污水處理講座第一講課件

1、廢 水 生 化 處 理 工 程Biochemical Process for Wastewater河北科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院10/11/20221主講教師： 羅人明教授 國 潔10/11/20222教學(xué)內(nèi)容第一章 緒論 2學(xué)時(shí)第二章 水體自凈 2學(xué)時(shí)第三章 生物處理的基本概念及 生化反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ) 4學(xué)時(shí)第四章 生物穩(wěn)定塘和土地處理法 4學(xué)時(shí)第五章 生物膜法 6學(xué)時(shí)第六章 活性污泥法 8學(xué)時(shí)習(xí)題課 2學(xué)時(shí)第七章 厭氧生物處理 6學(xué)時(shí) 第八章 城市污水的的深度處理 2學(xué)時(shí)第九章 污泥的處理和處置 4學(xué)時(shí)總計(jì) 40學(xué)時(shí) 10/11/20223學(xué)習(xí)目標(biāo)系統(tǒng)掌握廢水生化處理的基礎(chǔ)理論和設(shè)計(jì)、運(yùn)行、

2、管理的基本知識，培養(yǎng)工程設(shè)計(jì)能力和管理能力?？佳?各所大學(xué)、中科院生態(tài)環(huán)境研究中心工作 環(huán)境工程師、給排水工程師 10/11/20224部分大學(xué)考研題東華大學(xué)(2004年 碩士學(xué)位研究生招生考試試題)第三題 水污染治理方法分成那些大類? 并敘述各類方法的意義。第八題 微生物呼吸作用的本質(zhì)是什么？好氧呼吸和厭氧呼吸的基本概念是什么？武漢大學(xué)(2004年 碩士學(xué)位研究生招生考試試題)問答題2 某工廠連續(xù)排放的廢水中含有的主要污染物COD、油、懸浮物和氮，試設(shè)計(jì)合理的工藝流程對其進(jìn)行處理并說明每個(gè)單元操作的作用。南京大學(xué)(2004年 碩士學(xué)位研究生招生考試試題)簡答2 說明好氧生物濾池中生物膜凈化廢

3、水的機(jī)理。10/11/20225東北師范大學(xué)(2004年 碩士學(xué)位研究生入學(xué)業(yè)務(wù)考試)簡答題 5 比較推流式曝氣池和完全混合曝氣池的優(yōu)缺點(diǎn)。南開大學(xué)(2004年 碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試)第一題1 解釋BOD5、COD的含義，并說明為什么可采用BOD5/COD比值評價(jià)廢水中有機(jī)物的可生化性。、10/11/20227學(xué)習(xí)方法 預(yù)習(xí)、結(jié)合實(shí)踐進(jìn)行思考；專題討論（確定討論課題，查資料，提出觀點(diǎn)，討論，得出有益結(jié)論或達(dá)成共識）能力培養(yǎng)：搜集資料的能力、分析問題、解決問題的能力。目的：從工程專業(yè)角度考慮問題，能靈活運(yùn)用本課程知識，結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，能從事基本的水處理工程設(shè)計(jì)、施工及調(diào)試，懂得水行業(yè)運(yùn)行模

4、式。10/11/20228專業(yè)期刊 環(huán)境科學(xué)、中國環(huán)境科學(xué)、環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)、中國給排水、環(huán)境工程、工業(yè)水處理、水處理技術(shù)、化工環(huán)保等（更多見或CNKI期刊網(wǎng)）10/11/202210第一章 緒 言本章要回答的問題： 你了解世界和我國水資源及水污染的現(xiàn)狀嗎？ 你知道污水與廢水有何區(qū)別嗎？ 你知道廢水中的污染物有哪些嗎？各種污染物的多少是如何表示的？ 10/11/202211第一章 緒 言你認(rèn)為如何才能解決我國的水污染問題？ 城市廢水一般采用怎樣的流程處理才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)？ 你想了解常用廢水生化處理的基本概念、基本類型及應(yīng)用范圍嗎？10/11/2022121.1 水與水資源1.1.1 世界的水資源極

5、其特點(diǎn) 水是地球上最豐富的化合物約占地球外層五公里地殼中的50 覆蓋著地球71的表面積,其平均深度達(dá)到3.8 km 總量約有1.36109 km3。 10/11/20221410/11/2022151.1.2 我國的水資源及其污染現(xiàn)狀（1）我國水資源的特點(diǎn) 1）總量大，人均量少 2）水量在地區(qū)上分布不平衡3）水量在時(shí)間分配上很不均勻4）水土資源組合不相適應(yīng)10/11/2022171.1.2 我國的水資源及其污染現(xiàn)狀（2）我國的水污染現(xiàn)狀 “局部有所改善，整體仍在惡化”。 我國大江大河干流水質(zhì)尚好，但臨近大城市河段及城市附近的小河支流均已程度不同地受到了污染，嚴(yán)重的已成了臭水溝。 10/11/2

