廢水治理技術(shù)

廢水治理技術(shù)第1頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生物化學(xué)法特點(diǎn)生化法處理廢水效率高、成本低、投資省、操作簡(jiǎn)單，因此在城市污水和工業(yè)廢水的處理中都得到廣泛的應(yīng)用。生化法的缺點(diǎn)是有時(shí)會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹和上浮，影響處理效果；該法對(duì)要處理水的水質(zhì)也有一定要求，如廢水成份、PH值、水溫等，因而限制了它的使用范圍；另外，生化法占地面積也較大。第2頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一.生物化學(xué)法概述

（一）微生物處理廢水的基本原理

微生物處理廢水主要是利用微生物對(duì)廢水中某些物質(zhì)的氧化分解作用，這種氧化分解作用是在特定酶的作用下進(jìn)行的。

在廢水處理中，細(xì)菌起著最重要的作用，它雖然沒有攝食器官，但對(duì)廢水中的許多有機(jī)物有極強(qiáng)的吸附能力。第3頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基本原理

1）吸附的有機(jī)物分子量較小，可溶于水，就會(huì)透過細(xì)胞壁而進(jìn)人細(xì)菌體內(nèi)，在內(nèi)酶的作用下，完成氧化還原合成等生化反應(yīng)。

2）吸附的有機(jī)物是大分子量的不溶性顆?；蚰z體，細(xì)菌就分泌出外酶，與吸附在細(xì)胞壁上的有機(jī)物發(fā)生水解反應(yīng)，生成可溶性物質(zhì)，滲入細(xì)胞內(nèi)，在內(nèi)酶的作用下繼續(xù)進(jìn)行生化反應(yīng)。第4頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

在這一代謝過程中，只有一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)物，并提供能量用于剩余有機(jī)物合成新細(xì)胞（原生質(zhì)）的反應(yīng)。同時(shí)，可能有一部分微生物細(xì)胞物質(zhì)也被氧化分解并提供能量，這一過程稱為內(nèi)源呼吸。當(dāng)有機(jī)物充足時(shí)，內(nèi)源呼吸并不明顯。但當(dāng)有機(jī)物接近耗盡時(shí)，內(nèi)源呼吸則成為能量供應(yīng)的主要方式。第5頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）生化法的主要類型第6頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.好氧生物處理法

好氧生物處理法利用需氧細(xì)菌處理廢水中有機(jī)物，被吸收的有機(jī)物在酶的作用下進(jìn)行生化反應(yīng)，將有機(jī)物中的C、N、P、S等元素轉(zhuǎn)化或氧化為CO2、NH3、亞硝酸鹽或硝酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽等，同時(shí)部分有機(jī)物合成為新的原生質(zhì)，為細(xì)菌生長(zhǎng)、繁殖提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。第7頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

在廢水中有機(jī)物濃度不高，供氧速率能滿足生物氧化的需要時(shí)，常采用好氧生物處理法?；钚晕勰喾?、生物過濾法、污水灌溉、生物氧化塘等都屬于此類處理方法。第8頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.厭氧生物處理法

厭氧生物處理是利用厭氧細(xì)菌作用來處理廢水中有機(jī)物，使之降解、穩(wěn)定的一種無害化處理。

第一階段產(chǎn)酸階段：復(fù)雜的高分子有機(jī)化合物在產(chǎn)酸細(xì)菌作用下降解成低分子的中間產(chǎn)物，如有機(jī)酸（蟻酸、醋酸、丁酸、氨基酸）、醇類、氨、硫化物和二氧化碳等無機(jī)物并放出能量。

第一時(shí)期為酸性消化期：此時(shí)細(xì)菌首先分解的是碳水化合物，產(chǎn)生大量的有機(jī)酸，至使溶液PH值迅速下降（可達(dá)5以下），為酸性發(fā)酵期。

第二時(shí)期為酸性減退期：此時(shí)有機(jī)酸和含氮化合物開始分解，生成氨、胺、碳酸鹽等堿性物，pH值則逐漸上升，同時(shí)放出硫化氫、硫醇等惡臭氣體。第9頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

