环境生物技术其他生物处理自然、无机废水.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第四节 其他废水生物处理技术,一、自然条件下的生物处理,1.,氧化塘法,2.,土地处理系统,3.,湿地处理系统,二、无机废水的生物处理,稳定塘又名氧化塘或生物塘。,稳定塘对污水的净化过程与自然水体的自净过程相似，是一种利用天然净化能力处理污水的生物处理设施。,（一）稳定塘,一、自然条件下的生物处理,生物塘,按塘内的微生物类型、供氧方式和功能等划分,好 氧 塘,兼 性 塘,厌 氧 塘,曝 气 塘,深度处理塘,水生植物塘,生 态 塘,完全储存塘,常,见,其,它,1,、稳 定 塘 的 类型,（,1,）好氧塘,好氧塘是一种主要靠塘内藻类的光合作用供氧的氧化塘。它的水深较浅，一般在,0.3,0.5m,，,阳光能直接射透到池底，藻类生长旺盛，加上塘面风力搅动进行大气复氧，全部塘水都是好氧状态。,基本工作原理,（,2,）,兼性塘,兼性塘的深度较大，,1.0-2.5m,。上层是好氧区，藻类的光合作用和大气复氧作用使其有较高的溶解氧，由好氧微生物起净化污水作用；中层的溶解氧逐渐减少，称兼性区（过渡区），由兼性微生物起净化作用；下层塘水无溶解氧，称厌氧区，沉淀污泥在塘底进行厌氧分解。水力停留时间（,HRT,）,5-30d,。,兼性塘的基本工作原理,-,（,3,）厌氧塘,厌氧塘的塘深在,2.5-5m,，有机负荷高，全部塘水均无溶解氧，呈厌氧状态，由厌氧微生物起净化作用，净化速度慢，污水在塘内停留时间长,(20-50d,）。,厌氧塘对有机污染物的降解，是由两类厌氧菌通过产酸发酵和甲烷发酵两阶段完成的。,厌氧塘的设计运行，必须以甲烷发酵阶段的要求作为控制条件，控制有机污染物的投配率，以保持产酸菌与甲烷菌之间的动态平衡。控制有机酸浓度,3000mg/L,以下，,pH,值为,6.5-7.5,，进水的,BOD5:N:P=100:2.5:1,，硫酸盐浓度应小于,500mg/L,厌氧塘的主要问题是产生臭气，目前是利用厌氧塘表面的浮渣层或采取人工覆盖措施防止臭氧逸出。也有用回流好氧塘出水使其布满厌氧塘表层来减少臭气逸出。,厌氧塘宜用于处理高浓度有机废水，如制浆造纸、酿酒、农牧产品加工、农药等工业废水和家禽和家畜粪尿废水等。也可用于处理城镇污水。（预处理）,（,4,）,曝气塘,曝气塘深,2-5m,为了强化塘面大气复氧作用，可在氧化塘上设置机械曝气或水力曝气器，使塘水得到不同程度的混合而保持好氧或兼性状态。曝气塘有机负荷和去除率都比较高，占地面积小，但运行费用高，且出水悬浮物浓度较高，使用时可在后面连接兼性塘来改善最终出水水质，或需后续沉淀分离生物固体。,（,5,）深度处理塘,深度处理塘又称,三级处理塘或熟化塘，属于好氧塘,。其进水有机污染物浓度很低，一般,BOD530mg/L,。常作为塘系统的最后一级，接纳兼性塘或曝气塘出水，或处理传统,二级处理厂的出水,，提高出水水质，以满足受纳水体或回用水的水质要求。,（,6,）,储存塘,废水储存不外排，仅靠蒸发减少水量。,（,7,）水生植物塘,种植水生维管束植物或高等水生植物。,2,、稳定塘的优缺点及趋势,(1),优点,基建投资低：旧河道、沼泽地、谷地可利用作为稳定塘，稳定塘系统基建投资低。,运行管理简单经济：稳定塘运行管理简单，动力消耗低，运行费用较低，约为传统二级处理厂的,1/3,1/5,。,可进行综合利用：实现污水资源化，如将稳定塘出水用于农业灌溉，充分利用污水的水肥资源；养殖水生动物和植物，组成多级食物链的复合生物系统。,(2),缺点,占地面积大，没有空闲余地时不宜采用。,处理效果受气候影响，如季节、气温、光照、降雨等自然因素都影响稳定塘的处理效果。,设计运行不当时，可能形成二次污染 如污染地下水、产生臭气和滋生蚊蝇等，不建设在居住区附近。,（,3,）趋势,由利用天然坑塘洼地稍加修整发展为规范化设计的处理设施。,由传统塘型发展为各种节能、高效的新型塘及其组合系统。,由单纯依靠自然净化发展为自然净化与人工强化技术相结合的工艺形式、采用了曝气、安装填料、种植水生植物、人工培养藻。,由仅有净化功能的废水处理设施发展为具有多功能能、综合利用的良性生态系统。,3,、稳 定 塘 系 统 的 工 艺 流 程,稳定塘处理系统的组成,预处理系统,稳定塘,后处理设施,稳定塘进水的预处理,为防止稳定塘内污泥淤积，污水进入稳定塘前应先去除水中的悬浮物质。