第2章-污染治理生物技術(shù)-環(huán)境生物技術(shù)-課件

第二章污染治理生物技術(shù)第一節(jié)、生物處理技術(shù)概述第二節(jié)、廢水生物處理新技術(shù)第三節(jié)、生物修復(fù)法第二章污染治理生物技術(shù)第一節(jié)、生物處理技術(shù)概述第二節(jié)、1污水通過下水道流到水域或大海時，其中的污染物被微生物降解。微生物本身被捕食而進入原生動物、浮游動物、昆蟲和魚等的食物鏈，從而維持良好的生態(tài)平衡。污水通過下水道流到水域或大海時，其中的污染物被2當(dāng)有機物流入到河中時，DO首先迅速下降，若有機物不太多時，氧水平會隨有機物從進入處沿河流向下游流去而逐漸升高（水流導(dǎo)致有機物混合稀釋，DO隨之上升，使微生物的代謝逐漸恢復(fù)。）但有機物加入量太大，過度的微生物代謝使水域維持厭氧條件，好氧微生物種群下降或死亡，厭氧微生物則增加。厭氧微生物代謝比好氧微生物代謝慢，因而有機物代謝的速度下降，發(fā)生積累。持續(xù)的缺氧代謝還可產(chǎn)生硫化氫和甲烷等氣體，造成其它水生生物體和甲殼綱動物死亡。當(dāng)有機物流入到河中時，DO首先迅速下降，若有機3不流動的水體如池塘和湖泊等當(dāng)加入過量有機物時，更容易產(chǎn)生厭氧條件，因為它們不能使水域及時混合，也沒有凈水及時流入將其稀釋。水體的自凈能力有限！不流動的水體如池塘和湖泊等當(dāng)加入過量有機物時，更4第一節(jié)生物處理技術(shù)概述一、生物處理技術(shù)的作用對象——廢水水是人類生活的最基本要素之一。水是液體，不僅會容納很多廢物和廢氣，而且會將污染物從一個地方轉(zhuǎn)移到另一個地方。生活廢水處理系統(tǒng)的主要功能是盡可能降低其中的有機物含量，以使其進入河流和沿海時不引起營養(yǎng)化污染。此外，系統(tǒng)應(yīng)該同時除去懸浮物質(zhì)，降低病原體含量，并減少日益增加的硝酸鹽、磷酸鹽、重金屬和合成化合物等。第一節(jié)生物處理技術(shù)概述一、生物處理技術(shù)的作用對象——廢水5

有關(guān)資料顯示，我國一半以上地區(qū)的淺層地下水都已受到污染。另據(jù)國家地質(zhì)調(diào)查局調(diào)查，全國185個城市的25個主要地下水開采地段中，污染趨勢加重的占25％。近幾年來城市、大型工礦區(qū)附近的淺層地下水也已經(jīng)受到不同程度污染，受其影響，潛水水質(zhì)狀況趨于惡化，潛水中含有的有機物、石油類和氨氮等污染物質(zhì)不斷多。地下水污染實際上已經(jīng)到了危急的時候，再不采取斷然措施，抓緊治理，地下水“有水皆污”，已是為時不遠的事情。有關(guān)資料顯示，我國一半以上地區(qū)的淺層地下水都已6第一節(jié)生物處理技術(shù)概述一、生物處理技術(shù)的作用對象——廢氣氣體污染物有揮發(fā)性有機物、二氧化硫、氮氧化物、氟利昂和溫室氣體（如二氧化碳、甲烷等），它們來源廣泛。揮發(fā)性有機物來自于有機物如烴的蒸發(fā)，二氧化硫和氮氧化物來自于含硫和氮的油和煤燃燒，二氧化碳來自于化石燃料的燃燒。第一節(jié)生物處理技術(shù)概述一、生物處理技術(shù)的作用對象——廢氣7第一節(jié)生物處理技術(shù)概述二、生物處理的定義在設(shè)計的工程設(shè)施內(nèi)，利用生物降解與轉(zhuǎn)化作用去除水、廢水、固體廢棄物、廢氣等介質(zhì)中的污染物質(zhì)。第一節(jié)生物處理技術(shù)概述二、生物處理的定義在設(shè)計8共代謝（Co－Metabolism）微生物在利用生長基質(zhì)A時（從中獲得能量、碳源或其他任何營養(yǎng)），同時非生長基質(zhì)B（不能從中獲得能量或營養(yǎng)）也伴隨著發(fā)生氧化或其它反應(yīng)。第一節(jié)生物處理技術(shù)概述三、生物處理的基本原理礦化（Mineralization）將有機物完全無機化的過程。共代謝（Co－Metabolism）第一節(jié)生物處理技術(shù)概述9第一節(jié)生物處理技術(shù)概述三、生物處理的基本原理好、氧生物處理的基本原理復(fù)雜有機物簡單有機物需氧微生物胞內(nèi)酶厭氧微生物胞內(nèi)酶微生物胞外酶CO2、H2OCO2、H2O、H2、CH4、H2S及有機酸、醇、酮、醛等未完全氧化產(chǎn)物圖微生物好、厭分解有機物的作用示意圖第一節(jié)生物處理技術(shù)概述三、生物處理的基本原理好、氧生物處10第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)一、廢水處理原理與工藝預(yù)處理：除去體積較大的殘渣和粗砂。通常收集在格柵或篩網(wǎng)上，常常將其浸軟或經(jīng)研磨粉碎，然后返回到系統(tǒng)。其它固體經(jīng)系統(tǒng)粗砂道除去，洗凈后回收。一級處理：污水靜置1.5~2.5h，這樣可以除去容易絮凝的懸浮顆粒，從而BOD下降約40%~60%。二級處理：一級處理的流出物還含有溶解性有機物和40%~50%懸浮顆粒。此步采用生物處理來除去有機物。采用氧化塘、生物滴濾池、活性污泥、生物轉(zhuǎn)盤和厭氧消化池等技術(shù)。三級處理：除去磷酸鹽和硝酸鹽以防止水體富營養(yǎng)化，除去病原體微生物以產(chǎn)生適于飲用的水。此過程涉及到化學(xué)沉淀、氯消毒、砂濾膜過濾和熟化池等。第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)一、廢水處理原理與工藝預(yù)處理：除去111、原理（1）活性污泥法是利用懸浮生長的微生物絮體處理有機廢水的一類好氧生物處理方法。

