廢水治理技術(shù)精品課件

1、廢水治理技術(shù)第1頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三生物化學(xué)法特點(diǎn)生化法處理廢水效率高、成本低、投資省、操作簡單，因此在城市污水和工業(yè)廢水的處理中都得到廣泛的應(yīng)用。生化法的缺點(diǎn)是有時(shí)會產(chǎn)生污泥膨脹和上浮，影響處理效果；該法對要處理水的水質(zhì)也有一定要求，如廢水成份、PH值、水溫等，因而限制了它的使用范圍；另外，生化法占地面積也較大。第2頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三一.生物化學(xué)法概述 （一）微生物處理廢水的基本原理 微生物處理廢水主要是利用微生物對廢水中某些物質(zhì)的氧化分解作用，這種氧化分解作用是在特定酶的作用下進(jìn)行的。 在廢水處理中，細(xì)菌起著最重要的作用

2、，它雖然沒有攝食器官，但對廢水中的許多有機(jī)物有極強(qiáng)的吸附能力。第3頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三 基本原理 1）吸附的有機(jī)物分子量較小，可溶于水，就會透過細(xì)胞壁而進(jìn)人細(xì)菌體內(nèi)，在內(nèi)酶的作用下，完成氧化還原合成等生化反應(yīng)。 2）吸附的有機(jī)物是大分子量的不溶性顆粒或膠體，細(xì)菌就分泌出外酶，與吸附在細(xì)胞壁上的有機(jī)物發(fā)生水解反應(yīng)，生成可溶性物質(zhì)，滲入細(xì)胞內(nèi)，在內(nèi)酶的作用下繼續(xù)進(jìn)行生化反應(yīng)。第4頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三 在這一代謝過程中，只有一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)物，并提供能量用于剩余有機(jī)物合成新細(xì)胞（原生質(zhì)）的反應(yīng)。同時(shí)，可能有一部分微生物細(xì)胞物

3、質(zhì)也被氧化分解并提供能量，這一過程稱為內(nèi)源呼吸。當(dāng)有機(jī)物充足時(shí)，內(nèi)源呼吸并不明顯。但當(dāng)有機(jī)物接近耗盡時(shí)，內(nèi)源呼吸則成為能量供應(yīng)的主要方式。第5頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三（二）生化法的主要類型第6頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三1.好氧生物處理法 好氧生物處理法利用需氧細(xì)菌處理廢水中有機(jī)物，被吸收的有機(jī)物在酶的作用下進(jìn)行生化反應(yīng)，將有機(jī)物中的C、N、P、S等元素轉(zhuǎn)化或氧化為CO2、NH3、亞硝酸鹽或硝酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽等，同時(shí)部分有機(jī)物合成為新的原生質(zhì)，為細(xì)菌生長、繁殖提供營養(yǎng)物質(zhì)。第7頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三 在

4、廢水中有機(jī)物濃度不高，供氧速率能滿足生物氧化的需要時(shí)，常采用好氧生物處理法。活性污泥法、生物過濾法、污水灌溉、生物氧化塘等都屬于此類處理方法。第8頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三2.厭氧生物處理法 厭氧生物處理是利用厭氧細(xì)菌作用來處理廢水中有機(jī)物，使之降解、穩(wěn)定的一種無害化處理。 第一階段產(chǎn)酸階段：復(fù)雜的高分子有機(jī)化合物在產(chǎn)酸細(xì)菌作用下降解成低分子的中間產(chǎn)物，如有機(jī)酸（蟻酸、醋酸、丁酸、氨基酸）、醇類、氨、硫化物和二氧化碳等無機(jī)物并放出能量。 第一時(shí)期為酸性消化期：此時(shí)細(xì)菌首先分解的是碳水化合物，產(chǎn)生大量的有機(jī)酸，至使溶液PH值迅速下降（可達(dá)5以下），為酸性發(fā)酵期。 第二

