环境工程中级职称考试复习资料废水预处理生物处理法

1、环境工程中级职称考试复习资料废水预处理生物处理法（1）掌握活性污泥法：动力学基础、常用活性污泥法工艺流程、净化机理与过程活性污泥净化反应过程1 初期吸附去除污水与活性污泥接触510min，污水中大部分有机物(70%以上的BOD，75%以上COD)迅速被去除。此时的去除并非降解，而是被污泥吸附，粘着在生物絮体的表面，这种由物理吸附和生物吸附交织在一起的初期高速去除现象叫初期吸附。吸附速度取决于：微生物的活性程度饥饿程度，衰亡期最强；水动力学条件：泥水接触或混合越迅速、越均匀、液膜更新越快，接触时间越长则越好；泥水接触水力学状态以湍流或紊流为好，但过大会击碎絮体。2 微生物的代射被吸附的有机物粘附

2、在絮体表面，与微生物细胞接触，在渗透膜的作用下，进入细胞体内，并在酶的作用下或者被降解，或者被同化成细胞本身。a、分解代谢：CXHYOZ(X0.25Y0.5Z）O2XCO20.5H2OQb、合成代谢：nCXHYOZnNH3n(X0.25Y0.5Z)O2(C5H7NO2 )nn(X5)CO20.5n(Y4)H2O其代谢产物的模式如下图：具体代谢产物的数量关系如下图：即1/3被氧化分解，802/3=53%左右通过内源呼吸降解，14%左右变成了残物。从上述结果可以看出，污染物的降解主要是通过静止期、衰亡期微生物的内源呼吸进行，并非直接的生物氧化(仅33)。活性污泥法基本工艺流程图生化进水生化进水初沉

3、池曝气池二沉池生化出水剩余活性污泥回流污泥污泥处理工序活性污泥工艺的基本流程图活性污泥工艺的基本流程图 氧化沟工艺流程图（2）掌握生物膜法：基本概念与流程生物膜法污水的生物膜处理法是与活性污泥并列的一种好氧处理技术。它是使细菌、菌类微生物和原生动物、后生动物一类的微型动物在滤料或某些载体上生长繁育，形成膜状生物污泥生物膜。通过与污水的接触，生物膜上的微生物摄取污水中的有机污染物为营养，从而使污水得到净化。其代表性处理工艺有：生物滤池、生物转盘和生物接触氧化法。1、生物滤池：生物滤池是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉的实践基础上，经间歇沙滤池和接触滤池发展起来的人工生物处理法。2、生物转盘：生物

4、转盘是挂有生物膜的转盘在槽内以较低的线速度转动，并交替的和空气与污水相接触。当转盘浸没于污水中时，污水中的有机物被转盘上的生物膜所吸附，而当转盘离开污水时，盘片表面上形成一层薄薄的水层。水层从空气中吸收氧，而被吸附的有机污染物则为生物膜上的微生物所分解。这样，转盘每转一周，即进行一次吸附吸氧氧化分解过程，转盘不断转动，使污染物不断地分解氧化，从而达到净化污水的目的。3、生物接触氧化法：生物接触氧化，就是在池内设置填料，已经充氧的污水全部浸没填料，并经一定的速度流经填料。填料上长满生物膜，采用与曝气池相同的曝气方式，提供微生物所需的氧量，在生物膜上微生物的作用下，污水得到净化。它是一种介于活性污

5、泥与生物滤池两者之间的生物处理法，也可以说是具有活性污泥法特点的生物膜法，它兼具两者优点，深受人们重视。接触氧化法工艺特征是：水力条件好，再有充沛的氧量和有机物，它非常适于微生物栖息增殖，生物膜上的生物相丰富，除细菌外，球衣菌类的丝状菌也得以大量生长，而且生物膜上还能够增殖多种种属的原生动物和后生动物，能够形成稳定的生态系；填料表面全为生物膜所布满，形成了生物膜的主体结构，有利于维护生物膜的净化功能；能够提高充氧能力和氧的利用率，保持高浓度的生物量。生物膜的立体结构形成了一个密集的生物网，污水通过其中，能够有效地提高净化效果；接触氧化在运行上的主要优点：抗冲击负荷的能力强；污泥产量少，不会产接

6、触氧化法具有多种净化功能，如脱氮除磷，可用于三级处理。接触氧化法设计参数生物接触氧化池的个数或分格数应不少于2个，并按同时工作设计，该工艺不能处理还有聚合物或者粘度较大的污水。填料的体积按填料容积负荷和平均日污水量计算。填料的容积负荷一般应通过试验确定。当无试验资料时，对于生活污水或以生活污水为主的城市污水，容积负荷一般采用10001500g BOD5(m3d)；污水在氧化池内的有效接触时间一般为1.53.0h。考虑到充氧设备的供气压力或提升高度。一般总池高在3.56.0m左右。填料层总高度一般为3m。当采用蜂窝型填料时，一般应分层装填，每层高为1m，蜂窝孔径应不小于25ram。蜂窝状填料孔径

