水污染控制2第1章概述

《水污染控制工程》多媒體課件廢水生物處理原理與技術(shù)CollegeofEnvironmentandResourcesFuzhouuniversity福州大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院版權(quán)所有(C)2005-2009主講：方圣瓊課程簡介

什么是“廢水生物處理”？

“廢水生物處理”的主要內(nèi)容是什么？

學(xué)習(xí)“廢水生物處理”后，能做什么？什么是“廢水生物處理”？廢水中不同類型的污染物需要采用不同的處理方法和工藝進(jìn)行處理；廢水生物處理的對象主要是：兩大類污染物：有機物；營養(yǎng)元素——氮和磷

兩大類廢水：

生活污水或城市污水有機工業(yè)廢水廢水生物處理的主體是微生物例1：生活污水或城市污水的處理進(jìn)水水質(zhì)：COD400mg/lBOD200mg/lSS200mg/l出水水質(zhì)：COD40mg/lBOD15mg/lSS20mg/l排放標(biāo)準(zhǔn)：COD60mg/lBOD20mg/lSS20mg/l例1：生活污水或城市污水的處理污泥的厭氧消化活性污泥系統(tǒng)高碑店污水處理廠的工藝流程圖初沉池曝氣池二沉池一期二期污泥處理曝氣池活性污泥好氧微生物生物0.1mm鐘蟲小口鐘蟲草履蟲蓋纖蟲腎形蟲變形蟲活性污泥中的后生動物輪蟲線蟲活性污泥中的原生動物活性污泥中的菌膠團(tuán)曝氣池好氧生物處理新工藝辦公樓二期預(yù)留地進(jìn)水泵房SBR池格柵、沉砂鼓風(fēng)機房污泥井污泥脫水機房鍋爐房SBR工藝、CAST工藝SBR工藝SBR池鼓風(fēng)機房潷水器污泥脫水機房鍋爐房潷水器好氧生物處理新工藝氧化溝工藝(ORBAL氧化溝)曝氣轉(zhuǎn)刷曝氣轉(zhuǎn)刷曝氣轉(zhuǎn)碟Carrousel氧化溝曝氣葉輪好氧生物處理新工藝——曝氣生物濾池（BAF）格柵間預(yù)處理一級曝氣生物濾池一級曝氣生物濾池二級曝氣生物濾池進(jìn)水泵房曝氣生物濾池（BAF工藝）二級曝氣生物濾池一級曝氣生物濾池例2：啤酒廢水的生物處理進(jìn)水水質(zhì)：COD2500mg/lBOD1200mg/lSS200mg/l排放標(biāo)準(zhǔn)：COD150mg/lBOD30mg/lSS70mg/l出水水質(zhì)：COD50mg/lBOD50mg/lSS50mg/l例2：啤酒廢水的生物處理武漢東湖啤酒廠廢水處理工程的工藝流程圖格柵井調(diào)節(jié)池污泥脫水機房泥餅外運沼氣貯柜

圖例UASB反應(yīng)器氧化溝污水管線污泥管線沼氣管線回流管線沉淀池濃縮池集泥井武漢歐聯(lián)東西湖啤酒廢水處理流程圖出水水封罐脫硫塔原廢水厭氧生物處理好氧生物處理沼氣收集污泥處理武漢東西湖啤酒廠厭氧UASB反應(yīng)器好氧氧化溝武漢東西湖啤酒廠UASB的工作原理圖——Paques公司顆粒污泥成熟后的掃描電鏡照片（運行180天）本課程的目的與內(nèi)容介紹廢水生物處理的基本原理——理論知識:幾種主要廢水生物處理方法的基本原理；廢水生物處理過程的主要影響因素；廢水處理過程中的反應(yīng)動力學(xué)；等。介紹各種廢水生物處理工藝——工藝常識：各種廢水生物處理的工藝流程、特點及典型參數(shù)；等。介紹與廢水生物處理有關(guān)的設(shè)計計算、工程設(shè)計以及有關(guān)的工程實例——工程實踐：生物反應(yīng)池的有效容積、污泥濃度、曝氣量、產(chǎn)氣量、剩余污泥產(chǎn)量；等。主要內(nèi)容第一章概述第二章廢水生物處理基本原理第三章好氧生物處理工藝——活性污泥法第四章好氧生物處理工藝——生物膜法第五章好氧生物處理工藝——其它工藝第六章厭氧生物處理工藝第七章營養(yǎng)元素的生物去除（原理與工藝）第八章天然條件下的生物處理第一章概述

