1、水 处 理 工 程万 沙,第五节 生物处理法,一、废水生化处理基础：废水中的主要污染物有COD，BOD，悬浮物氨氮及油类，这些污染物排入地面水系后造成河流黑臭。废水的生化处理是利用微生物的新陈代谢作用，对废水中的污染物质进行转化与稳定，使其无害化的处理过程。对污染物进行转化与稳定的主体是微生物。,第五节 生物处理法,1、生物处理法的基本原理： 废水生物处理主要是通过微生物的新 陈代谢作用来实现的。参与这一过程的 微生物主要有细菌、真菌、原生动物、 后生动物以及藻类等，其中细菌起主要 作用。,第五节 生物处理法,（1）生物处理中常见的微生物：细菌：细菌是微小的单细胞生物，按其 外形可分为球菌、杆
2、菌和弧菌三种类型。在活性污泥中，除一般的细菌外。还存 在一些较高等的细菌，如单细胞的放线菌、 由许多细胞连接成的丝状菌。,第五节 生物处理法,真菌：真菌具有单细胞和多细胞两种形态， 前者细胞多呈圆形或椭圆形，常见的有酵母菌； 后者细菌呈丝状，分枝交织成团，统称霉菌。 在活性污泥中，大量霉菌的生长繁殖会引起污 泥膨胀。,第五节 生物处理法,原生动物：在生物处理中，主要的原 生动物有肉足虫类、鞭毛虫类、纤毛虫类 等，其中以纤毛虫类原生动物与废水处理 的关系最为密切，因为它爱吃细菌和有机 物。纤毛虫类按其运动方式可分为游泳型 和固着型两种，正常的活性污泥以固着型 纤毛虫为主，此时活性污泥生长良好，净
3、 化效果也较好。,第五节 生物处理法,后生动物：又称多细胞动物，主要有 轮虫、线虫等。轮虫以吞食有机物颗粒、 细菌、藻类以及小的原生动物为主。要求 较高的溶解氧，所以轮虫常在有机物含量 较低的水中出现，表明废水处理的效果较 好。活性污泥中线虫很多，无净化能力， 其出现表明污泥己培养成熟。,第五节 生物处理法,藻类：是一种单细胞或多细胞的植物。 富含蛋白质、脂肪等营养物质。藻类细胞内 有叶绿素，能进行光合作用，可以利用光能 将空气中所吸收的二氧化碳合成为细胞质， 放出氧气，增加水中的溶解氧。藻类在活性 污泥中很少，生物滤池表面可以见到，而生 物氧化塘则有多种种属的藻类。,第五节 生物处理法,（2
4、）微生物的新陈代谢：微生物在生命活动过程中，不断地从外 界环境中摄取营养物质，通过复杂的酶催化 反应将其加以利用，提供能量并合成新的生 物体，同时又不断地向外界环境排泄废物。 这种为了维持生命活动的过程与繁殖下一代 而进行的各种化学变化称为新陈代谢。,第五节 生物处理法,根据能量的释放及吸收，可将代谢分为分解代谢和合成代谢。在微生物的生命活动过程中，这两种代谢过程不是单独进行的，是相互依赖，共同进行的，分解代谢为合成代谢提供物质基础和能量来源，通过合成代谢又使生物体不断增加。两者密切配合推动了一切生物的生命活动。,第五节 生物处理法,1）分解代谢：高能化合物分解为低能化合物，物质由繁到简并逐级
5、释放能量的过程叫分解代谢，或称异化作用。一切生物进行生命活动所需要的物质和能量都是通过分解代谢提供的，所以说分解代谢是新陈代谢的基础。根据分解代谢过程对氧的需求，又可分为好氧分解代谢和厌氧分解代谢。,第五节 生物处理法,好氧分解代谢是好氧微生物和兼性微生物参与，在有溶解氧的条件下，将有机物分解为CO2和H2O，并释放出能量的代谢过程。C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+2880KJ,第五节 生物处理法,厌氧分解代谢是厌氧微生物和兼性微生物在无溶解氧的条件下，将复杂的有机物分解成简单的有机物和无机物（如有机酸、醇、CO2等），再被甲烷菌进一步转化为甲烷和CO2等，并释放出能量的代谢的过程
6、。C6H12O6+12KNO3 6CO2+6H2O+12KNO2+1796KJC6H12O6 2CH3CH2OH+2CO2+226KJ,第五节 生物处理法,2）合成代谢：微生物从外界获得能量，将低能化合物合成为生物体的过程叫合成代谢，或称同化作用。简言之，是微生物机体自身物质制造的过程。在此过程中，微生物体合成所需要的能量和物质可由分解代谢提供。,第五节 生物处理法,微生物的新陈代谢体系：,第五节 生物处理法,(3)酶及酶反应：微生物与废水中有机物作用时，一切化学反应都是在酶的催化条件下才能进行，酶是由活细胞产生的能在生物体内和生物体外起催化作用的生物催化剂。,第五节 生物处理法,酶有单成分酶
