水的生物处理方法

废水的生物处理方法BiologicalWastewaterTreatmentProcesses2ContentsNatureAerobicBiologicalTreatmentProcess天然生物处理方法AnaerobicBiologicalTreatmentProcess厌氧生物处理方法AerobicBiologicalTreatmentProcess好氧生物处理方法OutlineofBiologicalTreatment生物处理的概述31.1什么是“废水生物处理”？•指有机物污染物以及N、P等元素作为营养物质被微生物摄取、代谢与利用的过程。1.2废水生物处理的对象？•两大类污染物①有机物；②营养元素－氮、磷•两大类废水①生活污水或城市污水；②有机工业废水1.3废水生物处理的主体？•微生物一、概述42.1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。52.2微生物在废水生物处理中的作用去除（降解）废水中有机物（以COD或BOD5表示），以及其他无机营养元素如N、P等。6化学需氧量－COD用化学氧化剂重铬酸钾或高锰酸钾氧化分解有机物时，用氧化剂的消耗量来表示有机物的总量，称为化学需氧量。生化需氧量－BOD含有溶解氧的水样在20℃培养20d，水中的有机物基本无机化，有机物在20天内消耗的溶解氧的量被称为生化需氧量。工程上常采用5d的培养时间，表示为BOD5BOD5/COD值称为污水的可生化性指标。一般认为BOD5/COD0.3的污水，适于采用生物处理。72.3废水生物处理中的重要微生物放线菌微生物非细胞形态的微生物细胞形态的微生物病毒、噬菌体真核生物原生动物后生动物原核生物细菌蓝藻（蓝细菌）酵母菌真菌霉菌藻类8细菌——废水生物处理工程中最主要的微生物①根据需氧情况不同：好氧细菌、兼性细菌、厌氧细菌；②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。③根据生长温度的不同：低温菌(10~15ºC)、中温菌(15~45ºC)、高温菌(45ºC)9BiologicalTreatmentProcess＋能量代谢产物(CO2、H2O、NH3)净增细胞物质＋能量内源呼吸残留物分解代谢合成代谢新细胞物质C5H7NO2内源呼吸O2内源呼吸产物CO2、H2O、NH3污水中的有机物微生物剩余污泥10•内源呼吸（也称细胞物质的自身氧化）微生物对自身的细胞物质进行氧化分解，并提供能量，贯穿于微生物的整个生命期。•分解代谢（又称氧化分解、异化代谢、分解反应）将有机底物分解，同时释放能量。•合成代谢（也称合成反应、同化作用）有机物被微生物用于合成新的细胞物质。112.4微生物代谢所需要的几个基本要素①能源②碳源：构成微生物细胞的主要成分（CO2、有机物）③无机营养元素——N、P、S、K、Ca、Mg等④有机营养物（生长因子，如维生素、生物素等）122.5废水处理程度的分级①一级处理——预处理或前处理②二级处理——生物处理③三级处理——深度处理13二、生物处理方法的分类生物处理法天然生物处理法人工生物处理法氧化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厌氧反应器14好氧微生物和厌氧微生物？•“好氧(aerobic)”微生物：是指必须在有分子态氧气（O2）存在的条件下，才能进行正常的生理生化反应的微生物；——包括大部分微生物、动物以及人类。•“厌氧(anaerobic)”微生物：是指能在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的微生物；——主要有厌氧细菌和酵母菌等。