污染治理生物技术环境生物技术精品文稿.ppt
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1、污染治理生物技术环境生物技术第1页,本讲稿共53页 污水通过下水污水通过下水道流到水域或大海道流到水域或大海时,其中的污染物时,其中的污染物被微生物降解。被微生物降解。微生物本身被捕食而进微生物本身被捕食而进入原生动物、浮游动物、昆入原生动物、浮游动物、昆虫和鱼等的食物链,从而维虫和鱼等的食物链,从而维持良好的生态平衡。持良好的生态平衡。第2页,本讲稿共53页当有机物流入到河中时,当有机物流入到河中时,DO首先迅速下降,若有机物不太多时,氧水平会随有机首先迅速下降,若有机物不太多时,氧水平会随有机物从进入处沿河流向下游流去而逐渐升高(水流导致有机物混合稀释,物从进入处沿河流向下游流去而逐渐升高
2、(水流导致有机物混合稀释,DO随之上升,随之上升,使微生物的代谢逐渐恢复。)但有机物加入量太大,过度的微生物代谢使水域维持厌氧使微生物的代谢逐渐恢复。)但有机物加入量太大,过度的微生物代谢使水域维持厌氧条件,好氧微生物种群下降或死亡,厌氧微生物则增加。厌氧微生物代谢比好氧微生物条件,好氧微生物种群下降或死亡,厌氧微生物则增加。厌氧微生物代谢比好氧微生物代谢慢,因而有机物代谢的速度下降,发生积累。持续的缺氧代谢还可产生硫化氢和甲代谢慢,因而有机物代谢的速度下降,发生积累。持续的缺氧代谢还可产生硫化氢和甲烷等气体,造成其它水生生物体和甲壳纲动物死亡。烷等气体,造成其它水生生物体和甲壳纲动物死亡。第
3、3页,本讲稿共53页 不流动的水体如池塘和湖泊等当加入过量有机物时,更容易产生厌氧条不流动的水体如池塘和湖泊等当加入过量有机物时,更容易产生厌氧条件,因为它们不能使水域及时混合,也没有净水及时流入将其稀释。件,因为它们不能使水域及时混合,也没有净水及时流入将其稀释。水体的自净能力有限!水体的自净能力有限!第4页,本讲稿共53页第一节第一节生物处理技术概述生物处理技术概述一、一、生物处理技术的作用对象生物处理技术的作用对象废水废水 水是人类生活的最基本要素水是人类生活的最基本要素之一。水是液体,不仅会容纳很之一。水是液体,不仅会容纳很多废物和废气,而且会将污染物多废物和废气,而且会将污染物从一个
4、地方转移到另一个地方。从一个地方转移到另一个地方。生活废水处理系统的主要功生活废水处理系统的主要功能是尽可能降低其中的有机物含能是尽可能降低其中的有机物含量,以使其进入河流和沿海时不量,以使其进入河流和沿海时不引起营养化污染。此外,系统应引起营养化污染。此外,系统应该同时除去悬浮物质,降低病原该同时除去悬浮物质,降低病原体含量,并减少日益增加的硝酸体含量,并减少日益增加的硝酸盐、磷酸盐、重金属和合成化合盐、磷酸盐、重金属和合成化合物等。物等。第5页,本讲稿共53页 有关资料显示,我国一半以上有关资料显示,我国一半以上地区的浅层地下水都已受到污染。地区的浅层地下水都已受到污染。另据国家地质调查局
5、调查,全国另据国家地质调查局调查,全国185个城市的个城市的25个主要地下水开采个主要地下水开采地段中,污染趋势加重的占地段中,污染趋势加重的占25。近几年来城市、大型工矿区附近几年来城市、大型工矿区附近的浅层地下水也已经受到不同近的浅层地下水也已经受到不同程度污染,受其影响,潜水水质程度污染,受其影响,潜水水质状况趋于恶化,潜水中含有的有状况趋于恶化,潜水中含有的有机物、石油类和氨氮等污染物质机物、石油类和氨氮等污染物质不断多。不断多。地下水污染实际上已经到了危地下水污染实际上已经到了危急的时候,再不采取断然措施,急的时候,再不采取断然措施,抓紧治理,地下水抓紧治理,地下水“有水皆污有水皆污
6、”,已是为时不远的事情。,已是为时不远的事情。第6页,本讲稿共53页第一节第一节生物处理技术概述生物处理技术概述一、一、生物处理技术的作用对象生物处理技术的作用对象废气废气 气体污染物有挥发性有机物、二氧化硫、氮氧化物、氟利昂和温室气体(如二氧气体污染物有挥发性有机物、二氧化硫、氮氧化物、氟利昂和温室气体(如二氧化碳、甲烷等),它们来源广泛。挥发性有机物来自于有机物如烃的蒸发,二氧化硫化碳、甲烷等),它们来源广泛。挥发性有机物来自于有机物如烃的蒸发,二氧化硫和氮氧化物来自于含硫和氮的油和煤燃烧,二氧化碳来自于化石燃料的燃烧。和氮氧化物来自于含硫和氮的油和煤燃烧,二氧化碳来自于化石燃料的燃烧。第
7、7页,本讲稿共53页第一节第一节生物处理技术概述生物处理技术概述二、二、生物处理的定义生物处理的定义 在设计的工在设计的工程设施内,利程设施内,利用生物降解与用生物降解与转化作用去除转化作用去除水、废水、固水、废水、固体废弃物、废体废弃物、废气等介质中的气等介质中的污染物质。污染物质。第8页,本讲稿共53页共代谢(共代谢(CoMetabolism)微生物在利用生长基质微生物在利用生长基质A时(从中获得能量、碳时(从中获得能量、碳源或其他任何营养),同时非生长基质源或其他任何营养),同时非生长基质B(不能从(不能从中获得能量或营养)也伴随着发生氧化或其它反应。中获得能量或营养)也伴随着发生氧化或
