污水生化处理方法及工艺介绍

污水生化处理方法及工艺简介2015年3月山西新科联环境技术有限公司——工程技术中心***目录废水好氧生物处理的特点及应用2废水厌氧生物处理的特点及应用4废水好氧生物处理工艺33废水生物处理技术简介31废水厌氧生物处理工艺35废水生物处理技术简介污水处理就是采用各种技术和手段，将污水中所含的污染物质分离去除、回收利用或将其转化为无害物质，使水得到净化。按原理可分为物理处理法是利用物理作用分离污水中呈悬浮固体状态污染物质的方法。主要方法有：格栅截留法、沉淀法、气浮法和过滤法等。化学处理法是利用化学反应的作用分离回收污水中各种污染物质(包括悬浮物、胶体和溶解物等)的方法，主要用于处理工业废水。主要方法有：中和、混凝、电解、氧化还原、汽提、萃取、吸附和离子交换等。生物处理法是利用微生物的代谢作用使污水中呈溶解、胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害物质的方法。主要方法有好氧法和厌氧法两大类。废水生物处理技术简介废水生物处理技术简介废水生化处理的概念废水生化处理作用的主体—微生物生物处理：利用微生物分解氧化有机物这一功能，并采取一定的人工措施，创造有利于微生物的生长、繁殖的环境，使微生物大量增殖，以提高其分解氧化有机物效率的一种废水处理的方法。微生物对污染物降解的巨大潜力个体微小、比表面积大、代谢速率快较大的酵母菌，一般为椭圆形，宽1-5um,长5-30um。比表面积大：大肠杆菌与人相比，其比表面积约为人的30万倍，为营养物的吸收与代谢产物的排泄奠定了基础；代谢速度快：发酵乳糖的细菌在1hr内可分解其自重的1000~10000倍；假丝酵母（Candidautilis）合成蛋白质的能力比大豆强100倍，比食用公牛强10万倍。微生物对污染物降解的巨大潜力种类繁多、分布广泛、代谢类型多样W.B.Whitman(U.OfGeorgia)细菌普查，地球上存在51030个细菌,非常活跃的群体在海、陆、空等一般环境和极端环境中的极端环境微生物；Pseudomonascepacia：能降解90种以上有机物，甲基汞、有毒氰、酚类化合物等都能被微生物作为营养物质分解利用。微生物对污染物降解的巨大潜力繁殖快、易变异、适应性强大肠杆菌在条件适宜时17min就分裂一次；有一种假单胞细菌在不到10min就分裂一次；低温、高温、高压、酸、碱、盐、辐射等条件下可以快速适应；对于进入环境中的“陌生”污染物，微生物可通过突变而改变原来的代谢类型而降解之微生物对污染物降解的巨大潜力废水处理的微生物包括：真细菌、古细菌、真菌、放线菌、藻类、原生动物及后生动物生化处理技术广泛应用于城市生活污水处理及工业废水的二级处理中根据反应器中氧含量，可分为好氧生化处理、兼氧生化处理及厌氧消化处理废水生物处理技术简介微生物呼吸类型微生物的呼吸指微生物获取能量的生理功能好氧呼吸厌氧呼吸根据氧化的底物、氧化产物的不同按反应过程中的最终受氢体的不同自养型微生物无氧呼吸异养型微生物发酵根据受氢体的不同分为微生物的呼吸类型好氧呼吸是营养物质进入好氧微生物细胞后，通过一系列氧化还原反应获得能量的过程。有分子氧参与的生物氧化，反应的最终受氢体是分子氧。依好氧微生物的类型不同，被其氧化的底物不同，氧化产物也不同。好氧呼吸有异养型微生物呼吸和自养型微生物呼吸两种。好氧呼吸微生物的呼吸类型1.异养型微生物异养型微生物以有机物为底物（电子供体），其终点产物为二氧化碳、氨和水等无机物，同时放出能量。如下式所示：有机废水的好氧生物处理，如活性污泥法、生物膜法、污泥的好氧消化等属于这种类型的呼吸。2817.3kJO6H6CO6OOHC2226126能量NHO13H11COH14ONOHC422272911微生物的呼吸类型2.自养型微生物自养型微生物以无机物为底物（电子供体），其终点产物也是无机物，同时放出能量。能量SOH2OSH4222能量OH2HNO2ONH2324大型合流污水沟道和污水沟道存在该式所示的生化反应生物脱氮工艺中的生物硝化过程光能自养微生物：需要阳光或灯光作能源，依靠体内的光合作用色素合成有机物。