《废水生物处理原理与工艺》课程教学资源（讲义）第一讲 污水的物理处理法（共六章）

废水生物处理原理与工艺 污水的物理处理法 第一章概述 1.1生物处理的目的和重要性 1.1生物处理的目的和重要性 废水生物处理的目的 1)絮凝和去除废水中不可自然沉淀的胶体状固体物 2)稳定和去除废水中的有机物 3)去除营养元素氮和磷。 废水生物处理的重要性 l)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: 2)废水中氮的去除一般来说只有依靠生物法 3)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 4)大多数工业废水处理厂也是以生物法为主体的。 1.1.2微生物在废水生物处理中的作用 微生物在废水生物处理中主要有三个作用 1)去除有机物(以COD或BOD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 3)稳定有机物 1.1.3微生物代谢过程简介 CO2、IO 微生物/分解 有机物 内源 合成 新的纠胞物质 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、M等 有时还需要一些特殊的有机营养物(也称生长因子,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; 能自养型代谢: 化能自养型代谢 氧化态无机物 内源亭吸 内源呼吸 胞 无机碳 营养物质 营养物质

废水生物处理原理与工艺 第一讲 第 1 页 第一讲 污水的物理处理法 第一章 概述 1.1 生物处理的目的和重要性 1.1.1 生物处理的目的和重要性 ⚫ 废水生物处理的目的： 1) 絮凝和去除废水中不可自然沉淀的胶体状固体物； 2) 稳定和去除废水中的有机物； 3) 去除营养元素氮和磷。 ⚫ 废水生物处理的重要性： 1)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； 2)废水中氮的去除一般来说只有依靠生物法； 3)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； 4)大多数工业废水处理厂也是以生物法为主体的。 1.1.2 微生物在废水生物处理中的作用 ⚫ 微生物在废水生物处理中主要有三个作用： 1)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； 2)絮凝沉淀和降解胶体状固体物； 3)稳定有机物。 1.1.3 微生物代谢过程简介 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 • 有时还需要一些特殊的有机营养物（也称生长因子，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；

废水生物处理原理与工艺 光合自养型代谢 化能异养型代谢 1.1.4生物处理中的重要微生物 细菌 细菌——包括了真细菌( eubacteria)和古细菌( archaebacteria) 一是废水生物处理工程中最主要的微生物 ●根据需氧情况不同 好氧细菌、兼性细菌和厌氧细菌 根据能源碳源利用情况的不同: 光合细菌一一光能自养菌、光能异养菌 非光合细菌—一化能自养菌、化能异养菌 根据生长温度的不同: 低温菌(-10~15%)、中温菌(5℃~45℃和高温菌(>45℃ 真菌: 真菌的三个主要特点 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(是一般细菌的12); 3)能降解纤维素 ●真菌在废水处理中的应用 1)处理某些特殊工业废水 2)固体废弃物的堆肥处理 原生动物、后生动物 原生动物主要以细菌为食; 其种属和数量随处理出水的水质而变化,可作为指示生物。 后生动物以原生动物为食 也可作为指示生物。 1.2生物处理法在废水处理中的地位 1.2.1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):可以采用机械沉淀法进行去除的颗粒物 胶体状有机物(1mm-100m):不能采用机械沉淀法进行去除的较小的有机颗粒物 溶解性有机物(<1mm):以分散的分子状态存在于水中的有机物 生物法处理的主要对象 废水中呈胶体状和溶解状态的有机物 废水中溶解状态的营养元素N和P 1.2.2废水处理程度的分级 级处理一一预处理或前处理

废水生物处理原理与工艺 第一讲 第 2 页 第一讲 • 光合自养型代谢； 1.1.4 生物处理中的重要微生物 细菌： ⚫ 细菌——包括了真细菌(eubacteria)和古细菌(archaebacteria) ——是废水生物处理工程中最主要的微生物； ⚫ 根据需氧情况不同： 好氧细菌、兼性细菌和厌氧细菌； ⚫ 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(-10ºC~15 ºC)、中温菌(15 ºC ~45 ºC)和高温菌(>45 ºC) 真菌： ⚫ 真菌的三个主要特点： 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（是一般细菌的1/2）； 3)能降解纤维素。 ⚫ 真菌在废水处理中的应用： 1)处理某些特殊工业废水； 2)固体废弃物的堆肥处理 原生动物、后生动物： ⚫ 原生动物主要以细菌为食； ⚫ 其种属和数量随处理出水的水质而变化，可作为指示生物。 ⚫ 后生动物以原生动物为食； ⚫ 也可作为指示生物。 1.2 生物处理法在废水处理中的地位 1.2.1 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(>1m)：可以采用机械沉淀法进行去除的颗粒物 ⚫ 胶体状有机物(1nm~100nm)：不能采用机械沉淀法进行去除的较小的有机颗粒物 ⚫ 溶解性有机物(<1nm)：以分散的分子状态存在于水中的有机物 生物法处理的主要对象： ⚫ 废水中呈胶体状和溶解状态的有机物； ⚫ 废水中溶解状态的营养元素N和P。 1.2.2 废水处理程度的分级 ⚫ 一级处理——预处理或前处理；