1.1

生物處理的基本概念

1.2

生物處理法在廢水處理中的地位

1.3生物處理法的分類1.1

生物處理的基本概念1.1.1生物處理的目的和重要性

廢水生物處理的目的：絮凝和去除廢水中不可自然沉淀的膠體狀固體物

穩(wěn)定和去除廢水中的有機物去除營養(yǎng)元素氮和磷1.1

生物處理的基本概念廢水生物處理的重要性：

城市污水中約有60%以上的有機物只有用生物法去除才最經(jīng)濟；廢水中氮的去除一般來說只有依靠生物法；目前世界上已建成的城市污水處理廠有90%以上是生物處理法；大多數(shù)工業(yè)廢水處理廠也是以生物法為主體的。1.1.2

微生物在廢水生物處理中的作用

去除有機物（以COD或BOD5表示），去除其它無機營養(yǎng)元素如N、P等絮凝沉淀和降解膠體狀固體物穩(wěn)定有機物1.1.3

微生物代謝過程簡介有機物微生物新細(xì)胞物質(zhì)CO2、H2O生物殘渣內(nèi)源呼吸分解合成微生物代謝所需要的幾個基本要素：

能源；

碳源；

無機營養(yǎng)元素——N、P、S、K、Ca、Mg等

有機營養(yǎng)物（生長因子，如維生素、生物素等）廢水生物處理涉及的微生物代謝過程：

化能異養(yǎng)型代謝

化能自養(yǎng)型代謝

光能自養(yǎng)型代謝

光能異養(yǎng)型代謝化能異養(yǎng)型代謝有機碳終產(chǎn)物營養(yǎng)物質(zhì)細(xì)胞物質(zhì)能量有機殘渣內(nèi)源呼吸分解代謝合成代謝化能自養(yǎng)型代謝無機碳終產(chǎn)物營養(yǎng)物質(zhì)細(xì)胞物質(zhì)能量有機殘渣還原態(tài)無機物氧化態(tài)無機物內(nèi)源呼吸分解代謝合成代謝光能自養(yǎng)型代謝無機碳營養(yǎng)物質(zhì)細(xì)胞合成太陽光能量終產(chǎn)物有機殘渣內(nèi)源呼吸光合作用合成代謝1.1.4廢水生物處理中的重要微生物微生物非細(xì)胞形態(tài)的微生物細(xì)胞形態(tài)的微生物病毒、噬菌體真核生物酵母菌原生動物后生動物原核生物細(xì)菌放線菌藍(lán)藻（藍(lán)細(xì)菌）真菌霉菌藻類1.1.4生物處理中的重要微生物細(xì)菌——是廢水生物處理工程中最主要的微生物

真細(xì)菌(eubacteria)、古細(xì)菌(archaebacteria)

根據(jù)需氧情況不同：

好氧細(xì)菌、兼性細(xì)菌、厭氧細(xì)菌；

根據(jù)能源碳源利用情況的不同：

光合細(xì)菌——光能自養(yǎng)菌、光能異養(yǎng)菌； 非光合細(xì)菌——化能自養(yǎng)菌、化能異養(yǎng)菌

根據(jù)生長溫度的不同：低溫菌(10~15oC)、中溫菌(15~45oC)、高溫菌(>45oC)1.1.4生物處理中的重要微生物真菌：特點：

1)能在低溫和低pH值的條件生長

2)在生長過程中對氮的要求較低（1/2）

3)能降解纖維素。應(yīng)用：

1)處理某些特殊工業(yè)廢水

2)固體廢棄物的堆肥處理1.1.4生物處理中的重要微生物原生動物：原生動物主要以細(xì)菌作為食物；種屬與數(shù)量的變化，與出水水質(zhì)相關(guān)，可作為指示生物。后生動物：后生動物以原生動物和細(xì)菌作為食物；也可作為指示生物。1.2

