湖北工业大学废水好氧生物处理技术.

第四章废水好氧生物处理技术第一节废水处理的基础知识现代废水处理技术按其作用原理和去除对象可分为物理法、化学法和生物法。是指利用物理作用，分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变水的化学性质，如重力分离、气浮、反渗透、离心分离、蒸发等。使用的处理设备和构筑物有格栅、筛网、沉砂池、沉淀池、滤池、微滤机、气浮装置、离心机等。1、废水的物理处理方法是由一组平行的金属栅条制成的框架，斜置成60o～70o于废水流经的渠道上，当废水流过时，呈块状的污染物即被栅条所截留，而从废水中去除。通过本身的重力作用使固体物质与水分离。这种工艺分离效果好，简单易行，应用广泛，是一种重要的处理单元。沉淀池主要用于去除废水中大量的呈颗粒状的悬浮固体，沉砂池主要去除废水中相对密度较大的固体颗粒。对于一些相对密度接近于水的细微颗粒，可采用气浮装置，使空气以细小气泡的形式散步于水中，并与颗粒附聚在一起，形成浮选体，上浮到水面而与水分离。是向废水中投加某些化学物质，通过化学反应作用来分离、转化、破坏或回收废水中的污染物，并使其转化为无害物质，如混凝、中和、氧化还原、吸附、电渗析、汽提、萃取等处理工艺。用化学方法消除废水中过量的酸或碱，使其pH值达到中性左右的过程。向废水中投加某些化学物质，使它与水中某些溶解物质产生反应，生成难溶盐沉淀下来。这种方法一般处理含重金属离子的工业废水。向水中投加一定量的药剂，经化学反应过程，使水中呈胶状的污染物质形成絮状体，再经过沉淀或气浮的过程，使污染物从废水中分离出来。溶解于废水中的有毒、有害物质在氧化还原反应中，被转化为无毒无害的新物质。使用的氧化剂有空气中的氧、臭氧、氯气等；还原剂有铁、锌、石灰等。是指不同界面上的物质传递。在废水处理中常用的吸附剂有活性炭、磺化煤、沸石、硅藻土、焦炭等。在废水处理中应用较广，使用的离子交换剂分为无机离子交换剂、有机离子交换树脂两大类。渗析、电渗析、超滤、反渗透等技术都是通过一种特殊的半透膜，分离水中离子和分子的技术统称为膜分离法。电渗析、反渗透法主要用于水的脱盐和回收某些重金属离子等。反渗透分离的溶质粒径小，除盐率高，所需工作压力大。超滤所用材质和反渗透可以相同，但超滤是筛滤作用，分离溶质粒径大，透水率高，除盐率低，工作压力小。（一）废水水质指标与排放标准生活污水：居民在日常生活中产生的废水，包括厨房洗涤、沐浴、衣物洗涤等的废水及冲洗厕所的污水等。工业废水：在工业生产过程中所排出的废水，其成分主要取决于生产过程中应用的原料和化学品。不经处理即排放的工业废水成为生产废水，处理后排放的工业废水成为生产污水。废水水质指标种类有：有毒物质、有机物质、固体物质、pH值、色度、温度等。水质是指水和其中所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性。水质指标则表示水中杂质的种类、成分和数量，是判断水质的具体衡量标准，间接表示出水体受污染的程度。1.水质指标某些水体中的污染物往往对人体和生物有毒害作用，但这些有毒物质往往又都是有用的工业原料，可以回收利用。有毒和有用物质的含量是污水处理与利用工作中的重要水质标准，应通过水质分析加以确定。1.水质指标（1）有毒和有用物质（1）有毒物质1.水质指标（2）有机物有机物的成分比较复杂，难以准确测定，通常采用生化需氧量(BOD)和化学需氧量(COD)两个指标表示有机物的含量。如果水中的有机物含有毒性，则需要分别测定这些有毒物质的数量。有机物是很多微生物的良好养料，微生物利用有机物的同时要消耗水中的溶解氧，当溶解氧得不到有效补充时有机物开始腐化，产生臭气；有毒有机物会对生物体产生危害。废水中有机物的浓度也是一个重要的水质指标。化学需氧量（COD）：是指利用化学氧化剂（如重铬酸钾）将水中的还原性物质（如有机物）氧化分解所消耗的氧量。它反映了水体受到还原性物质污染的程度，用COD表示。