.,第二章廢水好氧生物處理工程,內容：第一節廢水處理技術概述第二節活性污泥法第三節生物膜法,.,第一節生物處理技術概述,一、生物處理的基本原理生物處理的主體是微生物。有機物的轉化廣義上可以定義為兩種：礦化和共代謝,.,礦化是將有機物完全無機化的過程，是與微生物生長包括分解代謝與合成代謝過程相關的過程。共代謝通常是由非專一性酶促反應完成的，不導致細胞質量或能量的增加,使有機物得到修飾和轉化，但不能使其分子完全分解。,.,1.好氧生物處理的基本原理在好氧條件下，有機物在好氧微生物的作用下氧化分解，有機物濃度下降，微生物量增加。微生物將有機物攝入體內后，以其作為營養源加以代謝，代謝按兩條途徑進行：合成代謝和分解代謝,.,圖6-1有機物好氧分解圖示,.,在有機物的好氧分解過程中，有機物的降解、微生物的增殖及溶解氧的消耗這三個過程是同步進行的，也是控制好氧生物處理成功與否的關鍵過程。,.,（1）有機物的降解,圖6-2有機物好氧生物降解的一般途徑,.,（2）微生物的增殖,圖6-3靜態培養微生物生長曲線,.,（3）溶解氧的提供溶解氧是影響好氧生物處理過程的重要因素。充足的溶解氧供應有利于好氧生物降解過程的順利進行。溶解氧的需求量與微生物的代謝過程密切相關。在不同的好氧生物處理過程和工藝中，溶解氧的提供方式也不同。,.,2.厭氧生物處理的基本原理厭氧生物處理是在無氧條件下，利用多種厭氧微生物的代謝活動，將有機物轉化為無機物和少量細胞物質的過程。,.,（1）厭氧生物分解有機物的過程,圖6-4有機物厭氧分解過程,.,水解階段復雜有機物首先在發酵性細菌產生的胞外酶的作用下分解為溶解性的小分子有機物。該過程通常比較緩慢，是復雜有機物厭氧降解的限速階段。發酵（酸化）階段溶解性小分子有機物進入發酵菌（酸化菌）細胞內，在胞內酶作用下分解為揮發性脂肪酸（VFA),同時合成細胞物質。,.,產乙酸階段發酵酸化階段的產物丙酸、丁酸、乙醇等，在此階段經產氫產乙酸菌作用轉化為乙酸、氫氣和二氧化碳。產甲烷階段產甲烷菌通過以下兩個途徑之一，將乙酸、氫氣和二氧化碳等轉化為甲烷。其一是在二氧化碳存在時，利用氫氣生成甲烷。其二是利用乙酸生成甲烷。,.,（2）水解處理水解處理是指將厭氧過程控制在水解或酸化階段，利用兼性的水解產酸菌將復雜有機物轉化為簡單有機物。能降低污染物的復雜程度，提高后續好氧生物處理的效率。（3）缺氧處理在沒有分子氧存在的條件下，一些特殊的微生物類群可以利用含有化合態氧的物質進行代謝活動。,.,二、微生物催化降解的必要條件,1.存在含有某種降解酶的微生物。2.微生物必須在目標化合物出現的環境中出現。3.化合物必須是具有適宜酶的微生物可獲得的。4.如果產生降解的啟動酶是胞外酶，酶作用的化學鍵必須暴露以利于催化作用發生，這種條件并不是總能滿足，因為許多化合物會發生吸附。,.,5.催化起始降解的酶如果是胞內酶，化合物分子則必須進入細胞內部的酶作用位點，或者胞外反應產物進入細胞內部進行進一步降解。6.由于能作用于多種合成化合物的細菌或真菌種群或生物量起始濃度較低，環境條件必須適合具有活性潛力的微生物增殖。,.,三、影響生物降解的因素,1.微生物活性2.目標化合物特征3.環境因素（1）營養（2）溫度（3）pH（4）氧,.,第二節廢水處理技術概述,廢水包括生活污水和工業廢水工業廢水是生產污水和生產廢水的總稱,一、廢水水質指標,.,水質指標是水污染控制工程的基礎，其主要作用是：,1）表示水的污染程度2）表示處理廠的處理效果3）作為設計處理工程的指標4）作為污水排入水體的標準制定、檢驗等。,.,1.生物化學需氧量（BOD）,生化需氧量表示在有氧的情況下，由于微生物的活動，可降解有機物穩定化所需的氧量。BOD越大，表示水體中的有機物越多，污染越嚴重。,.,2.化學需氧量（COD）,化學需氧量是指在一定條件下水中有機物與強氧化劑（如K2CrO4,KMnO4)作用所消耗的氧量。水中的COD不僅代表水中有機物的含量，同時也包括水中還原性無機物被氧化的耗氧量。,.,根據BOD/COD的比值可以初步評介廢水的可生化性。一般來說：BOD/COD=0.4可生化性較好，適合于用生化處理方法。BOD/COD=0.30.4可生化性一般，可以用生化處理方法。BOD/COD=0.20.3可生化性較差，需馴化后用生化處理方法。BOD/COD0.2可生化性很差，不適合于用生化處理方法。,.,3、懸浮固體（SuspendedSolid,SS）,懸浮固體SS；揮發性懸浮固體VSS；總固體TS；,.,PH；顏色；溫度；氨氮；溶解固體；氯化物。