7、和双成分酶之分。单成分酶完全由蛋白质组成，这类酶蛋白质本身就具有催化活性，多数可以分泌到细胞体外催化水解，所以是外酶。,第五节 生物处理法,双成分酶是由蛋白质和活性原子基团相结合而成，蛋白质部分为主酶，活性原子基团一般是非蛋白质部分，此部分若与蛋白质部分结合较紧密时，称之为辅基，结合不牢固时，称之为辅酶。主酶与辅基或辅酶组成全酶，两者不能单独起催化作用，只有有机结合成全酶才能起催化作用，其中蛋白质部分是决定催化什么样的底物以及在什么部位发生反应，辅基和辅酶则决定催化什么样的化学反应。双成分酶（全酶）保留在细胞内，所以称之为内酶。,第五节 生物处理法,酶具有一般无机催化剂所共有的特点，更具其特殊
8、性能，主要表现以下几方面：催化效率高。对于同一反应，酶比一般化学催化剂的催化速度高106-1013倍。 酶的活性大小与环境条件密切相关，在高温、高压、强酸、强碱、重金属离子、紫外线以及高强辐射等条件下，都会因蛋白质变性而降低酶的催化活力，甚至使活力消失。因此，对废水的条件加以适当控制，以维持酶具有最高的活力。,第五节 生物处理法,有些物质如镁离子及钾离子等，对酶有激活作用，称为酶的激活剂，可以提高酶的活性。还有些物质，特别是一些重金属离子能降低酶的活性，称为酶的抑制剂，或称酶中毒，氛化物也是抑制剂的一种，所以对于氛化物废水，不宜采用生化法进行处理。,第五节 生物处理法,酶的专一性：酶对其所作用
9、的物质即底物有着严格的选择性。一种酶只能作用于一些结构极其相似的化合物，甚至只能作用于一种化合物而发生化学反应。所以，处理不同性质的废水，对微生物必须进行筛选和驯化，分别加以利用。,第五节 生物处理法,酶的活性还受废水中有机物浓度的影响，浓度提高，活性也增加，但是浓度高到一定程度之后，由于酶已全部和有机物结合，故浓度升高，反应速率反而下降。一般用生化法处理高浓度废水时，应先进行适当的稀释。,第五节 生物处理法,酶催化反应通常称之为酶促反应或酶反应。酶促反应速率受酶浓度、基质浓度、PH值、温度、反应产物、活化剂和抑制剂等因素的影响。,第五节 生物处理法,(4)微生物的生长：废水处理的过程实际上可
10、以看做是一种微生物的连续培养过程，即不断给微生物供给食物，使微生物数量不断增加。微生物的生长规律可用微生物生长曲线来描述，表示微生物在不同的培养环境下的生长情况及微生物的整个生长过程。按其生长速度的不同，生长曲线可划分为四个生长期。,第五节 生物处理法,微生物生长曲线：,第五节 生物处理法,在废水处理中，通过控制底物量（F） 与微生物量（M）的比值F/M，使微生物 处于不同的生长状况，从而控制微生物的 活性与废水处理的效果。一般废水处理中 常控制F/M在较低的范围内，利用平衡期 或内源代谢初期微生物的生长活动，使废 水中的有机物稳定化，以取得较好的处理 效果。,第五节 生物处理法,（5）微生物
11、的生长动力学：微生物增长的一些比较重要的先决条件主要有:碳源；能源；外部电子受体；适宜的物理化学环境；,第五节 生物处理法,2、微生物生长的影晌因素：废水生化处理是以废水中所含的污染物作为营养源，利用微生物的代谢作用使污染物被降解，废水得以净化。显然，如果废水中的污染物不能被微生物所降解，则生化处理是无效的。如果废水中的污染物可以被微生物降解，则可以获得良好的处理效果。,第五节 生物处理法,但是当废水突然进入有毒物质，或环境条件突然发生变化，超过微生物的承受限度时，将会对微生物产生抑制或毒害作用，使系统的运行遭到严重破坏。因此，进行生化处理时，给微生物的生长繁殖提供适宜的环境条件是非常重要的。
12、,第五节 生物处理法,生物处理对废水水质的要求主要有以下几个方面： pH值。在废水处理过程中，pH值不能有突然变动，否则将使微生物的活力受到抑制，以至于造成微生物的死亡。对好氧生物处理，pH值可保持在6-9范围内，对厌氧生物处理，pH值应保持在6.5-8之间。,第五节 生物处理法,温度。温度过高时，微生物会死亡，而温度过低，微生物的新陈代谢作用将变得缓慢，活力受到抑制。一般生物处理要求水温控制在20-40之间。,第五节 生物处理法,水中的营养物及其毒物。微生物的生长、繁殖需要多种营养物质，其中包括碳源、氮源、无机盐类等。水质经过分析后、需向水中投加缺少的营养物质，以满足所需的各种营养物，并保持
