由多种好氧微生 物、某些兼性或厌氧微生物物、某些兼性或厌氧微生物 以及废水中的固

9、体物质、胶以及废水中的固体物质、胶 体等交织在一起的呈黄褐色体等交织在一起的呈黄褐色 絮体。絮体。 活性污泥法：活性污泥法：是以活性污泥是以活性污泥 为主体的污水生物处理方法。为主体的污水生物处理方法。 按栖息着的微生物分： 活性污泥的组成 大量的细菌真菌原生动物后生动物 活性污泥活性污泥是以细菌为主体的群体，除细菌 外,还有酵母菌、放线菌、霉菌以及原生动物和后生动物。 还挟带着来自污水的有机物、无机悬浮物、胶体物； 活性污泥中细菌含量一般在107108个/mL；原生动 物103个/mL，原生动物中以纤毛虫居多数。 干固体和水分 含水9899 干固体12%MLSS MLVSS NVSS 一组活

10、性污泥图片 活性污泥的性质 颜色黄褐色 状态絮状颗粒 味道土腥味 相对密度 曝气池混合液：1.0021.003 回流污泥：1.0041.006 粒径0.020.2mm 25 1 1、细、细 菌菌 直接摄取可溶性有机物；直接摄取可溶性有机物； 主要的优势种主要的优势种 芽孢杆菌属、黄杆菌属、微球菌属、假单胞菌属和芽孢杆菌属、黄杆菌属、微球菌属、假单胞菌属和动胶菌属动胶菌属 以及以及球衣菌属球衣菌属等。等。 27动胶菌属 28 29 2 2、原生动物、原生动物 鞭毛虫 纤毛虫 34 3 3、微小后生动物、微小后生动物 轮虫类轮虫类(rotifers)(rotifers) 线虫类线虫类(nemato

11、des)(nematodes) 微小后生动物常摄食污泥中细菌、 原生动物残骸的碎片等。 35 线虫 轮虫 37 活性污泥法由活性污泥法由初沉池、曝气池、二沉池、曝气系统以初沉池、曝气池、二沉池、曝气系统以 及污泥回流系统及污泥回流系统组成。组成。 曝气池与二沉池是活性污泥法的基本组成。曝气池与二沉池是活性污泥法的基本组成。 活 性 污 泥 法 的 基 本 流 程 二沉池 39 活性污泥法的流程图活性污泥法的流程图 废水在曝气池一般停留3-5小时，能去除水中的 BOD为90左右。 曝气池 二沉池 回流污泥 剩余污泥 空 气 处理水 初沉池 废水 污泥 40 活性污泥工艺在污水工艺中的位置 进厂污

12、水 粗格栅 污水泵房 细格栅 沉砂池 活性污泥反应池 UV消毒 剩余污泥 鼓风机房 排放 污泥脱水车间 泥饼外运 41 曝气池 生物絮凝体悬浮在废水中形成混合液，废水中的有 机物同活性污染微生物充分接触。 溶解性有机物被细胞吸附和吸收，进入细胞原生质 内，并在细胞内酶作用下氧化分解。 废水中悬浮状态和胶态有机污染物被吸收后，先在 微生物细胞外酶作用下分解为溶解性的低分子有机 物，在进入细胞内部。 新的细胞物质不断合成，活性污泥的数量也不断增 多，将悬浮于废水中的活性污泥进行分离后，排出 的即为净化后的废水。 （1）黏附和附聚 黏质层是活性污泥的特有结构 （2）吸附和吸收 活性污泥具有相当大的吸

13、附能力，这是由于活性污 泥比表面积大。 （3）有机物分解和有机体合成 活性污泥的再生 （4）凝聚和沉淀 微生物具有凝聚性能，可形成大块菌胶团。沉 淀是混合液内固相活性污泥颗粒同废水分离的过程。 （1）营养 活性污泥法对氮和磷的需要量与被处理废水BOD浓度 有关： BOD:N:P=100：5：1 （2）混合液温度 a.温度对活性污泥处理反应速度的影响与废水中有 机物特性和所处的状态有关 b.温度对出水水质有影响 从图中可知，温度高于35摄氏度时，混合液的成层沉淀速度随温度 升高而下降。实践表明，温度为36摄氏度时，絮凝体尺寸大且有原 生动物存在，可是当温度为43摄氏度时，污泥絮体发生解体且未发

14、现原生动物和丝状微生物存在。 目前活性污泥法温度范围438摄氏度 （1）推流式活性污泥法 有机物浓度变化梯度大，利于菌胶团细菌生长，不 利于丝状微生物生长。 优点：活性污泥絮凝性能好，易沉淀。 缺点：曝气池稀释能力小 适于处理易降解的工业废水和生活污水 （2）完全混合活性污泥法 优点：该法对废水流量和水质变化抵抗能力强，具 有中和、调节和稀释能力。 缺点：不适于易降解有机废水的处理，丝状菌易于 生长繁殖而导致活性污泥碰撞。 （3）生物选择器完全混合式活性污泥法 采用完全混合活性污泥法可在完全混合曝气池前设 生物选择器以抑制丝状菌生长可处理易生物降解的 有机废水。 好氧生物选择器：菌胶团细菌生长

