水污染生物降解省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

v生物降解定义生物降解定义v生物降解基本原理和方法生物降解基本原理和方法v微生物降解污染物基本过程及影响原因微生物降解污染物基本过程及影响原因v生物降解应用实例生物降解应用实例 水污染生物降解水污染生物降解第1页主要是利用微生物新陈代谢，主要是利用微生物新陈代谢，经过微经过微生物凝聚、吸附、氧化分解等作用来降生物凝聚、吸附、氧化分解等作用来降解污水中有机物。生物降解含有应用范解污水中有机物。生物降解含有应用范围广、处理量大、成本低等优点，是当围广、处理量大、成本低等优点，是当前应用最广泛一个有机废水处理方法。前应用最广泛一个有机废水处理方法。生物降解生物降解(Biodegradation)第2页微生物特征：微生物特征：体积小，表面积巨大繁殖速度惊人能不停与周围环境快速进行物质交换第3页微生物净化水质方式微生物用于污水处理普通主要对污水有害化合物中有机物质起降解、转化作用。其净水方式有：降解作用细菌、真菌和藻类都能够降解有机污染物。如好氧革兰氏阴性杆菌和球菌能够降解石油烃、有机磷农药、氯苯等；霉菌能够降解石油烃、敌百虫、扑草净等；藻类能够降解各种酚类化合物。共代谢微生物共代谢是指微生物能够分解有机物基质，不过却不能利用这种基质作为能源和组成元素现象。这类微生物有假单胞菌属、不动杆菌属、诺卡式菌属、芽孢杆菌属等。去毒作用微生物经过转化、降解、矿化、聚合等反应，改变污染物分子结构，从而降低或去除其毒性。如有机磷农药马拉硫磷能够在微生物水解作用下，被分解为含有一酸或二酸物质。第4页微生物处理微生物处理好氧好氧处理处理厌氧厌氧处理处理活性污泥法活性污泥法生物膜法生物膜法好氧塘法好氧塘法厌氧消化法厌氧消化法厌氧生物膜法厌氧生物膜法厌氧塘法厌氧塘法溶解性胶体性有机物溶解性胶体性有机物溶解性胶体性有机物溶解性胶体性有机物,含酚含酚含酚含酚,腈腈腈腈,醛醛醛醛有机污泥和高浓有机污泥和高浓有机污泥和高浓有机污泥和高浓度有机废水度有机废水度有机废水度有机废水微生物处理污水方法微生物处理污水方法第5页好氧生物处理第6页 活性污泥法活性污泥法 活性污泥：以微生物为主体悬浮态絮状泥粒。活性污泥：以微生物为主体悬浮态絮状泥粒。极大表面积、极大表面积、吸附和分解废水中有机物能力吸附和分解废水中有机物能力凝聚沉降性能、易于和水分离凝聚沉降性能、易于和水分离活活性性充分充分DO、适当浓度有机物、搅拌设备、适当浓度有机物、搅拌设备活性污泥法：人工充分供氧条件下利用活性污活性污泥法：人工充分供氧条件下利用活性污泥来氧化分解废水中有机物方法。泥来氧化分解废水中有机物方法。第7页废水废水初沉池初沉池曝气池曝气池二沉池二沉池清水清水空气空气回流污泥回流污泥剩下污泥剩下污泥 活性污泥法工艺示意图活性污泥法工艺示意图第8页活性污泥法新反应器及工艺v1 吸附生物降解（A-B）法v2 A-A-O（厌氧-缺氧-好氧）活性污泥法v3 氧化沟活性污泥法v4 间歇式活性污泥法（SBR）第9页第10页第11页第12页第13页第14页 生物膜法生物膜法是利用生物滤池处理污水，最初是从酒滴池开始，并不停得到改进，出现了塔式滤池，生物转盘，浸没法滤池等各种形式，其处理原理基本相同，都是依靠着生于固体介质表面微生物来净化有机物，所以，又称生物过滤法。处理过程中物质转移：生物膜法 厌氧处理厌氧处理法，是在无氧条件下由兼性厌氧菌和专性厌氧菌来降解有机污染物处理方法。通惯用于不溶性有机物质，如纤维素含量高污水，或高浓度工业废水，也经惯用于处理剩下污泥。