7、须根据废水水质（BOD5即五日生化需氧量、悬浮物等的浓度）、BOD负荷、充氧条件等因素进行选择。在一般情况下,BOD5浓度为100300毫克升，孔径可选用32毫米；BOD5为50100毫克升,可选用1520毫米；如在50毫克升以下，可选用1015毫米孔径的填料。对低BOD浓度（50300毫克升）废水每日每立方米的填料采用25千克(BOD5)，废水停留时间为0.51.5小时，氧化池内耗氧量约13毫克升。由于氧化池内生物量较大，处理负荷高，可控制溶解氧量较高，一般要求氧化池出水中剩余溶解氧为23毫克升。（3）掌握厌氧生物处理：厌氧生物处理原理厌氧生物处理的基本原理三阶段论1979年由Bryant提

8、出水解阶段：碳水化合物（脂肪、蛋白质）在水解发酵菌作用下转化为糖类、挥发性脂肪酸、（较高级有机酸）氨基酸、水和二氧化碳；酸化阶段（产酸产乙酸阶段）：挥发性脂肪酸在产氢产乙酸菌作用下转化成H2、CO2、乙酸 CH3CH2COOHCO2+CH3COOH+H2产甲烷阶段：最后两组生理不同的产甲烷菌，有共同的产物4H2+CO2CH4+2H2O （28%）CO2被还原的反应2CH3COOH2CH4+2CO2 （72%）乙酸脱羧的反应 ，CH3COOH脱羧。三段论原理图知识点：此过程由两组生理上不同的产甲烷菌完成，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量的28%后者约占

9、72%。上述三个阶段的反应速度依废水性质而异，在含纤维素、半纤维素、果胶和脂类等污染物为主的废水中，水解易成为速度限制步骤；简单的糖类、淀粉、氨基酸和一般的蛋白质均能被微生物迅速分解，对含这类有机物为主的废水，产甲烷易成为限速阶段。四类群论Zeikus等因发现同型产乙酸菌将H2/CO2转化为乙酸提出了四菌群理论。水解阶段在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物水解为小分子的有机物发酵阶段梭状芽孢杆菌、拟杆菌等酸化细菌吸收并转化为更为简单的化合物分泌到细胞外，产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨等产乙酸阶段上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质，这一阶段的主导细菌是

10、乙酸菌。产甲烷阶段乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被转化为甲烷和以及甲烷菌细胞物质。经过这些阶段大分子的有机物就被转化为甲烷、二氧化碳、氢气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥。厌氧生物处理过程中微生物优势种群的演替及相互关系厌氧污泥菌胶团（颗粒污泥）由外到内依次为：水解细菌、发酵细菌、氢细菌和乙酸菌、甲烷菌 、硫酸盐还原菌、厌氧原生动物。相互为共生关系，其中：产甲烷丝菌是厌氧活性污泥的中心骨架产酸细菌为产甲烷细菌提供生长繁殖的底物、创造了适宜的氧化还原电位、清除了有毒物质产甲烷细菌为产酸细菌的生化反应解除了反馈抑制产酸细菌和产甲烷细菌共同维持环境中的适宜pH值厌氧生化法的特点1 厌

11、氧生化法的优点1）应用范围广因供氧限制，好氧法一般适用于中、低浓度有机废水的处理，而厌氧法适用于中、高浓度有机废水。有些有机物对好氧生物处理法来说是难降解的，但对厌氧生物处理是可降解的，如固体有机物、着色剂蒽醌和某些偶氮染料等。2）产生的沼气（甲烷、氢气）可用于发电或作为能源沼气中的主要成分是甲烷，含量5075%之间，是一种很好的燃料。以日排COD10t的工厂为例，若COD去除率为80%，甲烷产量为理论的80%时，则可日产甲烷2240m3,其热值相当于3.85t原煤，可发电5400度电。3）对营养物的需求量少好氧方法BOD:N:P=100:5:1，而厌氧方法为（350500）:5:1，相比而言

