废水生物处理课件.ppt

1废水生物处理技术废水生物处理技术第一节第一节 概述概述第二节第二节 好氧生物处理好氧生物处理第三节第三节 厌氧生物处理厌氧生物处理第四节第四节 脱氮除磷处理脱氮除磷处理第一节第一节 概述概述废水的生物处理法废水的生物处理法 利用自然存在的微生物的代谢作用，把水中的有机利用自然存在的微生物的代谢作用，把水中的有机污染物转化为简单的无机物的过程（生物化学处理法），污染物转化为简单的无机物的过程（生物化学处理法），即利用微生物的生命活动过程来转化污染物，使之无害即利用微生物的生命活动过程来转化污染物，使之无害化的方法。化的方法。 废水的生物处理过程是天然污水自净的人工化过程，人废水的生物处理过程是天然污水自净的人工化过程，人工浓缩的过程。工浓缩的过程。4水体水体是指河流、湖泊、池塘、水是指河流、湖泊、池塘、水库、沼泽、海洋以及地下水等库、沼泽、海洋以及地下水等水的聚水的聚集体集体，以及水中的悬浮物、溶解物、，以及水中的悬浮物、溶解物、胶体物质、底泥和水生生物等，构成胶体物质、底泥和水生生物等，构成的的一个完整的生态系统或完整的自然一个完整的生态系统或完整的自然综合体。综合体。水体水体天然水体是一个动态平衡体系，天然水体是一个动态平衡体系，他对其中的各种物质具有一定的自动他对其中的各种物质具有一定的自动调节能力，经过体系内部一系列的调节能力，经过体系内部一系列的连锁反应（生态系统食物链作用）连锁反应（生态系统食物链作用）和相互作用，又建立新的平衡。和相互作用，又建立新的平衡。5地表水分类地表水分类I I类类 主要适用于源头水、国家自然保护区；主要适用于源头水、国家自然保护区；类类 主要适用于集中式生活饮用水地表水主要适用于集中式生活饮用水地表水 源地一级保护区、珍稀水生生物栖息源地一级保护区、珍稀水生生物栖息 地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵 场等；场等；依据地表水水域环境功能和保护目标，依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为按功能高低依次划分为五类五类6类类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源主要适用于集中式生活饮用水地表水源 地二级保护区、鱼虾类越冬场、泅游通地二级保护区、鱼虾类越冬场、泅游通 道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；IVIV类类 主要适用于一般工业用水区及人体非直主要适用于一般工业用水区及人体非直 接接触的娱乐用水区；接接触的娱乐用水区；V V类类 主要适用于农业用水区及一般景观要求主要适用于农业用水区及一般景观要求 水域。水域。地表水分类地表水分类7水体自净水体自净 正常情况下，当水体接纳了一定量的有机正常情况下，当水体接纳了一定量的有机污染物后，在无人干预条件下，借助于污染物后，在无人干预条件下，借助于水体自身的调节能力使污染物浓度不断水体自身的调节能力使污染物浓度不断降低，最后水质恢复到污染前的水平降低，最后水质恢复到污染前的水平和状态，我们把水体的这种自我净化和状态，我们把水体的这种自我净化作用叫作作用叫作水体自净水体自净(Selfpurification)(Selfpurification)。水体的自净能力有一定的限度，每一类水体的自净能力有一定的限度，每一类水体的自净作用都有一个水体的自净作用都有一个最大阈值即自净最大阈值即自净容量容量。水体的自净容量是指在水体正常生。水体的自净容量是指在水体正常生物循环中能够净化有机污染物的物循环中能够净化有机污染物的最大量最大量。天然水体中的自净作用是天然水体中的自净作用是废水废水生物处理技术与方法的基础生物处理技术与方法的基础8水体的自净原理水体的自净原理物理净化物理净化天然水体的稀释、扩散、沉淀和挥发天然水体的稀释、扩散、沉淀和挥发等作用，使污染物质的浓度降低。等作用，使污染物质的浓度降低。生物净化生物净化天然水体中的天然水体中的生物活动过程生物活动过程，使污染物质，使污染物质的浓度降低。特别重要的是水中微生物对的浓度降低。特别重要的是水中微生物对有机物的氧化分解作用。有机物的氧化分解作用。化学净化化学净化天然水体的氧化还原、酸碱反应、分解、天然水体的氧化还原、酸碱反应、分解、凝聚等作用，使污染物质的存在形态发生凝聚等作用，使污染物质的存在形态发生变化和浓度降低。变化和浓度降低。