发酵废水的生物处理法

单击此处编辑母版标题样式,发酵废水的生物处理,发酵废水生物处理,第一节 水污染及处理概述,水体污染及危害：,污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等；,水体富营养化；,水和水体底泥的物理、化学性质或生物群落组成发生变化；,第一节 水污染及处理概述,发酵废水生物处理,防止水体污染的途径,（1）减少污染物的排放。, 改革生产工艺。 综合利用废水。,（2）废水无害化。,（3）对水体及其污染源进行监测和管理。,第一节 水污染及处理概述,发酵废水生物处理, pH值；, 悬浮物质含量；, 需氧有机物，主要测定BOD、COD等；, 有毒物，如重金属、氰化物、亚硝酸盐；, 其它特定指标，针对废水特点而定。例如核电排水的放射性指标、医院和生物制品废水的病原体指标等。,第一节 水污染及处理概述,监测指标主要有：,发酵废水生物处理,或分离，或无害化。,第一节 水污染及处理概述,废水处理技术,物理法、化学法、生物法。,发酵废水生物处理,物理法,a沉淀法； b过滤法； c离心分离法； d气浮法；e蒸发结晶； f反渗透法；,化学方法,a混凝法；b中和法；c化学沉淀法；d氧化还原法；e电渗析法；,生物方法,a活性污泥法；b生物膜法和生物(氧化)塘法；,c污水灌溉；,第一节 水污染及处理概述,发酵废水生物处理,废水处理流程,废水中污染物成分极其复杂多样，任何一种处理方法都难以达到完全净化的目的，而常常要几种方法组成处理系统，才能达到处理的要求。按处理程度的不同，废水处理系统可分为一级处理、二级处理和深度处理。,第一节 水污染及处理概述,发酵废水生物处理,一级处理只除去废水中的悬浮物，以物理方法为主，处理后的废水一般还不能达到排放标准，是预处理。二级处理最常用的是生物处理法，能大幅度地除去废水中呈胶体和溶解状态的有机物，使废水符合排放标准。深度处理是进一步除去废水中悬浮物质，无机盐类及其它污染物质，使之达到工业用水或城市非饮用水的要求。,第一节 水污染及处理概述,发酵废水生物处理,项目,一级标准,二级标准,三级标准,pH,BOD,5,(mg/L),COD/(ml/L),氨氮/(ml/L),磷酸盐/(ml/L),6-9,20,60,15,0.5,6-9,30,120,25,1.0,6-9,-,-,-,-,城市污水处理厂污染物排放浓度,第一节 水污染及处理概述,发酵废水生物处理,微生物对污染物质降解与转化的适应性,微生物个体微小，比表面积大，代谢速率快；,微生物种类繁多，分布广，代谢类型多，具有多种降解酶；,微生物繁殖快，易变异，适应性强；,微生物中存在有降解性质粒(plasmid) ；,共代谢作用(co-metabolism)；,废水生物处理原理,第一节 水污染及处理概述,发酵废水生物处理,微生物对污染物降解与转化的途径,矿化作用：有机物在微生物的作用下彻底分解为H,2,O 、CO,2,和简单的无机化合物的过程。,共代谢作用：当环境中存在其他可利用的碳源和能源时，难降解的化合物才能被利用(被修饰或转化但非彻底降解)。,第一节 水污染及处理概述,发酵废水生物处理,影响微生物降解转化作用的因素,微生物的代谢活性、种类、生长状况；,化合物的结构(生产“环境友好材料”)；,环境因素：如温度、酸碱度、营养、氧、底物浓度；,第一节 水污染及处理概述,发酵废水生物处理,微生物对常见污染物的降解与转化,有机物好氧降解的一般途径,大分子有机物,（多糖，脂肪，蛋白质，）,小分子有机物,丙酮酸,乙酰CoA,Co,2,+H,2,O,胞外酶,氧化脱羧,三羧酸循环,第一节 水污染及处理概述,发酵废水生物处理,废水生物处理的类型,据微生物种类,好氧（兼性）微生物：活性污泥法、生物膜法；,厌氧微生物：厌氧污泥法；,藻类 ：氧化塘；,据微生物生长方式,悬浮生长：活性污泥法；,附着生长：生物膜法；,第一节 水污染及处理概述,发酵废水生物处理,好氧生物处理,生化需氧量：在20条件下，微生物好氧分解水样中有机物所消耗的氧量，如BOD,5,；,评价有机污染物中易生物降解的部分。,第一节 水污染及处理概述,发酵废水生物处理,有机物被微生物摄取后，通过代谢活动，约有1/3被分解；约有2/3被转化，合成为新的原生质。,第一节 水污染及处理概述,发酵废水生物处理,好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较小。目前对中、低浓度的有机废水(BOD,5,500mg/L) ，基本上采用好氧生物处理法。,在废水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。