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废水的生化处理概述 第五章 废水生物处理基本原理 第六章 好氧生物处理工艺 —— 活性污泥法 第七章 好氧生物处理工艺 —— 生物膜法 第八章 好氧生物处理工艺 —— 其它工艺 第九章 厌氧生物处理工艺 第十章 营养元素的生物去除(原理与工艺). 什么是 “ 废水生物处理 ” ? “ 废水生物处理 ” 的 主要内容 是什么? 学习 “ 废水生物处理 ” 后,能做什么?. 什么是 “ 废水 生物处理 ” ?. 废水中不同类型的 污染物 需要采用不同的 处理方法和工艺 进行处理; 废水生物处理的对象主要是:
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废水的生化处理概述第五章 废水生物处理基本原理第六章 好氧生物处理工艺——活性污泥法第七章 好氧生物处理工艺——生物膜法第八章 好氧生物处理工艺——其它工艺第九章 厌氧生物处理工艺第十章 营养元素的生物去除(原理与工艺)
什么是“废水生物处理”? “废水生物处理”的主要内容是什么? 学习“废水生物处理”后,能做什么?
什么是“废水生物处理”? 废水中不同类型的污染物需要采用不同的处理方法和工艺进行处理; 废水生物处理的对象主要是: 两大类污染物:有机物; 营养元素——氮和磷 两大类废水:生活污水或城市污水 有机工业废水 废水生物处理的主体是微生物
例1:生活污水或城市污水的处理 进水水质: COD 400mg/l BOD 200mg/l SS 200mg/l 出水水质: COD 40mg/l BOD 15mg/l SS 20mg/l 排放标准: COD 60mg/l BOD 20mg/l SS 20mg/l
例1:生活污水或城市污水的处理 活性污泥系统 污泥的厌氧消化
初沉池 高碑店污水处理厂的工艺流程图 曝气池 二沉池 污泥处理 二期 一期
曝气池 活性污泥 好氧微生物
0.1mm 生物 草履虫 钟虫 盖纤虫 小口钟虫 活性污泥中的菌胶团 变形虫 肾形虫 线虫 轮虫 活性污泥中的原生动物 活性污泥中的后生动物
污泥脱 水机房 格栅、沉砂 鼓风机房 进水泵房 污泥井 锅炉房 办公楼 SBR池 二期预留地 好氧生物处理新工艺 SBR工艺、CAST工艺
SBR工艺 鼓风机房 污泥脱 水机房 锅炉房 滗水器 SBR池 滗水器
好氧生物处理新工艺 氧化沟工艺(ORBAL 氧化沟) 曝气转刷
好氧生物处理新工艺——曝气生物滤池(BAF) 进水泵房 格栅间 预处理 一级曝气 生物滤池 一级曝气 生物滤池 二级曝气 生物滤池
曝气生物滤池(BAF工艺) 二级曝气 生物滤池 一级曝气 生物滤池
例2:啤酒废水的生物处理 进水水质: COD 2500mg/l BOD 1200mg/l SS 200mg/l 出水水质: COD 50mg/l BOD 50mg/l SS 50mg/l 排放标准: COD 150mg/l BOD 30mg/l SS 70mg/l
图例 污水管线 污泥管线 水封罐 脱硫塔 沼气贮柜 沼气管线 回流管线 原废水 氧化沟 UASB反应器 格栅井 调节池 出水 泥饼外运 污泥处理 沉淀池 污泥脱水机房 浓缩池 集泥井 武汉欧联东西湖啤酒废水处理流程图 例2:啤酒废水的生物处理 武汉东湖啤酒厂废水处理工程的工艺流程图 沼气收集 厌氧生物处理 好氧生物处理
武汉东西湖啤酒厂 厌氧UASB反应器 好氧氧化沟
本课程的目的与内容 • 介绍废水生物处理的基本原理——理论知识: • 几种主要废水生物处理方法的基本原理; • 废水生物处理过程的主要影响因素; • 废水处理过程中的反应动力学;等。 • 介绍各种废水生物处理工艺——工艺常识: • 各种废水生物处理的工艺流程、特点及典型参数;等。 • 介绍与废水生物处理有关的设计计算、工程设计以及有关的工程实例——工程实践: • 生物反应池的有效容积、污泥浓度、曝气量、产气量、剩余污泥产量;等。
主要内容 废水的生化处理概述 第五章 废水生物处理基本原理 第六章 好氧生物处理工艺——活性污泥法 第七章 好氧生物处理工艺——生物膜法 第八章 好氧生物处理工艺——其它工艺 第九章 厌氧生物处理工艺 第十章 营养元素的生物去除(原理与工艺)
废水生物处理的基本概念 1 生物处理的基本概念 2 生物处理法在废水处理中的地位 3 生物处理法的分类
1生物处理的基本概念 1.1 生物处理的目的和重要性 • 废水生物处理的目的: • 絮凝和去除废水中不可自然沉淀的胶体状固体物 • 稳定和去除废水中的有机物 • 去除营养元素氮和磷
1生物处理的基本概念 • 废水生物处理的重要性: • 城市污水中约有60%以上的有机物只有用生物法去除才最经济; • 废水中氮的去除一般来说只有依靠生物法; • 目前世界上已建成的城市污水处理厂有90%以上是生物处理法; • 大多数工业废水处理厂也是以生物法为主体的。
1.2微生物在废水生物处理中的作用 • 去除有机物(以COD或BOD5表示),去除其它无 机营养元素如N、P等 • 絮凝沉淀和降解胶体状固体物 • 稳定有机物
1.3微生物代谢过程简介 CO2、H2O 分解 内源呼吸 微生物 有机物 合成 生物残渣 新细胞物质
