废水生物处理技术省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

1第二章第二章 废水生物处理技术废水生物处理技术第一节第一节 概述概述第二节第二节 好氧生物处理好氧生物处理第三节第三节 厌氧生物处理厌氧生物处理第四节第四节 脱氮除磷处理脱氮除磷处理第第1 1页页第一节第一节 概述概述第第2 2页页 利利 用用 微微 生生 物物 代代 谢谢 作作 用用，把把 水水 中中 有有 机机 污污 染染 物物 转转 化化 为为简简 单单 无无 机机 物物 过过 程程，即即 利利 用用 微微 生生 物物 生生 命命 活活 动动 过过 程程 来来 转转 化化污污染染物物，使使之之无无害害化化方方法法。废废水水生生物物处处理理过过程程是是天天然然污污水水自自净净人人工工化化过过程程，人人工工浓浓缩缩过过程程。废水生物处理法废水生物处理法第第3 3页页4水体自净水体自净 正常情况下，当水体接纳了一定量有机正常情况下，当水体接纳了一定量有机污染物后，在无人干预条件下，借助于污染物后，在无人干预条件下，借助于水体本身调整能力使污染物浓度不停水体本身调整能力使污染物浓度不停降低，最终水质恢复到污染前水平降低，最终水质恢复到污染前水平和状态，我们把水体这种自我净化和状态，我们把水体这种自我净化作用叫作作用叫作水体自净水体自净(Selfpurification)(Selfpurification)。水体自净能力有一定程度，每一类水体自净能力有一定程度，每一类水体自净作用都有一个水体自净作用都有一个最大阈值即自净最大阈值即自净容量容量。水体自净容量是指在水体正常生。水体自净容量是指在水体正常生物循环中能够净化有机污染物物循环中能够净化有机污染物最大量最大量。天然水体中自净作用是天然水体中自净作用是废水废水生物处理技术与方法基础生物处理技术与方法基础第第4 4页页5水体自净原理水体自净原理物理净化物理净化天然水体稀释、扩散、沉淀和挥发天然水体稀释、扩散、沉淀和挥发等作用，使污染物质浓度降低。等作用，使污染物质浓度降低。生物净化生物净化天然水体中天然水体中生物活动过程生物活动过程，使污染物质，使污染物质浓度降低。尤其主要是水中微生物对浓度降低。尤其主要是水中微生物对有机物氧化分解作用。有机物氧化分解作用。化学净化化学净化天然水体氧化还原、酸碱反应、分解、天然水体氧化还原、酸碱反应、分解、凝聚等作用，使污染物质存在形态发生凝聚等作用，使污染物质存在形态发生改变和浓度降低。改变和浓度降低。第第5 5页页6水体污染水体污染水体污染概念：水体污染概念：因某种物质介入，而造成水体化学、因某种物质介入，而造成水体化学、物理、生物或者放射性等方面特征改变，物理、生物或者放射性等方面特征改变，从而影响水体有效利用，危害人体健康，从而影响水体有效利用，危害人体健康，或者破坏生态环境、造成水质恶化现象。或者破坏生态环境、造成水质恶化现象。第第6 6页页7化学性污染化学性污染物理性污染物理性污染生物性污染生物性污染无机有毒物质污染无机有毒物质污染水水体体污污染染分分类类无机物质污染无机物质污染需氧物质污染需氧物质污染油类污染油类污染有机有毒物质污染有机有毒物质污染悬浮物质污染悬浮物质污染热污染热污染放射性污染放射性污染水体污染分类水体污染分类第第7 7页页8污水处理方法污水处理方法物理法：物理法：主要是利用物理作用分离废水中呈主要是利用物理作用分离废水中呈悬浮状态污染物质。悬浮状态污染物质。沉淀法沉淀法过滤法过滤法离心法离心法吸附法吸附法依据作用原理和方法不一样，依据作用原理和方法不一样，可将处理方法分为三类：可将处理方法分为三类：物理法、化学法、生物法。物理法、化学法、生物法。利用废水中各种污染物密度不利用废水中各种污染物密度不一样这一原理把各种污染物从一样这一原理把各种污染物从污水中分离开来，如沉砂池，污水中分离开来，如沉砂池，隔油池等。隔油池等。用活性炭、硅藻土等吸附剂用活性炭、硅藻土等吸附剂吸附除去污水中污染物。吸附除去污水中污染物。第第8 8页页9污水处理方法污水处理方法化学法：化学法：利用化学反应原理来分离、回收废利用化学反应原理来分离、回收废水中污染物，或改变污染物性质，使他从有水中污染物，或改变污染物性质，使他从有害变为无害。害变为无害。