,第一节 水污染及处理概述,发酵废水生物处理,厌氧生物处理,有机物的转化分为三部分进行：部分转化为CH,4,；部分被分解为CO,2,、H,2,O、NH,3,、H,2,S等无机物，并为细胞合成提供能量；少量用于原生质合成。故相对于好氧生物处理法，其污泥增长率小得多。,第一节 水污染及处理概述,发酵废水生物处理,第一节 水污染及处理概述,发酵废水生物处理,由于废水厌氧生物处理过程不需另加氧源，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少、可回收能量（CH,4,）等优点。,缺点是速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。为维持较高的反应速度，需维持较高的温度。对于有机污泥和高浓度有机废水(一般BOD,5,2000mg/L)可采用厌氧生物处理法。,第一节 水污染及处理概述,发酵废水生物处理,第二节 活性污泥法,活性污泥：由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。,第二节 活性污泥法,发酵废水生物处理,微生物、有机物、无机悬浮物、胶体物；,活性污泥中的栖息生物以微生物(好氧)为主，细菌含量一般在10,7,-10,8,个/mL；原生动物10,3,个/mL，原生动物中以纤毛虫居多；固着型纤毛虫可作为指示生物，如钟虫、盖纤虫、独缩虫、聚缩虫等出现且数量较多时，说明培养成熟且活性良好。,活性污泥的组成,第二节 活性污泥法,发酵废水生物处理,活性污泥法的基本流程,第二节 活性污泥法,发酵废水生物处理,活性污泥降解污水中有机物的过程,活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解(去除)过程可分为两个阶段：,吸附阶段,稳定阶段,活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含有多糖类的黏性物质，污水中有机物转移到活性污泥上去。,被吸附的有机物为微生物所利用。,第二节 活性污泥法,发酵废水生物处理,曝气过程中污水中有机物的变化,残留在废水中的有机物,从废水中去除的有机物,微生物不能利用的有机物,微生物能利用的有机物,微生物能利用而尚未利用的有机物,微生物不能利用的有机物,微生物已利用的有机物（氧化和合成）,（吸附量）,增殖的生物体,氧化产物,废水中的有机物,第二节 活性污泥法,发酵废水生物处理,污水中有机物的去除规律；,活性污泥利用有机物的规律；,活性污泥吸附有机物的规律。,第二节 活性污泥法,发酵废水生物处理,曝气过程中，污水中有机物的去除在较短时间( 图中是5h左右)内就基本完成了；污水中的有机物先是转移到污泥上(),然后逐渐为微生物所利用()；吸附作用在相当短的时间(图中是45min左右)内就基本完成了()；微生物利用有机物的过程比较缓慢()。,第二节 活性污泥法,发酵废水生物处理,气体传递和曝气池,一、微生物。活性污泥；污泥驯化；,二、有机物。处理对象，微生物的营养料；,三、溶解氧。充足的溶解氧，为好氧微生物的生存、发挥氧化分解作用提供保障。,构成活性污泥法的三个要素,第二节 活性污泥法,发酵废水生物处理,第三节 生物滤池法,一、生物滤池的构造,1、滤床：滤床由滤料组成。滤料是微生物生长栖息的场所。,第三节 生物滤池法,发酵废水生物处理,2.布水设备,第三节 生物滤池法,3.排水系统,发酵废水生物处理,二、生物滤池法的流程,低负荷生物滤池又称普通生物滤池,所示为传统的普通生物滤池的流程；,第三节 生物滤池法,发酵废水生物处理,交替式二级生物滤池,第三节 生物滤池法,发酵废水生物处理,几种常用的回流式生物滤池法的流程,第三节 生物滤池法,发酵废水生物处理,三、生物滤池的机理,1.生物膜,污水流过滤床时，有一部分污水、污染物和细菌附着在滤料表面上，微生物便在滤料表面大量繁殖，不久，形成一层充满微生物的粘膜，称为生物膜。这个起始阶段通常叫“挂膜”，是生物滤池的成熟期。,生物膜是由细菌（好氧、厌氧、兼性）、真菌、藻类、原生动物、后生动物以及一些肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫等组成。,第三节 生物滤池法,发酵废水生物处理,2.影响生物滤池性能的主要因素,（1）滤池高度,滤床的上层和下层相比，生物膜量、微生物种类和去除有机物的速率均不相同。滤床上层，污水中有机物浓度较高，微生物繁殖速率高，种属较低级以细菌为主，生物膜量较多，有机物去除速率较高。随着滤床深度增加，微生物从低级趋向高级，种类逐渐增多，生物膜量从多到少。