生物法污水处理基础知识培训课件

目录 5.工艺概述 2.好氧反应 3.脱氮除磷 1.厌氧反应 4.污泥处理 6.常用水质指标前言废水的处理方法：废水的处理方法：污水的主要处理方法主要分为：物理法、化学法、生物法等。厌氧生物降解过程可分为四个阶段：厌氧生物降解过程可分为四个阶段：1.1.水解阶段水解阶段2.2.酸化阶段酸化阶段(也叫发酵阶段也叫发酵阶段)3.3.乙酸化阶段乙酸化阶段4.4.产甲烷阶段产甲烷阶段一.厌氧反应2023/8/641 水解阶段不溶性物质 可溶性物质高分子物质 小分子物质纤维素被纤维素酶水解成纤维二糖和葡萄糖淀粉被淀粉酶水解成麦芽糖和葡萄糖蛋白质被蛋白酶水解成短酞和氨基酸脂肪被脂肪酶水解成丙二醇和脂肪酸一.厌氧反应水解阶段产生的小分子水解产物在酸化菌的细胞内转化为更简单的化合物并分泌到细胞外,这一阶段的主要产物有VFA醇类乳酸CO2NH3H2S等。与此同时，酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质。一.厌氧反应2 酸化阶段2023/8/663 乙酸化阶段在此阶段，酸化阶段的产物被进一步转化为乙酸、H2、碳酸等以及新的细胞物质。一.厌氧反应4 产甲烷阶段在此阶段，乙酸、H2、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为CH4、CO2和新的细胞物质。整个厌氧降解的速率取决于以上四个阶段中速度最慢的那个阶段，因为产甲烷菌的生长缓慢,所以产甲烷的反应较慢,所以一般产甲烷阶段是整个厌氧降解过程的速率限制性阶段.一.厌氧反应2023/8/68大分子有机物（碳水化合物、蛋白大分子有机物（碳水化合物、蛋白质、脂肪等）质、脂肪等）水解的和溶解的有机物水解的和溶解的有机物有机酸、醇类、醛类等有机酸、醇类、醛类等H2、CO2乙酸乙酸CH41水解阶段水解阶段细菌胞外酶细菌胞外酶2酸化阶段酸化阶段产酸细菌产酸细菌2酸化阶段酸化阶段3乙酸化阶段乙酸化阶段4甲烷化阶段甲烷化阶段4甲烷化阶段甲烷化阶段甲烷细菌甲烷细菌甲烷细菌甲烷细菌 生物接触氧化工艺是在池内设置填料，微生物所需氧由鼓风曝气供给，生物膜生长至一定厚度后，填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，此时，脱落的生物膜将随出水流出池外。二.好氧反应二.好氧反应生物膜法的主要优点是对水质、水量变化的适应性较强。生物膜法的共同特点是微生物附着在介质“滤料”表面上，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H2O、CO2、NH3和微生物细胞物质，污水得到净化，所需氧气一般来自大气或人工曝气。二.好氧反应生物脱氮主要过程为：氨化、硝化，反硝化；生物脱氮主要过程为：氨化、硝化，反硝化；微生物生长同化一部分微生物生长同化一部分N。氨化氨化 硝化硝化 反反硝化硝化三.脱氮除磷3.1 氨化反应氨化反应在氨化微生物的作用下，有机N化合物可以在好氧或厌氧条件下分解转化为氨态氮。以氨基酸为例：以氨基酸为例：三.脱氮除磷 在好氧条件下，将NH4+转化为NO2-和NO3-的过程。此作用是由亚硝酸菌和硝酸菌两种菌共同完成的。其反应如下：2NH43O2 2NO2-2H2O4H 2NO2-O22 NO3-3.2 硝化反应硝化反应化能自养化能自养型型三.脱氮除磷硝化细菌生长影响因子：硝化细菌是化能自养菌，生长率低，对环境条件变化较为敏感。温度，溶解氧，污泥龄，pH，有机负荷等都会对它产生影响。硝化反应的适宜温度为2030。低于15时，反应速度迅速下降，5时反应几乎完全停止。由于硝化菌是自养菌，若水中BOD5值过高，将有助于异养菌的迅速增殖，微生物中的硝化菌的比例下降。三.脱氮除磷硝化细菌生长影响因子：硝化菌的生长世代周期较长，为了保证硝化作用的进行，泥龄应取大于硝化菌最小世代时间（310d）两倍以上。