CO2+H2O[CH2O]＋O2化能自养微生物：化能自养微生物不具备色素，不能进行光合作用，合成有机物所需的能量来自氧化NH3、H2S等无机物。光叶绿素微生物的呼吸类型厌氧呼吸是在无分子氧（O2）的情况下进行的生物氧化。厌氧微生物只有脱氢酶系统，没有氧化酶系统。在呼吸过程中，底物中的氢被脱氢酶活化，从底物中脱下来的氢经辅酶传递给除氧以外的有机物或无机物，使其还原。厌氧呼吸的受氢体不是分子氧。在厌氧呼吸过程中，底物氧化不彻底，最终产物不是二氧化碳和水，而是一些较原来底物简单的化合物。这种化合物还含有相当的能量，故释放能量较少。厌氧呼吸按反应过程中的最终受氢体的不同，可分为发酵和无氧呼吸。厌氧呼吸微生物的呼吸类型1.发酵指供氢体和受氢体都参与有机化合物的生物氧化作用，最终受氢体无需外加，就是供氢体的分解产物（有机物）。这种生物氧化作用不彻底，最终形成的还原性产物，是比原来底物简单的有机物，在反应过程中，释放的自由能较少，故厌氧微生物在进行生命活动过程中，为了满足能量的需要，消耗的底物要比好氧微生物的多。微生物的呼吸类型例如，葡萄糖的发酵过程：总反应式：4[H]COCOOH2CHOHC36126CHO2CH2COCOCOOH2CH323OHCH2CHCHO2CH4[H]23392.0kJ2COOHCH2CHOHC2236126微生物的呼吸类型2.无氧呼吸是指以无机氧化物，如NO3-，NO2-，SO42-，S2O32-，CO2等代替分子氧，作为最终受氢体的生物氧化作用。在反硝化作用中，受氢体为NO3-，可用下式所示：总反应式：24[H]6COO6HOHC226126O12H2N4NO24[H]2231755.6kJ2NO6H6CO4NOOHC22236126微生物的呼吸类型在无氧呼吸过程中，供氢体和受氢体之间也需要细胞色素等中间电子传递体，并伴随有磷酸化作用，底物可被彻底氧化，能量得以分级释放，故无氧呼吸也产生较多的能量用于生命活动。但由于有些能量随着电子转移至最终受氢体中，故释放的能量不如好氧呼吸的多。微生物的呼吸类型好氧呼吸、无氧呼吸、发酵三种呼吸方式，获得的能量水平不同，如下表所示。呼吸方式受氢体化学反应式好氧呼吸能量利用率42％分子氧C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+2817.3kJ无氧呼吸无机物C6H12C6+4NO3-→6CO2+6H2O+2N2↑+1755.6kJ发酵能量利用率26％有机物C6H12C6→2CO2+2CH3CH2OH+92.0kJ微生物的呼吸类型废水的好氧生物处理的特点及应用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。处理过程中散发的臭气较少。所以，目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD5浓度小于500mg/L的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。废水的好氧生物处理的特点及应用废水的好氧生化处理好氧生物处理法两种主要形式：活性污泥法和生物膜法活性污泥法（水体自净人工化），又称悬浮生长法，是使微生物群体在反应器（曝气池）内呈悬浮状，并与废水接触而使之净化的方法。生物膜法则利用附着在载体上的生物膜对污水进行净化（土壤自净人工化）活性污泥池生物转盘生物滤池活性污泥法污水处理厂的生物处理的原理活性污泥法（核心）：往生活污水中通入空气进行曝气，持续一段时间后，污水中即生成一种褐色絮凝体。该絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成，可氧化分解污水中的有机物，并易于沉淀分离，从而得到澄清的处理出水。这种絮凝体就是“活性污泥”。