废水生物处理原理与工艺 二级处理一一生物处理; 三级处理一一深度处理 级处理: 去除效果:EBOD≈30%,Ess≈50% 功能 1)去除大颗粒状有机物,以减轻后续生物处理的负担 2)调节水量、水质、水温等,有利于后续的生物处理。 主要方法 一般为物化法,如:沉砂、沉淀、气浮、除油、中和、调节、加热或冷却等 二级处理: 去除效果:EBOD≈85~90%,Es≈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 三级处理 目的 进一步去除二级处理出水中残存的SS、有机物,或脱色、杀菌,或脱氮、除磷一一防止水体富营养化 方法 物化法—一超滤、混凝、活性炭吸附、臭氧氧化、加氯消毒等 生物法——生物法脱氮除磷,等 1.23我国水环境中有机物污染的严重状况 1)废水排放量 1998年的统计,全国总废水量近400亿m3 其中工业废水为70%,城市生活污水为30% 但处理率很低 城市生活污水的处理率12.5%; 工业废水的处理率 70%,但能达标排放的仅为1/3 到1996年年底,全国640多个城市,生活污水排放量约为150亿m3, 城市污水处理厂仅有160多个,日处理能力为812万m,处理率仅为6.7%。 2)我国水环境中量大面广的污染物是有机物 有机物污染的危害 A.无毒有害的有机物:消耗水中的DO—水生生物受害一→水质变差 B.有毒有害的有机物: 有毒一→直接危害水生生物及人类 慢性中毒一≯直接危害水生生物及人类 三致—→致癌、致畸、致突变等,严重危害人类的健康 有机污染的三个层次 A.影响观感、灌溉、农渔业生产; B.污染水源地,造成生活用水危机: C.地下水水质也会受到影响 污染的现状 A.地表水:大江大河:全国532条河流中80%以上已受严重污染; 三河”:即海河、淮河、辽河:“三湖”:即太湖、巢湖、滇池 B.近海海域:赤潮逐年增多 C.地下水:如齐鲁石化 有机污染的主要来源 A.生活污水:COD=400~00mg/l,BODs=200~300mg B.工业废水:主要有石油化工、轻工、食品等行业

废水生物处理原理与工艺 第一讲 第 3 页 第一讲 ⚫ 二级处理——生物处理； ⚫ 三级处理——深度处理 一级处理： ⚫ 去除效果：EBOD  30%, ESS  50% ⚫ 功能： 1）去除大颗粒状有机物，以减轻后续生物处理的负担； 2）调节水量、水质、水温等，有利于后续的生物处理。 ⚫ 主要方法： 一般为物化法，如：沉砂、沉淀、气浮、除油、中和、调节、加热或冷却等 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 三级处理： ⚫ 目的： 进一步去除二级处理出水中残存的SS、有机物，或脱色、杀菌，或脱氮、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——生物法脱氮除磷，等 1.2.3 我国水环境中有机物污染的严重状况 1) 废水排放量 1998 年的统计，全国总废水量近 400 亿 m3， 其中工业废水为 70%，城市生活污水为 30%。 但处理率很低： 城市生活污水的处理率 12.5%； 工业废水的处理率 70%，但能达标排放的仅为 1/3。 到 1996 年年底，全国 640 多个城市，生活污水排放量约为 150 亿 m3， 城市污水处理厂仅有 160 多个，日处理能力为 812 万 m3，处理率仅为 6.7%。 2) 我国水环境中量大面广的污染物是有机物 ⚫ 有机物污染的危害 A． 无毒有害的有机物：消耗水中的 DO ⎯→水生生物受害 ⎯→水质变差； B． 有毒有害的有机物： 有毒 ⎯→直接危害水生生物及人类； 慢性中毒 ⎯→直接危害水生生物及人类； 三致 ⎯→致癌、致畸、致突变等，严重危害人类的健康。 ⚫ 有机污染的三个层次 A. 影响观感、灌溉、农渔业生产； B. 污染水源地, 造成生活用水危机； C. 地下水水质也会受到影响。 ⚫ 污染的现状： A. 地表水： 大江大河： 全国 532 条河流中 80%以上已受严重污染； “三河”： 即海河、 淮河、辽河；“三湖”：即太湖、巢湖、滇池 B. 近海海域： 赤潮逐年增多 C. 地下水： 如齐鲁石化 有机污染的主要来源： A. 生活污水：COD = 400~500mg/l, BOD5 = 200~300mg/l B. 工业废水：主要有 石油化工、轻工、食品等行业