5、時(shí)期為酸性減退期：此時(shí)有機(jī)酸和含氮化合物開始分解，生成氨、胺、碳酸鹽等堿性物，pH值則逐漸上升，同時(shí)放出硫化氫、硫醇等惡臭氣體。第9頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三 第二階段稱為堿性分解階段或產(chǎn)氣階段，甲烷細(xì)菌利用產(chǎn)酸菌產(chǎn)生的有機(jī)酸、醇等為營養(yǎng)源，產(chǎn)生甲烷、二氧化碳、氨、氫等氣體，其中甲烷占50以上。在此階段，pH值上升，可達(dá) 7以上，最適宜的 pH范圍在 6.87.2之間。 厭氧生物法不需供氧，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，并能回收一定量CH4，但厭氧生化反應(yīng)速度慢，反應(yīng)時(shí)間長，而且有H2S產(chǎn)生，它與廢水中的Fe2+生成FeS，使處理后的水又黑又臭。一般來說，高濃度的有機(jī)廢水（BOD52

6、00mgL）可采用厭氧生物法來處理。第10頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三（三）生化處理法對處理水質(zhì)的要求1廢水中污染物濃度 對好氧性生化處理，一般要求處理廢水的BOD5500-1000mg/L，過高則影響處理效果，但也不能過低，過低則養(yǎng)料太少，影響微生物的繁殖，一般不低于100mg/L。 另外BOD/COD0.3時(shí)，效果也較差，且經(jīng)濟(jì)上不合算。 許多重金屬鹽類、氰化物、硫化物、砷化物、某些有機(jī)物、油脂等對微生物均有毒害作用，當(dāng)其濃度超過一定限度，便會影響微生物的生長繁殖，使細(xì)胞的正常結(jié)構(gòu)遭到破壞及菌體內(nèi)的酶變質(zhì)，失去活性。第11頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)

7、7分，星期三生物化學(xué)需氧量（BOD）是單位體積水中耗氧有機(jī)物生化分解過程所消耗的氧量（以mg.L-1為單位），可表示有機(jī)物質(zhì)對水體的污染程度: BOD5（25，5天） 10mgL-1，水質(zhì)很差，魚 類不能存活 第12頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三化學(xué)需氧量（COD）是在一定的條件下，采用一定的強(qiáng)氧化劑處理水樣時(shí)，所消耗的氧化劑量。它是表示水中還原性物質(zhì)多少的一個(gè)指標(biāo)。水中的還原性物質(zhì)有各種有機(jī)物、亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等。但主要的是有機(jī)物。因此，化學(xué)需氧量（COD）又往往作為衡量水中有機(jī)物質(zhì)含量多少的指標(biāo)?；瘜W(xué)需氧量越大，說明水體受有機(jī)物的污染越嚴(yán)重。 第13頁，共4

8、7頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三2. 營養(yǎng)物 微生物的生長需要各種營養(yǎng)物，包括碳源（各種含碳有機(jī)物及無機(jī)物）、氮源（無機(jī)氮化物銨鹽、硝酸鹽及含氮有機(jī)化合物和氨基酸、尿素乃至蛋白質(zhì)等）、無機(jī)鹽（硫酸鹽、磷酸鹽及微量的K、Mn、Mg、Ca、Fe、Co等）和維生素。它們在廢水中的含量必須有一定比例，才能滿足微生物生長的需要。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐，對好氧性生化處理的要求為： 第14頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三3. 溶解氧 對好氧性生化處理，控制處理廢水中溶解氧的量是十分重要的，一般應(yīng)維持在2-4mg/L左右，此時(shí)活性污泥或生物膜結(jié)構(gòu)正常，沉降、絮凝性能良好，能達(dá)

9、到滿意的出水水質(zhì)。 對厭氧生物處理，由于厭氧微生物對氧氣很敏感，有氧存在時(shí)它無法生長，所以厭氧處理設(shè)備一定要嚴(yán)格密封，隔絕空氣才能取得較好的處理效果。第15頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三4.水的pH值 對大多數(shù)微生物而言，生長、繁殖的最適宜pH值范圍大約在6.57.5之間。第16頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三5. 水溫 微生物的整個(gè)生長過程依賴于微生物體內(nèi)的生化反應(yīng)過程，而溫度又影響這些反應(yīng)的速率，所以溫度明顯地影響著微生物的生長速率和代謝過程。 在好氧生物處理中，以中溫性微生物為主，一般應(yīng)控制水溫在20-35之間可以獲得較好的處理效果。 第17