15生物处理法天然生物处理法人工生物处理法氧化塘土地处理系统好氧生物处理厌氧生物处理生物膜法传统厌氧消化现代厌氧反应器ActivatedSludgeProcess(活性污泥法)活性污泥法161.Earlyage(1881-1914)2.Popularizationage(1915-1960)3.Recentage(1961-2000)•产生了传统的活性污泥法(1914)•活性污泥法的发展DevelopmentofActivatedSludgeProcess•被广泛应用于城市污水处理•不断改进，发展了一系列工艺技术•与其它处理方法相结合，同时具有脱氮除磷的功能17活性污泥法(ActivatedSludgeProcess)95%的生活污水35%的工业废水应用普遍COD去除率90%运行高效运行方式多样工艺灵活可以实现自动化管理方便18基本概念和流程1.活性污泥法通过人工强化措施，使反应器中保持一定的溶解氧（DO）及一定微生物浓度，利用好氧微生物的代谢作用，去除水中有机物的生物方法。三、活性污泥法的基本原理19基本概念和流程2.活性污泥向生活污水中注入空气进行曝气，每天保留沉淀物，更换新鲜污水。这样持续一段时间后，在污水中即将形成一种呈黄褐色絮状体，这种絮状体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成，它易于沉淀和水分离，并使污水得到净化、澄清。这种絮状体称为活性污泥。污水曝气后产生的污泥具有去除水中有机物的活性，因此称为“活性污泥”。20总泵房GeneralPumpStation曝气沉砂池AeratedGritChamber初沉池PrimarySedimentaryTank曝气池AerationTank二沉池FinalSedimentaryTank受纳水体WaterBody污泥浓缩SludgeThickeningTank污泥消化池SludgeDigestionTank21活性污泥系统22进水出水污泥井1.曝气池AerationTank2.二沉池FinalSedimentaryTank5.剩余污泥3.污泥回流系统SludgeReturnSystem4.曝气系统AerationSystem•ASP系统的组成23(1)曝气池：反应的主体，有机物被降解，微生物得以增殖；(2)二沉池：①活性污泥和水分离，保证净化水的出水水质；②浓缩污泥，保证污泥回流，维持曝气池内的污泥浓度；(3)回流系统：①维持曝气池内的污泥浓度；②回流比的改变，可调整曝气池的运行工况；•活性污泥系统的组成24(4)剩余污泥：①去除有机物的途径之一；②维持系统的稳定运行；(5)曝气系统：为好氧微生物提供溶解氧；•活性污泥系统的组成25•活性污泥系统有效运行的基本条件(1)废水中含有足够的可溶性易降解有机物；(2)混合液含有足够的溶解氧——曝气；(3)活性污泥在池内呈悬浮状态；(4)活性污泥连续回流；(5)及时排放剩余污泥;(6)进水中不含有对微生物有毒有害的物质；26活性污泥法的原理(PrincipleofASP)1.吸附阶段2.氧化阶段利用活性污泥比较大的比表面积有机物氧化分解合成代谢27•第1阶段－吸附阶段(时间较短，10～30min左右)废水中有机物转移到活性污泥上。活性污泥具有巨大的比表面积；表面上含有多糖类粘性物质。•第2阶段－氧化分解阶段(时间较长，需数小时)微生物对吸附其上的有机物进行氧化分解。利用有机物合成细胞自身物质，进行细胞的更新、繁殖。28•活性污泥通过上述过程使污水得到净化的同时，微生物获得能量合成新的细胞，活性污泥得到增长。了解微生物的增值规律对于深入了解活性污泥法的运行机理非常重要。活性污泥的增值规律IncrementRuleofActivatedSludge29•在温度适宜、DO充足、且不存在抑制物质的条件下，活性污泥微生物的增殖速率主要取决于有机基质与微生物的数量比，即有机基质（Food）与微生物（Microorganism）的比值，即F/M值。•F/M值是影响微生物增殖速率、有机物去除速率、氧利用速率的重要因素。