1、2019年9月4日星期三,1,第一章 工业废水处理概论,第二章 工业废水的物理处理,第三章 工业废水的化学处理,第四章 工业废水的物化处理,第五章 工业废水的生物处理,第六章 工业废水的处理应用,2019年9月4日星期三,2,一、工业废水的可生化性,指在微生物的作用下，使某一物质改变原来的化学和物理性质，在结构上引起的变化程度。,1.1 生物降解性能的定义：,2019年9月4日星期三,3,1.2 工业废水中有机物的分类：,无生物毒性，易降解的，包括大多数有机物，如淀粉、脂肪、蛋白质； 无生物毒性，难降解的，如：烃类、木质素、纤维素、烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇等； 有生物毒性，可生物降解的，如：邻氯
2、酚、甲醛、苯酚、硝基化合物等； 有生物毒性，难生物降解的，如：多氯联苯、喹啉、吡啶、塑料、橡胶等高分子聚合物等。,2019年9月4日星期三,4,1.4 废水可生化性的分类, 初级生物降解指有机物原来的化学结构发生了变化，改变了分子的完整性； 环境可接受的生物降解指有机物失去了对环境有害的特性； 完全降解在好氧条件下，有机物被完全无机化，转变为CO2和H2O ；在厌氧条件下，有机物被完全转化为CH4、CO2和H2O等。,2019年9月4日星期三,5,1.5 工业废水可生化性的评价方法,1.5.1 水质指标评价法 以BOD5与COD及BOD5COD比值作为废水有机污染的综合指标。 当比值在0.30
3、.35以上即认为是容易生物降解的，但也经常出现假阳性和假阴性的现象。,2019年9月4日星期三,6,B/C0.6 可生化性良好 B/C=0.450.6可生化性较好 B/C=0.250.45可生化性尚可 B/C0.25可生化性较差,2019年9月4日星期三,7,发生假阴性的原因：,(1)测BOD时，菌种没有驯化，所测BOD值较小，但实际工程经过驯化，处理效果还比较好。(2) 有些化合物(如分子量大的聚醚)好氧不被微生物降解，厌氧却可被生物降解。,2019年9月4日星期三,8,产生假阳性的原因：,(1)COD测试中的问题。有些物质（如环己烷）测COD时不被重铬酸钾氧化，使BODCOD的比值变大。(
4、2)存在对微生物具有抑制作用的物质。测BOD时，对高浓度废水稀释，使抑制物质对生物降解的不利作用被掩盖，而实际废水处理时，其对生物的毒害作用却显露出来。,2019年9月4日星期三,9,1.5.2 有机物分子结构评价法,(1)天然存在的有机化合物极大部分是可以生物可降解性的。因为酶反应是可逆的。,2019年9月4日星期三,10,(2)烃类化合物包括脂肪烃、芳香烃、烯烃、炔烃等，由于其CH键比较牢固，因此其COD或BOD值均较低，其生物可降解性较差，介于生物可降解性和生物不可降解性之间。一般长碳链的烃类化合物比短碳链的化合物易于降解，苯环上有甲基等基团要比没有基团的苯要容易生物降解。,2019年9
5、月4日星期三,11,对脂肪烃而言，其生物可降解的次序：烷烃烯烃炔烃 具有伯碳原子的化合物比具有仲碳原子的化合物容易生物降解，叔碳原子和季碳原子更难生物降解。伯碳化合物仲碳化合物叔碳化合物季碳化合物 如丙醇的B/C比0.625，丙炔醇仅为0.02; 正丁醇B/C比为0.55，叔丁醇B/C比为零。,2019年9月4日星期三,12,(3)卤素化合物对微生物有一定的毒性，生物降解性也差。卤原子越多，可降解性越差，毒性越大。 如：一氯甲烷二氯甲烷三氯甲烷四氯化碳 注意：卤素化合物降解过程中有卤化氢生成，降低废水的pH值。 提高卤素化合物生物可降解性的预处理技术： 碱性水解或金属还原。,2019年9月4日
