第六章 发酵食品工业污染物的处理自学精选文档.ppt

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1、第六章 发酵食品工业污染物的处理自学本讲稿第一页，共二十七页第一节第一节 食品工业的废弃物的种类与特点食品工业的废弃物的种类与特点一、食品工业废渣的种类和特点一、食品工业废渣的种类和特点 大部分都是无害的大部分都是无害的,无毒的无毒的,一般可以直一般可以直接作为家禽的饲料接作为家禽的饲料,也可以作为固体发酵产品也可以作为固体发酵产品或单细胞蛋白的生产原料或单细胞蛋白的生产原料.来源企业:酒厂淀粉厂味精厂屠宰场等等本讲稿第二页，共二十七页一、食品工业废水的种类和特点一、食品工业废水的种类和特点种类多种类多,有机物和悬浮物含量高，易腐败有机物和悬浮物含量高，易腐败。n使接纳的水体富营养化，造成藻类

2、等大量使接纳的水体富营养化，造成藻类等大量繁殖，迅速消耗水体中的溶解氧，造成水繁殖，迅速消耗水体中的溶解氧，造成水体缺氧，致使鱼类和其他水生动植物死亡；体缺氧，致使鱼类和其他水生动植物死亡；n促促使使水水底底沉沉积积的的有有机机物物质质在在厌厌氧氧条条件件下下分分解，产生臭气，恶化水质，污染环境。解，产生臭气，恶化水质，污染环境。本讲稿第三页，共二十七页二、废水的水质污染指标二、废水的水质污染指标n生化需氧量（生化需氧量（BODBOD）水中的有机物在好氧性微生物作用下水中的有机物在好氧性微生物作用下进行氧化分解时所消耗的溶解氧的量进行氧化分解时所消耗的溶解氧的量，用，用它来间接表示废水中有机物

3、的含量。实际它来间接表示废水中有机物的含量。实际测定时采用测定时采用2020条件下，条件下，5 5天的天的BODBOD值，单值，单位位mg/Lmg/L。n 化学需氧量（化学需氧量（CODCOD）表示废水中有机物在化学氧化过程中所消表示废水中有机物在化学氧化过程中所消耗氧的量。耗氧的量。CODCOD越高，表示废水中有机物越多。越高，表示废水中有机物越多。常用强氧化剂重铬酸钾来测定，单位常用强氧化剂重铬酸钾来测定，单位mg/Lmg/L。CODCOD测定需时短，不受水质限制，可作为水中有机物污测定需时短，不受水质限制，可作为水中有机物污染物含量的一种间接指示。染物含量的一种间接指示。CODCOD一般

4、较一般较BODBOD高，它高，它们的差值表示不能被微生物降解的那部分有机物们的差值表示不能被微生物降解的那部分有机物的含量。的含量。n悬浮固体（悬浮固体（SSSS）也称悬浮物，指也称悬浮物，指不溶于水但悬浮于水中的不溶于水但悬浮于水中的固体物固体物，即使在静止条件下也不易沉淀，是废，即使在静止条件下也不易沉淀，是废水的重要污染指标之一。水的重要污染指标之一。n 酸度、碱度酸度、碱度 一般一般用用pHpH表示表示。pH超过一定范围，对废水的超过一定范围，对废水的处理及综合利用，水生生物的生长繁殖均有很大影处理及综合利用，水生生物的生长繁殖均有很大影响。响。有毒物含量有毒物含量:主要是一些重金属和

5、有机致癌化合物主要是一些重金属和有机致癌化合物等等等等.此外还有颜色此外还有颜色臭味臭味等综合性指标等综合性指标,在污水在污水排放时排放时.本讲稿第四页，共二十七页废水的排放标准n我国规定的水系水质,可按照三种标准进行管理:n1 供人饮用水和风景游览区的标准.n2 农业灌溉区养殖鱼类和其他水生生物的水源,要保证动植物生存.n3 工业用水,必须保证符合工业生产需要.本讲稿第五页，共二十七页三、食品工业废水处理的方法三、食品工业废水处理的方法 1.1.一级处理一级处理 主要指预处理主要指预处理,即用机械方法或简单的即用机械方法或简单的化学方法去除水中的固形物化学方法去除水中的固形物,悬浮固体和漂悬

