廢水生物處理課件

1、1廢水生物處理技術(shù)第一節(jié) 概述第二節(jié) 好氧生物處理第三節(jié) 厭氧生物處理第四節(jié) 脫氮除磷處理第一節(jié) 概述廢水的生物處理法 利用自然存在的微生物的代謝作用，把水中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為簡單的無機(jī)物的過程（生物化學(xué)處理法），即利用微生物的生命活動(dòng)過程來轉(zhuǎn)化污染物，使之無害化的方法。 廢水的生物處理過程是天然污水自凈的人工化過程，人工濃縮的過程。4水體是指河流、湖泊、池塘、水庫、沼澤、海洋以及地下水等水的聚集體，以及水中的懸浮物、溶解物、膠體物質(zhì)、底泥和水生生物等，構(gòu)成的一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)或完整的自然綜合體。水體天然水體是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡體系，他對(duì)其中的各種物質(zhì)具有一定的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力，經(jīng)過體系內(nèi)部一系列的連鎖

2、反應(yīng)（生態(tài)系統(tǒng)食物鏈作用）和相互作用，又建立新的平衡。5地表水分類I類 主要適用于源頭水、國家自然保護(hù)區(qū)；類 主要適用于集中式生活飲用水地表水 源地一級(jí)保護(hù)區(qū)、珍稀水生生物棲息 地、魚蝦類產(chǎn)卵場(chǎng)、仔稚幼魚的索餌 場(chǎng)等；依據(jù)地表水水域環(huán)境功能和保護(hù)目標(biāo)，按功能高低依次劃分為五類6類 主要適用于集中式生活飲用水地表水源 地二級(jí)保護(hù)區(qū)、魚蝦類越冬場(chǎng)、泅游通 道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)；IV類 主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直 接接觸的娛樂用水區(qū)；V類 主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求 水域。地表水分類7水體自凈 正常情況下，當(dāng)水體接納了一定量的有機(jī)污染物后，在無人干預(yù)條件下，借助于水體自身

3、的調(diào)節(jié)能力使污染物濃度不斷降低，最后水質(zhì)恢復(fù)到污染前的水平和狀態(tài)，我們把水體的這種自我凈化作用叫作水體自凈(Selfpurification)。水體的自凈能力有一定的限度，每一類水體的自凈作用都有一個(gè)最大閾值即自凈容量。水體的自凈容量是指在水體正常生物循環(huán)中能夠凈化有機(jī)污染物的最大量。天然水體中的自凈作用是廢水生物處理技術(shù)與方法的基礎(chǔ)8水體的自凈原理物理凈化天然水體的稀釋、擴(kuò)散、沉淀和揮發(fā)等作用，使污染物質(zhì)的濃度降低。生物凈化天然水體中的生物活動(dòng)過程，使污染物質(zhì)的濃度降低。特別重要的是水中微生物對(duì)有機(jī)物的氧化分解作用。化學(xué)凈化天然水體的氧化還原、酸堿反應(yīng)、分解、凝聚等作用，使污染物質(zhì)的存在形態(tài)

4、發(fā)生變化和濃度降低。9水體污染水體污染概念：因某種物質(zhì)的介入，而導(dǎo)致水體化學(xué)、物理、生物或者放射性等方面特性的改變，從而影響水體的有效利用，危害人體健康，或者破壞生態(tài)環(huán)境、造成水質(zhì)惡化的現(xiàn)象。 10化學(xué)性污染物理性污染生物性污染無機(jī)有毒物質(zhì)污染水體污染分類無機(jī)物質(zhì)污染需氧物質(zhì)污染油類污染有機(jī)有毒物質(zhì)污染懸浮物質(zhì)污染熱污染放射性污染水體污染分類11污水處理方法物理法：主要是利用物理作用分離廢水中呈懸浮狀態(tài)的污染物質(zhì)。沉淀法過濾法離心法吸附法根據(jù)作用原理和方法的不同，可將處理方法分為三類：物理法、化學(xué)法、生物法。利用廢水中各種污染物密度的不同這一原理把各種污染物從污水中分離開來，如沉砂池，隔油池等

5、。用活性炭、硅藻土等吸附劑吸附除去污水中的污染物。12污水處理方法化學(xué)法：利用化學(xué)反應(yīng)原理來分離、回收廢水中的污染物，或改變污染物的性質(zhì)，使他從有害變?yōu)闊o害?；瘜W(xué)絮凝法中和法氧化還原法離子交換法污水中的膠體物質(zhì)通常帶有負(fù)電荷，相互排斥成為穩(wěn)定的溶液，向污水中投加帶有相反電荷的電解質(zhì)（絮凝劑）中和膠體的電荷，使膠體失去穩(wěn)定絮凝沉淀。硫酸鋁，硫酸亞鐵等投加氧化劑或還原劑，使廢水中的污染物發(fā)生氧化或還原反應(yīng)變成無害物。13污水處理方法生物法利用微生物的生命活動(dòng)過程，對(duì)廢水中的污染物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化作用，從而使廢水得到凈化的處理方法。由于整個(gè)過程是在微生物所產(chǎn)生的酶的參與下發(fā)生的生物化學(xué)反應(yīng)，因此將廢