化学絮凝法化学絮凝法中和法中和法氧化还原法氧化还原法离子交换法离子交换法污水中胶体物质通常带有负电荷，污水中胶体物质通常带有负电荷，相互排斥成为稳定溶液，向污水中相互排斥成为稳定溶液，向污水中投加带有相反电荷电解质（絮凝剂）投加带有相反电荷电解质（絮凝剂）中和胶体电荷，使胶体失去稳定中和胶体电荷，使胶体失去稳定絮凝沉淀。硫酸铝，硫酸亚铁等絮凝沉淀。硫酸铝，硫酸亚铁等投加氧化剂或还原剂，使废投加氧化剂或还原剂，使废水中污染物发生氧化或还原水中污染物发生氧化或还原反应变成无害物。反应变成无害物。第第9 9页页10污水处理方法污水处理方法生物法生物法利用微生物生命活动过程，对废水中污染物质进利用微生物生命活动过程，对废水中污染物质进行转移和转化作用，从而使废水得到净化处理方行转移和转化作用，从而使废水得到净化处理方法。法。因为整个过程是在微生物所产生酶参加下发生生因为整个过程是在微生物所产生酶参加下发生生物化学反应，所以将废水生物处理称为废水生化物化学反应，所以将废水生物处理称为废水生化处理。处理。第第1010页页第第1111页页12废水生物处理类型废水生物处理类型划分依据划分依据类型类型方法举例方法举例微生物种类微生物种类好氧微生物好氧微生物厌氧微生物厌氧微生物藻类藻类活性污泥法活性污泥法厌氧污泥法厌氧污泥法氧化塘氧化塘微生物生长方式微生物生长方式悬浮生长悬浮生长附着生长附着生长活性污泥法活性污泥法生物膜法生物膜法反应器类型反应器类型完全混合式完全混合式间隙式间隙式流化床流化床混合式曝气池混合式曝气池SBR好氧流化床好氧流化床第第1212页页13废水分级处理废水分级处理 处处理理级别级别污污染物染物质质处处理方法理方法一一级级处处理理悬悬浮或胶浮或胶态态固体、固体、悬悬浮油浮油类类、酸、碱、酸、碱沉淀、上浮、沉淀、上浮、过滤过滤、混凝、中和混凝、中和二二级级处处理理可生化降解有机物可生化降解有机物活性活性污污泥法，生物泥法，生物膜法等膜法等三三级级处处理理难生化降解有机物、溶难生化降解有机物、溶解态无机物、病毒、病解态无机物、病毒、病菌、磷、氮等菌、磷、氮等吸附、离子交吸附、离子交换换、电电渗析、反渗透、渗析、反渗透、超超滤滤、化学、化学处处理法理法第第1313页页14格栅格栅沉砂池沉砂池第第1414页页惯用污水处理流程惯用污水处理流程第第1515页页16污水处理处理目标污水处理处理目标除去废水中有机物和悬浮物，得到透明处理除去废水中有机物和悬浮物，得到透明处理水。水。尽可能除去尽可能除去N N、P P等营养盐类。等营养盐类。尽可能降低产生污泥量。尽可能降低产生污泥量。尽可能将有用物质作为资源加以回收利用。尽可能将有用物质作为资源加以回收利用。第第1616页页17固体污染物指标固体污染物指标需氧污染物指标需氧污染物指标pH指标指标BOD污水污水水水质污质污染指染指标标COD细菌总数细菌总数总大肠菌群数总大肠菌群数总需氧量总需氧量金属有毒有害物质金属有毒有害物质有机有毒有害物质有机有毒有害物质放射性物质放射性物质污水水质污染指标污水水质污染指标细菌污染指标细菌污染指标有毒物质指标有毒物质指标第第1717页页18生化需氧量（生化需氧量（Biological Oxygen Biological Oxygen Demand,BODDemand,BOD）1 L 1 L废水中有机污染物在好氧微生物作用废水中有机污染物在好氧微生物作用下进行氧化分解时所消耗溶解氧，单位是下进行氧化分解时所消耗溶解氧，单位是 mg/Lmg/L。BODBOD既是对水中可生物降解有机成份既是对水中可生物降解有机成份间接指标，也是进行生化反应需氧量间接指标，也是进行生化反应需氧量直接反应，它是废水生物处理中最主要直接反应，它是废水生物处理中最主要参数之一。参数之一。第第1818页页19生化需氧量生化需氧量因为微生物降解作用较迟缓，废水中有机物因为微生物降解作用较迟缓，废水中有机物完全降解完成需要大约完全降解完成需要大约20 d20 d左右时间。所以，左右时间。所以，为实用起见，为实用起见，普通取普通取5d5d所消耗氧来作为指标，所消耗氧来作为指标，简称为简称为BODBOD5 5。另外，因为温度不一样，微生。另外，因为温度不一样，微生物降解作用也不一样，所以控制温度为物降解作用也不一样，所以控制温度为2020o oC C。第第1919页页20化学需氧量化学需氧量(Chemical Oxygen Demand(Chemical Oxygen Demand，COD)COD)用强化学试剂在化学氧化被测废水所含用强化学试剂在化学氧化被测废水所含有机物过程中所消耗氧量。有机物过程中所消耗氧量。