废水治理技术

废水治理技术第1页，课件共47页，创作于2023年2月生物化学法特点生化法处理废水效率高、成本低、投资省、操作简单，因此在城市污水和工业废水的处理中都得到广泛的应用。生化法的缺点是有时会产生污泥膨胀和上浮，影响处理效果；该法对要处理水的水质也有一定要求，如废水成份、PH值、水温等，因而限制了它的使用范围；另外，生化法占地面积也较大。第2页，课件共47页，创作于2023年2月一.生物化学法概述

（一）微生物处理废水的基本原理

微生物处理废水主要是利用微生物对废水中某些物质的氧化分解作用，这种氧化分解作用是在特定酶的作用下进行的。

在废水处理中，细菌起着最重要的作用，它虽然没有摄食器官，但对废水中的许多有机物有极强的吸附能力。第3页，课件共47页，创作于2023年2月基本原理

1）吸附的有机物分子量较小，可溶于水，就会透过细胞壁而进人细菌体内，在内酶的作用下，完成氧化还原合成等生化反应。

2）吸附的有机物是大分子量的不溶性颗粒或胶体，细菌就分泌出外酶，与吸附在细胞壁上的有机物发生水解反应，生成可溶性物质，渗入细胞内，在内酶的作用下继续进行生化反应。第4页，课件共47页，创作于2023年2月

在这一代谢过程中，只有一部分有机物转化为最终产物，并提供能量用于剩余有机物合成新细胞（原生质）的反应。同时，可能有一部分微生物细胞物质也被氧化分解并提供能量，这一过程称为内源呼吸。当有机物充足时，内源呼吸并不明显。但当有机物接近耗尽时，内源呼吸则成为能量供应的主要方式。第5页，课件共47页，创作于2023年2月（二）生化法的主要类型第6页，课件共47页，创作于2023年2月1.好氧生物处理法

好氧生物处理法利用需氧细菌处理废水中有机物，被吸收的有机物在酶的作用下进行生化反应，将有机物中的C、N、P、S等元素转化或氧化为CO2、NH3、亚硝酸盐或硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐等，同时部分有机物合成为新的原生质，为细菌生长、繁殖提供营养物质。第7页，课件共47页，创作于2023年2月

在废水中有机物浓度不高，供氧速率能满足生物氧化的需要时，常采用好氧生物处理法。活性污泥法、生物过滤法、污水灌溉、生物氧化塘等都属于此类处理方法。第8页，课件共47页，创作于2023年2月2.厌氧生物处理法

厌氧生物处理是利用厌氧细菌作用来处理废水中有机物，使之降解、稳定的一种无害化处理。

第一阶段产酸阶段：复杂的高分子有机化合物在产酸细菌作用下降解成低分子的中间产物，如有机酸（蚁酸、醋酸、丁酸、氨基酸）、醇类、氨、硫化物和二氧化碳等无机物并放出能量。

第一时期为酸性消化期：此时细菌首先分解的是碳水化合物，产生大量的有机酸，至使溶液PH值迅速下降（可达5以下），为酸性发酵期。

第二时期为酸性减退期：此时有机酸和含氮化合物开始分解，生成氨、胺、碳酸盐等碱性物，pH值则逐渐上升，同时放出硫化氢、硫醇等恶臭气体。第9页，课件共47页，创作于2023年2月

第二阶段称为碱性分解阶段或产气阶段，甲烷细菌利用产酸菌产生的有机酸、醇等为营养源，产生甲烷、二氧化碳、氨、氢等气体，其中甲烷占50％以上。在此阶段，pH值上升，可达7以上，最适宜的pH范围在6.8－7.2之间。厌氧生物法不需供氧，运转费用低，并能回收一定量CH4，但厌氧生化反应速度慢，反应时间长，而且有H2S产生，它与废水中的Fe2+生成FeS，使处理后的水又黑又臭。一般来说，高浓度的有机废水（BOD5＝200mg／L）可采用厌氧生物法来处理。第10页，课件共47页，创作于2023年2月（三）生化处理法对处理水质的要求1．废水中污染物浓度

对好氧性生化处理，一般要求处理废水的BOD5＜500-1000mg/L，过高则影响处理效果，但也不能过低，过低则养料太少，影响微生物的繁殖，一般不低于100mg/L。