微生物絮體由好氣性微生物（細菌、真菌、原生動物和后生動物）及其代謝和吸附的有機物、無機物組成。二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)1、原理二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)12（2）活性污泥的凈化反應(yīng)過程活性污泥系統(tǒng)對有機底物的降解包括以下階段：①絮凝和吸附階段②攝取、分解階段二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)（2）活性污泥的凈化反應(yīng)過程二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處132、活性污泥中的微生物（1）形成活性污泥絮狀體的細菌——菌膠團細菌菌膠團細菌是活性污泥的主體，它的作用：具有很強的吸附、氧化分解有機物的能力。菌膠團的形成可使細菌免被微型動物所吞噬，并且關(guān)系到污泥的沉降和在二沉池中能否有效進行泥水分離；為原生動物、微型后生動物提供了良好的生存環(huán)境、附著場所。二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)2、活性污泥中的微生物（1）形成活性污泥絮狀體的細菌——菌膠14（2）絲狀細菌作用是活性污泥的重要組分，交叉穿織與菌膠團內(nèi)，或附著生長于絮狀體表面，具有強氧化分解有機物能力，起到一定的凈化作用。當(dāng)絲狀菌的數(shù)量超過菌膠團細菌時，可使絮狀體沉降性能下降，嚴(yán)重時可引發(fā)污泥膨脹（bulking）現(xiàn)象。二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)（2）絲狀細菌當(dāng)絲狀菌的數(shù)量超過菌膠團細菌時，可15（3）真菌（3）真菌16（4）原生動物及微型后生動物①凈化作用：腐生性營養(yǎng)的原生動物可吸收溶解性有機物，動物性營養(yǎng)的原生動物可吞食有機顆粒、游離細菌及其它微小生物；②促進絮凝和沉淀作用；③指示作用：可作為處理系統(tǒng)運轉(zhuǎn)管理的指標(biāo)。二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)（4）原生動物及微型后生動物二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處173、污水處理系統(tǒng)中的酶（1）城市污水中的酶；（2）活性污泥中的酶及功用；（3）有毒物質(zhì)對活性污泥中酶活性的影響。二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)3、污水處理系統(tǒng)中的酶（1）城市污水中的酶；（2）活性污泥中184、基本工藝二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)4、基本工藝二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)19利用微生物在固體表面的附著生長對廢水進行生物處理的技術(shù)方法。通過廢水與生物膜的相對運動，使廢水與生物膜接觸，進行固液兩相的物質(zhì)交換，并在膜內(nèi)進行有機物的生物氧化和降解，使廢水得到凈化，同時，生物膜內(nèi)微生物不斷得以生長和繁殖。第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)三、生物膜法利用微生物在固體表面的附著生長對廢水進行生物處201、生物膜的凈化原理附著水載體水膜有機酸有機物（養(yǎng)料）氧氣二氧化碳、無機物代謝產(chǎn)物運動水厭氧層好氧層廢水出水空氣生物膜圖生物膜去除有機物示意圖三、生物膜法（固定床生物處理）第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)1、生物膜的凈化原理附著水載212、生物膜中的微生物組成（1）細菌和真菌在生物膜的好氣層專性好氣的芽孢桿菌占優(yōu)勢；在厭氣層可見到反硫化弧菌屬數(shù)量最多的是兼性菌，如假單胞菌屬等（2）原生動物纖毛蟲居多。（3）微型后生動物如輪蟲類、線蟲類、昆蟲類等，個體數(shù)較多。第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)三、生物膜法2、生物膜中的微生物組成（1）細菌和真菌第二節(jié)廢水生物處理22典型的生物濾池的構(gòu)造