第二階段稱為堿性分解階段或產(chǎn)氣階段，甲烷細(xì)菌利用產(chǎn)酸菌產(chǎn)生的有機(jī)酸、醇等為營(yíng)養(yǎng)源，產(chǎn)生甲烷、二氧化碳、氨、氫等氣體，其中甲烷占50％以上。在此階段，pH值上升，可達(dá)7以上，最適宜的pH范圍在6.8－7.2之間。厭氧生物法不需供氧，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，并能回收一定量CH4，但厭氧生化反應(yīng)速度慢，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，而且有H2S產(chǎn)生，它與廢水中的Fe2+生成FeS，使處理后的水又黑又臭。一般來說，高濃度的有機(jī)廢水（BOD5＝200mg／L）可采用厭氧生物法來處理。第10頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）生化處理法對(duì)處理水質(zhì)的要求1．廢水中污染物濃度

對(duì)好氧性生化處理，一般要求處理廢水的BOD5＜500-1000mg/L，過高則影響處理效果，但也不能過低，過低則養(yǎng)料太少，影響微生物的繁殖，一般不低于100mg/L。

另外BOD/COD＜0.3時(shí)，效果也較差，且經(jīng)濟(jì)上不合算。許多重金屬鹽類、氰化物、硫化物、砷化物、某些有機(jī)物、油脂等對(duì)微生物均有毒害作用，當(dāng)其濃度超過一定限度，便會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)繁殖，使細(xì)胞的正常結(jié)構(gòu)遭到破壞及菌體內(nèi)的酶變質(zhì)，失去活性。第11頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生物化學(xué)需氧量（BOD）

是單位體積水中耗氧有機(jī)物生化分解過程所消耗的氧量（以mg.L-1為單位），可表示有機(jī)物質(zhì)對(duì)水體的污染程度:

BOD5（25℃，5天）<3mg

L-1，水質(zhì)較好BOD5(25℃，5天)達(dá)到7.5mg

L-1時(shí),水質(zhì)不好BOD5(25℃，5天)>10mg

L-1，水質(zhì)很差，魚類不能存活第12頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)需氧量（COD）是在一定的條件下，采用一定的強(qiáng)氧化劑處理水樣時(shí)，所消耗的氧化劑量。它是表示水中還原性物質(zhì)多少的一個(gè)指標(biāo)。水中的還原性物質(zhì)有各種有機(jī)物、亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等。但主要的是有機(jī)物。因此，化學(xué)需氧量（COD）又往往作為衡量水中有機(jī)物質(zhì)含量多少的指標(biāo)?；瘜W(xué)需氧量越大，說明水體受有機(jī)物的污染越嚴(yán)重。第13頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.營(yíng)養(yǎng)物

微生物的生長(zhǎng)需要各種營(yíng)養(yǎng)物，包括碳源（各種含碳有機(jī)物及無機(jī)物）、氮源（無機(jī)氮化物——銨鹽、硝酸鹽及含氮有機(jī)化合物和氨基酸、尿素乃至蛋白質(zhì)等）、無機(jī)鹽（硫酸鹽、磷酸鹽及微量的K、Mn、Mg、Ca、Fe、Co等）和維生素。它們?cè)趶U水中的含量必須有一定比例，才能滿足微生物生長(zhǎng)的需要。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)好氧性生化處理的要求為：

第14頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.溶解氧

對(duì)好氧性生化處理，控制處理廢水中溶解氧的量是十分重要的，一般應(yīng)維持在2-4mg/L左右，此時(shí)活性污泥或生物膜結(jié)構(gòu)正常，沉降、絮凝性能良好，能達(dá)到滿意的出水水質(zhì)。

對(duì)厭氧生物處理，由于厭氧微生物對(duì)氧氣很敏感，有氧存在時(shí)它無法生長(zhǎng)，所以厭氧處理設(shè)備一定要嚴(yán)格密封，隔絕空氣才能取得較好的處理效果。第15頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.水的pH值

對(duì)大多數(shù)微生物而言，生長(zhǎng)、繁殖的最適宜pH值范圍大約在6.5－7.5之間。第16頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.水溫