9水体污染水体污染水体污染水体污染概念：概念：因某种物质的介入，而导致水体化因某种物质的介入，而导致水体化学、物理、生物或者放射性等方面特性学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水体的有效利用，危的改变，从而影响水体的有效利用，危害人体健康，或者破坏生态环境、造成害人体健康，或者破坏生态环境、造成水质恶化的现象。水质恶化的现象。 10化学性污染化学性污染物理性污染物理性污染生物性污染生物性污染无机有毒物质污染无机有毒物质污染水水体体污污染染分分类类无机物质污染无机物质污染需氧物质污染需氧物质污染油类污染油类污染有机有毒物质污染有机有毒物质污染悬浮物质污染悬浮物质污染热污染热污染放射性污染放射性污染水体污染分类水体污染分类11污水处理方法污水处理方法物理法：物理法：主要是利用物理作用分离废水中呈主要是利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质。悬浮状态的污染物质。沉淀法沉淀法过滤法过滤法离心法离心法吸附法吸附法根据作用原理和方法的不同，根据作用原理和方法的不同，可将处理方法分为三类：可将处理方法分为三类：物理法、化学法、生物法。物理法、化学法、生物法。利用废水中各种污染物密度的利用废水中各种污染物密度的不同这一原理把各种污染物从不同这一原理把各种污染物从污水中分离开来，如沉砂池，污水中分离开来，如沉砂池，隔油池等。隔油池等。用活性炭、硅藻土等吸附用活性炭、硅藻土等吸附剂吸附除去污水中的污染剂吸附除去污水中的污染物。物。12污水处理方法污水处理方法化学法：化学法：利用化学反应原理来分离、回收废利用化学反应原理来分离、回收废水中的污染物，或改变污染物的性质，使他水中的污染物，或改变污染物的性质，使他从有害变为无害。从有害变为无害。化学絮凝法化学絮凝法中和法中和法氧化还原法氧化还原法离子交换法离子交换法污水中的胶体物质通常带有负电荷，污水中的胶体物质通常带有负电荷，相互排斥成为稳定的溶液，向污水中相互排斥成为稳定的溶液，向污水中投加带有相反电荷的电解质（絮凝剂）投加带有相反电荷的电解质（絮凝剂）中和胶体的电荷，使胶体失去稳定中和胶体的电荷，使胶体失去稳定絮凝沉淀。硫酸铝，硫酸亚铁等絮凝沉淀。硫酸铝，硫酸亚铁等投加氧化剂或还原剂，使投加氧化剂或还原剂，使废水中的污染物发生氧化废水中的污染物发生氧化或还原反应变成无害物。或还原反应变成无害物。13污水处理方法污水处理方法生物法生物法利用微生物的生命活动过程，对废水中的污染物利用微生物的生命活动过程，对废水中的污染物质进行转移和转化作用，从而使废水得到净化的质进行转移和转化作用，从而使废水得到净化的处理方法。处理方法。由于整个过程是在微生物所产生的酶的参与下发由于整个过程是在微生物所产生的酶的参与下发生的生物化学反应，因此将废水生物处理称为废生的生物化学反应，因此将废水生物处理称为废水生化处理。水生化处理。14废水生物处理的类型废水生物处理的类型划分依据划分依据类型类型方法举例方法举例微生物种类微生物种类好氧微生物好氧微生物厌氧微生物厌氧微生物藻类藻类活性污泥法活性污泥法厌氧污泥法厌氧污泥法好氧塘好氧塘微生物生长方式微生物生长方式悬浮生长悬浮生长附着生长附着生长活性污泥法活性污泥法生物滤池生物滤池反应器类型反应器类型完全混合式完全混合式间隙式间隙式流化床流化床混合式曝气池混合式曝气池间歇硝化池间歇硝化池好氧流化床好氧流化床16废水的分级处理废水的分级处理 处理处理级别级别污染物质污染物质处理方法处理方法一级一级处理处理悬浮或胶态固体、悬浮油悬浮或胶态固体、悬浮油类、酸、碱类、酸、碱格栅、沉淀、上浮、格栅、沉淀、上浮、过滤、混凝、中和过滤、混凝、中和二级二级处理处理可生化降解的有机物可生化降解的有机物生物化学处理生物化学处理三级三级处理处理难生化降解的有机物、溶难生化降解的有机物、溶解态的无机物、病毒、病解态的无机物、病毒、病菌、磷、氮等菌、磷、氮等吸附、离子交换、吸附、离子交换、电渗析、反渗透、电渗析、反渗透、超滤、化学处理法超滤、化学处理法17格栅格栅沉砂池沉砂池常用污水处理流程常用污水处理流程进厂污水 粗格栅 污水泵房 细格栅 沉砂池 A2/O 反应池 UV 消毒 剩余污泥 鼓风机房 排放 污泥脱水车间 泥饼外运 19污水处理处理目标污水处理处理目标除去废水中的有机物和悬浮物，得到透明的除去废水中的有机物和悬浮物，得到透明的处理水。处理水。尽量除去尽量除去N N、P P等营养盐类。等营养盐类。尽可能减少产生的污泥量。尽可能减少产生的污泥量。尽可能将有用物质作为资源加以回收利用。尽可能将有用物质作为资源加以回收利用。