濾床配水與布水裝置排水裝置典型的生物濾池的構(gòu)造

濾床配水與布水裝置排23（1）普通生物濾池（灑滴池）（1）普通生物濾池（灑滴池）24（2）塔式生物濾池（2）塔式生物濾池25（3）生物轉(zhuǎn)盤濾池（3）生物轉(zhuǎn)盤濾池26（4）生物接觸氧化濾池（4）生物接觸氧化濾池27（5）流化床生物處理技術(shù)使廢水通過運動態(tài)并附著生長有生物膜的顆粒床，廢水中的基質(zhì)在床內(nèi)同均勻分散的生物膜相接觸而獲得降解去除，故在流化床中既有生物膜，又有活性污泥。（5）流化床生物處理技術(shù)使廢水通過運動態(tài)并附28三、氧化池或池塘在人口稀少的地方利用荒蕪的池塘、洼地稍加整修即可變?yōu)檠趸撂幚韽U水。第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)若有機物負荷高，為了提高氧氣量和節(jié)約土地，可以在現(xiàn)有的面積內(nèi)將池塘隔成幾個塘，然后串聯(lián)運行，使水對角流動。因此接受廢水的第一個塘如果是厭氧的或是兼性的，則流到第二個塘?xí)r就有可能是兼性的或是好氧的，而最后一個塘則完全是好氧的，這樣藻菌共生系統(tǒng)逐級得到完善，從而能有效地處理廢水。沒有分解的懸浮顆粒沉淀在氧化塘底部，造成污泥積累，使氧化塘的容積減少，直接影響氧化塘的凈化效能。三、氧化池或池塘在人口稀少的地方利用荒蕪的池29氧化塘技術(shù)已被世界公認為是一種經(jīng)濟的污水處理解決方案。較低的運行費用和一次性投資使氧化塘技術(shù)成為一項首選的二級生化技術(shù)。但氧化塘技術(shù)也被占地較大等因素所制約。自1978年，EDI研發(fā)及使用ATLAS技術(shù)以來，在世界范圍內(nèi)以有超過1000多項工程的成功應(yīng)用。根據(jù)不同的水質(zhì)及池型情況，EDI以ATLAS為基本框架，開發(fā)出ATLASEC（外置沉淀池）、ATLASIC（內(nèi)置沉淀池）及ATLASIS（內(nèi)置分離器）等升級工藝以滿足不同工藝和設(shè)施應(yīng)用的需求。

氧化塘技術(shù)已被世界公認為是一種經(jīng)濟的污水處理30

生物脫氮主要通過硝化作用和反硝化作用來完成。首先利用好氧段，由亞硝化細菌、硝化細菌的硝化作用，將NH4+轉(zhuǎn)化為NO3--N，再利用缺氧段，由反硝化細菌的反硝化作用將NO3--N反硝化還原為N2，溢出水面釋放到大氣。四、生物脫氮除磷第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)1、微生物脫氮基本原理生物脫氮主要通過硝化作用和反硝化作用來完成。四31進水出水去碳沉淀硝化沉淀反硝化后曝氣沉淀旁路進水污泥回流污泥回流污泥回流剩余污泥剩余污泥剩余污泥圖懸浮多級污泥內(nèi)碳源系統(tǒng)示意圖四、生物脫氮除磷第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)2、生物脫氮基本工藝進水出水去碳沉淀硝化沉淀反硝后曝沉淀旁路進水污泥回流污泥回流323、微生物除磷厭氧放磷：好氧吸磷：厭氧條件下，積磷菌將體內(nèi)的聚磷水解產(chǎn)生能量一部分能量用于吸收外界可溶性脂肪酸，形成PHB另一部分能量用于生理活動需要好氧條件下，PHB分解產(chǎn)生能量一部分能量用于主動過量吸收環(huán)境中的磷，并合成聚磷另一部分能量用于細胞正常生長繁殖3、微生物除磷厭氧放磷：好氧吸磷：厭氧條件下，積磷菌將體內(nèi)的33固體廢棄物的分類固體廢棄物處理的基本原則：無害化、減量化、資源化固體廢棄物的微生物處理的主要方法：堆肥法衛(wèi)生填埋法厭氧發(fā)酵法4、污泥處理第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)固體廢棄物的分類4、污泥處理第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)34什么是堆肥法？指依靠自然界廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物有控制地促進可被生物降解的有機物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過程。堆肥：堆肥化的產(chǎn)物。根據(jù)處理過程中起作用的微生物對氧氣要求的不同，堆肥法可分為：（一）好氧堆肥法（二）厭氧堆肥法4、污泥處理第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)什么是堆肥法？4、污泥處理第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)35衛(wèi)生填埋法指將垃圾在填埋場里分層填埋的處理方法。由廢物層（一般厚度2.5～3.0m）和覆土層（一般厚度為0.2～0.3m）構(gòu)成一個填埋單元，由一系列填埋單元構(gòu)成一個填埋層，當(dāng)填埋至設(shè)計高度后再蓋上一層0.9～1.2m的土壤，壓實后就得到了一個完整的衛(wèi)生填埋場。