6、水生物處理稱為廢水生化處理。14廢水生物處理的類型劃分依據(jù)類型方法舉例微生物種類好氧微生物厭氧微生物藻類活性污泥法厭氧污泥法好氧塘微生物生長方式懸浮生長附著生長活性污泥法生物濾池反應(yīng)器類型完全混合式間隙式流化床混合式曝氣池間歇硝化池好氧流化床16廢水的分級(jí)處理 處理級(jí)別污染物質(zhì)處理方法一級(jí)處理懸浮或膠態(tài)固體、懸浮油類、酸、堿格柵、沉淀、上浮、過濾、混凝、中和二級(jí)處理可生化降解的有機(jī)物生物化學(xué)處理三級(jí)處理難生化降解的有機(jī)物、溶解態(tài)的無機(jī)物、病毒、病菌、磷、氮等吸附、離子交換、電滲析、反滲透、超濾、化學(xué)處理法17格柵沉砂池常用污水處理流程19污水處理處理目標(biāo)除去廢水中的有機(jī)物和懸浮物，得到透明的處

7、理水。盡量除去N、P等營養(yǎng)鹽類。盡可能減少產(chǎn)生的污泥量。盡可能將有用物質(zhì)作為資源加以回收利用。20固體污染物指標(biāo)需氧污染物指標(biāo)pH指標(biāo)BOD污水的水質(zhì)污染指標(biāo)COD細(xì)菌總數(shù)總大腸菌群數(shù)總需氧量金屬有毒有害物質(zhì)有機(jī)有毒有害物質(zhì)放射性物質(zhì)污水的水質(zhì)污染指標(biāo)細(xì)菌污染指標(biāo)有毒物質(zhì)指標(biāo)21生化需氧量（Biological Oxygen Demand, BOD） 1 L廢水中有機(jī)污染物在好氧微生物作用下進(jìn)行氧化分解時(shí)所消耗的溶解氧，單位是 mg/L。BOD既是對(duì)水中可生物降解有機(jī)成分的間接指標(biāo)，也是進(jìn)行生化反應(yīng)需氧量的直接反映，它是廢水生物處理中最重要的參數(shù)之一。22生化需氧量由于微生物的降解作用較緩慢，

8、廢水中有機(jī)物完全降解完畢需要大約20 d左右的時(shí)間。因此，為實(shí)用起見，一般取5d所消耗的氧來作為指標(biāo)，簡稱為BOD5。另外，由于溫度不一樣，微生物降解作用也不一樣，因此控制溫度為20oC。 23化學(xué)需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD) 用強(qiáng)化學(xué)試劑在化學(xué)氧化被測(cè)廢水所含有機(jī)物過程中所消耗的氧量。COD是度量廢水中有機(jī)污染物含量的一個(gè)常用水質(zhì)指標(biāo)。24化學(xué)需氧量 用強(qiáng)氧化劑(重鉻酸鉀或高錳酸鉀)在酸性條件下能將廢水中有機(jī)物徹底礦化，其中碳水化合物被氧化為H2O和CO2，此時(shí)所測(cè)定的氧(重鉻酸鉀或高錳酸鉀中的化合態(tài)氧)的消耗量即為化學(xué)需氧量。25化學(xué)需氧量由重鉻酸鉀法測(cè)定

9、得出的化學(xué)需氧量，簡稱為CODCr；CODCr測(cè)定中使用硫酸銀作為催化劑。由高錳酸鉀法測(cè)定得出的化學(xué)需氧量簡稱為CODMn或高錳酸鉀指數(shù)。26 BODCOD或 BOD0.45 B/C0.30 B/C0.25 B/C2kg/kgd缺氧DO=0.2-0.5HRT=30-40min泥齡=0.3-0.5d污泥產(chǎn)量大，且由于吸附作用，有機(jī)物含量較高，如用厭氧消化處理污泥，多產(chǎn)氣25% 以上。耐沖擊負(fù)荷，適應(yīng)性很強(qiáng)生物氧化低負(fù)荷F0.15kg/kgd好氧DO=2-3HRT=2-4h泥齡=15-20d泥量小，僅為傳統(tǒng)工藝（CAS）的1/4-1/384完全混合法廢水與回流污泥進(jìn)入曝氣池后，立即與池內(nèi)原有的混合