硝化反应对溶解氧有较高的要求，处理系统中的溶解氧量最好保持在2mg/L以上。在硝化反应过程中，有H+释放出来，使pH值下降。硝化菌受pH值的影响很敏感，为了保持适宜的pH值78，应在废水中保持足够的碱度，以调节pH值的变化。1g氨态氮(以N计)完全硝化，需碱度(以CaCO3计)7.1g。三.生物脱氮 污水中的硝态氮NO3-N和亚硝态氮NO2-N，在无氧或低氧条件下被反硝化细菌还原成氮气的过程。具体反应如下：6NO2-3CH3OH 3N23CO2+3H2O6OH6NO3-5CH3OH 3N27H2O5CO2+6OH 3.3 反硝化作用反硝化作用三.生物脱氮 反硝化菌属异养型兼性厌氧菌，在有氧存在时，它会以O2为电子受体进行好氧呼吸；在无氧而有NO3-或NO2-存在时，则以NO3-或NO2-为电子受体，以有机碳为电子供体和营养源进行反硝化反应。在反硝化反应中，最大的问题就是污水中可用于反硝化的有机碳的多少及其可生化程度。当污水中BOD5TKN35时，可认为碳源充足。三.生物脱氮3.3 反硝化作用反硝化作用不同的有机碳将导致反硝化速率的不同。碳源按其来源可分为三类：外加碳源，多采用甲醇，因为甲醇被分解后的产物为CO2，H2O，不产生其它难降解的中间产物，但其费用较高；原水中含有的有机碳；内源呼吸碳源细菌体内的原生物质及其贮存的有机物。3.3 反硝化作用反硝化作用三.脱氮除磷反硝化反应的适宜pH值为6.57.5。pH值高于8或低于6时，反硝化速率将迅速下降。反硝化反应的温度范围较宽，在540范围内都可以进行。但温度低于15时，反硝化速率明显下降。3.3 反硝化作用反硝化作用三.生物脱氮3.4 同化作用同化作用 污水中的一部分氮（氨氮或有机氮）被同化成微生物细胞的组成成分，并以剩余污泥的形式得以从污水中去除的过程，称为同化作用。以反硝化菌为例，在反硝化菌代谢活动在反硝化菌代谢活动的同时，伴随着反硝化菌的生长繁殖，即菌的同时，伴随着反硝化菌的生长繁殖，即菌体合成过程。体合成过程。三.生物脱氮聚磷菌（聚磷菌（PAOs）厌氧释磷 好氧（缺氧）超量吸磷三.脱氮除磷3.5 生物除磷生物除磷厌氧放磷：在厌氧状态下，兼性菌将溶解性有机物转化成VFA；活性污泥中的聚磷菌(PAOs)将体内积聚的聚磷分解，分解产生的能量部分供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主动吸收易降解的COD（如VFA）转化为PHB（聚羟基丁酸）的形态储藏于体内。聚磷分解形成的无机磷释放回污水中，这就是厌氧放磷。三.脱氮除磷4.5 生物除磷生物除磷好氧吸磷：进入好（缺）氧状态后，聚磷菌将储存于体内的PHB进行好氧分解并释出大量能量供聚磷菌增殖，部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，以聚磷的形式积聚于体内，这就是好氧吸磷。由于活性污泥在运行中不断增殖，为了系统的稳定运行，必须从系统中排除和增殖量相当的活性污泥，也就是剩余污泥。剩余污泥中包含过量吸收磷的聚磷菌，也就是从污水中去除的含磷物质。(正常细胞含磷13，聚磷菌吸磷量可达12)4.5 生物除磷生物除磷三.脱氮除磷 来源处理目的栅渣沉砂池沉渣初沉池污泥二沉池生物污泥富含有机物，容易腐化、破坏环境，必须妥善处置降低含水率，减少体积稳定有机物，避免对环境造成二次污染四.污泥处理4.1 污泥来源污泥来源总原则：减量化、稳定化、无害化、综合利用总原则：减量化、稳定化、无害化、综合利用 焚焚 烧烧投入大海投入大海建建 材材填填 埋埋农业利用农业利用污泥污泥的处的处置置四.污泥处理4.2 污泥处理工艺污泥处理工艺1.格栅生活污水经过排放管路自流进入格栅井进行过滤。厂区生活污水经过管路从化粪池引入格栅井，并入生产污水一同过滤后进入污水处理系统统一处理。格栅井内设人工格栅，主要作用是截留污水中的大块悬浮物和漂浮物，以保证整个系统机械设备的安全性。