氧化塘法又称生物塘法或稳定塘法，是利用一个天然或人工修整池塘，因为污水在塘内停留时间较长，经过水中微生物代谢活动能够将有机物降解。在氧化塘，废水中有机物主要是经过有机菌藻共生作用去除。氧化塘中同时能够进行好氧和厌氧性分解作用和光合作用，三种作用相互影响。第15页微生物处理污水过程1）好氧处理：在有氧条件下，有机物在好氧微生物作用下氧化分解，有机物浓度下降，微生物量增加。在这一过程中，有机物降解、微生物增殖、溶解O2消耗。这三个过程是同时进行，也是控制好氧生物处理成功是否三个关键过程。图为有机物好氧降解普通路径。第16页2）厌氧处理：在厌氧条件下，利用各种厌氧或兼性厌氧微生物代谢活动，将有机物转化为无机物和少许细胞物质过程。厌氧生物处理普通分为四个阶段：水解，发酵，产乙酸，产甲烷。这些无机物质主要是大量生物气体即沼气。（1）水解阶段复杂有机物首先在发酵性细菌产生胞外酶作用下分解为溶解性有机分子。通常迟缓，是限速阶段。（2）发酵(酸化)阶段溶解性小分子有机物进入发酵菌(酸化菌)细胞内，在胞内酶作用下分解为VFA，同时合成细胞物质。（3）产乙酸阶段发酵酸化阶段产物丙酸、丁酸、乙醇等，在此阶段经产氢产乙酸菌作用下转化为乙酸、H2、CO2。（4）产甲烷阶段产甲烷菌产生甲烷：CO2+H2 CH4+H2OCH3COOH CH4+CO2第17页污泥生化处理关键是细菌繁殖与生长所以，为维护其新陈代谢过程而创造应有客观条件是十分必要。（1）有害物质浓度控制（2）水温控制（20-30）（3）pH值pH值普通控制在6.5-9.0之间，pH值低于6.5时，污泥中真菌开始与细菌竞争，低于4.5时，真菌将完全占优势，其大量繁殖会造成“污泥膨胀”影响污泥沉降性能，当pH超出9.0时，代谢速度将受到妨碍。（4）氧气供给生化处理活性污泥中细菌为好氧菌，只有在氧气充分情况下细菌新陈代谢才会旺盛，分解有机物效率才会高。但氧量过高，又会促成污泥中微生物本身氧化分解，所以曝气池污水中溶解氧应控制2-4mg/L为宜。废水生化处理影响原因第18页（5）加磷在生化处理中，微生物所需营养物质在普通含酚、氰废水中均不缺乏，但磷含量往往不足，而磷又是合成酶和微生物细胞所不可缺乏物质 故须向曝气池污水中投加适量磷。（6）曝气池内污泥指数控制污泥指数是判别活性污泥沉降性能和污泥质量指标，指数过低，说明泥粒密实无机物多，缺乏活性；指数过高，说明泥粒蓬松疏散，不易凝聚沉淀，轻易发生“污泥膨胀”现象，所以普通控制在100-150之间。第19页应用实例：氧化塘处理技术 工艺介绍 氧化塘是一个结构简单、维护管理方便、处理效果较稳定废水处理方法。通常，氧化塘是一个经人工构筑，含有围堤和防渗层天然净化系统。废水在塘内经较长时间停留、贮存，经过微生物（细菌、真菌、藻类、原生动物等）代谢活动，以及相伴随物理化学过程，使废水中污染物，包含营养素经多级转换、降解而去除。氧化塘分为好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘、深度处理塘等详细型式，这些型式氧化塘能够搭配形成塘系统应用。（1）厌氧塘 在厌氧塘中有机负荷高，而氧气只能在水表层检测到。厌氧塘对有机污染物去除作用和去除率已被证实。但厌氧塘也会带来负面影响，比如产生有难闻气味硫化物和温室气体甲烷。厌氧塘普通用于处理悬浮物浓度很高污水，其深度在3-4m，设计容积负荷为0.1-0.4 kg BOD5/（m3d），停留时间为3-6天。第20页工艺特点 稳定塘系统含有基建投资少、能耗低、运行管理简便等优点，若进行综合利用，如可养殖水生动物和植物，形成多级食物网复合生态系统，则可取得显著经济效益、环境效益和社会效益。主要缺点是占地面积大，处理效果易受气温影响。