6、浮固体和漂浮的油脂层浮的油脂层,以及初步中和酸、碱度等。一以及初步中和酸、碱度等。一级处理只能除去级处理只能除去BODBOD的的30%30%左右。左右。2.2.二级处理二级处理 用生物处理法除去可溶性有机物。一般能除用生物处理法除去可溶性有机物。一般能除去去9095%的固体悬浮物和的固体悬浮物和8095%的的BODBOD。二级。二级处理可大大改善水质，甚至可使出水水质达到排放处理可大大改善水质，甚至可使出水水质达到排放标准。标准。3.3.三级处理（深度处理）三级处理（深度处理）进一步除去二级处理未能除去的污染物质进一步除去二级处理未能除去的污染物质,其中包括微生物未能降解的有机物其中包括微生物

7、未能降解的有机物,磷和氮等能导磷和氮等能导致水体富营养化的可溶性无机物等。所使用的方法致水体富营养化的可溶性无机物等。所使用的方法有生物脱氮法、混凝沉淀法、活性炭过滤法、离子有生物脱氮法、混凝沉淀法、活性炭过滤法、离子交换法等。三级处理只是在严重缺水地区交换法等。三级处理只是在严重缺水地区,要求工要求工业废水闭路循环或接纳废水的水体作为水源时业废水闭路循环或接纳废水的水体作为水源时才考虑。才考虑。本讲稿第六页，共二十七页（一）物理法（一）物理法 常用于废水的一级处理或预处理常用于废水的一级处理或预处理,它既它既可作为独立的处理方法可作为独立的处理方法,也可用作化学处理、也可用作化学处理、生物处

8、理的预处理方法。生物处理的预处理方法。常用的物理处理常用的物理处理法有法有:沉降与气浮、隔截与过滤、离心分离、沉降与气浮、隔截与过滤、离心分离、重力分离及蒸发浓缩等。重力分离及蒸发浓缩等。物理法简单物理法简单,经济经济,但往往不能达到理想的处理效果但往往不能达到理想的处理效果,还需要配还需要配合使用其他方法。合使用其他方法。本讲稿第七页，共二十七页（二）化学处理法（二）化学处理法 借助于化学反应的作用借助于化学反应的作用,以去除或回收以去除或回收废水中溶解物或胶体物质的方法废水中溶解物或胶体物质的方法,可达到回可达到回收有用物质收有用物质,降低废水中的酸、碱度降低废水中的酸、碱度,去除去除金属

9、离子金属离子,氧化某些有机物等目的。氧化某些有机物等目的。常用的常用的化学处理法有化学沉淀法、混凝法、中和化学处理法有化学沉淀法、混凝法、中和法、氧化还原法等。法、氧化还原法等。由于化学处理法常需由于化学处理法常需采用化学药剂和材料采用化学药剂和材料,处理费用较高。处理费用较高。本讲稿第八页，共二十七页（三）物理化学处理法（三）物理化学处理法 利用传质过程利用传质过程,分离废水中溶解性物质分离废水中溶解性物质,回收有用成分回收有用成分,使废水得到深度处理使废水得到深度处理,常用常用的物理化学处理法有的物理化学处理法有浮选、汽提、吹脱、浮选、汽提、吹脱、萃取、吸附、电渗析等。萃取、吸附、电渗析等

10、。本讲稿第九页，共二十七页（四）生物处理法（四）生物处理法 利用微生物的代谢作用利用微生物的代谢作用,使废水中呈溶使废水中呈溶解、胶体状态的有机物转变为稳定、无害解、胶体状态的有机物转变为稳定、无害的物质。的物质。生物处理法是食品废水整个处理生物处理法是食品废水整个处理过程的关键。按起作用的微生物对氧的要过程的关键。按起作用的微生物对氧的要求不同，可分为求不同，可分为好氧生物处理好氧生物处理和和厌氧生物厌氧生物处理。处理。本讲稿第十页，共二十七页1.1.好氧生物处理法好氧生物处理法n在好氧微生物的氧化分解过程中，废水中在好氧微生物的氧化分解过程中，废水中呈溶解性的有机物首先透过细菌的细胞壁呈溶

11、解性的有机物首先透过细菌的细胞壁被细菌吸收。而固体有机物与胶体有机物被细菌吸收。而固体有机物与胶体有机物先被细菌所吸附，并在细菌所分泌的胞外先被细菌所吸附，并在细菌所分泌的胞外酶作用下分解成溶解性物质，然后再渗入酶作用下分解成溶解性物质，然后再渗入细菌细胞内。细菌细胞内。n 进入细胞内的溶解状有机物在胞内酶的作用下，进入细胞内的溶解状有机物在胞内酶的作用下，一部分被氧化分解成简单的无机物，如一部分被氧化分解成简单的无机物，如COCO2 2、H H2 20 0、NONO3 3、NHNH3 3、POPO4 43 3和和SOSO4 42 2等，同时放出能量。等，同时放出能量。n 细菌利用这部分能量作

