废水生物处理技术市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

第三章第三章 废水生物处理技术废水生物处理技术第1页LOGO第五节第五节 厌氧生物处理厌氧生物处理一、厌氧处理基本原理一、厌氧处理基本原理指在无氧条件下，经过厌氧微生物（或兼氧微生指在无氧条件下，经过厌氧微生物（或兼氧微生物）作用，将废水中有机物分转化为甲烷和二氧物）作用，将废水中有机物分转化为甲烷和二氧化碳过程，又称厌氧发酵或厌氧消化。化碳过程，又称厌氧发酵或厌氧消化。厌厌氧氧生生物物处处理理法法处处理理对对象象是是：高高浓浓度度有有机机工工业业废废水水、城城镇镇污污水水污污泥泥、动植物残体及粪便等。动植物残体及粪便等。主要依靠三大类群细菌，即水解产酸细菌、产氢主要依靠三大类群细菌，即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌联合作用。产乙酸细菌和产甲烷细菌联合作用。第2页LOGO甲烷发酵理论先后提出了甲烷发酵理论先后提出了二阶段、三阶段和四阶二阶段、三阶段和四阶段段发酵理论。发酵理论。当前应用较多仍是布赖恩特当前应用较多仍是布赖恩特(Bryant)(Bryant)于于19791979年提年提出出四阶段发酵理论四阶段发酵理论：第3页LOGO厌氧消化两阶段第4页消化过程液化(酸化)液态污泥pH快速下降，转化产物中有机酸是主体气化(甲烷化)产生消化气，主体是CH4厌氧消化两阶段第5页LOGO（1）酸发酵目标是为深入进行生物处理提供易生物降解基质；（2）甲烷发酵目标是深入降解有机物和生产气体燃料。第6页厌氧消化三阶段厌氧消化三阶段第7页LOGO大分子有机物(碳水化合物，蛋白质，脂肪等)水解细菌胞外酶水解和溶解有机物酸化产酸细菌有机酸醇 类醛类等H2，CO2乙酸化乙酸细菌乙酸甲烷化甲烷细菌CH4甲烷细菌CH4厌氧消化四阶段第8页LOGO第9页LOGO水解和发酵性细菌群水解和发酵性细菌群将将复杂有机物转化成有复杂有机物转化成有机酸：机酸：水解发酵阶段是将大分子不溶性复杂有机物在细胞外是将大分子不溶性复杂有机物在细胞外酶作用下，水解成小分子溶解性高级脂肪酸酶作用下，水解成小分子溶解性高级脂肪酸(醇类；醇类；醛类、酮类等醛类、酮类等)，然后渗透细胞内，然后渗透细胞内，纤维素、淀粉等水解为单糖，再酵解为纤维素、淀粉等水解为单糖，再酵解为丙酮酸丙酮酸；将蛋白质水解为氨基酸，脱氨基成将蛋白质水解为氨基酸，脱氨基成有机酸有机酸和氨；和氨；脂类水解为各种低级脂类水解为各种低级脂肪酸脂肪酸和醇，比如乙酸、丙酸、和醇，比如乙酸、丙酸、丁酸、长链脂肪酸、乙醇、二氧化碳、氢、氨和硫化丁酸、长链脂肪酸、乙醇、二氧化碳、氢、氨和硫化氢等。氢等。第一阶段：有机酸产生第一阶段：有机酸产生第10页LOGO微生物群落是水解、发酵性细菌群，微生物群落是水解、发酵性细菌群，有专性厌氧有专性厌氧:梭菌属(Clostridium)拟杆菌属(Bacteriodes)丁酸弧菌属(Butyrivibrio)真细菌(Eubacterium)双歧杆菌属(Bifidobacterium)革兰氏阴性杆菌兼性厌氧有兼性厌氧有:是消耗掉污水带来溶解氧，为专性厌氧细菌生是消耗掉污水带来溶解氧，为专性厌氧细菌生长创造有利条件。长创造有利条件。链球菌肠道菌 另外还有真菌以及原生动物等。可统称为水解发酵菌。另外还有真菌以及原生动物等。可统称为水解发酵菌。第11页LOGO据研究，每据研究，每mLmL下水污泥中含有水解、发酵性细菌下水污泥中含有水解、发酵性细菌10108 810109 9个，个，每克挥发性固体含每克挥发性固体含1010101010101111个，其中蛋白质水解菌有个，其中蛋白质水解菌有10107 7个，个，纤维素水解菌有纤维素水解菌有10105 5个。个。第12页LOGO产酸脱氢阶段是将第一阶段产物降解为简单脂肪酸产酸脱氢阶段是将第一阶段产物降解为简单脂肪酸(乙酸、乙酸、丙酸、丁酸等丙酸、丁酸等)并脱氢。奇数碳有机物还产生并脱氢。奇数碳有机物还产生C02C02，主要产，主要产物是简单脂肪酸，物是简单脂肪酸，C02C02，碳酸根，碳酸根HCO3-HCO3-，铵盐，铵盐NH4+NH4+和和HS-HS-，H+H+等。此阶段速率较快。等。此阶段速率较快。u微生物群落：微生物群落为产氢、产乙酸细菌；只有只有少数少数被分离出来。被分离出来。硫酸还原菌和其它产乙酸和氢气细菌；第二阶段：第二阶段：产酸脱氢阶段产酸脱氢阶段第13页LOGO第三阶段：甲烷产生第三阶段：甲烷产生产甲烷阶段是将第二阶段产物还原成产甲烷阶段是将第二阶段产物还原成CHCH4 4,参加作用参加作用微生物是绝对厌氧菌微生物是绝对厌氧菌(甲烷菌甲烷菌)。