圖衛(wèi)生填埋場示意圖4、污泥處理第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)衛(wèi)生填埋法圖衛(wèi)生填埋場示意圖4、污泥處理第二節(jié)廢水36厭氧生物處理（AnaerobicProcess）是在厭氧條件下，利用厭氧微生物分解廢水中的有機物并產(chǎn)生甲烷、二氧化碳的過程，又稱厭氧發(fā)酵。與好氧生物處理的區(qū)別：不以分子氧為受氫體（最終電子受體），以無機物、化合態(tài)鹽、碳、硫、氮為受氫體，如CO、CO2、SO42-、NO3-等。5、厭氧生物處理的原理與過程第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)厭氧生物處理（AnaerobicProce375、厭氧生物處理的原理與過程第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)5、厭氧生物處理的原理與過程第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)38第三節(jié)生物修復(fù)法第三節(jié)生物修復(fù)法39一、生物修復(fù)的概念及其原理第三節(jié)生物修復(fù)法一、生物修復(fù)的概念及其原理第三節(jié)生物修復(fù)法40指利用生物將土壤、地表及地下水或海洋中的危險性污染物現(xiàn)場去除或降解的工程技術(shù)系統(tǒng)。一、生物修復(fù)的概念及其原理第三節(jié)生物修復(fù)法1、生物修復(fù)的定義指利用生物將土壤、地表及地下水或海洋中的危險性污染物41凈化速度緩慢由于三方面的原因生物修復(fù)技術(shù)系統(tǒng)中添加氮、磷等營養(yǎng)鹽接種、馴化高效菌自然條件下DO不足營養(yǎng)鹽缺乏高效菌生長緩慢供氧快速去除污染物第三節(jié)生物修復(fù)法凈化速度緩慢由于三方面的原因生物修復(fù)技術(shù)系統(tǒng)中添加氮、磷等營42優(yōu)點：投資費用省，對環(huán)境影響小，能有效降低污染物濃度，適用于在其他技術(shù)難以應(yīng)用的場地，而且能同時處理受污染的土壤和地下水。局限性：需對具體地點的狀況和污染物進行詳細而昂貴的考察，微生物活性受溫度和其他環(huán)境條件的影響，某些情況下，生物修復(fù)不能去除全部的污染物。與生物處理的區(qū)別：兩者原理一致，但生物修復(fù)側(cè)重于已被污染區(qū)域的原位生物處理。一、生物修復(fù)的概念及其原理第三節(jié)生物修復(fù)法2、生物修復(fù)的特點優(yōu)點：投資費用省，對環(huán)境影響小，能有效降低污染物濃度，適用于43微生物修復(fù)的生物類型土著微生物：環(huán)境中固有的微生物外來微生物：需大量接種的高效菌基因工程菌（GEM）一、生物修復(fù)的概念及其原理第三節(jié)生物修復(fù)法3、微生物修復(fù)微生物修復(fù)的生物類型一、生物修復(fù)的概念及其原理第三節(jié)44可同時去除有機污染物和重金屬、放射性核素，適用于大面積、低污染的位點。一、生物修復(fù)的概念及其原理第三節(jié)生物修復(fù)法4、植物修復(fù)可同時去除有機污染物和重金屬、放射性核素，適45（1）、植物在土壤修復(fù)中的應(yīng)用環(huán)境中金屬污染的去除已有方案：場外修復(fù)，先將土壤挖掘、轉(zhuǎn)移，再去除金屬離子；微生物修復(fù)：生物量小，從而吸收量小，同時生物體過小難以進行后處理；植物修復(fù)特點：生物量大，從而吸收量大，同時易于進行后處理。適應(yīng)重金屬脅迫的植物不吸收或少吸收重金屬將吸收的金屬鈍化在植物的地下部分大量吸收金屬的同時正常生長可在金屬污染土壤中生產(chǎn)符合環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)產(chǎn)品通過栽種植物積累金屬，收獲后進行植物提?。?）、植物在土壤修復(fù)中的應(yīng)用環(huán)境中金屬污染的去除適應(yīng)重金屬46（2）、植物修復(fù)金屬污染的方式①植物固定指利用植物和其他一些添加物使環(huán)境中的金屬流動性降低，生物可利用性下降，降低金屬對生物的毒性。該法只是暫時將金屬固定，并沒有徹底去除環(huán)境中的金屬。②植物揮發(fā)指植物將污染物吸收到體內(nèi)后又將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)，釋放到大氣中。該法只適用于揮發(fā)性污染物，且可能對大氣造成污染。③植物吸收指利用能耐受并可過量積累金屬的植物吸收環(huán)境中的金屬離子，將它們輸送并貯存在植物體的地上部分。需要選擇能耐受并可過量積累金屬的植物種類。