另外BOD/COD＜0.3时，效果也较差，且经济上不合算。许多重金属盐类、氰化物、硫化物、砷化物、某些有机物、油脂等对微生物均有毒害作用，当其浓度超过一定限度，便会影响微生物的生长繁殖，使细胞的正常结构遭到破坏及菌体内的酶变质，失去活性。第11页，课件共47页，创作于2023年2月生物化学需氧量（BOD）

是单位体积水中耗氧有机物生化分解过程所消耗的氧量（以mg.L-1为单位），可表示有机物质对水体的污染程度:

BOD5（25℃，5天）<3mg

L-1，水质较好BOD5(25℃，5天)达到7.5mg

L-1时,水质不好BOD5(25℃，5天)>10mg

L-1，水质很差，鱼类不能存活第12页，课件共47页，创作于2023年2月化学需氧量（COD）是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标。水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等。但主要的是有机物。因此，化学需氧量（COD）又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。化学需氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。第13页，课件共47页，创作于2023年2月2.营养物

微生物的生长需要各种营养物，包括碳源（各种含碳有机物及无机物）、氮源（无机氮化物——铵盐、硝酸盐及含氮有机化合物和氨基酸、尿素乃至蛋白质等）、无机盐（硫酸盐、磷酸盐及微量的K、Mn、Mg、Ca、Fe、Co等）和维生素。它们在废水中的含量必须有一定比例，才能满足微生物生长的需要。

根据实验和生产实践，对好氧性生化处理的要求为：

第14页，课件共47页，创作于2023年2月3.溶解氧

对好氧性生化处理，控制处理废水中溶解氧的量是十分重要的，一般应维持在2-4mg/L左右，此时活性污泥或生物膜结构正常，沉降、絮凝性能良好，能达到满意的出水水质。

对厌氧生物处理，由于厌氧微生物对氧气很敏感，有氧存在时它无法生长，所以厌氧处理设备一定要严格密封，隔绝空气才能取得较好的处理效果。第15页，课件共47页，创作于2023年2月4.水的pH值

对大多数微生物而言，生长、繁殖的最适宜pH值范围大约在6.5－7.5之间。第16页，课件共47页，创作于2023年2月5.水温

微生物的整个生长过程依赖于微生物体内的生化反应过程，而温度又影响这些反应的速率，所以温度明显地影响着微生物的生长速率和代谢过程。在好氧生物处理中，以中温性微生物为主，一般应控制水温在20-35℃之间可以获得较好的处理效果。

第17页，课件共47页，创作于2023年2月水温影响之二在厌氧生物处理中，微生物主要有产酸菌和甲烷菌，甲烷菌中又有中温性和高温性的两种。目前在厌氧生物反应中采用的反应温度，中温为33－38℃，高温为52－57℃。第18页，课件共47页，创作于2023年2月二.活性污泥法

活性污泥法是利用好氧生物处理废水的重要方法，它是利用悬浮在废水中人工培养的微生物群体—活性污泥，对废水中的有机物和某些无机毒素产生吸附、氧化分解而使废水得到净化的方法。（一）活性污泥法的基本过程（1）初次沉淀（2）混合（3）曝气（4）二次沉淀第19页，课件共47页，创作于2023年2月（二）活性污泥法的生物化学原理

活性污泥法由三个阶段组成即吸附阶段、氧化阶段和絮凝沉淀阶段：1.吸附：活性污泥有巨大的表面积，且表面上含有许多糖类粘性物质，因此对废水中的有机物有很强的吸附作用，当它和废水混合时，迅速将废水中的有机物吸附到活性污泥上，这一过程速率较快，一般10～45min即可完成，BOD去除率可达90％第20页，课件共47页，创作于2023年2月2.氧化：被吸附的有机物由于酶的作用，在水中氧较充分的条件下进行生物化学作用，将部分有机物氧化分解为简单的无机物CO2、H2O、NH3、PO43-、SO42-等，并放出细菌生长所需的能量，而将另一部分有机物转化为生物体所必需的营养物，合成新的原生质。于是，细菌不断长大，并分裂出更多的细菌，加速了有机物的氧化分解过程，这时活性污泥量则不断增大。随着活性污泥量的增加，有机物大量消耗，水中营养物质大大减少，这时部分细菌的原生质也可能进行氧化作用放出能量进入内源呼吸。这一过程比吸附过程要慢得多。我们也常把这一阶段称之为稳定阶段.3.絮凝沉淀：氧化过程中所合成的菌体有机体发生凝聚和沉淀，从水中分离出来，使废水得以净化。第21页，课件共47页，创作于2023年2月（三）活性污泥1.活性污泥的组成

