第2章废水生物处理简介-第二章废水生物处理简介

‰什么是“废水生物处理”？‰“废水生物处理”的主要内容是什么？‰学习“废水生物处理”后能做什么？‰生物处理的基本概念‰生物处理法在废水处理中的地位‰生物处理法的分类第二章第二章废水生物处理简介废水生物处理简介什么是什么是““废水生物处理废水生物处理””？？♠废水中不同类型的污染物需要采用不同的处理方法和工艺进行处理♠废水生物处理的对象主要是：两大类污染物：两大类污染物：有机物；营养元素——氮和磷两大类废水：两大类废水：生活污水或城市污水有机工业废水♠废水生物处理的主体是微生物例例11：生活污水或城市污水的处理：生活污水或城市污水的处理进水水质：COD≈400mg/lBOD≈200mg/lSS≈200mg/l出水水质：COD≈40mg/lBOD≈15mg/lSS≈20mg/l排放标准：COD≤100mg/lBOD≈30mg/lSS≈70mg/l高碑店污水处理厂的工艺流程图高碑店污水处理厂的工艺流程图污泥的厌氧消化活性污泥系统例例11：生活污水或城市污水的处理：生活污水或城市污水的处理高碑店污水处理厂的工艺流程图高碑店污水处理厂的工艺流程图初沉池曝气池二沉池一期二期污泥处理曝气池曝气池&&活性污泥活性污泥活性污泥好氧微生物曝气池曝气池&&微生物微生物0.1mm钟虫小口钟虫草履虫盖纤肾形虫变形活性污泥中的后生动物轮虫线虫曝气池曝气池&&曝气系统曝气系统曝气原理、方法、设备、设计计算其它的好氧生物工艺其它的好氧生物工艺办公楼二期预留地进水泵房SBR池格栅、沉砂鼓风机房污泥井污泥脱水机房锅炉房SBRSBR工艺、工艺、CASTCAST工艺工艺SBRSBR工艺工艺SBR池鼓风机房滗水器污泥脱水机房锅炉房滗水器其它的好氧生物工艺其它的好氧生物工艺氧化沟工艺氧化沟工艺(ORBAL(ORBAL氧化沟氧化沟))曝气转刷曝气转蝶曝气转蝶曝气转刷曝气转刷氧化沟工艺氧化沟工艺(Carrousel(Carrousel氧化沟氧化沟))曝气叶轮曝气叶轮曝气生物滤池（曝气生物滤池（BAFBAF工艺）工艺）格栅间预处理一级曝气生物滤池一级曝气生物滤池二级曝气生物滤池进水泵房曝气生物滤池（曝气生物滤池（BAFBAF工艺）工艺）二级曝气生物滤池一级曝气生物滤池例例22：啤酒废水的生物处理：啤酒废水的生物处理进水水质：COD≈2500mg/lBOD≈1200mg/lSS≈200mg/l排放标准：COD≤150mg/lBOD≤30mg/lSS≤70mg/l出水水质：COD≤50mg/lBOD≤50mg/lSS≤50mg/l例例22：啤酒废水的生物处理：啤酒废水的生物处理武汉东西湖啤酒厂废水处理工程的工艺流程图武汉东西湖啤酒厂废水处理工程的工艺流程图格栅井调节池污泥脱水机房泥饼外运沼气贮柜图例UASB反应器氧化沟污水管线污泥管线沼气管线回流管线沉淀池浓缩池集泥井武汉欧联东西湖啤酒废水处理流程图出水水封罐脱硫塔原废水厌氧生物处理好氧生物处理沼气收集污泥处理武汉东西湖啤酒厂武汉东西湖啤酒厂厌氧UASB反应器好氧氧化沟武汉东西湖啤酒厂武汉东西湖啤酒厂厌氧UASB反应器好氧氧化沟武汉东西湖啤酒厂武汉东西湖啤酒厂UASBUASB的工作原理图的工作原理图颗粒污泥成熟后的扫描电镜照片颗粒污泥成熟后的扫描电镜照片（运行（运行180180天）天）层状结构层状结构FISHFISH技术在颗粒污泥研究中的应用技术在颗粒污泥研究中的应用MX825探针产甲烷丝菌MB1174探针产甲烷杆菌MS1414探针产甲烷八叠球菌本课程的目的与内容本课程的目的与内容¾介绍废水生物处理的基本原理——理论知识:几种主要废水生物处理工艺的基本原理；废水生物处理过程的主要影响因素；废水处理过程中的反应动力学等。