6、星期三,13,(4)醇类化合物醇是一类容易生物降解的物质，但丙炔醇、氯乙醇、叔丁醇等难以生物降解。(5) 醚类化合物一般均属于生物不可降解的物质，但对微生物的毒性不大。 预处理措施：气提、蒸馏。,2019年9月4日星期三,14,(6)醛、酮、酸、酯、酚、醌、酰胺、腈类化合物均为容易生物降解的化合物。除非含卤素、叔碳原子、三价键等。 (7)硝基、亚硝基、偶氮化合物均为生物难降解化合物，可能对微生物还具有毒性作用。 预处理措施：硫酸亚铁或铁碳法还原，将硝基、亚硝基、偶氮基团还原为苯胺类化合物。,2019年9月4日星期三,15,(8) 胺类化合物胺类化合物的生物可降解性和其氮原子上的取代基的数目多少
7、有关。伯胺仲胺叔胺季胺 注意：长碳链季胺盐具有强烈的泡沫作用，这对生物处理极为不利。 预处理方法：低分子叔胺可用气提、蒸馏、萃取等方法预处理，季胺可用沉淀法、溶剂萃取法、泡沫分离法等进行预处理。 芳胺均属于生物易降解化合物，除非有其他难降解因素存在。,2019年9月4日星期三,16,(9) 有机硫化物工业废水中常见的有机硫化合物有洗涤剂、水溶性染料等。在洗涤剂中有有机硫酸盐和有机磺酸盐，当碳链为直链时，其生物降解性较好；如有较多的支链时，其生物降解性较差。烷基硫酸盐的生物降解性烷基磺酸盐 预处理措施：镁盐沉淀法、泡沫分离法 注意：生物降解过程中会产生硫酸，使水的pH值降低。,2019年9月4日
8、星期三,17,(10) 杂环化合物比较复杂，一般情况下，如没有生物降解不利因素，降解微生物经过一段时间的驯化，可以生物降解。 (11) 有机元素化合物大多数的有机元素化合物生物降解性较差，可能对微生物具有毒性作用，如有机汞、有机锡、有机磷酸酯等。含有机磷酸酯废水先进行水解，使磷酸游离出来，再通过生物降解。,2019年9月4日星期三,18,(12) 水溶性高分子化合物分子量越大，生物降解性越差。 (13) 具有杀菌作用的成分生物降解性较差，对微生物还具有毒性作用。如含土霉素废水，对厌氧处理中的产甲烷菌具有抑制作用，一般采用铁盐、石灰预处理，以保证生化的正常运行。,2019年9月4日星期三,19,
9、1.5.3 其他方法,微生物耗氧速度法（瓦呼仪法）根据有机物的生化呼吸线与内源呼吸线的比较来判断有机物的生物降解性能。测试时，接种物可采用活性污泥，接种量为13 gSS/l。 脱氢酶活性法,2019年9月4日星期三,20,1.6 影响可生化性的因素,1、与污染物质的种类、性质有关的因素（化学组成、理化性质、浓度、与其它基质的共存等）； 2、与微生物的种类、性质有关的因素（微生物的来源、数量、种属间的关系等）； 3、与有机物、微生物所处的环境有关的因素（pH值、DO、温度、营养物质等）。,2019年9月4日星期三,21,二、工业废水好氧生物处理,工艺形式工业废水处理的工艺与城市污水处理工艺相似，
10、主要区别在于： 设计参数 处理流程与级数,2019年9月4日星期三,22,2.1 工业废水好氧生物处理常见工艺,活性污泥法 推流式活性污泥法 完全混合法 生物膜法 生物接触氧化法 生物转盘法 生物滤池法 曝气生物滤池,2019年9月4日星期三,23,2.1.1 活性污泥法的基本原理,活性污泥法的基本工艺流程,剩余活性污泥,回流污泥,二次 沉淀池,废水,曝气池,初次 沉淀池,出水,空气,2019年9月4日星期三,24,2.1.2 活性污泥法的基本组成, 曝气池：反应主体。 二沉池： a）进行泥水分离，保证出水水质；b）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。 回流系统：a）维持曝气池的污泥浓度；b