13、一定的比例关系。,第五节 生物处理法,氧气。根据微生物对氧的要求，可分为好氧微生物、厌氧微生物及兼性微生物。好氧微生物在降解有机物的代谢过程中以分子氧作为受氢体，如果分子氧不足，降解过程就会因没有受氢体而无法进行，微生物的正常生长规律就会受到影响，甚至被破坏。所以在好氧生物处理的反应过程中，一般需从外界供氧。一般要求废水中的溶解氧浓度维持在2-4mg/L左右为宜。,第五节 生物处理法,厌氧微生物对氧气很敏感，当有氧存在时，它们就无法生长。这是因为在有氧存在的环境中，厌氧微生物在代谢过程中由脱氢酶所活化的氢将会与氧结合形成H2O2，而厌氧微生物缺乏分解H2O2的酶，从而形成H2O2积累，对微生物
14、细胞产生毒害作用。所以厌氧处理设备要严格密封，隔绝空气。,第五节 生物处理法,有机物的浓度:进水有机物的浓度高，将增加生物反应所需的氧量，往往由于水中含氧量不足造成缺氧，影响生化处理效果。但进水有机物的浓度太低，容易造成养料不够，缺乏营养也使处理效果受到影响。一般进水BOD5值以不超过500-1000mg/L，不低于100mg/L为宜。,第五节 生物处理法,3、生物处理法的分类：生化处理方法主要分为好氧处理和厌氧 处理两大类型。按照微生物的生长方式，可分为悬浮生 长型和附着生长型两类；按照系统的运行方 式可分为连续式和间隙式；按照主体设备中 的水流状态，可分为推流式和完全混合式等。,第五节 生
15、物处理法,根据作用原理的不同，生物处理大致分类如下：,第五节 生物处理法,二、活性污泥法：1、传统活性污泥法：（1）基本原理：活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理废水的一类好氧生物处理方法，这种生物絮体称为活性污泥。在处理废水过程中，活性污泥对废水中的有机物具有很强的吸附和氧化分解能力。污泥中的微生物，在废水处理中起主要作用的是细菌和原生动物。,第五节 生物处理法,活性污泥处理废水中有机质的过程，分为两个阶段进行，即生物吸附阶段和生物氧化阶段。,第五节 生物处理法,l）生物吸附阶段：废水与活性污泥微生物充分接触，形成悬浊混合液，废水中的污染物被比表面积巨大且表面上含有多糖类活性物质的微生物
16、吸附和粘连。大分子有机物被吸附后，首先在水解酶作用下，分解为小分子物质。然后这些小分子与溶解性有机物在酶的作用下或在浓差推动下选择性渗入细胞体内，从而使废水中的有机物含量下降而得到净化。这一阶段进行得非常迅速，对于含悬浮状态有机物较多的废水，有机物的去除率是相当高的，往往在10-40min内，BOD可下降80%一90%。此后，下降速度迅速减缓。在这个阶段，吸附作用是主要的。生物氧化作用是次要的。,第五节 生物处理法,2）生物氧化阶段：被吸附和吸收的有机物质继续被氧化，这段时间需要很长，进行非常缓慢。在生物吸附阶段，随着有机物吸附量的增加，污泥的活性逐渐减弱。当吸附饱和后，污泥失去吸附能力。经过
17、生物氧化阶段吸附的有机物被氧化分解后，活性污泥又呈现活性，恢复吸附能力。,第五节 生物处理法,（2）活性污泥指标：衡量活性污泥数量和性能好坏的指标主 要有以下几项：1）活性污泥的浓度（MLSS）指1L混合液内所含的悬浮固体（MLSS） 或挥发性悬浮固体（MLVSS）的量，单位为 g/L或mg/L。污泥浓度的大小可间接地反映废水中所 含微生物的浓度。,第五节 生物处理法,2）污泥沉降比（SV%）：是指一定量的曝气池废水静置30nin后， 沉淀污泥与废水的体积比，用%表示。它反映污泥的沉淀和凝聚性能好坏。污 泥沉降比越大，越有利于活性污泥与水的 分离。,第五节 生物处理法,3）污泥容积指数（SVI
18、）：又称污泥指数，是指一定量的曝气池废 水经30nin沉淀后，1g干污泥所占有沉淀污 泥容积的体积，单位为mL/g。它实质是反映活性污泥的松散程度。污 泥指数越大，则 污泥越松散。,第五节 生物处理法,（3）活性污泥法基本流程：,第五节 生物处理法,（4）活性污泥法的分类：按废水和回流污泥的进入方式及其 在曝气池中的混合方式，活性污泥法可 分为推流式和完全混合式两大类。,第五节 生物处理法,推流式活性污泥曝气池有若干个狭长的 流槽，废水从一端进人，另一端流出。此类 曝气池又可分为平行水流（并联）式和转折 水流（串联）式两种。废水在池内的流动过 程中，底物降解。微生物增长，FIM沿程变化， 系统
19、在生长曲线某一段上工作。,第五节 生物处理法,完全混合式是废水进人曝气池后，在空气搅 拌作用下立即与池内活性污泥混合液混合，从 而使进水得到良好的稀释，污泥与废水得到充 分混合，可以最大限度地承受废水水质变化的 冲击。同时，由于池内各点水质均匀，F/M 一定，系统处于生长曲线某一点上工作。运行 时，可以调节F/M，使曝气池处于良好的工况 条件下工作。,第五节 生物处理法,按供氧方式分，活性污泥法可分为鼓风曝 气式和机械曝气式两大类：鼓风曝气式是采用空气（或纯氧）作 为氧源，以气泡形式鼓人废水中，适用于 长方形的曝气池，布气设备一般安装在曝 气池的底部，气泡在形成、上升和破坏时 向水传氧并搅动水
