廢水生物處理

1、第四講 廢水生物處理工程 一 廢水處理中的幾個(gè)概念 二 廢水的好氧生物處理 三 廢水的厭氧生物處理 微生物的脫氮除磷 4用生物法處理廢水對(duì)水質(zhì)的要求 主要內(nèi)容 v廢水生物處理法：利用微生物處理廢水的方法。 根據(jù)對(duì)氧氣的要求 好氧生物處理 厭氧生物處理 v生物處理單元： 處理廢水的微生物 處理構(gòu)筑物 處理系統(tǒng) v 生態(tài)系統(tǒng)：生物與生物、生物與非生物（環(huán)境）之間的相 互關(guān)系。 各類處理系統(tǒng)中的微生物都為混合培養(yǎng)的微生物系統(tǒng)， 一 廢水生物處理中的一些概念 二 廢水的好氧生物處理 1 概念： 在有氧的條件下借好氧微生物的作用處理廢水。 又叫廢水生物處理。 廢水中 有機(jī)物好氧 微生物 無機(jī)物，隨水排出

2、 微生物 細(xì)胞物質(zhì) 有機(jī)物充足 微生物增多 有機(jī)物少 菌體死亡 與廢水 分離 O2 通過物理凝聚作用在沉淀池中沉淀下來。 （一）廢水的好氧生物處理概述 2 廢水好氧生物處理作用對(duì)象 溶解的有機(jī)物直接滲入細(xì)胞內(nèi)被吸收 固體的、膠體的有機(jī)物間接吸收 附在菌體外，由細(xì)菌所分泌的胞外酶分解為溶解 性物質(zhì)，滲入細(xì)胞。 3 廢水好氧生物處理的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：無臭氣、時(shí)間短。條件適宜可除去BOD5 8090 缺點(diǎn)：設(shè)備復(fù)雜 4 廢水好氧生物處理的方法 活性污泥法、生物膜法（生物濾池法、生物轉(zhuǎn)盤法） 氧化塘（生物塘）法、污水灌溉。 什么是活性污泥？ 活性污泥中起主要作 用的是什么物質(zhì)？ ？ 曝氣池中形成的污泥（

3、土壤微生物群）！ 菌膠團(tuán)！ 活性污泥法是一種應(yīng)用最廣的廢水好氧生物處理技術(shù) （二） 好氧活性污泥法中的微生物 n好氧活性污泥是在曝氣狀態(tài)下由多種多樣的好氧微生 物和兼性厭氧微生物(兼有少量的厭氧微生物)與污 (廢)水中有機(jī)的和無機(jī)固體物混凝交織在一起，形成 的絮狀體或稱絨粒。 n活性污泥的形成是一種自然現(xiàn)象。 n例如，如果向一桶含糞便污水中不斷地加入空氣，并 持續(xù)維持水中的溶解氧，那么經(jīng)過一段時(shí)間后，就會(huì) 產(chǎn)生褐色絮花狀的泥粒，在顯微鏡下會(huì)看到，污泥里 充滿了各種各樣的微生物，這就是典型的好氧活性污 泥。 n微生物在設(shè)備中呈懸浮狀態(tài) （1）組成 n好氧微生物和兼性厭氧微生物(兼有少量的厭氧微生

4、物) 與其上吸附的有機(jī)的和無機(jī)的固體雜質(zhì)組成。 （2）好氧活性污泥的性質(zhì) n顏色以為佳 黑色說明厭氧、白色說明無機(jī)物過多 n含水率在99左右 密度為10021006 n大小為00202mm 比表面積為20100cm2ml之間 n弱酸性(pH約為67) 當(dāng)進(jìn)水改變時(shí)，對(duì)進(jìn)水pH的變化有一定的 承受能力。 是能起絮凝作用的細(xì)菌形成的，在其 上生長著其他微生物。如酵母菌、霉菌、放線菌、藻類、原生 動(dòng)物和某些微型后生動(dòng)物(輪蟲及線蟲等)。 A菌膠團(tuán) n在微生物學(xué)領(lǐng)域里，將動(dòng)膠菌屬形成的細(xì)菌團(tuán)塊稱為 菌膠團(tuán)。 n在水處理工程領(lǐng)域內(nèi)，則將所有具有莢膜或粘液的絮 凝性細(xì)菌互相絮凝聚集成的菌膠團(tuán)塊都稱為菌膠團(tuán)