微生物：两组生理不一样专性厌氧产甲烷菌群微生物：两组生理不一样专性厌氧产甲烷菌群一组将H2和CO2合成CH4或CO和H2合成CH4；另一组将乙酸脱羧生成CH4和CO2；或利用甲酸、甲醇、及甲基胺裂解为CH4。第14页LOGO上述上述3 3个阶段，以产甲烷阶段反应速度最慢，为厌个阶段，以产甲烷阶段反应速度最慢，为厌氧消化限制阶段。与好氧氧化相比，厌氧生物处氧消化限制阶段。与好氧氧化相比，厌氧生物处理产生污泥量远少于好氧氧化。理产生污泥量远少于好氧氧化。第15页LOGO参加厌氧反应细菌，酸化阶段统称产酸或酸化细菌，几乎包含全部兼参加厌氧反应细菌，酸化阶段统称产酸或酸化细菌，几乎包含全部兼性细菌；甲烷化阶段统称甲烷细菌，已经证实已经有性细菌；甲烷化阶段统称甲烷细菌，已经证实已经有8080各种各种产甲烷菌和产酸菌特征产甲烷菌和产酸菌特征 第16页LOGO二、厌氧生物处理主要影响原因一类是基础原因，包含微生物量（污泥浓度）、一类是基础原因，包含微生物量（污泥浓度）、营养比、混合接触情况、有机负荷等；营养比、混合接触情况、有机负荷等；另一类是周围环境，如温度，另一类是周围环境，如温度，pHpH、氧化还原电位、氧化还原电位、有毒物质含量等。有毒物质含量等。产甲烷菌是决定厌氧消化效率和成败主要微生物，产甲烷菌是决定厌氧消化效率和成败主要微生物，产甲烷阶段是厌氧过程速率限制步骤产甲烷阶段是厌氧过程速率限制步骤第17页LOGO（1）温度产甲烷菌适宜温度是是35353838（中温）和（中温）和52525555（高温），各有一个最适温度。（高温），各有一个最适温度。厌氧消化对温度突变也十分敏感，要求日改变小于2。温度突变幅度太大，会招致系统停顿产气。第18页LOGO温度与有机物负荷和产气量关系温度与有机物负荷和产气量关系第19页LOGO温度与消化时间关系温度与消化时间关系第20页（2）pH产甲烷菌pH值：应在6.87.2之间。产酸细菌对酸碱度不及甲烷细菌敏感，其适宜pH值范围较广，在4.5-8.0之间。在厌氧法处理废水应用中，因为产酸和产甲烷大多在同一构筑物内进行，产乙酸细菌和产甲烷细菌之间严格共生关系：pH值对产甲烷菌活性影响第21页LOGO甲烷菌专性厌氧，且处理系统中不能含有浓度过高SO42-，SO32-。第22页LOGO（3）营养与环境条件 废水、污泥及废料中有机物种类繁多，只要未到达抑制浓度，都可连续进行厌氧生物处理。对生物可降解性有机物浓度并无严格限制，但若浓度太低，比耗热量高，经济上不合算；水力停留时间短，生物污泥易流失，难以实现稳定运行。普通要求COD大于1000mg/L。CODNP=第23页LOGO（4）毒物 凡对厌氧处理过程起抑制或毒害作用物质，都可称为毒物。第24页LOGO四、污水厌氧生物处理方法有代表性厌氧生物处理工艺和设备有：普通厌氧有代表性厌氧生物处理工艺和设备有：普通厌氧消化池、厌氧滤池、厌氧膨胀床和流化床、上流消化池、厌氧滤池、厌氧膨胀床和流化床、上流式厌氧污床式厌氧污床(UASB(UASB）等。）等。第25页LOGO（1 1）常规消化池或普通消化池（）常规消化池或普通消化池（conventional conventional digesterdigester）主要用于处理城市污水沉淀污泥。普通消化池多建成加顶盖筒状。污水间歇地或连续地污水间歇地或连续地从池顶进入，经过搅拌与池内污泥混合，进行厌氧消化。分解后污泥从池底排出。产生生物气从池顶搜集。普通消化池需要加热，以维持高生化速率。活性污泥浓度不高，普通活性污泥浓度不高，普通5 5。第26页LOGO主要应用：主要应用：A A）城市污水处理厂污泥稳定化处理；）城市污水处理厂污泥稳定化处理；B B）高浓度、难生物降解有机工业废水处理；）高浓度、难生物降解有机工业废水处理；C C）高悬浮物浓度有机废水处理。）高悬浮物浓度有机废水处理。第27页LOGO优点：能够直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较优点：能够直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大料液，消化反应和固液分离在同一个池时行，大料液，消化反应和固液分离在同一个池时行，结构简单。结构简单。缺点：无法保持或补充厌氧活性污泥，消化池内缺点：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；无搅拌消化池会出现料液难以保持大量微生物；无搅拌消化池会出现料液分离现象，微生物不能与料液均匀接触，消化效分离现象，微生物不能与料液均匀接触，消化效果极差。