前言 现已出版的有关废水生物处理技术的书籍中，大多沿袭传统 的分类方法，着重论述已有成功工业化运行经验的活性污泥法和 生物膜法等，也有个别涉及对活性污泥法的曝气和操作运行方式 进行改进以及生物转盘、接触氧化、生物流化床等比较新颖的技 术，但生物处理方法作为水处理工程领域十分活跃的分支，正在 以惊人的速度发展变化着。随着人们对排水水质要求的提高和越 来越多复杂水质的出现，新的废水生物处理工艺和方法不断产 生，许多传统的方法和概念不断得以更新。因此，对近十年来的 研究与实践成果加以归纳总结，比较系统地介绍这些新方法的工 艺流程、运行机理和应用效果，使读者对目前该领域的发展现状 有一概括的了解，是作者编著本书的主要目的，而且，随着该技 术的继续发展，对传统的类别概念产生冲击在所难免。 本书的取材是以80年代末以来国内外发表的有关废水生物 处理的研究论文为主，其内容涉及除污泥消化处理之外的所有废 水生物处理技术和方法。本着求新的目的，书中对许多传统方法 未加或只是稍加论述。全书共分九章，其中前七章基本按照反应 器形式的不同，介绍各种单元操作方法和处理工艺，后两章着重 介绍目前比较热门的生物难降解物质处理和生物脱氮的研究发 展状况。书中的分类方法不尽合理，例如将生物转盘列入固定床 生物处理技术中加以介绍，仅是从它截然不同于生物流化床但又 是生物膜法而考虑的。 本书由耿安朝、张洪林共同编著，张洪林统一修订成书。由 于水平的局限，谬误之处恳请读者指正。 编者 1997年2月
录 前育 第一章绪论 1.1废水生物处理方法 1.2生物处理方法的发展 6 第二章活性污泥法现代工艺 2.1活性污泥法概况. 2.11基本特征 212活性污泥法的种类 3 3.1.3活性污泥法的发展. 14 2.2吸附生物降解(AB)I艺 .16 2,2.}艺流程. 22.2染物去除机理..117 223」:艺特点与设计参数 224AB艺的应用 23序批式间歇反应器(SBR) .28 2.3.1I:艺流程利特点 28 232SBRI艺的运行机理 29 233SBRI艺的应用. .36 24膜分离活性污泥法. 3 24.l1艺流程利特点 .39 242膜分离装置与性能 24.3膜分离活性污泥法的应用. 45 25其它方法 ,…,49 2.5.] LINPOR T艺.∴ 49 2.52井式曝气法 .5
253氧化沟. 果丰、 4 第三章固定床生物处理技术 3.1概述 3.2生物滤池及其发展 321干床生物滤池 322浸没式生物滤池 68 3.23活性生物滤池 70 33活性炭生物膜法 72 3.3.1工艺特征 72 332基质去除动力学 333活性炭生物膜法处理效果 34软性载体生物膜法 .78 34.1工艺特征 甲甲, 78 342生物膜的性质 省:,dD4b甲·.· 343软性载体膜法的运行效果 1省 35生物砂滤系统. 83 3.5.1概述 ∴.83 352结构与流程… 85 353生物砂滤法处理的效果 8 36附着生长环流反应器(AGCR) 8 361工艺特征 88 362生物膜的性质 .90 36.3AGCR系统的运行效果 92 37生物转盘(RBC) 93 ′3.7.1RBC技术与发展 93 372RBC膜的结构与特性…………………95 373RBC系统的数学模拟 100 38生物接触氧化法………………103 3.81概述