12、为其生命活动的能源，将另一部分有机物作为其生长繁殖的营养物质，合成新的细胞物质，使细菌得以增殖。n要求废水中有机物应有一定浓度，以要求废水中有机物应有一定浓度，以BOD计，一计，一般应为般应为100500mg/L。BOD与其主要营养物氮和与其主要营养物氮和磷的比例关系为磷的比例关系为BOD:N:P=100:5:1。要求废水的。要求废水的pH为为6 69 9。n常见的好氧微生物有：好氧细菌、真菌、原生动物、常见的好氧微生物有：好氧细菌、真菌、原生动物、藻类等。其中数量最多、作用最大的是藻类等。其中数量最多、作用最大的是细菌细菌。本讲稿第十一页，共二十七页1.1.好氧生物处理法好氧生物处理法n活性

13、污泥法活性污泥法 向富含有机物并有微生物的废水中不向富含有机物并有微生物的废水中不断打入空气，使其中的微生物生长繁殖，断打入空气，使其中的微生物生长繁殖，一定时间之后就会出现絮状泥粒，它具有一定时间之后就会出现絮状泥粒，它具有很强的很强的分解有机物分解有机物的能力，称之为的能力，称之为活性污活性污泥泥。利用活性污泥处理废水的方法就是活。利用活性污泥处理废水的方法就是活性污泥法。性污泥法。n 生物膜法生物膜法 好氧微生物在有充足的氧和丰富的有机物的好氧微生物在有充足的氧和丰富的有机物的条件下迅速繁殖起来，在介质条件下迅速繁殖起来，在介质(滤料或转盘滤料或转盘)表面表面形成一层由各种微生物组成的薄

14、膜，即生物膜。因形成一层由各种微生物组成的薄膜，即生物膜。因此称之为生物膜法。此称之为生物膜法。本讲稿第十二页，共二十七页2.2.厌氧生物处理法厌氧生物处理法 也称为厌氧消化或厌氧发酵，就是在也称为厌氧消化或厌氧发酵，就是在厌氧条件厌氧条件下，下，利用微生物对有机物进行降利用微生物对有机物进行降解解的过程。消化过程分两个阶段进行，即的过程。消化过程分两个阶段进行，即酸性发酵酸性发酵和和碱性发酵碱性发酵阶段。阶段。n 酸性发酵阶段：废水中的复杂有机物在酸性发酵阶段：废水中的复杂有机物在产酸菌产酸菌的作用下，分解为简单的有机酸，包括甲酸、的作用下，分解为简单的有机酸，包括甲酸、丁酸、醇、氨和硫化物

15、等。丁酸、醇、氨和硫化物等。n 碱性发酵阶段：参与作用的微生物是碱性发酵阶段：参与作用的微生物是甲烷菌甲烷菌，代谢产物主要是甲烷和二氧化碳，及少量的氨、代谢产物主要是甲烷和二氧化碳，及少量的氨、氢、硫化氢等。氢、硫化氢等。本讲稿第十三页，共二十七页3.3.厌氧好氧生物处理法厌氧好氧生物处理法本讲稿第十四页，共二十七页4.4.自然生物处理法自然生物处理法n生物氧化塘生物氧化塘 利用水中自然存在的微生物和藻类，对利用水中自然存在的微生物和藻类，对有机废水进行好氧和厌氧生物处理的天然或有机废水进行好氧和厌氧生物处理的天然或人工池塘。人工池塘。n土地处理系统土地处理系统 利用土壤及其中的微生物和植物根

16、系对利用土壤及其中的微生物和植物根系对污染物的综合净化能力处理食品工业废水，污染物的综合净化能力处理食品工业废水，同时利用废水中的水分和肥分来促进农作物同时利用废水中的水分和肥分来促进农作物、牧草或树木生长与增产的系统设施。牧草或树木生长与增产的系统设施。本讲稿第十五页，共二十七页第二节第二节 食品工业废弃物的利用食品工业废弃物的利用一、食品工业废水的利用一、食品工业废水的利用n利用废水生产单细胞蛋白（利用废水生产单细胞蛋白（SCPSCP）n利用废水生产能源利用废水生产能源本讲稿第十六页，共二十七页二、食品加工固体废物的利用二、食品加工固体废物的利用n饲料应用饲料应用n食品和食品添加剂食品和食

