污泥生物处理技术详解课件

污泥生物处理技术Part1背景Part2原理Part3应用Part4进展与展望CONTENTS目录1.背景背景u1.1 活性污泥法是一种被广泛采用的高效的污水处理技术，但是随着城市污水排放量的不断增加，它的弊端也日益明显-剩余污泥产量大u1.2 剩余污泥特点 含有有害化学物质含有有害化学物质大量的细菌病菌寄生虫等微型生物大量的细菌病菌寄生虫等微型生物 含有重金属含有重金属u1.3 传统污泥处理方式主要有焚烧，填埋，土地利用等，但是这些方法都有各自的弊端。u生物法是实现污泥减量化的一种比较清洁，高效的处理方法，已被国内外学者广泛关注。u2.1 石油的大量开采，运输、炼制及含油污水处理过程中会产生大量的含油固体废物-含油污泥。u2.2 含油污泥的成分非常复杂,主要是石油烃、沉积物、重金属和水的复杂混合物,对周围环境和人类健康产生危害,且处理难度大。u2.3含油污泥性质？含油污泥性质？污泥中一般含油率在 10%50%,含水率在 40%90%,含有大量的苯系物、酚类、等有有毒物质,成分复杂,属于多相体系,一般由水包油(O/W)、油包水(W/O)以及悬浮固体组成,黏度较大,固相难以彻底沉降。含油污泥的污泥比阻比一般污泥大40倍，其可压缩系数大20倍，属难过滤性污泥。含油污泥颗粒细小，呈絮凝体状，含水量高，体积庞大，因此不易实现油-水-泥的三相分离。u污污泥泥比比阻阻是表示污泥过滤特性的综合性指标，它的物理意义是：单位质量的污泥在一定压力下过滤时在单位过滤面积上的阻力.求此值的作用是比较不同的污泥（或同一污泥加入不同量的混合剂后）的过滤性能。污泥比阻愈大，过滤性能愈差污泥比阻愈大，过滤性能愈差。u2.4含油污泥处理方法可分为物理，化学，生物三大类。u填埋法，固化填埋法：u化学破乳法：u高温处理工艺：u微波处理工艺：u溶剂萃取处理工艺：操作简便，但污染环境操作简便，但污染环境过程复杂，成本较高过程复杂，成本较高污染少，回收烃类物质污染少，回收烃类物质效率高，实现油水渣三相分离效率高，实现油水渣三相分离工艺简单，溶剂可循环使用工艺简单，溶剂可循环使用 环境污染小 u生物法的优点 处理效果好运行费用相对较低u生物处理法也有其不足之处,一方面处理周期相对较长,有些技术受自然条件的限制较大;另一方面,从资源角度讲,并没有将含油污泥中的石油资源有效利用。2.原理原理 利用微生物捕食污泥中的细菌来降低剩余污泥产率微生物利用石油烃类作为碳源进行同化降解,使其最终完全矿化3.应用应用u生物法污泥减量技术直接投加微型动物直接投加微型动物两段式污泥减量工艺两段式污泥减量工艺蚯蚓生物滤池蚯蚓生物滤池3.1直接投加微型动物直接投加微型动物u定义定义？u指向活性污泥系统的曝气池中直接接种微型生物,或在系统中添加载体后再接种微型动物。u减量机理？减量机理？u通过投加一些微型生物能够增加活性污泥系统中的种类，延长了食物链，能量从低营养级向高营养级传递并有一部分散失从而减少污泥量（类似十分之一十分之一定律）。u“十十分分之之一一定定律律”：生物量从绿色植物向食草动物、食肉动物等按食物链的顺序在不同营养级上转移时，有稳定的数量级比例关系，通常后一级生物量只等于或者小于前一级生物量的1/10。而其余9/10由于呼吸，排泄，消费者采食时的选择性等被消耗掉。uliang等研究了在CAS工艺中接种红斑瓢体虫的污泥减量效果,结果表明,由红斑瓢体虫引起的相对污泥减少量大约为39%65%。u魏源送等将蠕虫接种到活性污泥中试系统中,显著降低了污泥产率而且明显提高了污泥的沉降性能。