果极差。第28页LOGO（2 2）厌氧接触消化池）厌氧接触消化池(anaerobic contact digester)(anaerobic contact digester)在常规消化池在常规消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回流至消化池，后设沉淀池，将沉淀污泥回流至消化池，污泥污泥浓度增至浓度增至1010甚至甚至2020左右，效率较高，左右，效率较高，同时出同时出水中污泥含量少，水质稳定水中污泥含量少，水质稳定停留时间约为停留时间约为110d110d。第29页LOGO厌氧接触法特点：厌氧接触法特点：1 1）消化池内污泥浓度较高，耐冲击能力强；）消化池内污泥浓度较高，耐冲击能力强；2 2）有机负荷较高，中温消化时，水力停留时间缩）有机负荷较高，中温消化时，水力停留时间缩短，普通小于短，普通小于1010天；天；3 3）能够直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大料）能够直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大料液；液；4 4）出水水质好，但需增加沉淀池、污泥回流和脱）出水水质好，但需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备气等设备第30页LOGO厌氧接触消化池主要缺点：设备大。能量消耗大。厌氧接触消化池主要缺点：设备大。能量消耗大。微生物流失，使消化池内微生物浓度较低。微生物流失，使消化池内微生物浓度较低。第31页（3 3）厌氧滤池）厌氧滤池(anaerobic filter,AF)(anaerobic filter,AF)反应器内全部或部分填充填料供微生物附着生长，填料有较大比表面积反应器内全部或部分填充填料供微生物附着生长，填料有较大比表面积和较高孔隙度。和较高孔隙度。普通为上升式，需要在过滤器后设沉淀分离装置分离生物膜。停留时间普通为上升式，需要在过滤器后设沉淀分离装置分离生物膜。停留时间普通约普通约0.53d0.53d。第32页LOGO厌氧生物滤池特点：厌氧生物滤池特点：1 1）微生物持有量较高，生物膜停留时间长，可承）微生物持有量较高，生物膜停留时间长，可承受有机溶积负荷较高。受有机溶积负荷较高。2 2）废水与生物膜两相接触面大，有机物去除速度）废水与生物膜两相接触面大，有机物去除速度快；快；第33页LOGO3 3）微生物以附着生长为主，不易流失，所以不需）微生物以附着生长为主，不易流失，所以不需污泥回流和搅拌设备；污泥回流和搅拌设备；4 4）开启或停顿后再开启比其它厌氧工艺时间短。）开启或停顿后再开启比其它厌氧工艺时间短。主要用于高浓度有机废水，及污泥等固体废弃物主要用于高浓度有机废水，及污泥等固体废弃物处理等。处理等。第34页LOGO（4 4）升流式厌氧污泥床）升流式厌氧污泥床(upflow anaerobic sludge blanket(upflow anaerobic sludge blanket，UASB)UASB)反应器是一个无填料空容器，运行时污水以一定流速自下进入反应反应器是一个无填料空容器，运行时污水以一定流速自下进入反应器，经过一个悬浮污泥层，料液和污泥菌体接触反应并产生沼器，经过一个悬浮污泥层，料液和污泥菌体接触反应并产生沼气小气泡，气泡托起使污泥上升，在上部有一个关键装置气气小气泡，气泡托起使污泥上升，在上部有一个关键装置气液液固三相分离器，使污泥下沉，气水分离。固三相分离器，使污泥下沉，气水分离。折流式厌氧反应器折流式厌氧反应器(ABR)(ABR)，效率更高。，效率更高。第35页LOGO UASBUASB布置结果示意图布置结果示意图布水区布水区反应区反应区三相分离区三相分离区超高超高第36页LOGOUASBUASB最大特点是能在反应器内实现污泥颗粒化，最大特点是能在反应器内实现污泥颗粒化，颗粒污泥粒径普通为颗粒污泥粒径普通为0.1-0.2cm0.1-0.2cm，含有良好沉降性，含有良好沉降性能和产甲烷活性。能和产甲烷活性。