20、流。,第五节 生物处理法,机械曝气是用专门的曝气机械，剧烈地 搅动水面，使空气中的氧溶解于水中。曝气 机兼有搅拌和充氧作用，使系统接近于完全 混型。如果在一个长方形池内安装多个曝气 机，废水从一端进入，经几次机械曝气后， 从另一端流出，这种型式相当于若干个完全 混合式曝气池串联工作，适用于废水量很大 的处理系统。,第五节 生物处理法,(5)活性污泥法参数:1）污泥负荷：在活性污泥法中，一般将有机底物与活性 污泥的质量比（F/M)，即单位质量活性污泥 （ kgMLSS）或单位体积曝气池（m3）在单位时 间(d）内所承受的有机物量（ kgBOD），称为 污泥负荷。,第五节 生物处理法,有时为了表示
21、有机物的去除情况，也采 用去除负荷Lr,即单位质量活性污泥在单位时 间内去除的有机物质量。污泥负荷与废水处理效率、活性污泥特 性、污泥生成量、氧的消耗量有很大的关系， 废水温度对污泥负荷的选择也有一定的影响。,第五节 生物处理法,在一定的负荷范围内，随着污泥负 荷的升高。处理效率下降，处理水的底 物浓度升高。,第五节 生物处理法,各种废水污泥负荷与BOD去除率的关系：,第五节 生物处理法,(6)活性污泥系统的设计:1）曝气系统设计：活性污泥法是一种好氧生物处理法，有 机物的降解与有机体的合成都需要氧的参与， 没有充足氧气，好氧微生物不可能存在，更 不能发挥氧化分解的作用。同时作为一个有 效的处
22、理工艺，还必须使微生物、有机物与 氧充分接触,因此，混合搅拌作用也是不可 缺少的。通过曝气可以实现充氧与混合两个 目的。,第五节 生物处理法,曝气方法可分为以下二种:鼓风曝气:鼓风曝气就是利用鼓风机或 空压机向曝气池充人一定压力的空气，一方 面供应生化反应所需要的氧量，同时保持混 合液悬浮固体均匀混合，气压要足以克服管 道系统及扩散器阻力及扩散器上部的静水压。,第五节 生物处理法,常用的空气扩散器：,第五节 生物处理法,第五节 生物处理法,第五节 生物处理法,机械曝气:机械曝气大多以装在曝气池 水面的叶轮快速转动，进行表层充氧。按 转轴的方向不同，表面曝气分为竖式和卧 式两类。常用的有平板叶轮
23、、倒伞型叶轮 和泵型叶轮。,第五节 生物处理法,机械曝气装置：,第五节 生物处理法,机械曝气常用于曝气池较小的场合， 可减少动力消耗，维护管理也较方便。鼓 风曝气供应空气的伸缩性较大，曝气效果 也较好，一般用于较大的曝气池。,第五节 生物处理法,2)曝气池设计：曝气池类型:曝气池实际上是一个生化 反应器，按水力特征可分为推流式和完全混 合式以及二者结合式三大类。曝气设备的选用和布置必须与池型和水 力要求相配合。,第五节 生物处理法,曝气池类型：a、推流曝气池：推流曝气池的长宽比一 般为5-10，受场地限制时，长池可以折流。 废水从一端进，另一端出，进水方式不限， 出水多用溢流堰，一般采用鼓风曝
24、气扩散器。 池宽和有效水深之比一般为1-2，有效水深 最小为3m，最大为9m，超高0.5m。,第五节 生物处理法,根据横断面上的水流情况，又可分为平推 流和旋转推流，在平推流曝气池底铺满扩散 器，池中水流只有沿池长方向流动。在旋转 推流曝气池中，扩散器装于横断面的一侧， 由于气泡形成的密度差，池水产生旋流，即 除沿池长方向流动外，还有侧向流动。为了 保证池内有良好的旋流运动，池两侧墙的墙 脚都宜建成外凸450的斜面。,第五节 生物处理法,b、完全混合曝气池:完全混合曝气池平面 可以是圆形、方形或矩形。曝气设备可采用 有面曝气机，置于池的表层中心，废水从池 底中部进人。废水一进人池内，即在表面曝
25、 气机的搅拌下，立即与全池混合均匀，不像 推流式那样上下段有明显的区别。完全混合 曝气池可以和沉淀池分建或合建。,第五节 生物处理法,曝气池构造图：,第五节 生物处理法,曝气池的设计计算 曝气池（区）的经验设计计算方法主 要有负荷法和泥龄法。,第五节 生物处理法,2、吸附生物氧化法：吸附生物氧化法又称吸附生物降解法， 简称AB法。该法是在传统二段活性污泥法和高负 荷活性污泥法的基础上开发的一种生物处 理新工艺，属超高负荷活性污泥法。AB法 与传统活性污泥法相比，在处理效率、运 行稳定性、工程投资及运行费用等方面均 具有明显的优势，是一种非常有效的生物 处理方法。,第五节 生物处理法,AB法的工
