第一篇

水質(zhì)凈化與水污染控制工程第一章水質(zhì)與水體自凈第二章水的物理化學(xué)處理方法第三章水的生物化學(xué)處理方法第四章水處理工程與廢水最終處置第三章水的生化處理方法水的生化處理方法——

在人工創(chuàng)造的有利于微生物生命活動的環(huán)境中，使微生物大量繁殖，提高微生物氧化降解有機(jī)物效率的水處理方法。好氧生物處理厭氧生物處理（利用氧的能力）懸浮生長系統(tǒng)附著生長系統(tǒng)（處理工藝）去除對象：水中溶解性和膠體性的有機(jī)物磷、氮等營養(yǎng)物第三章水的生化處理方法第一節(jié)廢水處理微生物學(xué)基礎(chǔ)污泥（activatedsludge）由各種微生物、有機(jī)物和無機(jī)物膠體、懸浮物構(gòu)成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、肉眼可見的絨絮狀的微生物共生體。細(xì)菌、真菌、藻類原生動物、后生動物好氧活性污泥厭氧顆粒污泥對有機(jī)污染物具有很強(qiáng)的吸附能力和降解能力第三章水的生化處理方法一、廢水處理中的微生物細(xì)菌－假單孢菌屬－以有機(jī)物為碳源和氮源真菌－霉菌－分解碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)和其它含氮化合物藻類－綠球藻類等－提高溶解氧濃度原生動物－肉足綱等－降低污水混濁度；促進(jìn)生物污泥絮凝后生動物－輪蟲－吞噬有機(jī)物和細(xì)菌第三章水的生化處理方法環(huán)境污染凈化的尖兵細(xì)菌常見的三種細(xì)菌典型形態(tài)A.球菌B.桿菌C.弧菌第三章水的生化處理方法細(xì)菌－假單孢菌屬－以有機(jī)物為碳源和氮源根霉真菌第三章水的生化處理方法真菌－霉菌－分解碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)和其它含氮化合物青霉青霉青霉毛霉藻類第三章水的生化處理方法藻類－綠球藻類等－提高溶解氧濃度衣藻屬小球藻屬盤藻屬實球藻屬空球藻屬團(tuán)藻屬柵藻屬原生動物第三章水的生化處理方法原生動物－肉足綱等－降低污水混濁度；促進(jìn)生物污泥絮凝肉足綱纖毛綱纖毛綱鞭毛綱鞭毛綱后生動物第三章水的生化處理方法后生動物－輪蟲－吞噬有機(jī)物和細(xì)菌輪蟲甲殼類搖蚊一、廢水處理中的微生物分散有柄纖毛蟲類活的微生物殘余食物量凝聚自由游泳型纖毛蟲類微生物量根足蟲類鞭毛蟲類輪蟲類第三章水的生化處理方法二、微生物的生理學(xué)特性（一）微生物酶1、酶是由生物細(xì)胞產(chǎn)生的、以蛋白質(zhì)為主要成分的生物催化劑。2、生物包括細(xì)菌幾乎所有的生化反應(yīng)都需要酶的催化。作為生物催化劑酶具有高效性、專一性、溫和的催化條件等優(yōu)點，同時由于酶是蛋白質(zhì)，因而也有容易失活的缺點。4、酶的活力大小用酶所催化反應(yīng)的反應(yīng)速度來表示，影響酶促反應(yīng)速度的因素有溫度、pH、底物濃度、酶濃度、激活劑、抑制劑等。3、絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。根據(jù)存在位置的不同酶有胞內(nèi)酶和胞外酶之分；根據(jù)酶促反應(yīng)類型的不同，酶分為水解酶、氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、異構(gòu)酶、裂解酶、合成酶六大類；根據(jù)酶的合成受環(huán)境影響的情況酶分為組成酶和誘導(dǎo)酶。第三章水的生化處理方法（二）微生物的代謝過程新陳代謝同化作用異化作用合成反應(yīng)（將營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)胞物質(zhì)），吸收能量分解反應(yīng)（分解自身細(xì)胞物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)），放出能量第三章水的生化處理方法三、細(xì)菌生長曲線及Monod公式（一）細(xì)菌的生長曲線增長率上升階段細(xì)菌內(nèi)源呼吸及細(xì)菌大量死亡階段t0時間t