20固体污染物指标固体污染物指标需氧污染物指标需氧污染物指标pH指标指标BOD污水污水的水的水质污质污染指染指标标COD细菌总数细菌总数总大肠菌群数总大肠菌群数总需氧量总需氧量金属有毒有害物质金属有毒有害物质有机有毒有害物质有机有毒有害物质放射性物质放射性物质污水的水质污染指标污水的水质污染指标细菌污染指标细菌污染指标有毒物质指标有毒物质指标21生化需氧量（生化需氧量（Biological Oxygen Biological Oxygen Demand, BODDemand, BOD） 1 L 1 L废水中有机污染物在好氧微生物作废水中有机污染物在好氧微生物作用下进行氧化分解时所消耗的溶解氧，单位用下进行氧化分解时所消耗的溶解氧，单位是是 mg/Lmg/L。BODBOD既是对水中可生物降解有机成分的既是对水中可生物降解有机成分的间接指标，也是进行生化反应需氧量的间接指标，也是进行生化反应需氧量的直接反映，它是废水生物处理中最重要直接反映，它是废水生物处理中最重要的参数之一。的参数之一。22生化需氧量生化需氧量由于微生物的降解作用较缓慢，废水中有机由于微生物的降解作用较缓慢，废水中有机物完全降解完毕需要大约物完全降解完毕需要大约20 d20 d左右的时间。左右的时间。因此，为实用起见，因此，为实用起见，一般取一般取5d5d所消耗的氧来所消耗的氧来作为指标，简称为作为指标，简称为BODBOD5 5。另外，由于温度不。另外，由于温度不一样，微生物降解作用也不一样，因此控制一样，微生物降解作用也不一样，因此控制温度为温度为2020o oC C。 23化学需氧量化学需氧量(Chemical Oxygen Demand(Chemical Oxygen Demand，COD)COD) 用强化学试剂在化学氧化被测废水所含用强化学试剂在化学氧化被测废水所含有机物过程中所消耗的氧量。有机物过程中所消耗的氧量。CODCOD是度量废水中有机污染物含量的一个常用是度量废水中有机污染物含量的一个常用水质指标。水质指标。24化学需氧量化学需氧量 用强氧化剂用强氧化剂( (重铬酸钾或高锰酸钾重铬酸钾或高锰酸钾) )在酸性条在酸性条件下能将废水中有机物彻底矿化，其中碳水件下能将废水中有机物彻底矿化，其中碳水化合物被氧化为化合物被氧化为H H2 2O O和和COCO2 2，此时所测定的氧，此时所测定的氧( (重铬酸钾或高锰酸钾中的重铬酸钾或高锰酸钾中的化合态氧化合态氧) )的消耗的消耗量即为化学需氧量。量即为化学需氧量。25化学需氧量化学需氧量由重铬酸钾法测定得出的化学需氧量，简称由重铬酸钾法测定得出的化学需氧量，简称为为CODCODCrCr；CODCODCrCr测定中使用硫酸银作为催化剂。测定中使用硫酸银作为催化剂。由高锰酸钾法测定得出的化学需氧量简称为由高锰酸钾法测定得出的化学需氧量简称为CODCODMnMn或高锰酸钾指数。或高锰酸钾指数。26 BODCOD或或 BOD0.45 B/C0.30 B/C0.25 B/C 2kg/kg2kg/kgd d缺氧缺氧DO=0.2-0.5DO=0.2-0.5HRT=30-40minHRT=30-40min泥龄泥龄=0.3-0.5d=0.3-0.5d污泥产量大，且由于吸附作用，污泥产量大，且由于吸附作用，有机物含量较高，如用厌氧消有机物含量较高，如用厌氧消化处理污泥，多产气化处理污泥，多产气25% 25% 以上。以上。耐冲击负荷，适应性很强耐冲击负荷，适应性很强生物氧化生物氧化低负荷低负荷F F0.15kg/kg0.15kg/kgd d好氧好氧DO=2-3DO=2-3HRT=2-4hHRT=2-4h泥龄泥龄=15-20d=15-20d泥量小，仅为传统工艺（泥量小，仅为传统工艺（CASCAS）的的1/4-1/31/4-1/384完全混合法完全混合法废水与回流污泥进入曝气池后，立即与池内废水与回流污泥进入曝气池后，立即与池内原有的混合液完全混合。原有的混合液完全混合。该法能忍受加大的冲击负荷，而且充氧均匀。该法能忍受加大的冲击负荷，而且充氧均匀。85完全混合法完全混合法完全混合法出现于完全混合法出现于2020世纪世纪5050年代后期，用来处理高年代后期，用来处理高负荷工业废水，尤其是含有抑制性有机物的工业废负荷工业废水，尤其是含有抑制性有机物的工业废水。水。进水均匀分布于整个反应器中，使反应器内各点的进水均匀分布于整个反应器中，使反应器内各点的可生物降解有机物浓度比较低，即使进水中有机物可生物降解有机物浓度比较低，即使进水中有机物有毒性，其毒性仍然可以减低，生物降解也会得以有毒性，其毒性仍然可以减低，生物降解也会得以进行。进行。 （1 1）池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同，）池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同，生活环境也基本相同。生活环境也基本相同。 （2 2）入流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小，）入流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小，因为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担，而不是像推因为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担，而不是像推流中仅仅由部分回流污泥来承担。完全混合池从某种意义流中仅仅由部分回流污泥来承担。完全混合池从某种意义上来讲，是一个大的缓冲器和均和池，在工业污水的处理上来讲，是一个大的缓冲器和均和池，在工业污水的处理中有一定优点。中有一定优点。（3 3）池液里各个部分的需氧量比较均匀。）池液里各个部分的需氧量比较均匀。 完全混合法的特征完全混合法的特征 完完 全全 混混 合合 法法 完全混合曝气池完全混合曝气池89序批式活性污泥法序批式活性污泥法(SBR(SBR法法) )序批式活性污泥法序批式活性污泥法(sequencing batch (sequencing batch reactor, SBR)reactor, SBR)：是一种间歇运行的污水生物是一种间歇运行的污水生物处理工艺。处理工艺。该工艺每个运行周期可以划分为：进水期、该工艺每个运行周期可以划分为：进水期、反应期、沉降期、排放期和闲置期五个阶段。反应期、沉降期、排放期和闲置期五个阶段。90序批式反应池（序批式反应池（SBRSBR）91运行中的运行中的SBRSBR工艺工艺92序批式反应池序批式反应池93生物膜法生物膜法生物膜法生物膜法(biofilm process)(biofilm process)：利用附着在惰利用附着在惰性材料表面的膜状生物群落处理污水的方法。性材料表面的膜状生物群落处理污水的方法。生物膜法又称固定膜法，是一种重要的生物生物膜法又称固定膜法，是一种重要的生物处理方法。处理方法。94生物膜法生物膜法生物膜法的共同特征生物膜法的共同特征通过废水和生物膜的相对运动，使废水和生物膜通过废水和生物膜的相对运动，使废水和生物膜接触，进行固液两相的物质交换，并在膜内进行接触，进行固液两相的物质交换，并在膜内进行有机物的生物氧化与降解，使废水得到净化，同有机物的生物氧化与降解，使废水得到净化，同时，膜内微生物不断得到生长和繁殖。时，膜内微生物不断得到生长和繁殖。95生物膜生物膜通过附着而固定在特定载体（石头、沙砾或通过附着而固定在特定载体（石头、沙砾或塑料网等）上的结构复杂的微生物群落形成塑料网等）上的结构复杂的微生物群落形成的一层黏液状膜。的一层黏液状膜。微生物群落微生物群落是是由由好氧菌、厌氧菌、兼性菌、好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物和后生动物真菌、原生动物和后生动物等组成的。等组成的。9697生物膜技术的发展和分类生物膜技术的发展和分类18931893年，首先出现在英国，在粗滤料上喷洒污水，进行净化。年，首先出现在英国，在粗滤料上喷洒污水，进行净化。2020世纪世纪20203030年代，生物滤池为主的生物膜法得到了广泛应用。年代，生物滤池为主的生物膜法得到了广泛应用。2020世纪世纪40405050年代，由于活性污泥法的发展，生物膜法工艺出现停年代，由于活性污泥法的发展，生物膜法工艺出现停滞状态。滞状态。2020世纪世纪6060年代以后，因为新型的有机合成材料开始大量生产，如聚氯乙年代以后，因为新型的有机合成材料开始大量生产，如聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等等，出现了各种有机合成的高效填料，如列管烯、聚苯乙烯、聚酰胺等等，出现了各种有机合成的高效填料，如列管型、蜂窝形、波纹型填料，具有高比表面积和空隙率，生物膜法获得了型、蜂窝形、波纹型填料，具有高比表面积和空隙率，生物膜法获得了新的发展。新的发展。2020世纪世纪7070年代以后，各种新型工艺相继出现，生物膜法成为和活性污泥年代以后，各种新型工艺相继出现，生物膜法成为和活性污泥法并列的污水生物处理技术，得到广泛应用。法并列的污水生物处理技术，得到广泛应用。98生物膜的净化原理生物膜的净化原理生物膜具有强烈的吸附、吸收、分解作用，生物膜具有强烈的吸附、吸收、分解作用，微生物合成新细胞，膜不断加厚。