5、。 提問：菌膠團(tuán)有哪些功能？ 吸附和氧化分解有機(jī)物； 菌膠團(tuán)是細(xì)菌的存在形式，細(xì)菌占到活性污泥中微生物總量 的99%, 有107108個(gè)/ml ，他們是生物處理的主力軍，一旦菌 膠團(tuán)受到各種因素的影響和破壞，則活性污泥法對(duì)有機(jī)物去除率 明顯下降，甚至無去除能力。 菌膠團(tuán)對(duì)有機(jī)物的吸附和分解，為原生動(dòng)物和微型后 生動(dòng)物提供了良好的生存環(huán)境； 例如菌膠團(tuán)本身為原生動(dòng)物、微型后生動(dòng)物提供附著場(chǎng)所； 菌膠團(tuán)中的細(xì)菌可以去除毒物、自身作為動(dòng)物食料。 為什么細(xì)菌會(huì)形成菌膠團(tuán)？ ？ 粘性多糖的粘著作用 很多細(xì)菌莢膜相互間粘著時(shí)就會(huì)形成一個(gè)由許多細(xì)菌共有的大莢 膜，當(dāng)細(xì)菌進(jìn)入壯年后，細(xì)菌分泌的的粘稠多糖聚合物

6、增多，更 加速了細(xì)菌大莢膜的增大，這樣就形成了菌膠團(tuán)的雛形。 b. 菌膠團(tuán)的形成機(jī)理 纖維素性質(zhì)多糖的勾連作用 n將菌膠團(tuán)置于電子顯微鏡下觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)，在大莢膜增大的同時(shí)，在 其外側(cè)出現(xiàn)了許多類似于纖維素網(wǎng)狀的物質(zhì)，據(jù)分析這些物質(zhì)的成 分也是多糖，如圖所示 活性污泥菌膠團(tuán)外的纖維絲電鏡照片 提問：這些纖維素從何而來？ 細(xì)菌的胞外分泌物 原生動(dòng)物分泌的胞外粘液的粘著作用； 實(shí)驗(yàn)證明小口鐘蟲、累枝蟲和尾草履蟲等纖毛蟲能 分泌一些促進(jìn)凝聚的糖類，在促進(jìn)自身粘附在活性污 泥上的同時(shí)，加速菌膠團(tuán)的進(jìn)一步增大； 小口鐘蟲 菌膠團(tuán)中的細(xì)菌來源于土壤、水。它們多數(shù)是革 蘭氏陰性菌，如動(dòng)膠菌屬和叢毛單胞菌屬，它們

7、 可占70，生活污水好氧處理時(shí)菌膠團(tuán)中的主要細(xì) 菌見下表 細(xì)細(xì)菌菌名名稱稱細(xì)細(xì)菌菌名名稱稱細(xì)細(xì)菌菌名名稱稱 動(dòng)動(dòng)膠膠團(tuán)團(tuán)屬屬 (優(yōu)優(yōu)勢(shì)勢(shì)菌菌)短短桿桿菌菌屬屬微微球球菌菌屬屬 叢叢毛毛單單胞胞菌菌屬屬 (優(yōu)優(yōu)勢(shì)勢(shì)菌菌)固固氮氮菌菌屬屬黃黃桿桿菌菌屬屬 產(chǎn)產(chǎn)堿堿桿桿菌菌屬屬 (較較多多)亞亞硝硝化化單單胞胞菌菌屬屬無無色色桿桿菌菌屬屬 棒棒狀狀桿桿菌菌屬屬 (較較多多)假假單單胞胞菌菌屬屬節(jié)節(jié)桿桿菌菌屬屬 芽芽孢孢桿桿菌菌屬屬病病原原細(xì)細(xì)菌菌 （偶偶爾爾） 大大腸腸埃埃希希氏氏菌菌 產(chǎn)產(chǎn)氣氣桿桿菌菌屬屬 工業(yè)廢水處理中的菌膠團(tuán)細(xì)菌組成與之類似，但優(yōu)勢(shì)菌主要 是對(duì)特定工業(yè)廢物起主要降解作用的細(xì)菌