废水生物处理原理与工艺 1)啤酒废水:8-~20m废水mr3酒,COD=2000~3500mg/1 2)酒精废水:12~15m2废水/m2酒,COD=3-6万mg 3)味精废水:25~35m废水吨味精,COD=6-10万mgn })造纸黑液:120~600m2废水吨纸浆,COD=10~15万mg 我国城市污水处理概况 城市污水的定义:城市污水一般是指通过城市下水道收集到的所有污水,它包括: 生活污水:1)家庭生活污水 2)医院污水(经过消毒处理后) 3)公共设施污水(如电影院、办公楼、餐厅等)。 工业废水一一经过一定预处理之后 初雨径流一一当排水系统为合流制时 其它:如渗漏等 2.城市污水的水质 Contaminants Solids,total(TS) 350 720 1200 Dissolved total (TDS) 250 145 300 525 nded solids(SS) Volatile g 80 165 275 BOD, 110 400 Total organic carbon(TOC 290 1000 Nitrates Phosphorus(total as P g/ Chlorides I Sulfate: Alkalinity(as CaCO3) 100 Total coliform no/100ml l0°~10 10~10 Volatile organic compounds(vocs) <100 100~400 3.我国城市污水处理概况 年份 污水厂 处理率 1921 二海北区污水 1926 上海东、西区污水厂 4万m/d 全国238个城市,仅有16个 建有39个污水厂 85万m 1.7% 到1980 其中二级处理厂 193万m039% 33个城市建有63个污水厂220万m)2 到1985年底「其中一级处理厂20个 73万m3d

废水生物处理原理与工艺 第一讲 第 4 页 第一讲 1) 啤酒废水：8~20m3 废水/m3 酒, COD = 2000~3500mg/l 2) 酒精废水：12~15 m3 废水/m3 酒, COD = 3~6 万 mg/l 3) 味精废水：25~35 m3 废水/吨味精, COD = 6~10 万 mg/l 4) 造纸黑液：120~600 m3 废水/吨纸浆, COD = 10~15 万 mg/l 我国城市污水处理概况 1. 城市污水的定义：城市污水一般是指通过城市下水道收集到的所有污水，它包括： • 生活污水： 1)家庭生活污水； 2)医院污水(经过消毒处理后)； 3)公共设施污水(如电影院、办公楼、餐厅等)。 • 工业废水——经过一定预处理之后 • 初雨径流——当排水系统为合流制时 • 其它：如渗漏等 2. 城市污水的水质： Contaminants Unit Concentration Weak Medium Strong Solids, total (TS) mg/l 350 720 1200 Dissolved, total (TDS) mg/l 250 500 850 Fixed mg/l 145 300 525 Volatile mg/l 105 200 325 Suspended solids (SS) mg/l 100 220 350 Fixed mg/l 20 55 75 Volatile mg/l 80 165 275 Settleable solids ml/l 5 10 20 BOD5 mg/l 110 220 400 Total organic carbon (TOC) mg/l 80 160 290 COD mg/l 250 500 1000 Nitrogen (total as N) mg/l 20 40 85 Organic mg/l 8 15 35 Free ammonia mg/l 12 25 50 Nitrites mg/l 0 0 0 Nitrates mg/l 0 0 0 Phosphorus (total as P) mg/l 4 8 15 Organic mg/l 1 3 5 Inorganic mg/l 3 5 10 Chlorides mg/l 30 50 100 Sulfates mg/l 20 30 50 Alkalinity (as CaCO3) mg/l 50 100 200 Grease mg/l 50 100 150 Total coliform no/100ml 106~107 107~108 107~109 Volatile organic compounds (VOCs) g/l 100 100~400 400 3. 我国城市污水处理概况 年份 污水厂 处理能力 处理率 1921 上海北区污水厂 4 万 m3 /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 万 m3 /d 1.7% 其中二级处理厂 19.3 万 m3 /d 0.39% 到 1985 年底 33 个城市建有 63 个污水厂 220 万 m3 /d 2.2% 其中一级处理厂 20 个 73 万 m3 /d 0.66%

废水生物处理原理与工艺 二级处理厂43个 147万m3d 到196年底全国640多个城市,共建有 160多个污水厂 812万m|6.7% 我国现有的大型污水处理厂 污水厂 处理能力 1985 26万m3d 北京高碑店污水厂 50万mM一期) 1990 100万m/二期) 1994天津东郊污水厂 34万mM 面安大白杨污水厂 32万m 南京污水尸 26万m 其它 上海天山污水厂 杭州四堡污水 20万m 郑州污水厂 12万m/d 13生物处理法的分类 废水处理工艺的选择 A.人工处理法与自然处理法的选择 物稳定塘 天然生物处理 土地处理系统 物处理法 活性污泥法 好氧生物处理 生物膜法 工生物处理 传统厌氧消化 厌氧生物处理 现代高速厌氧反应器 自然生物处理法:投资省、运行费用低,但占地多 人工生物处理法:占地少、效率高、环境条件好,但投资大、运行费用高 B.好氧法与厌氧法的选择 O2 CO2 有机物 有机物 [微生物 新细胞物质 [微生物 新细胞物质 F=0.25~0.6 (Y=0.03-0.17) 好氧法 厌氧法