（2）、植物修復(fù)金屬污染的方式①植物固定47（一）微生物修復(fù)針對流動的河道水體，可采用直接曝氣、生物膜法等；對于淺水湖泊，可添加營養(yǎng)鹽、采用曝氣機攪拌混合等法；（二）大型水生植物對水體的凈化二、生物修復(fù)技術(shù)第三節(jié)生物修復(fù)法1、地表水生物修復(fù)技術(shù)（一）微生物修復(fù)二、生物修復(fù)技術(shù)第三節(jié)生物修復(fù)法1482、土壤生物修復(fù)技術(shù)（一）原位處理特點：原地進行，無需挖出土壤和運輸，采用土著微生物或經(jīng)馴化的微生物處理。包括兩方面內(nèi)容：對受油污染的土壤進行修復(fù)對礦山廢棄地進行植被恢復(fù)二、生物修復(fù)技術(shù)第三節(jié)生物修復(fù)法2、土壤生物修復(fù)技術(shù)（一）原位處理二、生物修復(fù)技術(shù)第三節(jié)49廢水處理系統(tǒng)營養(yǎng)鹽空氣污染區(qū)抽水井地下水位注水井觀測井圖生物修復(fù)原位處理方式示意圖廢水處理系統(tǒng)營養(yǎng)鹽空氣污染區(qū)抽水井地下水位注水井觀測井圖50（二）挖掘堆置處理特點：可在受污染初期限制污染物的擴散和遷移，減少受污染范圍，但運輸、挖掘費用較高，運輸過程中可能引發(fā)新的污染或因挖掘造成土壤生態(tài)結(jié)構(gòu)的破壞。2、土壤生物修復(fù)技術(shù)二、生物修復(fù)技術(shù)第三節(jié)生物修復(fù)法（二）挖掘堆置處理2、土壤生物修復(fù)技術(shù)二、生物修復(fù)技術(shù)第三節(jié)51反應(yīng)器處理特點：此法類似于污水生物處理，受污染的土壤挖出與水混合后在接種了微生物的反應(yīng)器內(nèi)進行處理，處理速度較快，但工程復(fù)雜，費用較高。2、土壤生物修復(fù)技術(shù)二、生物修復(fù)技術(shù)第三節(jié)生物修復(fù)法反應(yīng)器處理2、土壤生物修復(fù)技術(shù)二、生物修復(fù)技術(shù)第三節(jié)523、地下水生物修復(fù)技術(shù)原位處理特點：與土壤原位處理基本相同。物理攔阻指使用暫時的物理屏障以減緩并阻滯污染物在地下水中的進一步遷移。地上處理又稱抽?。幚砑夹g(shù)，將受污染的地下水從地下水層中抽取出來，在地面上用一種或多種工藝處理之后，再將水注入地層。二、生物修復(fù)技術(shù)第三節(jié)生物修復(fù)法3、地下水生物修復(fù)技術(shù)原位處理二、生物修復(fù)技術(shù)第三節(jié)53第二章污染治理生物技術(shù)第一節(jié)、生物處理技術(shù)概述第二節(jié)、廢水生物處理新技術(shù)第三節(jié)、生物修復(fù)法第二章污染治理生物技術(shù)第一節(jié)、生物處理技術(shù)概述第二節(jié)、54污水通過下水道流到水域或大海時，其中的污染物被微生物降解。微生物本身被捕食而進入原生動物、浮游動物、昆蟲和魚等的食物鏈，從而維持良好的生態(tài)平衡。污水通過下水道流到水域或大海時，其中的污染物被55當(dāng)有機物流入到河中時，DO首先迅速下降，若有機物不太多時，氧水平會隨有機物從進入處沿河流向下游流去而逐漸升高（水流導(dǎo)致有機物混合稀釋，DO隨之上升，使微生物的代謝逐漸恢復(fù)。）但有機物加入量太大，過度的微生物代謝使水域維持厭氧條件，好氧微生物種群下降或死亡，厭氧微生物則增加。厭氧微生物代謝比好氧微生物代謝慢，因而有機物代謝的速度下降，發(fā)生積累。持續(xù)的缺氧代謝還可產(chǎn)生硫化氫和甲烷等氣體，造成其它水生生物體和甲殼綱動物死亡。當(dāng)有機物流入到河中時，DO首先迅速下降，若有機56不流動的水體如池塘和湖泊等當(dāng)加入過量有機物時，更容易產(chǎn)生厭氧條件，因為它們不能使水域及時混合，也沒有凈水及時流入將其稀釋。水體的自凈能力有限！不流動的水體如池塘和湖泊等當(dāng)加入過量有機物時，更57第一節(jié)生物處理技術(shù)概述一、生物處理技術(shù)的作用對象——廢水水是人類生活的最基本要素之一。水是液體，不僅會容納很多廢物和廢氣，而且會將污染物從一個地方轉(zhuǎn)移到另一個地方。生活廢水處理系統(tǒng)的主要功能是盡可能降低其中的有機物含量，以使其進入河流和沿海時不引起營養(yǎng)化污染。此外，系統(tǒng)應(yīng)該同時除去懸浮物質(zhì)，降低病原體含量，并減少日益增加的硝酸鹽、磷酸鹽、重金屬和合成化合物等。第一節(jié)生物處理技術(shù)概述一、生物處理技術(shù)的作用對象——廢水5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有關(guān)資料顯示，我國一半以上地區(qū)的淺層地下水都已受到污染。另據(jù)國家地質(zhì)調(diào)查局調(diào)查，全國185個城市的25個主要地下水開采地段中，污染趨勢加重的占25％。近幾年來城市、大型工礦區(qū)附近的淺層地下水也已經(jīng)受到不同程度污染，受其影響，潛水水質(zhì)狀況趨于惡化，潛水中含有的有機物、石油類和氨氮等污染物質(zhì)不斷多。地下水污染實際上已經(jīng)到了危急的時候，再不采取斷然措施，抓緊治理，地下水“有水皆污”，已是為時不遠的事情。