增長率下降階段1、細(xì)菌重量變化曲線第三章水的生化處理方法活細(xì)菌重量mg/L2、細(xì)菌數(shù)量的生長曲線穩(wěn)定期衰老期

細(xì)菌數(shù)目的對數(shù)值0時間t總菌數(shù)活菌數(shù)緩慢期對數(shù)期0+_細(xì)菌的數(shù)量很大，都是10的n次方，取對數(shù)作圖時方便0~10代表1～1010時間t第三章水的生化處理方法生長速率（二）微生物生長動力學(xué)比增長速度與基質(zhì)濃度間的關(guān)系比增長速率增殖速率基質(zhì)很充足基質(zhì)濃度低第三章水的生化處理方法第二節(jié)好氧懸浮生長系統(tǒng)二、氧化塘法一、活性污泥法第三章水的生化處理方法一、活性污泥法一種依靠在曝氣池內(nèi)呈懸浮、流動狀態(tài)的微生物群體的凝聚、吸附、氧化分解等作用來去除污水中有機(jī)物的方法。水體自凈的人工強(qiáng)化活性污泥(一)基本原理活性污泥法的基本原理（普通活性污泥法的處理流程）曝氣池二次沉淀池出水空氣進(jìn)水回流污泥剩余污泥第三章水的生化處理方法曝氣池第三章水的生化處理方法沉淀池

1、活性污泥法凈水的三階段（1）吸附階段（2）氧化階段（3）絮凝體形成與凝聚沉降階段（一）基本原理活性污泥法的基本原理（普通活性污泥法的處理流程）曝氣池二次沉淀池出水空氣進(jìn)水回流污泥剩余污泥第三章水的生化處理方法（一）基本原理

2、影響活性污泥增長的因素（1）溶解氧（2）營養(yǎng)物（3）pH和溫度（4）有毒害物質(zhì)濃度（1）混合液懸浮固體（MLSS）（2）混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS）（3）污泥沉降比（SV）（4）污泥指數(shù)（SVI）（5）污泥齡（θc）3、評價活性污泥性能指標(biāo)第三章水的生化處理方法混合液懸浮固體（MLSS）懸浮物中絕大多數(shù)為細(xì)菌時計算105~110℃下進(jìn)行干燥恒重稱重離心沉淀濾膜過濾或MLSS懸浮物第三章水的生化處理方法混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS）懸浮物中除細(xì)菌外還有大量無機(jī)懸浮物時550℃下灼燒2h稱重105~110℃下進(jìn)行干燥恒重稱重MLSSW無MLVSS（揮發(fā)性懸浮物）=細(xì)菌群體的干重量＝MLSS

