化工废水处理生化处理法

第三章化工废水处理龚春生五邑大学化环学院第五节生化处理法1.1废水生化处理：利用生物的新陈代谢作用，对废水中的污染物进行转化和稳定，使之无害化的处理方法。一、废水生化处理及其分类按氧的利用方式不同：好氧生物处理厌氧生物处理按微生物在水中的集聚状态不同：悬浮生长系统固定膜系统1.2生化法分类：根据微生物的新陈代谢形式，生物处理法可以分为好氧处理法和厌氧处理法两大类。二、废水生化处理微生物细菌：以异养型的原核细菌为主，世代时间为20—30min,主要细菌有：产碱杆菌属、芽孢杆菌属、黄杆菌属、动胶杆菌属、假单胞菌属、丛毛单胞菌属、大肠埃希氏杆菌等。真菌：主要是丝状菌原生动物：肉足虫、鞭毛虫和纤毛虫三类。主要摄食游离的细菌，起到进一步净化水质的作用。后生动物：主要指轮虫。在活性污泥系统中不经常出现，仅在处理水质很好的完全氧化型的活性污泥系统中出现。弧状菌丝状菌葡萄球菌变形虫小口钟虫草履虫吸管虫属累枝虫圆筒盖虫轮虫2.2影响微生物生长的主要因素微生物的营养。碳、氮是构成菌体的重要元素，磷源是主要的无机营养元素，BOD５:N:P=100:5:1。反应温度。微生物可分为高温性、中温性、常温性和低温性四种。好氧以中温性为主，水温20～35℃为宜。pH值。一般好氧生化处理pH值可控制在6.5~8.5之间；厌氧处理要求较严，宜控制pH值在6.7~7.4之间。溶解氧。好氧过程要求溶解氧浓度在2~4mg/L之间。厌氧微生物则要在隔离氧的环境中生长。有毒物质。重金属离子、酚、甲醛、甲醇、苯、氯苯、硫化物、氰化钾、氯化钠、硫酸根、硝酸根等。三、好氧生化处理——活性污泥法3.1活性污泥法定义：活性污泥：以具有活性的微生物为主要构成的絮状悬浮物，易于沉淀分离，并使污水得到澄清。活性污泥组成：有代谢功能活性的微生物群体；生物内源代谢、自身氧化的残留物；污水挟入的难生物降解的惰性有机物质；污水挟入的无机物质；活性污泥法：以活性污泥为主体的污水生物处理技术。3.2活性污泥的指标：活性污泥的数量及性能好坏是决定处理效果的关键，常用下列三个指标来衡量——活性污泥浓度（MLSS或MLVSS）污泥沉降比（SV%）污泥容积指数（SVI）3.3活性污泥净化废水中有机物的三个阶段：吸附：废水中的污染物被比表面积巨大微生物吸附和粘连。在废水与活性污泥接触初期，吸附过程进行得十分迅速。在10～40分钟内，废水BOD可下降80~90%。微生物的代谢（氧化）：吸附到活性污泥中细胞上的有机物，通过微生物的代谢反应将有机物氧化降解。凝聚与沉淀：凝聚：微生物聚集成絮状体的过程。沉淀：活性污泥与废水分离的过程。对出水水质有较大影响。3.4活性污泥法的基本流程：出水曝气与空气扩散系统曝气池进水来自初沉池二沉池回流污泥剩余污泥3.5活性污泥法的分类按废水和回流污泥的进入方式及其在曝气池中的混合方式，分为:推流式和完全混合式3.6一些改良的活性污泥法：生物吸附—氧化法（简称AB法）氧化沟法批式活性污泥法（简称SBR）3.7活性污泥法新进展深层曝气法纯氧曝气法四、好氧生化处理——生物膜法4.1生物膜法定义：生物膜：以附着在惰性载体表面生长的，以微生物为主，包含微生物及其产生的胞外多聚物和吸附在微生物表面的无机及有机物等组成，并具有较强的吸附和生物降解性能的结构。生物膜组成：细菌、真菌；原生动物、后生动物；滤池蝇和藻类；一些肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫；生物膜法：以生物膜为主体的污水生物处理技术。4.2生物膜法机理生物膜法与活性污泥法的主要区别：在于生物膜或固定生长，或附着生长于固体填料（或称载体）的表面，而活性污泥则以絮体方式悬浮生长于处理构筑物中。4.3生物膜法分类按生物膜与废水的接触方式，可分为填充式和浸渍式两种。在填充式生物膜法中，废水和空气沿固定的填料和转动的盘片表面流过，与其上生长的生物膜接触，根据设备的不同可分为生物滤池和生物转盘。在浸渍式生物膜法中，生物膜载体完全浸没在水中，通过鼓风曝气供氧，如载体固定，称为接触氧化法；如载体流化则称为生物流化床。生物膜法的主要设施③几种典型的生物膜法单元装置：五、厌氧生化法：5.1厌氧生化法定义：厌氧生化法也称厌氧消化。在无分子氧的条件下，通过厌氧微生物（包括兼性微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳的过程。常用于处理有机污泥、高浓度有机废水，也可用于处理中、低浓度有机废水。