10、液完全混合。該法能忍受加大的沖擊負(fù)荷，而且充氧均勻。85完全混合法完全混合法出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代后期，用來處理高負(fù)荷工業(yè)廢水，尤其是含有抑制性有機(jī)物的工業(yè)廢水。進(jìn)水均勻分布于整個(gè)反應(yīng)器中，使反應(yīng)器內(nèi)各點(diǎn)的可生物降解有機(jī)物濃度比較低，即使進(jìn)水中有機(jī)物有毒性，其毒性仍然可以減低，生物降解也會(huì)得以進(jìn)行。 （1）池液中各個(gè)部分的微生物種類和數(shù)量基本相同，生活環(huán)境也基本相同。 （2）入流出現(xiàn)沖擊負(fù)荷時(shí)，池液的組成變化也較小，因?yàn)轶E然增加的負(fù)荷可為全池混合液所分擔(dān)，而不是像推流中僅僅由部分回流污泥來承擔(dān)。完全混合池從某種意義上來講，是一個(gè)大的緩沖器和均和池，在工業(yè)污水的處理中有一定優(yōu)點(diǎn)。（3）池液里各個(gè)

11、部分的需氧量比較均勻。 完全混合法的特征 完 全 混 合 法 完全混合曝氣池89序批式活性污泥法(SBR法)序批式活性污泥法(sequencing batch reactor, SBR)：是一種間歇運(yùn)行的污水生物處理工藝。該工藝每個(gè)運(yùn)行周期可以劃分為：進(jìn)水期、反應(yīng)期、沉降期、排放期和閑置期五個(gè)階段。90序批式反應(yīng)池（SBR）91運(yùn)行中的SBR工藝92序批式反應(yīng)池93生物膜法生物膜法(biofilm process)：利用附著在惰性材料表面的膜狀生物群落處理污水的方法。生物膜法又稱固定膜法，是一種重要的生物處理方法。94生物膜法生物膜法的共同特征通過廢水和生物膜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使廢水和生物膜接觸，進(jìn)

12、行固液兩相的物質(zhì)交換，并在膜內(nèi)進(jìn)行有機(jī)物的生物氧化與降解，使廢水得到凈化，同時(shí)，膜內(nèi)微生物不斷得到生長和繁殖。95生物膜通過附著而固定在特定載體（石頭、沙礫或塑料網(wǎng)等）上的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的微生物群落形成的一層黏液狀膜。微生物群落是由好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物等組成的。9697生物膜技術(shù)的發(fā)展和分類1893年，首先出現(xiàn)在英國，在粗濾料上噴灑污水，進(jìn)行凈化。20世紀(jì)2030年代，生物濾池為主的生物膜法得到了廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)4050年代，由于活性污泥法的發(fā)展，生物膜法工藝出現(xiàn)停滯狀態(tài)。20世紀(jì)60年代以后，因?yàn)樾滦偷挠袡C(jī)合成材料開始大量生產(chǎn)，如聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等等，出現(xiàn)了

13、各種有機(jī)合成的高效填料，如列管型、蜂窩形、波紋型填料，具有高比表面積和空隙率，生物膜法獲得了新的發(fā)展。20世紀(jì)70年代以后，各種新型工藝相繼出現(xiàn)，生物膜法成為和活性污泥法并列的污水生物處理技術(shù)，得到廣泛應(yīng)用。98生物膜的凈化原理生物膜具有強(qiáng)烈的吸附、吸收、分解作用，微生物合成新細(xì)胞，膜不斷加厚。生物膜達(dá)到一定厚度時(shí)，生物膜內(nèi)層形成厭氧層，厭氧層逐漸擴(kuò)大增厚，隨后造成生物膜整塊脫落。濾料表面又生成新的生物膜，如此循環(huán)往復(fù)不斷更新。 99生物膜法生物膜法生物濾池生物接觸氧化池生物轉(zhuǎn)盤生物流化床100生物濾池生物濾池的形式普通生物濾池塔式生物濾池活性生物濾池101生物濾池普通生物濾池，也叫滴濾池(T

14、ickling Filters)102103生物濾池的凈化原理污水從上部均勻噴灑到生物濾池表面。薄膜狀吸附于濾料周圍形成附著水(adhesive water)，沿薄膜流過濾料即流動(dòng)水(flowing water)。濾料表面微生物迅速繁殖，形成一層充滿微生物的生物膜。104生物濾池的基本流程生物慮池二沉池回流出水初沉池廢水污泥105生物濾池構(gòu)造濾床（池體與濾料）布水裝置排水系統(tǒng)106107生物濾池池體二十世紀(jì)四十年代前常采用方形、矩形的池體?，F(xiàn)在大多采用圓形濾池。濾料在普通生物濾池中一般采用碎石、卵石、煤渣等。在高負(fù)荷生物濾池中采用石英石、花崗巖等；現(xiàn)在也采用塑料濾料，如聚氯乙烯、聚苯乙烯等。1