格栅至少每周清理一次。五.工艺概述2.调节池格栅井出水自流进入提升井。提升井用于收集格栅井出水。提升井内污水经提升泵提升进入调节池。调节池的主要作用有三点：一是调节水量，缓冲生产线排水峰量，为后续污水处理系统提供稳定的运行条件；二是考虑到生产线排水所含的污染物浓度因时序不同存在差异，均衡进入后续污水处理系统的污水水质；三是污水的原水pH值波动较大，可在调节池内设pH监控、调节设备，以稳定污水的pH值，减少对后续生化反应中微生物的影响。四是调节池曝气可以去除部分COD，为后续处理减轻压力。五.工艺概述3.初沉池调节池出水自流进入初沉池。初沉池用于沉淀格栅未能截留的大部分较小的悬浮物在初沉池中沉淀形成污泥，达到与污水分离的目的。根据水质情况，悬浮物主要是未经格栅过滤掉的可沉淀颗粒状物质，比重一般都大于1的，在沉淀阶段选用竖流式沉淀池，较适用于该类颗粒状物质的沉淀，并可起到有效的作用。初沉池至少每天排泥2次，视具体情况增加排泥次数。保证初沉池没有大量污泥随水流入集水池，保证后续工艺的安全运行。五.工艺概述4.水解酸化初沉池出水自流进入集水池集水池用于收集初沉池出水。集水池内污水经提升泵提升进入水解酸化池。水解酸化生物处理工艺是将系统控制在缺氧状态下的水解酸化阶段。原理是通过水解菌、产酸菌释放的酶促使水中难以生物降解的大分子物质发生生物催化反应，具体表现为断链和水溶。微生物则利用水溶性底物完成胞内生化反应，同时排出各种有机酸。五.工艺概述 因此水解酸化过程废水中易降解有机物质减少较少，而一些难降解大分子物质被转化为易于降解的小分子物质（如：有机酸）。从而使废水的可生化性和降解速度大幅度提高。因此，后续的厌氧生物处理可在较短的水力停留时间内达到较高的COD去除率。同时，水解反应也能降低一部分COD（约10%20%）。五.工艺概述5.厌氧反应水解酸化池内污水经配水系统均匀配水后自流进入生化反应池。生化反应池共分三级，并联运行。厌氧生物处理作为利用厌氧性微生物的代谢特性，在毋需提供外源能量的条件下，以被还原有机物作为受氢体，同时产生有能源价值的甲烷气体。厌氧生物处理法不仅适用于高浓度有机废水，进水BOD最高浓度可达数万毫克每升，也可适用于低浓度有机废水，如城市污水等。五.工艺概述6.好氧反应生物接触氧化工艺是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水与污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。微生物所需氧由鼓风曝气供给，生物膜生长至一定厚度后，填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，此时，脱落的生物膜将随出水流出池外。五.工艺概述生物接触氧化工艺具有以下特点：（1）由于填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内单位容积的生物固体量较高，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；（2）由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对水质水量的骤变有较强的适应能力；（3）剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。五.工艺概述7.二次沉淀生物接触氧化池出水自流进入二沉池。生物接触氧化池流失的部分微生物在二沉池中沉淀形成生化污泥，达到与污水分离的目的。二沉池内设污泥回流泵，污泥定量回流至生物接触氧化池内，以调节生物接触氧化池内的微生物量。二沉池出水自流进入清水池，达标排放。五.工艺概述8.污泥处理污水处理系统中产生的污泥分两类：物化污泥和生化污泥。