CODCOD是度量废水中有机污染物含量一个惯用水是度量废水中有机污染物含量一个惯用水质指标。质指标。第第2020页页21化学需氧量化学需氧量 用强氧化剂用强氧化剂(重铬酸钾或高锰酸钾重铬酸钾或高锰酸钾)在酸性条在酸性条件下能将废水中有机物彻底氧化，其中碳水件下能将废水中有机物彻底氧化，其中碳水化合物被氧化为化合物被氧化为H H2 2O O和和COCO2 2，此时所测定氧，此时所测定氧(重重铬酸钾或高锰酸钾中铬酸钾或高锰酸钾中化合态氧化合态氧)消耗量即为化消耗量即为化学需氧量。学需氧量。第第2121页页22化学需氧量化学需氧量由由重铬酸钾法重铬酸钾法测定得出化学需氧量，简称为测定得出化学需氧量，简称为CODCODCrCr；CODCODCrCr测定中使用硫酸银作为催化剂。测定中使用硫酸银作为催化剂。由由高锰酸钾法高锰酸钾法测定得出化学需氧量简称为测定得出化学需氧量简称为CODCODMnMn或或高锰酸钾指数高锰酸钾指数。第第2222页页23 BODCOD或或 BOD0.45 B/C0.30 B/C0.25 B/C2kg/kgdF2kg/kgd缺氧缺氧DO=0.2-0.5DO=0.2-0.5HRT=30-40minHRT=30-40min泥龄泥龄=0.3-0.5d=0.3-0.5d污泥产量大，且因为污泥产量大，且因为吸附作用，有机物含吸附作用，有机物含量较高，如用厌氧消量较高，如用厌氧消化处理污泥，多产气化处理污泥，多产气25%25%以上。以上。耐冲击负荷，适应性耐冲击负荷，适应性很强很强生物氧化生物氧化低负荷低负荷F0.15kg/kgdF0.15kg/kgd好氧好氧DO=2-3DO=2-3HRT=2-4hHRT=2-4h泥龄泥龄=15-20d=15-20d泥量小，仅为传统工泥量小，仅为传统工艺艺1/4-1/31/4-1/3第第7474页页75完全混正当完全混正当出现于出现于2020世纪世纪5050年代后期，用来处理高负荷工业废年代后期，用来处理高负荷工业废水，尤其是含有抑制性有机物工业废水。水，尤其是含有抑制性有机物工业废水。废水与回流污泥进入曝气池后，马上与池内原有混废水与回流污泥进入曝气池后，马上与池内原有混合液完全混合。合液完全混合。完完全全混混合合曝曝气气池池第第7575页页第第7676页页完全混正当完全混正当完全混正当特征完全混正当特征（1 1）池液中各个部分微生物种类和数量基本相同，生活）池液中各个部分微生物种类和数量基本相同，生活环境也基本相同。环境也基本相同。（2 2）入流出现冲击负荷时，池液组成改变也较小，因为）入流出现冲击负荷时，池液组成改变也较小，因为骤然增加负荷为全池混合液所分担，而不像推流中仅仅骤然增加负荷为全池混合液所分担，而不像推流中仅仅由部分回流污泥来负担。完全混合池从某种意义上来讲，由部分回流污泥来负担。完全混合池从某种意义上来讲，是一个大缓冲器，在工业污水处理中有一定优点。是一个大缓冲器，在工业污水处理中有一定优点。（3 3）池液里各个部分需氧量比较均匀。）池液里各个部分需氧量比较均匀。77第第7777页页78序批式活性污泥法序批式活性污泥法序批式活性污泥法序批式活性污泥法(sequencing batch reactor,(sequencing batch reactor,SBR)SBR)：是一个间歇运行污水生物处理工艺。是一个间歇运行污水生物处理工艺。该工艺每个运行周期能够划分为：该工艺每个运行周期能够划分为：进水期、反应期、进水期、反应期、沉降期、排放期和闲置期沉降期、排放期和闲置期五个阶段。五个阶段。第第7878页页79序批式反应池（序批式反应池（SBRSBR）第第7979页页80运行中运行中SBRSBR工艺工艺第第8080页页81生物膜法生物膜法生物膜：生物膜：经过附着而固定在特定载体（石头、沙砾经过附着而固定在特定载体（石头、沙砾或塑料网等）上结构复杂微生物群落形成一层黏液或塑料网等）上结构复杂微生物群落形成一层黏液状膜。状膜。生物膜法生物膜法(biofilm process)(biofilm process)：利用附着在惰性材料利用附着在惰性材料表面膜状生物群落处理污水方法。表面膜状生物群落处理污水方法。生物膜法是一个主要生物处理方法。生物膜法是一个主要生物处理方法。第第8181页页82生物膜法生物膜法经过废水和生物膜经过废水和生物膜相对相对运动运动，进行固液两相，进行固液两相物物质交换；质交换；在膜内进行有机物生物在膜内进行有机物生物氧化与降解，净化废水；氧化与降解，净化废水；膜内微生物得到生长和膜内微生物得到生长和繁殖。