3.2两段式污泥减量工艺两段式污泥减量工艺u第一阶段：完全混合反应器。u特点：HRT=SRT，既要避免冲 击分散细菌,又要防止细菌结团 和捕食细菌的生长。u第二阶段：捕食阶段（cas，mbr）u特点：污泥停留时间较长，保持 一定量的原，后生动物。u张绍园等采用两段淹没式膜生物反应器(第一阶段为污染物转化池，第二阶段为污泥降解池)处理城市污水，试验表明，当系统容积负荷为25 kgCOD/(kgSSL)、蠕虫数量升至2 6003800条/mL时，污泥产率为0.10.15kgSS/kgCOD，系统对COD和氨氮的去除率分别为97.3%和99.5%。uLee等用生物膜作为第二阶段的捕食反应器处理人工合成污水,获得的污泥产量为0.050.17gSS/gCOD，比用传统方法减少约 30%50%。3.3蚯蚓生物滤池蚯蚓生物滤池u什么是蚯蚓生物滤池？什么是蚯蚓生物滤池？u蚯蚓生物滤池是在普通生物滤池改进的基础上向系统中引入蚯蚓，通过其较强的捕食细菌和有机物以及提高滤料通透性(透水,通气)的能力达到污泥减量以及更有效的处理污水的目的。u为什么选择蚯蚓这个生物？为什么选择蚯蚓这个生物？u蚯蚓具有惊人的吞噬能力，且其消 化道能分泌蛋白酶，脂肪酶，纤维 素酶等多种酶类，对绝大多数有机 废弃物具有较强的分解作用。u构造？构造？u1）三层处理结构u2）一层为无定型的 有机材料供蚯蚓生存 分解有机物u3）二层为也是有机 材料作用是补充有机 质的消耗u4）三层由大小不等的 碎石组成，作用是承托与排水u优点：1）构造简单，建造和运行费用低 2）无二次污染 3）污泥减量，污泥处理效果高u少量增殖的蚯蚓可作为农牧业饲料,蚯蚓粪可作为微生物的食料或高效农肥和土壤改良剂。项目项目初沉污泥初沉污泥 /mg/L 剩余污泥产率剩余污泥产率/mg/L污泥总产率污泥总产率/mg/L蚯蚓生物滤池-0-20-2普通活性污泥法100-12040-60140-180蚯蚓生物滤池与普通活性污泥法污泥产率比较蚯蚓生物滤池与普通活性污泥法污泥产率比较u同济大学的杨健、吴敏等针对蚯蚓生物滤池污泥产率和污泥稳定性进行了大量的实验，发现，由于蚯蚓和微生物的协同作用实现污泥的减量化，污泥减量率在40%左右，最高可达48.20%。u上海交通大学和上海师范大学对蚯蚓生物滤池处理城市污水进行了试验研究。试验结果显示,正常情况下,蚯蚓生物滤池处理污水效果较好,COD、BOD、SS、氨氮等各项指标均能达到国家污水综合排放二级标准,且优于普通活性污泥法。含油污泥生物处理技术 堆肥法堆肥法地耕法地耕法生物泥浆反应器法生物泥浆反应器法生物浮选法生物浮选法3.4地耕法地耕法u定定义义：露天在地表铺放含油污泥,定期翻耕、浇水、施肥,利用土壤微生物降解污泥中的油。常用于处理油污土壤,也可用于处理含油污泥。u要点：净化过程缓慢 会在农田中产生生物难以降解的烃类(主要是高分子蜡及沥青质)积累 占地面积大，受温度、降雨等条件限制，有可能污染空气水源等 J.A.Marin 等在半干旱气候条件下,采用地耕法对一精炼厂的含油污泥进行了生物处理,经过11个月,TPH(总石油烃含量)降低了 80%。3.5堆肥法堆肥法u定义：堆肥法(也称堆腐法)是将含油废弃物与适当的材料相混合并成堆放置,使天然微生物降解石油烃类的过程。u堆肥法能保持微生物代谢过程中产生的热量,有利于石油烃类的生物降解。