3.82.艺设计与运亍原理 106 383应用实例 108 第四章流化床生物处理:术.……….12 4.1概述 112 4.2好氧流化床反应器. 114 4,2.1L艺流程. ∴,】14 422运行机理 42.3应用举例 ,,,中 ,121 4.3厌氧流化床反应器 124 4.3.11艺流程 124 4.32运行机理.… 127 43.3应用举例.……132 44上流式厌氧污泥床(UASB) 136 44.】工艺流程. ,,鲁由着由由d+· .136 4.42运行机理 ,137 44.3应用实例 .143 算五章典型的生物处理雌合工艺 149 51单级A/O工艺 ∴,,149 5.1.1工艺流程.……,149 512影响A/O工艺运亍的因素. 150 5.2A-A/O工艺 I53 521工艺流程 ∴4153 522A-A/O艺的运亍机理, 155 523应用实例.……158 53其它A/O工艺.161 531单级OA工艺 n161 532O-AO工艺 164 533A1-A2O1-O2系练 ······,··,甲···甲 165 54厌氧消化-SBR⊥L艺……167
54.1J:艺流程.…. .167 542UBF段运行效果 169 543SBR段运行效果 114,d ,169 算六章稳定塘污水处理技术 175 6.1概述 5 6.,2稳定塘系统现状 177 62.1处理-贮存塘系统.……………178 6.22多级生态处理与利用系统.… ∴179 623沟塘结合系统. 180 624山区和丘陵地区的稳定塘系统 180 6.25污水-海水生态塘系统 ,….181 62.6高浓度有机废水的多级塘处理系统……182 62.7病原微生物污水氧化塘处理系统.……182 6、3稳定塘的设计.…………182 631稳定塘的理论设计参数 182 632厌氧塘的设计 185 633兼性塘的设计...……187 6.34熟化塘的设计 188 64高级综合塘系统(AIPS) ∴.∴189 64.1AIPS系统工艺流程. 189 642AIPS系统的特点 .19l 643AIPS系统在我国的应用前景…………93 第七章固定化微生物技术.………195 71概述 申甲甲,,·,·甲,号甲·甲·甲 72微生物的固定化方法 73固定化微生物在水处理中的应用 731固定化微生物法的特点 7.32固定化微生物法的应用. …200 733应用实例 ∴207
74今后的研究课题 210 第八章难降解有机物的生物处理 8.1废水的可生化性 215 8.2降解技术现状… 218 821生物处理技术 219 8.22生物炭降解及吸附1:艺.……,24 823化学氧化[艺 226 824物理处理法工艺. 229 82.5化学、物理与生物联合工艺….230 83需氧填料床生物反应器除毒工艺技术 23 84旋转生物膜接触反应器(RBC)脱毒技术.238 85酶催化聚合与沉淀分离技术的典型应用.241 86生物炭处理技术的典型应用 246 第九章废水生物脱氯技术 252 9.1生物脱氮机理及技术概述 2 9,2活性污泷法脱氮新技术 258 9,21超滤与活性污复合技术脱氮 258 922凝聚生化膜分离组合艺 261 93固定床式生物膜法处理氨氮废水 265 931同定床生物硝化技术 265 932AO组合工艺处理氨氮废水 270 94三相流化床式生物膜反应器处理氨氮废水 277 9.5组合式连续旋转生物接触器(RBC)脱氮技木…287 96浸入生物膜反应器(SBR)的强化硝化艺技术292
第一章绪论 1.1废水生物处理方法 废水处理方法传统上分为生物法和物理化学法两太类。对于 常规的水处理流程而言,视其对排放水质的要求不同,一般包括 三段处理工序。其中,一级处理( Primary treatment).主要用于 去除粗粒固体、悬浮固体、大粒径胶体等。二级处理( Secondary treatment)旨在去除废水中的有机物并进一步降低悬浮固体的含 量,由于这一工序通常是由生物法来完成,因此生物处理技术成 为二级处理的主要方法。对废水的深度处理又称为三级处理 ( Tertiary treatment),一般指去除氮、磷和其它微量杂质的过 程 废水的生物处理主要是利用徽生物的生命活动过程,对废水 中的污染物进行转移和转化作用,从而使废水得到净化的处理方 法。