繁殖。生物膜法净化污水示意图生物膜法净化污水示意图第第8282页页生物膜技术发展和分类生物膜技术发展和分类18931893年，英国出现在粗滤料上喷洒污水，进行净化。年，英国出现在粗滤料上喷洒污水，进行净化。2020世纪世纪20-3020-30年代，生物滤池为主生物膜法得到了广泛应用。年代，生物滤池为主生物膜法得到了广泛应用。2020世纪世纪40-5040-50年代，因为活性污泥法发展，生物膜法工艺出年代，因为活性污泥法发展，生物膜法工艺出现停滞状态。现停滞状态。2020世纪世纪6060年代以后，因为新型有机合成材料开始大量生产，年代以后，因为新型有机合成材料开始大量生产，出现了各种有机合成高效填料，生物膜法取得了新发展。出现了各种有机合成高效填料，生物膜法取得了新发展。2020世纪世纪7070年代以后，各种新型工艺相继出现，生物膜法成为年代以后，各种新型工艺相继出现，生物膜法成为和活性污泥法并列污水生物处理技术，得到广泛应用。和活性污泥法并列污水生物处理技术，得到广泛应用。83第第8383页页84生物膜净化原理生物膜净化原理生物膜含有强烈吸附、吸收、分解作用，微生物生物膜含有强烈吸附、吸收、分解作用，微生物合成新细胞，膜不停加厚。合成新细胞，膜不停加厚。生物膜到达一定厚度时，生物膜内层形成厌氧层，生物膜到达一定厚度时，生物膜内层形成厌氧层，厌氧层逐步扩大增厚，随即造成生物膜整块脱落。厌氧层逐步扩大增厚，随即造成生物膜整块脱落。滤料表面又生成新生物膜，如此循环往复不停更滤料表面又生成新生物膜，如此循环往复不停更新。新。第第8484页页85生物膜法类型生物膜法类型生物生物膜法膜法生物滤池生物滤池生物接触氧化池生物接触氧化池生物转盘生物转盘生物流化床生物流化床第第8585页页生物滤池生物滤池以土壤自净原理以土壤自净原理为依据，在污水为依据，在污水浇灌实践基础上浇灌实践基础上发展起来人工处发展起来人工处理方法。理方法。86第第8686页页87第第8787页页88生物滤池净化原理生物滤池净化原理污水以滴状洒布在块状滤料表面；污水以滴状洒布在块状滤料表面；污水流经滤料表面时会形成生物膜；污水流经滤料表面时会形成生物膜；膜中微生物摄取有机污染物作为营养基质膜中微生物摄取有机污染物作为营养基质利用，使污水得到净化。利用，使污水得到净化。第第8888页页89生物滤池生物滤池生物滤池形式生物滤池形式普通生物滤池普通生物滤池塔式生物滤池塔式生物滤池活性生物滤池活性生物滤池普通生物滤池，也叫滴滤池普通生物滤池，也叫滴滤池(Tickling Filters)第第8989页页90生物滤池基本流程生物滤池基本流程生物虑池生物虑池二沉池二沉池回流回流出水出水初沉池初沉池废水废水污泥污泥第第9090页页生物滤池生物滤池91第第9191页页92生物滤池生物滤池池体池体二十世纪四十年二十世纪四十年代前常采取方形、代前常采取方形、矩形池体。矩形池体。现在大多采取圆现在大多采取圆形滤池。形滤池。第第9292页页93生物滤池生物滤池滤料滤料在普通生物滤池中在普通生物滤池中普通采取普通采取碎石、卵碎石、卵石、煤渣石、煤渣等。等。高负荷生物滤池中高负荷生物滤池中采取石英石、花岗采取石英石、花岗岩等；现在也采取岩等；现在也采取塑料滤料，如聚氯塑料滤料，如聚氯乙烯、聚苯乙烯等。乙烯、聚苯乙烯等。第第9393页页94一些滤料形状一些滤料形状第第9494页页聚乙烯蜂窝填料聚乙烯蜂窝填料惯用填料类型惯用填料类型第第9595页页弹性立体填料弹性立体填料第第9696页页立体弹性填料立体弹性填料第第9797页页挂膜后网状填料挂膜后网状填料第第9898页页99布水装置布水装置经过布水装置，将污水均匀喷洒到滤池表面，经过布水装置，将污水均匀喷洒到滤池表面，主要布水装置包含。主要布水装置包含。间歇喷洒布水系统；间歇喷洒布水系统；旋转布水器。旋转布水器。第第9999页页布水装置布水装置间歇喷洒布水间歇喷洒布水系统组成：系统组成：投配池；投配池；布水管道；布水管道；喷嘴。喷嘴。100第第100100页页布水装置布水装置旋转布水器组成：旋转布水器组成：进水竖管、配水进水竖管、配水短管和布水横管短管和布水横管组成。组成。101第第101101页页102生物滤池生物滤池排水系统排水系统排水系统处于滤床底部，包含渗水装置、汇水沟排水系统处于滤床底部，包含渗水装置、汇水沟和总排水沟；其作用是搜集、排出处理后水以确和总排水沟；其作用是搜集、排出处理后水以确保滤床通风。