15、08一些填料的形狀109布水裝置通過轉(zhuǎn)動(dòng)的噴淋裝置將污水均勻分布于多孔慮床上。在多孔慮床上可生長多種微生物群落和原生動(dòng)物。當(dāng)污水緩慢地流過慮床時(shí)，微生物就吸收并降解了其中的有機(jī)成分，使得污水得到處理。110生物濾池排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)處于濾床的底部，其作用是收集、排出處理后的水以保證濾床的通風(fēng)。111影響生物濾池功能的因素慮床的比表面積和孔隙率；慮床高度；負(fù)荷；回流；供氧；112塔式生物濾池塔式生物濾池是近30年發(fā)展起來的生物濾池。塔高724m，采用塑料濾料(聚氯乙烯和聚丙烯)，內(nèi)部通風(fēng)良好，水流紊動(dòng)劇烈，水力沖刷較強(qiáng)。113塔式生物濾池進(jìn)水進(jìn)水通風(fēng)出水114塔式生物濾池115活性生物濾池活性生物

16、濾池（activated biofilter，ABF）：由生物濾池和曝氣池串聯(lián)組成的新的兩段生物處理工藝?；钚晕勰嗌餅V池（ABF工藝） 上圖為ABF的流程，在通常的活性污泥過程之前設(shè)置一個(gè)塔式濾池，它同曝氣池可以是串聯(lián)或并聯(lián)的。塔式濾池濾料表面附著很多的活性污泥，因此濾料的材質(zhì)和構(gòu)造不同于一般生物濾池。濾池也可以看作采用表面曝氣特殊形式的曝氣池，塔是一外置的強(qiáng)烈充氧器。因而ABF可以認(rèn)為是一種復(fù)合式活性污泥法?；钚晕勰嗌餅V池（ABF工藝）118活性生物濾池的流程圖曝氣池二沉池剩余污泥空 氣出水生物濾池廢水回流污泥出水回流119生物轉(zhuǎn)盤生物轉(zhuǎn)盤的概念產(chǎn)生于1901年，但是當(dāng)前使用的工藝發(fā)展于

17、20世紀(jì)50年代。第一座生物轉(zhuǎn)盤污水處理廠是1954年在德國建成的。20世紀(jì)6070年代初生物轉(zhuǎn)盤的介質(zhì)類型和設(shè)備結(jié)構(gòu)得到了明顯的改進(jìn)。70年代美國建造了許多生物轉(zhuǎn)盤裝置，目前仍有600多座還在應(yīng)用。到了80年代，歐洲已經(jīng)建成生物轉(zhuǎn)盤污水處理廠近2000座?，F(xiàn)在全世界估計(jì)大約有3000套生物轉(zhuǎn)盤裝置。120生物轉(zhuǎn)盤在廢水池子中安裝轉(zhuǎn)盤，像水車一樣旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤浸入水中吸附有機(jī)物獲得營養(yǎng)，轉(zhuǎn)盤離開水后獲得氧氣。我國于70年代開始進(jìn)行生物轉(zhuǎn)盤的研究，已經(jīng)在印染、造紙、皮革、石油化工等行業(yè)的工業(yè)廢水處理中得到應(yīng)用，而且效果很好。121 在這樣的處理系統(tǒng)中，一系列圓盤結(jié)構(gòu)裝置部分浸沒于污水中，部分在空氣中

18、并不斷地旋轉(zhuǎn)，這樣便保持了良好的通氣效果以及與污水的接觸，從而在圓盤上形成了“生物膜”。生物轉(zhuǎn)盤122生物轉(zhuǎn)盤123生物轉(zhuǎn)盤124生物轉(zhuǎn)盤125126生物轉(zhuǎn)盤生物轉(zhuǎn)盤附著有由各種微生物、原生動(dòng)物等構(gòu)成的生物膜。在掃描電鏡下，典型的生物轉(zhuǎn)盤的“生物膜”有兩層結(jié)構(gòu)。外層主要由絲狀菌等好氧微生物組成，內(nèi)層由包括脫硫弧菌在內(nèi)的厭氧微生物構(gòu)成。127生物接觸氧化池在曝氣池內(nèi)安裝固定填料，部分微生物以生物膜的形式附著生長于填料表面，部分微生物以活性污泥的形式懸浮生長在水中。生物接觸氧化池兼有活性污泥法和生物濾池的特點(diǎn)。128生物接觸氧化池生物接觸氧化污水處理技術(shù)(Submerged Biofilm Rea

