生物法污水處理基礎(chǔ)知識培訓(xùn)

1、,生物法處理生活污水理論知識培訓(xùn),目錄,5. 工藝概述,2. 好氧反應(yīng),3. 脫氮除磷,1. 厭氧反應(yīng),4. 污泥處理,6. 常用水質(zhì)指標(biāo),前言,廢水的處理方法： 污水的主要處理方法主要分為：物理法、化學(xué)法、生物法等。,厭氧生物降解過程可分為四個(gè)階段： 1.水解階段 2.酸化階段(也叫發(fā)酵階段) 3.乙酸化階段 4.產(chǎn)甲烷階段,一.厭氧反應(yīng),2021/4/18,5,1 水解階段,不溶性物質(zhì) 可溶性物質(zhì) 高分子物質(zhì) 小分子物質(zhì) 纖維素被纖維素酶水解成纖維二糖和葡萄糖 淀粉被淀粉酶水解成麥芽糖和葡萄糖 蛋白質(zhì)被蛋白酶水解成短酞和氨基酸 脂肪被脂肪酶水解成丙二醇和脂肪酸,一.厭氧反應(yīng),水解階段產(chǎn)生的

2、小分子水解產(chǎn)物在酸化菌的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更簡單的化合物并分泌到細(xì)胞外,這一階段的主要產(chǎn)物有VFA醇類乳酸CO2NH3H2S等。與此同時(shí)，酸化菌也利用部分物質(zhì)合成新的細(xì)胞物質(zhì)。,一.厭氧反應(yīng),2 酸化階段,2021/4/18,7,3 乙酸化階段,在此階段，酸化階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、H2、碳酸等以及新的細(xì)胞物質(zhì)。,一.厭氧反應(yīng),4 產(chǎn)甲烷階段,在此階段，乙酸、H2、碳酸、甲酸和甲醇等被轉(zhuǎn)化為CH4、CO2和新的細(xì)胞物質(zhì)。 整個(gè)厭氧降解的速率取決于以上四個(gè)階段中速度最慢的那個(gè)階段，因?yàn)楫a(chǎn)甲烷菌的生長緩慢,所以產(chǎn)甲烷的反應(yīng)較慢,所以一般產(chǎn)甲烷階段是整個(gè)厭氧降解過程的速率限制性階段.,一.厭氧反應(yīng),

3、2021/4/18,9,大分子有機(jī)物（碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等）,水解的和溶解的有機(jī)物,有機(jī)酸、醇類、醛類等,H2、CO2,乙酸,CH4,1水解階段,細(xì)菌胞外酶,2酸化階段,產(chǎn)酸細(xì)菌,2酸化階段,3乙酸化階段,4甲烷化階段,4甲烷化階段,甲烷細(xì)菌,甲烷細(xì)菌,生物接觸氧化工藝是在池內(nèi)設(shè)置填料，微生物所需氧由鼓風(fēng)曝氣供給，生物膜生長至一定厚度后，填料壁的微生物會因缺氧而進(jìn)行厭氧代謝，產(chǎn)生的氣體及曝氣形成的沖刷作用會造成生物膜的脫落，并促進(jìn)新生物膜的生長，此時(shí)，脫落的生物膜將隨出水流出池外。,二.好氧反應(yīng),二.好氧反應(yīng),生物膜法的主要優(yōu)點(diǎn)是對水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)性較強(qiáng)。 生物膜法的共同特點(diǎn)是微生物

4、附著在介質(zhì)“濾料”表面上，形成生物膜，污水同生物膜接觸后，溶解的有機(jī)污染物被微生物吸附轉(zhuǎn)化為H2O、CO2、NH3和微生物細(xì)胞物質(zhì)，污水得到凈化，所需氧氣一般來自大氣或人工曝氣。,二.好氧反應(yīng),生物脫氮主要過程為：氨化、硝化，反硝化；微生物生長同化一部分N。 氨化 硝化 反硝化,三. 脫氮除磷,3.1 氨化反應(yīng),在氨化微生物的作用下，有機(jī)N化合物可以在好氧或厭氧條件下分解轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮。,以氨基酸為例：,三. 脫氮除磷,在好氧條件下，將NH4+轉(zhuǎn)化為NO2-和NO3-的過程。此作用是由亞硝酸菌和硝酸菌兩種菌共同完成的。其反應(yīng)如下： 2NH43O2 2NO2-2H2O4H 2NO2- O22 NO