8、在菌膠團(tuán)上層居住的是放線菌、真菌及原生動(dòng)物、 后生動(dòng)物。它們的數(shù)量相比較細(xì)菌而言要少得多， 通常包括少量的球衣菌、諾卡氏菌、發(fā)硫菌、頭孢 霉、地霉菌、酵母菌等，以及原生動(dòng)物中的鐘蟲、 蓋纖蟲、等枝蟲、草履蟲和原生動(dòng)物中的輪蟲。這 些微生物與菌膠團(tuán)細(xì)菌構(gòu)成了穩(wěn)定的生態(tài)體系，它 們之間存在著復(fù)雜的相互關(guān)系，它們的種類、數(shù)量 隨營養(yǎng)條件(廢水種類、化學(xué)組成、濃度)、溫度、供 氧、pH等環(huán)境條件改變也在不停的發(fā)生著變化。 好氧活性污泥的凈化作用機(jī)理見下圖好氧活 性污泥吸附和降解 n用框圖表示見下圖 后處理 生物處理 （二級(jí)處理） 化學(xué)營養(yǎng)物 曝氣池 沉淀池 污泥回流 凈水外排 預(yù)處理 （一級(jí)處理） 污

9、泥及余渣消化罐 n活性污泥的優(yōu)勢(shì)： n（1）可以連續(xù)反復(fù)使用 n好氧活性污泥由于是由有生命的微生物組成，能自 我繁殖，且易于分離，而化學(xué)藥劑只能一次使用， 故活性污泥比化學(xué)混凝劑優(yōu)越。 n（2）可以降解水中的溶解性有機(jī)物， 這也是物理化學(xué)方法難以做到的。 泥水分 離良好 ，出水 清澈 常見故障：二次沉淀池中固液分離（泥水分離）出現(xiàn)問題。 起因：污泥絮狀體的結(jié)構(gòu)不正常。 正常的絮狀體的結(jié)構(gòu)有兩類： 微結(jié)構(gòu)：直徑18，長泥齡（9天）利于該菌生長。 微結(jié)構(gòu)絮體造成 A A 不凝聚 B 起泡沫（厚、棕色泡沫） 在過度曝氣時(shí)，紊流剪切絮塊成碎塊。 概念：活性污泥的性能發(fā)生變化，絮塊漂浮水面， 比重減輕，

10、隨著水流而排出。該異?，F(xiàn)象稱之。 由絲狀細(xì)菌和其它絲狀微生物大量增殖引起。 造成的結(jié)果：稀薄污泥回流至曝氣池。 出水BOD5升高。 C C 污泥膨脹 BOD;N及BOD:P很高， 特別N不足 （BOD:N:P=100:5:1) 進(jìn)水中低分子碳水化合 物過多 水溫低 溶氧低 低pH 重金屬等有毒物流入多。 調(diào)節(jié)水的酸堿度 將沉淀污泥和消化污泥攪拌混合 添加鐵鹽（FeCl2550mg/L)、 鋁鹽(10100mg/L)、 氯(1020mg/L、 H2O2)(40200mg/L）， 前兩者連續(xù)添加，后兩者間歇 添加。 對(duì)回流污泥在曝氣。 產(chǎn)生原因： 防止措施： （五） 生物濾池中的微生物（生物膜法）