26、艺流程图：,第五节 生物处理法,AB法工艺的主要特征：1）、A段在很高的负荷下运行，其负荷率通 常为普通活性污泥法的50100倍，污水停留时 间只有3040min，污泥龄仅为0.30.5d。污泥 龄较高，真核生物无法生存，只有某些世代短 的原核细菌才能适应生存并得以生长繁殖，A 段对水质、水量、PH值和有毒物质的冲击负荷 有极好的缓冲作用。A段产生的污泥量较大， 约占整个处理系统污泥产量的80%左右，且剩 余污泥中的有机物含量高。,第五节 生物处理法,2）、B段可在很低的负荷下运行，负荷范围 一般为0.15kgBOD/(kgMLSS.d)水力停留时间 为25h，污泥龄较长，且一般为1520d。
27、在B 段曝气池中生长的微生物除菌胶团微生物外， 有相当数量的高级真核微生物，这些微生物世 代期比较长，并适宜在有机物含量比较低的 情况下生存和繁殖。3）、A段与B段各自拥有独立的污泥回流 系统，相互隔离，保证了各自独立的生物反应 过程和不同的微生物生态反应系统，人为地设 定了A和B的明确分工。,第五节 生物处理法,工作机理：1）、开放式系统原理：AB工艺中不设初沉池，从而使污水中的微 生物在A段得到充分利用，并连续不断的更新， 使A段形成一个开放性的、不断由原污水中生 物补充的生物动态系统。,第五节 生物处理法,AB法工艺的优点：1）对有机底物去除效率高。2）系统运行稳定。主要表现在：出水水质
28、 波动小，有极强的耐冲击负荷能力，有良好的 污泥沉降性能。3）有较好的脱氮除磷效果。4）节能。运行费用低，耗电量低，可回收 沼气能源。经试验证明，AB法工艺较传统的一 段法工艺节省运行费用20%25%。,第五节 生物处理法,AB工艺的缺点：1）A段在运行中如果控制不好，很容易产生 臭气，影响附近的环境卫生，这主要是由于A段 在超高有机负荷下工作，使A段曝气池运行于厌 氧工况下，导致产生硫化氢、大粪素等恶臭气体。,第五节 生物处理法,2）当对除磷脱氮要求很高时，A段不宜按AB 法的原来除处有机物的分配比去除BOD55%60%， 因为这样B段曝气池的进水含碳有机物含量的 碳/氮比偏低，不能有效的脱
29、氮。,第五节 生物处理法,3）污泥产率高，A段产生的污泥量较大，约 占整个处理系统污泥产量的80%左右，且剩余 污泥中的有机物含量高，这给污泥的最终稳定 化处置带来了较大压力。,第五节 生物处理法,3、间歇式活性污泥法（SBR）：间歇式活性污泥法也称序批式活性污泥 法，是由一个或多个SBR池组成，运行时废水 分批进入池中，依次经历5个独立阶段，即进 水、反应、沉淀、排水和闲置。进水及排水 用水位控制，反应及沉淀用时间控制，一个 运行周期的时间依负荷及出水要求而异，一 般为4-12h，其中反应占40%，有效池容为周 期内进水量与所需污泥体积的和。,第五节 生物处理法,SBR工艺与传统活性污泥法、
30、A/O法、 AB法、氧气沟等生物处理法比较：具有 流程简单、管理方便、基建投资省、处 理效果好、同时最重要的一点是非常适 合中小型城市污水处理厂脱氮降磷要求。,第五节 生物处理法,SBR工艺操作过程：,进水 格栅 沉砂池 沉砂池 初次沉淀池 间歇式暴气池 出水,第五节 生物处理法,基本操作运行程序如下： （1）进水： 污水连续进入连续曝气DAT池经连续曝气后， 通过DAT池与间歇曝气IAT池之间导流设施进 入IAT池。DAT不直接排放处理水，因此不像 连续进连续出水的活性污泥法容易受负荷变 化的影响。,第五节 生物处理法,（2）反应： 反应工艺分两部分进行。首先发在连续曝气 DAT池。该池在连
31、续进水的同时连续曝气。 去除有机物的机理和操作与连续流活性污泥 法相同。 反应工序的第二部分发生在间歇曝气IAT池， 经DAT池初步生物处理的污水连续进入IAT。 按工艺设置进行一定时间的曝气以达到好氧的 目的。,第五节 生物处理法,（3）沉淀： 沉淀工序仅发生在IAT池。当IAT池停止曝 气以后，活性污泥絮体开始重力沉淀和泥水分 离。IAT池的沉淀工序相当于连续流活性污泥 法中的二次沉淀池功能。,第五节 生物处理法,（4）排水： 排水工序只发生在IAT池。池池水位达到最高水位，并经过沉淀工艺以后，上清液由设置在IAT地末端的滗水器缓慢排出地外。当池水位达到处理周期开始时的最低水位时，停止滗水
