水體中無機污染物的處理技術(shù)課件演示文稿

1、1 水體中無機污染物的生物處理技術(shù)2 固體和氣體無機污染物的生物處理技術(shù)人類生產(chǎn)活動產(chǎn)生大量的無機物，對環(huán)境也會造成巨大的危害;如氮磷等排入水體引起水體富營養(yǎng)化；另外，有毒有害的金屬離子對環(huán)境也可能構(gòu)成巨大危害。水體富營養(yǎng)化重金屬的毒害據(jù)報道，1991年我國共發(fā)生赤潮38次，1992年增加至50次，造成魚類和其他生物大量死亡，對海洋漁業(yè)資源造成極大的破壞。氨態(tài)氮排入水體還會因硝化作用而耗去水體中大量的氧造成水體溶解氧下降。此外，飲用水中硝態(tài)氮超過10mg/L會引起嬰兒的高鐵血紅蛋白癥。赤潮1 水體中無機污染物的生物處理技術(shù)水體中存在的大量無機物，如NH4+，SO42-等和各種金屬離子，在濃度低

2、時是生物生長的必需元素，但是一旦濃度超過一定范圍，就會對生物產(chǎn)生不利的影響。1.1 生物脫氮技術(shù)一、基本原理1.硝化作用 2.反硝化作用 1.1 生物脫氮技術(shù)一、基本原理1.硝化作用 硝化（亞硝化）細(xì)菌（化能自養(yǎng)菌），在中性或弱堿性環(huán)境，將NH3氧化成NO2-，然后再氧化成NO3-，從中獲得能量，以CO2為碳源。2.反硝化作用 1.1 生物脫氮技術(shù)一、基本原理1.硝化作用 2.反硝化作用 在厭氧條件下，微生物還原硝酸鹽為HNO2、HNO、NH4+、N2等過程。包括：同化硝酸鹽還原和異化硝酸鹽還原作用。二、微生物脫氮工藝要使廢水中的氮最終轉(zhuǎn)化成氮氣而從廢水中逸出，需要通過好氧硝化作用將氨氮轉(zhuǎn)化為

3、硝態(tài)氮，然后在缺氧條件下反硝化脫氮。傳統(tǒng)的脫氮工藝采用先硝化、后反硝化的工藝流程。1. A/O工藝缺氧好氧工藝 反硝化段硝化段廢水回流 NO3-N2有機碳A/O工藝流程厭氧好氧反硝化過程所需要的碳源直接來源于污水，不必外加2.氧化溝工藝 可用來處理城市廢水和工業(yè)廢水進水缺氧區(qū)好氧區(qū)曝氣機回流 污泥50剩余污泥沉淀池出水曝氣機轉(zhuǎn)碟氧化溝處理廢水實景曝氣機利用中水澆花 橋本O/A工藝 工藝流程簡單，在缺氧池后設(shè)一后曝氣池，可除殘余的有機物和吹脫污泥上的氮氣泡。 缺點：缺氧池出水中氮的形態(tài)為氨態(tài)氮，并且旁路流入缺氧池提供反硝化碳源的廢水流量不易控制。橋本O/A工藝流程好氧缺氧后曝氣二沉進水剩余污泥出

4、水工藝 四段Bardenpho工藝三、影響因素 硝化反應(yīng)消耗堿，若污水中沒有足夠堿度，則隨著硝化的進行，pH會急劇下降，硝化細(xì)菌對pH十分敏感； 脫氮過程中，通常硝化段運行的pH控制在，反硝化段pH控制在。氧化的氨（mg/(mg.h)）氧化的氨（mg/(mg.h)）亞硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌pH對亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌活性的影響2.溫度 兩類硝化細(xì)菌的最適宜溫度為30左右，溫度在535由低到高逐漸上升時，硝化反應(yīng)將隨溫度的增高而加快，當(dāng)溫度低于5硝化反應(yīng)幾乎停止； 反硝化作用溫度范圍在1535之間，溫度低于10，反硝化速率明顯下降，低于3，反硝化作用停止。溫度對硝化反應(yīng)速度的影響溶解氧濃度 硝化過程的溶