由于生物接触氧化法产生的剩余不多，加上部分剩余污泥被回流至生物接触氧化池内用于调节生物量，因此污泥处理系统处理的污泥主要以物化污泥为主，初沉池沉淀的物化污泥重力流自流进入污泥池。经污泥提升泵提升进入板框压滤机压滤处理。处理后的污泥外运。压滤机压滤出水排入调节池。二沉池沉淀的生化污泥中回流后剩余的部分重力流自流进入污泥。与初沉池的物化污泥混合后，进入后续污泥处理系统统一处理。五.工艺概述过多氮、磷进入天然水体，易导致富营养过多氮、磷进入天然水体，易导致富营养化，藻类大量繁殖，水中溶解氧急剧下降，化，藻类大量繁殖，水中溶解氧急剧下降，影响鱼类生存，并可使某些湖泊由贫营养影响鱼类生存，并可使某些湖泊由贫营养湖发展为沼泽和干地。湖发展为沼泽和干地。指汞、镉、铅、铬、镍等生物毒性显著元指汞、镉、铅、铬、镍等生物毒性显著元素，也包括具有一定毒害性的锌、铜、钴、素，也包括具有一定毒害性的锌、铜、钴、锡等。主要危害：抑制微生物生长，富集锡等。主要危害：抑制微生物生长，富集至人体，影响人体健康。至人体，影响人体健康。主要砷、含硫化合物、氰化物等。主要砷、含硫化合物、氰化物等。一般处理后污水一般处理后污水pH在在69间。水体受酸碱污间。水体受酸碱污染随染随pH变化，消灭或抑制生物生长，妨碍变化，消灭或抑制生物生长，妨碍水体自净，腐蚀船舶。水体自净，腐蚀船舶。植物营植物营植物营植物营养元素养元素养元素养元素重金属重金属重金属重金属无机性无机性无机性无机性非金属非金属非金属非金属pHpH无无机机性性指指标标六.常用水质指标有有有有机机机机物物物物生化需氧量(Biological Oxygen Demand,BOD)反映有氧条件下水中可生物降解有机物的主要污染特反映有氧条件下水中可生物降解有机物的主要污染特 性（以性（以mg/L为单位）。为单位）。有机污染物被好氧微生物氧化分解过程可分为两个阶有机污染物被好氧微生物氧化分解过程可分为两个阶 段：第一阶段主要是有机物被转化成二氧化碳、水和段：第一阶段主要是有机物被转化成二氧化碳、水和 氨；第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸和硝酸盐。氨；第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸和硝酸盐。污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化 所需氧量，全部生物氧化需要所需氧量，全部生物氧化需要20100d完成。完成。实际中常以实际中常以5d作为测定生化需氧量的标准时间，称作为测定生化需氧量的标准时间，称5日日 生化需氧量（生化需氧量（BOD5）；以）；以20为测定标准温度。为测定标准温度。在在规规定定条条件件下下微微生生物物氧氧化化分分解解污污水水或或受受污污染染的的天天然然水水样样中中有有机机物物所所需需要要的的氧氧量量(20，5d)。六.常用水质指标有有有有机机机机物物物物化学需氧量化学需氧量化学需氧量化学需氧量(C(Chemical Oxygen Demand,COD)COD)常用氧化剂是重铬酸钾常用氧化剂是重铬酸钾K2Cr2O7（称（称 CODCr)和高锰和高锰 酸钾酸钾KMnO4(称称CODMn)。酸性条件下，硫酸银作为催化剂，氧化性最强。酸性条件下，硫酸银作为催化剂，氧化性最强。废水中无机的还原性物质同样被氧化。废水中无机的还原性物质同样被氧化。如果废水中有机物的组成相对稳定，则化学需氧量和如果废水中有机物的组成相对稳定，则化学需氧量和 生化需氧量之间应有一定的比例关系：生活污水通常生化需氧量之间应有一定的比例关系：生活污水通常 在在0.40.5。用用化化学学方方法法氧氧化化分分解解废废水水中中的的有有机机物物所所消消耗耗的的氧氧化化剂剂量量折折合合成成氧氧量量（O2）（mg/L）。）。六.