水污染防治技术.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,水污染防治技术简介,环境科学与工程学科体系,环境科学与工程,环,境,地,学,环,境,化,学,环,境,生,物,环,境,物,理,环,境,工,程,环,境,医,学,环,境,管,理,环,境,法,学,环,境,经,济,规,划,评,价,环境工程,水,污,染,控,制,大,气,污,染,控,制,固,废,处,理,处,置,噪,声,污,染,防,治,放,射,性,热,污,染,等,土,壤,污,染,修,复,环境污染生物净化的原理,本章将讨论以下内容：,环境污染净化概述,生物对污染净化原理,1.1 环境污染净化概述,1.1.1 环境污染物的类型和来源,地表水体污染物,生活污水,工业废水,农业废水和灌溉水,大气污染物,气溶胶状态污染物,粉尘、烟、飞灰、雾,飘尘、降尘、总悬浮颗粒,气体状态污染物,含硫化合物、含氮化合物、碳氢化合物、碳氧化合物、卤素化合物,一次污染物和二次污染物,固体废弃物,1.1.2 环境污染治理方法概述,污水处理方法,物理法：沉淀法、过滤法、离心分离法、浮选法、吸附法、萃取法、吹脱法、蒸发结晶法、反渗透法,化学法：化学凝聚法、中和法、氧化还原法、离子交换法,物化法：电解法、电渗析法,生物法：好氧法、厌氧法等,化学需氧量COD（Chemical Oxygen Demand）,概念,COD是指在一定条件下，用强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧的毫克/升来表示。,它反映了水中受还原性物质污染的程度，水中还原性物质包括：有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等。水被有机物污染是很普遍的，故COD也作为有机物相对含量的指标之一。,在规定条件下，强氧化剂重铬酸钾K,2,Cr,2,O,7,可氧化大多数常见的有机污染物，故在实际使用中常把COD,Cr,的测定值近似地代表废水中的全部有机物。,1.2 生物对污染净化原理1.2.1微生物对污染物降解与转化,微生物对物质降解与转化的特点,微生物对污染物降解与转化的途径,影响微生物对物质降解转化作用的因素,微生物对常见污染物的降解与转化,有机污染物的生物可降解性及其评价方法,微生物对物质降解与转化的特点:,微生物个体微小，比表面积大，代谢速率大；,种类繁多，分布广泛，代谢类型多样；,微生物具有多种降解酶；,微生物繁殖快，易变异，适应性强；,微生物具有巨大的降解能力；,微生物分解有机物的作用,微生物分解有机物的作用可总括成如下图式：,复杂有机物,简单有机物,需氧微生物,胞内酶,厌氧微生物,胞内酶,微生物,胞外酶,CO,2,、H,2,O,CO,2,、H,2,O、H,2,、CH,4,、H,2,S及有机酸、醇、酮、醛等未完全氧化产物,图微生物分解有机物的作用示意图,1.3 废水生物处理的原理1.3.1 水体自净作用,什么是水体自净作用（water selfcleansing，selfpurification）,水体自净作用指天然水体受到污染后，在无人为处理条件下，借助水体自身的能力使之得到净化的过程。,该过程中包括稀释、沉降等物理作用，氧化、还原、分解、凝聚等化学作用，还有更重要的生物作用，即生物对无机物和有机物的同化和异化作用。,生物中最活跃的是细菌，捕食细菌的原生动物和微型生物亦起很大作用。,水体自净过程的三个阶段和三个变化,三个阶段,阶段一：有机物进入河流，有机物浓度,，异养菌数量，DO；,阶段二：有机物浓度，异养菌数量，原生动物数量，DO；,阶段三：有机物浓度，异养菌数量，原生动物数量，藻类数量，DO；,三个变化,变化一：有机污染物浓度由高降至低；,变化二生物相发生一系列变化：异养菌 原生动物数量 藻类；,变化三：DO的变化：DO DO 恢复原有水平,1.2.2 废水生物处理的作用机理,废水生物处理实际是水体的自净原理在水污染治理中的应用，即模拟天然水体自净作用的生物过程。在特定构筑物中人工创造适宜条件，充分发挥微生物的作用以高速度、高效率净化污水，通过微生物代谢产生的酶来降解转化有机物，将有机物最终转化为无害的二氧化碳和水，从而使废水得到净化。