11、 包括： 生物濾池（以此為例） 生物轉(zhuǎn)盤 生物接觸氧化法 生物流化床 生物膜法又稱固定膜法。主要去除廢水 中溶解的和膠體的有機(jī)污染物。 微生物為附著型 1 生物濾池的結(jié)構(gòu) 三個(gè)主要部分 濾床 布水系統(tǒng) 排水系統(tǒng) 池體 濾料 生物濾池的結(jié)構(gòu)圖 1 旋轉(zhuǎn)布水器 2 濾料 3 集水溝 4 總排水溝 5 滲水裝置 v 濾料 濾料是生物膜賴以生存的載體。 濾料應(yīng)具備以下特性： （1）能為微生物的棲息提供大量的表面積。 （2）能使廢水以液膜狀均勻分布在其表面。 （3）有足夠大的孔隙率，使生物膜能隨水通過孔 隙流到池底。保證有良好的通風(fēng)。 （4）適合于生物膜的形成與黏附 （5）有較好的機(jī)械強(qiáng)度，不易變形與破

12、碎。 濾料的材料：碎石、卵石、爐渣。 近年使用塑料濾料（聚氯乙稀、聚苯乙烯） 1 生物濾池的結(jié)構(gòu) v 布水系統(tǒng) 作用 是將廢水均勻地噴灑在濾料上。 v 排水系統(tǒng) 濾床底部，作用是收集。排出處理后的廢水 保證濾池通風(fēng)。 旋轉(zhuǎn)布水器示意圖 1 生物濾池的結(jié)構(gòu) 2 生物濾池工作的基本原理 在濾池內(nèi)設(shè)置固定的濾料， 當(dāng)廢水自上而下濾過時(shí)，由于廢水 不斷與濾料接觸，微生物在濾料表 面繁殖，逐漸形成生物膜。生物膜 是由多種微生物組成的一個(gè)生態(tài)系 統(tǒng)。 當(dāng)生物膜形成并達(dá)到一定厚 度時(shí)，氧就無法透入生物膜內(nèi)層， 造成內(nèi)層的厭氧狀態(tài)，使生物膜的 附著力減弱。此時(shí)，在水流的沖刷 下，生物膜開始脫落。隨后在濾料 上

13、又會(huì)生長新的生物膜。如此循環(huán) 往復(fù)，廢水流經(jīng)生物膜后得以凈化。 生物濾池的結(jié)構(gòu)圖 3 什么是生物膜？ 微生物在濾料表面繁殖形成的膜狀結(jié)構(gòu)。是一個(gè)生態(tài) 系統(tǒng)。 結(jié)構(gòu)由兩部分組成 附著生物體 液膜 好氧微生物（膜外層） 厭氧微生物（接觸濾料） 附著水層 流動(dòng)水層 膜內(nèi)生物不停挖洞，膜多孔。 大量有機(jī)物在好氧區(qū)被分解。 厭氧區(qū)增厚使膜脫落，新膜形成 濾料 4 生物濾池中的微生物 污水中含有生物膜所需的各種微生物。夏季 24周形成生物膜。冬季需2個(gè)月。 細(xì)菌：多數(shù)為G-，能形成菌膠團(tuán)。無色桿菌、黃 桿菌、極毛桿菌、球衣細(xì)菌、貝氏硫桿菌 真菌：鐮刀菌、青霉、毛霉、地霉、多種酵母菌 藻類：小球藻、藍(lán)藻、綠