微生物代谢所需要的几个基本要素: • 能源; • 碳源; • 无机营养元素——N、P、S、K、Ca、Mg等 • 有机营养物(生长因子,如维生素、生物素等)
废水生物处理涉及的微生物代谢过程: • 化能异养型代谢 • 化能自养型代谢 • 光能自养型代谢 • 光能异养型代谢
化能异养型代谢 分解代谢 终产物 能量 内源呼吸 有机碳 合成代谢 有机残渣 细胞物质 营养物质
化能自养型代谢 分解代谢 还原态无机物 氧化态无机物 终产物 能量 内源呼吸 合成代谢 有机残渣 细胞物质 无机碳 营养物质
光能自养型代谢 太阳光 光合作用 终产物 能量 内源呼吸 合成代谢 细胞合成 有机残渣 无机碳 营养物质
1.4 废水生物处理中的重要微生物 非细胞形态的微生物 病毒、噬菌体 细菌 微生物 放线菌 原核生物 蓝藻(蓝细菌) 酵母菌 细胞形态的微生物 真菌 霉菌 藻类 真核生物 原生动物 后生动物
1.4 生物处理中的重要微生物 细菌 ——是废水生物处理工程中最主要的微生物 • 真细菌(eubacteria)、古细菌(archaebacteria) • 根据需氧情况不同: 好氧细菌、兼性细菌、厌氧细菌; • 根据能源碳源利用情况的不同: 光合细菌——光能自养菌、光能异养菌; 非光合细菌——化能自养菌、化能异养菌 • 根据生长温度的不同: 低温菌(10~15 ºC)、中温菌(15 ~45 ºC)、高温菌(>45 ºC)
1.4 生物处理中的重要微生物 • 真菌: • 特点: 1) 能在低温和低pH值的条件生长 2) 在生长过程中对氮的要求较低(1/2) 3) 能降解纤维素。 • 应用: 1) 处理某些特殊工业废水 2) 固体废弃物的堆肥处理
1.4 生物处理中的重要微生物 • 原生动物: • 原生动物主要以细菌作为食物; • 种属与数量的变化,与出水水质相关,可作为指示生物。 • 后生动物: • 后生动物以原生动物和细菌作为食物; • 也可作为指示生物。
2生物处理法在废水处理中的地位 2.1 有机物在废水中的存在形式及其主要去除方法 • 颗粒状有机物(>1m): 可采用机械沉淀法去除 • 胶体状有机物(1nm~100nm): 不能用机械沉淀法去除 • 溶解性有机物(<1nm): 以分散的分子状态存在于水中
2.2 废水处理程度的分级 一级处理——预处理或前处理; 二级处理——生物处理; 三级处理——深度处理
城市污水处理厂的典型流程 北京市酒仙桥污水处理厂 二级处理 一级处理
三级处理 二级处理 一级处理 空气 CL2或其它消毒剂 原废水 粗细格栅 进水泵房 沉砂池 初沉池 曝气池 二沉池 接触池 出水 污泥回流 污泥回流泵房 集泥井 絮凝剂 污泥 浓缩池 一级 消化池 二级 消化池 污泥脱水机房 泥饼外运 上清液回流 城市污水处理厂的典型流程
2.2 废水处理程度的分级 一级处理: • 去除效果:EBOD 30%, ESS 50% • 功能: • 去除大颗粒状有机物,以减轻后续生物处理的负担; • 调节水量、水质、水温等,有利于后续的生物处理。 • 主要方法:物化法 沉砂、沉淀、气浮、除油、中和、调节、加热或冷却等
2.2 废水处理程度的分级 二级处理: • 去除效果:EBOD 85~90%,ESS 90% • 功能:大量去除胶体状和溶解状有机物,保证出水达标排放 • 方法:各种形式的生物处理工艺
2.2 废水处理程度的分级 三级处理: • 目的: • 去除二级处理出水中残存的SS、有机物, • 脱色、杀菌, • 脱氮、除磷——防止水体富营养化 • 方法: • 物化法——超滤、混凝、活性炭吸附、臭氧氧化、加氯消毒等; • 生物法——生物脱氮除磷、生物陶粒、生物活性炭、曝气生物滤池等
2.3 我国水环境中有机物污染现状 • 废水排放量巨大 ——总废水量达400亿m3(1.1 108m3/d),其中工业废水和城市生活污水各近50%,处理率低 • 主要污染物是有机物和氮磷营养盐
年份 污水厂 处理能力 处理率 1921 上海北区污水厂 4104m3/d 1926 上海东、西区污水厂 到1980 全国238个城市, 仅有16个建有39个污水厂 85 104m3 /d 1.7% 其中二级处理厂 19.3万m3/d 0.39% 到1985年底 33个城市,63个污水厂 220 104m3 /d 2.2% 其中一级处理厂20个 73 104m3 /d 0.66% 二级处理厂43个 147 104m3 /d 1.54% 到1996年底 全国640多个城市,共建有160多个污水厂 812 104m3 /d 6.7% 我国城市污水处理概况 目前,在全国范围内已经建成很多城市废水处理厂,估计目前我国的城市废水处理率已经达到20%。
年份 污水厂 处理能力 1985 天津纪庄子污水厂 26 104m3 /d 1990 北京高碑店污水厂 50 104m3 /d (一期,90~93) 100 104m3 /d (二期,95~99) 1994 天津东郊污水厂 34 104m3 /d 其它 西安大白杨污水厂 32 104m3 /d 南京污水厂 26 104m3 /d 上海天山污水厂 10.5 104m3 /d 杭州四堡污水厂 20 104m3 /d 福州洋里污水厂 20 104m3 /d 我国已有的大型污水处理厂