19、ctor）（又稱淹沒式生物濾池、接觸曝氣、法固著式活性污泥法 )，是一種介于活性污泥法與生物濾池兩者之間的生物處理技術(shù)。于20世紀(jì)70年代初開創(chuàng)的污水處理技術(shù)，其技術(shù)實(shí)質(zhì)是在生物反應(yīng)池內(nèi)充填填料，已經(jīng)充氧的污水浸沒全部填料，并以一定的流速流經(jīng)填料。在填料上布滿生物膜，污水與生物膜廣泛接觸，在生物膜上微生物的新陳代謝的作用下，污水中有機(jī)污染物得到去除，污水得到凈化。 129生物接觸氧化池生物接觸氧化污水處理技術(shù)(Submerged Biofilm Reactor）（淹沒式生物濾池)，是一種介于活性污泥法與生物濾池兩者之間的生物處理技術(shù)。于20世紀(jì)70年代初開創(chuàng)的污水處理技術(shù)，其實(shí)質(zhì)是在生物反應(yīng)池

20、內(nèi)充填填料，污水浸沒全部填料，并以一定的流速流經(jīng)填料。在填料上布滿生物膜，污水與生物膜廣泛接觸，在生物膜上微生物的新陳代謝的作用下，污水中有機(jī)污染物得到去除，污水得到凈化。 130生物接觸氧化池的流程圖接觸氧化池二沉池空氣出水初沉池廢水剩余污泥131生物接觸氧化池也叫淹沒式生物濾池，Submerged Biofilm Reactor132生物流化床（Fluid Bed）使廢水通過“流化態(tài)”并附著有生物膜的顆粒床，廢水中的物質(zhì)在床內(nèi)同均勻分散的生物膜相接觸而獲得去除。以砂、焦炭或活性炭等細(xì)小惰性材料作為生物膜載體，廢水(先經(jīng)充氧或床內(nèi)充氧)自下向上流過濾床使載體層呈流動(dòng)狀態(tài)，加大了生物膜表面積與

21、廢水和氧的接觸，提高了處理效率。133生物流化床由于污水的泵入或曝氣（空氣或氧氣）作用，流化床反應(yīng)器中的顆粒物質(zhì)在反應(yīng)器中不斷流動(dòng)，因而得名。在這種系統(tǒng)中，由下向上進(jìn)入的廢水的流速或曝氣的程度被控制在足以使載體流動(dòng)不互相接觸，但又不能破壞“生物膜”結(jié)構(gòu)的程度。該系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是載體的比表面積被充分利用，但能耗較高，運(yùn)行成本也相對(duì)較高。134生物流化床流程三相分離器流化床二沉池空壓機(jī)出水高位槽水泵進(jìn)水135生物流化床136生物流化床137The biological fluidized bed reactor is an important part of breaking down perch

22、lorate contamination. (Photo courtesy of Tulsa District)第三節(jié) 厭氧生物處理 廢水的厭氧生物處理是在沒有游離氧存在的條件下，兼性細(xì)菌與厭氧細(xì)菌降解和穩(wěn)定有機(jī)物的生物處理方法。在厭氧生物處理過程中，復(fù)雜的有機(jī)化合物被降解、轉(zhuǎn)化為簡單的化合物，同時(shí)釋放能量。 在這個(gè)過程中，有機(jī)物的轉(zhuǎn)化分為三部分進(jìn)行：部分轉(zhuǎn)化為CH4，這是一種可燃?xì)怏w，可回收利用；還有部分被分解為CO2、H2O、NH3、H2S等無機(jī)物，并為細(xì)胞合成提供能量；少量有機(jī)物被轉(zhuǎn)化、合成為新的原生質(zhì)的組成部分。由于僅少量有機(jī)物用于合成，故相對(duì)于好氧生物處理法，其污泥增長率小得多。廢水

23、的厭氧生物處理廢水厭氧生物處理的特點(diǎn) 由于廢水厭氧生物處理過程不需另加氧源，故運(yùn)行費(fèi)用低。此外，它還具有剩余污泥量少、可回收能量（CH4）等優(yōu)點(diǎn)。 其主要缺點(diǎn)是反應(yīng)速度較慢，反應(yīng)時(shí)間較長，處理構(gòu)筑物容積大，出水水質(zhì)差等。為維持較高的反應(yīng)速度，需維持較高的溫度，就要消耗能源。 對(duì)于有機(jī)污泥和高濃度有機(jī)廢水（一般BOD52000mg/L）可采用厭氧生物處理法。 141厭氧生物處理厭氧生物處理(anaerobic process) 在厭氧條件下，利用厭氧微生物分解廢水中的有機(jī)物并產(chǎn)生甲烷和二氧化碳的過程。又稱為厭氧消化。處理對(duì)象：高濃度有機(jī)工業(yè)廢水、城鎮(zhèn)污水的污泥、動(dòng)植物殘?bào)w及糞便等。142厭氧工藝