5、3-,3.2 硝化反應(yīng),化能自養(yǎng)型,三. 脫氮除磷,硝化細(xì)菌生長影響因子：,硝化細(xì)菌是化能自養(yǎng)菌，生長率低，對環(huán)境條件變化較為敏感。溫度，溶解氧，污泥齡，pH，有機(jī)負(fù)荷等都會對它產(chǎn)生影響。 硝化反應(yīng)的適宜溫度為2030。低于15時(shí)，反應(yīng)速度迅速下降，5時(shí)反應(yīng)幾乎完全停止。 由于硝化菌是自養(yǎng)菌，若水中BOD5值過高，將有助于異養(yǎng)菌的迅速增殖，微生物中的硝化菌的比例下降。,三. 脫氮除磷,硝化細(xì)菌生長影響因子：,硝化菌的生長世代周期較長，為了保證硝化作用的進(jìn)行，泥齡應(yīng)取大于硝化菌最小世代時(shí)間（310d）兩倍以上。 硝化反應(yīng)對溶解氧有較高的要求，處理系統(tǒng)中的溶解氧量最好保持在2mg/L以上。 在硝化

6、反應(yīng)過程中，有H+釋放出來，使pH值下降。硝化菌受pH值的影響很敏感，為了保持適宜的pH值78，應(yīng)在廢水中保持足夠的堿度，以調(diào)節(jié)pH值的變化。1g氨態(tài)氮(以N計(jì))完全硝化，需堿度(以CaCO3計(jì))7.1g。,三.生物脫氮,污水中的硝態(tài)氮NO3-N和亞硝態(tài)氮NO2-N，在無氧或低氧條件下被反硝化細(xì)菌還原成氮?dú)獾倪^程。具體反應(yīng)如下： 6NO2-3CH3OH 3N23CO2+3H2O6OH 6NO3-5CH3OH 3N27H2O5CO2+6OH,3.3 反硝化作用,三.生物脫氮,反硝化菌屬異養(yǎng)型兼性厭氧菌，在有氧存在時(shí)，它會以O(shè)2為電子受體進(jìn)行好氧呼吸；在無氧而有NO3-或NO2-存在時(shí)，則以NO3

7、-或NO2-為電子受體，以有機(jī)碳為電子供體和營養(yǎng)源進(jìn)行反硝化反應(yīng)。 在反硝化反應(yīng)中，最大的問題就是污水中可用于反硝化的有機(jī)碳的多少及其可生化程度。 當(dāng)污水中BOD5TKN35時(shí)，可認(rèn)為碳源充足。,三.生物脫氮,3.3 反硝化作用,不同的有機(jī)碳將導(dǎo)致反硝化速率的不同。碳源按其來源可分為三類： 外加碳源，多采用甲醇，因?yàn)榧状急环纸夂蟮漠a(chǎn)物為CO2，H2O，不產(chǎn)生其它難降解的中間產(chǎn)物，但其費(fèi)用較高； 原水中含有的有機(jī)碳； 內(nèi)源呼吸碳源細(xì)菌體內(nèi)的原生物質(zhì)及其貯存的有機(jī)物。,3.3 反硝化作用,三. 脫氮除磷,反硝化反應(yīng)的適宜pH值為6.57.5。pH值高于8或低于6時(shí)，反硝化速率將迅速下降。 反硝化反