微生物合成新细胞，膜不断加厚。生物膜达到一定厚度时，生物膜内层形成生物膜达到一定厚度时，生物膜内层形成厌氧层，厌氧层逐渐扩大增厚，随后造成厌氧层，厌氧层逐渐扩大增厚，随后造成生物膜整块脱落。生物膜整块脱落。滤料表面又生成新的生物膜，如此循环往滤料表面又生成新的生物膜，如此循环往复不断更新。复不断更新。 99生物膜法生物膜法生物生物膜法膜法生物滤池生物滤池生物接触氧化池生物接触氧化池生物转盘生物转盘生物流化床生物流化床100生物滤池生物滤池生物滤池的形式生物滤池的形式普通生物滤池普通生物滤池塔式生物滤池塔式生物滤池活性生物滤池活性生物滤池101生物滤池生物滤池普通生物滤池，普通生物滤池，也叫滴滤池也叫滴滤池(Tickling Filters)102103生物滤池的净化原理生物滤池的净化原理污水从上部均匀喷洒到生物滤池表面。污水从上部均匀喷洒到生物滤池表面。薄膜状吸附于滤料周围形成附着水薄膜状吸附于滤料周围形成附着水(adhesive water)(adhesive water)，沿薄膜流过滤料即流，沿薄膜流过滤料即流动水动水(flowing water)(flowing water)。滤料表面微生物迅速繁殖，形成一层充满滤料表面微生物迅速繁殖，形成一层充满微生物的生物膜。微生物的生物膜。104生物滤池的基本流程生物滤池的基本流程生物虑池生物虑池二沉池二沉池回流回流出水出水初沉池初沉池废水废水污泥污泥105生物滤池构造生物滤池构造滤床（池体与滤料）滤床（池体与滤料）布水装置布水装置排水系统排水系统106107生物滤池生物滤池池体池体二十世纪四十年代前常采用方形、矩形的池体。二十世纪四十年代前常采用方形、矩形的池体。现在大多采用圆形滤池。现在大多采用圆形滤池。滤料滤料在普通生物滤池中一般采用在普通生物滤池中一般采用碎石、卵石、煤渣碎石、卵石、煤渣等。等。在高负荷生物滤池中采用石英石、花岗岩等；现在高负荷生物滤池中采用石英石、花岗岩等；现在也采用塑料滤料，如聚氯乙烯、聚苯乙烯等。在也采用塑料滤料，如聚氯乙烯、聚苯乙烯等。108一些填料的形状一些填料的形状109布水装置布水装置通过转动的喷淋装置将污通过转动的喷淋装置将污水均匀分布于多孔虑床上。水均匀分布于多孔虑床上。在多孔虑床上可生长多种在多孔虑床上可生长多种微生物群落和原生动物。微生物群落和原生动物。当污水缓慢地流过虑床时，当污水缓慢地流过虑床时，微生物就吸收并降解了其微生物就吸收并降解了其中的有机成分，使得污水中的有机成分，使得污水得到处理得到处理。110生物滤池生物滤池排水系统排水系统排水系统处于滤床的底部，其作用是收集、排出排水系统处于滤床的底部，其作用是收集、排出处理后的水以保证滤床的通风。处理后的水以保证滤床的通风。111影响生物滤池功能的因素影响生物滤池功能的因素虑床的比表面积和孔隙率；虑床的比表面积和孔隙率；虑床高度；虑床高度；负荷；负荷；回流；回流；供氧；供氧；112塔式生物滤池塔式生物滤池塔式生物滤池是近塔式生物滤池是近3030年发展起来的生物滤池。年发展起来的生物滤池。塔高塔高7 724m24m，采用塑料滤料，采用塑料滤料( (聚氯乙烯和聚丙聚氯乙烯和聚丙烯烯) )，内部通风良好，水流紊动剧烈，水力冲，内部通风良好，水流紊动剧烈，水力冲刷较强。刷较强。113塔塔式式生生物物滤滤池池进水进水进水进水通风通风出水出水114塔式生物滤池塔式生物滤池115活性生物滤池活性生物滤池活性生物滤池（活性生物滤池（activated biofilteractivated biofilter，ABFABF）：由生物滤池和曝气池串联组成的新的：由生物滤池和曝气池串联组成的新的两段生物处理工艺。两段生物处理工艺。活性污泥生物滤池（活性污泥生物滤池（ABFABF工艺）工艺） 上图为上图为ABFABF的流程，在通常的活性污泥过程之前设置一的流程，在通常的活性污泥过程之前设置一个塔式滤池，它同曝气池可以是串联或并联的。个塔式滤池，它同曝气池可以是串联或并联的。塔式滤池滤料表面附着很多的活性污泥，因此滤料的材塔式滤池滤料表面附着很多的活性污泥，因此滤料的材质和构造不同于一般生物滤池。质和构造不同于一般生物滤池。滤池也可以看作采用表面曝气特殊形式的曝气池，塔是滤池也可以看作采用表面曝气特殊形式的曝气池，塔是一外置的强烈充氧器。因而一外置的强烈充氧器。因而ABFABF可以认为是一种复合式可以认为是一种复合式活性污泥法。活性污泥法。