微生物的整個(gè)生長(zhǎng)過程依賴于微生物體內(nèi)的生化反應(yīng)過程，而溫度又影響這些反應(yīng)的速率，所以溫度明顯地影響著微生物的生長(zhǎng)速率和代謝過程。在好氧生物處理中，以中溫性微生物為主，一般應(yīng)控制水溫在20-35℃之間可以獲得較好的處理效果。

第17頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水溫影響之二在厭氧生物處理中，微生物主要有產(chǎn)酸菌和甲烷菌，甲烷菌中又有中溫性和高溫性的兩種。目前在厭氧生物反應(yīng)中采用的反應(yīng)溫度，中溫為33－38℃，高溫為52－57℃。第18頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二.活性污泥法

活性污泥法是利用好氧生物處理廢水的重要方法，它是利用懸浮在廢水中人工培養(yǎng)的微生物群體—活性污泥，對(duì)廢水中的有機(jī)物和某些無機(jī)毒素產(chǎn)生吸附、氧化分解而使廢水得到凈化的方法。（一）活性污泥法的基本過程（1）初次沉淀（2）混合（3）曝氣（4）二次沉淀第19頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）活性污泥法的生物化學(xué)原理

活性污泥法由三個(gè)階段組成即吸附階段、氧化階段和絮凝沉淀階段：1.吸附：活性污泥有巨大的表面積，且表面上含有許多糖類粘性物質(zhì)，因此對(duì)廢水中的有機(jī)物有很強(qiáng)的吸附作用，當(dāng)它和廢水混合時(shí)，迅速將廢水中的有機(jī)物吸附到活性污泥上，這一過程速率較快，一般10～45min即可完成，BOD去除率可達(dá)90％第20頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.氧化：被吸附的有機(jī)物由于酶的作用，在水中氧較充分的條件下進(jìn)行生物化學(xué)作用，將部分有機(jī)物氧化分解為簡(jiǎn)單的無機(jī)物CO2、H2O、NH3、PO43-、SO42-等，并放出細(xì)菌生長(zhǎng)所需的能量，而將另一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化為生物體所必需的營(yíng)養(yǎng)物，合成新的原生質(zhì)。于是，細(xì)菌不斷長(zhǎng)大，并分裂出更多的細(xì)菌，加速了有機(jī)物的氧化分解過程，這時(shí)活性污泥量則不斷增大。隨著活性污泥量的增加，有機(jī)物大量消耗，水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大大減少，這時(shí)部分細(xì)菌的原生質(zhì)也可能進(jìn)行氧化作用放出能量進(jìn)入內(nèi)源呼吸。這一過程比吸附過程要慢得多。我們也常把這一階段稱之為穩(wěn)定階段.3.絮凝沉淀：氧化過程中所合成的菌體有機(jī)體發(fā)生凝聚和沉淀，從水中分離出來，使廢水得以凈化。第21頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）活性污泥1.活性污泥的組成

活性污泥是一種褐色絮狀體，充滿了各種微生物如細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物，還含有一些無機(jī)物和分解中的有機(jī)物，它們組成了一個(gè)特有的生態(tài)系統(tǒng)。其中最重要的是細(xì)菌和原生動(dòng)物兩類。

第22頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.活性污泥的性能（1）污泥濃度也稱混合液懸浮固體（MLSS）

是指曝氣區(qū)內(nèi)1升混合液所含懸浮物量，以mg/L表示。它反映出活性污泥所含微生物多少和處理有機(jī)物能力的強(qiáng)弱。包括具有活性的微生物群體、自身氧化殘留物、微生物不能降解的有機(jī)物和無機(jī)物等四部分。適宜的濃度應(yīng)根據(jù)具體情況確定，一般廢水處理可取2×103~4×103mg／L。第23頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）沉降比（SV％）1L混合液靜置沉降30min后，沉淀污泥占混合液的體積百分比。它反映出污泥的凝聚-沉淀性能和污泥量的多少，以便控制污泥排除時(shí)間和排除數(shù)，一般取15％－40％左右。第24頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）污泥指數(shù)（SVI）