6、022181.1.2 我國的水資源及其污染現(xiàn)狀 隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的發(fā)展和工業(yè)重心的轉(zhuǎn)移，污染已有向農(nóng)村、向內(nèi)地轉(zhuǎn)移的趨勢，由地表水受污染向地下水受污染轉(zhuǎn)移。 我國的湖泊大多呈富營養(yǎng)化，面積也不斷萎縮；近海水域亦因受污染而赤潮頻發(fā)。10/11/2022191.1.2 我國的水資源及其污染現(xiàn)狀我國水資源及污染現(xiàn)狀請參閱下列文獻(xiàn)： 國家環(huán)境保護(hù)總局.2004年環(huán)境公報(bào). 國家環(huán)境保護(hù)總局網(wǎng)站 中國工程院“21世紀(jì) “可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)研究”項(xiàng)目組中國可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究綜合報(bào)告 10/11/2022201.2 廢水、廢水污染及水污染 水在社會循環(huán)中，由于種種原因而喪失了使用價(jià)值而外排，這種廢棄外排的

7、水稱為廢水。“廢水”是指廢棄外排的水，強(qiáng)調(diào)廢棄的一面。 “污水”是被污染物污染了的水，強(qiáng)調(diào)其臟的一面。實(shí)際上有相當(dāng)數(shù)量的廢水是不臟的，如冷卻水。因而用“廢水”一詞統(tǒng)稱所有排水比較合適。 10/11/202221生活廢水（domestic)工業(yè)廢水 (industrial)據(jù)污染物的化學(xué)類別有機(jī)廢水(organic)無機(jī)廢水(inorganic）據(jù)廢水的來源10/11/20222212 廢水、廢水污染及水污染 廢水污染是指廢水對水體、大氣、土壤或生物的污染，這里廢水是污染的原因。 水污染是指水體受到廢水、廢氣、固體廢棄物中污染物的污染，這里水體是受害者。但造成水體污染的主要原因是廢水。10/11

8、/20222410/11/202225有機(jī)物（可生物降解）異養(yǎng)菌CO2,H2O, NH3能量呼吸（氧化）合成新細(xì)胞殘存物質(zhì)CO2,H2O,能，NH3Oa Ob內(nèi)源呼吸有機(jī)物的降解和微生物新細(xì)胞合成過程10/11/202227能NO3-有機(jī)物的降解和微生物新細(xì)胞合成過程H2O,能，NO2-NH3自養(yǎng)菌新細(xì)胞合成OcOd合成自養(yǎng)菌新細(xì)胞10/11/202228有機(jī)物生物降解的兩個(gè)階段 第一階段（碳化階段） 有機(jī)物 + O2 CO2 + H2O + NH3 在碳化階段，有機(jī)物經(jīng)過氧化后的產(chǎn)物為CO2、H2O、NH3，這一階段消耗的氧量為碳化需氧量。生活污水達(dá)到完全氧化，在20時(shí)這一階段需要約20天左

9、右的時(shí)間，這一階段完成之后，水體中的有機(jī)物就變成了無機(jī)物質(zhì) 。微生物10/11/202229 第二階段（硝化階段） 第一階段的產(chǎn)物NH3，在亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的作用下，氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽 2NH3 +3O2 2HNO2 + 2H2O + 148大卡 2HNO2 + O2 2HNO3 + 48 大卡 在20 時(shí)，生活污水大約需要100天左右，完成這一階段。亞硝酸菌硝酸菌10/11/20223010/11/202231 因此，在碳化階段中，只要測出前幾天的耗氧量，就能大體反映出整個(gè)碳化階段的耗氧量。在實(shí)用上，一般采用測定5天的耗氧量，以BOD5表示。在20時(shí)，對于生活污水和多種可生化性強(qiáng)的

10、工業(yè)廢水來說 BOD5/BODu=7080 10/11/202232測定BOD的意義 (1)衡量水質(zhì)的污染狀況：被廣泛應(yīng)用于水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。 (2)能夠表示廢水中可生化降解的有機(jī)物數(shù)量。 (3)確定污水處理設(shè)備的負(fù)荷及凈化效果。 了解廢水的可生化程度?？刹捎肂OD5/COD比值初步評價(jià)廢水的可生化性： 45%可生化性較好；30%可以生化；30%較難生化；25%不宜生化。10/11/202233有關(guān)BOD的測定方法 BOD測定一般采用標(biāo)準(zhǔn)法測定 。水樣(或稀釋水樣)在微生物作用下，在20 、培養(yǎng)5天的條件下，所消耗的溶解氧量即為BOD5。測定方法標(biāo)準(zhǔn)GB7488-87。 其檢測范圍為2