32、。,第五节 生物处理法,（5）闲置： 在间歇曝气池（IAT）地沉淀后到下个周 期开始期间可视污水的性质设置一闲置期，在 该时段内可根据需要进行搅拌或曝气。在厌氧 条件下搅拌比好氧条件下的曝气要省能量，同 时对保持污泥的活性也是有利的。在以脱磷为 目的的装置中，剩余污泥的排放一般是在闲置 工序之初和沉淀工序的最后进行。,第五节 生物处理法,工艺特点 ： （1）运行稳定，处理效率高，出水质量好。 （2）处理构筑物少，处理流程简化。 （3）建设费用少，自动化程度高，操作运 行简单，调度灵活。 （4）节省占地面积。 （5）可达到脱磷脱氮的目的。,第五节 生物处理法,4、延时曝气法：也称完全氧化法，与普
33、通活性污泥法相比， 由于采用的污泥负荷很低，曝气时间长，约24 -48h，因而曝气池的容积大，处理单位废水所 消耗的空气量多，仅适用于废水处理量较小的 场合。该方法大多采用完全馄合曝气池，不设 初沉池，曝气中的污泥浓度较高，达到3- 6g/l， 但微生物处于内源呼吸阶段，剩余污泥量少， 污泥有很高的稳定性，泥粒细小，不易沉淀， 因此二沉池停留时间长，BOD5的去除效率大 约75%一95%，运行时对氮磷的要求低，适应冲 击的能力强。,第五节 生物处理法,三、生物膜法：生物膜法是另一种好氧生物处理法。活 性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动着的括性 污泥来分解有机物的。而生物膜法是通过废 水同生物膜接触
34、，生物膜吸附和氧化废水中 的有机物并同废水进行物质交换，从而使废 水得到净化的过程，常用的有生物滤池、塔 式滤池、生物转盘、生物接触氧化和生物流 化床等。,第五节 生物处理法,生物膜法具有以下特点：固着于固体表面上的生物膜对废 水水质、水量的变化有较强的适应性， 操作稳定性好。不会发生污泥膨胀，运行管理较 方便。,第五节 生物处理法,由于微生物固着于固体表面，即使增 殖速度慢的微生物也能生长繁殖。而在活性 污泥法中，世代期比停留时间长的微生物被 排出曝气池，因此，生物膜中的生物相更为 丰富，且沿水流方向膜中生物种群具有一定 分布。因高营养级的微生物存在，有机物代 谢时较多的转移为能量，合成新细
35、胞即剩余 污泥量较少。,第五节 生物处理法,采用自然通风供氧。活性生物难以人为控制，因而在运行 方面灵活性较差。由于载体材料的比表面积小，故设备 容积负荷有限，空间效率较低。,第五节 生物处理法,1、生物接触氧化法：生物接触氧化池：接触氧化池内用鼓风 或机械方法充氧，填料大多为蜂窝型硬性填 料或纤维型软性填料。,第五节 生物处理法,生物接触氧化池构造示意图：,第五节 生物处理法,接触氧化池填料的选择，要求比表面积 大、空隙率大，水力阻力小，性能稳定。垂 直放置的塑料蜂窝管填料曾经广泛采用。这 种填料比表面积较大，单位填料上生长的生 物膜数量较大。但是这种填料各蜂窝管间互不相通，当负 荷增大或布
36、水均匀性较差时，则易出现堵塞， 此时若加大曝气量，又会导致生物膜稳定性 变差，周期性的大量剥离。,第五节 生物处理法,网状填料中，水流可以四面八方连通， 相当于经过多次再分布，从而防止了由于 水气分布不均匀而形成的堵塞现象。缺点 是填料表面较光滑，挂膜缓慢，稍有冲击， 就易于脱落。,第五节 生物处理法,软性填料，由纵向安设的纤维绳上绑 扎一束束的造纤维丝，形成巨大的生物膜 支承面积，这种填料耐腐蚀、耐生物降解， 不堵塞，造价低，体积小，质量轻，易于 组装，适应性强，处理效果好。但这种填 料在氧化池停止工作时，会形成纤维束结 块，清洗较困难。,第五节 生物处理法,接触氧化池填料：,第五节 生物处
37、理法,2、塔式生物滤池：塔式生物滤池是在床式生物滤池的基础 上发展起来的，是一种新型的大处理量的生 物滤池，滤料采用孔隙率大的轻质塑料滤料， 滤层厚度大，从而提高了抽风能力和废水处 理能力。塔式生物滤池进水负荷特别大，自 动冲刷能力强，只要滤料填装合理，不会出 现滤层堵塞现象。,第五节 生物处理法,塔式生物滤池：,第五节 生物处理法,3、生物转盘：生物转盘是一种新颖的废水处理装置， 又称为浸没式生物滤池。其工作原理与生 物滤池基本相同，但其构造却完全不一样。 生物转盘是由固定在一根轴上的许多间距 很小的圆盘或多角形盘片组成。,第五节 生物处理法,盘片作为生物膜的载体，当生物膜处于 浸没状态时，