14、藻（僅在濾池表面） 原生動(dòng)物：鐘蟲、蓋纖蟲、等枝蟲、草履蟲 后生動(dòng)物：輪蟲、線蟲。 （六） 好氧生物處理技術(shù)進(jìn)展 1 活性污泥系統(tǒng)的進(jìn)展 （1）氧化溝 又稱循環(huán)曝氣池，是活性污泥法的一種變形。 荷蘭衛(wèi)生工程研究所于20世紀(jì)50年代研制開發(fā)的。 第一座氧化溝是1954年由巴斯維爾（Pasveer）設(shè) 計(jì)并投入運(yùn)行。一般主要用于日處理水量在5000m3 以下的城市廢水和有機(jī)廢水。 優(yōu)點(diǎn)： 對(duì)水溫、水質(zhì)、水量的變動(dòng)有較強(qiáng)適應(yīng)性。 產(chǎn)泥量低，排泥量少。 充分曝氣處理，水質(zhì)良好。 原廢水 格柵 沉砂池 氧化溝 回流污泥 處理水 二次 沉淀池 以氧化溝為單元的廢水處理流程 氧化溝的平面圖 1 活性污泥系統(tǒng)

15、的進(jìn)展 （2）AB法廢水處理工藝 又叫吸附生物降解（Adsorption Biodegradation）工 藝的簡稱。德國20世紀(jì)70年代中期開創(chuàng)的。 格柵 沉砂池 中間沉淀池 吸附池 曝氣池 二次沉淀池 預(yù)處理段 A段 B段 回流污泥回流污泥 AB法廢水處理工藝流程 原廢水處理水 2 生物膜法的進(jìn)展 生物流化床 20世紀(jì)70年代開發(fā)出的一種新型生物膜法廢水處理構(gòu)筑物。 采用相對(duì)密度1的細(xì)小惰性顆 粒（砂、焦炭、陶粒、活性 炭等）為載體，微生物生長 于載體表面形成生物膜，廢 水（先經(jīng)充氧或在床內(nèi)充氧）自 下向上流動(dòng)，使載體處于流化狀 態(tài)，其上附著的生物膜可與載體、 廢水充分接觸。流化床內(nèi)生物固

16、 體濃度很高，氧和有機(jī)物的傳遞 效率也高。高效。 生物流化床示意圖 載體 （六） 好氧生物處理技術(shù)進(jìn)展 兩項(xiàng)生物流化床工藝 載體 三 廢水的厭氧生物處理 （一） 厭氧生物處理的基本原理及參加的微生物 （二） 厭氧微生物群體間的關(guān)系 （三） 厭氧生物處理的影響因素 （四） 厭氧法處理廢水的特征 （五） 厭氧法處理廢水的應(yīng)用 （一） 厭氧生物處理的基本原理及參加的微生物 廢水的厭氧生物處理： 在無氧的條件下，借多種厭氧微生 物的作用處理廢水。又叫厭氧消化。 1881年法國報(bào)道了羅伊斯.莫拉斯（Louis Mouras）發(fā)明的“自動(dòng)凈化器”。開始了利用 厭氧消化處理廢水的歷史。至今已100多年。 1

17、979年布利安特（Bryant）等人提出厭氧消化的 三階段4 類群理論。 發(fā)酵細(xì)菌作用階段（水解發(fā)酵階段） 產(chǎn)醋酸細(xì)菌作用階段（產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸階段） 產(chǎn)甲烷階段 三階段4類群理論 1 發(fā)酵細(xì)菌作用階段 碳水化合物 蛋白質(zhì) 類脂 （1）原理： 胞外酶 單糖 氨基酸 脂肪酸 發(fā)酵 醇 低級(jí)脂肪酸 （2）參加的微生物： 發(fā)酵細(xì)菌群 梭菌屬（Clostridium) 丁酸弧菌屬（Butyrivibrio） 擬桿菌屬（Bacteroides) 大多專性厭氧；適宜pH4.58 （3）特性 2 產(chǎn)醋酸細(xì)菌作用階段 上階段產(chǎn)物 （丙酸、丁酸、醇等） 醋酸、甲胺 CO2、H2 （1）原理 （2）參加的微生物 產(chǎn)氫