活性污泥是一种褐色絮状体，充满了各种微生物如细菌、真菌、原生动物和后生动物，还含有一些无机物和分解中的有机物，它们组成了一个特有的生态系统。其中最重要的是细菌和原生动物两类。

第22页，课件共47页，创作于2023年2月2.活性污泥的性能（1）污泥浓度也称混合液悬浮固体（MLSS）

是指曝气区内1升混合液所含悬浮物量，以mg/L表示。它反映出活性污泥所含微生物多少和处理有机物能力的强弱。包括具有活性的微生物群体、自身氧化残留物、微生物不能降解的有机物和无机物等四部分。适宜的浓度应根据具体情况确定，一般废水处理可取2×103~4×103mg／L。第23页，课件共47页，创作于2023年2月（2）沉降比（SV％）1L混合液静置沉降30min后，沉淀污泥占混合液的体积百分比。它反映出污泥的凝聚-沉淀性能和污泥量的多少，以便控制污泥排除时间和排除数，一般取15％－40％左右。第24页，课件共47页，创作于2023年2月（3）污泥指数（SVI）

污泥指数也称污泥容积指数，是指混合液经30min沉降后，1g干污泥在湿的时候所占体积以cm3/g计。第25页，课件共47页，创作于2023年2月（4）污泥龄（Q0）也称污泥停留时间（简称SRT）或细菌平均停留时间（简称MCRT）。第26页，课件共47页，创作于2023年2月（5）区域沉淀速度（ZSV）

当活性污泥浓度大于500mg/L时，污泥沉降以区域沉淀方式进行，泥水之间有明显的界面，此界面的沉淀速度叫区域沉淀速度。易沉淀污泥的ZSV值约为6m/h。第27页，课件共47页，创作于2023年2月（四）曝气及曝气设备

以一定的方法和设备使空气中的氧（或纯氧）溶解于混合液并提供适宜的搅拌，这一过程称之为曝气。曝气在本质上是气液两相间的质量传递过程，增大气液两相的接触面积和混合液的流动程度都有利于氧溶解速率的提高。

活性污泥法中常用的曝气设备主要有三种类型：鼓风、表面曝气及射流。第28页，课件共47页，创作于2023年2月

无论选用哪一种曝气设备，都应满足以下要求:

①产生并维持有效的气液两相接触，提供充足的氧气以保持在整个生物氧化过程中混合液中溶解氧的浓度基本恒定。

②在曝气区内应产生充分的混合作用和水的循环流动。

③维持液体的足够速度使水中的活性污泥、不溶性有机物处于悬浮状态。第29页，课件共47页，创作于2023年2月四.生物膜法

生物膜法也是一种典型的好氧生物处理方法，它是将废水通过某些载体（如碎石、炉渣、塑料蜂窝、圆盘等），好氧微生物和原生动物，后生动物等则在载体上生长繁殖形成生物膜，吸附和氧化分解有机物，使污水得以净化。

根据装置的不同，生物膜法可分为生物滤池，生物转盘和生物接触氧化法等三类。第30页，课件共47页，创作于2023年2月（一）生物膜法处理废水的机理1.生化反应机理第31页，课件共47页，创作于2023年2月2.生物膜的培养和驯化

即先使微生物在载体表面生长繁殖、形成生物膜即“挂膜”，然后使膜上微生物产生一定变异，逐渐适应所处理的废水水质，前者称培养，后者为驯化。培养和驯化可采用以下几种方法进行：

（1）先将生活污水送人滤池，待生物膜形成后，再逐渐投加待处理工业废水，加以驯化。（2）将生活污水与待处理的工业废水混合送人滤池，然后将废水比例逐渐增大，同时进行培养和驯化两个过程。