8、應(yīng)的溫度范圍較寬，在540范圍內(nèi)都可以進(jìn)行。但溫度低于15時(shí)，反硝化速率明顯下降。,3.3 反硝化作用,三.生物脫氮,3.4 同化作用,污水中的一部分氮（氨氮或有機(jī)氮）被同化成微生物細(xì)胞的組成成分，并以剩余污泥的形式得以從污水中去除的過程，稱為同化作用。,以反硝化菌為例，在反硝化菌代謝活動(dòng)的同時(shí)，伴隨著反硝化菌的生長繁殖，即菌體合成過程。,三.生物脫氮,聚磷菌（PAOs） 厭氧釋磷 好氧（缺氧）超量吸磷,三. 脫氮除磷,3.5 生物除磷,厭氧放磷：在厭氧狀態(tài)下，兼性菌將溶解性有機(jī)物轉(zhuǎn)化成VFA；活性污泥中的聚磷菌(PAOs) 將體內(nèi)積聚的聚磷分解，分解產(chǎn)生的能量部分供聚磷菌生存，另一部分能量供

9、聚磷菌主動(dòng)吸收易降解的COD（如VFA）轉(zhuǎn)化為PHB（聚羥基丁酸）的形態(tài)儲藏于體內(nèi)。聚磷分解形成的無機(jī)磷釋放回污水中，這就是厭氧放磷。,三. 脫氮除磷,4.5 生物除磷,好氧吸磷：進(jìn)入好（缺）氧狀態(tài)后，聚磷菌將儲存于體內(nèi)的PHB進(jìn)行好氧分解并釋出大量能量供聚磷菌增殖，部分供其主動(dòng)吸收污水中的磷酸鹽，以聚磷的形式積聚于體內(nèi)，這就是好氧吸磷。 由于活性污泥在運(yùn)行中不斷增殖，為了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，必須從系統(tǒng)中排除和增殖量相當(dāng)?shù)幕钚晕勰?，也就是剩余污泥。剩余污泥中包含過量吸收磷的聚磷菌，也就是從污水中去除的含磷物質(zhì)。 (正常細(xì)胞含磷13，聚磷菌吸磷量可達(dá)12),4.5 生物除磷,三. 脫氮除磷,來源,處

10、理目的,富含有機(jī)物，容易腐化、破壞環(huán)境，必須妥善處置,降低含水率，減少體積,穩(wěn)定有機(jī)物，避免對環(huán)境造成二次污染,四. 污泥處理,4.1 污泥來源,總原則：減量化、穩(wěn)定化、無害化、綜合利用,四. 污泥處理,4.2 污泥處理工藝,1.格柵 生活污水經(jīng)過排放管路自流進(jìn)入格柵井進(jìn)行過濾。 廠區(qū)生活污水經(jīng)過管路從化糞池引入格柵井，并入生產(chǎn)污水一同過濾后進(jìn)入污水處理系統(tǒng)統(tǒng)一處理。 格柵井內(nèi)設(shè)人工格柵，主要作用是截留污水中的大塊懸浮物和漂浮物，以保證整個(gè)系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的安全性。 格柵至少每周清理一次。,五.工藝概述,2.調(diào)節(jié)池 格柵井出水自流進(jìn)入提升井。 提升井用于收集格柵井出水。 提升井內(nèi)污水經(jīng)提升泵提升進(jìn)

11、入調(diào)節(jié)池。 調(diào)節(jié)池的主要作用有三點(diǎn)：一是調(diào)節(jié)水量，緩沖生產(chǎn)線排水峰量，為后續(xù)污水處理系統(tǒng)提供穩(wěn)定的運(yùn)行條件；二是考慮到生產(chǎn)線排水所含的污染物濃度因時(shí)序不同存在差異，均衡進(jìn)入后續(xù)污水處理系統(tǒng)的污水水質(zhì)；三是污水的原水pH值波動(dòng)較大，可在調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)pH監(jiān)控、調(diào)節(jié)設(shè)備，以穩(wěn)定污水的pH值，減少對后續(xù)生化反應(yīng)中微生物的影響。四是調(diào)節(jié)池曝氣可以去除部分COD，為后續(xù)處理減輕壓力。,五.工藝概述,3.初沉池 調(diào)節(jié)池出水自流進(jìn)入初沉池。 初沉池用于沉淀格柵未能截留的大部分較小的懸浮物在初沉池中沉淀形成污泥，達(dá)到與污水分離的目的。根據(jù)水質(zhì)情況，懸浮物主要是未經(jīng)格柵過濾掉的可沉淀顆粒狀物質(zhì)，比重一般都大于1的，