有關(guān)資料顯示，我國一半以上地區(qū)的淺層地下水都已59第一節(jié)生物處理技術(shù)概述一、生物處理技術(shù)的作用對象——廢氣氣體污染物有揮發(fā)性有機物、二氧化硫、氮氧化物、氟利昂和溫室氣體（如二氧化碳、甲烷等），它們來源廣泛。揮發(fā)性有機物來自于有機物如烴的蒸發(fā)，二氧化硫和氮氧化物來自于含硫和氮的油和煤燃燒，二氧化碳來自于化石燃料的燃燒。第一節(jié)生物處理技術(shù)概述一、生物處理技術(shù)的作用對象——廢氣60第一節(jié)生物處理技術(shù)概述二、生物處理的定義在設(shè)計的工程設(shè)施內(nèi)，利用生物降解與轉(zhuǎn)化作用去除水、廢水、固體廢棄物、廢氣等介質(zhì)中的污染物質(zhì)。第一節(jié)生物處理技術(shù)概述二、生物處理的定義在設(shè)計61共代謝（Co－Metabolism）微生物在利用生長基質(zhì)A時（從中獲得能量、碳源或其他任何營養(yǎng)），同時非生長基質(zhì)B（不能從中獲得能量或營養(yǎng)）也伴隨著發(fā)生氧化或其它反應(yīng)。第一節(jié)生物處理技術(shù)概述三、生物處理的基本原理礦化（Mineralization）將有機物完全無機化的過程。共代謝（Co－Metabolism）第一節(jié)生物處理技術(shù)概述62第一節(jié)生物處理技術(shù)概述三、生物處理的基本原理好、氧生物處理的基本原理復(fù)雜有機物簡單有機物需氧微生物胞內(nèi)酶厭氧微生物胞內(nèi)酶微生物胞外酶CO2、H2OCO2、H2O、H2、CH4、H2S及有機酸、醇、酮、醛等未完全氧化產(chǎn)物圖微生物好、厭分解有機物的作用示意圖第一節(jié)生物處理技術(shù)概述三、生物處理的基本原理好、氧生物處63第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)一、廢水處理原理與工藝預(yù)處理：除去體積較大的殘渣和粗砂。通常收集在格柵或篩網(wǎng)上，常常將其浸軟或經(jīng)研磨粉碎，然后返回到系統(tǒng)。其它固體經(jīng)系統(tǒng)粗砂道除去，洗凈后回收。一級處理：污水靜置1.5~2.5h，這樣可以除去容易絮凝的懸浮顆粒，從而BOD下降約40%~60%。二級處理：一級處理的流出物還含有溶解性有機物和40%~50%懸浮顆粒。此步采用生物處理來除去有機物。采用氧化塘、生物滴濾池、活性污泥、生物轉(zhuǎn)盤和厭氧消化池等技術(shù)。三級處理：除去磷酸鹽和硝酸鹽以防止水體富營養(yǎng)化，除去病原體微生物以產(chǎn)生適于飲用的水。此過程涉及到化學(xué)沉淀、氯消毒、砂濾膜過濾和熟化池等。第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)一、廢水處理原理與工藝預(yù)處理：除去641、原理（1）活性污泥法是利用懸浮生長的微生物絮體處理有機廢水的一類好氧生物處理方法。

微生物絮體由好氣性微生物（細菌、真菌、原生動物和后生動物）及其代謝和吸附的有機物、無機物組成。二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)1、原理二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)65（2）活性污泥的凈化反應(yīng)過程活性污泥系統(tǒng)對有機底物的降解包括以下階段：①絮凝和吸附階段②攝取、分解階段二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)（2）活性污泥的凈化反應(yīng)過程二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處662、活性污泥中的微生物（1）形成活性污泥絮狀體的細菌——菌膠團細菌菌膠團細菌是活性污泥的主體，它的作用：具有很強的吸附、氧化分解有機物的能力。菌膠團的形成可使細菌免被微型動物所吞噬，并且關(guān)系到污泥的沉降和在二沉池中能否有效進行泥水分離；為原生動物、微型后生動物提供了良好的生存環(huán)境、附著場所。二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)2、活性污泥中的微生物（1）形成活性污泥絮狀體的細菌——菌膠67（2）絲狀細菌作用是活性污泥的重要組分，交叉穿織與菌膠團內(nèi)，或附著生長于絮狀體表面，具有強氧化分解有機物能力，起到一定的凈化作用。當(dāng)絲狀菌的數(shù)量超過菌膠團細菌時，可使絮狀體沉降性能下降，嚴(yán)重時可引發(fā)污泥膨脹（bulking）現(xiàn)象。二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)（2）絲狀細菌當(dāng)絲狀菌的數(shù)量超過菌膠團細菌時，可68（3）真菌（3）真菌69（4）原生動物及微型后生動物①凈化作用：腐生性營養(yǎng)的原生動物可吸收溶解性有機物，動物性營養(yǎng)的原生動物可吞食有機顆粒、游離細菌及其它微小生物；②促進絮凝和沉淀作用；③指示作用：可作為處理系統(tǒng)運轉(zhuǎn)管理的指標(biāo)。