38、废水有机物被生物膜吸附， 而当它处于水面上时，大气的氧向生物膜 传递，生物膜内所吸附的有机物氧化分解， 生物膜恢复活性。这样，生物转盘每转动 一圈即完成一个吸附和一个氧化周期。转 盘不断地转动，上述过程不停地循环进行， 使废水得到净化。剥落的生物膜随水流人 沉淀池，将水与污泥分开。,第五节 生物处理法,与生物滤池相同，生物转盘无污泥回流 系统，为了稀释进水，可考虑出水回流，但 是生物膜的冲刷不依靠水力负荷的增大，而 是通过控制一定的盘面转速来达到。生物转盘的优点是操作简单，生物膜与 废水接触的时间可以通过调整转盘转速加以 控制，故适应废水负荷变化的能力强。其缺 点是转盘材料造价高，机械转动部件
39、容易 损坏，投资较高。,第五节 生物处理法,生物转盘工艺流程图：,第五节 生物处理法,4、生物膜废水处理技术新进展：早期出现的生物滤池（普通生物滤池）虽 然处理污水效果较好，但其负荷比较低，占地 面积大，易堵塞，其应用受到了限制。后来人 们对其进行了改进，如将处理后的水回流等， 从而提高了水力负荷和BOD负荷，这就是高负荷 生物滤池。,第五节 生物处理法,四、厌氧生化处理： 1、厌氧生物处理原理：废水厌氧生物处理是环境工程与能源工程 中一项重要技术。是有机废水强有力的处理 方法之一。,第五节 生物处理法,由于世界能源的紧缺，能产生能源的废水厌 氧技术得到重视，不断开发出新的厌氧处理工 艺和构筑
40、物。大幅度地提高了厌氧反应器内活 性污泥的持留量，使废水的处理时间大大缩短， 处理效率成倍提高。特别在高浓度有机废水处 理方面逐渐显示出它的优越性。,第五节 生物处理法,废水的厌氧生物处理是指在无分子氧的条 件下通过厌氧微生物（或兼氧微生物）的作用， 将废水中的有机物分解转化为甲烷和二氧化碳 的过程，所以又称厌氧消化。厌氧生物处理实 际上是一个复杂的生物化学过程，厌氧过程主 要依靠三大主要类群的细菌，即水解产酸细菌、 产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。,第五节 生物处理法,厌氧过程分为三个连续的阶段，即水解酸 化阶段、产氢产乙酸阶段、产甲烷阶段；,第五节 生物处理法,三个阶段的反应速率
41、因废水性质的不同 而异。而且厌氧生物处理对环境的要求比好 氧法要严格。一般认为，控制厌氧生物处理 效率的基本因素有两类:一类是基础因素，包 括微生物量（污泥浓度）、营养比、混合接 触状况、有机负荷等；另一类是周围的环境 因素，如温度、PH值、氧化还原电位、有毒 物质的含量等。,第五节 生物处理法,厌氧生物处理的主要影响因素有pH值、碳 氮化、温度、阻抑物等。(1)pH值：消化过程的pH值应控制在6.7-7.2为宜。(2)碳氮比:碳氮比值控制的适宜范围以20:1-30:1为宜。(3)温度：温度对厌氧消化有很大影响，因为温度直接影响生化反应速率的快慢。,第五节 生物处理法,(4)阻抑物：厌氧消化过
42、程的阻抑物主要为重金属离子 和阴离子。1）重金属离子的阻抑作用：重金属离子对甲烷消化所起的阻抑作用有 两个方面:与酶结合，产生变性物质；重金 属离子及其碱性化合物的凝聚作用，使酶沉淀。2）阴离子的阻抑作用：阴离子的阻抑作用最大的是硫化物。,第五节 生物处理法,2、普通厌氧消化池：普通消化池的优点是:可以直接处理悬浮固体 含量较高或颗粒较大的料液，消化反应和固液 分离在同一个池进行，结构简单。其缺点是无法保持或补充厌氧活性污泥，消 化池内难以保持大量的微生物；无搅拌的消化 池会出现料液分层现象，微生物不能与料液均 匀接触，消化效果差。,第五节 生物处理法,普通厌氧消化池：,第五节 生物处理法,消
43、化池要进行搅拌，常用的搅拌方式有 三种:机械搅拌；沼气搅拌，即用压缩 机将沼气从顶部抽出，再从池底充人，进行 循环搅拌；循环消化液搅拌，即在池内设 射流器，池外设置的水泵将循环消化液经射 流器重新打人消化池内，射流器喉管吸入的 是消化产生的沼气。,第五节 生物处理法,3、厌氧接触消化池：为了克服消化不能保持或补充厌氧污泥的 缺点、在普通消化池后设置一沉淀池，将污泥 沉淀后回流至消化池，一方面可以保持消化池 内污泥的浓度，同时出水中污泥的含量少，水 质稳定。,第五节 生物处理法,厌氧接触法工艺流程图：,第五节 生物处理法,从消化池排出的混合液在沉淀池中进行固 液分离有一定的困难。原因有二:一方面
44、由于 混合液中污泥上附着大量的微小沼气泡，易引 起污泥上浮；同时，由于混合液中的污泥仍具 有产甲烷活性，在沉淀过程中仍能继续产气， 从而妨碍污泥颗粒的沉降和压缩。因此，混合 液在进入沉淀池前要进行脱气处理。,第五节 生物处理法,常用的脱气方法有以下几种：1）真空脱气：由消化池排出的混合液经真空 脱气器，将污泥絮体上的气泡除去。2）热交换器急冷法脱气：将混合液进行急速 冷却，以控制污泥继续产气，从而使厌氧污泥有 效地沉淀。3）絮凝沉淀：向混合液中投加絮凝剂，使厌 氧污泥凝聚成大颗粒，以加速沉降。4）用超滤器代替沉淀池，改善固液分离效果。,第五节 生物处理法,设有真空脱气器和热交换 器的厌氧接触法