¾介绍各种废水生物处理工艺——工艺常识各种废水生物处理的工艺流程、特点及典型参数；¾介绍与废水生物处理有关的设计计算、工程设计以及有关的工程实例——工程实践生物反应池的有效容积、污泥浓度、曝气量、产气量、剩余污泥产量、热量衡算等。生物处理的基本概念生物处理的基本概念废水生物处理的目的：废水生物处理的目的：♦絮凝和去除废水中不可自然沉淀的胶体状固体物♦稳定和去除废水中的有机物♦去除营养元素氮和磷废水生物处理的重要性：废水生物处理的重要性：♦城市污水中约有60%以上的有机物只有用生物法去除才最经济；♦废水中氮的去除一般来说只有依靠生物法；♦目前世界上已建成的城市污水处理厂有90%以上是生物处理法；♦大多数工业废水处理厂也是以生物法为主体的。生物处理的基本概念生物处理的基本概念微生物在废水生物处理中的作用微生物在废水生物处理中的作用♦去除有机物（以COD或BOD5表示），去除其它无机营养元素如N、P等♦絮凝沉淀和降解胶体状固体物♦稳定有机物微生物代谢过程简介微生物代谢过程简介有机物新细胞物质CO2、H2O微生物生物残渣内源呼吸分解合成微生物代谢所需要的几个基本要素：微生物代谢所需要的几个基本要素：♦能源；能源；♦♦碳源；碳源；♦♦无机营养元素无机营养元素————NN、、PP、、SS、、KK、、CCaa、、MMgg等等♦♦有机营养物（生长因子，如维生素、生物素等）有机营养物（生长因子，如维生素、生物素等）废水生物处理涉及的微生物代谢过程废水生物处理涉及的微生物代谢过程：：♦化能异养型代谢化能异养型代谢♦♦化能自养型代谢化能自养型代谢♦♦光能自养型代谢光能自养型代谢♦♦光能异养型代谢光能异养型代谢化能异养型代谢化能异养型代谢有机碳终产物营养物质细胞物质能量有机残渣内源呼吸分解代谢合成代谢化能自养型代谢化能自养型代谢无机碳终产物营养物质细胞物质能量有机残渣还原态无机物氧化态无机物内源呼吸分解代谢合成代谢光能自养型代谢光能自养型代谢无机碳营养物质细胞合成太阳光能量终产物有机残渣内源呼吸光合作用合成代谢废水生物处理中的重要微生物废水生物处理中的重要微生物微生物微生物非细胞形态的微生物细胞形态的微生物病毒、噬菌体真核生物酵母菌原生动物后生动物原核生物蓝藻（蓝细菌）细菌放线菌真菌霉菌藻类生物处理中的重要微生物生物处理中的重要微生物细菌细菌——是废水生物处理工程中最主要的微生物♦真细菌(eubacteria)、古细菌(archaebacteria)♦根据需氧情况不同根据需氧情况不同：好氧细菌、兼性细菌、厌氧细菌；♦根据能源碳源利用情况的不同根据能源碳源利用情况的不同：光合细菌——光能自养菌、光能异养菌；非光合细菌——化能自养菌、化能异养菌♦根据生长温度的不同根据生长温度的不同：低温菌(−10~15ºC)、中温菌(15~45ºC)、高温菌(45ºC)温度与细菌生物活性之间的关系温度与细菌生物活性之间的关系注：图中的纵标为相对活性，以25°C为基准。中温带好氧细菌厌氧细菌厌氧细菌温度（°C）高温带相对活性生物处理中的重要微生物生物处理中的重要微生物真菌：真菌：¾特点：1)能在低温和低pH值的条件生长2)在生长过程中对氮的要求较低（1/2）3)能降解纤维素。¾应用：1)处理某些特殊工业废水2)固体废弃物的堆肥处理原生动物：原生动物：¾原生动物主要以细菌作为食物；¾种属与数量的变化，与出水水质相关，可作为指示生物。后生动物：后生动物：¾后生动物以原生动物和细菌作为食物；¾也可作为指示生物。