24、的發(fā)展歷史1881年2月，法國人莫拉斯（Mouras）將簡易沉淀池加以改進(jìn)而得到的“自動(dòng)凈化器”，處理污水污泥。1895年，英國卡麥隆（Cameron）發(fā)明化糞池(Septic Tank)，這是厭氧處理發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑。1899年，美國Clark提出應(yīng)將污泥和水分離，再將污泥隔絕空氣消化的想法。1904年，首先在英國漢普敦建成了雙層沉淀池，將沉淀池下部改變?yōu)橄摇?43厭氧工藝的發(fā)展歷史1950年南非人Stander已發(fā)現(xiàn)了在厭氧反應(yīng)器中保持大量細(xì)菌的重要性，開發(fā)了一種處理酒廠和藥廠廢液的裝置稱為厭氧澄清器1956年Schroeferr等人開發(fā)成功了厭氧接觸法(Anaerohic C

25、ontact Process)。標(biāo)志著現(xiàn)代廢水厭氧生物工藝的誕生。1974年Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)的Lettinga等人成功開發(fā)了升流式厭氧污泥層(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)反應(yīng)器，簡稱UASB反應(yīng)器。20世紀(jì)80年代里，在這些廢水處理新工藝的基礎(chǔ)上，又不斷派生出一批新的高效厭氧處理工藝。144厭氧處理過程CH4脂肪酸乙酸、H2、CO2有機(jī)物質(zhì)發(fā)酵細(xì)菌產(chǎn)乙酸細(xì)菌產(chǎn)甲烷細(xì)菌145厭氧生物處理中的微生物（發(fā)酵菌）產(chǎn)酸菌可將復(fù)雜的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為簡單的小分子的一類微生物，它們參與產(chǎn)甲烷階段以前的所有分解有機(jī)物的過程并產(chǎn)生小分子有機(jī)酸。產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌這些菌將揮發(fā)性

26、脂肪酸降解為乙酸和氫氣。此類菌可能是絕對(duì)厭氧菌或兼性厭氧菌。146厭氧生物處理中的微生物產(chǎn)甲烷菌能利用乙酸或氫氣和二氧化碳產(chǎn)生甲烷氣體的一類微生物。按形態(tài)可分為四種：八疊球狀、桿狀、球狀和螺旋狀。產(chǎn)甲烷菌都是絕對(duì)厭氧菌。147厭氧生物處理的優(yōu)點(diǎn)能量需求大大降低，還可產(chǎn)生能量。處理過程中污泥產(chǎn)量低。能降解許多在好氧條件下難以降解的合成化學(xué)品。如偶氮染料、含氯農(nóng)藥等。對(duì)水溫的適應(yīng)范圍廣；有機(jī)容積負(fù)荷率高；營養(yǎng)鹽類需要量少。148厭氧生物處理的缺點(diǎn)厭氧設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間長；對(duì)環(huán)境條件變化敏感；處理后的出水水質(zhì)差，往往需進(jìn)一步處理才能達(dá)標(biāo)排放。149厭氧生物處理的類型普通厭氧反應(yīng)器（AP）厭氧接觸反應(yīng)器（A

27、CP）厭氧生物濾池升流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）厭氧流化床反應(yīng)器（AFB）150普通厭氧反應(yīng)器普通厭氧反應(yīng)器，又稱普通污水消化池。污水間歇地或連續(xù)地進(jìn)入反應(yīng)器，上部排水，頂部排沼氣，水力或機(jī)械攪拌裝置充分混合，無污泥回流。活性污泥濃度不高，一般5。停留時(shí)間長。151普通厭氧反應(yīng)器進(jìn)水出水沼氣152普通厭氧反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)可以處理含固體物較多的污水；構(gòu)筑物較簡單，操作方便，不產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。缺點(diǎn)停留時(shí)間長，設(shè)備體積較大。153洛杉磯Hyperion污水處理廠蛋型厭氧消化池消化溫度控制在95F，污泥停留時(shí)間約15天，產(chǎn)氣量每天可達(dá)740萬立方英尺，其中甲烷含量約64，每日需供給發(fā)電廠作為燃料。154舊

28、金山Oceanside水污染廠之蛋型厭氧消化池操作溫度約為95F，污泥停留時(shí)間約為24天。每槽產(chǎn)氣量約為100,000立方英尺，產(chǎn)出的甲烷主要用作發(fā)電，目前每日可提供廠內(nèi)約1/2的用電。155厭氧接觸反應(yīng)器在常規(guī)消化池的基礎(chǔ)上增設(shè)了污泥回流裝置；污泥濃度增至10甚至20左右，有機(jī)物降解效率較高；可處理低濃度的有機(jī)廢水。156厭氧接觸反應(yīng)器進(jìn)水沼氣出水污泥回流157厭氧接觸反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)包括普通反應(yīng)器的所有優(yōu)點(diǎn)，另外其負(fù)荷率、有機(jī)物降解率均高于普通污水消化池。158厭氧生物濾池反應(yīng)器內(nèi)全部或部分填充填料供微生物附著生長，填料有較大的比表面積和較高的孔隙度。一般為上升式，停留時(shí)間一般約0.53d。15