1916年英国建成第一座污水处理厂示意图活性污泥法曝气池二沉池进水空气出水污泥回流剩余污泥传统活性污泥法活性污泥的形态与组成形态：略带土壤气味，颜色根据水质不同而不同，多为黄色或褐色。含水率高，一般在99%以上，具较大的比表面积。组成：1、具有代谢功能活性的微生物（细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体)2、微生物自身氧化的残留物3、污水带入的被微生物吸附的(难降解的)有机物质4、由污水携入的无机物质活性污泥法的组成曝气池和二沉池是活性污泥法的主要组成部分曝气池有推流式和完全混合式两种类型活性污泥工艺的机理活性污泥絮体是主要净化者，菌胶团是活性污泥絮体的主要组成，是大部分细菌存在方式污水中污染物有三种存在形式：溶解态、胶态、悬浮态活性污泥池活性污泥絮体的主要构成正常的活性污泥絮体呈棕色、无臭，内部为厌氧状态的矿物核，外围由好氧活性较强的细菌组成菌胶团主要由能够产生荚膜及胞外聚合物的细菌组成微生物相的主要构成为细菌、放线菌、藻类、原生动物、后生动物活性污泥的主要组成细菌活性污泥的主要组成细菌无色杆菌属气杆菌属产碱杆菌属芽孢杆菌属短杆菌属棒状杆菌属黄杆菌属微杆菌属诺卡式菌属假单孢菌属螺菌属动胶菌属埃希氏菌属微球菌属主要组成细菌的特性多为化能异养菌，以有机物为营养源多为严格好氧或兼行厌氧细胞分裂后排列方式差别较大以革兰氏阴性为主气杆菌属、短杆菌属、埃希氏菌属、假单孢菌属、动胶菌属、芽孢杆菌属的一些种或变种均有荚膜或发育不好的类似结构（微荚膜），这些构造与活性污泥絮凝体形成有密切关系活性污泥颗粒细菌组成活性污泥絮体的主要形成菌生枝动胶菌属是活性污泥中的优势菌属，是活性污泥絮凝体的主要凝聚因素诺卡式菌、芽孢杆菌、产碱杆菌属、假单孢菌属也可形成絮体活性污泥膨胀的原因活性污泥膨胀现象主要为丝状菌大量繁殖导致，但也存在非丝状菌膨胀污水中含有大量碳水化合物，碳氮比或碳磷比较高溶解氧不足污泥负荷pH值与温度氧化沟活性污泥膨胀时浮在表面的污泥活性污泥膨胀时絮体中向外伸出的丝状菌活性污泥中的真菌和藻类活性污泥中的真菌：以酵母菌和霉菌为主酵母菌有：粘红酵母、胶红酵母、热带假丝酵母、近平滑假丝酵母等霉菌有：毛霉菌、根霉菌、曲霉菌、青霉菌、镰刀霉菌、漆斑霉菌、胶霉菌、瓶霉菌、芽枝霉菌、珠霉菌、地霉菌、水霉菌等丝状真菌活性污泥中的真菌和藻类活性污泥中的藻类的种类和数量很少二沉池和表面曝气池的澄清区内，由于有良好的透光条件此有藻类生长活性污泥中的微型动物活性污泥中微型动物的种群构成优势种属为纤毛类原生动物出现率最高的种属有变形虫属、表壳虫属、滴虫属、楯纤虫属、漫游虫属、斜管虫属、游仆虫属、钟虫属、累枝虫属、独缩虫属、盖虫属、锤吸管虫属微型动物在活性污泥中的作用微型动物对废水净化的影响直接净化作用絮凝作用澄清作用作为指示生物指示性生物及特点：数量多、个体大、耐毒能力比细菌小、环境条件的变化可引起种群、数量与代谢活力的变化指示处理效果指示污泥性质指示细菌活力指示曝气池技术参数改变的情况活性污泥处理系统有效运行的基本条件1、足够的可溶性易降解有机物2、微生物生理活动必需的营养物质3、混合液中有足够的溶解氧（好氧状态）4、活性污泥在曝气池中呈悬浮状态，能与污水充分接触5、污泥连续回流，还要及时排出剩余污泥，使曝气池中保持恒定活性污泥浓度6、无对微生物有毒害作用的物质进入优点：①处理效果好，适用于处理净化程度和稳定程度较高的污水。BOD5的去除率可达90-95%；②根据具体情况，可以灵活调整污水处理程度的高低。③进水负荷升高时，可通过提高污泥回流比的方法予以解决。缺点：①曝气池容积大，占地面积多，基建投资多。②对冲击负荷适应能力较差。③曝气池末端有可能出现供养速率大于需氧速率的现象，动力消耗较大。④为避免曝气池首端混合液处于缺氧或厌氧状态，进水有机负荷不能过高，因此曝气池容积负荷一般较低。⑤脱氮除磷效果低。传统活性污泥的特点生物膜法什么是“生物膜”？是附着生长在固体状材料表面的由多种微生物形成的膜状生物聚集体；固体状材料：滤料——生物滤池；填料——生物接触氧化工艺；转盘——生物转盘；载体——生物