活性污泥生物滤池（活性污泥生物滤池（ABFABF工艺）工艺）118活性生物滤池的流程图活性生物滤池的流程图曝气池曝气池二沉池二沉池剩余污泥剩余污泥空空 气气出水出水生物滤池生物滤池废水废水回流污泥回流污泥出水回流出水回流119生物转盘生物转盘生物转盘的概念产生于生物转盘的概念产生于19011901年，但是当前使用的工年，但是当前使用的工艺发展于艺发展于2020世纪世纪5050年代。年代。第一座生物转盘污水处理厂是第一座生物转盘污水处理厂是19541954年在德国建成的。年在德国建成的。2020世纪世纪60607070年代初生物转盘的介质类型和设备结年代初生物转盘的介质类型和设备结构得到了明显的改进。构得到了明显的改进。7070年代美国建造了许多生物转盘装置，目前仍有年代美国建造了许多生物转盘装置，目前仍有600600多座还在应用。多座还在应用。到了到了8080年代，欧洲已经建成生物转盘污水处理厂近年代，欧洲已经建成生物转盘污水处理厂近20002000座。现在全世界估计大约有座。现在全世界估计大约有30003000套生物转盘装套生物转盘装置。置。120生物转盘生物转盘在废水池子中安装转盘，像水车一样旋转，转盘浸在废水池子中安装转盘，像水车一样旋转，转盘浸入水中吸附有机物获得营养，转盘离开水后获得氧入水中吸附有机物获得营养，转盘离开水后获得氧气。气。我国于我国于7070年代开始进行生物转盘的研究，已经在印年代开始进行生物转盘的研究，已经在印染、造纸、皮革、石油化工等行业的工业废水处理染、造纸、皮革、石油化工等行业的工业废水处理中得到应用，而且效果很好。中得到应用，而且效果很好。121 在这样的处理系统中，一系列圆盘结构装置部分在这样的处理系统中，一系列圆盘结构装置部分浸没于污水中，部分在空气中并不断地旋转，浸没于污水中，部分在空气中并不断地旋转，这样便保持了良好的通气效果以及与污水的接触，这样便保持了良好的通气效果以及与污水的接触，从而在圆盘上形成了从而在圆盘上形成了“生物膜生物膜”。生物转盘生物转盘122生物转盘生物转盘123生物转盘生物转盘124生物转盘生物转盘125126生物转盘生物转盘生物转盘附着有由生物转盘附着有由各种微生物、原生动物等各种微生物、原生动物等构成的构成的生物膜。生物膜。在扫描电镜下，典型的生物转盘的在扫描电镜下，典型的生物转盘的“生物膜生物膜”有两层结构。有两层结构。外层主要由丝状菌等好氧微生物组成，外层主要由丝状菌等好氧微生物组成，内层由包括脱硫弧菌在内的厌氧微生物构成。内层由包括脱硫弧菌在内的厌氧微生物构成。127生物接触氧化池生物接触氧化池在曝气池内安装固定填料，部分微生物以生在曝气池内安装固定填料，部分微生物以生物膜的形式附着生长于填料表面，部分微生物膜的形式附着生长于填料表面，部分微生物以活性污泥的形式悬浮生长在水中。物以活性污泥的形式悬浮生长在水中。生物接触氧化池兼有活性污泥法和生物滤池生物接触氧化池兼有活性污泥法和生物滤池的特点。的特点。128生物接触氧化池生物接触氧化池生物接触氧化污水处理技术生物接触氧化污水处理技术(Submerged Biofilm Reactor(Submerged Biofilm Reactor）（又称淹没式生物滤池、接触曝气、法固着式活性污泥法（又称淹没式生物滤池、接触曝气、法固着式活性污泥法 ) )，是一种介于活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术。是一种介于活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术。于于2020世纪世纪7070年代初开创的污水处理技术，其技术实质是在生物年代初开创的污水处理技术，其技术实质是在生物反应池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定反应池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢的作用下，污水中有机污染触，在生物膜上微生物的新陈代谢的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。物得到去除，污水得到净化。 129生物接触氧化池生物接触氧化池生物接触氧化污水处理技术生物接触氧化污水处理技术(Submerged Biofilm (Submerged Biofilm ReactorReactor）（淹没式生物滤池）（淹没式生物滤池) )，是一种介于活性污，是一种介于活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术。泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术。