污泥指數(shù)也稱污泥容積指數(shù)，是指混合液經(jīng)30min沉降后，1g干污泥在濕的時(shí)候所占體積以cm3/g計(jì)。第25頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（4）污泥齡（Q0）也稱污泥停留時(shí)間（簡(jiǎn)稱SRT）或細(xì)菌平均停留時(shí)間（簡(jiǎn)稱MCRT）。第26頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（5）區(qū)域沉淀速度（ZSV）

當(dāng)活性污泥濃度大于500mg/L時(shí)，污泥沉降以區(qū)域沉淀方式進(jìn)行，泥水之間有明顯的界面，此界面的沉淀速度叫區(qū)域沉淀速度。易沉淀污泥的ZSV值約為6m/h。第27頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（四）曝氣及曝氣設(shè)備

以一定的方法和設(shè)備使空氣中的氧（或純氧）溶解于混合液并提供適宜的攪拌，這一過程稱之為曝氣。曝氣在本質(zhì)上是氣液兩相間的質(zhì)量傳遞過程，增大氣液兩相的接觸面積和混合液的流動(dòng)程度都有利于氧溶解速率的提高。

活性污泥法中常用的曝氣設(shè)備主要有三種類型：鼓風(fēng)、表面曝氣及射流。第28頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

無論選用哪一種曝氣設(shè)備，都應(yīng)滿足以下要求:

①產(chǎn)生并維持有效的氣液兩相接觸，提供充足的氧氣以保持在整個(gè)生物氧化過程中混合液中溶解氧的濃度基本恒定。

②在曝氣區(qū)內(nèi)應(yīng)產(chǎn)生充分的混合作用和水的循環(huán)流動(dòng)。

③維持液體的足夠速度使水中的活性污泥、不溶性有機(jī)物處于懸浮狀態(tài)。第29頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四.生物膜法

生物膜法也是一種典型的好氧生物處理方法，它是將廢水通過某些載體（如碎石、爐渣、塑料蜂窩、圓盤等），好氧微生物和原生動(dòng)物，后生動(dòng)物等則在載體上生長(zhǎng)繁殖形成生物膜，吸附和氧化分解有機(jī)物，使污水得以凈化。

根據(jù)裝置的不同，生物膜法可分為生物濾池，生物轉(zhuǎn)盤和生物接觸氧化法等三類。第30頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）生物膜法處理廢水的機(jī)理1.生化反應(yīng)機(jī)理第31頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.生物膜的培養(yǎng)和馴化

即先使微生物在載體表面生長(zhǎng)繁殖、形成生物膜即“掛膜”，然后使膜上微生物產(chǎn)生一定變異，逐漸適應(yīng)所處理的廢水水質(zhì)，前者稱培養(yǎng)，后者為馴化。培養(yǎng)和馴化可采用以下幾種方法進(jìn)行：

（1）先將生活污水送人濾池，待生物膜形成后，再逐漸投加待處理工業(yè)廢水，加以馴化。（2）將生活污水與待處理的工業(yè)廢水混合送人濾池，然后將廢水比例逐漸增大，同時(shí)進(jìn)行培養(yǎng)和馴化兩個(gè)過程。

（3）用其他污水處理廠的活性污泥或生物膜進(jìn)行接種培養(yǎng)，然后逐漸增大待處理廢水量加以馴化。第32頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）生物濾池

生物濾池按其結(jié)構(gòu)可分成普通生物濾池和塔式生物濾池兩種，它們都是由濾床，布水設(shè)備和排水系統(tǒng)三部分組成。

進(jìn)人生物濾池的污水，一般經(jīng)過預(yù)處理以去除懸浮物，油脂等易堵塞濾料的物質(zhì)，并對(duì)pH值、氮、磷等加以調(diào)整。第33頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）生物轉(zhuǎn)盤

生物轉(zhuǎn)盤也稱旋轉(zhuǎn)式生物反應(yīng)器，其工作原理與生物濾池相同，只是構(gòu)造形式不同。它是由盤片、反應(yīng)槽、轉(zhuǎn)軸和驅(qū)動(dòng)裝置組成。