稳定塘作为一个古老污水净化系统，在有一定荒地中小城镇含有一定应用前景。工艺适用性 西部小城镇多为经典山地城镇，地形坡度大、荒沟多，在有可利用荒地时，应因地制宜，尽可能充分考虑利用天然净化系统，或者是多级稳定塘系统、高级综合塘系统等，既可依据实际需要和技术水平进行分期建设，也可在对污水有效处理同时，对污水进行综合利用，如农灌、养殖和播种经济作物等。第21页（2）兼性塘 在兼性塘中，白天因为光合作用和大气复氧作用，表层水中含氧量大于耗氧量，所以表层处于好氧状态，而在晚上或水塘深处厌氧细菌起主导作用。兼性塘能够用于处理污水原水或厌氧预处理。与厌氧塘不一样，兼性塘是以有机物表面负荷为标准来设计。表面负荷是与最冷月气温亲密相关。气温会影响设计负荷及去除效率，这使得其应用局限在温暖地域。（3）好氧塘/熟化塘 熟化塘有机负荷较小，不论是白天还是夜晚都处于曝气状态。其主要目标是去除氮磷和致病细菌而不是去除有机物。与兼性塘一，其能负担负荷及去除率同温度亲密相关。在实际应用中，各稳定塘常成组布置。（4）高级综合塘 这种改良稳定塘上漂浮着浮萍一类水生植物，水生植物根起到过滤和为硝化和反硝化微生物提供附着物作用。浮萍含有极强营养物吸收作用，而且漂浮在水面水生植物能够阻隔甲烷和硫化物挥发。在东南亚水生植物兼养鱼塘应用十分广泛，浮萍是罗非鱼和鲤鱼好饲料，温暖和热带气候会使浮萍有良好长势。第22页（1）工程概况 本工程位于广西壮族自治区某城镇，主要处理对象是城镇生活污水。其处理工艺在改造前采取是普通池塘，经过长时间自然净化后排放，基本上超标排放。从池塘排出污水经过 4km明渠排入遇龙河，而该河所在位置正是当前旅游整体规划开发区域。所以，改造原污水处理工艺，改进排水水质，降低污染物排放，保护遇龙河水质和旅游资源，对当地域未来经济发展和旅游开发有深远意义。改造工程由湖南大学、衡阳师范学院等联合设计。该改造工程采取厌氧池氧化塘氧化沟组合新型稳定塘工艺，污水处理设计规模为 2500m3/d，该工艺总投资252.7万元。（2）工艺流程 工程实例广西某城镇新型氧化塘系统第23页（5）工艺特点 1）采取粗、细两道格栅，能够拦截大颗粒和大漂浮物，也可去除较细颗粒和漂浮物，改进后续处理效果。拦截污染物外运垃圾场进行二次处理；2）采取厌氧池代替传统厌氧塘。利用厌氧池较强水解酸化作用，使水中污染物得以有效降解，提升了污水可生化性和悬浮物去除率，降低了后续处理工艺有机负荷，大大缩小了占地面积；3）采取跌水曝气，提升氧化塘净化效果。本设计中，厌氧池出水围堰出口至氧化塘形成一个 0.15m自然落差，污水从厌氧池流出时，形成瀑布式曝气，经过这么跌水办法后，水中溶解氧量能增加 1mg/L以上，使氧化塘污水处理能力和净化效果得到改进；4）氧化沟作为氧化塘后续补充处理工艺，能够处理因天气严寒时（冬季）而造成氧化塘处理净化能力下降问题，确保污水水质达标排放。氧化沟内两台转刷曝气机，能够依据水质实际情况开启一台或两台或不开，以节约耗电；第24页5）沉淀池剩下污泥经潜污泵排至污泥干化池，经过渗滤后自然干化，外运作农用肥料，滤液回到集水井进行再净化处理。6）出水水质 污水处理厂出水水质各项指标最高值分别是 CODCr 为 78mg/L、BOD5为 29mg/L、SS为 26mg/L、NH3-N为14mg/L，其中 COD平均总去除率为 83.3%，BOD5平均总去除率为 90.8%，SS平均总去除率为 92.9%，NH3-N平均总去除率为77.9%。沉淀池出水各项指标均到达污水综合排放标准(GB8978-1996)二级排放标准，经过明渠再次净化，排入遇龙河水质到达了一级排放标准。第25页第26页第27页第28页第29页第30页第31页第32页