当水体中存在有毒有机物时，一般不能准确测定废水中BOD的值，采用COD值可以较准确地测定废水中有机物的含量，但COD值不能区别可生物降解和不可生物降解的物质。常用的化学氧化剂有K2Cr2O7和KMnO4，但前者的氧化能力更强，能使水体中80%-100%的有机物迅速氧化，由此测得的COD值应标以“CODCr”。生化需氧量(BOD)，指水中所含的有机物被微生物生化降解时所消耗的氧气量。是一种以微生物学原理为基础的测定方法。所有影响微生物降解的因素，如温度的时间等将影响BOD的测定。最终的BOD是指全部的有机物质经生化降解至简单的最终产物所需的氧量。一般采用20℃和培养5天的时间作为标准。以BOD表示，通常用亳克/升或ppm作为BOD的量度单位。BOD越大，表示水体中的有机物越多，污染越严重。由于有机物全部分解稳定所需时间很长，可达100天以上，实际上常采用20oC温度条件下5天的生化需氧量作为衡量污染水体中的有机物浓度，通常用BOD5来表示。我国对地面水环境质量标准的规定为：一级水BOD5＜1mg/L；二级水＜3mg/L；三级水＜4mg/L，若＞10mg/L时，表示该水已严重污染。废水的可生化性16根据BOD5与CODcr的比值大小判断：B/C0.45B/C0.30B/C0.25B/C0.2生化性好可生化较难生化不易生化按溶解性分溶解性固体（DS）对水样经过滤操作后，滤液在105~110℃温度下烘干后的蒸发残渣就是溶解性固体滤渣经烘干后的质量就是悬浮固体。悬浮固体（SS）（3）固体物质挥发性固体（VS）在600℃温度下，将水样蒸发干燥后的固体灼烧而减少的成分称为挥发性固体。可粗略代表固体中有机物的含量灼烧后的残余物质称为固定性固体。可代表固体中的无机物含量固定性固体（FS）（3）固体物质按挥发性分固体物质溶解性固体悬浮固体按溶解性分挥发性物质固定性物质按挥发性分悬浮固体和挥发性固体是表示废水强度的重要指标，是废水处理工程设计的重要参数之一。1.水质指标水体生物及细菌对pH值比较敏感，因而pH值的变化会影响污水的净化和水体自净。pH值是废水重要污染指标之一。pH值带有颜色的水会减弱水体的透光性，影响水体中生物的生长，也容易令人生厌。颜色也是一个重要的污染指标。颜色1.水质指标根据废水的温度，可以确定在回用或处理之前是否需要冷却或加热。温度某些废水中含有大量的微生物，其中可能有对人体健康有害的病原微生物，通常是判断地面水和饮用水的重要指标之一。微生物第二节有机污水的生物处理一、有机污水生物处理的基本原理水体自净：天然水体受到污染后，在没有人为干预的条件下，可借助水体自身的能力使之得到净化。水体自净过程主要包括：稀释、沉降、扩散等物理作用；氧化、还原、分解、絮凝等化学作用和生物降解作用，而生物降解即生物净化作用是水体自净的主要动力。污水生物处理法：通过创造适宜的条件，使微生物高浓度的富集在特定的构筑物，即污水处理装置中，充分利用微生物的作用，高速度、高效率的分解/转化污水中的污染物，从而使污水得到净化。根据处理过程中起作用的微生物对氧气要求的不同，可将污水处理分为好氧处理与厌氧处理污水生物处理方法概述1.定义：通过微生物的新陈代谢作用，将废水中的有机物的一部分转化为微生物的细胞物质，另一部分转化为比较稳定的化学物质（无机物或简单有机物）的方法。废水的生物处理（一）概述细菌——动胶菌属、球衣菌属和甲烷菌属真菌——藻类、半知菌和酵母原生动物——纤毛虫纲的草履虫、游仆虫等微小的后生动物——轮虫、线虫等微生物污水生物处理法：通过创造适宜的条件，使微生物高浓度的富集在特定的构筑物，即污水处理装置中，充分利用微生物的作用，高速度、高效率的分解/转化污水中的污染物，从而使污水得到净化。根据处理过程中起作用的微生物对氧气要求的不同，可将污水处理分为好氧处理与厌氧处理生物处理法好氧处理厌氧处理自然条件下人工条件下自然条件下人工条件下水体自净——好氧稳定塘土壤自净——污水灌溉及渗滤活性污泥法——曝气池，氧化沟生物膜法——生物滤池及生物转盘堆肥厌氧稳定塘化粪池、厌氧消化池及污泥床3.废水生物处理方法分类2.