第37页LOGOUASBUASB优点：优点：1 1）容积负荷率高，水力停留时间短，因为污泥能）容积负荷率高，水力停留时间短，因为污泥能够实现污颗粒化，使污泥床内有大量生物存在；够实现污颗粒化，使污泥床内有大量生物存在；2 2）气固液分离实现了一体化，处理能力和处理效）气固液分离实现了一体化，处理能力和处理效率大为提升；率大为提升；3 3）能耗低，成体低，含有处理费用低、电耗低、）能耗低，成体低，含有处理费用低、电耗低、投资少、占地面积小优点；投资少、占地面积小优点；第38页LOGO4 4）污泥产量低，普通运行）污泥产量低，普通运行1-21-2年才能有剩下污泥年才能有剩下污泥产生，而这些污泥又是新厌氧系统运行所必需菌产生，而这些污泥又是新厌氧系统运行所必需菌种；种；5 5）能够回收生物能）能够回收生物能沼气。沼气。第39页LOGO第40页LOGO沼气发酵实例农村沼气池农村沼气池产生沼气成为农村主要产生沼气成为农村主要能源物质能源物质；大型养殖场畜禽废水处理大型养殖场畜禽废水处理采取沼气发酵采取沼气发酵消除污染消除污染；高浓度生活污水高浓度生活污水亦可采取沼气发酵技术亦可采取沼气发酵技术去除有机污染去除有机污染物物；第41页LOGO优点优点（1 1）厌氧消化动力消耗少，运行无须搅拌和供氧，能节约大量电力）厌氧消化动力消耗少，运行无须搅拌和供氧，能节约大量电力能源。能源。（2 2）有机负荷高，去除率高。）有机负荷高，去除率高。能够直接处理高浓度有机废水，不需要大量水稀释。BOD去除率可达90%以上，COD去除率约为7090。能降解许多在好氧条件下难以降解合成化学品。如原配类染料、偶能降解许多在好氧条件下难以降解合成化学品。如原配类染料、偶氮染料、含氯农药等。氮染料、含氯农药等。(3)(3)厌氧消化工艺产生大量含甲烷厌氧消化工艺产生大量含甲烷6060-80-80沼气，是很好能源物质，沼气，是很好能源物质，可用于发电和家庭燃气。可用于发电和家庭燃气。(4)(4)厌氧工艺产生剩下污泥量比好氧工艺要少得多。厌氧工艺产生剩下污泥量比好氧工艺要少得多。第42页LOGO厌氧处理不足厌氧处理不足1 1）技术不是很成熟；有一定不足；）技术不是很成熟；有一定不足；2 2）出水）出水CODCOD浓度高于好氧处理浓度高于好氧处理3 3）对有毒物质比较敏感；）对有毒物质比较敏感；4 4）首次起动较慢，周期较长。）首次起动较慢，周期较长。第43页五、好氧处理与厌氧处理区分五、好氧处理与厌氧处理区分1 1）好氧处理由好氧微生物和兼性微生物起作用；）好氧处理由好氧微生物和兼性微生物起作用；厌氧处理先是厌氧菌和兼性菌，后是另一类厌氧厌氧处理先是厌氧菌和兼性菌，后是另一类厌氧菌；菌；2 2）好氧处理中，有机物被转化为）好氧处理中，有机物被转化为COCO2 2、H H2 2O O、NHNH3 3或或NONO2 2-、NONO3 3-、POPO4 43 3-、SOSO4 42 2-等，且基本无害，处理等，且基本无害，处理后废水无异臭；后废水无异臭；厌氧处理中，有机物被转化为厌氧处理中，有机物被转化为CHCH4 4、NHNH3 3、胺化物、胺化物或或N N2 2、H H2 2S S等，产物复杂，出水有异臭。等，产物复杂，出水有异臭。第44页3 3）好氧处理中，有机物分解比较彻底，释放能量）好氧处理中，有机物分解比较彻底，释放能量多，故有机物转化率快，在处理设备内停留时间多，故有机物转化率快，在处理设备内停留时间短，设备体积小；短，设备体积小；厌氧处理中，有机物氧化不彻底，释入能量少，厌氧处理中，有机物氧化不彻底，释入能量少，所以有机物转化速率慢，需要时间长，设备体积所以有机物转化速率慢，需要时间长，设备体积庞大；庞大；第45页LOGO4 4）好氧处理要求充分供氧，对环境条件要求不太）好氧处理要求充分供氧，对环境条件要求不太严格；厌氧处理要求绝对厌氧环境，对环境条件严格；厌氧处理要求绝对厌氧环境，对环境条件如温度、如温度、pHpH要求甚严。要求甚严。第46页LOGO第六节第六节 水富营养化处理水富营养化处理第47页 1971年某一天早晨，日本濑户内海渔民正要出海打鱼，突然发觉了一个奇妙景象：海水在一夜之间由蔚蓝色变成了赤红色，好像是在海湾上铺了一块硕大无比红地毯，一时间，消息不胫而走，附近人们都来观看这闻所未闻奇景，有人还赞不绝口，为自己大开眼界而高兴。第48页LOGO 殊不知，这并不是什殊不知，这并不是什么奇景，而是一场灾难。么奇景，而是一场灾难。没过多久，海风带来阵没过多久，海风带来阵阵难闻恶臭，死鱼大批阵难闻恶臭，死鱼大批漂向岸边，这时，渔民漂向岸边，这时，渔民们才恍然大悟：啊呀，们才恍然大悟：啊呀，我们生计完了！我们生计完了！(参考图参考图)凶恶赤潮凶恶赤潮“劫劫”走走4万鲍鱼万鲍鱼第49页这就是这就是赤潮赤潮海洋灾难海洋灾难 早在公元732年,日本便统计了赤潮现象.20世纪以来，赤潮发生次数逐年增多，如日本濑户内海在1955年以前几十年期间，赤潮只出现5次，19551976年竟多达326次。