29、9厭氧生物濾池進(jìn)水出水沼氣填料多孔板160厭氧生物濾池密封的水池，優(yōu)點(diǎn)有：處理能力較高；微生物濃度高，出水SS較低，設(shè)備簡單、操作方便；缺點(diǎn)：濾料費(fèi)用較貴；濾料容易堵塞，尤其是下部，而且堵塞后沒有有效的清洗方法。161升流式厭氧污泥床升流式厭氧污泥床(upflow anaerobic sludge blanket，UASB)是由荷蘭Dr. Gatze Lettinga在20世紀(jì)70年代研發(fā)的。162Gatze Lettinga榮獲2007泰勒環(huán)境成就獎(jiǎng)Gatze Lettinga發(fā)明的UASB處理法，應(yīng)用在全世界3/4的厭氧污水處理廠中，并且Gatze Letting沒有申請(qǐng)專利而將這種技術(shù)免

30、費(fèi)普及。泰勒獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)認(rèn)為Lettinga的工作“為世界特別是發(fā)展中國家提供了一種污水處理的極優(yōu)秀的工藝。” “UASB反應(yīng)器概念對(duì)所有人都是公開的，特別是對(duì)發(fā)展中國家的人民，這是我一直期望的” Gatze Lettinga163升流式厭氧污泥床升流式厭氧污泥床是集生物反應(yīng)與沉淀于一體 ，主要構(gòu)造包括：污泥床、污泥懸浮層、沉淀區(qū)、三相分離器及進(jìn)水系統(tǒng)。164升流式厭氧污泥床165顆粒污泥由菌體自身固定化機(jī)制形成的一種聚集體。三個(gè)階段啟動(dòng)與污泥活性提高階段，COD有機(jī)負(fù)荷控制在2.0kg/m3d以下。形成階段，COD有機(jī)負(fù)荷應(yīng)控制在2.0-5.0kg/m3d污泥床形成階段，COD有機(jī)負(fù)荷大于5kg

31、/m3d。類似于結(jié)晶過程，增加CaCO3等不溶性無機(jī)鹽有助于顆粒污泥的形成。166顆粒污泥167顆粒污泥優(yōu)點(diǎn)：避免了微生物的大量流失；為反應(yīng)器的高效、穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。168升流式厭氧污泥床The UASB reactors are an enclosed chamber system approximately 6 metres deep 。澳大利亞Coliban水公司169升流式厭氧污泥床A 3-phase separator device at the top of the chamber 170工業(yè)級(jí)UASB裝置鋼制圓形結(jié)構(gòu)171172我國部分USAB反應(yīng)器運(yùn)行數(shù)據(jù)廢水種類溫度反應(yīng)器

32、容積m3COD負(fù)荷kg/m3 d進(jìn)水CODCOD去除率研究應(yīng)用單位味精廢水酒精過濾液檸檬酸廢水釀造廢水啤酒廢水3032高溫35常溫常溫4.624664.88*2405.522.320.34.29131215090028002000036000200060001500300088.5919082.485中科院廣州能源研究所北京環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院常州環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究院北京環(huán)境保護(hù)研究所北京啤酒廠173克服了UASB污泥流失的問題。與UASB相比，可以處理更高濃度廢水，運(yùn)行負(fù)荷及處理能力高于UASB反應(yīng)器。IC（Internal Circulation）反應(yīng)器174IC反應(yīng)器175厭氧流化床反應(yīng)器進(jìn)

33、水沼氣出水回流污泥第四節(jié) 脫氮除磷處理177廢水的生物脫氮除磷氮、磷引起的問題氮、磷化合物是營養(yǎng)物質(zhì)，會(huì)引起藻類的過度增殖。氨對(duì)魚類和其他水生生物有較大的毒性。廢水中的氨氮和有機(jī)氮會(huì)消耗水體中的溶解氧。亞硝酸根和硝酸根對(duì)人體健康有害。1781、硝化作用 由硝化細(xì)菌將氨氮氧化成NO2-，然后再氧化成NO3-的過程。（NH4+NO2-NO3-) 在生物脫氮系統(tǒng)中硝化作用的穩(wěn)定和硝化速度的提高是影響整個(gè)系統(tǒng)脫氮效率的一個(gè)關(guān)鍵。生物脫氮的基本原理179好氧量大由于產(chǎn)生酸而使堿度減少不需要營養(yǎng)物（有機(jī)碳源豐富時(shí)，脫碳菌代謝周期短生長迅速，硝化菌氧利用不足）硝化細(xì)菌增長率低硝化細(xì)菌不能在酸性條件下生長硝化