18、產(chǎn)乙酸細(xì)菌群 同型產(chǎn)乙酸細(xì)菌群 互營單胞菌屬 互營桿菌屬 梭菌屬 暗桿菌屬 絕對(duì)厭氧菌獲兼性厭氧菌； 適宜pH 4.58 三階段4類群理論 （3）特性： 3 產(chǎn)甲烷細(xì)菌作用階段 （厭氧消化的控制階段） （1）原理 H2、CO2、CH3COOH CH3NH2、CH3OH CH4 （2）參加的微生物 產(chǎn)甲烷細(xì)菌群 產(chǎn)甲烷桿菌屬 產(chǎn)甲烷短桿菌屬 產(chǎn)甲烷球菌屬 嚴(yán)格厭氧菌 中溫菌對(duì)溫度敏感 pH 適宜6.87.2 增殖速率慢 三階段4類群理論 （3）特性： 厭氧消化三階段四類群 廢水中有機(jī)物 脂肪酸（丙酸、丁酸）、醇類 乙酸H2 + CO2 發(fā)酵性細(xì)菌 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌 同型產(chǎn)乙酸細(xì)菌 產(chǎn)甲烷細(xì)菌 CH

19、4 不產(chǎn)甲烷細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌相互依賴、相互制約。 表現(xiàn)在： 1 不產(chǎn)甲烷細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌提供生長和產(chǎn)甲烷所需的的 基質(zhì)。 不產(chǎn)甲烷細(xì)菌的產(chǎn)物氫、二氧化碳、乙酸提供給產(chǎn) 甲烷細(xì)菌。產(chǎn)甲烷細(xì)菌為厭氧環(huán)境有機(jī)物分解食物鏈最 后環(huán)節(jié)。 2 不產(chǎn)甲烷細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌創(chuàng)造適宜的氧化還原條件。 厭氧發(fā)酵初期的加料等帶入的空氣中的氧被不產(chǎn)甲烷 細(xì)菌的代謝所利用，使發(fā)酵液的氧化還原電位不斷下降 （氧減少），為產(chǎn)甲烷細(xì)菌提供生長條件。 （二） 厭氧微生物群體間的關(guān)系 3 不產(chǎn)甲烷細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌清除有毒物質(zhì) 苯環(huán)、氰化物可被不產(chǎn)甲烷細(xì)菌降解。 4 產(chǎn)甲烷細(xì)菌為不產(chǎn)甲烷細(xì)菌的生化反應(yīng)解除反饋抑制。 不產(chǎn)甲烷細(xì)菌的發(fā)

20、酵產(chǎn)物可以抑制其本身的不斷形成。 如氫的積累抑制產(chǎn)氫細(xì)菌的產(chǎn)氫，酸的積累抑制產(chǎn)酸細(xì) 菌的產(chǎn)酸。而產(chǎn)甲烷細(xì)菌可以利用氫、乙酸、二氧化碳 等，解除反饋。 5 不產(chǎn)甲烷細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌共同維持環(huán)境中適宜的pH值。 不產(chǎn)甲烷菌分解糖等產(chǎn)生酸，降低pH 產(chǎn)甲烷菌分解酸產(chǎn)生甲烷，pH 上升 （二） 厭氧微生物群體間的關(guān)系 對(duì)厭氧生物及厭氧消化的影響尤為顯著。 厭氧消化 最佳溫度 55左右嗜熱菌（高溫消化） 35左右嗜溫菌（中溫消化） 取舍： 高溫消化的反應(yīng)速率為中溫消化 的1.51.9倍，但甲烷在氣體中占 比例低。消化不徹底。 高溫消化需較多的能量，不經(jīng)濟(jì)。 一般選擇中溫35 消化。 1 溫度 溫度對(duì)厭氧