废水生物处理原理与工艺 第一讲 第 5 页 第一讲 二级处理厂 43 个 147 万 m3 /d 1.54% 到 1996 年底 全国 640 多个城市,共建有 160 多个污水厂 812 万 m3 /d 6.7% 我国现有的大型污水处理厂 年份 污水厂 处理能力 1985 天津纪庄子污水厂 26 万 m3 /d 1990 北京高碑店污水厂 50 万 m3 /d(一期) 100 万 m3 /d(二期) 1994 天津东郊污水厂 34 万 m3 /d 其它 西安大白杨污水厂 32 万 m3 /d 南京污水厂 26 万 m3 /d 上海天山污水厂 10.5 万 m3 /d 杭州四堡污水厂 20 万 m3 /d 郑州污水厂 12 万 m3 /d 1.3 生物处理法的分类 废水处理工艺的选择 A.人工处理法与自然处理法的选择 自然生物处理法：投资省、运行费用低，但占地多； 人工生物处理法：占地少、效率高、环境条件好，但投资大、运行费用高 B. 好氧法与厌氧法的选择 有机物 CO2 微生物 新细胞物质 CH4 厌氧法 (Y=0.03~0.17) 有机物 O2 CO2 微生物 新细胞物质 好氧法 Y=0.25~0.6

废水生物处理原理与工艺 第二章好氧生物处理(原理与工艺) 基本概念 2.1.1 好氧生物处理的基本生物过程 所谓“好氧”:是指这类生物必须在有分子态氧气(O2)的存在下,才能进行正常的生理生化反应,主要包括 大部分微生物、动物以及我们人类; 所谓“厌氧”:是能在无分子态氧存在的条件下,能进行正常的生理生化反应的生物,如厌氧细菌、酵母菌等 好氧生物处理过程的生化反应方程式 分解反应(又称氧化反应、异化代谢、分解代谢) 异氧微生物 CHONS 02 C0,+ H,O+ NH3+ SO4 能量 (有机物的组成元素) 合成反应(也称合成代谢、同化作用) C、H S 能量一异微生物 CsH,NO, 内源呼吸(也称细胞物质的自身氧化) CHNO2+O2牛物→CO2+H2O+NH1+SO2+.+能量 在正常情况下,各类微生物细胞物质的成分是相对稳定的,一般可用下列实验式来表示: 细菌: CsH,NO2;真菌:C16H1NO;藻类: ChOnG2;原生动物:CH1NO 分解与合成的相互关系: )二者不可分,而是相互依赖的 a.分解过程为合成提供能量和前物,而合成则给分解提供物质基础 b.分解过程是一个产能过程,合成过程则是一个耗能过程 MATP 能 分解 解过程→能量 TP. ADP+Pi. ADP+Pi atP. ADP+Pi 合成 能 2)对有机物的去除,二者都有重要贡献 合成量的大小,对于后续污泥的处理有直接影响(污泥的处理费用一般可以占整个城市污水处理厂的40~50%)。 不同形式的有机物被生物降解的历程也不同 方面: ●结构简单、小分子、可溶性物质,直接进入细胞壁 结构复杂、大分子、胶体状或颗粒状的物质,则首先被微生物吸附,随后在胞外酶的作用下被水解液化成小 分子有机物,再进入细胞内。 另一方面:有机物的化学结构不同,其降解过程也会不同:

废水生物处理原理与工艺 第一讲 第 6 页 第一讲 异氧微生物 第二章 好 氧 生 物 处 理 （原 理 与 工艺 ） 2．1 基本概念 2．1．1 好氧生物处理的基本生物过程 所谓“好氧”：是指这类生物必须在有分子态氧气（O2）的存在下，才能进行正常的生理生化反应，主要包括 大部分微生物、动物以及我们人类； 所谓“厌氧”：是能在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的生物，如厌氧细菌、酵母菌等。 好氧生物处理过程的生化反应方程式： ⚫ 分解反应（又称氧化反应、异化代谢、分解代谢） CHONS + O2 CO2 + H2O + NH3 + SO4 2- ++能量 （有机物的组成元素） ⚫ 合成反应（也称合成代谢、同化作用） C、H、O、N、S + 能量 C5H7NO2 ⚫ 内源呼吸（也称细胞物质的自身氧化） C5H7NO2 + O2 CO2 + H2O + NH3 + SO4 2- ++能量 在正常情况下，各类微生物细胞物质的成分是相对稳定的，一般可用下列实验式来表示： 细菌： C5H7NO2； 真菌： C16H17NO6； 藻类： C5H8NO2；原生动物：C7H14NO3 分解与合成的相互关系： 1） 二者不可分，而是相互依赖的； a． 分解过程为合成提供能量和前物，而合成则给分解提供物质基础； b．分解过程是一个产能过程，合成过程则是一个耗能过程。 2) 对有机物的去除，二者都有重要贡献； 3）合成量的大小， 对于后续污泥的处理有直接影响（污泥的处理费用一般可以占整个城市污水处理厂的 4050%）。 不同形式的有机物被生物降解的历程也不同： 一方面： ⚫ 结构简单、小分子、可溶性物质，直接进入细胞壁； ⚫ 结构复杂、大分子、胶体状或颗粒状的物质，则首先被微生物吸附，随后在胞外酶的作用下被水解液化成小 分子有机物，再进入细胞内。 另一方面：有机物的化学结构不同，其降解过程也会不同： 微生物 异氧微生物