11、-6000 mg/L。10/11/20223410/11/20223510/11/20223610/11/20223710/11/20223810/11/20223910/11/20224010/11/20224110/11/20224213 廢水中的污染物分類及危害133營養(yǎng)污染物 (nutrients) 營養(yǎng)污染物主要是指植物和微生物生長過程中所需的營養(yǎng)物質(zhì)，并非有毒，主要是氮和磷。 這種由營養(yǎng)物質(zhì)過多產(chǎn)生的污染稱做富營養(yǎng)化污染 (eutrophication)。10/11/20224313 廢水中的污染物分類及危害簡介 當(dāng)大量營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入水體時(shí)，會使藻類大量繁殖，水面上積聚大量的動物和植

12、物，這種現(xiàn)象在海洋中出現(xiàn)叫赤潮(red current)，在湖泊中出現(xiàn)叫水華（water bloom)。 當(dāng)水中的生物大量死亡時(shí)會使水中的BOD值猛增，導(dǎo)致水中的溶解氧降低，影響水體功能，影響魚類生存 。 10/11/20224410/11/20224513 廢水中的污染物分類及危害簡介 除氮和磷外，BOD、溫度、維生素類物質(zhì)也能觸發(fā)和促進(jìn)富營養(yǎng)化污染。 表示水中營養(yǎng)物質(zhì)多少的指標(biāo)是單位體積水中含氮和磷的總質(zhì)量，單位為mg/L。 氮有多種表示方法： 10/11/202246 有機(jī)氮是反映水中蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素等含氮有機(jī)物總量的一個(gè)水質(zhì)指標(biāo) 。 NH3和NH4+稱為氨態(tài)氮， NO2稱為亞硝酸氮

13、， NO3稱為硝酸氮， 這幾種形態(tài)的含量均可作為水質(zhì)指標(biāo)，分別代表有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為無機(jī)物的各個(gè)不同階段。 總氮（TN）則是一個(gè)包括從有機(jī)氮到硝酸氮等全部含量的水質(zhì)指標(biāo)。 10/11/2022471.3 廢水中的污染物分類及危害簡介1.3.4 生物污染物 (biological pollutants) 生物污染物主要是指廢水中的致病微生物(pathogens)和其他的有機(jī)體。 制革廠廢水中常含有炭疽菌,醫(yī)院污水中含有病原菌和病毒等。生活廢水中含有可能引起腸道系統(tǒng)疾病的細(xì)菌和寄生蟲卵等。 10/11/202248（1）細(xì)菌總數(shù)(total bacteria) 細(xì)菌總數(shù)是指1 mL水中所含有各種細(xì)菌的總

14、數(shù)。（2）大腸菌數(shù)(coliforms) 大腸菌數(shù)是指1 L水中所含大腸菌個(gè)數(shù)。由于大腸菌在外部環(huán)境中的生存條件與腸道傳染病的細(xì)菌、寄生蟲卵相似，而且大腸菌的數(shù)量多，比較容易檢驗(yàn)，所以把大腸菌數(shù)作為生物污染指標(biāo)。10/11/2022491.3 廢水中的污染物分類及危害簡介1.3.5感官污染物 (scenery shock) 廢水中的異色、混濁、泡沫、不良?xì)馕兜葧鹑藗兏泄偕喜豢斓奈廴疚锓Q為感官污染物 。（1）色澤和色度(color) 色澤是指廢水的顏色種類，通常用文字描述，如：廢水呈深藍(lán)色、棕黃色、淺綠色、暗紅色等。10/11/202250 色度是指廢水所呈現(xiàn)的顏色深淺程度。色度有兩種表示方

15、法：一是采用鉑鈷標(biāo)準(zhǔn)比色法，規(guī)定在1 L水中含有氯鉑酸鉀（K2PtCl6）2.491 mg及氯化鈷（CoCl26H2O）2.00 mg時(shí)，也就是在1 L水中含鉑1 mg及鈷0.5 mg時(shí)所產(chǎn)生的顏色深淺為1度； 二是采用稀釋倍數(shù)法，即將廢水稀釋，用把廢水稀釋到接近無色時(shí)所需的稀釋倍數(shù)表示色度。 10/11/202251（2）臭和味(odor) 臭和味是判斷水質(zhì)優(yōu)劣的感官指標(biāo)之一。潔凈的水是沒有氣味的，受到污染后會產(chǎn)生各種臭味。常見的水臭味有霉?fàn)€臭味、糞便臭味、汽油臭味、臭蛋味、氯氣味等。 臭味的表示方法現(xiàn)行是用文字描述臭的種類，用強(qiáng)、弱等字樣表示臭的強(qiáng)度。 比較準(zhǔn)確的定量方法是臭閾法，即用無臭