34、作用的特點(diǎn)硝化細(xì)菌的增長速率（0.040.08）比異養(yǎng)型細(xì)菌的增長速率（0.3左右）要小一個(gè)數(shù)量級(jí) 亞硝化菌和硝化菌的最適pH分別為77.8和7.78.1180生物脫氮的基本原理2、反硝化作用 反硝化由一群異養(yǎng)微生物完成，主要是將硝酸鹽氮還原成氣態(tài)氮或氮氧化物，反應(yīng)在無分子氧的狀態(tài)下進(jìn)行。細(xì)菌：反硝化細(xì)菌（兼性厭氧菌）反應(yīng)：NO3-N反硝化還原為N2，溢出水面釋放到大氣中。 NO3- N2181缺氧條件下進(jìn)行反硝化過程產(chǎn)生部分堿度需要有機(jī)物提供能量反硝化作用的特點(diǎn)反亞硝化過程中的有機(jī)物來源：1、廢水中所含的有機(jī)物。2、外加有機(jī)物，大多采用甲醇。3、內(nèi)碳源（有機(jī)物）：活性污泥微生物死亡、自溶后釋

35、放出來的有機(jī)碳。182生物除磷的原理 生物除磷的途徑：微生物細(xì)胞合成中吸收部分磷；微生物以聚磷酸鹽的形式超量儲(chǔ)存磷。183生物除磷的原理在厭氧條件下，聚磷菌將胞內(nèi)儲(chǔ)藏的聚磷分解，產(chǎn)生磷酸鹽進(jìn)入液體中（放磷），同時(shí)產(chǎn)生的能量可供聚磷菌的生理活動(dòng)之需，用于主動(dòng)吸收外界環(huán)境中的碳源并將它們以聚羥基烷酸鹽的形式儲(chǔ)存。聚磷菌厭氧池好氧池進(jìn)水放磷184生物除磷的原理在好氧條件下，聚磷菌利用聚羥基烷酸鹽作為碳源和能源，攝取溶液中的磷酸鹽合成聚磷（吸磷）。吸磷厭氧池好氧池進(jìn)水聚磷菌185典型的生物脫氮除磷工藝(一) A/O(anoxic oxic)工藝A/O工藝是缺氧好氧生物處理系統(tǒng)的簡稱。A/O工藝所完成的

36、生物脫氮在機(jī)制上主要由硝化和反硝化兩個(gè)生化過程構(gòu)成。單級(jí)A/O工藝是用一個(gè)缺氧反應(yīng)器和一個(gè)好氧反應(yīng)器組成的聯(lián)合系統(tǒng)。186A/O脫氮工藝廢水好氧脫碳缺氧反硝化二沉池好氧硝化混合液回流出水活性污泥回流回流187(一) A/O(anoxic oxic)工藝A/O工藝流程中，原水先進(jìn)入缺氧池，再進(jìn)入好氧池。A/O工藝將好氧池的混合液與沉淀池的污泥一起回流到缺氧池，為缺氧池提供了豐富的硝酸鹽氮和充足的微生物，保證了反硝化過程的順利進(jìn)行。188(一) A/O(anoxic oxic)工藝A/O工藝的特點(diǎn)流程簡單，建設(shè)費(fèi)用低，能耗低；以原污水中的有機(jī)物和內(nèi)源代謝產(chǎn)物作為反硝化的碳源，不需補(bǔ)充碳源；好氧池在

37、缺氧池之后可以進(jìn)一步除去有機(jī)物。硝化反應(yīng)主要在好氧池完成，出水中硝酸根氮濃度較高。189(二) A/O(anaerobic oxic)工藝A/O(anaerobic oxic)工藝是厭氧好氧工藝的簡稱。A/O工藝是組成最簡單的生物除磷工藝。此工藝與前述脫氮工藝中的A/O工藝不同，其中A段為厭氧段。典型的A/O系統(tǒng)包括活性污泥反應(yīng)池和標(biāo)準(zhǔn)的二沉池，反應(yīng)池分為厭氧區(qū)和好氧區(qū)。190進(jìn)水厭氧放磷好氧聚磷出水部分污泥回流接種剩余污泥處理沉淀脫磷厭氧池好氧池二沉池191(二) A/O(anaerobic oxic)工藝A/O工藝中，污水依次經(jīng)過厭氧區(qū)和好氧區(qū)。A/O工藝中，進(jìn)水與回流污泥混合，進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)接觸放磷，然后進(jìn)入好氧段吸磷。A/O工藝強(qiáng)調(diào)進(jìn)水與回流污泥混合后維持嚴(yán)格厭氧狀態(tài)，避免厭氧區(qū)硝酸鹽的存在。192(二) A/O(anaerobic oxic)工藝A/O工藝的特點(diǎn)水力停留時(shí)間短（厭氧區(qū)