废水生物处理原理与工艺 糖类 类 TCA循环 蛋白质 2.1.2 影响好氧生物处理的主要因素 1)溶解氧(DO): 2)水温:是重要因素之 a.在一定范围内,随着温度的升高,生化反应的速率加快,增殖速率也加快 b.细胞的组成物如蛋白质、核酸等对温度很敏感,温度突升或降并超过一定限度时,会有不可逆的破 坏 最适宜温度15~30%;>40℃或<109后,会有不利影响。 3)营养物质: 细胞组成中,C、H、O、N约占90~97% 其余3~10%为无机元素,主要的是P 生活污水一般不需再投加营养物质 而某些工业废水则需要,一般对于好氧生物处理工艺,应按BOD:N:P=100:5:1投加N和P。 其它无机营养元素:K、M、Ca、S、Na等 微量元素:Fe、Cu、M、Mo、Si、硼等 4)H值 般好氧微生物的最适宜pH在6.5-8.5之间; pH<45时,真菌将占优势,引起污泥膨胀; 另一方面,微生物的活动也会影响混合液的pH值。 5)有毒物质(抑制物质) 主要有:重金属 蛋白质的沉淀剂(变性;与-SH结合而失活) 氰化物 H2S 卤族元素及其化合物 酚、醇、醛 使蛋白质变性或脱水 染料等: 活性污泥系统中有毒物质的最高允许浓度 有毒物质 允许浓度 有毒物质 允许浓度 铜化合物(以Cu计) 0.5~1.0苯 锌化合物(以Zn计) 13 桨化合物(以Ni计) 铅化合物(以Pb计) 间苯二酚 450 化合物(以Sb计) 0.2 酚 镉化合物(以Cd计) 钒化合物(以Ⅴ计) 邻苯三酚 银化合物(以Ag计) 0.25 铬化合物(以Cr计) 硝基甲苯 (以Cr计) l000 硫化物(以S计) 甲苯 (以H2S计 20 甲苯 氰酸氰化钾 氯苯 硫氰化物 砷化合物(以As”计) 0.7~2.0烷基苯磺酸盐 汞化合物(以Hg计)

废水生物处理原理与工艺 第一讲 第 7 页 第一讲 如： 糖类 脂类 蛋白质 2．1．2 影响好氧生物处理的主要因素 1）溶解氧（DO）： 约 1~2mg/l 2）水温：是重要因素之一， a． 在一定范围内，随着温度的升高，生化反应的速率加快，增殖速率也加快； b． 细胞的组成物如蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升或降并超过一定限度时，会有不可逆的破 坏； 最适宜温度 1530C； 40C 或 10C 后，会有不利影响。 3)营养物质： 细胞组成中，C、H、O、N 约占 9097% 其余 310%为无机元素，主要的是 P。 生活污水一般不需再投加营养物质； 而某些工业废水则需要， 一般对于好氧生物处理工艺，应按 BOD  N  P = 100  5  1 投加 N 和 P。 其它无机营养元素：K、Mg、Ca、S、Na 等； 微量元素： Fe、Cu、Mn、Mo、Si、硼等； 4)pH 值： 一般好氧微生物的最适宜 pH 在 6.58.5 之间； pH  4.5 时，真菌将占优势，引起污泥膨胀； 另一方面，微生物的活动也会影响混合液的 pH 值。 5)有毒物质（抑制物质） 主要有： 重金属 蛋白质的沉淀剂（变性；与-SH 结合而失活） 氰化物 H2S 卤族元素及其化合物 酚、醇、醛 使蛋白质变性或脱水 染料等； 活性污泥系统中有毒物质的最高允许浓度： 有毒物质 允许浓度 有毒物质 允许浓度 铜化合物(以 Cu 计) 0.51.0 苯 10 锌化合物(以 Zn 计) 513 氯苯 10 镍化合物(以 Ni 计) 2 对苯二酚 15 铅化合物(以 Pb 计) 1.0 间苯二酚 450 锑化合物(以 Sb 计) 0.2 邻苯二酚 100 镉化合物(以 Cd 计) 15 间苯三酚 100 钒化合物(以 V 计) 5 邻苯三酚 100 银化合物(以 Ag 计) 0.25 苯胺 100 铬化合物(以 Cr 计) 25 二硝基甲苯 12 (以 Cr3+计) 2.7 甲醛 160 (以 Cr6+计) 0.5 乙醛 1000 硫化物(以 S 2-计) 525 二甲苯 7 (以 H2S 计) 20 甲苯 7 氢氰酸氰化钾 18 氯苯 10 硫氰化物 36 吡啶 400 砷化合物(以 As3+计) 0.72.0 烷基苯磺酸盐 15 汞化合物(以 Hg 计) 0.5 甘油 5 TCA 循环