,活性污泥法的原理,活性污泥法,是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水的一类好氧生物处理方法。,注：,微生物絮体,由好气性微生物（细菌、真菌、原生动物和后生动物）及其代谢和吸附的有机物、无机物组成。,活性污泥的净化反应过程,活性污泥系统对有机底物的降解是通过几个阶段和一系列作用完成的。包括以下阶段：,絮凝和吸附阶段,活性污泥中微生物的代谢和增殖,活性污泥的凝聚、沉淀和浓缩,废水的好氧生物处理 活性污泥法,形成活性污泥絮状体的细菌菌胶团细菌,菌胶团：狭义指动胶菌属形成的细菌团块，广义指所有具有荚膜或粘液或明胶质的絮凝性细菌互相絮凝聚集形成的菌胶团块。,菌胶团细菌是活性污泥的主体，它的作用：,具有很强的吸附、氧化分解有机物的能力。菌胶团的形成可使细菌避免被微型动物所吞噬，并且与污泥的沉降性能和二沉池能否有效泥水分离密切相关；,为原生动物、微型后生动物提供了良好的生存环境、附着场所。,活性污泥中的微生物,丝状细菌,它的作用有两方面：,一方面：是活性污泥的重要组分，交叉穿织与菌胶团内，或附着生长于絮状体表面，具有强氧化分解有机物能力，起到一定的净化作用。,另一方面：当丝状菌的数量超过菌胶团细菌时，可使絮状体沉降性能下降，严重时可引发污泥膨胀（bulking）现象。,原生动物及微型后生动物,净化作用：腐生性营养的原生动物可吸收溶解性有机物，动物性营养的原生动物可吞食有机颗粒、游离细菌及其它微小生物,促进絮凝和沉淀作用,指示作用：可作为处理系统运转管理的指标,真菌,活性污泥中的微生物,活性污泥净化反应的影响因素,溶解氧（DO）,曝气池出口处的混合液的DO浓度保持在2mg/L左右，可使活性污泥保持良好的净化功能。,水温,活性污泥微生物的最适温度范围：1530。,营养物质,微生物对氮和磷的需要量可按BOD：N：P100：5：1来考虑。,pH,活性污泥微生物的最适pH范围：6.58.5。,有毒和有抑制物质,如重金属、氰化物、硫化氢、酚、醇、醛、染料等,有机负荷率（BOD污泥负荷）,活性污泥法的基本工艺流程,出水,初沉池,曝气池,二沉池,进水,污泥,回流污泥,剩余污泥,图 活性污泥法的基本流程,几种活性污泥法的工艺流程,推流式活性污泥法,完全混合式活性污泥法,短时曝气法（渐减曝气法）,阶段曝气法（多点进水法）,生物吸附法（AB法）,序批式间歇反应器（SBR法）,氧化沟法（Oxidation Ditch）,深水曝气活性污泥法,生物吸附法（,AB,）工艺流程,二沉池,接触池(吸附阶段),进水,出水,回流污泥,剩余污泥,稳定池（氧化分解）,图 生物吸附法的工艺流程,IV,排水阶段,I,进水阶段,II,反应阶段,III,沉淀阶段,V,待机阶段,SBR法的五个运行阶段,图,SBR法的五个运行阶段示意图,废水的厌氧生物处理 厌氧生物处理的原理与过程,什么是厌氧生物处理,在厌氧条件下，利用厌氧微生物分解废水中的有机物并产生甲烷、二氧化碳的过程，又称厌氧发酵。,与好氧生物处理的区别：不以分子氧为受氢体（最终电子受体），以无机物、化合态盐、碳、硫、氮为受氢体，如CO、CO,2,、SO,4,2NO,3,等。,厌氧生物处理的优缺点,优点：耐有机负荷高；可生成甲烷；剩余污泥量少；无需充氧，能耗低；,缺点：污泥量增长慢，工艺过程启动时间长；对负荷变化、毒物敏感；故厌氧处理一般只用于预处理，要使废水达标排放，还需要进一步处理,厌氧生物处理的过程（三个阶段）,水解阶段：复杂有机物,水解和发酵性细菌,酸化阶段：简单有机物（可溶态）,产氢、产乙酸细菌,甲烷化阶段：简单有机酸类、醇类,产甲烷菌,CH,4,、CO,2,厌氧反应器内的微生物,不产甲烷菌,细菌（以厌氧菌、兼性菌为主）、真菌，参与产甲烷阶段以前所有分解有机物过程，并产生小分子有机酸,产甲烷菌,其形态有八叠球状、杆状、球状、螺旋状,其特点：严格厌氧，代谢活动所需最佳pH值为6.77.2，只能利用少数的几种简单化合物,厌氧生物处理的影响因素,温度,中温发酵3538，高温发酵52 55,pH值,中性环境，甲烷化阶段7.07.5,营养成分,BOD,5,：N：P,有机负荷,厌氧生物处理的类型,普通厌氧反应器,厌氧接触反应器,上流式厌氧污泥床反应器（UASB）,厌氧生物滤池,厌氧流化床反应器,