5、氧濃度，一般建議維持在； 溶解氧濃度對反硝化作用有抑制；但氧的存在對能進行反硝化作用的反硝化菌卻是有利的，因為這類菌為兼性厭氧菌，菌體內(nèi)的某些酶系統(tǒng)組織在有氧時才能合成，這類工藝最好使這些反硝化菌交替處于好氧、缺氧的環(huán)境條件。氨氮氧化速率溶解氧（mg/L）溶解氧對硝化速率的影響4.碳源 碳源物質(zhì)主要通過影響反硝化細(xì)菌的活性來影響處理系統(tǒng)的脫氮效率。1）廢水中所含的有機碳源 一般認(rèn)為，廢水所含BOD5與總氮的比值大于3：1，就無需外加碳源2）外加碳源 當(dāng)廢水BOD5：總氮小于3：1時，需投加碳源才能達(dá)到理想的除氮效果。 外加碳源多采用甲醇，其氧化分解產(chǎn)物多為二氧化碳和水。3）內(nèi)碳源 主要指活性污

6、泥微生物死亡、自溶后釋放出來的有機碳，也稱為二次基質(zhì)。優(yōu)點：在廢水碳氮比低時不必外加碳源也可達(dá)到脫氮目的，此外由于污泥產(chǎn)率低而降低成本。缺點：反硝化速率極低5.有毒物質(zhì) 某些重金屬、絡(luò)合陰離子和有毒有機物對硝化細(xì)菌有毒害作用。 氨態(tài)氮和亞硝態(tài)氮對硝化細(xì)菌也有影響 有研究，當(dāng)污水中氨氮濃度小與200mg/L，亞硝態(tài)氮濃度小于100mg/L時，對硝化作用沒有影響。1.2 微生物除磷技術(shù)一、生物除磷基本原理1.廢水中磷的存在形式 常以磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機磷的形式存在于廢水中；傳統(tǒng)的生物處理中的出水中，90左右的磷以磷酸鹽的形式存在。2.生物脫磷的基本原理 利用聚磷菌一類的細(xì)菌，過量的、超出其生理需

7、要的從外部外部攝取磷，并以聚合形態(tài)貯藏在體內(nèi)，形成高磷污泥，達(dá)到從廢水中除磷的效果。聚磷菌除磷經(jīng)過好氧和厭氧兩個階段首先是厭氧放磷階段，造成聚磷菌的“磷饑餓”狀態(tài) ATP+H2O ADP+H3PO4+能量然后是好氧聚磷階段，攝入過量磷，除磷 ADP+H3PO4+能量 ATP+H2O 廢水脫磷工藝中的微生物聚磷菌 早期，認(rèn)為主要是不動桿菌（Acinetobacter） 目前多認(rèn)為，起主要作用是假單胞菌（Pseudomonas）和氣單胞菌（Aeromonas） 另外，有研究認(rèn)為除上述幾種聚磷菌外，還有棒狀菌群和腸狀菌群產(chǎn)酸菌 聚磷菌一般只利用低級脂肪酸（如乙醇），若沒產(chǎn)酸菌的作用或這種作用受抑制（

8、如硝酸鹽存在），則聚磷菌便難以利用放磷中產(chǎn)生的能量合成聚-羥丁酸（PHB），因此也難以在好氧階段通過分解PHB來獲得足夠的能量過量攝磷和聚磷有反硝化能力的聚磷菌 有些聚磷菌能利用NO3-作為電子受體，在吸收磷的同時進行反硝化。 Kuba在1994年發(fā)現(xiàn)具有反硝化能力的聚磷菌（DPB），其除磷能力和傳統(tǒng)A/O工藝中普通聚磷菌相似，同時也具有建立在內(nèi)源PHB和糖類物質(zhì)基礎(chǔ)上的生物代謝機制。 生物除磷常與生物脫氮工藝一起應(yīng)用（二）工藝流程工藝（厭氧好氧工藝） 厭氧池好氧池二沉池出水進水回流A/O工藝本工藝的特征及運行參數(shù)（1）反應(yīng)器中水力停留時間為36h（2）曝氣池內(nèi)污泥濃度在27003600mg/