废水生物处理原理 6)有机负荷率 污水中的有机物本来是微生物的食物,但太多时,也会不利于微生物 7)氧化还原电位 好氧细菌:+300~400mV,至少要求大于+100mVa 厌氧细菌:要求小于+100mV,对于严格厌氧细菌,则<-100mV,甚至<-300mV。 2.1.3 废水可生化性和可生化程度的判别 生物降解性能是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 可分为三类: )初级生物降解一一指有机物原来的化学结构发生了部分变化,改变了分子的完整性 2)环境可接受的生物降解一一指有机物失去了对环境有害的特性 3)完全降解一一在好氧条件下,有机物被完全无机化:在厌氧条件下,有机物被完全转化为CH4、CO2等。 有机物生物降解性能的分类 )易生物降解一一易于被微生物作为碳源和能源物质而被利用 2)可生物降解一一能够逐步被微生物所利用 3)难生物降解—一降解速率很慢或根本不降解 注意:1)“难、易”是相对的 2)同一种化合物在不同种属微生物的作用下,其降解情况也会有不同。 鉴定和评价废水中有机污染物的好氧生物降解性的方法 分类方法 方法要点 方法评价 水质指标法采用 BODS/COD作为有机物评价指标。方法改进:日比较简单,但精度不 本通产省测试法,以ThOD代替COD,采用BOD自高,可粗略反映有机物 动测定仪测定有机物28天的生化需氧量,并以的降解性能: 根据氧化 BOD28/ThOD来评价有机物的生物降解性 所耗氧量「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较好地反应微生物氧 断有机物的生物降解性能。测试时,接种物可采用活化分解特性,但试验水 污泥,接种量为1-3gS 量少,对结果有影响 静置烧瓶筛「以10m/沉淀后的生活污水上清液作为接种物,90m/|操作简单,但在静态条 选试验 含有5mg酵母音和5mg受试物的BOD标准稀释水作件下混合及充氧不好 为反应液,两者混合,室温下培养,1周后测受试物 浓度,并以该培养液作为下周培养的接种物,如此连 续4周,同时进行己知降解化合物的对照试验 根据有机「振荡培养试在烧瓶中加入接种物、营养液及受试物等,在一定温生物作用条件好,但吸 度下振荡培养,在不同的反应时间内测定反应液中受附对测定有影响 试物含量,以 半连续活性|测试时,采用试验组及对照组一套反应器间歇运行,试验结果可靠,但仍不 污泥法 测定反应器内COD、TOD或DOC的变化,通过二套能模拟处理厂实际运 反应器结果的比较来评价 行条件 活性污泥模模拟连续流活性污泥法生物处理工艺,采用试验组与|结果最为可靠,但方法 型试验 寸照组,通过两套系统对比和分析来评价 较复杂 根据CO2斯特姆测试采用活性污泥上清液作为接种液,反应时间28天,系统复杂,可反映有机 量 温度25℃C,有机物降解以CO2产量占理论CO2产量物的无机化程度: 的百分率来判断: 根据微生主要有:ATP测试法、脱氢酶测试法、细菌标准平板计数测试法等试验结果可靠,但测试 物生理生 程序较为复杂 化指标 影响有机物生物降解性能的因素 )与化学物质的种类性质有关的因素(化学组成、理化性质、浓度、与它种基质的共存) 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); 3)与有机物、微生物所处的环境有关的因素(pH值、DO、温度、营养物等)。 悬浮生长的好氧生物处理工艺