生物轉(zhuǎn)盤是一組固定在同一軸上的數(shù)十片間距很近的等直徑圓盤組成。操作時(shí)圓盤的一半浸沒在廢水中，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，廢水中微生物便吸附在圓盤表面，生長(zhǎng)繁殖，形成生物膜。生物膜與廢水接觸吸附了廢水中的有機(jī)物，當(dāng)圓盤離開水時(shí)，生物膜從空氣中吸取氧，在酶的作用下使有機(jī)物氧化分解，同時(shí)使生物膜得到再生，恢復(fù)了吸附氧化分解有機(jī)物的能力。第34頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四.生物塘法

生物塘法具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、處理效率高等優(yōu)點(diǎn)，有占地面積大的缺點(diǎn)。（一）生物塘

生物塘可以是天然的或經(jīng)過人工修整的河道、池塘、洼地，也可以是由人工修成的淺水池。進(jìn)出水口分設(shè)在塘的兩端，塘前設(shè)沉淀池或預(yù)沉帶，以除去較大的固體顆粒，預(yù)沉帶和凈化帶之間可設(shè)潛水壩以截留沉淀物。第35頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）生物塘的類型兼性塘水深在1－2m，在塘內(nèi)不同深度水域分別進(jìn)行好氧反應(yīng)與厭氧反應(yīng)。第36頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水生生物氧化塘

水生生物氧化塘是在普通氧化塘內(nèi)種植具有凈水功能的水生植物或培殖水生動(dòng)物，以強(qiáng)化氧化塘的凈化功能。

（1）水生植物氧化塘在塘內(nèi)種植水葫蘆、水浮蓬、水蔥、蘆葦?shù)人参?，它們都有較強(qiáng)的吸收、分解有機(jī)物的能力，因此可提高氧化塘的處理能力，縮短污水停留時(shí)間。

（2）生態(tài)系統(tǒng)塘主要是普通好氧和兼性塘。它依靠藻菌共生系統(tǒng)工作，無法對(duì)藻類生長(zhǎng)進(jìn)行控制，致使出水中藻類含量過多。如果在塘內(nèi)養(yǎng)殖魚、蚌、螺等水生動(dòng)物和鴨，鵝等家禽，在運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí)，出水含藻量可降低，BOD、COD、氮、磷等也有較高的去除率。第37頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月六.厭氧生物法

厭氧生物處理是在無氧的情況下，利用兼性菌和厭氧菌，分解有機(jī)物的一種生物處理法。不僅適于污泥的穩(wěn)定處理，也適用于工業(yè)有機(jī)廢水的處理。厭氧生物法處理工業(yè)有機(jī)廢水明顯優(yōu)于好氧生物法。厭氧法可以使廢水中90％以上可生物降解的有機(jī)物以副產(chǎn)品甲烷氣體的形式轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?；?8頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月厭氧法的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：無需供氧設(shè)備，節(jié)省能源；污泥產(chǎn)量少（約為好氧法的l／5）；容積負(fù)荷高（為好氧法的3倍）；進(jìn)水濃度高，一般進(jìn)水COD可達(dá)5000～10000mg/L（為好氧法10倍）；可承受較大的負(fù)荷變化沖擊；投資少，運(yùn)行費(fèi)用低（比好氧裝置投資低25％，運(yùn)行費(fèi)用低一倍）。缺點(diǎn)：微生物生長(zhǎng)繁殖速度慢，處理時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)低濃度有機(jī)污水處理效率低。第39頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月厭氧發(fā)酵的幾個(gè)階段大分子有機(jī)物（碳水化合物，蛋白質(zhì)，脂肪等）水解細(xì)菌的胞外酶水解的和溶解的有機(jī)物酸化產(chǎn)酸細(xì)菌有機(jī)酸醇類醛類等H2，CO2乙酸化乙酸細(xì)菌乙酸甲烷化甲烷細(xì)菌CH4CH4甲烷細(xì)菌第40頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液化階段氣化階段（甲烷化階段）：（酸化階段）：大分子有機(jī)物被水解，酸化成以有機(jī)酸為主的化合物及CO2，H2，H2S，NH3等氣體，同時(shí)PH值迅速下降。由于NH3的溶解產(chǎn)物