17、品添加剂n提取利用疗效成分提取利用疗效成分本讲稿第十七页，共二十七页单细胞蛋白（单细胞蛋白（SCPSCP）的开发）的开发蛋白质资源短缺是全世界面临的重大课题，特别是发展中国家日趋严重，为此，各国都在重视加强开发蛋白质资源研究。单细胞蛋白质是食品工业和饲料工业的重要蛋白质来源，也是一条生产人类蛋白质食品资源的有效途径，目前已发展成为与人类生存有密切关系的生物工程产业。单细胞蛋白又称微生物蛋白或菌体蛋自，一般是指酵母、非病性细菌、微型菌、真菌等单细胞生物体内所含蛋白质，其粗蛋白含量可达4570，且各种氨基酸搭配合理，维生素含量高，而作物中蛋白质含量最高的大豆仅达3545。在国际上，单细胞蛋白总产量

18、达250万t，其中前苏联为130万t、美国80万t。60年代中期，生产单细胞蛋白的原料主要以石油、乙醇、甲醇及天然气为主。70年代中后期，由于世界范围的石油危机转向以工业废料、农副产品加工下脚料及农作物粗纤维为主要原料生产单细胞蛋白，这类资源来源广泛，成本低廉，成为当今各国生产单细胞蛋白的主要方向SCP的优点：的优点：第一，生产效率高，比动植物高成千上万倍，这主要是因为微生第一，生产效率高，比动植物高成千上万倍，这主要是因为微生物的生长繁殖速率快。物的生长繁殖速率快。第二，生产原料来源广，一般有以下几类：第二，生产原料来源广，一般有以下几类：农业废物、废水，如秸农业废物、废水，如秸秆、蔗渣、甜

19、菜渣、木屑等含纤维素的废料及农林产品的加工废水；秆、蔗渣、甜菜渣、木屑等含纤维素的废料及农林产品的加工废水；工业废物、废水，如食品、发酵工业中排出的含糖有机废水、亚硫工业废物、废水，如食品、发酵工业中排出的含糖有机废水、亚硫酸纸浆废液等；酸纸浆废液等；石油、天然气及相关产品，如原油、柴油、甲烷、石油、天然气及相关产品，如原油、柴油、甲烷、乙醇等；乙醇等；H H2 2、COCO2 2等废气。等废气。第三，可以工业化生产，它不仅需要的劳动力少，不受地区、季节和第三，可以工业化生产，它不仅需要的劳动力少，不受地区、季节和气候的限制，而且产量高，质量好。气候的限制，而且产量高，质量好。本讲稿第十八页，

20、共二十七页单细胞蛋白（单细胞蛋白（SCPSCP）的开发）的开发n n1 1 1 1应应应应用用用用微微微微生生生生物物物物生生生生产产产产SCPSCPSCPSCP的的的的优优优优点点点点 细细细细胞胞胞胞的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质含含含含量量量量高高高高达达达达50%50%50%50%左左左左右右右右，并并并并含含含含有有有有多多多多种种种种氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸、维维维维生生生生素素素素、矿矿矿矿物物物物元元元元素素素素和和和和粗粗粗粗脂脂脂脂肪肪肪肪等等等等营营营营养养养养成成成成分分分分，易易易易被被被被人人人人畜畜畜畜消消消消化化化化吸吸吸吸收收收收；微微微微生生生生物物物物繁

21、繁繁繁殖殖殖殖快快快快，短短短短时时时时间间间间可可可可获获获获得得得得大大大大量量量量产产产产品品品品；微微微微生生生生物物物物对对对对营营营营养养养养要要要要求求求求适适适适应应应应性性性性强强强强，可可可可利利利利用用用用多多多多种种种种廉廉廉廉价价价价原原原原料料料料进进进进 行行行行 生生生生 产产产产；微微微微 生生生生 物物物物 的的的的 生生生生 长长长长 条条条条 件件件件 完完完完 全全全全 受受受受 人人人人 工工工工 控控控控 制制制制，可可可可 在在在在 工工工工 厂厂厂厂 中中中中 大大大大 量量量量 生生生生 产产产产。2 2 2 2开开开开发发发发单单单单细细细