F/M值30活性污泥增殖曲线活性污泥增殖曲线分为4个时期：1)适应期2)对数增殖期3)减速增殖期4)内源呼吸期31•定义微生物处于驯化阶段，微生物对于新的环境条件、污水中不同种类的有机污染物等需要一个短暂的适应过程；•活性污泥微生物的变化：微生物不进行繁殖，数量基本没有变化；菌体体积增大；酶系统相应调整；•水质指标基本无变化1)适应期32微生物量时间适应期微生物增值曲线氧利用速率曲线有机物去除曲线•活性污泥的增值规律IncrementRuleofActivatedSludge332)对数增殖期•F/M值2.2——有机底物丰富，营养物质不是微生物增殖的控制因素；•微生物以最高速率对有机物进行摄取（去除有机物能力很强）；并以最高速率增殖，合成新细胞；由于微生物的代谢速率极高，需氧量很大；•活性污泥具有高的能量水平，微生物的活动能力很强，污泥质地松散，不易形成较好的絮凝体，沉淀性能不佳；34微生物量时间适应期对数增值期微生物增值曲线氧利用速率曲线有机物去除曲线•活性污泥的增值规律IncrementRuleofActivatedSludge353)减衰增殖期•F/M值下降到一定水平后，有机物的浓度成为微生物增殖的控制因素；•有机底物的降解速率也开始下降；微生物的增殖速率在逐渐下降，直至最终下降为零，活性污泥的量仍持续增长并最终达到最高；•营养物质不再丰富，活性污泥的能量水平低下，絮凝体开始形成，凝聚、吸附以及沉淀性能均较好；•有机物已基本去除，出水水质有较大改善，且整个系统运行稳定；36微生物量时间适应期对数增值期减衰增值期微生物增值曲线氧利用速率曲线有机物去除曲线•活性污泥的增值规律IncrementRuleofActivatedSludge374)内源呼吸期•F/M值下降到最低值并保持一常数，微生物已不能从周围环境中获得满足自身需要的有机物，开始分解代谢自身的营养物质，以维持生命活动。•在本期之初内源呼吸的速率超过合成速率，因此从整体上来说，活性污泥的量在减少，最终所有的活细胞将消亡，而仅残留下内源呼吸的残留物；•营养物质消耗殆尽，能量水平极低，沉降性能良好，但凝聚性较差，污泥量少，污泥的无机化程度较高，处理水质良好；38微生物量时间适应期对数增值期减衰增值期内源呼吸期微生物增值曲线氧利用速率曲线有机物去除曲线•活性污泥的增值规律IncrementRuleofActivatedSludge39活性污泥增殖规律的应用①活性污泥的增殖状况，主要是由F/M值所控制；②不同增殖期的活性污泥，性能不同，出水水质也不同；③通过调整F/M值，可调控曝气池的运行工况，以达到所要求的出水水质和活性污泥的良好性能；40活性污泥的性质CharacterofActivatedSludge一种生物絮凝体(菌胶团)细菌之间按一定的排列方式互相聚集在一起，形成一定形状的细菌集团。物理性质比重略1(1.002-1.006)很大的比表面积颜色：褐色、铁红色、土黄色活性污泥含水率为99%以上41•活性污泥的组成ComponentofActivatedSludge•具有活性的微生物(Ma)•微生物自身氧化的残留物(Me)•活性污泥吸附的难降解惰性有机物(Mi)•吸附在活性污泥上的无机物(Mii)组成(4部分)42•活性污泥的组成ComponentofActivatedSludge微生物是活性污泥的主体细菌原生动物后生动物净化污水的第一承担者净化污水的第二承担者43•原生动物－指示性生物0.1mm钟虫小口钟虫草履虫盖纤虫肾形虫变形虫44•后生动物线虫轮虫45(1)混合液悬浮固体浓度（MLSS）（污泥浓度）（MixedLiquorSuspendedSolids）MLSS=Ma+Me+Mi+Mii单位:mg/L或g/m3(2)混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）（MixedLiquorVolatileSuspendedSolids）MLVSS=Ma+Me+Mi单位：mg/L或g/m3•活性污泥的性能指标表示活性污泥中有机固体物质的浓度，更能反映活性污泥的活性。46(3)污泥沉降比（SV）（SludgeVolume）将曝气池中的悬浮