常用水质指标有有机机物物总有机碳总有机碳（TOC）和和总需氧量总需氧量（TOD）TOC:total organism carbon 950时以铂作为催化剂，使水样气化燃烧，然后测定气时以铂作为催化剂，使水样气化燃烧，然后测定气 体中体中CO2的含量，从而确定水样中碳元素总量。的含量，从而确定水样中碳元素总量。测定中应该去除无机碳的含量。测定中应该去除无机碳的含量。各各水水质质间间TOC或或TOD与与BOD无无固固定定相相关关关关系系。水水质质条条件件基基本本不不变变时时，BOD与与TOC或或TOD间存在一定相关关系。间存在一定相关关系。TOD:total oxygen demand 在在900950高温下，将污水中能被氧化的物质高温下，将污水中能被氧化的物质,燃烧氧燃烧氧 化成稳定的氧化物后，测量载气中氧的减少量，称为总化成稳定的氧化物后，测量载气中氧的减少量，称为总 需氧量（需氧量（TOD）。）。TOD测定方便而快速。测定方便而快速。六.常用水质指标有机物油类污染物 石油类：炼油厂废水、石油运输泄漏、工业含油污水石油类：炼油厂废水、石油运输泄漏、工业含油污水 动植物油脂：产生于人的生活过程和食品工业动植物油脂：产生于人的生活过程和食品工业 油类污染物进入水体影响水生生物的生长、降低水体的油类污染物进入水体影响水生生物的生长、降低水体的 资源价值：资源价值：油膜覆盖水面阻碍水蒸发，影响大气和水体的热交换。油膜覆盖水面阻碍水蒸发，影响大气和水体的热交换。油类污染物进入海洋，改变海洋的反射率和减少进入油类污染物进入海洋，改变海洋的反射率和减少进入 海洋表层的日光辐射，对局部地区的水文气象条件可海洋表层的日光辐射，对局部地区的水文气象条件可 能产生一定影响。能产生一定影响。大面积油膜将阻碍大气中的氧进入水体，降低水体的自大面积油膜将阻碍大气中的氧进入水体，降低水体的自 净能力。净能力。石油污染对幼鱼和鱼卵危害大堵塞鱼的鳃部，能使鱼虾石油污染对幼鱼和鱼卵危害大堵塞鱼的鳃部，能使鱼虾 类产生石油臭味，降低水产品的食用价值。类产生石油臭味，降低水产品的食用价值。破坏风景区，危害鸟类生活。破坏风景区，危害鸟类生活。六.常用水质指标生活污水：肠道传染病、肝炎病毒、生活污水：肠道传染病、肝炎病毒、SARS、寄生、寄生 虫卵等虫卵等制革屠宰等工业废水：炭疽杆菌、钩端螺旋体等制革屠宰等工业废水：炭疽杆菌、钩端螺旋体等医院污水：各种病原体。医院污水：各种病原体。危害：传播疾病，影响卫生，导致水体缺氧危害：传播疾病，影响卫生，导致水体缺氧水水中中细细菌菌总总数数反反映映了了水水体体有有机机污污染染程程度度和和受受细细菌菌污污染染的的程程度度。常常以以细细菌菌个个数数/mL计计。饮饮用用水水：100个个/mL；医院排水：；医院排水：500个个/mL大大肠肠菌菌群群的的值值可可表表明明水水样样被被粪粪便便污污染染的的程程度度，间间接接表明有肠道病菌存在的可能性。表明有肠道病菌存在的可能性。常以大肠菌群数常以大肠菌群数/L计。饮用水：计。饮用水：3个个/L；城市排水：；城市排水：10000个个/L；游泳池：；游泳池：1000个个/L来源及来源及危害危害细菌总数细菌总数大肠菌群大肠菌群肝炎、小儿麻痹症等多种病毒可通过水体传染，这肝炎、小儿麻痹症等多种病毒可通过水体传染，这些病毒也存在于肠道中，通过粪便污染水体，目前些病毒也存在于肠道中，通过粪便污染水体，目前缺乏完善的经常性的检测技术。缺乏完善的经常性的检测技术。生生物物性性指指标标病毒病毒六.常用水质指标其他常用指标：其他常用指标：SS：悬浮物，是指颗粒物直径在0.45um以下的无机物、有机物、生物、微生物等的污染物。NH3-N：氨氮，是指以游离氨（NH3）和游离氨（NH4+）形式存在的氮。透明度：是指水样的透明程度。浊度：是表现水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。色度：采用稀释法，与被测样品进行目视比较，以测定样品的颜色强度。DO：溶解氧，溶解在水中的分子态的氧。六.常用水质指标谢谢 谢！谢！