工業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)與生物加工技術(shù)課件

1、第十五章 廢水生物處理法 第一節(jié) 概述 污水按污染源可分為無(wú)機(jī)污水和有機(jī)污水。生物方法處理污水的基本原理是：利用生物體的新陳代謝過(guò)程，將污水中的有機(jī)物消耗掉，以CO2排放到空氣中和形成菌體以活性污泥的形式沉淀出來(lái)。生物方法在有機(jī)廢水的處理中具有獨(dú)到之處：投資及運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低，適宜大量處理；處理效果較理想；處理徹底，不會(huì)造成二次污染；處理過(guò)程操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行條件易于控制；能夠回收部分再生能源。廢水的重要指標(biāo)：1.BOD：生物耗氧量，利用耗氧微生物氧化分解水中的有機(jī)物時(shí)所消耗的溶解氧的量，以氧的mg/L表示。BOD實(shí)際表示的是廢水中可生化降解的那部分有機(jī)物的相對(duì)含量，因此BOD與水體的污染程度呈正相關(guān)。

2、2.COD：化學(xué)耗氧量，在一定條件下，用強(qiáng)氧化劑催化處理被測(cè)水樣，在進(jìn)行化學(xué)氧化時(shí)所消耗的強(qiáng)氧化劑的量，以氧的mg/L表示。它可以作為水體有機(jī)物相對(duì)含量的指標(biāo)。常用的氧化劑為：重鉻酸鉀、酸性高錳酸鉀。3.TOC：總有機(jī)碳，水體中所含的在105條件下的可燃燒碳。4.固形物TS：水體樣在103105時(shí)的恒重干燥物；SS：懸浮固形物，即可濾出固形物；DS：可溶性固形物；VS：揮發(fā)性固形物；FS：非揮發(fā)性固形物第二節(jié) 厭氧生物處理法廢水的厭氧處理主要用于高濃度有機(jī)廢水的前處理一、厭氧法的優(yōu)點(diǎn)1產(chǎn)生的沼氣可用于發(fā)電或作為能源沼氣中的主要成分是甲烷，含量5075%之間，是一種很好的燃料。以日排COD10t

3、的工廠為例，若COD去除率為80%，甲烷產(chǎn)量為理論的80%時(shí)，則可日產(chǎn)甲烷2240m3,其熱值相當(dāng)于3.85t原煤，可發(fā)電5400度。2對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的需求量少好氧方法BOD：N：P=100：5：1，而厭氧方法為（350500）：5：1，相比而言對(duì)N、P的需求要小的多，因此厭氧處理時(shí)可以不添加或少添加營(yíng)養(yǎng)鹽。3產(chǎn)生的污泥量少，運(yùn)行費(fèi)用低繁殖慢；不需要曝氣 基于這些優(yōu)點(diǎn)，厭氧處理在食品、釀造、制糖等工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。二、厭氧法的缺點(diǎn)1出水的有機(jī)物濃度高于好氧處理；發(fā)酵分解有機(jī)物不完全；2對(duì)溫度變化較為敏感；工業(yè)中需要設(shè)置進(jìn)水的控溫裝置，37。3厭氧微生物對(duì)有毒物質(zhì)較為敏感；但經(jīng)過(guò)毒物馴化處理的厭

4、氧菌對(duì)毒物的耐受力常常會(huì)極大地提高。4. 初次啟動(dòng)過(guò)程緩慢,處理時(shí)間長(zhǎng)好氧處理體系的活性污泥或生物膜通常只需要7天就可以培育成功，而厭氧處理體系的活性污泥或生物膜一般需要812周才可以培育成功 5處理過(guò)程中產(chǎn)生臭氣和有色物質(zhì)臭氣主要是硫化氫氣體以及硫醇、氨氣、有機(jī)酸等。同時(shí)硫化氫還會(huì)與水中的鐵離子等金屬離子反應(yīng)形成黑色的硫化物沉淀，使處理后的廢水顏色較深，需要添加后處理設(shè)施，進(jìn)一步脫色脫臭。厭氧活性污泥的性質(zhì)和組成由兼性厭氧菌和專性厭氧菌與廢水中的有機(jī)雜質(zhì)形成的污泥顆粒。呈灰色至黑色。有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用，有一定的沉降性能。顆粒厭氧活性污泥的直徑在05mm以上。微生物的組成主