该方法的主要特征是应用微生物特别是细菌,并在为充分发 挥微生物的作用而专门设计的生化反应器中,将废水中的污染物 转化为微生物细胞以及简单形式的无机物。因此,废水的生物处 理方法可根据所利用的微生物种类和条件的不同、所采用的生化 反应器型式不同以及所要处理的废水性质不同,而划分为多种类 型,并且其中许多方法已具有传统的名称。表1-给出废水生物 处理方法的分类。 (1)按所利用的微生物种类分类 从废水生物处理技术所用的微生物种类上看,主要包括好氧 微生物、兼性微生物、厌氧微生物、藻类等。利用好氧(包括兼 性)微生物的代谢过程对废水污染物进行处理的方法称为好氧
法,该方法的特征是必须向废水中提供充足的氧,以确保微生物 的好氧环境。好氧法为日前应用最普遍的生物处理技术,它具有 处理效率高、速度快、基建投资少、运行经验丰富竽特点,但不 足之处在于它的高运转费用。随着石油化学业的发展,越来越 复朵的废水对常规的好氧法提出严峻挑战。 衰1-1废水生物处理方法的分类 划分依据 方法举例 好氧(兼性)微生物活性污泥法、搂触氧化法等 撤生物种类 厌氧微生物 厌氧污泥床、厌氧滤池等 藻类 妤氧塘、兼性塘、厌氧塘等 徽生物生长方式[悬浮生长 活性污泥法、氧化沟等 附特生长 物滤池、生物转盐等 完全混合式 完全混合式曝气池、曝气塘等 间歇式 间歇消化池、SBR装置等 反应型式 推流式 推流式嗶气池、氧化沟等 固定床 生物滤池、接触氧化法等 流化床 好氧流化床、厌氧流化床等 上转式 生物转盘等 厌氧法是在绝氧条件下,利用厌氧微生物的代谢过程对有机 污染物进行降解处理。传统的厌氧法由于反应速度慢、水力停留 时间长、反应器庞大等不足,因此其应用主要局限在对污泥的厌 氧处理方面。但是,随着多种高传质速率反应器的出现和对处理 水质要求的提高,厌氧法在处理高浓度难降解有机废水和生物脱 氮等方面,已经显现出越来越大的发展潜力。 塘沟技术是主要利用藻类的水处理方法,包括奷氧塘、兼性 塘、厌氧塘等。该技大历史最为悠久,在地皮不太紧张的地区, 由于其投资节省利运行管理方便等特点,目前仍是行之有效的方
法。根据我国的国情,因地制宜发展塘沟技术是解决目前水处理 设施底子薄、所需处理水量大的重要途径。 (2)按微生物的生长方式分类 为充分发挥微生物的作用,提高生化反应的效率,必须为微 生物的生长提供合适的场所和条件。根据微生物在反应器内的生 长方式不同,可将废水的生物处理技术分为悬浮生长法 ( Suspended growth)和附着生长法( Attached growth)两类。 悬浮生长法以活性污泥法为典型代表,它的基本特征是起降 解基质作用的絮状微生物培养体,呈悬浮状态生长存在于反应器 中。而附着生长法传统上称为生物膜法,生物滤池和生物转盘法 都属于该种类型。它的特征是用于水处理的微生物培养体,以膜 状生长在填料表面上。 (3)按反应器的型式分类 为使进行废水生物处理的这种生化操作能够实现高效率,人 们设计开发了各种形式的反应器。按照反应器的类型进行分类, 其优点在于不管在反应器内部发生什么样的生化过程,只要反应 器形式一定,即可用该类单元操作的模型考虑和解决问题。图1-1 为常见的生化反应器类型。 A-2 B-I B-2
B-4 ,[→ E-3 F-1 F2 图1-生化反应器的类型 图中CS为细胞分离。 A:单级CSTR:1-细胞不回流:2细胞冋流 B:多级CSTR:1-简单串联;2-多绂投加堪质;3-细胞同流的简单串联 4-多级投加基质和细胞回流 C:分批式反应器 D:推流式反应器 上:填充塔;!-简单塔:2-细胞分离蕻冋流:3-綑胞分离后冋流 F:转盘式反应器:1-没有网流;2有叫流