22、细胞胞胞胞蛋蛋蛋蛋白白白白常常常常用用用用菌菌菌菌种种种种及及及及其其其其使使使使用用用用的的的的主主主主要要要要原原原原料料料料 开开开开发发发发SCPSCPSCPSCP的的的的微微微微生生生生物物物物主主主主要要要要是是是是酵酵酵酵母菌，其次藻类。用于生产母菌，其次藻类。用于生产母菌，其次藻类。用于生产母菌，其次藻类。用于生产SCPSCPSCPSCP的原料有以下几类：的原料有以下几类：的原料有以下几类：的原料有以下几类：n n工工工工农农农农业业业业生生生生产产产产的的的的废废废废弃弃弃弃物物物物和和和和下下下下脚脚脚脚料料料料，如如如如纸纸纸纸浆浆浆浆废废废废液液液液、啤啤啤啤酒酒酒酒废

23、废废废渣渣渣渣、味味味味精精精精废废废废液液液液、淀淀淀淀粉粉粉粉废废废废液、豆制品废液；液、豆制品废液；液、豆制品废液；液、豆制品废液；n n碳水化合物类，如淀粉质和纤维质的水解糖液；碳水化合物类，如淀粉质和纤维质的水解糖液；碳水化合物类，如淀粉质和纤维质的水解糖液；碳水化合物类，如淀粉质和纤维质的水解糖液；n n碳氢化合物类，如甲烷、乙烷、丙烷及短链烷烃；碳氢化合物类，如甲烷、乙烷、丙烷及短链烷烃；碳氢化合物类，如甲烷、乙烷、丙烷及短链烷烃；碳氢化合物类，如甲烷、乙烷、丙烷及短链烷烃；n n石油产品类石油产品类石油产品类石油产品类。生产生产生产生产SCPSCPSCPSCP常用菌种及其主要原

24、料常用菌种及其主要原料常用菌种及其主要原料常用菌种及其主要原料菌菌菌菌 种种种种 学学学学 名名名名 主要原料主要原料主要原料主要原料产朊假丝酵母产朊假丝酵母产朊假丝酵母产朊假丝酵母Candida utilisCandida utilisCandida utilisCandida utilis 纸浆废液、木屑等纸浆废液、木屑等纸浆废液、木屑等纸浆废液、木屑等产朊假丝酵母大细胞变种产朊假丝酵母大细胞变种产朊假丝酵母大细胞变种产朊假丝酵母大细胞变种 糖蜜糖蜜糖蜜糖蜜Candida utilis var.majorCandida utilis var.majorCandida utilis var.

25、majorCandida utilis var.major 日本假丝酵母日本假丝酵母日本假丝酵母日本假丝酵母Mycotorula japonicaMycotorula japonicaMycotorula japonicaMycotorula japonica 纸浆废液纸浆废液纸浆废液纸浆废液热带假丝酵母热带假丝酵母热带假丝酵母热带假丝酵母Candida tropicalisCandida tropicalisCandida tropicalisCandida tropicalis 短链烷烃短链烷烃短链烷烃短链烷烃甲烷假单孢菌甲烷假单孢菌甲烷假单孢菌甲烷假单孢菌Pseudomonas meth

26、anicaPseudomonas methanicaPseudomonas methanicaPseudomonas methanica 甲烷甲烷甲烷甲烷毕赤氏酵母毕赤氏酵母毕赤氏酵母毕赤氏酵母PichiaPichiaPichiaPichia 甲醇或乙醇甲醇或乙醇甲醇或乙醇甲醇或乙醇汉逊氏酵母汉逊氏酵母汉逊氏酵母汉逊氏酵母HansenulaHansenulaHansenulaHansenula 甲醇或乙醇甲醇或乙醇甲醇或乙醇甲醇或乙醇粉粒小球藻粉粒小球藻粉粒小球藻粉粒小球藻Chlorella pyrenoidosaChlorella pyrenoidosaChlorella pyrenoido

27、saChlorella pyrenoidosa COCOCOCO2 2 2 2和光能和光能和光能和光能普通小球藻普通小球藻普通小球藻普通小球藻Chlorella vulgarisChlorella vulgarisChlorella vulgarisChlorella vulgaris COCOCOCO2 2 2 2和光能和光能和光能和光能本讲稿第十九页，共二十七页第四节 生物膜法处理污水n生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物微生物（即生物膜）进（即生物膜）进行行有机污水处理有机污水处理的方法。的方法。n生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性

28、菌、真菌、原生动物以及藻生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料滤料或载体。生物膜自滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为庆气层、好气层、附着水层、运动水层。生物膜法的原理是，向外可分为庆气层、好气层、附着水层、运动水层。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此