16、水將待測水樣稀釋到接近無臭程度的稀釋倍數(shù)表示臭的強(qiáng)度。10/11/2022521.3 廢水中的污染物分類及危害簡介1.3.6 酸堿污染物(acid and base) 主要是指進(jìn)入水體的無機(jī)酸和堿，它們影響水體的pH值 。 廢水中酸堿污染物的多少常用廢水的pH值表示。濃度高時(shí)也用酸或堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。 10/11/2022531.3 廢水中的污染物分類及危害簡介1.3.7油類污染物 (oil and grease) 油類污染物一般是指比水輕能浮在水面上的液體物質(zhì)，多指油類。 廢水中油類污染物的多少也用質(zhì)量濃度表示，單位為mg/L。 它不溶于水，進(jìn)入水體后會在水面上形成薄膜，影響氧氣的溶入，降低

17、水中的溶解氧。 10/11/20225410/11/20225510/11/20225614 廢水水質(zhì)控制141 廢水水質(zhì) 不同的行業(yè)、不同目的的廢水有相應(yīng)的要求， 即廢水排放標(biāo)準(zhǔn)和水體中允許的標(biāo)準(zhǔn)。 值得指出水污染物排放的控制，過去偏重于濃度控制，即只規(guī)定排放廢水中污染物的允許濃度，目前，已轉(zhuǎn)為濃度控制與總量控制相結(jié)合。10/11/20225714 廢水水質(zhì)控制142控制廢水污染的途徑 （1）改革生產(chǎn)工藝，嚴(yán)格控制污染源 （2）加強(qiáng)廢水處理技術(shù)的研究 （3）對不同的廢水要分別處理，即要先處理 后排放 （4）加強(qiáng)有關(guān)法律法規(guī)的制訂和實(shí)施 （5）加強(qiáng)宣傳教育提高全民的環(huán)境意識 10/11/202

18、258按廢水中污染物的除去方式分離處理(separation)：通過各種方法使污染物從廢水中分離出來，一般不改變污染物的化學(xué)本性 轉(zhuǎn)化處理(transformation)：通過化學(xué)或生物化學(xué)的方法，使廢水中的污染物轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)，或是轉(zhuǎn)化為易于分離的物質(zhì)然后再分離。 稀釋處理 (dilution)10/11/202259按處理的程度一級處理(primary)：也叫初級處理，該過程只能除去廢水中的大顆粒的懸浮物及漂浮物，很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。 二級處理(secondary)：一般可以除去細(xì)小的呈膠體態(tài)的懸浮物及溶解的有機(jī)物，一般能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。 三級處理(tertiary)，也稱高級(advanc

19、ed)處理：進(jìn)一步除去廢水中的膠體及溶解態(tài)的污染物，一般可達(dá)到回用的目的。 10/11/202260廢水的一級處理方法重力分離法 (gravity separation) 阻力截留法 (retaining) 稀釋法(dilution) 中和法(neutralization)沉降法(sedimentation) 上浮法(floating)格柵截留(bar screen) 篩網(wǎng)截留(screen) 粒狀介質(zhì)過濾(granular media filtration)10/11/202261廢水的二級處理方法氣浮法(air flotation) 混凝法(coagulation) 萃取法(solvent

20、 extraction) 氧化還原法(oxidize-reduction) 電解法(electrolysis) 生物法(biotreatment) 吹脫法(air stripping) 汽提法(steam stripping)好氧法(aerobic) 厭氧法(anaerobic)10/11/202262廢水的三級處理方法吸附法(adsorption) 膜分離法(membrane) 過濾法(magnetic filtration) 離子交換法(ion exchange)超過濾(ultrafiltration) 反滲透(reverse osmosis) 電滲析(electrodialysis)10/11/202263廢水格柵沉砂池沉淀池生物 處理 二次 沉淀池三級 處理 污泥處理垃圾 處理沉渣 處理污泥 濃縮一級處理出水沉渣 處理二級處理出水部分污泥回流三級處理出水10/11/2022641.5 廢水生化處理的基本概念 廢水生物處理是利用微生物具有很強(qiáng)的降解有機(jī)物的功能,并采用一定的人工措施創(chuàng)造一種可控制的環(huán)境，使微生物大量生長繁殖，分解廢水中的污染物(主要是有機(jī)污染物)，使水質(zhì)得到凈化的一種廢水處理方法。10/11/2022651.5.1 廢水的生物處理方法簡