15、速度超过丝状菌 用活性污泥法处理城市污水时，出水悬浮物可低于 20mg/L。但是处理工业废水时，出水悬浮物浓度 往往很高。原因如下： （1）废水总溶解固体（TDS）浓度高导致污泥絮 体分散 （2）曝气池混合液温度变化造成絮体分散，温度 温度时，混合液的沉降性能会得到恢复。 （3）污泥负荷过低或过高，都会使活性污泥的宁 旭性能变差。 （4）废水含有机分散剂过高，会是出水悬浮物浓 度随表面张力的提高而有所上升。 52 连续进水的间歇式活性污泥法连续进水的间歇式活性污泥法(sequencing batch (sequencing batch reactor, SBR)reactor, SBR)：是一

16、种间歇运行的污水生物处理工是一种间歇运行的污水生物处理工 艺。艺。 该工艺每个运行周期可以划分为：该工艺每个运行周期可以划分为：进水期、反应期、进水期、反应期、 沉降期、排放期和闲置期沉降期、排放期和闲置期五个阶段。五个阶段。 5. 典型活性污泥法处理工艺 1. 工艺简单、节省占地及基建费用，运行管理自动 化，操作简单。 2. 反应推动力大、效率高。 3. 较易适应负荷变化以及处理出水水质标准的变化 4. 耐冲击负荷能力强，具有处理高浓度有机废水的 特性。 5. 合理控制SBR运行条件，可有效防止污泥膨胀。 分为三个反应区：生物选择区；缺氧区；好氧区。 各区容积比一般为1:5:30. 氧化沟属

17、于活性污泥处理工艺的一种变形工艺，其 曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥混合液在 其中循环流动，因此被称为氧化沟，又称环形曝气 池。 优点：构造型式多样性 氧化沟曝气设备的多样性 曝气强度可调节 简化了预处理和污泥处理 不设二沉池 具有推流式的某些特征 56 生物膜：生物膜：通过附着而固定在特定载体（石头、沙砾或通过附着而固定在特定载体（石头、沙砾或 塑料网等）上的结构复杂的微生物群落形成的一层黏塑料网等）上的结构复杂的微生物群落形成的一层黏 液状膜。液状膜。 生物膜法生物膜法(biofilm process)(biofilm process)：利用附着在惰性材料利用附着在惰性材料 表面的膜

18、状生物群落处理污水的方法。表面的膜状生物群落处理污水的方法。 生物膜法是一种重要的生物处理方法。生物膜法是一种重要的生物处理方法。 57 通过废水和生物膜的通过废水和生物膜的相对运动相对运动，使废水和生，使废水和生 物膜接触，进行固液两相的物膜接触，进行固液两相的物质交换物质交换，并在，并在 膜内进行有机物的生物氧化与降解，使废水膜内进行有机物的生物氧化与降解，使废水 得到净化，同时，膜内微生物不断得到生长得到净化，同时，膜内微生物不断得到生长 和繁殖。和繁殖。 18931893年，英国出现在粗滤料上喷洒污水，进行净化。年，英国出现在粗滤料上喷洒污水，进行净化。 2020世纪世纪20-3020

19、-30年代，生物滤池为主的生物膜法得到了广泛应年代，生物滤池为主的生物膜法得到了广泛应 用。用。 2020世纪世纪40-5040-50年代，由于活性污泥法的发展，生物膜法工艺年代，由于活性污泥法的发展，生物膜法工艺 出现停滞状态。出现停滞状态。 2020世纪世纪6060年代以后，因为新型的有机合成材料开始大量生产，年代以后，因为新型的有机合成材料开始大量生产， 出现了各种有机合成的高效填料，生物膜法获得了新的发展。出现了各种有机合成的高效填料，生物膜法获得了新的发展。 2020世纪世纪7070年代以后，各种新型工艺相继出现，生物膜法成为年代以后，各种新型工艺相继出现，生物膜法成为 和活性污泥法

20、并列的污水生物处理技术，得到广泛应用。和活性污泥法并列的污水生物处理技术，得到广泛应用。 58 59 生物膜具有强烈的吸附、吸收、分解作用，微生生物膜具有强烈的吸附、吸收、分解作用，微生 物合成新细胞，膜不断加厚。物合成新细胞，膜不断加厚。 生物膜达到一定厚度时，生物膜内层形成厌氧层，生物膜达到一定厚度时，生物膜内层形成厌氧层， 厌氧层逐渐扩大增厚，随后造成生物膜整块脱落。厌氧层逐渐扩大增厚，随后造成生物膜整块脱落。 滤料表面又生成新的生物膜，如此循环往复不断滤料表面又生成新的生物膜，如此循环往复不断 更新。更新。 1.生物接触氧化法处理流程的选择 2.填料的选择 3.接触停留时间的确定 4.气水比的确定 5.防止填料堵塞的措施 61 生物 膜法 生物滤池 生物接触氧化池 生物转盘 生物流化床 以土壤自净原理为以土壤自净原理为 依据，在污水灌溉依据，在污水灌溉 的