于于2020世纪世纪7070年代初开创的污水处理技术，其实质是年代初开创的污水处理技术，其实质是在生物反应池内充填填料，污水浸没全部填料，并在生物反应池内充填填料，污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得谢的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。到净化。 130生物接触氧化池的流程图生物接触氧化池的流程图接触氧化池接触氧化池二沉池二沉池空气空气出水出水初沉池初沉池废水废水剩余污泥剩余污泥131生物接触氧化池生物接触氧化池也叫淹没式生物滤池，也叫淹没式生物滤池，Submerged Biofilm ReactorSubmerged Biofilm Reactor132生物流化床（生物流化床（Fluid BedFluid Bed）使废水通过使废水通过“流化态流化态”并附着有生物膜的颗并附着有生物膜的颗粒床，废水中的物质在床内同均匀分散的生粒床，废水中的物质在床内同均匀分散的生物膜相接触而获得去除。物膜相接触而获得去除。以砂、焦炭或活性炭等细小惰性材料作为生以砂、焦炭或活性炭等细小惰性材料作为生物膜载体，废水物膜载体，废水( (先经充氧或床内充氧先经充氧或床内充氧) )自下自下向上流过滤床使载体层呈流动状态，加大了向上流过滤床使载体层呈流动状态，加大了生物膜表面积与废水和氧的接触，提高了处生物膜表面积与废水和氧的接触，提高了处理效率。理效率。133生物流化床生物流化床由于污水的泵入或曝气（空气或氧气）作用，由于污水的泵入或曝气（空气或氧气）作用，流化床反应器中的颗粒物质在反应器中不断流化床反应器中的颗粒物质在反应器中不断流动，因而得名。流动，因而得名。在这种系统中，由下向上进入的废水的流速在这种系统中，由下向上进入的废水的流速或曝气的程度被控制在足以使载体流动不互或曝气的程度被控制在足以使载体流动不互相接触，但又不能破坏相接触，但又不能破坏“生物膜生物膜”结构的程结构的程度。该系统的最大优点是载体的比表面积被度。该系统的最大优点是载体的比表面积被充分利用，但能耗较高，运行成本也相对较充分利用，但能耗较高，运行成本也相对较高。高。134生物流化床流程生物流化床流程三相分离器三相分离器流化床流化床二沉池二沉池空压机空压机出水出水高位槽高位槽水泵水泵进进水水135生物流化床生物流化床136生生物物流流化化床床137The biological fluidized bed reactor is an important part of breaking down perchlorate contamination. (Photo courtesy of Tulsa District)第三节第三节 厌氧生物厌氧生物处理处理 废水的厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降废水的厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被解和稳定有机物的生物处理方法。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物，同时释放能量。降解、转化为简单的化合物，同时释放能量。 在这个过程中，有机物的转化分为在这个过程中，有机物的转化分为三部分进行：部分转化为三部分进行：部分转化为CH4，这是一，这是一种可燃气体，可回收利用；还有部分种可燃气体，可回收利用；还有部分被分解为被分解为CO2、H2O、NH3、H2S等无等无机物，并为细胞合成提供能量；少量机物，并为细胞合成提供能量；少量有机物被转化、合成为新的原生质的有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。由于仅少量有机物用于合组成部分。由于仅少量有机物用于合成，故相对于好氧生物处理法，其污成，故相对于好氧生物处理法，其污泥增长率小得多。泥增长率小得多。废水的厌氧生物处理废水的厌氧生物处理废水厌氧生物处理的特点废水厌氧生物处理的特点 由于废水厌氧生物处理过程不需另加氧源，由于废水厌氧生物处理过程不需另加氧源，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少、故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少、可回收能量（可回收能量（CH4CH4）等优点。）等优点。 其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大，出水水质差等。