9、L之間（3）磷去除效果較好，去除率在76左右（4）沉淀污泥含磷4，肥效好（5）SVI值100，易沉淀，不膨脹存在問題：微生物對磷的吸收有限度，磷去除率難提高；在沉淀池易于產(chǎn)生磷的釋放現(xiàn)象，應(yīng)及時排泥和回流2/O工藝（厭氧缺氧好氧工藝） 在A/O工藝的厭氧池和好氧池之間增設(shè)一個不曝氣的缺氧池，并使好氧池中帶有硝酸鹽的混合液回流到缺氧池，進行反硝化脫氮，在除磷的同時達(dá)到脫氮目的。A2/O工藝流程圖本工藝特征：（1）簡單的同步脫氮除磷工藝，總水力停留時間少于其他同類工藝（2）厭氧（缺氧）好氧交替進行，不宜絲狀菌生長，無污泥膨脹（3）不需投藥，厭氧和缺氧段只進行緩慢攪拌，運行費用低問題：（1）脫氮效果

10、難以提高（2）污泥增長受到一定限度，除磷效果不易提高（3）沉淀池需要保持一定濃度溶解氧，應(yīng)降低污泥停留時間，防止厭氧狀態(tài)和釋放磷的現(xiàn)象，但溶解氧含量不宜過高，以防止循環(huán)液對缺氧反應(yīng)器的干擾 Bargenpho工藝 以四個完全混合活性污泥反應(yīng)池串聯(lián)而成，其中第一、三池不曝氣，攪拌器緩慢轉(zhuǎn)動以防污泥沉淀，第二、四池好氧曝氣。Bargenpho工藝缺氧段好氧段厭氧段好氧段二沉池出水回流污泥剩余污泥進水本工藝主要優(yōu)點： 各項反應(yīng)都反復(fù)進行兩次以上，各反應(yīng)單元都有首要功能，并兼行二、三項功能。 工藝脫氮、除磷效果良好。問題： 工藝復(fù)雜，反應(yīng)器單元多，運行繁瑣，成本高三、影響因素1.碳源的濃度和種類 碳源

11、濃度提高后誘發(fā)了反硝化作用，并迅速耗去了硝酸鹽，使得污泥放磷早、快。 其次，可為發(fā)酵產(chǎn)酸提供養(yǎng)料 聚磷菌優(yōu)先吸收小分子的低級脂肪酸，大分子、難降解物質(zhì)需要經(jīng)過產(chǎn)酸菌作用后才能被利用研究發(fā)現(xiàn)： 要使出水磷濃度小于1mg/L，進水總BOD與總磷之比必須在2330：1Hong等建議： 進水總BOD與總磷之比至少高于15，才可使泥齡較短的除磷系統(tǒng)出水磷較低 厭氧段，溶解氧濃度直接影響到聚磷菌的生長情況、釋放磷及利用有機質(zhì)合成PHB的能力； 好氧段，必須提供充足的溶解氧，來滿足聚磷菌對其儲存的PHB進行徹底降解所需的氧量。2.溶解氧經(jīng)驗：厭氧放磷池溶氧濃度嚴(yán)格控制在以下，好氧池溶氧濃度大于2mg/L，最

12、好控制在34mg/L。 厭氧區(qū)中如存在硝酸鹽和亞硝酸鹽，反硝化細(xì)菌以它們?yōu)樽罱K電子受體而氧化有機基質(zhì)，使厭氧區(qū)中厭氧發(fā)酵受到抑制而不產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪硝酸鹽和亞硝酸鹽4.溫度 溫度對微生物除磷過程影響較小 溫度對除磷影響主要是發(fā)酵產(chǎn)酸菌速率的下降。生物除磷系統(tǒng)適合的pH范圍為中性和弱堿性，生活污水的pH通常在此范圍。對pH不合適的工業(yè)廢水，處理前須先進行調(diào)節(jié)，并設(shè)置監(jiān)測和旁流裝置，以免污泥中毒。6.泥齡泥齡越長，污泥含磷量越低，去除單位重量的磷需要消耗較多的BOD5泥齡越短，污泥含磷量越高，污泥的產(chǎn)磷率也越高，去除的磷量也就越多。泥齡30d時，去磷效率40；17d為50，5d為87。一般以除磷為目