11、）改变回流比，改变曝气池的运行工况。 剩余污泥排放系统： a）是去除有机物的途径之一；b）维持系统的稳定运行。 供氧系统： 提供足够的溶解氧 。,2019年9月4日星期三,25,2.1.3 活性污泥法有效运行的基本条件, 废水中含有足够的可溶性易降解有机物； 混合液含有足够的溶解氧； 活性污泥连续回流，使混合液保持一定浓度的活性污泥，及时排除剩余污泥； 活性污泥在池内呈悬浮状态； 无有毒有害的物质流入。,2019年9月4日星期三,26,2.1.4 活性污泥的基本性质,物理性能：“菌胶团”、“生物絮凝体”； 颜色：褐色、（土）黄色、铁红色； 气味：泥土味（城市污水）； 比重：略大于1（1.002
12、1.006）； 粒径：0.020.2 mm； 比表面积：20100cm2/ml； 活性污泥的含水率：99.299.8%。,2019年9月4日星期三,27,2.1.5 活性污泥中的微生物,活性污泥由细菌、真菌、原生动物、后生动物等微生物组成。 细菌：是活性污泥净化功能最活跃的成分。 主要菌种有：动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等。 其它微生物-原生动物、后生动物-在活性污泥中大约为103个/ml。,2019年9月4日星期三,28,2.1.6 细菌的基本特征,1) 绝大多数细菌都是好氧或兼性化能异养型原核细菌； 2) 在好氧条件下，具有很强的分解有机物
13、的功能； 3) 具有较高的增殖速率，世代时间仅为2030分钟； 4) 其中的动胶杆菌具有将大量细菌结合成为“菌胶团”的功能。,2019年9月4日星期三,29,活性污泥的特征,具有很强的吸附能力； 具有很强的分解、氧化有机物能力异化作用和同化作用； 具有良好的沉降性能絮状结构。,2019年9月4日星期三,30,2.1.7 传统推流式活性污泥法,主要优点：1) 处理效果好：BOD5的去除率可达9095%；2) 对废水的处理程度比较灵活，可根据要求进行调节。 存在问题：1) 为了避免池首端形成厌氧状态，不宜采用过高的有机负荷，因而池容较大，占地面积较大；2) 在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现
14、象，会浪费了动力费用；3) 对冲击负荷的适应性较弱。,2019年9月4日星期三,31,2.1.8 完全混合活性污泥法,主要特点：a.可以方便地通过对F/M的调节，使反应器内的有机物降解反应控制在最佳状态；b.废水一进入曝气池，就立即被大量混合液所稀释，所以对冲击负荷有一定的抵抗能力；c.适合于处理较高浓度的有机工业废水。 结构形式：合建式（曝气沉淀池）、分建式。,2019年9月4日星期三,32,2.1.9 曝气池的类型,按混合液在曝气池内的流态，分为推流式、完全混合式和循环混合式三种； 按曝气方式，分为鼓风曝气池、机械曝气池及机械鼓风曝气池； 按曝气池的形状，分为长方廊道形、圆形、方形以及环状
15、跑道形等四种； 按曝气池与二沉池的关系，分为合建式（即曝气沉淀池）和分建式两种。,2019年9月4日星期三,33,2.1.10 曝气的作用, 充氧：向活性污泥中的微生物提供溶解氧，满足其在生长和代谢过程中所需的氧量。 搅动混合：使活性污泥在曝气池内处于悬浮状态，与废水充分接触。,2019年9月4日星期三,34,2.1.11 曝气系统的设计计算,鼓风曝气系统： 求风量即供气量：求得需氧速率O2 ，根据供氧速率 =需氧速率，求得标准氧转移速率，求得供气量（m3/d） 或(m3/min)； 求风压（风机出口风压）：根据管路系统的沿程阻力、局部阻力、静水压力再加上一定的余量，得到所要求的最小风压。 根