12、在沉淀階段選用豎流式沉淀池，較適用于該類顆粒狀物質(zhì)的沉淀，并可起到有效的作用。 初沉池至少每天排泥2次，視具體情況增加排泥次數(shù)。保證初沉池沒有大量污泥隨水流入集水池，保證后續(xù)工藝的安全運(yùn)行。,五.工藝概述,4.水解酸化 初沉池出水自流進(jìn)入集水池 集水池用于收集初沉池出水。 集水池內(nèi)污水經(jīng)提升泵提升進(jìn)入水解酸化池。 水解酸化生物處理工藝是將系統(tǒng)控制在缺氧狀態(tài)下的水解酸化階段。原理是通過水解菌、產(chǎn)酸菌釋放的酶促使水中難以生物降解的大分子物質(zhì)發(fā)生生物催化反應(yīng)，具體表現(xiàn)為斷鏈和水溶。微生物則利用水溶性底物完成胞內(nèi)生化反應(yīng)，同時(shí)排出各種有機(jī)酸。,五.工藝概述,因此水解酸化過程廢水中易降解有機(jī)物質(zhì)減少較少

13、，而一些難降解大分子物質(zhì)被轉(zhuǎn)化為易于降解的小分子物質(zhì)（如：有機(jī)酸）。從而使廢水的可生化性和降解速度大幅度提高。因此，后續(xù)的厭氧生物處理可在較短的水力停留時(shí)間內(nèi)達(dá)到較高的COD去除率。同時(shí)，水解反應(yīng)也能降低一部分COD（約10%20%）。 。,五.工藝概述,5.厭氧反應(yīng) 水解酸化池內(nèi)污水經(jīng)配水系統(tǒng)均勻配水后自流進(jìn)入生化反應(yīng)池。 生化反應(yīng)池共分三級，并聯(lián)運(yùn)行。 厭氧生物處理作為利用厭氧性微生物的代謝特性，在毋需提供外源能量的條件下，以被還原有機(jī)物作為受氫體，同時(shí)產(chǎn)生有能源價(jià)值的甲烷氣體。厭氧生物處理法不僅適用于高濃度有機(jī)廢水，進(jìn)水BOD最高濃度可達(dá)數(shù)萬毫克每升，也可適用于低濃度有機(jī)廢水，如城市污水

14、等。,五.工藝概述,6. 好氧反應(yīng) 生物接觸氧化工藝是在池內(nèi)設(shè)置填料，池底曝氣對污水進(jìn)行充氧，并使池體內(nèi)污水處于流動(dòng)狀態(tài)，以保證污水與污水中的填料充分接觸，避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷。 微生物所需氧由鼓風(fēng)曝氣供給，生物膜生長至一定厚度后，填料壁的微生物會因缺氧而進(jìn)行厭氧代謝，產(chǎn)生的氣體及曝氣形成的沖刷作用會造成生物膜的脫落，并促進(jìn)新生物膜的生長，此時(shí)，脫落的生物膜將隨出水流出池外。,五.工藝概述,生物接觸氧化工藝具有以下特點(diǎn)： （1） 由于填料比表面積大，池內(nèi)充氧條件良好，池內(nèi)單位容積的生物固體量較高，因此，生物接觸氧化池具有較高的容積負(fù)荷； （2） 由于生物接觸氧化池內(nèi)