13、的的泥齡控制在57d1.3 微生物處理重金屬技術(shù)一、基本原理1.微生物處理重金屬廢水的機制 依據(jù)獲得高效復(fù)合功能菌在培養(yǎng)池的不同層次繁殖，各自承擔(dān)獨特的微生物功能，他們之間互生并存在化學(xué)、物理和遺傳信息水平3個層次的互相協(xié)作，這種協(xié)作對金屬的抗性、耐性和價態(tài)轉(zhuǎn)化及其凈化起著重要的作用。2.三個水平的協(xié)作1）化學(xué)水平互生協(xié)作機制 指它們間相互提供生長因子、代謝刺激物或替對方抑制某金屬的毒性，使微生物凈化某金屬能夠進行。2）物理水平的協(xié)作 指活性污泥絮凝體及生物膜形成過程，微生物在空間分布及空間結(jié)構(gòu)上的協(xié)作。 一般，絮凝體和生物膜表面帶負(fù)電荷，對重金屬有很強的吸附能力；同時絮凝狀基質(zhì)可包藏金屬離子

14、，活性污泥有良好的沉降性能，從而提高對重金屬的凈化效果。3）遺傳信息水平的協(xié)作 指微生物間通過遺傳物質(zhì)的迅速轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)整個微生物群落對金屬污染物的遺傳適應(yīng)。 微生物經(jīng)過馴化，以適應(yīng)環(huán)境。各個水平協(xié)作之間的關(guān)系 微生物在處理重金屬廢水中，對重金屬離子幾乎同時存在靜電吸附、酶的催化轉(zhuǎn)化、螯合或絡(luò)合、絮凝和包藏共沉淀作用，以及對pH的緩沖作用，使得金屬離子沉積而達(dá)到凈化廢水的目的。二、微生物法治理電鍍廢水技術(shù)1.主要技術(shù)內(nèi)容（1）基本原理 用從電鍍污泥中獲得的SR系列復(fù)合功能菌，高效還原六價鉻為三價鉻，三價鉻、鋅、銅和鎘等二價金屬離子被菌體富集，在經(jīng)過固液分離，廢水被凈化，污泥中金屬再用微生物或化學(xué)

15、法回收，固液分離的上清液可以回用（2）技術(shù)關(guān)鍵 菌體的培養(yǎng)和“菌廢比”的合理調(diào)控。 一般采用厭氧技術(shù)培養(yǎng)菌體，培養(yǎng)液可以使生活污水、糞便、高濃度有機廢水，也可人工配制。 采用中溫發(fā)酵技術(shù)，根據(jù)廢水中金屬離子濃度和培養(yǎng)菌體的濃度來決定“菌廢比”。（3）工藝流程生活污水格柵培養(yǎng)池廢水廢水池反應(yīng)池沉淀池過濾池排放金屬回收微生物治理電鍍廢水工藝流程回流（1）凈化能力 每天可處理廢水量達(dá)到11000m3以上2.主要技術(shù)指標(biāo)項目pHCr6+TCrCu2Zn2+Ni2+Cd2+進水48162167465184613出水7.510.0330.2010.0440.3390.1490.003國標(biāo)690.51.51

16、.05.01.00.1國標(biāo)/出水1582315733微生物處理電鍍廢水示范工程指標(biāo)（mg/L）利用微生物高效還原六價鉻，無二次污染，能回收菌泥中的金屬，使用周期長、管理方便。如果能利用生活污水、食品加工廢水等培養(yǎng)微生物，可實現(xiàn)以廢治廢。2.特點處理后排放水中金屬低于國家GB 8978-1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)出水水質(zhì)4.主要構(gòu)建物 主要由培養(yǎng)池、廢水池、反應(yīng)池和沉淀池組成。5.電鍍污泥中金屬的回收 紅光實業(yè)股份電鍍廢水經(jīng)過微生物處理后，采用硫細(xì)菌對污泥中鉻進行提取，提取率達(dá)64。三、硫酸鹽生物還原法處理含鋅廢水1.原理 利用硫酸鹽還原菌SRB在厭氧條件下產(chǎn)生硫化氫，硫化氫和廢水中的重金屬反應(yīng)，生成金屬硫化物沉淀以除去重金屬離子。SRB在輸油管道中產(chǎn)生的硫化氫能腐蝕管道2.廢水處理工藝流程進水調(diào)配槽生物反應(yīng)器沉淀池污泥回流出水營養(yǎng)鹽排泥 硫酸鹽還原法處理含鋅廢水工藝流程重金屬廢水中常缺乏微生物生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)，包括有機物