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第十 一 章 废水的生物处理. 第一节 概述. 一、 污水及其生物处理 废水处理的任务： 采用各种技术措施将废水中所含有的各种污染物分离出来或将其分解、转化为无害和稳定的物质，从而使废水得到净化。 现代废水处理技术：物理法、化学法、生物法。. 污水按污染源可分为无机污水和有机污水。生物方法处理污水的基本原理是：利用生物体的新陈代谢过程，将污水中的有机物消耗掉，以 CO2 排放到空气中和形成菌体以活性污泥的形式沉淀出来。 生物处理法的应用范围： 生活污水，食品工业、造纸工业、酚类、氰类、农药、石油化工行业. 生物方法在有机废水的处理中具有独到之处：
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第一节概述 一、污水及其生物处理 • 废水处理的任务： 采用各种技术措施将废水中所含有的各种污染物分离出来或将其分解、转化为无害和稳定的物质，从而使废水得到净化。 • 现代废水处理技术：物理法、化学法、生物法。
污水按污染源可分为无机污水和有机污水。生物方法处理污水的基本原理是：利用生物体的新陈代谢过程，将污水中的有机物消耗掉，以CO2排放到空气中和形成菌体以活性污泥的形式沉淀出来。污水按污染源可分为无机污水和有机污水。生物方法处理污水的基本原理是：利用生物体的新陈代谢过程，将污水中的有机物消耗掉，以CO2排放到空气中和形成菌体以活性污泥的形式沉淀出来。 • 生物处理法的应用范围： 生活污水，食品工业、造纸工业、酚类、氰类、农药、石油化工行业
生物方法在有机废水的处理中具有独到之处： • ①投资及运营费用低，适宜大量处理； • ②处理效果较理想； • ③处理彻底，不会造成二次污染； • ④处理过程操作简单，运行条件易于控制； • ⑤能够回收部分再生能源；
二、废水的重要指标 • 1.BOD：生物耗氧量；利用耗氧微生物氧化分解水中的有机物时所消耗的溶解氧的量，以氧的mg/L表示。BOD实际表示的是废水中可生化降解的那部分有机物的相对含量，因此BOD与水体的污染程度呈正相关。使用中通常以BOD5为参考。 • 2.COD：化学耗氧量；在一定条件下，用强氧化剂催化处理被测水样，在进行化学氧化时所消耗的强氧化剂的量，以氧的mg/L表示。它可以作为水体有机物相对含量的指标。常用的氧化剂为：重铬酸钾、酸性高锰酸钾；
3.TOC：总有机碳，水体中所含的在105℃条件下的可燃烧碳（950℃条件下的燃烧碳是总碳，TC）。3.TOC：总有机碳，水体中所含的在105℃条件下的可燃烧碳（950℃条件下的燃烧碳是总碳，TC）。 • 4.固形物 • TS：水体样在103～105℃时的恒重干燥物； • SS：悬浮固形物，即可滤出固形物； • DS：可溶性固形物； • VS：挥发性固形物，550℃/hr； • FS：非挥发性固形物；
三、废水的生物处理方法 • 1.活性污泥法 • 2.生物膜法 • 3.氧化塘法 • 4.厌氧生物处理法 • 5.废水脱磷除氮
第二节 活性污泥法 • 基本原理： 活性污泥法：将废水置于强烈通气（或称曝气）的池中并由无机物（主要是泥土，也可以是絮凝沉淀物）为骨架和具有大量微生物（包括原虫）的污泥相接触的过程，由于微生物的作用可将废水中的有机物质分解为二氧化碳、水及其他简单物质。
作用机理应包括三个阶段：1、借助于生物吸附去除废水中的BOD；2、和好气性微生物的氧化分解作用协同去除废水中的BOD；3、借助于内呼吸作用使细胞物质氧化作用机理应包括三个阶段：1、借助于生物吸附去除废水中的BOD；2、和好气性微生物的氧化分解作用协同去除废水中的BOD；3、借助于内呼吸作用使细胞物质氧化 • 利用活性污泥吸附性强，能将污水中的有机物和微生物吸附到活性污泥表面，在曝气条件下，微生物将有机物降解，产生CO2及菌体。
二、污泥中的生物 • 活性污泥中的生物类群较多，与污水处理关系较为密切的类群主要是细菌和原虫。 • 细菌：枝动胶菌、假单胞菌、黄杆菌、短杆菌、无色杆菌、分枝杆菌、土壤杆菌、色杆菌、气杆菌、大肠杆菌 • 纤毛虫： 盖纤虫、钟虫、独缩虫、颈叶虫、草履虫、游什虫 • 酵母菌 • 霉菌
四、影响污泥活性的主要因素 • 1.温度； • 2.酸碱度； • 3.营养物质； • 4.毒物； • 5.溶解氧（DO）