10、頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三水溫影響之二在厭氧生物處理中，微生物主要有產(chǎn)酸菌和甲烷菌，甲烷菌中又有中溫性和高溫性的兩種。目前在厭氧生物反應(yīng)中采用的反應(yīng)溫度，中溫為3338 ，高溫為5257。第18頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三二. 活性污泥法 活性污泥法是利用好氧生物處理廢水的重要方法，它是利用懸浮在廢水中人工培養(yǎng)的微生物群體活性污泥，對廢水中的有機(jī)物和某些無機(jī)毒素產(chǎn)生吸附、氧化分解而使廢水得到凈化的方法。（一）活性污泥法的基本過程（1）初次沉淀（2）混合（3）曝氣（4）二次沉淀第19頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三（二）

11、活性污泥法的生物化學(xué)原理 活性污泥法由三個(gè)階段組成即吸附階段、氧化階段和絮凝沉淀階段：1. 吸附：活性污泥有巨大的表面積，且表面上含有許多糖類粘性物質(zhì)，因此對廢水中的有機(jī)物有很強(qiáng)的吸附作用，當(dāng)它和廢水混合時(shí)，迅速將廢水中的有機(jī)物吸附到活性污泥上，這一過程速率較快，一般1045min即可完成，BOD去除率可達(dá)90第20頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三2. 氧化：被吸附的有機(jī)物由于酶的作用，在水中氧較充分的條件下進(jìn)行生物化學(xué)作用，將部分有機(jī)物氧化分解為簡單的無機(jī)物CO2、H2O、NH3、PO43-、SO42-等，并放出細(xì)菌生長所需的能量，而將另一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化為生物體所必需的

12、營養(yǎng)物，合成新的原生質(zhì)。于是，細(xì)菌不斷長大，并分裂出更多的細(xì)菌，加速了有機(jī)物的氧化分解過程，這時(shí)活性污泥量則不斷增大。隨著活性污泥量的增加，有機(jī)物大量消耗，水中營養(yǎng)物質(zhì)大大減少，這時(shí)部分細(xì)菌的原生質(zhì)也可能進(jìn)行氧化作用放出能量進(jìn)入內(nèi)源呼吸。這一過程比吸附過程要慢得多。我們也常把這一階段稱之為穩(wěn)定階段.3. 絮凝沉淀：氧化過程中所合成的菌體有機(jī)體發(fā)生凝聚和沉淀，從水中分離出來，使廢水得以凈化。第21頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三（三）活性污泥1.活性污泥的組成 活性污泥是一種褐色絮狀體，充滿了各種微生物如細(xì)菌、真菌、原生動物和后生動物，還含有一些無機(jī)物和分解中的有機(jī)物，它們

13、組成了一個(gè)特有的生態(tài)系統(tǒng)。其中最重要的是細(xì)菌和原生動物兩類。 第22頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三2.活性污泥的性能（1）污泥濃度 也稱混合液懸浮固體（MLSS） 是指曝氣區(qū)內(nèi)1升混合液所含懸浮物量，以mg/L表示。它反映出活性污泥所含微生物多少和處理有機(jī)物能力的強(qiáng)弱。包括具有活性的微生物群體、自身氧化殘留物、微生物不能降解的有機(jī)物和無機(jī)物等四部分。適宜的濃度應(yīng)根據(jù)具體情況確定，一般廢水處理可取 21034 103mgL。第23頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三（2）沉降比（ SV）1L混合液靜置沉降30min后，沉淀污泥占混合液的體積百分比。它反映