为维持较处理构筑物容积大，出水水质差等。为维持较高的反应速度，需维持较高的温度，就要消耗高的反应速度，需维持较高的温度，就要消耗能源。能源。 对于有机污泥和高浓度有机废水（一般对于有机污泥和高浓度有机废水（一般BOD52000mg/LBOD52000mg/L）可采用厌氧生物处理法。）可采用厌氧生物处理法。 141厌氧生物处理厌氧生物处理厌氧生物处理厌氧生物处理(anaerobic process)(anaerobic process) 在厌氧条件下，利用厌氧微生物分解废在厌氧条件下，利用厌氧微生物分解废水中的有机物并产生水中的有机物并产生甲烷和二氧化碳甲烷和二氧化碳的过程。的过程。又称为又称为厌氧消化厌氧消化。处理对象：高浓度有机工业废水、城镇污水处理对象：高浓度有机工业废水、城镇污水的污泥、动植物残体及粪便等。的污泥、动植物残体及粪便等。142厌氧工艺的发展历史厌氧工艺的发展历史18811881年年2 2月，法国人莫拉斯（月，法国人莫拉斯（MourasMouras）将简易沉淀池加以改）将简易沉淀池加以改进而得到的进而得到的“自动净化器自动净化器”，处理污水污泥。，处理污水污泥。18951895年，英国卡麦隆（年，英国卡麦隆（CameronCameron）发明）发明化粪池化粪池(Septic Tank)(Septic Tank)，这是厌氧处理发展史上的一个重要里程碑。这是厌氧处理发展史上的一个重要里程碑。18991899年，美国年，美国ClarkClark提出应将污泥和水分离，再将污泥隔绝提出应将污泥和水分离，再将污泥隔绝空气消化的想法。空气消化的想法。19041904年，首先在英国汉普敦建成了双层沉淀池，将沉淀池下年，首先在英国汉普敦建成了双层沉淀池，将沉淀池下部改变为消化室。部改变为消化室。143厌氧工艺的发展历史厌氧工艺的发展历史19501950年南非人年南非人StanderStander已发现了在厌氧反应器中保持大量细已发现了在厌氧反应器中保持大量细菌的重要性，开发了一种处理酒厂和药厂废液的装置称为厌菌的重要性，开发了一种处理酒厂和药厂废液的装置称为厌氧澄清器氧澄清器19561956年年SchroeferrSchroeferr等人开发成功了厌氧接触法等人开发成功了厌氧接触法(Anaerohic (Anaerohic Contact Process)Contact Process)。标志着现代废水厌氧生物工艺的诞生。标志着现代废水厌氧生物工艺的诞生。19741974年年WageningenWageningen农业大学的农业大学的LettingaLettinga等人成功开发了升流等人成功开发了升流式厌氧污泥层式厌氧污泥层(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)反应器，反应器，简称简称UASBUASB反应器。反应器。2020世纪世纪8080年代里，在这些废水处理新工艺的基础上，又不断年代里，在这些废水处理新工艺的基础上，又不断派生出一批新的高效厌氧处理工艺。派生出一批新的高效厌氧处理工艺。144厌氧处理过程厌氧处理过程CHCH4 4脂肪酸脂肪酸乙酸、乙酸、H H2 2、COCO2 2有机有机物质物质发酵发酵细菌细菌产乙酸产乙酸细菌细菌产甲烷产甲烷细菌细菌145厌氧生物处理中的微生物厌氧生物处理中的微生物（发酵菌）产酸菌（发酵菌）产酸菌可将复杂的有机物转化为简单的小分子的一类微可将复杂的有机物转化为简单的小分子的一类微生物，它们参与产甲烷阶段以前的所有分解有机生物，它们参与产甲烷阶段以前的所有分解有机物的过程并产生小分子有机酸。物的过程并产生小分子有机酸。产氢产乙酸菌产氢产乙酸菌这些菌将挥发性脂肪酸降解为乙酸和氢气。此类这些菌将挥发性脂肪酸降解为乙酸和氢气。此类菌可能是绝对厌氧菌或兼性厌氧菌。菌可能是绝对厌氧菌或兼性厌氧菌。146厌氧生物处理中的微生物厌氧生物处理中的微生物产甲烷菌产甲烷菌能利用乙酸或氢气和二氧化碳产生甲烷气体的一能利用乙酸或氢气和二氧化碳产生甲烷气体的一类微生物。按形态可分为四种：八叠球状、杆状、类微生物。按形态可分为四种：八叠球状、杆状、球状和螺旋状。产甲烷菌都是球状和螺旋状。产甲烷菌都是绝对厌氧菌绝对厌氧菌。147厌氧生物处理的优点厌氧生物处理的优点能量需求大大降低，还可产生能量。能量需求大大降低，还可产生能量。处理过程中污泥产量低。处理过程中污泥产量低。能降解许多在好氧条件下难以降解的合成能降解许多在好氧条件下难以降解的合成化学品。如偶氮染料、含氯农药等。化学品。如偶氮染料、含氯农药等。对水温的适应范围广；对水温的适应范围广；有机容积负荷率高；有机容