用生物法处理废水对水质的要求由于生物法中的各种微生物生长与水质关系密切，因而必须控制适宜的水质指标以保证微生物能够正常的生长和工作。好氧生物处理厌氧生物处理备注氧气需不需温度℃10~4030~40只代表常用的中温细菌特点pH6~96.5~7.5BOD5500~1500mg/L之间，不低于50~100mg/L1500mg/L以上BOD：N：P100：5：1（350~500）：5：1工业废水常需要额外补充氮磷源生物处理对水质要求代谢作用有机物+氧+微生物合成新微生物CO2、H2O、NH3SO42-、PO43-能量+4.有机物好氧分解►（1）好氧生物处理法——主要依赖好氧菌和兼性厌氧菌的生化作用来完成处理工艺的过程。►（2）作用机理废水的好氧处理是在提供游离氧的前提下，以好氧微生物为主，使有机物降解的方法。30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，使污染物的浓度下降的处理方法。好氧生物处理好氧生物处理原理31有机物+O2+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%（3）特点反应速度较快，所需反应时间较短，且在反应过程中，基本上没有什么臭气，较卫生，对BOD5浓度在600mg/L以下的废水较为适用。好氧生物处理的特点好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD5浓度小于800mg/L的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。在废水处理工程中，常用的好氧生物处理法有活性污泥法；生物膜法。33二、好氧生物处理第三节活性污泥法36活性污泥法1912年英国的Clark和Gage发现长时间曝气会产生污泥，同时水质明显改善。Arden和Lockett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。37活性污泥法活性污泥(activatedsludge)：是由多种好氧微生物、某些兼性或厌氧微生物以及废水中的固体物质、胶体等交织在一起的呈黄褐色絮体。活性污泥法：是以活性污泥为主体的污水生物处理方法。（一）活性污泥法利用含有大量好氧性微生物的活性污泥，在强力通气的条件下使污水净化的生物学方法。1.活性污泥的性质和生物相活性污泥：以好氧性细菌为主体的微生物和水中的悬浮物质、胶体物质混杂在一起形成的肉眼可见的絮状颗粒。2、活性污泥的性质①颜色以棕褐色为佳，黑色说明厌氧、白色说明无机物过多②含水率在99％左右，密度为1.002~1.006③颗粒大小为0.02~0.2mm比表面积为20~100cm2／mL之间④弱酸性(pH约为6.7)当进水改变时，对进水pH的变化有一定的承受能力。颗粒大小约0.05~0.5mm，表面积为20~100cm2/mL，比重约1.002~1.006，静置时能立即凝聚成较大的绒粒而沉降。絮状体一般呈黄褐色，因水质不同也有呈深灰、灰褐，灰白等色。（一）定义就是以含于废水中的有机污染物为培养基，在有溶解氧的条件下，连续地培养活性污泥，再利用其吸附凝聚和氧化分解作用净化废水中的有机污染物。一、活性污泥法的基本原理42利用活性污泥作为生化反应的主体物；利用曝气设备提供氧源；对体系进行搅拌增加接触和传质过程；通过污泥回流使微生物返回系统；经常排除一部分活性污泥。活性污泥法的基本特点活性污泥降解有机物的过程43活性污泥降解有机物的两个阶段1、吸附阶段由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含有黏性物质，使污水中的有机物转移到活性污泥上去。2、分解阶段转移到活性污泥上的有机物被微生物代谢利用。（1）吸附阶段污水中的污染物与活性污泥微生物充分接触过程中，被具有巨大比表面积（可达2000～10000m2/m3）且表面有多糖类粘性物质的活性污泥微生物所吸附及粘连，从而使污水得到净化。（2）氧化阶段活性污泥在有氧条件下，以吸附及吸收的一部分有机物为