29、往复以达到净化污水的目的。膜，如此往复以达到净化污水的目的。n生物膜法具有以下特点：（生物膜法具有以下特点：（1）对水量、）对水量、水质水质、水温变动适应性强；、水温变动适应性强；（2）处理效果好并具良好硝化功能；（）处理效果好并具良好硝化功能；（3）污泥量小（约为活性污泥）污泥量小（约为活性污泥法的法的34）且易于）且易于固液分离固液分离；（；（4）动力费用省。）动力费用省。本讲稿第二十页，共二十七页二、生物膜常见的微生物n最新技术：复合微生物菌群（EM）nEM是由日本琉球大学比嘉照夫教授研制出来的含有5科10属80多种微生物，以光合细菌、乳酸菌、酵母菌和放线菌为代表性微生物的有效微生物菌群

30、。其间的各种微生物在生长过程中通过相互间的共生增殖关系，形成一个复杂的微生态系统，并发挥多种功能。80年代后期，EM在水处理领域得到广泛的应用和研究，如处理生活污水，高浓度工业废水，富营养水体等。本讲稿第二十一页，共二十七页本讲稿第二十二页，共二十七页生物膜处理的方法n（1）曝气生物滤池曝气生物滤池n曝气生物滤池(BAF，BiologicalAeratedFilter)也叫淹没式曝气生物滤池。国外从20世纪初开始进行研究，于80年代末基本成型，后不断改进，并已开发出多种形式。在开发过程中，充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，集曝气、高滤速、截留悬浮物，定期反冲洗等特点于一体。n

31、 曝气生物滤池工艺是普通生物滤池的一种变形形式，也可曝气生物滤池工艺是普通生物滤池的一种变形形式，也可看成是生物接触氧化法的一种特殊形式，其基本原理是：在滤看成是生物接触氧化法的一种特殊形式，其基本原理是：在滤池中装填一定量粒径较小的颗粒状滤料，滤料表面附着生长生池中装填一定量粒径较小的颗粒状滤料，滤料表面附着生长生物膜，滤池内部曝气。污水流经时，污染物、溶解氧及其它物物膜，滤池内部曝气。污水流经时，污染物、溶解氧及其它物质首先经过液相扩散到生物膜表面及内部，利用滤料上高浓度质首先经过液相扩散到生物膜表面及内部，利用滤料上高浓度生物膜的强氧化降解能力对污水进行快速净化，此为生物氧化生物膜的强氧

32、化降解能力对污水进行快速净化，此为生物氧化降解过程；同时，因污水流经时，滤料呈压实状态，利用滤料降解过程；同时，因污水流经时，滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出，此为截留作用；悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出，此为截留作用；运行一定时间后，因水头损失的增加，需对滤池进行反冲洗，运行一定时间后，因水头损失的增加，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜，此为反冲洗过程。以释放截留的悬浮物并更新生物膜，此为反冲洗过程。n曝气生物滤池工艺作为一种新型

33、生物处理技术，从诞生至今经历了曝气生物滤池工艺作为一种新型生物处理技术，从诞生至今经历了一段快速发展的过程，最初仅用于污水的三级处理，后发展成直接一段快速发展的过程，最初仅用于污水的三级处理，后发展成直接用于二级处理，现在已经应用到水体富营养化控制，中水回用和微用于二级处理，现在已经应用到水体富营养化控制，中水回用和微污染水、高浓度废水、城市生活污水处理等各个领域，其最大特点污染水、高浓度废水、城市生活污水处理等各个领域，其最大特点是集生物氧化和截留悬浮固体功能于一身，节省了后续二沉池，在是集生物氧化和截留悬浮固体功能于一身，节省了后续二沉池，在保证处理效果的前提下使处理工艺简化。保证处理效果

34、的前提下使处理工艺简化。n 根据污水在滤池运行中过滤方向不同，曝气生物滤池可分为根据污水在滤池运行中过滤方向不同，曝气生物滤池可分为上向流和下向流滤池，但池型结构基本相同，其主体都是由滤上向流和下向流滤池，但池型结构基本相同，其主体都是由滤池池体、滤料层、承托层、布水系统、布气系统、反冲洗系统、池池体、滤料层、承托层、布水系统、布气系统、反冲洗系统、出水系统、管道和自控系统组成。上向流曝气生物滤池在结构出水系统、管道和自控系统组成。上向流曝气生物滤池在结构上采用气水平行上向流态，同时采用强制鼓风曝气技术，使气、上采用气水平行上向流态，同时采用强制鼓风曝气技术，使气、水得到极好的均分，防止了气泡