14、出污泥的凝聚-沉淀性能和污泥量的多少，以便控制污泥排除時(shí)間和排除數(shù)，一般取1540左右。第24頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三（3）污泥指數(shù)（SVI） 污泥指數(shù)也稱污泥容積指數(shù)，是指混合液經(jīng)30min沉降后，1g干污泥在濕的時(shí)候所占體積以cm3/g計(jì)。第25頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三 （4）污泥齡（Q0）也稱污泥停留時(shí)間（簡稱SRT）或細(xì)菌 平均停留時(shí)間（簡稱MCRT）。第26頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三（5）區(qū)域沉淀速度（ZSV） 當(dāng)活性污泥濃度大于500mg/L時(shí)，污泥沉降以區(qū)域沉淀方式進(jìn)行，泥水之間有明顯的界面，

15、此界面的沉淀速度叫區(qū)域沉淀速度。易沉淀污泥的ZSV值約為6m/h。第27頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三（四）曝氣及曝氣設(shè)備 以一定的方法和設(shè)備使空氣中的氧（或純氧）溶解于混合液并提供適宜的攪拌，這一過程稱之為曝氣。 曝氣在本質(zhì)上是氣液兩相間的質(zhì)量傳遞過程，增大氣液兩相的接觸面積和混合液的流動程度都有利于氧溶解速率的提高。 活性污泥法中常用的曝氣設(shè)備主要有三種類型：鼓風(fēng)、表面曝氣及射流。第28頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三 無論選用哪一種曝氣設(shè)備，都應(yīng)滿足以下要求: 產(chǎn)生并維持有效的氣液兩相接觸，提供充足的氧氣以保持在整個(gè)生物氧化過程中混合液中溶解

16、氧的濃度基本恒定。 在曝氣區(qū)內(nèi)應(yīng)產(chǎn)生充分的混合作用和水的循環(huán)流動。 維持液體的足夠速度使水中的活性污泥、不溶性有機(jī)物處于懸浮狀態(tài)。第29頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三 四. 生物膜法 生物膜法也是一種典型的好氧生物處理方法，它是將廢水通過某些載體（如碎石、爐渣、塑料蜂窩、圓盤等），好氧微生物和原生動物，后生動物等則在載體上生長繁殖形成生物膜，吸附和氧化分解有機(jī)物，使污水得以凈化。 根據(jù)裝置的不同，生物膜法可分為生物濾池，生物轉(zhuǎn)盤和生物接觸氧化法等三類。第30頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三（一）生物膜法處理廢水的機(jī)理1.生化反應(yīng)機(jī)理第31頁，共47

17、頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三2. 生物膜的培養(yǎng)和馴化 即先使微生物在載體表面生長繁殖、形成生物膜即“掛膜”，然后使膜上微生物產(chǎn)生一定變異，逐漸適應(yīng)所處理的廢水水質(zhì)，前者稱培養(yǎng)，后者為馴化。培養(yǎng)和馴化可采用以下幾種方法進(jìn)行： （1）先將生活污水送人濾池，待生物膜形成后，再逐漸投加待處理工業(yè)廢水，加以馴化。 （2）將生活污水與待處理的工業(yè)廢水混合送人濾池，然后將廢水比例逐漸增大，同時(shí)進(jìn)行培養(yǎng)和馴化兩個(gè)過程。 （3）用其他污水處理廠的活性污泥或生物膜進(jìn)行接種培養(yǎng)，然后逐漸增大待處理廢水量加以馴化。第32頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三（二）生物濾池 生物濾池按其

18、結(jié)構(gòu)可分成普通生物濾池和塔式生物濾池兩種，它們都是由濾床，布水設(shè)備和排水系統(tǒng)三部分組成。 進(jìn)人生物濾池的污水，一般經(jīng)過預(yù)處理以去除懸浮物，油脂等易堵塞濾料的物質(zhì)，并對pH值、氮、磷等加以調(diào)整。第33頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三（三）生物轉(zhuǎn)盤 生物轉(zhuǎn)盤也稱旋轉(zhuǎn)式生物反應(yīng)器，其工作原理與生物濾池相同，只是構(gòu)造形式不同。它是由盤片、反應(yīng)槽、轉(zhuǎn)軸和驅(qū)動裝置組成。 生物轉(zhuǎn)盤是一組固定在同一軸上的數(shù)十片間距很近的等直徑圓盤組成。操作時(shí)圓盤的一半浸沒在廢水中，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動時(shí)，廢水中微生物便吸附在圓盤表面，生長繁殖， 形成生物膜。生物膜與廢水接觸吸附了廢水中的有機(jī)物，當(dāng)圓盤離開水時(shí)，生