废水生物处理原理与工艺 第一讲 第 8 页 第一讲 6）有机负荷率： 污水中的有机物本来是微生物的食物，但太多时，也会不利于微生物。 7）氧化还原电位： 好氧细菌： +300  400 mV， 至少要求大于+100 mV。 厌氧细菌： 要求小于+100 mV，对于严格厌氧细菌，则-100 mV，甚至-300 mV。 2．1．3 废水可生化性和可生化程度的判别 生物降解性能是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。 可分为三类： 1） 初级生物降解——指有机物原来的化学结构发生了部分变化，改变了分子的完整性； 2） 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； 3） 完全降解——在好氧条件下，有机物被完全无机化；在厌氧条件下，有机物被完全转化为 CH4、CO2 等。 有机物生物降解性能的分类： 1） 易生物降解——易于被微生物作为碳源和能源物质而被利用； 2） 可生物降解——能够逐步被微生物所利用； 3） 难生物降解——降解速率很慢或根本不降解。 注意：1）“难、易”是相对的； 2）同一种化合物在不同种属微生物的作用下，其降解情况也会有不同。 鉴定和评价废水中有机污染物的好氧生物降解性的方法： 分类 方法 方法要点 方法评价 根据氧化 所耗氧量 水质指标法 采用 BOD5/COD 作为有机物评价指标。方法改进：日 本通产省测试法，以 ThOD 代替 COD，采用 BOD 自 动测定仪测定有机物 28 天的生化需氧量 ，并以 BOD28/ThOD 来评价有机物的生物降解性能； 比较简单，但精度不 高，可粗略反映有机物 的降解性能； 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 13 gSS/l； 较好地反应微生物氧 化分解特性，但试验水 量少，对结果有影响； 根据有机 物的去除 效果 静 置 烧 瓶 筛 选试验 以 10ml 沉淀后的生活污水上清液作为接种物，90ml 含有 5mg 酵母膏和 5mg 受试物的 BOD 标准稀释水作 为反应液，两者混合，室温下培养，1 周后测受试物 浓度，并以该培养液作为下周培养的接种物，如此连 续 4 周，同时进行已知降解化合物的对照试验； 操作简单，但在静态条 件下混合及充氧不好； 振 荡 培 养 试 验法 在烧瓶中加入接种物、营养液及受试物等，在一定温 度下振荡培养，在不同的反应时间内测定反应液中受 试物含量，以评价受试物的生物降解性； 生物作用条件好，但吸 附对测定有影响； 半 连 续 活 性 污泥法 测试时，采用试验组及对照组二套反应器间歇运行， 测定反应器内 COD、TOD 或DOC 的变化，通过二套 反应器结果的比较来评价； 试验结果可靠，但仍不 能模拟处理厂实际运 行条件； 活 性 污 泥 模 型试验 模拟连续流活性污泥法生物处理工艺，采用试验组与 对照组，通过两套系统对比和分析来评价； 结果最为可靠，但方法 较复杂； 根据 CO2 量 斯 特 姆 测 试 法 采用活性污泥上清液作为接种液，反应时间 28 天， 温度 25C，有机物降解以 CO2 产量占理论 CO2产量 的百分率来判断； 系统复杂，可反映有机 物的无机化程度； 根据微生 物生理生 化指标 主要有：ATP 测试法、脱氢酶测试法、细菌标准平板计数测试法等 试验结果可靠，但测试 程序较为复杂。 影响有机物生物降解性能的因素： 1） 与化学物质的种类性质有关的因素（化学组成、理化性质、浓度、与它种基质的共存）； 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）； 3） 与有机物、微生物所处的环境有关的因素（pH 值、DO、温度、营养物等）。 2．2 悬浮生长的好氧生物处理工艺

废水生物处理原理与工艺 2211活性污泥法( Activated sludge process 基本流科 空气 废水 初次 曝气池 出水 沉淀池 沉淀池 回流污泥 剩余活性污泥, 活性污泥法的基本原理 曝气池:反应主体 二沉池:1)进行泥水分离,保证出水水质; 2)保证回流污泥,维持曝气池内一定的污泥浓度 回流系统:1)保证曝气池内维持足够的污泥浓度 2)通过改变回流比,改变曝气池的运行工况。 剩余污泥:1)是去除有机物的途径之一 2)维持系统的稳定运行。 供氧系统:提供足够的溶解氧 ●活性污泥系统有效运行的基本条件是: )废水中含有足够的可容性易降解有机物 2)混合液含有足够的溶解氧 3)活性污泥在池内呈悬浮状态 4)活性污泥连续回流、及时排除剩余污泥,使混合液保持一定浓度的活性污泥 5)没有对微生物有毒有害的物质流入。 二.活性污泥的性质及性能指标 1.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 (1.002~1.006) 粒径:0.02~0.2mm 比表面积:20~100cm/hml 2.生化性能: 活性污泥的含水率:992~998% b 固体物质的组成 1)活细胞(Ma) 2)微生物内源代谢的残留物(M2) 3)吸附的原废水中难于生物降解的有机物(M) )无机物质(Mn) 3.活性污泥中的微生物 A.细菌:是活性污泥净化功能最活跃的成分 主要菌种有:动胶杄菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杄菌属、芽胞杆菌属、产碱杄菌属、无色杄菌属等 特征:1)多属好氧和兼性异养型的原核细菌 2)在有氧条件下,具有较强的分解有机物的功能