保滤床通风。第第102102页页103影响生物滤池功效原因影响生物滤池功效原因虑床比表面积和孔隙率；虑床比表面积和孔隙率；虑床高度；虑床高度；负荷；负荷；回流；回流；供氧；供氧；第第103103页页104塔式生物滤池塔式生物滤池塔式生物滤池是近塔式生物滤池是近3030年发展起来生物滤池。年发展起来生物滤池。塔高塔高7-24m7-24m，采取塑料滤料，采取塑料滤料(聚氯乙烯和聚丙聚氯乙烯和聚丙烯烯)，内部通风良好，水流紊动猛烈，水力冲，内部通风良好，水流紊动猛烈，水力冲刷较强。刷较强。第第104104页页105塔塔式式生生物物滤滤池池进水进水进水进水通风通风出水出水第第105105页页106塔式生物滤池塔式生物滤池第第106106页页107活性生物滤池活性生物滤池活性生物滤池（活性生物滤池（activated biofilteractivated biofilter，ABFABF）：由生物滤池和曝气池串联组成新两段：由生物滤池和曝气池串联组成新两段生物处理工艺。生物处理工艺。第第107107页页108活性生物滤池流程图活性生物滤池流程图曝气池曝气池二沉池二沉池剩下污泥剩下污泥空空 气气出水出水生物滤塔生物滤塔废水废水回流污泥回流污泥出水回流出水回流第第108108页页活性生物滤池活性生物滤池 在通常活性污泥过程之前设置一个塔式滤池，在通常活性污泥过程之前设置一个塔式滤池，它同曝气池能够是串联或并联。它同曝气池能够是串联或并联。第第109109页页生物转盘生物转盘固定在一根轴固定在一根轴上许多间距很小上许多间距很小圆盘或多角形盘圆盘或多角形盘片组成。片组成。在生物滤池基在生物滤池基础上发展起来。础上发展起来。区分是以一系列区分是以一系列转动圆盘代替固转动圆盘代替固定滤料。定滤料。110第第110110页页111生物转盘生物转盘生物转盘概念产生于19，不过当前使用工艺发展于20世纪50年代。第一座生物转盘污水处理厂是1954年在德国建成。20世纪60-70年代初，生物转盘介质类型和设备结构得到了显著改进。70年代美国建造了许多生物转盘装置，当前仍有600多座还在应用。第第111111页页112生物转盘生物转盘到了到了8080年代，欧洲已经建成生物转盘污水处理厂近年代，欧洲已经建成生物转盘污水处理厂近座。现在全世界预计大约有座。现在全世界预计大约有30003000套生物转盘装置。套生物转盘装置。我国于我国于7070年代开始进行生物转盘研究，已经在印染、年代开始进行生物转盘研究，已经在印染、造纸、皮革、石油化工等行业工业废水处理中得到造纸、皮革、石油化工等行业工业废水处理中得到应用，而且效果很好。应用，而且效果很好。第第112112页页113原理原理在废水池子中安装转盘，像水车一样旋转，转盘浸入在废水池子中安装转盘，像水车一样旋转，转盘浸入水中吸附有机物取得营养，转盘离开水后取得氧气。水中吸附有机物取得营养，转盘离开水后取得氧气。转盘每转动一圈即完成一个吸附和一个氧化周期，转转盘每转动一圈即完成一个吸附和一个氧化周期，转盘不停转动，上述过程循环进行，使废水得到净化。盘不停转动，上述过程循环进行，使废水得到净化。第第113113页页生物转盘流程生物转盘流程 第第114114页页生物转盘主要组成部分生物转盘主要组成部分生物转盘结构生物转盘结构转动轴转动轴盘片盘片废水处理槽废水处理槽驱动装置驱动装置第第115115页页116生物转盘生物转盘第第116116页页117生物转盘生物转盘第第117117页页118生物接触氧化池生物接触氧化池生物接触氧化池生物接触氧化池(Submerged Biofilm Reactor(Submerged Biofilm Reactor）（淹没式生物滤池（淹没式生物滤池)，是一个介于，是一个介于活性污泥法活性污泥法与与生物生物滤池滤池二者之间生物处理技术。二者之间生物处理技术。2020世纪世纪7070年代初开创污水处理技术。年代初开创污水处理技术。第第118118页页119生物接触氧化池生物接触氧化池生物反应池内充填填生物反应池内充填填料，污水浸没全部填料，污水浸没全部填料。料。在填料上充满生物膜，在填料上充满生物膜，污水与生物膜广泛接污水与生物膜广泛接触，污水中有机污染触，污水中有机污染物得到去除，污水得物得到去除，污水得到净化。到净化。