生物处理法在废水处理中的地位生物处理法在废水处理中的地位有机物在废水中的存在形式及其主要去除方法有机物在废水中的存在形式及其主要去除方法♦颗粒状有机物(1μm)：可采用机械沉淀法去除♦胶体状有机物(1nm~100nm)：不能用机械沉淀法去除♦溶解性有机物(1nm)：以分散的分子状态存在于水中废水处理程度的分级废水处理程度的分级ƒƒ一级处理一级处理————预处理或前处理；预处理或前处理；ƒƒ二级处理二级处理————生物处理；生物处理；ƒƒ三级处理三级处理————深度处理深度处理废水处理程度的分级废水处理程度的分级一级处理：一级处理：ƒ去除效果：EBOD≈30%,ESS≈50%ƒ功能：1）去除大颗粒状有机物，以减轻后续生物处理的负担；2）调节水量、水质、水温等，有利于后续的生物处理。ƒ主要方法：物化法，沉砂、沉淀、气浮、除油、中和、调节、加热或冷却等二级处理：二级处理：ƒ去除效果：EBOD≈85~90%，ESS≈90%ƒ功能：大量去除胶体状和溶解状有机物，保证出水达标排放ƒ方法：各种形式的生物处理工艺废水处理程度的分级废水处理程度的分级三级处理：三级处理：♦目的：去除二级处理出水中残存的SS、有机物，或脱色、杀菌，或脱氮、除磷——防止水体富营养化♦方法：物化法——超滤、混凝、活性炭吸附、臭氧氧化、加氯消毒等；生物法——生物脱氮除磷、生物陶粒、生物活性炭、曝气生物滤池等废水处理程度的分级废水处理程度的分级城市污水处理厂的典型流程城市污水处理厂的典型流程北京市酒仙桥污水处理厂北京市酒仙桥污水处理厂一级处理二级处理污泥回流原废水粗细格栅进水泵房沉砂池初沉池曝气池二沉池接触池出水泥饼外运集泥井污泥回流泵房污泥浓缩池一级消化池二级消化池污泥脱水机房空气CL2或其它消毒剂絮凝剂上清液回流二级处理一级处理三级处理城市污水处理厂的典型流程城市污水处理厂的典型流程我国水环境中有机物污染现状我国水环境中有机物污染现状♦♦废水排放量巨大废水排放量巨大——总废水量达400亿m3(1.1×108m3/d)，其中工业废水和城市生活污水近各50%，处理率低♦♦主要污染物是主要污染物是有机物有机物和和氮磷营养盐氮磷营养盐我国城市污水处理概况我国城市污水处理概况年份污水厂处理能力处理率1921上海北区污水厂4×104m3/d1926上海东、西区污水厂到1980全国238个城市,仅有16个建有39个污水厂85×104m3/d1.7%其中二级处理厂19.3万m3/d0.39%到1985年底33个城市，63个污水厂220×104m3/d2.2%其中一级处理厂20个73×104m3/d0.66%二级处理厂43个147×104m3/d1.54%到1996年底全国640多个城市,共建有160多个污水厂812×104m3/d6.7%目前，在全国范围内已经建成很多城市废水处理厂，估计目前我国的城市废水处理率已经达到近20%。我国已有的大型污水处理厂我国已有的大型污水处理厂年份污水厂处理能力1985天津纪庄子污水厂26×104m3/d1990北京高碑店污水厂50×104m3/d(一期，90～93)100×104m3/d(二期，95～99)1994天津东郊污水厂34×104m3/d其它西安大白杨污水厂32×104m3/d南京污水厂26×104m3/d上海天山污水厂10.5×104m3/d杭州四堡污水厂20×104m3/d郑州污水厂12×104m3/d污染物的主要来源：污染物的主要来源：♦生活污水：COD=400~500mg/l,BOD5=200~300mg/l♦工业废水：轻工、食品、石油化工等啤酒废水：8~20m3废水/m3酒,COD=2000~3500mg/l酒精废水：12~15m3废水/m3酒,COD=3~6万mg/l味精废水：25~35m3废水/吨味精,COD=6~10万mg/l造纸黑液：120~600m3废水/吨纸浆,COD=10~15万mg/l………生物处理法的分类生物处理法的分类生物处理法天然生物处理人工生物处理生物稳定塘土地处理系统好氧生物处理厌氧生物处理活性污泥法生物膜法传统厌氧消化现代高速厌氧反应器