5.2厌氧生物处理的基本原理：复杂有机物碳水化合物，蛋白质，脂类简单溶解性有机物水解发酵脂肪酸、醇类H2，CO2CH3COOH产氢产乙酸菌同型产乙酸菌另一组产甲烷菌CH4+CO2一组产甲烷菌甲烷产量的70%甲烷产量的30%水解发酵阶段水解发酵菌主要是专性厌氧菌和兼性厌氧菌产氢产乙酸阶段在产氢产乙酸菌的作用下产甲烷阶段两组生理上不同的产甲烷菌按降解机理分段：厌氧消化的三阶段理论厌氧发酵三个阶段和COD转化率水解酸化阶段，产氢产乙酸阶段，产甲烷阶段复杂有机物高级有机酸H2乙酸CH4①水解酸化②产氢产乙酸③产甲烷4%76%20%24%52%28%72%3、几种厌氧生化法的工艺和设备：①普通厌氧池：通常为地下池，可以设置几个挡隔。②厌氧生物滤池：厌氧生物滤池的构造与一般的好氧生物滤池相似，池内设置填料，但池顶密封。③厌氧接触法：类似于好氧传统活性污泥法。④分段厌氧消化法（二相厌氧消化法）：将水解酸化的过程和甲烷化过程分开在两个反应器内进行，以使两类微生物都能在各自的最佳条件下生长繁殖。污水生物处理废水浓度水力停留时间有机容积负荷能耗主要副产物7~45kgBOD/（m3∙d）高质燃料中、高浓度低浓度高出十倍剩余污泥低0.4~1.0kgBOD/（m3∙d）BOD:N:P=100:5:1BOD:N:P=200~400:5:1营养物需要小结－－生化处理法生化处理方法及分类生化处理微生物活性污泥法生物膜法厌氧生化法污泥浓度：1升混合液内所含的悬浮固体(MLSS)或挥发性悬浮固体(MLVSS)的重量。单位为g/L或mg/L。污泥浓度间接地反映了混合液中所含微生物的浓度。通常，曝气池内MLSS在2~6g/L之间，多为３~４g/L。MLSS和MLVSS都不能直接表示微生物的量。因为MLSS中包括了活性污泥吸附的无机惰性物质（没有生物活性）的量；MLVSS也不能直接反映微生物的量，因为活性污泥也可以吸附挥发性的有机物（无生物活性）。返回污泥沉降比(SV)：一定量的曝气池混合液静置30分钟后，沉淀污泥与原混合液的体积比（％）。混合液静置30min沉淀后的污泥体积SV=————————————————×100%混合液体积当污泥的沉降性能良好时，SV值可间接表示曝气池的活性污泥数量。常用该指标作为控制污泥回流量及排放量的依据。一般SV值控制在15~30%。返回污泥容积指数（SVI）：混合液经３０分钟沉淀后，１g干污泥所占有沉淀污泥容积的毫升数，单位为mL/g，但一般不标注。SV的百分数×10SVI=————————MLSS(g/L)SVI值反映了活性污泥的沉降性能。一般该指标控制在50~150之间为宜。返回污水与污泥混合曝气后BOD的变化曲线返回生物吸附—氧化法返回纯氧曝气法返回好氧分解代谢好氧微生物和兼性微生物参与，在有溶解氧的条件下，将有机物分解为CO２和H２O，并释放出能量的过程。如葡萄糖在有氧情况下完全氧化——C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+2817.3kj厌氧分解代谢厌氧微生物和兼性微生物在无溶解氧的条件下，将复杂有机物分解成简单有机物和无机物（如有机酸、醇、CO2等），再被甲烷菌进一步转化为甲烷和CO2等，并释放出能量的代谢过程。葡萄糖的两种厌氧分解代谢——C６H12O6→CH3CH2OH+CO2+226kjC6H12O6+NO3-→CO2+H2O+N2+1755.6kj返回吸附—生物降解工艺（AB法)：特点：Ａ段以高负荷或超高负荷运行，Ｂ段以低负荷运行。该工艺处理效果稳定，抗冲击负荷能力很强，适用于处理浓度较高、水质水量变化很大的场合。返回曝气池Ａ沉池曝气池Ｂ沉池氧化沟法（1）特点：曝气时间长（24~48小时），污泥负荷低（污泥浓度高），剩余污泥少；有较好的脱N、P作用。返回二沉池氧化沟法（2）氧化沟法（3）间歇活性污泥法（ＳＢＲ）法：在同一个曝气池中，间歇、依次进行进水、反应、沉淀、排水、闲置五个阶段。完成一个周期的时间为4~12小时。特点：流程短、装置结构简单；交替出现好氧、缺氧状态，有利于生物脱氮除磷；设备少，运行费用低等。返回厌氧生物滤池：返回厌氧接触法：返回分段厌氧消化法（二相厌氧消化法）：返回课后作业试设计城市生活污水（需脱氮除磷）的处理工艺流程（用方框图表示），并说明各工艺单元的作用和原理。按照处理深度，给全流程分级，并说明各级的作用。5、好氧分解代谢与厌氧分解代谢的特点分析可知，好氧过程适宜于处理低浓度有机废水；厌氧过程适宜于作为高浓度、复杂有机物好氧厌氧需要氧源无需氧源有机物分解彻底有机物氧化不彻底释放的能量多能分解高浓度、复杂有机物代谢速度快代谢产物稳定能产生沼气能源只适宜有机物浓度较低代谢速度较慢（≤1000mg/L）的废水处理