第第119119页页120生物接触氧化池流程图生物接触氧化池流程图接触氧化池接触氧化池二沉池二沉池空气空气出水出水初沉池初沉池废水废水剩下污泥剩下污泥第第120120页页121生物接触氧化池生物接触氧化池又称淹没式生物滤池，又称淹没式生物滤池，Submerged Biofilm Submerged Biofilm ReactorReactor第第121121页页接触氧化池外观图接触氧化池外观图第第122122页页接触氧化池反应区结构接触氧化池反应区结构第第123123页页填料框架填料框架第第124124页页框架与填料框架与填料第第125125页页框架与生物填料框架与生物填料第第126126页页127生物流化床（生物流化床（Fluid BedFluid Bed）使废水经过使废水经过“流化态流化态”并附着有生物膜颗粒并附着有生物膜颗粒床，废水中物质在床内同均匀分散生物膜相床，废水中物质在床内同均匀分散生物膜相接触而取得去除。接触而取得去除。以砂、焦炭或活性炭等细小惰性材料作为生以砂、焦炭或活性炭等细小惰性材料作为生物膜载体，废水物膜载体，废水(先经充氧或床内充氧先经充氧或床内充氧)自下自下向上流过滤床使载体层呈流动状态，加大了向上流过滤床使载体层呈流动状态，加大了生物膜表面积与废水和氧接触，提升了处理生物膜表面积与废水和氧接触，提升了处理效率。效率。第第127127页页128生物流化床生物流化床因为污水泵入或曝气（空气或氧气）作用，因为污水泵入或曝气（空气或氧气）作用，流化床反应器中颗粒物质在反应器中不停流流化床反应器中颗粒物质在反应器中不停流动，因而得名。动，因而得名。在这种系统中，由下向上进入废水流速或曝在这种系统中，由下向上进入废水流速或曝气程度被控制在足以使载体流动不相互接触，气程度被控制在足以使载体流动不相互接触，但又不能破坏但又不能破坏“生物膜生物膜”结构程度。该系统结构程度。该系统最大优点是载体比表面积被充分利用，但能最大优点是载体比表面积被充分利用，但能耗较高，运行成本也相对较高。耗较高，运行成本也相对较高。第第128128页页129生物流化床流程生物流化床流程三相分离器三相分离器流化床流化床二沉池二沉池空压机空压机出水出水高位槽高位槽水泵水泵进进水水第第129129页页130生物流化床生物流化床第第130130页页131生生物物流流化化床床第第131131页页132The biological fluidized bed reactor is an important part of breaking down perchlorate contamination.(Photo courtesy of Tulsa District)第第132132页页第三节第三节 厌氧生物厌氧生物处理处理第第133133页页134厌氧生物处理厌氧生物处理厌氧生物处理厌氧生物处理(anaerobic process)(anaerobic process)在无分子氧存在条件下，利用厌氧微生在无分子氧存在条件下，利用厌氧微生物（或兼性厌氧微生物）分解废水中有机物物（或兼性厌氧微生物）分解废水中有机物并产生并产生甲烷和二氧化碳甲烷和二氧化碳过程。又称为过程。又称为厌氧消厌氧消化化。处理对象：高浓度有机工业废水、城镇污水处理对象：高浓度有机工业废水、城镇污水污泥、动植物残体及粪便等。污泥、动植物残体及粪便等。第第134134页页135厌氧工艺发展历史厌氧工艺发展历史1881年2月，法国人莫拉斯（Mouras）将简易沉淀池加以改进而得到“自动净化器”，处理污水污泥。1895年，英国卡麦隆（Cameron）创造化粪池(Septic Tank)，这是厌氧处剪发展史上一个主要里程碑。1899年，美国Clark提出应将污泥和水分离，再将污泥隔绝空气消化想法。19，首先在英国汉普敦建成了双层沉淀池，将沉淀池下部改变为消化室。第第135135页页136厌氧工艺发展历史厌氧工艺发展历史19501950年南非人年南非人StanderStander已发觉了在厌氧反应器中已发觉了在厌氧反应器中保持大量细保持大量细菌主要性菌主要性，开发了一个处理酒厂和药厂废液装置称为厌氧澄，开发了一个处理酒厂和药厂废液装置称为厌氧澄清器清器19561956年年SchroeferrSchroeferr等人开发成功了厌氧接触法等人开发成功了厌氧接触法(Anaerohic(Anaerohic Contact Process)Contact Process)。标志着当代废水厌氧生物工艺诞生。标志着当代废水厌氧生物工艺诞生。