第50页LOGO一、概念一、概念水富营养化水富营养化第51页富营养化是一个氮、磷等植物营养物质含量过多富营养化是一个氮、磷等植物营养物质含量过多所引发水质污染现象。所引发水质污染现象。生物所需氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、生物所需氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引发海湾等缓流水体，引发藻类藻类及及其它浮游生物其它浮游生物快速快速繁殖，大量死亡水生生物沉积到湖底，被微生物繁殖，大量死亡水生生物沉积到湖底，被微生物分解，消耗大量溶解氧，使水体溶解氧含量急剧分解，消耗大量溶解氧，使水体溶解氧含量急剧降低，水质恶化，以致影响到鱼类生存，鱼类及降低，水质恶化，以致影响到鱼类生存，鱼类及其它生物大量死亡，大大加速了水体富营养化过其它生物大量死亡，大大加速了水体富营养化过程。程。第52页LOGO太湖富营养化第53页LOGO 巢湖水巢湖水第54页LOGO无锡市太湖鼋头渚风景区远处是著名睡美人西山第55页水体出现富营养化现象时，因为浮游生物大量繁水体出现富营养化现象时，因为浮游生物大量繁殖，往往使水体展现蓝色、红色、棕色、乳白色殖，往往使水体展现蓝色、红色、棕色、乳白色等，这种现象在江河湖泊中叫等，这种现象在江河湖泊中叫水华水华（水花），在（水花），在海中叫海中叫赤潮赤潮。在发生赤潮水域里，一些浮游生物。在发生赤潮水域里，一些浮游生物暴发性繁殖，使水变成红色，所以叫暴发性繁殖，使水变成红色，所以叫“赤潮赤潮”。第56页LOGO第57页LOGO武汉汉江下游因出现水华现象而造成汉川自来水武汉汉江下游因出现水华现象而造成汉川自来水厂被迫关闭，宗关自来水厂净化工序困难，反冲厂被迫关闭，宗关自来水厂净化工序困难，反冲增加，制水成本增加增加，制水成本增加 第58页LOGO第59页LOGO这些藻类有恶臭、有毒，鱼不能食用。这些藻类有恶臭、有毒，鱼不能食用。水体富营养化包含淡水水华和海水赤潮，根本原因都是富水体富营养化包含淡水水华和海水赤潮，根本原因都是富含氮磷生活工业污水大量排放造成水中藻类大量繁殖。藻含氮磷生活工业污水大量排放造成水中藻类大量繁殖。藻类繁殖过程中会有很多死亡，好氧细菌在处理他们时候会类繁殖过程中会有很多死亡，好氧细菌在处理他们时候会耗尽水中氧气，从而致使水中其它生物大量死亡，恶性循耗尽水中氧气，从而致使水中其它生物大量死亡，恶性循环使水面一片死气，水中缺氧，水质恶化，直至发臭！环使水面一片死气，水中缺氧，水质恶化，直至发臭！抚河水污染第60页LOGO二、案例我国湖泊、水库和江河富营养化发展趋势非常快速。我国湖泊、水库和江河富营养化发展趋势非常快速。从上世纪年代到现在近年间，全国湖泊从上世纪年代到现在近年间，全国湖泊富营养化面积增加了约倍。富营养化面积增加了约倍。（1 1）五大湖：）五大湖：太湖、巢湖已是中度富营养化，洞庭太湖、巢湖已是中度富营养化，洞庭湖、鄱阳湖也具备一定程度富营养化条件。湖、鄱阳湖也具备一定程度富营养化条件。第61页LOGO我国武汉我国武汉东湖东湖、杭州、杭州西湖西湖、南京、南京玄武湖玄武湖、济南、济南大明湖大明湖、抚、抚顺顺大家房水库大家房水库，都曾受到富营养作用影响。，都曾受到富营养作用影响。伴随伴随太湖太湖水体富营养化日趋严重，夏季水华频繁发生，水水体富营养化日趋严重，夏季水华频繁发生，水厂停水，厂停水，水乡水乡居民喝污水现象，同时，水中有机物和氨氮居民喝污水现象，同时，水中有机物和氨氮含量严重超含量严重超 第62页LOGO(2)1998(2)1998年春天，一股来势汹涌赤潮横扫了香港海和年春天，一股来势汹涌赤潮横扫了香港海和广东广东珠江口一带海域。赤潮过处，珠江口一带海域。赤潮过处，海水海水泛红，腥臭难闻，水中泛红，腥臭难闻，水中鱼类等动物大量死亡。当地各类养殖场损失惨重。香港渔鱼类等动物大量死亡。当地各类养殖场损失惨重。香港渔民损失近民损失近1 1亿港元；大陆宝贵养殖鱼类死亡逾亿港元；大陆宝贵养殖鱼类死亡逾300300吨，损失吨，损失超出超出40004000万元。万元。太湖巢湖第63页1998年,渤海，赤潮面积约5000平方公里，范围遍布辽东湾，造成经济损失约5亿元 ，长江口舟山海域，特大赤潮面积7000多平方公里 1998年，粤港海域,赤潮面积自香港西贡海面到长州等特大面积造成大量鱼苗及养殖鱼死亡,其中包含名贵鱼种石斑鱼等,共损失达3.5亿元 近年危害较严重赤潮事件近年危害较严重赤潮事件 第64页LOGO（3 3）武汉水富营养化）武汉水富营养化“百湖之市百湖之市”武汉处于武汉处于“优于水而忧于水优于水而忧于水”尴尬境地。