常用设备为格栅、普通沉砂池和沉淀池。若塘前有提升泵站，而泵站的格栅间隙小于,20mm,时，塘前可不另设格栅。原污水中的悬浮固体浓度小于,100mg/L,时，可只设沉砂池，以去除砂质颗粒。原污水中的悬浮固体浓度大于,100mg/L,时，需考虑设置沉淀池。设计方法与传统污水二级处理方法相同。,稳定塘的流程组合依当地条件和处理要求不同而异，下图为几种典型的流程组合。,4,、稳定塘系统的组成与优化,组成的原则：,分级越多，处理效果越好。,厌氧塘在前，兼性塘与好氧塘在后。,水生植物、水生动物在综合稳定塘中合理应用。,稳定塘的除藻技术,水生植物覆盖表面，阻碍光照，藻类不能进行正常的光合作用。,国内外目前采用的除藻技术有自然沉降、混凝沉降、气浮和过滤技术。在稳定塘的最后一个塘放养水生动物。,我国稳定塘发展概况,50,年代末，开始试验研究,80-90,年代，迅速发展,“七五”、“八五”两个五年计划期间，国家 均将城市污水稳定塘处理技术列为国家重点科技攻关项目,应用实例,处理流程及设计参数,工艺流程采用：,污水 预处理塘 集水池 泵房 厌氧塘（两级）兼性塘（六级）生态塘 出水,汉沽稳定塘系统平面示意图,主要设计参数,系统处理效果,胶州市氧化塘,在胶州湾沿海滩涂非耕地上修建氧化塘工程，,89,年运转。,城市综合废水,沉砂调节池斜板沉淀池 厌氧塘兼性塘,1,兼性塘,2,兼性塘,3,好氧塘出水,出水达到农灌水质。,二、污水的土地处理,污水土地处理是在人工调控下利用土壤,微生物,植物组成的生态系统使污水中的污染物净化的处理方法。,污水土地处理是在农田灌溉的基础上的应用。,1,、净化机理,污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。,净化机理,废水流过土壤时，土壤将废水中处于悬浮及胶体状态的物质截留下来，在土壤颗粒表面形成薄膜，这层薄膜里充满着异养型微生物。它能吸附废水中的有机物（包括溶解状态），并在微生物的作用下将废水中的有机物降解为无机物质。,BOD,大部分是在土壤表层土中去除的。,土壤中含有大量的种类繁多的,异氧型微生物，它们能对被过滤、截留在土壤颗粒空隙间的悬浮有机物和溶解有机物进行生物降解，并合成微生物新细胞。,当污水处理的,BOD,负荷超过让土壤微生物分解,BOD,的生物氧化能力时，会引起厌氧状态或土壤堵塞。,土地处理系统的净化机理,BOD,的去除,磷和氮的去除,悬浮物质的去除,重金属的去除,氮磷的去除,在土地处理中，磷主要是,通过植物吸收，化学反应和沉淀（与土壤中的钙、铝、铁等离子形成难溶的磷酸盐）、物理吸附和沉淀（土壤中的黏土矿物对磷酸盐的吸附和沉积），物理化学吸附（离子交换、络和吸附）等方式被去除。,其去除效果受土壤结构、阳离子交换容量、铁铝氧化物和植物对磷的吸收等因素的影响。,氮主要是通过植物吸收，微生物脱氮（氨化、硝化、反硝化），挥发、渗出（氨在碱性条件下逸出、硝酸盐的渗出）等方式被去除。其去除率受作物的类型、生长期、对氮的吸收能力，以及土地处理系统等工艺因素 的影响。,土地处理系统的净化机理,悬浮物质的去除,污水中的悬浮物质是,依靠作物和土壤颗粒间的孔隙截留、过滤去除的。,土壤颗粒的大小、颗粒间孔隙的形状、大小、分布和水流通道，以及悬浮物的性质、大小和浓度等都影响对悬浮物的截留过滤效果。若悬浮物的浓度太高、颗粒太大会引起土壤堵塞。,土地处理系统的净化机理,重金属的去除,重金属的去除和主要是通过物理化学吸附，化学反应与沉淀等途径被去除的。重金属离子在土壤胶体表面进行阳离子交换而被置换、吸附，并生成难溶性化合物被固定于矿物晶格中；重金属于某些有机物生成可吸性鳌合物被固定于矿物质晶格中；重金属离子于土壤的某些组分进行化学反应，生成金属磷酸盐和有机重金属等沉积于土壤中。,2,、土 地 处 理 基 本 工 艺,地表漫流,系统,快速渗滤,系统,慢速渗滤,系统,地下渗滤,处理系统,慢速渗滤系统适用于渗水性能良好的土壤、砂质土壤及蒸发量小、气候润湿的地区。,慢速渗滤系统的污水投配负荷一般较低，渗流速度慢，故污水净化效率高，出水水质优良。,慢速渗滤系统有农业型和森林型两种。其主要控制因素为：灌水率、灌水方式、作物选择和预处理等。,快速渗滤土地处理系统是一种高效、低耗、经济的污水处理与再生方法。