19、物膜從空氣中吸取氧，在酶的作用下使有機(jī)物氧化分解，同時(shí)使生物膜得到再生，恢復(fù)了吸附氧化分解有機(jī)物的能力。第34頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三四.生物塘法 生物塘法具有簡單、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、處理效率高等優(yōu)點(diǎn)，有占地面積大的缺點(diǎn)。（一）生物塘 生物塘可以是天然的或經(jīng)過人工修整的河道、池塘、洼地，也可以是由人工修成的淺水池。進(jìn)出水口分設(shè)在塘的兩端，塘前設(shè)沉淀池或預(yù)沉帶，以除去較大的固體顆粒，預(yù)沉帶和凈化帶之間可設(shè)潛水壩以截留沉淀物。第35頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三（二）生物塘的類型 兼性塘水深在12m，在塘內(nèi)不同深度水域分別進(jìn)行好氧反應(yīng)與厭氧反

20、應(yīng)。第36頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三水生生物氧化塘 水生生物氧化塘是在普通氧化塘內(nèi)種植具有凈水功能的水生植物或培殖水生動物，以強(qiáng)化氧化塘的凈化功能。 （1）水生植物氧化塘 在塘內(nèi)種植水葫蘆、水浮蓬、水蔥、蘆葦?shù)人参?，它們都有較強(qiáng)的吸收、分解有機(jī)物的能力，因此可提高氧化塘的處理能力，縮短污水停留時(shí)間。 （2）生態(tài)系統(tǒng)塘 主要是普通好氧和兼性塘。它依靠藻菌共生系統(tǒng)工作，無法對藻類生長進(jìn)行控制，致使出水中藻類含量過多。如果在塘內(nèi)養(yǎng)殖魚、蚌、螺等水生動物和鴨，鵝等家禽，在運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí)，出水含藻量可降低，BOD、COD、氮、磷等也有較高的去除率。第37頁，共47頁，2022

21、年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三六. 厭氧生物法 厭氧生物處理是在無氧的情況下，利用兼性菌和厭氧菌，分解有機(jī)物的一種生物處理法。 不僅適于污泥的穩(wěn)定處理，也適用于工業(yè)有機(jī)廢水的處理。厭氧生物法處理工業(yè)有機(jī)廢水明顯優(yōu)于好氧生物法。厭氧法可以使廢水中90以上可生物降解的有機(jī)物以副產(chǎn)品甲烷氣體的形式轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?；?8頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三厭氧法的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：無需供氧設(shè)備，節(jié)省能源；污泥產(chǎn)量少（約為好氧法的l5）；容積負(fù)荷高（為好氧法的3倍）；進(jìn)水濃度高，一般進(jìn)水COD可達(dá)500010000mg/L（為好氧法10倍）；可承受較大的負(fù)荷變化沖擊；投資少，運(yùn)行費(fèi)用低（比好氧裝置投資低 25，運(yùn)行費(fèi)用低一倍）。缺點(diǎn)：微生物生長繁殖速度慢，處理時(shí)間較長，對低濃度有機(jī)污水處理效率低。第39頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三厭氧發(fā)酵的幾個(gè)階段大分子有機(jī)物（碳水化合物，蛋白質(zhì)，脂肪等）水解細(xì)菌的胞外酶水解的和溶解的有機(jī)物酸化產(chǎn)酸細(xì)菌有機(jī)酸醇 類醛類等H2，CO2乙酸化乙酸細(xì)菌乙酸甲烷化甲烷細(xì)菌CH4CH4甲烷細(xì)菌第40頁，共47頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)7分，星期三液化階段氣化階段 （甲烷化階段）：（酸化階段）：大分子有機(jī)物被水解，酸化成以有機(jī)酸為主的化合物及CO2，H