尴尬境地。1992 1992年，汉年，汉江流域首次发觉水华现象，迄今已暴发过江流域首次发觉水华现象，迄今已暴发过7 7次。其中，第次。其中，第1 1次暴发时间次暴发时间和第和第2 2次相隔次相隔5 5年，而第年，而第2 2次和第次和第3 3次、第次、第4 4次水华间隔时间仅为次水华间隔时间仅为2 2至至3 3年。年。和年，更是连续发生，间隔时间越来越近。和年，更是连续发生，间隔时间越来越近。汉江水华暴发年汉江水华暴发年 武大樱花提前开武大樱花提前开东湖第65页上世纪八十年代以前，墨水湖湖水清澈见底，鱼类丰富，上世纪八十年代以前，墨水湖湖水清澈见底，鱼类丰富，是一个环境优美生态湖泊；今后，墨水湖富营养化显现出是一个环境优美生态湖泊；今后，墨水湖富营养化显现出来且日趋严重，墨水湖水体开始发黑、发臭，部分湖面展来且日趋严重，墨水湖水体开始发黑、发臭，部分湖面展现沼泽化，尤其是现沼泽化，尤其是19971997年年5 5月月6 6日发生一次死鱼五十多万千日发生一次死鱼五十多万千克环境保护事件，克环境保护事件，墨水湖水体营养指标多为超墨水湖水体营养指标多为超类，总磷（类，总磷（TPTP）、总氮）、总氮（TNTN）和氨氮（）和氨氮（NH4NH4）是造成水体水质恶化主要污染物质，）是造成水体水质恶化主要污染物质，水体极度缺氧水体极度缺氧,墨水湖水体呈极度富营养化状态；另外水墨水湖水体呈极度富营养化状态；另外水体中总磷、总氮总体上逐年增大，水体透明度逐年减小，体中总磷、总氮总体上逐年增大，水体透明度逐年减小，墨水湖水体水质污染有深入恶化趋势。墨水湖水体水质污染有深入恶化趋势。（1）第66页市区多数湖泊水质还在四类及以下。如东湖、菱角湖、紫阳湖、汤逊湖、青市区多数湖泊水质还在四类及以下。如东湖、菱角湖、紫阳湖、汤逊湖、青菱湖、后官湖、银湖等水质为四类。菱湖、后官湖、银湖等水质为四类。水质为五类或劣五类，有水果湖、沙湖、南湖、野芷湖、黄家湖、杨春湖、水质为五类或劣五类，有水果湖、沙湖、南湖、野芷湖、黄家湖、杨春湖、塔子湖、月湖、龙阳湖、三角湖、墨水湖等。塔子湖、月湖、龙阳湖、三角湖、墨水湖等。水质类别解析水质类别解析一类：主要适合用于源头水、国家自然保护区；一类：主要适合用于源头水、国家自然保护区；二类：主要适合用于集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍稀水生生物栖二类：主要适合用于集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地等；息地等；三类：主要适合用于集中式生活饮用水水源地二级保护区、渔业及游泳等；三类：主要适合用于集中式生活饮用水水源地二级保护区、渔业及游泳等；四类：主要适合用于工业用水及人体非直接接触娱乐用水；四类：主要适合用于工业用水及人体非直接接触娱乐用水；五类：主要适合用于农业用水及普通景观要求水域。五类：主要适合用于农业用水及普通景观要求水域。第67页LOGO“小瓶装饮用水，我只买农夫山泉小瓶装饮用水，我只买农夫山泉”，湖南林业科技大学学生王惠说。，湖南林业科技大学学生王惠说。“农夫山泉有点甜农夫山泉有点甜”千岛湖千岛湖农夫山泉水源地之一，农夫山泉水源地之一，1 1月份水质已被列入第月份水质已被列入第类。类。第68页对我国河流污染情况分析，各污染指标排序为：氨氮、总磷、高锰酸对我国河流污染情况分析，各污染指标排序为：氨氮、总磷、高锰酸盐指数、粪大肠菌。湖泊各污染指标排序则是：总氮、总磷、高锰酸盐指数、粪大肠菌。湖泊各污染指标排序则是：总氮、总磷、高锰酸盐指数。盐指数。，环境保护部科技标准司副司长刘志全，环境保护部科技标准司副司长刘志全，“十一五十一五”期间，期间，CODCOD控制控制按预期进行，总体进展较大，氮磷污染则有加重趋势。总判断是，我按预期进行，总体进展较大，氮磷污染则有加重趋势。总判断是，我国水环境存在营养物质污染和重金属污染同时存在情况，有国水环境存在营养物质污染和重金属污染同时存在情况，有55%55%国控国控断面总氮超标，河流水系中氨氮污染尤其严重。断面总氮超标，河流水系中氨氮污染尤其严重。第69页LOGO三、水体富营养化机理水体富营养化水体富营养化引发引发藻类藻类及及其它浮游生物其它浮游生物快速繁殖。快速繁殖。在在淡水淡水中，中，磷酸盐磷酸盐是植物生长是植物生长限制原因限制原因，而在，而在海水海水中是中是氨氨氮氮和和硝酸盐硝酸盐限制限制植物生长以及总生产量。