适用于渗透性能良好的土壤，如砂土、砾石性砂土、砂质垆坶等。,污水灌至快速滤渗田表面后很快下渗进入地下，并最终进入地下水层。灌水与休灌反复循环进行，使滤田表面土壤处于厌氧,好氧交替运行状态，依靠土壤微生物将被土壤截留的溶解性和悬浮有机物进行分解，使污水得以净化。,快速渗滤法的主要目的是补给地下水和废水再生回用。进入快速渗滤系统的污水应进行适当预处理，以保证有较大的渗滤速率和硝化速率。,土 地 处 理 基 本 工 艺,地表漫流,系统,快速渗滤,系统,慢速渗滤,系统,地下渗滤,处理系统,土地渗滤,土 地 处 理 基 本 工 艺,地表漫流系统适用于,渗透性的黏土或亚黏土，地面最佳坡度为,2,8,。,废水以喷灌法或漫灌法有控制的在地面上均匀的漫流，流向设在坡脚的集水渠，在流行过程中少量废水被植物摄取、蒸发和渗入地下。地面上种牧草或其他作物供微生物栖息并防止土壤流失，尾水收集后可回用或排放水体。,采用何种方法灌溉取决于土壤性质、作物类型、气象和地形。,地表漫流,系统,快速渗滤,系统,慢速渗滤,系统,地下渗滤,处理系统,土 地 处 理 基 本 工 艺,地表漫流,系统,快速渗滤,系统,慢速渗滤,系统,地下渗滤,处理系统,地下污水处理系统是,将污水投配到距地面约,0.5m,深，有良好渗透性的底层中，藉毛管浸润和土壤渗透作用，使污水向四周扩散，通过过滤、沉淀、吸附和生物降解作用等过程使污水得到净化。,地下渗滤系统适用于无法接入城市排水管网的小水量污水处理。污水进入处理系统前需经化粪池或酸化池预处理。,三、人工湿地污水处理系统,1971,年国际,拉姆萨尔公约,将湿地定义为：沼泽地、湿原、泥炭地或水域，不论是天然的或是人工的；或是永久的或是暂时的；其水体或是静止的或是流动的；或为淡水，半咸水或为咸水，包括低潮时水深不超过,6,的水域。,国际上常把,沼泽,和,海涂,称为湿地。,天然湿地的生态系统具有珍贵性和脆弱性，承担的负荷能力具有极大的局限性，因此不可能大规模地开发利用于废水处理。,人工湿地是一种由人工建造和监督控制的，与沼泽地类似的地面。湿地能净化污水，是自然环境中自净能力很强的区域之一。它利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用，通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化。,污水有控制地投配到种有芦苇、香蒲等耐水性、沼泽性植物的湿地上，废水在沿一定方向流行过程中，在耐水性植物和土壤共同作用下得以净化。,湿地处理可直接处理污水或深度处理。污水进入系统前需预处理。,人工湿地必须有：,严格的控制，既建立良好生境又净化废水；,可以通过铺砌以防水渗出系统；,人 工 湿 地 系 统,人工湿地,第四节 其他无机污染物废水的生物处理,一、含硫废水的生物处理,硫酸盐对甲烷菌产生抑制作用，影响废水处理的甲烷发酵。,处理硫酸盐废水利用硫酸还原菌，以硫酸根作为受氢体进行无氧呼吸，将其还原。,E,值要求,-160-200mV,，,COD,与,SO,4,-,比大于,1.7,。,产生的,H,2,S,由,NaOH,吸收塔吸收生成,Na,2,S,也可利用无色硫细菌进行氧化生成单质硫。,如用于处理含硫酸盐（,5000-7000mg/L,）的青霉素废水，去除率达,90%,以上。,二、金属废水的生物处理,1,、金属的生物沉淀处理,硫酸盐还原菌在厌氧条件下把,SO,4,-,还原为硫化氢，废水中的金属离子与硫化氢生成沉淀被去除。要求有一定浓度的,有机物和硫酸盐,，并且金属浓度不宜过高。,2,、金属的生物还原处理,Cr,6+,生物毒性大，还原处理后排放。有化学还原和生物还原法。生物还原法利用,Cr,6+,还原菌在厌氧条件下还原成无毒性的,Cr,3+,，在碱性条件下生成,Cr(OH),3,沉淀而被去除。,3,、金属的生物氧化处理,矿山废水好有较高浓度的,Fe,2+,和硫酸根，利用铁细菌的作用进行氧化，用碳酸钙调节,PH,，使之形成,Fe,（,OH,）,3,和硫酸钙沉淀去除。,4,、金属的生物吸附处理,被动吸附：微生物细胞表面通常含有巯基、羧基、羟基等，能与金属络合配位，使金属吸附到细胞表面。快速、可逆。,主动吸附：金属离子与表面的酶相结合转移到细胞内。速度慢、不可逆。,解吸附：回收金属。解吸附剂有：盐酸、硝酸、醋酸、氢氧化钠和,EDTA,等。,