35、在滤料中的凝结，氧气利用率水得到极好的均分，防止了气泡在滤料中的凝结，氧气利用率高且能耗低；同时，采用气水平行上向流，使空间过滤作用能高且能耗低；同时，采用气水平行上向流，使空间过滤作用能被更好地运用，空气能将污水中的悬浮物带入滤床深处，在滤被更好地运用，空气能将污水中的悬浮物带入滤床深处，在滤池中得到高负荷、均匀的固体物质，延长反冲洗周期，减少清池中得到高负荷、均匀的固体物质，延长反冲洗周期，减少清洗时间和清洗需水、气量。早期曝气生物滤池应用形式大多采洗时间和清洗需水、气量。早期曝气生物滤池应用形式大多采用下向流，近些年来由于下向流形式的诸多缺陷以及上向流形用下向流，近些年来由于下向流形式的

36、诸多缺陷以及上向流形式的众多优点在应用中被证实，上向流曝气生物滤池的应用和式的众多优点在应用中被证实，上向流曝气生物滤池的应用和研究也因此逐渐成为主流。研究也因此逐渐成为主流。n本讲稿第二十三页，共二十七页（2）生物接触氧化法 n 生物接触氧化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。是具有活性污泥法特点的生物膜法，兼具两者的优点。附着在填料上的生物膜是生物接触氧化处理系统的主体作用物质。由于生物接触氧化法工艺中需要大量的软性或半软性填料，使运行维护困难，且投资增大。较之普通活性污泥法，占地面积大大减小，耐冲击负荷能力明显提高，但其动力消耗大、处理效率较低。n该法中微生物所需氧由

37、鼓法中微生物所需氧由鼓风曝气供曝气供给，生物膜生，生物膜生长至一定厚度后，填料壁的微生物会因缺氧而至一定厚度后，填料壁的微生物会因缺氧而进行行厌氧氧代代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促膜的脱落，并促进新生物膜的生新生物膜的生长，此，此时，脱落的生，脱落的生物膜将随出水流出池外。物膜将随出水流出池外。n生物接触氧化法具有以下特点：生物接触氧化法具有以下特点：1、由于填料比表面、由于填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内大，池内充氧条件良好，池内单位容位容积的生物的生物固体量固体量较高，因此，生物接触氧化池具有高，因此，生物接触氧化池

38、具有较高的容高的容积负荷；荷；2、由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故、由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对水水质水量的水量的骤变有有较强的适的适应能力；能力；3、剩余、剩余污泥量少，不存在泥量少，不存在污泥膨泥膨胀问题，运行管理，运行管理简便。便。本讲稿第二十四页，共二十七页食品工业废渣生物质（biomass）n生物质是一种通过大气生物质是一种通过大气,水水,大地以及阳大地以及阳光产生的持续性资源光产生的持续性资源.n生物质如果不通过能源或物质方式被利用,微生物会将它分解成基本成分水,二氧化碳以及热能.n人类利用生物质为能源来源,无论是作为粮食,取暖,发电或生产

39、液体燃料,都符合大自然的循环体系n生物质数量方面的潜能几乎无限生物质数量方面的潜能几乎无限,因为地球上不断成长的植物因为地球上不断成长的植物远远高过我们的能源需求量远远高过我们的能源需求量.n所谓的净基本产量所谓的净基本产量(NET PRIMARY PRODUCTION-NPP)(NPP),指的是每年储存近生物质的太阳能指的是每年储存近生物质的太阳能,相当于相当于 500 亿吨原油单位亿吨原油单位(标准油标准油).人类目前的基本能源需求量却是人类目前的基本能源需求量却是 97 亿吨标准油亿吨标准油.当然当然,只只有部分生物质可以通过生态有部分生物质可以通过生态,技术和经济合理的方式得到利用技术

40、和经济合理的方式得到利用.但是但是,目前已经具备这些条件生物质的数量已经非常巨大了目前已经具备这些条件生物质的数量已经非常巨大了.通过重新造林培养占世界地面通过重新造林培养占世界地面 25%的荒地和空地还可以提高能源农作的荒地和空地还可以提高能源农作物产量物产量.n联邦德国境内每年成长的木材利用率才达到三分之二联邦德国境内每年成长的木材利用率才达到三分之二.剩余的剩余的产量在森林保留着产量在森林保留着-可以说是备用生物质可以说是备用生物质.n这些备用资源这些备用资源 50%的原料潜能就足够提供十一大型太的原料潜能就足够提供十一大型太阳柴油厂的原料量阳柴油厂的原料量,相当于生产相当于生产250