45、工艺流程：,第五节 生物处理法,厌氧接触法的特点:消化池内污泥浓度较高。耐冲击能力强；消化池的容积负荷较普通消化池高，水 力停留时间比普通消化池大大缩短；可以直接处理悬浮固体含量较高或颖粒 较大的料液，不存在堵塞问题；混合液经沉淀后，出水水质好，但需增 加沉淀池、污泥回流和脱气等设备；,第五节 生物处理法,6、厌氧滤池：厌氧滤池又称厌氧固定膜反应器，滤池呈 圆柱形，池内装放填料，池底和池顶密封。厌 氧微生物附着于填料的表面生长，当废水通过 埃料层时，在填料表面的厌氧生物膜作用下， 废水中的有机物被降解。并产生沼气，沼气从 池顶部排出。滤池中的生物膜不断地进行新陈 代谢，脱落的生物膜随出水流出池
46、外。,第五节 生物处理法,厌氧滤池工艺图：,第五节 生物处理法,废水从池底进入，从池上部排出，称升 流式厌氧撼池；废水从池上部进入，以降流 的形式流过填料层，从池底部排出，称降流 式厌氧滤池。,第五节 生物处理法,对厌氧生物滤池采取如下改进:出水回流，使进水有机物浓度得以稀释， 同时提高池内水流的流速，冲刷滤料空缭中 的悬浮物，有利于消除滤池的堵塞。此外， 对某些酸性水，出水回流起到中和作用，减 少中和药剂的用量。为了避免堵塞，仅在滤池上部和中部各 设置一填料薄层，空隙率大大提高，处理能 力增大。,第五节 生物处理法,采用平流式厌氧生物滤池，滤池前段下部 进水，后段上部溢流出水，顶部设气室，底
47、部 设污泥排放口，使沉淀悬浮物得到连续排除。采用软性填料。软性填料空隙率大，可克 服堵塞现象。,第五节 生物处理法,厌氧生物滤池的特点如下：由于填料为微生物附着生长提供了较大 的表面积，滤池中的微生物数量较高，而且生 物膜停留时间长，平均停留时间长达100d左右， 因而可承受的有机容积负荷高，COD容积负荷 为2-16kgCOD/m3.d，且耐冲击负荷能力强；废水与生物膜两相接触面大，强化了传 质过程，因而有机物去除速度快；,第五节 生物处理法,微生物附着生长为主，不易流失，因此不 需污泥回流和搅拌设备；启动或停止行动后再启动比前述厌氧工艺 法时间短。但该工艺也存在一些问题:处理含悬 浮物浓度
48、高的有机废水。易发生堵塞，尤以进 水部位更严重。滤池的清洗也还没有简单有效 的方法；,第五节 生物处理法,7、厌氧流化床：厌氧膨胀床和流化床，床内填充细小的固 体颗粒作载体。常用的载体有石英砂、无烟煤、 活性炭、陶粒和沸石等，粒径一般为0.2-1mm. 废水从床底部流入，向上流动。为使填料层膨 胀或流化，常用循环泵将部分出水回流，以提 高床内水流的上升速度。,第五节 生物处理法,厌氧膨胀床和流 化床的工艺流程图：,第五节 生物处理法,与其他厌氧生物反应器相比较，厌氧流化 床有以下特点：颗粒的载体为微生物附着生长提供较大 的表面积，使床内具有很高的微生物浓度 （一般为30gVSS/L左右），因此
49、，有机物容 积负荷较大10-40kgCOD/(M3.d)，水力停 留时间短，具有较好的耐冲击负荷能力，运 行稳定；,第六节 污泥处理与处置,污水厂的污泥是指处理污水所产生的固 态、半固态及液态的废弃物，除灰分外，含 有大量的水分（90-95%）、挥发性物质、病 原体、寄生虫卵、重金属、盐类及某些难分 解的有机物，体积非常庞大，且易腐化发臭， 如不加处理的任意排放会对环境造成严重的 污染。,第六节 污泥处理与处置,一、污泥的来源、特性及处理方法：1、污泥的来源：（1）初次沉淀污泥来自初次沉淀池，其性 质随废水的成分而异。（2）二沉池污泥来自生化处理系统二次沉 淀池的污泥称二沉池污泥，其中，活性污泥法 二沉池多余外排部分的污泥称剩余活性污泥。,第六节 污泥处理与处置,（3）消化污泥生污泥（初次沉淀池、二沉 池污泥）经厌氧消化处理后产生的污泥称为消 化污泥。（4）化学污泥用混凝、化学沉淀等化学方 法处理废水所产生的污泥称为化学污泥。,第六节 污泥处理与处置,2、污泥的特性：(1)含有机物多，性质不稳定，易腐化发臭；(2)有毒有害污染物的含量高，废水处理过 程中许多有害物质富集到污泥中；(3)含水率高，呈胶状结构，不易脱水；(4)可用管道输送；(5)含较多植物营养素，有肥效；(6)含病原菌及寄生虫卵，流行病学上不安全。,