21、消化的影響 （三） 厭氧生物處理的影響因素 不產(chǎn)甲烷細(xì)菌適宜pH 4.58 產(chǎn)甲烷細(xì)菌適宜pH 6.87.2 在pH8.2的環(huán)境 中，厭氧消化會(huì)受到嚴(yán)重 抑制。主要對(duì)甲烷細(xì)菌的 抑制。 厭氧消化的最佳pH 值為6.87.2. 2 pH 值 （三） 厭氧生物處理的影響因素 有機(jī)污泥不溶性有機(jī)質(zhì)、纖維素含量高的污水。 高濃度有機(jī)廢水一般先厭氧處理去污物，后好氧處理。 大量稀釋或降低好氧處理進(jìn)水量，則處理費(fèi)用較昂貴。 1 處理對(duì)象：有機(jī)污泥和高濃度的有機(jī)廢水 2 時(shí)間長：3035 ，需15天。 生化需氧量去除率5090 與好氧處理法比較 （四） 厭氧法處理廢水的特征 4 污泥產(chǎn)量極低 厭氧微生物的增

22、殖速率比好氧微生物低得多。 5 處理后有機(jī)物濃度高于好氧處理 6 有臭氣產(chǎn)生 S 、SO42- O2 還原 H2S 7 設(shè)備較簡單 3 能量需求大大降低 不需供給氧氣，同時(shí)還可產(chǎn)生甲烷 每去除1kg COD好氧生物處理一般需消耗0.51.0 kW.h電能。 每去除1kg COD 厭氧生物處理約產(chǎn)生3.5 kW.h電能。 厭氧消化池 主要用于處理城市廢水廠的污泥和固體含量很高的廢水。 沼氣 穩(wěn)定性好的腐殖質(zhì)。 污泥體積減少1/2以上。 我國常用的為圓柱形。鋼筋混凝土 浮蓋式消化池 （五） 厭氧法處理廢水的應(yīng)用 四 廢水的生物脫氮除磷技術(shù) （一） 水體的富營養(yǎng)化 （二） 廢水的生物脫氮 （三） 廢

23、水的生物除磷 （四） 生物脫氮和除磷的影響因素 （一） 水體的富營養(yǎng)化 水體富營養(yǎng)化（eutrophication） 由于N 、P在水體中含量過高，而引起藻類、 某些細(xì)菌大量繁殖，其它生物種類減少，以至水質(zhì) 惡化。 是近30年在廢水處理中才出現(xiàn)的一個(gè)術(shù)語。 開始富營養(yǎng)化的條件 水體中可溶性磷 0.01mg/L N :P5:1 N ：是富營養(yǎng)化的主要因素（NH4+、 NO3-、 NO2-、 有機(jī)N） P: 可溶性磷酸鹽 與不溶性磷酸鹽相互轉(zhuǎn)化。 N:P比例取決于 （1）生物轉(zhuǎn)化（有機(jī)N和無機(jī)N間轉(zhuǎn)化） （2）流入水體的水（出水的N、P超標(biāo)） （二） 廢水的生物脫氮 1 生物脫氮的基本原理 生物脫

24、氮是污水中的含氮有機(jī)物，在生物處理 過程中被異養(yǎng)型微生物氧化分解，轉(zhuǎn)化為氨氮，然 后由自養(yǎng)型硝化細(xì)菌將其轉(zhuǎn)化為NO3-，最后再由反 硝化細(xì)菌將NO3-還原為N2，從而達(dá)到脫氮的目的。 含氮有機(jī)物 異養(yǎng)型 微生物 NH4+-N 氨化 作用 亞硝酸 細(xì)菌 NO2-N 硝酸 細(xì)菌 NO3-N 硝化作用有O2 反硝化 細(xì)菌 反硝化 作用無O2 N2、NO2 最終完成生物脫氮 （二） 廢水的生物脫氮 2 參與生物脫氮的微生物 氨化細(xì)菌 硝化細(xì)菌 亞硝酸細(xì)菌 硝酸細(xì)菌 反硝化細(xì)菌 3 生物脫氮工藝 活性污泥法脫氮傳統(tǒng)工藝 缺氧好氧活性污泥法脫氮系統(tǒng) 氧化溝硝化脫氮工藝 生物轉(zhuǎn)盤硝化脫氮工藝 （二） 廢水的