－W無

第三章水的生化處理方法污泥沉降比（SV）第三章水的生化處理方法絲狀污泥膨脹污泥膨脹指污泥結(jié)構(gòu)極度松散，體積增大、上浮，難于沉降分離影響出水水質(zhì)的現(xiàn)象。第三章水的生化處理方法（二）曝氣方法與曝氣池構(gòu)造1、曝氣方法（1）鼓風(fēng)曝氣加壓設(shè)備—管道系統(tǒng)—擴(kuò)散裝置中孔曝氣裝置—穿孔管擴(kuò)散器空氣管穿孔管導(dǎo)流板直徑17.8mm微孔曝氣裝置—鐘罩型擴(kuò)散器水力剪切曝氣裝置—倒盆式擴(kuò)散裝置74氣泡進(jìn)氣螺桿螺母盆殼體橡皮板Φ152第三章水的生化處理方法小氣泡、中氣泡、大氣泡、水力剪切等（2）機(jī)械曝氣泵型倒傘型平板型機(jī)械曝氣設(shè)備分葉輪和轉(zhuǎn)刷兩類第三章水的生化處理方法（二）曝氣方法與曝氣池構(gòu)造2、曝氣池類型與構(gòu)造（1）推流式曝氣池（2）完全混合式曝氣池（3）循環(huán)混合曝氣池（氧化溝）第三章水的生化處理方法（三）活性污泥法的運(yùn)行方式1、普通活性污泥法初次沉淀池曝氣池二次沉淀池再生池回流污泥剩余污泥空氣廢水出水污泥缺點：（1）供氧量與需氧量不一致；（2）不能適應(yīng)沖擊負(fù)荷。第三章水的生化處理方法（三）活性污泥法的運(yùn)行方式2、階段曝氣法曝氣池沉淀池進(jìn)水出水回流污泥剩余污泥階段曝氣法流程（1）曝氣供氧量與需氧量不一致（1）分步曝氣活性污泥法（污水）（2）漸減曝氣活性污泥法（曝氣）曝氣池沉淀池曝氣設(shè)備回流污泥剩余污泥出水階段曝氣法流程（2）第三章水的生化處理方法（三）活性污泥法的運(yùn)行方式3、完全混合法曝氣池二次沉淀池回流污水剩余污泥出水完全混合法流程（1）對沖擊負(fù)荷的適應(yīng)能力較強(qiáng)（2）控制整個池子處于良好的工作情況第三章水的生化處理方法（三）活性污泥法的運(yùn)行方式4、生物吸附法進(jìn)水出水二次沉淀池吸附池再生池回流污泥剩余污泥分建式生物吸附法流程進(jìn)水出水二次沉淀池吸附池再生池回流污泥剩余污泥合建式生物吸附法流程第三章水的生化處理方法（三）活性污泥法的運(yùn)行方式5、氧化溝第三章水的生化處理方法（三）活性污泥法的運(yùn)行方式6、序批式活性污泥法