16、据风量与风压选择合适的风机。,2019年9月4日星期三,35,曝气系统的计算方法,鼓风曝气系统,2019年9月4日星期三,36,曝气的原理与过程：,DO,CO2/H2O,压力、气量,2019年9月4日星期三,37,2.1.12 鼓风曝气装置,鼓风曝气装置可分为： （微）小气泡型、 中气泡型、 大气泡型、 水力剪切型、 水力冲击型等 。,2019年9月4日星期三,38, （微）小气泡型曝气装置：,由微孔透气材料（陶土、氧化铝、氧化硅或尼龙等）制成的扩散板、扩散盘和扩散管等； 气泡直径在2mm以下为小气泡； 气泡在200m以下者，为微孔； 氧的利用率较高，EA=1525%； 动力效率在2 kgO2
17、/kw.h以上； 缺点：易堵塞，空气需经过滤净化，扩散阻力大。,2019年9月4日星期三,39,微孔曝气器,曝气软管,2019年9月4日星期三,40, 中气泡型曝气装置：,气泡直径为26mm。 1) 穿孔管： 氧的利用率EA = 58%； 2) 新型中气泡型曝气装置： 散流式曝气器 氧的利用率EA = 812%。,2019年9月4日星期三,41,水力剪切型空气扩散装置：,利用装置本身的构造特点，产生水力剪切作用，将大气泡切割成小气泡，增加气液接触面积，达到提高效率的目的。如：螺旋曝气器等。 螺旋曝气器（p155图4-58、4-59）氧利用率EA = 610%。,2019年9月4日星期三,42,
18、 水力冲击型曝气器：,射流曝气：分为自吸式和供气式自吸式射流曝气器由压力管、喷嘴、吸气管、混合室和出水管等组成； 氧的利用率EA = 20%； 噪音小，无需鼓风机房； 一般适用于小规模污水厂。,2019年9月4日星期三,43,2.2 泥法的常见异常现象与对策,1、污泥腐化 现象：活性污泥呈灰黑色、污泥发生厌氧反应，污泥中出现硫细菌，出水水质恶化； 原因：1)负荷量增高；2)曝气不足；3)工业废水的流入等； 对策：1)控制负荷量；2)增大曝气量；3)切断或控制工业废水的流入。,2019年9月4日星期三,44,2、污泥上浮,现象：污泥沉淀3060min后呈层状上浮，多发生在夏季； 原因：硝化作用导
19、致在二沉池中被还原成N2，引起污泥上浮； 对策：减少污泥在二沉池的HRT。,2019年9月4日星期三,45,3、污泥解体,现象：在沉淀后的上清液中含有大量的悬浮微小絮体，出水透明度下降； 原因：污泥解体；曝气过度；负荷下降，活性污泥自身氧化过度； 对策：减少曝气；增大负荷量。,2019年9月4日星期三,46,4、泥水界面不明显,现象：泥水没有清晰的界面。 原因：高浓度有机废水的流入，使微生物处于对数增长期；污泥形成的絮体性能较差； 对策：降低负荷；增大回流量以提高曝气池中的MLSS，降低F/M值。,2019年9月4日星期三,47,5、污泥膨胀,指活性污泥质量变轻、膨大，沉降性能恶化，在二沉池中
20、不能正常沉淀下来，SVI异常增高，可达400以上。 5.1 丝状菌污泥膨胀 主要是由于丝状菌异常增殖而引起的，主要的丝状菌有：球衣菌属、贝氏硫细菌以及正常活性污泥中的某些丝状菌如芽孢杆菌属、某些霉菌等。,2019年9月4日星期三,48,污泥膨胀的“选择性理论”,认为活性污泥中主要存在着两大类群的细菌：菌胶团细菌和丝状细菌,2019年9月4日星期三,49,5.1.1 丝状菌污泥膨胀类型,(1) 低F/M比（即低基质浓度）引起的营养缺乏型膨胀；(2) 低溶解氧浓度引起的溶解氧缺乏型膨胀； (3) 高H2S浓度引起的硫细菌型膨胀。,2019年9月4日星期三,50,5.1.2 污泥膨胀的对策,5.1.