造成富营养化植物生长以及总生产量。造成富营养化物质，往往是这些水系统中含量有限营养物质，物质，往往是这些水系统中含量有限营养物质，在淡水中，增加磷酸盐会造成植物过分生长，在淡水中，增加磷酸盐会造成植物过分生长，在海水中磷是不缺，含氮污染物加入就会出现植物过分生在海水中磷是不缺，含氮污染物加入就会出现植物过分生长。长。第70页LOGO水体富营养化过程与水体富营养化过程与氮氮、磷磷含量含量及氮磷含量及氮磷含量比率比率亲密相关。反应营养盐水平指标亲密相关。反应营养盐水平指标总氮、总磷总氮、总磷，反，反应生物类别及数量指标叶绿素应生物类别及数量指标叶绿素a a和反应水中悬浮物和反应水中悬浮物及胶体物质多少指标透明度作为控制湖泊富营养及胶体物质多少指标透明度作为控制湖泊富营养化一组指标。化一组指标。第71页有文件报道，当总有文件报道，当总磷磷浓度超出浓度超出0.1mg/l0.1mg/l（假如磷是（假如磷是限制原因）或总限制原因）或总氮氮浓度超出浓度超出0.3mg/l0.3mg/l（假如氮是限（假如氮是限制原因）时，藻类会过量繁殖。制原因）时，藻类会过量繁殖。经济合作与发展组织（经济合作与发展组织（OECDOECD）提出富营养湖几项）提出富营养湖几项指标量为：平均总磷浓度大于指标量为：平均总磷浓度大于0.035mg/l0.035mg/l；平均叶；平均叶绿素浓度大于绿素浓度大于0.008mg/l0.008mg/l；平均透明度小于；平均透明度小于3m3m。第72页LOGO四、产生原因富营养化发生最主要影响原因能够归纳为以下几富营养化发生最主要影响原因能够归纳为以下几个方面：个方面：总氮总磷等营养盐相对比较充分；总氮总磷等营养盐相对比较充分；铁，硅等含量比较适度；铁，硅等含量比较适度；适宜温度，光照条件和溶解氧含量；适宜温度，光照条件和溶解氧含量；迟缓水流流态，水体更新周期长。迟缓水流流态，水体更新周期长。第73页LOGO蓝藻暴发必须要具备三个条件蓝藻暴发必须要具备三个条件 :水体污染、连续水体污染、连续高温、水体静止高温、水体静止 水体污染水体污染:湖内水体污染严重，其中氮、磷等污染湖内水体污染严重，其中氮、磷等污染物超标尤其主要，氮与磷之间百分比要在物超标尤其主要，氮与磷之间百分比要在1717左左右范围，才会造成蓝藻暴发。右范围，才会造成蓝藻暴发。第74页LOGO1 1、化学原因、化学原因2 2、物理原因、物理原因3 3、生物原因、生物原因第75页LOGO水体富营养化详细原因：1 农田化肥 2 牲畜粪便 3 污水浇灌 4 城镇地表径流 5 矿区地表径流 6 大气沉降 7 水体人工养殖 8工业废水排入水体第76页LOGO五、危害水体富营养化危害主要表现在三个方面。水体富营养化危害主要表现在三个方面。(1)(1)富营养化造成水透明度降低，阳光难以穿透水层，从富营养化造成水透明度降低，阳光难以穿透水层，从而影响水中植物光合作用和氧气释放，同时浮游生物大量而影响水中植物光合作用和氧气释放，同时浮游生物大量繁殖，消耗了水中大量氧，使水中溶解氧严重不足，繁殖，消耗了水中大量氧，使水中溶解氧严重不足，而水面植物光合作用，则可能造成局部溶解氧过饱和。而水面植物光合作用，则可能造成局部溶解氧过饱和。溶解氧过饱和以及水中溶解氧少，都对水生动物溶解氧过饱和以及水中溶解氧少，都对水生动物(主要是主要是鱼类鱼类)有害，造成鱼类大量死亡。有害，造成鱼类大量死亡。第77页LOGO(2)(2)富营养化水体底层堆积有机物质厌氧分解产富营养化水体底层堆积有机物质厌氧分解产生有害气体，以及一些浮游生物产生生物毒素生有害气体，以及一些浮游生物产生生物毒素(如如石房蛤毒素石房蛤毒素)也会伤害水生动物。也会伤害水生动物。(3)(3)富营养化水中含有亚硝酸盐和硝酸盐，人畜富营养化水中含有亚硝酸盐和硝酸盐，人畜长久饮用这些物质含量超出一定标准水，会中毒长久饮用这些物质含量超出一定标准水，会中毒致病等等。致病等等。第78页LOGO氮、磷为植物营养物质，能助长藻类和水生生物，氮、磷为植物营养物质，能助长藻类和水生生物，引发水体富营养化，引发水体富营养化，将恶化水质、将恶化水质、影响饮用水水影响饮用水水源、源、降低水资源使用价值。湖泊富营养化过程也降低水资源使用价值。湖泊富营养化过程也就是老化和消失过程。就是老化和消失过程。第79页六、富营养化防治六、富营养化防治防治是水污染治理中十分棘手而又代价昂贵困难防治是水污染治理中十分棘手而又代价昂贵困难问题问题原因有三：原因有三：污染源复杂性：污染源复杂性：造成水质富营养化氮、造成水质富营养化氮、磷营养物质现有天然源，又有些人为源；现有外磷营养物质现有天然源，又有些人为源；现有外源性，又有内源性；这给控制污染源带来了显而源性，又有内源性；这给控制污染源带来了显而易见困难。