废水生物处理原理与工艺 第一讲 第 9 页 第一讲 2.2.1.1 活性污泥法 （Activated Sludge Process） 一． 活性污泥法的基本原理 曝气池：反应主体 二沉池： 1）进行泥水分离，保证出水水质； 2）保证回流污泥，维持曝气池内一定的污泥浓度。 回流系统： 1）保证曝气池内维持足够的污泥浓度； 2）通过改变回流比，改变曝气池的运行工况。 剩余污泥： 1）是去除有机物的途径之一； 2）维持系统的稳定运行。 供氧系统： 提供足够的溶解氧 ⚫ 活性污泥系统有效运行的基本条件是： 1） 废水中含有足够的可容性易降解有机物； 2） 混合液含有足够的溶解氧； 3） 活性污泥在池内呈悬浮状态； 4） 活性污泥连续回流、及时排除剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥； 5） 没有对微生物有毒有害的物质流入。 二．活性污泥的性质及性能指标 1． 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1.006） 粒径：0.020.2 mm 比表面积：20100cm2 /ml 2． 生化性能： a． 活性污泥的含水率： 99.299.8% b． 固体物质的组成： 1） 活细胞（Ma）： 2） 微生物内源代谢的残留物（Me）： 3） 吸附的原废水中难于生物降解的有机物（Mi）： 4） 无机物质（Mii）： 3．活性污泥中的微生物： A．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 特征： 1）多属好氧和兼性异养型的原核细菌； 2）在有氧条件下，具有较强的分解有机物的功能； 有机物 75—85%

废水生物处理原理与工艺 3)具有较高的增殖速率,其世代时间为20~30分钟 4)其中的动胶杆菌具有将大量细菌结成为“菌胶团”的功能 B.其它微生物—原生动物—在活性污泥中大约为103个/m 许}-1-M減弑出刚的动拘 分散 残存食物量 活性膏养 细 内足、鞭毛虫类 量虫奕 石弹 液状 面着型纤毛虫英 养鞭 毛虫 轮虫类 时闻 4活性污泥的性能指标: (1)混合液悬浮固体浓度(MSS)( Mixed Liquor Suspended Solids) MLSS= Ma+Me+Mi+Mi 单位: (2)混合液挥发性悬浮固体浓度( MLVSS)( Mixed volatile Liquor Suspended Solids) MLVSS= Ma Me + M 在条件一定时, MLVSSMLSS是较稳定的,对城市污水,一般是0.75-0.85 (3)污泥沉降比(SV)( Sludge volume) 是指将曝气池中的混合液在量筒中静置30分钟,其沉淀污泥与原混合液的体积比,一般以%表示 能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能,可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀; 一正常数值20~30% 4)污泥体积指数(SVD) (Sludge volume Index) 曝气池出口处混合液经30分钟静沉后,1g干污泥所形成的污泥体积,单位是mg。 Sy(mm/) s"(%)xl0(m1) MLSS (g) 或 SVI= 能更准确地评价污泥的凝聚性能和沉降性能, MLSS (g1) 其值过低,说明泥粒小,密实,无机成分多 其值过高,说明其沉降性能不好,将要或已经发生膨胀现象 城市污水的SⅥ一般为50~150m/g 注意:1)对于工业废水,SⅥ不在上述范围内,有时也属正常 5.关于部心)对于高浓度活性污泥系统,即使污泥沉降性能较差,由于MLSs较高,其SH也不会很高。 污泥法运行控制中常用的一些参数

废水生物处理原理与工艺 第一讲 第 10 页 第一讲 3）具有较高的增殖速率，其世代时间为 2030 分钟； 4）其中的动胶杆菌具有将大量细菌结成为“菌胶团”的功能。 B.其它微生物------原生动物----在活性污泥中大约为 103 个/ml 4.活性污泥的性能指标： （1） 混合液悬浮固体浓度（MLSS）（Mixed Liquor Suspended Solids） MLSS = Ma + Me + Mi + Mii 单位： mg/l g/m3 （2）混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）（Mixed Volatile Liquor Suspended Solids） MLVSS = Ma + Me + Mi 在条件一定时，MLVSS/MLSS 是较稳定的，对城市污水，一般是 0.75—0.85 (3)污泥沉降比（SV） （Sludge Volume） ——是指将曝气池中的混合液在量筒中静置 30 分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示； ——能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀； ——正常数值 2030% （4）污泥体积指数（SVI） （Sludge Volume Index） ——曝气池出口处混合液经 30 分钟静沉后，1g 干污泥所形成的污泥体积， 单位是 ml/g。 ——能更准确地评价污泥的凝聚性能和沉降性能， 其值过低，说明泥粒小，密实，无机成分多； 其值过高，说明其沉降性能不好，将要或已经发生膨胀现象； ——城市污水的 SVI 一般为 50150 ml/g； ——注意：1）对于工业废水，SVI 不在上述范围内，有时也属正常； 2) 对于高浓度活性污泥系统，即使污泥沉降性能较差，由于 MLSS 较高，其 SVI 也不会很高。 5.关于活性污泥法运行控制中常用的一些参数： SVI = MLSS（g/l） SV（ml/l） 或 SVI = SV（%）10（ml/l） MLSS（g/l）