（3）用其他污水处理厂的活性污泥或生物膜进行接种培养，然后逐渐增大待处理废水量加以驯化。第32页，课件共47页，创作于2023年2月（二）生物滤池

生物滤池按其结构可分成普通生物滤池和塔式生物滤池两种，它们都是由滤床，布水设备和排水系统三部分组成。

进人生物滤池的污水，一般经过预处理以去除悬浮物，油脂等易堵塞滤料的物质，并对pH值、氮、磷等加以调整。第33页，课件共47页，创作于2023年2月（三）生物转盘

生物转盘也称旋转式生物反应器，其工作原理与生物滤池相同，只是构造形式不同。它是由盘片、反应槽、转轴和驱动装置组成。

生物转盘是一组固定在同一轴上的数十片间距很近的等直径圆盘组成。操作时圆盘的一半浸没在废水中，当圆盘转动时，废水中微生物便吸附在圆盘表面，生长繁殖，形成生物膜。生物膜与废水接触吸附了废水中的有机物，当圆盘离开水时，生物膜从空气中吸取氧，在酶的作用下使有机物氧化分解，同时使生物膜得到再生，恢复了吸附氧化分解有机物的能力。第34页，课件共47页，创作于2023年2月四.生物塘法

生物塘法具有简单、经济、运行稳定可靠、处理效率高等优点，有占地面积大的缺点。（一）生物塘

生物塘可以是天然的或经过人工修整的河道、池塘、洼地，也可以是由人工修成的浅水池。进出水口分设在塘的两端，塘前设沉淀池或预沉带，以除去较大的固体颗粒，预沉带和净化带之间可设潜水坝以截留沉淀物。第35页，课件共47页，创作于2023年2月（二）生物塘的类型兼性塘水深在1－2m，在塘内不同深度水域分别进行好氧反应与厌氧反应。第36页，课件共47页，创作于2023年2月水生生物氧化塘

水生生物氧化塘是在普通氧化塘内种植具有净水功能的水生植物或培殖水生动物，以强化氧化塘的净化功能。

（1）水生植物氧化塘在塘内种植水葫芦、水浮蓬、水葱、芦苇等水生植物，它们都有较强的吸收、分解有机物的能力，因此可提高氧化塘的处理能力，缩短污水停留时间。

（2）生态系统塘主要是普通好氧和兼性塘。它依靠藻菌共生系统工作，无法对藻类生长进行控制，致使出水中藻类含量过多。如果在塘内养殖鱼、蚌、螺等水生动物和鸭，鹅等家禽，在运转正常时，出水含藻量可降低，BOD、COD、氮、磷等也有较高的去除率。第37页，课件共47页，创作于2023年2月六.厌氧生物法

厌氧生物处理是在无氧的情况下，利用兼性菌和厌氧菌，分解有机物的一种生物处理法。不仅适于污泥的稳定处理，也适用于工业有机废水的处理。厌氧生物法处理工业有机废水明显优于好氧生物法。厌氧法可以使废水中90％以上可生物降解的有机物以副产品甲烷气体的形式转变为能量；第38页，课件共47页，创作于2023年2月厌氧法的特点

优点：无需供氧设备，节省能源；污泥产量少（约为好氧法的l／5）；容积负荷高（为好氧法的3倍）；进水浓度高，一般进水COD可达5000～10000mg/L（为好氧法10倍）；可承受较大的负荷变化冲击；投资少，运行费用低（比好氧装置投资低25％，运行费用低一倍）。缺点：微生物生长繁殖速度慢，处理时间较长，对低浓度有机污水处理效率低。第39页，课件共47页，创作于2023年2月厌氧发酵的几个阶段大分子有机物（碳水化合物，蛋白质，脂肪等）水解细菌的胞外酶水解的和溶解的有机物酸化产酸细菌有机酸醇类醛类等H2，CO2乙酸化乙酸细菌乙酸甲烷化甲烷细菌CH4CH4甲烷细菌第40页，课件共47页，创作于2023年2月液化阶段气化阶段（甲烷化阶段）：（酸化阶段）：大分子有机物被水解，酸化成以有机酸为主的化合物及CO2，H2，H2S，NH3等气体，同时PH值迅速下降。由于NH3的溶解产物