生物處理法在廢水處理中的地位1.2.1有機物在廢水中的存在形式及其主要去除方法顆粒狀有機物(>1m)：可采用機械沉淀法去除膠體狀有機物(1nm~100nm)：不能用機械沉淀法去除溶解性有機物(<1nm)：以分散的分子狀態(tài)存在于水中1.2.2廢水處理程度的分級一級處理——預(yù)處理或前處理；二級處理——生物處理；三級處理——深度處理城市污水處理廠的典型流程北京市酒仙橋污水處理廠一級處理二級處理城市污水處理廠的典型流程污泥回流原廢水粗細(xì)格柵進(jìn)水泵房沉砂池初沉池曝氣池二沉池接觸池出水泥餅外運集泥井污泥回流泵房污泥濃縮池一級消化池二級消化池污泥脫水機房空氣CL2或其它消毒劑絮凝劑上清液回流二級處理一級處理三級處理1.2.2廢水處理程度的分級一級處理：去除效果：EBOD

30%,ESS

50%功能：去除大顆粒狀有機物，以減輕后續(xù)生物處理的負(fù)擔(dān)；調(diào)節(jié)水量、水質(zhì)、水溫等，有利于后續(xù)的生物處理。主要方法：物化法沉砂、沉淀、氣浮、除油、中和、調(diào)節(jié)、加熱或冷卻等1.2.2廢水處理程度的分級二級處理：去除效果：EBOD

85~90%，ESS

90%功能：大量去除膠體狀和溶解狀有機物，保證出水達(dá)標(biāo)排放方法：各種形式的生物處理工藝1.2.2廢水處理程度的分級三級處理：

目的：去除二級處理出水中殘存的SS、有機物，脫色、殺菌，脫氮、除磷——防止水體富營養(yǎng)化

方法：物化法——超濾、混凝、活性炭吸附、臭氧氧化、加氯消毒等；生物法——生物脫氮除磷、生物陶粒、生物活性炭、曝氣生物濾池等1.2.3我國水環(huán)境中有機物污染現(xiàn)狀廢水排放量巨大

——總廢水量達(dá)400億m3(1.1108m3/d)，其中工業(yè)廢水和城市生活污水各近50%，處理率低主要污染物是有機物和氮磷營養(yǎng)鹽

我國城市污水處理概況

年份污水廠處理能力處理率

1921

上海北區(qū)污水廠4104m3/d

1926上海東、西區(qū)污水廠到1980全國238個城市,僅有16個建有39個污水廠

85104m3/d1.7%其中二級處理廠19.3萬m3/d0.39%到1985年底33個城市，63個污水廠220104m3/d2.2%其中一級處理廠20個73104m3/d0.66%二級處理廠43個147104m3/d1.54%到1996年底全國640多個城市,共建有160多個污水廠812104m3/d6.7%

目前，在全國范圍內(nèi)已經(jīng)建成很多城市廢水處理廠，估計目前我國的城市廢水處理率已經(jīng)達(dá)到20%。我國已有的大型污水處理廠

年份污水廠處理能力1985天津紀(jì)莊子污水廠26104m3/d1990北京高碑店污水廠50104m3/d(一期，90～93)100104m3/d(二期，95～99)1994天津東郊污水廠34104m3/d其它西安大白楊污水廠32104m3/d南京污水廠26104m3/d上海天山污水廠10.5104m3/d杭州四堡污水廠20104m3/d福州洋里污水廠20104m3/d污染物的主要來源：生活污水：COD=400~500mg/l,BOD5=200~300mg/l工業(yè)廢水：輕工、食品、石油化工等

啤酒廢水：8~20m3廢水/m3酒,COD=2000~3500mg/l

酒精廢水：12~15m3廢水/m3酒,COD=3~6萬mg/l

味精