21、2.1 临时控制措施： (l) 污泥助沉法： 改善、提高活性污泥的絮凝性，投加絮凝剂如：硫酸铝； 改善、提高活性污泥的沉降性、密实性，投加粘土、消石灰等； (2) 灭菌法： 杀灭丝状菌，如投加氯、臭氧、过氧化氢等的药剂； 投加硫酸铜，可控制有球衣菌引起的膨胀。,2019年9月4日星期三,51,5.1.2.2 工艺运行调节措施,(1) 加强曝气：提高混合液的DO值；使污泥常处于好氧状态，防止污泥腐化，加强预曝气或再生性曝气； (2) 调节运行条件：调整进水pH值；调整混合液中的营养物质；如有可能，可考虑调节水温丝状菌膨胀多发生在20以上；调整污泥负荷，当超过0.35kgBOD /kgMLSS.d
22、时，易发生丝状菌膨胀。,2019年9月4日星期三,52,5.1.2.3 永久性控制措施：,在工艺中增加一个生物选择器，该法主要针对低基质浓度下引起的营养缺乏型污泥膨胀，其出发点就是造成曝气池中的生态环境有利于选择性地发展菌胶团细菌，应用生物竞争的机制抑制丝状菌的过度增殖，从而控制污泥膨胀。,2019年9月4日星期三,53,生物选择器,(1)好氧选择器：在曝气池之前增加一个预曝气池，使回流污泥与进水充分混合，其停留时间（530min，多为20min）的选择非常重要。,2019年9月4日星期三,54,生物选择器,好氧选择器： 缺氧选择器：高的基质浓度；菌胶团细菌在缺氧条件下（但有NO3）有比丝状菌
23、高得多的基质利用率和硝酸盐还原率； 厌氧选择器：其作用机制与缺氧选择器相似，即在厌氧条件下，丝状菌具有较低的多聚磷酸盐的释放速度而受到抑制。,2019年9月4日星期三,55,5.2 非丝状菌性膨胀,5.2.1 高粘性污泥膨胀： 现象：废水净化效果良好，但污泥难于沉淀，污泥颗粒大量随出水流失； 原因：进水中溶解性有机物浓度高，F/M值太高； 氮、磷缺乏或溶解氧不足；细菌将大量有机物吸入体内，不能及时降解，分泌过量的凝胶状的多糖类物质；这些物质中含有很多氢氧基而具有很高的亲水性，导致污泥中含有很高的结合水，使泥水分离困难。 对策：降低负荷，调整工况，加强曝气等。,2019年9月4日星期三,56,5
24、.2.2 低粘性污泥膨胀：,原因：进水中含有毒性物质，使污泥中毒，使细菌不能分泌出足够的粘性物质，从而不能有效形成絮凝体，导致泥水分离困难； 对策：控制进水水质，加强工业废水的预处理。,2019年9月4日星期三,57,6、 泡沫,主要有两种：化学泡沫和生物泡沫 6.1 化学泡沫 成因：洗涤剂或工业用表面活性物质等引起，呈乳白色。 控制对策：水冲消泡、加消泡剂。,2019年9月4日星期三,58,6.2 生物泡沫,成因：丝状菌（诺卡氏菌属）引起；呈褐色。 问题：可能致病；卫生、环境；影响曝气。 控制对策：加氯；排泥，缩短SRT；水冲或消泡剂无效。 根本原因：诺卡氏菌在较高温、富油脂类物质的环境中易于繁殖 。,2019年9月4日星期三,59,思考题,工业废水可生化性的评价方法有哪些？ 活性污泥法有效运行的基本条件是什么？ 活性污泥的特征及活性污泥中的微生物有哪些？ 活性污泥法的常见异常现象与对策有哪些？,2019年9月4日星期三,60,SBR工艺,