12、对N、P的需求要小的多，因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐。4）产生的污泥量少，运行费用低繁殖慢；不需要曝气，只需要简单搅拌即可。5）有杀菌作用厌氧处理过程有一定的杀菌作用，可以杀死废水和污泥中的寄生虫卵、病毒等。2 厌氧生化法的缺点1）出水的有机物浓度高于好氧处理； 发酵分解有机物不完全；2）对温度变化较为敏感 工业中需要设置进水的控温装置，37。3）厌氧微生物对有毒物质较为敏感 但经过毒物驯化处理的厌氧菌对毒物的耐受力常常会极大地提高。4）初次启动过程缓慢,处理时间长 好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要7天就可以培育成功，而厌氧处理体系的活性污泥或生物膜一般需要812周才可以培育

13、成功 5）处理过程中产生臭气和有色物质 臭气主要是硫酸盐还原菌（SRB）形成的具有臭味的硫化氢气体以及硫醇、氨气、有机酸等的臭气。同时硫化氢还会与水中的铁离子等金属离子反应形成黑色的硫化物沉淀，使处理后的废水颜色较深，需要添加后处理设施，进一步脱色脱臭。厌氧法的影响因素温度条件 pH值 氧化还原电位 有机负荷厌氧活性污泥 搅拌和混合废水的营养比 有毒物质1）温度条件影响甲烷菌对温度的适应性很差，根据其生存的适宜温度范围，甲烷菌可分为两类，即中温甲烷菌（适宜温度3335）和高温甲烷菌（适宜温度5053）。当温度超出适宜温度范围时，厌氧消化反应速率则急剧下降。厌氧消化的允许温度波动范围为1.52.

14、0。当波动范围为3时，就会严重抑制消化速率。当波动范围超过5时，就会使有机酸大量积累而破坏厌氧消化过程的正常运行。2） pH值对厌氧消化过程的影响产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适宜的pH值范围较广，在4.5-8.0之间。产甲烷菌要求环境介质pH值在中性附近，最适宜pH值为7.0-7.2，pH6.6-7.4较为适宜。在厌氧法处理废水的应用中，由于产酸和产甲烷大多在同一构筑物内进行，故为了维持平衡，避免过多的酸积累，常保持反应器内的pH值在6.5-7.5(最好在6.8-7.2)的范围内。3）氧化还原电位（ORP）厌氧环境主要以体系中的氧化还原电位反映。一般自来水中是100mV左右，而污水中是

15、-100mV。高温厌氧消化系统：适宜氧化还原电位为-500-600mV；中温厌氧消化系统及浮动温度厌氧消化系统：氧化还原电位应低于-300-380mV。产酸细菌：对氧化还原电位的要求不甚严格，甚至可在+100-100mV的兼性条件下生长繁殖；甲烷细菌：最适宜的氧化还原电位为-350mV或更低。 就大多数生活污水的污泥及性质相近的高浓度有机废水而言，只要严密隔断于空气的接触，即可保证必要的值。4）有机负荷在厌氧法中，有机负荷通常指容积有机负荷，简称容积负荷，即消化器单位有效容积每天接受的有机物量（kgCOD/m3d)。对悬浮生长工艺，也有用污泥负荷表达的，即 kgCOD/(kg污泥d)。在通常的

16、情况下：厌氧消化工艺处理高浓度工业废水的有机负荷：中温为2-3 kgCOD/(m3d)，在高温下为4-6 kgCOD/(m3d)。上流式厌氧污泥床反应器UASB、厌氧滤池AF、厌氧流化床UBF等新型厌氧工艺的有机负荷：在中温下为5-15 kgCOD/(m3d)，可高达30 kgCOD/(m3d)。在污泥消化中，有机负荷习惯上以投配率或进料率表达，即每天所投加的湿污泥体积占消化器有效容积的百分数。5）污泥浓度各种反应器要求的污泥浓度不尽相同，一般介于1030gVSS/L之间。为了保持反应器的生物量不致因流失而减少，可采用多种措施：如安装三相分离器、设置挂膜介质、降低水流速度和回流污泥量等。6）搅

17、拌和混合通过搅拌：消除池内梯度，增加食料与微生物之间的接触避免产生分层，促进沼气分离。进料迅速与池中原有料液相混匀。搅拌程度与强度要适当，搅拌的方法：机械搅拌器搅拌法消化液循环搅拌法沼气循环搅拌法等沼气循环搅拌，还有利于使沼气中的CO2作为产甲烷的底物被细菌利用，提高甲烷的产量。7）废水的营养比厌氧法中碳:氮:磷控制为200-300:5:1为宜。在碳、氮、磷比例中，碳氮比例对厌氧消化的影响更为重要。研究表明，合适的C/N为10-18:1。8）有毒物质有毒物质的最高容许浓度与处理系统的运行方式、污泥驯化程度、废水特性、操作控制条件等因素有关。9）硫酸盐一般在厌氧生化处理系统中，由SO42-还原所产生的H2S