41、万吨太阳柴油万吨太阳柴油.此外此外,每年每年 4 千万吨的农业秸杆无法利用而被送回耕地千万吨的农业秸杆无法利用而被送回耕地,相相当于当于400 万吨太阳柴油或联邦德国万吨太阳柴油或联邦德国 14%的年柴油需求量的年柴油需求量.如如果利用德国果利用德国 10%的耕地生产提供给太阳柴油工艺的农作物的耕地生产提供给太阳柴油工艺的农作物 这是目前无利用耕地面积这是目前无利用耕地面积-还可以再生产还可以再生产 300 600 万吨太万吨太阳柴油阳柴油.实际产量根据植物种类变动实际产量根据植物种类变动.Kassel/Witzenhausen 大学的大学的 Scheffer1.博士估计联邦德国博士估计联邦德

42、国可利用生物质潜能高达可利用生物质潜能高达 5600 万吨标准油万吨标准油1.本讲稿第二十五页，共二十七页n目前，生物质能技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家的关注。许多国家都制定了相应的开发研究计划，如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等，其中生物质能源的开发利用占有相当的比重。目前，国外的生物质能技术和装置多已达到商业化应用程度，实现了规模化产业经营，以美国、瑞典和奥地利三国为例，生物质转化为高品位能源利用已具有相当可观的规模，分别占该国一次能源消耗量的4、16和 l0。在美国，生物质能发电的总装机容量已超过10000兆瓦

43、，单机容量达1025兆瓦；美国纽约的斯塔藤垃圾处理站投资2 OOO万美元，采用湿法处理垃圾，回收沼气，用于发电，同时生产肥料。巴西是乙醇燃料开发应用最有特色的国家，实施了世界上规模最大的乙醇开发计划，目前乙醇燃料已占该国汽车燃料消费量的50以上。美国开发出利用纤维素废料生产酒精的技术，建立了 l兆瓦的稻壳发电示范工程，年产酒精2500吨。n我国是一个人口大国，又是一个经济迅速发展的国家，我国是一个人口大国，又是一个经济迅速发展的国家，21世纪世纪将面临着经济增长和环境保护的双重压力。因此改变能源生产和将面临着经济增长和环境保护的双重压力。因此改变能源生产和消费方式，开发利用生物质能等可再生的清

44、洁能源资源对建立可消费方式，开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续的能源系统，促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。持续的能源系统，促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。n开发利用生物质能对中国农村更具特殊意义。中国开发利用生物质能对中国农村更具特殊意义。中国80人口生人口生活在农村，秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料。尽管煤炭等商活在农村，秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料。尽管煤炭等商品能源在农村的使用迅速增加，但生物质能仍占有重要地位。品能源在农村的使用迅速增加，但生物质能仍占有重要地位。1998年农年农村生活用能总量村生活用能总量3.65亿吨标煤，其中秸秆和

45、薪柴为亿吨标煤，其中秸秆和薪柴为2.07亿吨标煤，亿吨标煤，占占56.7。因此发展生物质能技术，为农村地区提供生活和生产用。因此发展生物质能技术，为农村地区提供生活和生产用能，是帮助这些地区脱贫致富，实现小康目标的一项重要任务。能，是帮助这些地区脱贫致富，实现小康目标的一项重要任务。生物质能的优点是燃烧容易，污染少，灰分较低；缺点是热值及热效生物质能的优点是燃烧容易，污染少，灰分较低；缺点是热值及热效率低，体积大而不易运输。直接燃烧生物质的热效率仅为率低，体积大而不易运输。直接燃烧生物质的热效率仅为10一一30。目前世界各国正逐步采用如下方法利用生物质能：目前世界各国正逐步采用如下方法利用生物

46、质能：1热化学转换法，获得木炭、焦油和可燃气体等品位高的能源产品，该方法热化学转换法，获得木炭、焦油和可燃气体等品位高的能源产品，该方法又按其热加工的方法不同，分为高温干馏、热解、生物质液化等方法；又按其热加工的方法不同，分为高温干馏、热解、生物质液化等方法；2生物化学转换法，主要指生物质在微生物的发酵作用下，生成沼气、生物化学转换法，主要指生物质在微生物的发酵作用下，生成沼气、酒精等能源产品；酒精等能源产品；3利用油料植物所产生的生物油；利用油料植物所产生的生物油；4把生物质压制成成型状燃料把生物质压制成成型状燃料(如块型、棒型燃料如块型、棒型燃料)，以便集中利用和提，以便集中利用和提高热效率。高热效率。本讲稿第二十六页，共二十七页The end.The end.祝大家学习顺利，生活愉快！祝大家学习顺利，生活愉快！本讲稿第二十七页，共二十七页