SBR技術(shù)采用時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，非穩(wěn)定生化反應(yīng)替代穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)，靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動態(tài)沉淀。它的主要特征是在運(yùn)行上的有序和間歇操作，SBR技術(shù)的核心是SBR反應(yīng)池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)。序列間歇式活性污泥法（SBR）（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)。第三章水的生化處理方法SBR工藝基本操作工程（a）（b）（e）（d）（c）（a）進(jìn)水階段（b）反應(yīng)階段（c）沉淀階段（d）排水階段（e）待機(jī)階段第三章水的生化處理方法7、膜生物反應(yīng)器——利用微生物對水中有機(jī)物進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，然后用膜組件分離生物處理產(chǎn)生的污泥的一種特殊的反應(yīng)器12剩余污泥廢水循環(huán)凈化水12剩余污泥廢水凈化水分置式生物反應(yīng)器一體式生物反應(yīng)器1、生物反應(yīng)器2、膜組件第三章水的生化處理方法二、氧化塘濱洲污水處理廠8萬方/日第三章水的生化處理方法污水在塘內(nèi)經(jīng)長時間緩慢流動和停留，經(jīng)過微生物（細(xì)菌、真菌、藻類和原生動物）的代謝活動，使有機(jī)物降解，污水得以凈化。好氧氧化塘兼性氧化塘第三章水的生化處理方法第三節(jié)好氧附著生長系統(tǒng)一、生物膜的構(gòu)造及其對有機(jī)物的降解機(jī)理好氧附著生長系統(tǒng)——使用細(xì)菌等好氧微生物和原生動物、后生動物等好氧微型動物附著在某些載體上進(jìn)行生長繁殖，形成生物膜，污水通過與膜接觸，水中的有機(jī)污染物被攝取分解，使污水得以凈化的系統(tǒng)。生物濾池生物轉(zhuǎn)盤生物接觸氧化第三章水的生化處理方法二、生物濾池①普通生物濾池第三章水的生化處理方法二、生物濾池②高負(fù)荷生物濾池第三章水的生化處理方法濾料布水器底部排水設(shè)施濾池底部②高負(fù)荷生物濾池初沉池濾池二次沉淀池進(jìn)水出水初沉池濾池二次沉淀池進(jìn)水出水沉淀池濾池進(jìn)水出水比較三種高負(fù)荷生物濾池的工藝第三章水的生化處理方法二、生物濾池進(jìn)水進(jìn)水通風(fēng)出水③塔式生物濾池第三章水的生化處理方法三、生物轉(zhuǎn)盤1、盤片2、氧化槽3、轉(zhuǎn)軸第三章水的生化處理方法四、生物接觸氧化1、填料2、曝氣器第三章水的生化處理方法五、生物流化床高位槽三相分離器流化床二沉池水泵空壓機(jī)進(jìn)水出水第三章水的生化處理方法五、生物流化床兩相流化床三相流化床第三章水的生化處理方法第四節(jié)厭氧生物處理技術(shù)一、厭氧生物處理的機(jī)理大分子有機(jī)物（碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪）水溶性有機(jī)物（單糖、氨基酸、甘油和脂肪酸）有機(jī)酸、醛類、醇類甲酸、甲醇、甲胺等乙酸、CO2、H2OCH4水解酶產(chǎn)酸細(xì)菌產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌甲烷細(xì)菌酸化Ⅰ酸化Ⅱ水解酸化甲烷化第三章水的生化處理方法二、影響厭氧生物處理的主要因素1、溫度2、酸堿度3、負(fù)荷4、碳氮比5、有毒物質(zhì)低溫消化（5～15℃）中溫消化（30～35℃）高溫消化（50～55℃）甲烷細(xì)菌6.8～7.2投配率：每日加入消化池的新鮮污泥體積或高濃度污水容積與消化池容積的比率。C：N=（10～20）：1重金屬離子某些陰離子pH下降不利于產(chǎn)氣設(shè)備容積大基建投資大銅鎳、鎘化合物（100～200mg/L）甲醛（<100mg/L）甲苯（<440mg/L）第三章水的生化處理方法三、厭氧生物處理設(shè)備升流式厭氧污泥床反應(yīng)器浮蓋式消化池厭氧流化床第三章水的生化處理方法第五節(jié)生物脫氮除磷技術(shù)第三章水的生化處理方法一、生物脫氮處理技術(shù)（一）生物脫氮機(jī)理

生物脫氮

——

在微生物的作用下，將有機(jī)氮和氨氮轉(zhuǎn)化為氮氣的過程。有機(jī)氮化合物氨氮硝酸鹽氮氣氨化細(xì)菌氨化硝化細(xì)菌硝化反硝化細(xì)菌反硝化第三章水的生化處理方法1、硝化階段2NH4++3O22NO2-+4H++2H2O（1）2NO2-+O22NO3-（2）亞硝酸菌硝酸菌NH4++2O2NO3-+2H++H2O（3）硝化細(xì)菌同時考慮硝化和細(xì)胞合成，可得硝化反應(yīng)的綜合反應(yīng)方程式：22NH4++37O2+4CO2+HCO3-C5H7NO2

+NO3-

（4）硝化過程的反應(yīng)條件：溶解氧濃度≥0.5mg/L；pH值7.5～9.0；反應(yīng)溫度20～30℃；水力停留時間較長；

BOD負(fù)荷≤0.1kg（BOD5）/[kg（MLSS）·d]。第三章水的生化處理方法2、反硝化階段硝酸還原菌6NO3-+2CH3OH6NO2-+2CO2+4H2O（1）6NO2-+2CH3OH3N2+3H2O+6OH-+3CO2

（2）亞硝酸還原菌6NO3-+5CH3OH

3N2+7H2O+6OH-+5CO2

（3）再考慮細(xì)胞合成，可得反硝化反應(yīng)的綜合反應(yīng)方程式：NO3-+1.08CH3OH+H+0.065C5H7NO2

+0.47N2+