二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)（4）原生動物及微型后生動物二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處703、污水處理系統(tǒng)中的酶（1）城市污水中的酶；（2）活性污泥中的酶及功用；（3）有毒物質(zhì)對活性污泥中酶活性的影響。二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)3、污水處理系統(tǒng)中的酶（1）城市污水中的酶；（2）活性污泥中714、基本工藝二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)4、基本工藝二、活性污泥法第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)72利用微生物在固體表面的附著生長對廢水進行生物處理的技術(shù)方法。通過廢水與生物膜的相對運動，使廢水與生物膜接觸，進行固液兩相的物質(zhì)交換，并在膜內(nèi)進行有機物的生物氧化和降解，使廢水得到凈化，同時，生物膜內(nèi)微生物不斷得以生長和繁殖。第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)三、生物膜法利用微生物在固體表面的附著生長對廢水進行生物處731、生物膜的凈化原理附著水載體水膜有機酸有機物（養(yǎng)料）氧氣二氧化碳、無機物代謝產(chǎn)物運動水厭氧層好氧層廢水出水空氣生物膜圖生物膜去除有機物示意圖三、生物膜法（固定床生物處理）第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)1、生物膜的凈化原理附著水載742、生物膜中的微生物組成（1）細菌和真菌在生物膜的好氣層專性好氣的芽孢桿菌占優(yōu)勢；在厭氣層可見到反硫化弧菌屬數(shù)量最多的是兼性菌，如假單胞菌屬等（2）原生動物纖毛蟲居多。（3）微型后生動物如輪蟲類、線蟲類、昆蟲類等，個體數(shù)較多。第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)三、生物膜法2、生物膜中的微生物組成（1）細菌和真菌第二節(jié)廢水生物處理75典型的生物濾池的構(gòu)造

濾床配水與布水裝置排水裝置典型的生物濾池的構(gòu)造

濾床配水與布水裝置排76（1）普通生物濾池（灑滴池）（1）普通生物濾池（灑滴池）77（2）塔式生物濾池（2）塔式生物濾池78（3）生物轉(zhuǎn)盤濾池（3）生物轉(zhuǎn)盤濾池79（4）生物接觸氧化濾池（4）生物接觸氧化濾池80（5）流化床生物處理技術(shù)使廢水通過運動態(tài)并附著生長有生物膜的顆粒床，廢水中的基質(zhì)在床內(nèi)同均勻分散的生物膜相接觸而獲得降解去除，故在流化床中既有生物膜，又有活性污泥。（5）流化床生物處理技術(shù)使廢水通過運動態(tài)并附81三、氧化池或池塘在人口稀少的地方利用荒蕪的池塘、洼地稍加整修即可變?yōu)檠趸撂幚韽U水。第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)若有機物負荷高，為了提高氧氣量和節(jié)約土地，可以在現(xiàn)有的面積內(nèi)將池塘隔成幾個塘，然后串聯(lián)運行，使水對角流動。因此接受廢水的第一個塘如果是厭氧的或是兼性的，則流到第二個塘?xí)r就有可能是兼性的或是好氧的，而最后一個塘則完全是好氧的，這樣藻菌共生系統(tǒng)逐級得到完善，從而能有效地處理廢水。沒有分解的懸浮顆粒沉淀在氧化塘底部，造成污泥積累，使氧化塘的容積減少，直接影響氧化塘的凈化效能。三、氧化池或池塘在人口稀少的地方利用荒蕪的池82氧化塘技術(shù)已被世界公認為是一種經(jīng)濟的污水處理解決方案。較低的運行費用和一次性投資使氧化塘技術(shù)成為一項首選的二級生化技術(shù)。但氧化塘技術(shù)也被占地較大等因素所制約。自1978年，EDI研發(fā)及使用ATLAS技術(shù)以來，在世界范圍內(nèi)以有超過1000多項工程的成功應(yīng)用。根據(jù)不同的水質(zhì)及池型情況，EDI以ATLAS為基本框架，開發(fā)出ATLASEC（外置沉淀池）、ATLASIC（內(nèi)置沉淀池）及ATLASIS（內(nèi)置分離器）等升級工藝以滿足不同工藝和設(shè)施應(yīng)用的需求。

氧化塘技術(shù)已被世界公認為是一種經(jīng)濟的污水處理83