五、活性污泥的驯化和培养 • 1.培菌方法； • 活性污泥的培养： 为形成活性污泥的微生物提供一定的生长繁殖条件，经过一段时间，就形成活性污泥，并且在数量上逐渐增大，最后达到处理废水所需的污泥浓度。 • （1）采用多级扩大培养 • （2）干污泥培菌 • （3）工业废水直接培菌 • （4）先培菌，后驯化
2.活性污泥驯化； • 工业废水处理系统的培菌阶段后期，将生活污水和外加营养逐渐减少，工业废水比例逐渐增加，最后全部受纳工业废水，这个过程称为驯化。 • 发生变化：（1）能利用该废水中的有机污染物的微生物数量逐渐增长，不能利用的则逐渐死亡，淘汰；（2）能适应该废水的微生物，在废水有机物的诱导下，产生能分解利用该物质的诱导酶。
六、活性污泥系统的控制 • 1.SV法：即污泥沉降体积； • 2.MLSS法：测定曝气池中悬浮物浓度（MLSS）； • 3.F/M法：即污泥负荷，单位质量的污泥在一定时间内的增加量； • 4.MCRT法：即泥龄，指污泥在系统中的平均停留时间； • 七、活性污泥法的改进 • 主要集中在：提高氧溶性，减少污泥生成量两方面。
第三节生物滤池法 • 一、基本原理 • 污水通过由石块等滤料及其上附着的生物膜组成的滤床时，污水中的有机物被生物膜吸附，在好氧或厌氧条件下，被生物膜中的微生物分解。 • 二、生物滤池的处理方法
第四节氧化塘法 • 一、氧化塘的特征 • 氧化塘是一种类似池塘的处理设备，有机污水在其中停留时间比较长，并通过微生物的净化活动而得到处理。 • 根据净化机理可分为：好气塘、兼性生物塘、厌气生物塘、曝气生物塘
二、好气塘和兼性塘 • （一）好气塘和兼性塘的特点 • （二）氧化塘内的微生物反应 • 1、光合作用与共生作用 • 2、兼性塘的厌气发酵 • 三、厌氧塘 • 污水中的BOD物质经过有机酸发酵和甲烷发酵而分解为二氧化碳和甲烷
第五节厌氧生物处理法 • 厌氧微生物处理法又称嫌气微生物处理法、消化法、甲烷发酵法、沼气发酵法 • 主要总产物：甲烷、二氧化碳、小量氮气、、氢气、硫化氢和氨等。
一、原理：将工业废水中的复杂有机物在厌氧消化过程中经过不同组合的微生物作用，最后生产甲烷和二氧化碳一、原理：将工业废水中的复杂有机物在厌氧消化过程中经过不同组合的微生物作用，最后生产甲烷和二氧化碳 • 分为两个阶段： • 1、液化阶段 可溶性的有机物直接液化，而胶体物质或更大的悬浮物靠胞外酶分解成葡萄糖、氨基酸等相对分子质量小的可溶性物质。 • 2、气化阶段，通过各种甲烷菌报液化阶段形成的小分子有机物进一步分解成甲烷和二氧化碳
二、厌氧生物处理过程及其特征 • 第一阶段：水解、发酵阶段，复杂有机物在微生物作用下进行水解和发酵。 • 第二阶段，产氢、产乙酸阶段，产氢产乙酸菌、将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、氢气和二氧化碳 • 第三阶段，产甲烷阶段，甲烷细菌利用乙酸和氢气、二氧化碳产生甲烷。
与好样生物处理相比较，厌氧生物处理的主要特征如下：与好样生物处理相比较，厌氧生物处理的主要特征如下： • （1） 能量需求大大降低，可以产生能量。可产生50-70%甲烷的沼气；去除1kgCOD 好氧处理需消耗0.5-1.0 KW.h的电能，二厌氧消化约能产生3.5KW.h的电能。 • （2） 污泥产量极低。 好氧250-600gVSS，厌氧180-200gVSS • （3）对温度、pH等环境因素更敏感。主要是中温菌和高温菌，适应温度为55度和35度。 • （4）处理后废水有机浓度高于好氧处理 • （5）可降解好氧不能降解的一些有机物 • （6）处理过程的反应较复杂。
三、厌氧消化微生物 • （一）发酵细菌（产酸细菌） • 梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、真细菌属、双歧杆菌属 • （二）产氢产乙酸菌 • 互营单孢菌属、互营杆菌属、梭菌属、暗杆菌属 • （三）产甲烷细菌 • 乙酸产生甲烷菌利用氢和二氧化碳合成甲烷菌 • 四、新型厌氧生物反应器
思考题： • 请设计一个方案来处理氨氮废水 • 请设计一个方案来处理啤酒酿造废水 • 请设计一个方案来处理白酒酿造废水 • 请设计一个方案用微生物方法来处理钒废水中的钒和铬