有毒物指標：重金屬；硫化物；氰化物；其它有機物；三致物質及高穩定有機合成化合物。（細菌總數；大腸菌指數。-微生物指標）,4、無機性水質指標,.,二、廢水處理的方法,按照作用原理和去除對象可分為：物理法化學法生物法,.,1.廢水的物理處理法,利用物理作用分離廢水中呈懸浮狀態的污染物質。使用的處理設備有：格柵、篩網、沉砂池、沉淀池、濾池、氣浮裝置、離心機等。,.,2.廢水的化學處理法,利用化學反應作用來分離、轉化、破壞或回收廢水中的污染物，使其轉化為無害物質。通常通過向廢水中投加某些化學物質，從而達到凈化廢水的目的。,.,1）中和處理法酸或堿,2）混凝處理法,3)化學沉淀法,4）氧化還原法,5）吸附法,6）離子交換法,7）膜分離法,.,3.廢水生物處理法,采取一定的措施，使微生物大量生長和繁殖，從而提高微生物氧化、分解有機污染物的一種技術。,.,活性污泥法是當前應用最廣泛的一種生物處理技術。生物膜法生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化、生物流化床等自然生物處理法穩定塘和土地處理法厭氧生物處理法利用兼性厭氧菌和專門厭氧菌在無氧條件下降解有機污染物的處理技術。廢水的脫磷除氮,.,第二節活性污泥法,一、活性污泥與活性污泥法有機廢水經過一段時間的曝氣后，水中會產生一種以好氧菌為主體的茶褐色絮凝體，其中含有大量的活性微生物，這種污泥絮體就是活性污泥。活性污泥法就是以含于廢水中的有機污染物為培養基，在有溶解氧的條件下，連續地培養活性污泥，再利用其吸附凝聚和氧化分解作用凈化廢水中有機污染物。普通活性污泥法處理系統如圖7-3。,.,.,活性污泥處理系統有效運行的基本條件：（1）廢水中有足夠的可溶性易降解有機物；（2）曝氣池中有足夠的氧氣；（3）活性污泥在池中呈懸浮狀態，可與廢水充分接觸；（4）活性污泥連續回流，及時排出剩余污泥；（5）沒有對微生物有毒害作用的物質進入。,.,二、活性污泥法中的微生物及其變化規律,（一）微生物種類細菌：是生物相中的主要成分,形成菌膠團原生動物：鞭毛蟲、肉足蟲、纖毛蟲真菌：主要是霉菌，一般呈絲狀后生動物：輪蟲類、線蟲類等。,.,（二）活性污泥的增長曲線,.,（三）吸附基質，代謝，自身繁殖以及消耗水中溶解氧的關系,.,三、活性污泥的性能指標,活性污泥的性能決定著凈化結果的好壞。（一）混合液懸浮固體（MLSS）（二）污泥沉降比（SV）（三）污泥體積指數（SVI）（四）污泥密度指數（SDI）,.,四、影響活性污泥性能的環境因素,（一）溶解氧（DO)不低于2mg/L（二）水溫1525（三）營養料碳源、氮源以及微量的鉀，鎂，鐵，維生素等（四）有毒物質重金屬離子鋅，銅，鎳，鉛，鉻等非金屬化合物酚，醛，氰化物，硫化物等（五）pH6.58.5,.,五、運行中常見的問題,（一）污泥膨脹廣義地把活性污泥的凝聚性和沉降性惡化，以及處理水渾濁的現象總稱為活性污泥的膨脹。1.絲狀體膨脹2.非絲狀體膨脹（二）污泥上浮,.,（3）污泥的致密和減少有機物減少，曝氣時間過長，回流比小而剩余污泥排放量大，污泥上浮而流失等。（4）泡沫問題合成洗滌劑或其他起泡物質。,.,六、活性污泥法的發展,1.深水曝氣活性污泥法2.純氧曝氣活性污泥法以純氧代替空氣3.活性炭載體活性污泥法4.活性污泥法除氮除磷5.凝聚劑活性污泥法,.,第三節生物膜法,一、生物膜法的基本原理微生物附著在固體濾料的表面上，在固體介質表面形成生物膜，廢水同生物膜相接觸而得到處理，所需氧氣一般來自大氣。所以又稱為生物過濾法。,.,（一）生物膜法分類生物濾池是生物膜法中最重要的處理設備，根據生物膜與廢水的接觸方法及介質的種類，分為：1.潤壁型生物膜法如生物濾池生物轉盤2.浸沒型生物膜法接觸氧化法3.流動床型生物膜法,.,（二）生物膜的形成及特點在生物膜凈化構筑物中，填充著相當多的掛膜介質。當有機廢水均勻地淋灑在介質表層上后，便沿介質表面向下滲流。在充分供氧的條件下，接種的或原存在廢水中微生物就在介質表面增殖。這些微生物吸附水中的有機物，迅速進行降解有機物的生命活動，逐漸在介質表面形成了粘液狀的生長有極多微生物的膜，稱為生物膜。,.,生物膜是生物處理的基礎，必須保持足夠的數量才能達到凈化目的。一般，生物膜厚度介于23mm較為理想，膜太厚，會影響通風，造成堵塞。,.,二、生物濾池,（一）生物濾池的基本原理1.生物膜構造2.生物濾池的基本流程,.,生物膜構造剖面示意圖,.,生物濾池的基本流程,.,（二）生物濾池的基本特征,1.微生物群上層細菌中下層原生動物和微型后生動物