u要点：要点：能保持微生物代谢过程中释放的热值，有利于石能保持微生物代谢过程中释放的热值，有利于石油烃类的降解油烃类的降解所采用的松散材料能增加持水性所采用的松散材料能增加持水性,可有效地加快含油可有效地加快含油废弃物中烃类物质生物降解速度废弃物中烃类物质生物降解速度u李宝等计算出堆肥中油降解的半衰期为 106d,而土壤中油的自然降解半衰期一般为1000d以上,堆肥油泥的半衰期比自然降解的半衰期缩短了近10倍。u 姜昌亮等采用以微生物异位修复技术 长料堆式堆制处理法,对辽河油田 4 种石油污染土壤进行了处理,53d后,TPH 去除率达到 45.2%56.7%。u异位生物修复：是将受污染的土壤、沉积物移离原地，在异地用生物的手段进行处理，使污染物降解而使污染的土壤恢复到原有的功能。3.6 生物泥浆反应器法生物泥浆反应器法 u什么是生物泥浆反应器？什么是生物泥浆反应器？生物泥浆反应器是一种生物泥浆反应器是一种将含油污泥稀释于营养将含油污泥稀释于营养介质中使之成为泥浆状介质中使之成为泥浆状的容器的容器以水相为处理介质，污以水相为处理介质，污染物、微生物、溶解氧染物、微生物、溶解氧和营养物的传质速度快和营养物的传质速度快消除了自然环境变化的消除了自然环境变化的影响影响,各种环境条件控各种环境条件控制在最佳状态，反应器制在最佳状态，反应器处理速度快处理速度快 uWeissenfelst 的研究表明,对同种污染土壤的处理,生物泥浆反应器的处理周期比原位处理缩短1/2,其去除率比原位处理提高 25%以上。u李晔等对含油污泥利用土壤浆化曝气生物反应器进行生物处理后,萘、菲、苯并蒽、1,2-苯并菲均未检出,取得了良好的修复效果。u由于其工艺复杂,成本较高,生物泥浆反应器法处理含油污泥在国内目前还处于实验室研究阶段,现场应用的报道较少。3.7生物生物浮选法浮选法u定义：即利用微生物产气与表面张力改变的生物浮选去除含油污泥中大部分油并将其回收。u中国科学院成都生物研究所的李大平等通过实验，利用从石油污染物中分离的一组微生物菌株对胜利油田含油污泥进行了生物浮选处理,在最佳运行参数运行条件下,原油去除率可达 95%以上。u特点：有效利用了资源,又减少了对环境的污染u浮选：是选金生产中应用最广泛的一种选矿法，是利用矿物表面物理化学性质的差异来选分矿石的一种方法。这是常用于黄金浮选的一种方法。u基本原理：矿物颗粒自身表面具有疏水性或经浮选药剂作用产生或增强疏水性。疏水就是亲油和亲气体，可在液，气或水油的界面发生聚集。经过一系列工艺处理后的金矿粒虽然密度大却能与气泡和浮选剂亲合而被浮于浮选机的矿液表面，将作为泡沫产品回收。4.研究进展与研究进展与展望展望u4.1 通过物理，化学及其他污泥减量化工艺都可以实现对剩余污泥的减量,但从经济与环境效益来说,基于由生物作用引起的污泥减量应该是今后发展的重要方向之一。对于生物法污泥减量，其技术难点最主要还是微生物的培养，即数量和种类的控制。另一个问题就是生物污泥减量化工艺中出水氮、磷处理效果不是很理想，有待提高。污泥减量化工艺应向多种手段联合的方向发展,从而实现经济和环境效益的最大化。u4.2 含油污泥的处理技术大致分为2类，即生物法和非生物法，两 类方法都能在一定程度上对含油污泥取得较好的处理效果。但是，从环保与经济的角度出发，生物法更好。生物法能够处理含油污泥的新菌种的开发与驯化较难，且大多数还处于实验室阶段，处理周期较长，占地面积较大，操作条件较苛刻，对含油率较高的污泥处理效果不是很好，因而在我国还没有落实到实践阶段，今后的重点研究方向因是生物与非生物有机结合，开发出高效、简便、无污染的处理技术。