19741974年年WageningenWageningen农业大学农业大学LettingaLettinga等人成功开发了等人成功开发了升流式升流式厌氧污泥层厌氧污泥层(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)反应器，反应器，简称简称UASBUASB反应器。反应器。2020世纪世纪8080年代里，在这些废水处理新工艺基础上，又不停派年代里，在这些废水处理新工艺基础上，又不停派生出一批新高效厌氧处理工艺。生出一批新高效厌氧处理工艺。第第136136页页厌氧处理原理厌氧处理原理19671967年，年，BryantBryant发觉奥尔甲烷杆菌是一个甲发觉奥尔甲烷杆菌是一个甲烷菌和产氧产乙酸菌组成共生体。烷菌和产氧产乙酸菌组成共生体。厌氧过程主要依靠三大主要类群细菌，即水厌氧过程主要依靠三大主要类群细菌，即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌联解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌联合作用完成。合作用完成。19791979年，年，BryantBryant提出了厌氧消化三阶段理论。提出了厌氧消化三阶段理论。137第第137137页页138厌氧处理原理厌氧处理原理CHCH4 4脂肪酸脂肪酸乙酸、乙酸、H H2 2、COCO2 2有机有机物质物质发酵发酵细菌细菌产乙酸产乙酸细菌细菌产甲烷产甲烷细菌细菌三阶段理论三阶段理论第第138138页页139厌氧处理原理厌氧处理原理蛋白质和碳水化合物蛋白质和碳水化合物氨基酸和单糖氨基酸和单糖长链脂肪酸长链脂肪酸甲烷甲烷复杂可降解颗粒物复杂可降解颗粒物脂肪脂肪挥发性有机酸挥发性有机酸（丙酸、丁酸等）（丙酸、丁酸等）乙酸乙酸氢氢2、发酵、发酵1、水解、水解4、产甲烷阶段、产甲烷阶段2/31、水解、水解3、产酸阶段、产酸阶段2、发酵、发酵1/34、产甲烷阶段、产甲烷阶段第第139139页页140厌氧生物处理中微生物厌氧生物处理中微生物（发酵菌）产酸菌（发酵菌）产酸菌可将复杂有机物转化为简单小分子一类微生物，可将复杂有机物转化为简单小分子一类微生物，它们参加产甲烷阶段以前全部分解有机物过程并它们参加产甲烷阶段以前全部分解有机物过程并产生产生小分子有机酸小分子有机酸。产氢产乙酸菌产氢产乙酸菌这些菌将挥发性脂肪酸降解为乙酸和氢气。这类这些菌将挥发性脂肪酸降解为乙酸和氢气。这类菌可能是绝对厌氧菌或兼性厌氧菌。菌可能是绝对厌氧菌或兼性厌氧菌。第第140140页页141厌氧生物处理中微生物厌氧生物处理中微生物产甲烷菌产甲烷菌能利用乙酸或氢气和二能利用乙酸或氢气和二氧化碳产生甲烷气体一氧化碳产生甲烷气体一类微生物。按形态可分类微生物。按形态可分为四种：八叠球状、杆为四种：八叠球状、杆状、球状和螺旋状。产状、球状和螺旋状。产甲烷菌都是甲烷菌都是绝对厌氧菌绝对厌氧菌。第第141141页页142厌氧生物处理优点厌氧生物处理优点能量需求大大降低，还可产生能量；能量需求大大降低，还可产生能量；因为厌氧生物处理不要求供给氧气，相反却因为厌氧生物处理不要求供给氧气，相反却能生产出沼气，能生产出沼气，每去除每去除1kgCOD1kgCOD，好氧生物处理大约需，好氧生物处理大约需消耗消耗0.50.51.0kWh1.0kWh电能电能。而厌氧生物处理大约能产。而厌氧生物处理大约能产生生3.5kWh3.5kWh电能。电能。处理过程中污泥产量低；处理过程中污泥产量低；去除每千克去除每千克CODCOD，好氧生物处理污泥产量约为，好氧生物处理污泥产量约为250250600g VSS600g VSS；而厌氧生物处理污泥产量仅；而厌氧生物处理污泥产量仅为为180180200gVSS200gVSS。第第142142页页143厌氧生物处理优点厌氧生物处理优点能降解许多在好氧条件下难以降解合成化能降解许多在好氧条件下难以降解合成化学品。如偶氮染料、含氯农药等；学品。如偶氮染料、含氯农药等；对水温适应范围广；对水温适应范围广；厌氧细菌可分为高温菌和中温菌两大类，其厌氧细菌可分为高温菌和中温菌两大类，其适宜温度范围分别为适宜温度范围分别为5555左右和左右和3535左右。左右。有机容积负荷率高；有机容积负荷率高；营养盐类需要量少。营养盐类需要量少。第第143143页页144厌氧生物处理缺点厌氧生物处理缺点反应时间长；反应时间长；对环境条件改变敏感；对环境条件改变敏感；处理后出水水质差，往往需深入处理才能达处理后出水水质差，往往需深入处理才能达标排放。