生物脫氮主要通過硝化作用和反硝化作用來完成。首先利用好氧段，由亞硝化細菌、硝化細菌的硝化作用，將NH4+轉(zhuǎn)化為NO3--N，再利用缺氧段，由反硝化細菌的反硝化作用將NO3--N反硝化還原為N2，溢出水面釋放到大氣。四、生物脫氮除磷第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)1、微生物脫氮基本原理生物脫氮主要通過硝化作用和反硝化作用來完成。四84進水出水去碳沉淀硝化沉淀反硝化后曝氣沉淀旁路進水污泥回流污泥回流污泥回流剩余污泥剩余污泥剩余污泥圖懸浮多級污泥內(nèi)碳源系統(tǒng)示意圖四、生物脫氮除磷第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)2、生物脫氮基本工藝進水出水去碳沉淀硝化沉淀反硝后曝沉淀旁路進水污泥回流污泥回流853、微生物除磷厭氧放磷：好氧吸磷：厭氧條件下，積磷菌將體內(nèi)的聚磷水解產(chǎn)生能量一部分能量用于吸收外界可溶性脂肪酸，形成PHB另一部分能量用于生理活動需要好氧條件下，PHB分解產(chǎn)生能量一部分能量用于主動過量吸收環(huán)境中的磷，并合成聚磷另一部分能量用于細胞正常生長繁殖3、微生物除磷厭氧放磷：好氧吸磷：厭氧條件下，積磷菌將體內(nèi)的86固體廢棄物的分類固體廢棄物處理的基本原則：無害化、減量化、資源化固體廢棄物的微生物處理的主要方法：堆肥法衛(wèi)生填埋法厭氧發(fā)酵法4、污泥處理第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)固體廢棄物的分類4、污泥處理第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)87什么是堆肥法？指依靠自然界廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物有控制地促進可被生物降解的有機物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過程。堆肥：堆肥化的產(chǎn)物。根據(jù)處理過程中起作用的微生物對氧氣要求的不同，堆肥法可分為：（一）好氧堆肥法（二）厭氧堆肥法4、污泥處理第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)什么是堆肥法？4、污泥處理第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)88衛(wèi)生填埋法指將垃圾在填埋場里分層填埋的處理方法。由廢物層（一般厚度2.5～3.0m）和覆土層（一般厚度為0.2～0.3m）構(gòu)成一個填埋單元，由一系列填埋單元構(gòu)成一個填埋層，當(dāng)填埋至設(shè)計高度后再蓋上一層0.9～1.2m的土壤，壓實后就得到了一個完整的衛(wèi)生填埋場。圖衛(wèi)生填埋場示意圖4、污泥處理第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)衛(wèi)生填埋法圖衛(wèi)生填埋場示意圖4、污泥處理第二節(jié)廢水89厭氧生物處理（AnaerobicProcess）是在厭氧條件下，利用厭氧微生物分解廢水中的有機物并產(chǎn)生甲烷、二氧化碳的過程，又稱厭氧發(fā)酵。與好氧生物處理的區(qū)別：不以分子氧為受氫體（最終電子受體），以無機物、化合態(tài)鹽、碳、硫、氮為受氫體，如CO、CO2、SO42-、NO3-等。5、厭氧生物處理的原理與過程第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)厭氧生物處理（AnaerobicProce905、厭氧生物處理的原理與過程第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)5、厭氧生物處理的原理與過程第二節(jié)廢水生物處理技術(shù)91第三節(jié)生物修復(fù)法第三節(jié)生物修復(fù)法92一、生物修復(fù)的概念及其原理第三節(jié)生物修復(fù)法一、生物修復(fù)的概念及其原理第三節(jié)生物修復(fù)法93指利用生物將土壤、地表及地下水或海洋中的危險性污染物現(xiàn)場去除或降解的工程技術(shù)系統(tǒng)。一、生物修復(fù)的概念及其原理第三節(jié)生物修復(fù)法1、生物修復(fù)的定義指利用生物將土壤、地表及地下水或海洋中的危險性污染物94凈化速度緩慢由于三方面的原因生物修復(fù)技術(shù)系統(tǒng)中添加氮、磷等營養(yǎng)鹽接種、馴化高效菌自然條件下DO不足營養(yǎng)鹽缺乏高效菌生長緩慢供氧快速去除污染物第三節(jié)生物修復(fù)法凈化速度緩慢由于三方面的原因生物修復(fù)技術(shù)系統(tǒng)中添加氮、磷等營95優(yōu)點：投資費用省，對環(huán)境影響小，能有效降低污染物濃度，適用于在其他技術(shù)難以應(yīng)用的場地，而且能同時處理受污染的土壤和地下水。局限性：需對具體地點的狀況和污染物進行詳細而昂貴的考察，微生物活性受溫度和其他環(huán)境條件的影響，某些情況下，生物修復(fù)不能去除全部的污染物。與生物處理的區(qū)別：兩者原理一致，但生物修復(fù)側(cè)重于已被污染區(qū)域的原位生物處理。一、生物修復(fù)的概念及其原理第三節(jié)生物修復(fù)法2、生物修復(fù)的特點優(yōu)點：投資費用省，對環(huán)境影響小，能有效降低污染物濃度，適用于96微