15、生物固體量多，水流完全混合，故對水質(zhì)水量的驟變有較強(qiáng)的適應(yīng)能力； （3）剩余污泥量少，不存在污泥膨脹問題，運(yùn)行管理簡便。,五.工藝概述,7.二次沉淀 生物接觸氧化池出水自流進(jìn)入二沉池。 生物接觸氧化池流失的部分微生物在二沉池中沉淀形成生化污泥，達(dá)到與污水分離的目的。 二沉池內(nèi)設(shè)污泥回流泵，污泥定量回流至生物接觸氧化池內(nèi)，以調(diào)節(jié)生物接觸氧化池內(nèi)的微生物量。 二沉池出水自流進(jìn)入清水池，達(dá)標(biāo)排放。,五.工藝概述,8.污泥處理 污水處理系統(tǒng)中產(chǎn)生的污泥分兩類：物化污泥和生化污泥。 由于生物接觸氧化法產(chǎn)生的剩余不多，加上部分剩余污泥被回流至生物接觸氧化池內(nèi)用于調(diào)節(jié)生物量，因此污泥處理系統(tǒng)處理的污泥主要以

16、物化污泥為主， 初沉池沉淀的物化污泥重力流自流進(jìn)入污泥池。經(jīng)污泥提升泵提升進(jìn)入板框壓濾機(jī)壓濾處理。處理后的污泥外運(yùn)。壓濾機(jī)壓濾出水排入調(diào)節(jié)池。 二沉池沉淀的生化污泥中回流后剩余的部分重力流自流進(jìn)入污泥。與初沉池的物化污泥混合后，進(jìn)入后續(xù)污泥處理系統(tǒng)統(tǒng)一處理。,五.工藝概述,植物營 養(yǎng)元素,重金屬,無機(jī)性 非金屬,pH,無 機(jī) 性 指 標(biāo),六. 常用水質(zhì)指標(biāo),有 機(jī) 物,生化需氧量( Biological Oxygen Demand, BOD ),反映有氧條件下水中可生物降解有機(jī)物的主要污染特 性（以mg/L為單位）。 有機(jī)污染物被好氧微生物氧化分解過程可分為兩個(gè)階 段：第一階段主要是有機(jī)物被轉(zhuǎn)

17、化成二氧化碳、水和 氨；第二階段主要是氨被轉(zhuǎn)化為亞硝酸和硝酸鹽。 污水的生化需氧量通常只指第一階段有機(jī)物生物氧化 所需氧量，全部生物氧化需要20100d完成。 實(shí)際中常以5d作為測定生化需氧量的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，稱5日 生化需氧量（BOD5）；以20為測定標(biāo)準(zhǔn)溫度。,在規(guī)定條件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水樣中有機(jī)物所需要的氧量(20，5d)。,六. 常用水質(zhì)指標(biāo),有 機(jī) 物,化學(xué)需氧量(Chemical Oxygen Demand, COD),常用氧化劑是重鉻酸鉀K2Cr2O7 （稱 CODCr )和高錳 酸鉀KMnO4 (稱CODMn ) 。 酸性條件下，硫酸銀作為催化劑，氧化性最強(qiáng)。 廢水

18、中無機(jī)的還原性物質(zhì)同樣被氧化。 如果廢水中有機(jī)物的組成相對穩(wěn)定，則化學(xué)需氧量和 生化需氧量之間應(yīng)有一定的比例關(guān)系：生活污水通常 在0.40.5。,用化學(xué)方法氧化分解廢水中的有機(jī)物所消耗的氧化劑量折合成氧量（O2）（mg/L）。,六. 常用水質(zhì)指標(biāo),有 機(jī) 物,總有機(jī)碳（TOC）和總需氧量（TOD）,TOC: total organism carbon 950時(shí)以鉑作為催化劑，使水樣氣化燃燒，然后測定氣 體中CO2的含量，從而確定水樣中碳元素總量。 測定中應(yīng)該去除無機(jī)碳的含量。,各水質(zhì)間TOC或TOD與BOD無固定相關(guān)關(guān)系。水質(zhì)條件基本不變時(shí)，BOD與TOC或TOD間存在一定相關(guān)關(guān)系。,TOD: total oxygen d