5、要有六種：由外到內(nèi)水解細(xì)菌、發(fā)酵細(xì)菌、氫細(xì)菌和乙酸菌、甲烷菌 、硫酸鹽還原菌、厭氧原生動(dòng)物其中產(chǎn)甲烷絲菌是厭氧活性污泥的中心骨架。二）厭氧活性污泥凈化廢水的作用機(jī)理復(fù)雜污染物的厭氧降解過(guò)程可以分為四個(gè)階段水解階段、發(fā)酵階段（又稱酸化階段）、 產(chǎn)乙酸階段、產(chǎn)甲烷階段。框圖表示見(jiàn)下圖 1水解階段在細(xì)菌胞外酶的作用下大分子的有機(jī)物水解為小分子的有機(jī)物。2發(fā)酵階段 梭狀芽孢桿菌、擬桿菌等酸化細(xì)菌吸收并轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的化合物分泌到細(xì)胞外，產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨等。3產(chǎn)乙酸階段上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)，這一階段的主導(dǎo)細(xì)菌是乙酸菌。同時(shí)水中有硫酸鹽

6、時(shí)，還會(huì)有硫酸鹽還原菌參與產(chǎn)乙酸過(guò)程。4產(chǎn)甲烷階段乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被轉(zhuǎn)化為甲烷和以及甲烷菌細(xì)胞物質(zhì)。經(jīng)過(guò)這些階段大分子的有機(jī)物就被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳、氫氣、硫化氫等小分子物質(zhì)和少量的厭氧污泥。厭氧活性污泥處理的工藝流程厭氧生物反應(yīng)器發(fā)展第一代厭氧反應(yīng)器化糞池工作原理2級(jí)(平流沉淀+厭氧污泥消化)缺點(diǎn)：污泥量少、易被帶出，靜態(tài)消化 全國(guó)各地使用廣泛，為生活污水的預(yù)處理液固分離處理污泥及厭氧殺寄生蟲及病菌沼氣阻擋收集污泥沉降第二代厭氧反應(yīng)器：UASB反應(yīng)器克服了第一代的缺點(diǎn)，且處理污水工業(yè)級(jí)UASB裝置全世界有幾千座UASB反應(yīng)器，占所有厭氧反應(yīng)器（第二代以上）總數(shù)的6

7、4%，應(yīng)用廣泛。第三代厭氧生物反應(yīng)器EGSB IC UBF厭氧膨脹顆粒污泥床內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器流式污泥床過(guò)濾器第三節(jié) 好氧生物處理法 借助一些特殊裝置，通過(guò)人工或自然的方式供給氧氣，用來(lái)強(qiáng)化和維持好氧微生物的活動(dòng)，促使菌體分解利用廢水的有機(jī)物。一、活性污泥法：又稱曝氣法，是好氧微生物在通氣條件下凈化污水的方法。活性污泥：由菌膠團(tuán)形成菌、原生動(dòng)物、有機(jī)和無(wú)機(jī)膠體以及懸浮物組成的直徑為0.050.5毫米的絨絮狀顆粒。能吸附、氧化、分解有機(jī)物。復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)：細(xì)菌占90%-95%有機(jī)物細(xì)胞物質(zhì)與CO2可培養(yǎng)、馴化。菌膠團(tuán)二、氧化塘法：大面積敞開(kāi)式的污水處理塘。利用細(xì)菌與藻類共生系統(tǒng)來(lái)分解污水中的有機(jī)污染物，使污水