标排放。第第144144页页145厌氧生物处理类型厌氧生物处理类型1 1、化粪池、化粪池2 2、普通厌氧反应器（、普通厌氧反应器（APAP）3 3、厌氧接触反应器（、厌氧接触反应器（ACPACP）4 4、厌氧生物滤池、厌氧生物滤池5 5、升流式厌氧污泥床反应器（、升流式厌氧污泥床反应器（UASBUASB）6 6、ICIC反应器反应器第第145145页页1 1、化粪池、化粪池146用于处理来自用于处理来自厕所粪便废水。厕所粪便废水。曾广泛用于不曾广泛用于不设污水厂合流设污水厂合流制排水系统。制排水系统。还可用于郊区还可用于郊区别墅式建筑。别墅式建筑。第第146146页页1472 2、普通厌氧反应器、普通厌氧反应器普通厌氧反应器，又普通厌氧反应器，又称普通污水消化池。称普通污水消化池。污水间歇地或连续地污水间歇地或连续地进入反应器，上部排进入反应器，上部排水，顶部排沼气，水水，顶部排沼气，水力或机械搅拌装置充力或机械搅拌装置充分混合，无污泥回流。分混合，无污泥回流。活性污泥浓度不高，活性污泥浓度不高，普通普通5 5。停留时间长。停留时间长。进水进水出水出水沼气沼气第第147147页页1482 2、普通厌氧反应器、普通厌氧反应器优点优点能够处理含固体物较多污水；能够处理含固体物较多污水；构筑物较简单，操作方便，不产生堵塞现象。构筑物较简单，操作方便，不产生堵塞现象。缺点缺点无法保持或补充厌氧活性污泥，消化池内难以保无法保持或补充厌氧活性污泥，消化池内难以保持大量微生物。持大量微生物。停留时间长，设备体积较大。停留时间长，设备体积较大。第第148148页页149洛杉矶洛杉矶HyperionHyperion污水处理厂蛋型厌氧污水处理厂蛋型厌氧消化池消化池消化温度控制在消化温度控制在95F95F，污泥停，污泥停留时间约留时间约1515天，天，产气量天天可达产气量天天可达740740万立方英尺，万立方英尺，其中甲烷含量约其中甲烷含量约6464，供给发电，供给发电厂作为燃料。厂作为燃料。第第149149页页150旧金山旧金山OceansideOceanside水污染厂蛋型厌氧水污染厂蛋型厌氧消化池消化池操作温度约为操作温度约为95F95F，污泥停留，污泥停留时间约为时间约为2424天。每天。每槽产气量约为槽产气量约为100,000100,000立方英尺，立方英尺，产出甲烷主要用作产出甲烷主要用作发电，当前每日可发电，当前每日可提供厂内约提供厂内约1/21/2用用电。电。第第150150页页1513 3、厌氧接触反应器、厌氧接触反应器在普通厌氧反应器基础在普通厌氧反应器基础上增设了上增设了沉淀池沉淀池；将污；将污泥沉淀回流至消化池。泥沉淀回流至消化池。污泥浓度增至污泥浓度增至1010甚至甚至2020左右，有机物降解左右，有机物降解效率较高；效率较高；可处理低浓度有机废水。可处理低浓度有机废水。进水进水沼气沼气污泥污泥回流回流出水出水第第151151页页1523 3、厌氧接触反应器、厌氧接触反应器优点优点包含普通反应器全部优点，另外其负荷率、有机包含普通反应器全部优点，另外其负荷率、有机物降解率均高于普通污水消化池。物降解率均高于普通污水消化池。第第152152页页1534 4、厌氧生物滤池、厌氧生物滤池反应器内全部或部反应器内全部或部分填充填料供微生分填充填料供微生物附着生长，填料物附着生长，填料有较大比表面积和有较大比表面积和较高孔隙度。较高孔隙度。普通为上升式，停普通为上升式，停留时间普通约留时间普通约0.50.53d3d。填料填料进水进水多孔板多孔板沼气沼气出水出水第第153153页页1544 4、厌氧生物滤池、厌氧生物滤池优点：优点：处理能力较强；微生物浓度高，出水处理能力较强；微生物浓度高，出水SSSS较低，较低，设备简单、操作方便；设备简单、操作方便；缺点：缺点：滤料费用较贵；滤料轻易堵塞，尤其是滤料费用较贵；滤料轻易堵塞，尤其是下部，而且堵塞后没有有效清洗方法。下部，而且堵塞后没有有效清洗方法。第第154154页页1555 5、升流式厌氧污泥床、升流式厌氧污泥床升流式厌氧污泥床升流式厌氧污泥床(upflow anaerobic(upflow anaerobic sludge blanketsludge blanket，UASB)UASB)是由荷兰是由荷兰Dr.Gatze Dr.Gatze LettingaLettinga在在2020世纪世纪7070年代研发。年代研发。第第155155页页泰勒环境成就奖泰勒环境成就奖由