易见困难。营养物质去除难度高。至今还没有任营养物质去除难度高。至今还没有任何单一生物学、化学和物理办法能够彻底去除废何单一生物学、化学和物理办法能够彻底去除废水中氮、磷营养物质。通常二级生化处理方法，水中氮、磷营养物质。通常二级生化处理方法，只能去除只能去除 30%30%50%50%氮和磷。氮和磷。一些处理办法在理论上或者在一定条一些处理办法在理论上或者在一定条件下是可行，不过，在实际上或者在大范围内，件下是可行，不过，在实际上或者在大范围内，则往往达不到预期效果。则往往达不到预期效果。第80页LOGO水体富营养化控制水体富营养化控制（1 1 1 1）控制）控制）控制）控制N N N N、P P P P排放；排放；排放；排放；（2 2 2 2）对废水作深度处理；）对废水作深度处理；）对废水作深度处理；）对废水作深度处理；（3 3 3 3）打捞藻类，人工曝气；）打捞藻类，人工曝气；）打捞藻类，人工曝气；）打捞藻类，人工曝气；（4 4 4 4）疏浚底泥；）疏浚底泥；）疏浚底泥；）疏浚底泥；（5 5 5 5）引水（不含营养物）稀释；）引水（不含营养物）稀释；）引水（不含营养物）稀释；）引水（不含营养物）稀释；（6 6 6 6）使用化学药剂或引入病毒杀死藻类等。）使用化学药剂或引入病毒杀死藻类等。）使用化学药剂或引入病毒杀死藻类等。）使用化学药剂或引入病毒杀死藻类等。第81页LOGO氮磷去除可用化学法或生物法。氮磷去除可用化学法或生物法。化学法处理费用较高，而且大量污泥产生，而传化学法处理费用较高，而且大量污泥产生，而传统生物法去除效率较差，难以满足水质排放要求。统生物法去除效率较差，难以满足水质排放要求。当前已在活性污泥法基础上开发出各种流程，提当前已在活性污泥法基础上开发出各种流程，提升处理效果。升处理效果。第82页LOGO在巴纳德博士创造生物脱氮除磷技术之前，普通供水回收在巴纳德博士创造生物脱氮除磷技术之前，普通供水回收厂都是使用化学物质来去除氮和磷。这个方法不只成效有厂都是使用化学物质来去除氮和磷。这个方法不只成效有限，而且成本比起生物脱氮除磷方法贵了好几倍。限，而且成本比起生物脱氮除磷方法贵了好几倍。加拿大籍巴纳德博士（加拿大籍巴纳德博士（7575岁）出生于南非，他创造岁）出生于南非，他创造“生物生物脱氮除磷脱氮除磷”（Biological Nutrient RemovalBiological Nutrient Removal，简称，简称BNRBNR）技术，简单来说就是以天然微生物来去除废水中氮技术，简单来说就是以天然微生物来去除废水中氮（nitrogennitrogen）和磷（）和磷（phosphorusphosphorus），确保被排放到湖泊与），确保被排放到湖泊与河流水质洁净，不会对天然生态组成威胁，也促进了水再河流水质洁净，不会对天然生态组成威胁，也促进了水再循环使用。循环使用。第83页经过经过4040年努力，现在全球有上千个废水处理厂采取了巴纳德博士创造年努力，现在全球有上千个废水处理厂采取了巴纳德博士创造生物脱氮除磷技术，而我国在去除废水中氮也采纳了巴纳德博士技术。生物脱氮除磷技术，而我国在去除废水中氮也采纳了巴纳德博士技术。他取得了李光耀水源奖。他取得了李光耀水源奖。李光耀水源奖评审之一、中国清华大学常务副校长陈吉宁教授认为，李光耀水源奖评审之一、中国清华大学常务副校长陈吉宁教授认为，要好好保护水资源，关键不在治水，更多在于人为管理和心态。要好好保护水资源，关键不在治水，更多在于人为管理和心态。陈教授相信，只有当人们学会怎样慎重用水后，水资源危机才能真正陈教授相信，只有当人们学会怎样慎重用水后，水资源危机才能真正处理。处理。水污染到了非常严重程度第84页LOGO国际较为流行生物修复法普通是采取食藻国际较为流行生物修复法普通是采取食藻动物或菌群来控制藻类生长速度和总量动物或菌群来控制藻类生长速度和总量第85页LOGO七、废水生物脱氮技术第86页废水中氮以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮四种形废水中氮以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮四种形式存在式存在1 1、微生物脱氮原理、微生物脱氮原理异养型微生物异养型微生物将将污水含氮有机物污水含氮有机物氧化分解为氧化分解为氨氮氨氮，然，然后经过后经过自养