25、生物脫氮 活性污泥法脫氮傳統(tǒng)工藝分單級(jí)、2級(jí)、3級(jí)流程 是由巴茨（Barth）開創(chuàng)的活性污泥法脫氮流程。它是以 氨化、硝化、反硝化 3 相反應(yīng)過程為基礎(chǔ)建立的。 （1）活性污泥法脫氮傳統(tǒng)工藝 活性污泥法傳統(tǒng)脫氮工藝（3級(jí)）流程示意圖 曝氣池 去除BOD 第二級(jí)硝 化曝氣池 反硝 化 反應(yīng)器 原 廢 水 污泥回流 剩余污泥 堿 污泥回流 剩余污泥 CH3OHN2 處 理 水 污泥回流 剩余污泥 有機(jī)污水進(jìn)入系統(tǒng)后，首先在第一級(jí)曝氣池中進(jìn)行好氧分 解，主要功能是氨化（使有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為NH3、NH4+），去 除BOD、COD的值可降至1520 mg/L。經(jīng)過沉淀后，進(jìn) 入第二級(jí)硝化曝氣池，使NH4+-

26、N氧化為NO3N（硝化）， 此級(jí)的硝化過程要消耗堿度，會(huì)使pH值下降，影響硝化反 應(yīng)速度，因此要投加堿以防pH值下降。第三級(jí)為反硝化反 應(yīng)器，采取厭氧好氧交替運(yùn)行方式。由于第三級(jí)中的反 硝化細(xì)菌是異養(yǎng)型兼性菌，需有機(jī)物作為碳源，而經(jīng)過第 一、第二級(jí)處理后，污水中有機(jī)物已經(jīng)很少，故在此要投 加有機(jī)物，可投加CH3OH（甲醇），也可以引入原廢水。 為了去除由于投加甲醇而帶來的BOD值，故在系統(tǒng)后設(shè)曝 氣池和沉淀池。 活性污泥法傳統(tǒng)脫氮工藝（3級(jí)）流程原理 優(yōu)點(diǎn)：A 氨化、硝化、反硝化反應(yīng)分別在各自的反應(yīng)器 內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)進(jìn)行速度快且徹底； B 不同性質(zhì)的污泥分別在不同的沉淀池分離和回流， 運(yùn)行管理方

27、便，易于掌握，靈活性大，效果好。 缺點(diǎn)：處理設(shè)備多，造價(jià)高，管理工作量較大。 2級(jí)生物脫氮系統(tǒng)是在第一級(jí)中，同時(shí)完成去除BOD、 氨化和硝化等過程。沉淀后在第二級(jí)中進(jìn)行反硝化脫氮。 減少了一個(gè)曝氣池和一個(gè)沉淀池。 2級(jí)活性污泥脫氮系統(tǒng) 1級(jí)活性污泥脫氮系統(tǒng) 無中間沉淀池，只有一個(gè)終沉淀池。在運(yùn)行穩(wěn)定性和 效果上不如多級(jí)系統(tǒng)，但較經(jīng)濟(jì)實(shí)用，管理運(yùn)行方便， 在實(shí)際工程應(yīng)用中采用較多。 20世紀(jì)80年代初期開創(chuàng)。 主要特點(diǎn)：反硝化反應(yīng)器放在系統(tǒng)之首。又稱 “前置式反硝化生物脫氮系統(tǒng)” 目前采用較為廣泛。 （2）缺氧好氧活性污泥法脫氮系統(tǒng) 反硝化 反應(yīng)器 （缺氧） 硝化反應(yīng)器 BOD5去除， （好氧） 缺氧好氧活性污泥法脫氮系統(tǒng) 原廢水 N2 堿 內(nèi)循環(huán) （硝化液回流） 回流污泥 剩余污泥 處理水 本系統(tǒng)的特征： 反硝化反應(yīng)器在前，BOD去除、硝化兩項(xiàng)反應(yīng) 的綜合反應(yīng)