,第三节 生物滤池法,发酵废水生物处理,（3）回流,利用污水厂的出水，或生物滤池出水稀释进水的做法称回流，回流水量与进水量之比叫回流比。,（2）负荷率,负荷率的单位是m,3,(水)/ m,3,d或m,3,(水)/m,2,d；若提高负荷率，出水水质将相应有所下降。,第三节 生物滤池法,（4）供氧,生物滤池供氧不足，生物膜好氧层厚度变薄。,发酵废水生物处理,第四节 氧化塘法,氧化塘又称稳定塘，按塘内的微生物类型、供氧方式和功能等进行划分，可分类如下：,1.好氧塘,好氧塘的深度较浅，阳光能透至塘底，全部塘水都含有溶解氧，塘内菌藻共生，溶解氧主要是由藻类供给，好氧微生物起净化污水作用。,第四节 氧化塘法,发酵废水生物处理,第四节 氧化塘法,发酵废水生物处理,2.兼性塘,兼性塘的深度较大，上层为好氧区，藻类的光合作用和大气复氧作用使其有较高的溶解氧，由好氧微生物起净化污水作用；中层的溶解氧逐渐减少，称兼性区(过渡区)，由兼性微生物起净化作用；下层塘水无溶解氧，称厌氧区，沉淀污泥在塘底进行厌氧分解。,第四节 氧化塘法,发酵废水生物处理,第四节 氧化塘法,发酵废水生物处理,3.厌氧塘,厌氧塘的塘深在2m以上，有机负荷高，全部塘水均无溶解氧，呈厌氧状态，由厌氧微生物起净化作用，净化速度慢，污水在塘内停留时间长。,第四节 氧化塘法,发酵废水生物处理,4.曝气塘,曝气塘采用人工曝气供氧，塘深在2m以上，全部塘水有溶解氧，由好氧微生物起净化作用，污水停留时间较短。,第四节 氧化塘法,发酵废水生物处理,5.深度处理塘,深度处理塘又称三级处理塘或熟化塘，属于好氧塘。其进水有机污染物浓度很低，一般B0D,5,30mg/L。常用于处理传统二级处理厂的出水，提高出水水质，以满足受纳水体或回用水的水质要求。,第四节 氧化塘法,发酵废水生物处理,除上述几种常见的稳定塘以外，还有水生植物塘(塘内种植水葫芦、水花生等水生植物，以提高污水净化效果，特别是提高对磷、氮的净化效果)、生态塘(塘内养鱼、鸭、鹅等，通过食物链形成复杂的生态系统，以提高净化效果)、完全储存塘(完全蒸发塘)等也正在被广泛研究、开发和应用。,第四节 氧化塘法,发酵废水生物处理,第五节 厌氧生物处理法,污泥的消化过程分为两个阶段。固态有机物液化；降解产物气化；(二阶段学说),一、原理,消化过程,液化(酸化),pH迅速下降，转化产物中有机酸是主体,气化(甲烷化),产生消化气，主体是CH,4,第五节 厌氧生物处理法,发酵废水生物处理,三(四)阶段学说:,大分子有机物(碳水化合物，蛋白质，脂肪等),水解,细菌的胞外酶,水解的和溶解的有机物,酸化,产酸细菌,有机酸醇 类醛类等,H,2,，CO,2,乙酸化,乙酸细菌,乙酸,甲烷化,甲烷细菌,CH,4,甲烷细菌,CH,4,第五节 厌氧生物处理法,发酵废水生物处理,参与消化的细菌，酸化阶段的统称产酸或酸化细菌，几乎包括所有的兼性细菌；甲烷化阶段的统称甲烷细菌，已经证实的已有80多种。,第五节 厌氧生物处理法,发酵废水生物处理,与好氧法相比，厌氧法的降解较不彻底，放出热量少，反应速度低(相差一个数量级)。要克服这些缺点，最主要的方法应是增加参加反应的微生物数量(浓度)和提高反应时的温度。因此，厌氧生物处理法目前还主要用于污泥的消化、高浓度有机废水和温度较高的有机工业废水的处理。,第五节 厌氧生物处理法,发酵废水生物处理,二、污水的厌氧生物处理方法,1.化粪池,第五节 厌氧生物处理法,发酵废水生物处理,2.厌氧生物滤池,厌氧生物滤池是密封的水池，池内放置填料，污水从池底进入，从池顶排出。微生物附着生长在滤料上，平均停留时间可长达 100d左右。,第五节 厌氧生物处理法,发酵废水生物处理,3.厌氧接触法,废水先进人混合接触池(消化池)与回流的厌氧污泥相混合，然后经真空脱气器而流人沉淀池。接触池中的污泥浓度要求很高，在12000-15000mg/L左右，因此污泥回流量很大，一般是废水流量的2-3倍。,第五节 厌氧生物处理法,发酵废水生物处理,4.上流式厌氧污泥床反应器,第五节 厌氧生物处理法,发酵废水生物处理,第五节 厌氧生物处理法,发酵废水生物处理,上流式厌氧污泥床反应器具有良好的污泥床，有机负荷率和去除率高，不需要搅拌，能适应负荷冲击和温度与pH的变化。它是一种有发展前途的厌氧处理设备。,第五节 厌氧生物处理法,发酵废水生物处理,5.分段厌氧处理法,第一段：水解和液化有机物为有机酸；缓冲和稀释负荷冲击与有害物质，截留难降解的固态物质。,第二段：保持严格的厌氧条件和pH，以利于甲烷菌的生长；降解、稳定有机物，产生含甲烷较多的消化气，并截留悬浮固体，以改善出水水质。,第五节 厌氧生物处理法,发酵废水生物处理,第五节 厌氧生物处理法,