8、其它反应。第一节第一节生物处理技术概述生物处理技术概述三、三、生物处理的基本原理生物处理的基本原理矿化(矿化(Mineralization)将有机物完全无机化的过程。将有机物完全无机化的过程。第9页,本讲稿共53页第一节第一节生物处理技术概述生物处理技术概述三、三、生物处理的基本原理生物处理的基本原理好、氧生物处理的基本原理好、氧生物处理的基本原理复杂有机物复杂有机物简单有机物简单有机物需氧微生物需氧微生物胞内酶胞内酶厌氧微生物厌氧微生物胞内酶胞内酶微生物微生物胞外酶胞外酶CO2、H2OCO2、H2O、H2、CH4、H2S及有机酸、及有机酸、醇、酮、醛等未完醇、酮、醛等未完全氧化产物全氧化产物
9、图图 微生物好、厌分解有机物的作用示意图微生物好、厌分解有机物的作用示意图第10页,本讲稿共53页第二节第二节废水生物处理技术废水生物处理技术一、一、废水处理原理与工艺废水处理原理与工艺预处理预处理:除去体积较大的残渣和粗砂。通常收集在格栅或筛网上,常常将其浸软或经研磨粉碎,然后返回到系统。其它固体经系统粗砂道除去,洗净后回收。一级处理一级处理:污水静置1.52.5 h,这样可以除去容易絮凝的悬浮颗粒,从而BOD下降约40%60%。二级处理:一级处理的流出物还含有溶解性有机物和40%50%悬浮颗粒。此步采用生物处理来除去有机物。采用氧化塘、生物滴滤池、活性污泥、生物转盘和厌氧消化池等技术。三级
10、处理三级处理:除去磷酸盐和硝酸盐以防止水体富营养化,除去病原体微生物以产生适于饮用的水。此过程涉及到化学沉淀、氯消毒、砂滤膜过滤和熟化池等。第11页,本讲稿共53页1、原理、原理(1)活性污泥法是利用悬浮生长的微生物)活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水的一类好氧生物处理方法。絮体处理有机废水的一类好氧生物处理方法。微生物絮体由好气性微生物(细菌、真菌、原生动物和后生动物)及其代微生物絮体由好气性微生物(细菌、真菌、原生动物和后生动物)及其代谢和吸附的有机物、无机物组成。谢和吸附的有机物、无机物组成。二、活性污泥法二、活性污泥法第二节第二节废水生物处理技术废水生物处理技术第12页,
11、本讲稿共53页n(2)活性污泥的净化反应过程)活性污泥的净化反应过程n活性污泥系统对有机底物的降解包括以下活性污泥系统对有机底物的降解包括以下阶段:阶段:n絮凝和吸附阶段絮凝和吸附阶段n摄取、分解阶段摄取、分解阶段二、活性污泥法二、活性污泥法第二节第二节废水生物处理技术废水生物处理技术第13页,本讲稿共53页n2、活性污泥中的微生物、活性污泥中的微生物(1)形成活性污泥絮状体的细菌)形成活性污泥絮状体的细菌菌胶团细菌菌胶团细菌菌胶团细菌是活性污泥的主体,它的作用:菌胶团细菌是活性污泥的主体,它的作用:具有很强的吸附、氧化分解有机物的能力。菌胶团具有很强的吸附、氧化分解有机物的能力。菌胶团的形成
12、可的形成可使细菌免被微型动物所吞噬使细菌免被微型动物所吞噬,并且,并且关系到关系到污泥的沉降和在二沉池中能否有效进行泥水分离污泥的沉降和在二沉池中能否有效进行泥水分离;为原生动物、微型后生动物为原生动物、微型后生动物提供了良好的生存环境、提供了良好的生存环境、附着场所附着场所。二、活性污泥法二、活性污泥法第二节第二节废水生物处理技术废水生物处理技术第14页,本讲稿共53页n(2)丝状细菌)丝状细菌n作用作用n是活性污泥的重要组分,交叉穿织与是活性污泥的重要组分,交叉穿织与菌胶团内,或附着生长于絮状体表面,菌胶团内,或附着生长于絮状体表面,具具有强氧化分解有机物能力,起到一定有强氧化分解有机物能
13、力,起到一定的净化作用的净化作用。n当当丝状菌的数量超过菌胶团细菌丝状菌的数量超过菌胶团细菌时,可使絮状体沉降性能下降,严重时时,可使絮状体沉降性能下降,严重时可可引发污泥膨胀引发污泥膨胀(bulking)现象。)现象。二、活性污泥法二、活性污泥法第二节第二节废水生物处理技术废水生物处理技术第15页,本讲稿共53页n(3)真菌)真菌第16页,本讲稿共53页(4)原生动物及微型后生动物)原生动物及微型后生动物净化作用:腐生性营养的原生动物可吸收溶解净化作用:腐生性营养的原生动物可吸收溶解性有机物,动物性营养的原生动物可性有机物,动物性营养的原生动物可吞食有机颗粒、吞食有机颗粒、游离细菌及其它微小
14、生物游离细菌及其它微小生物;促进絮凝和沉淀作用促进絮凝和沉淀作用;指示作用:指示作用:可作为处理系统运转管理的指标可作为处理系统运转管理的指标。二、活性污泥法二、活性污泥法第二节第二节废水生物处理技术废水生物处理技术第17页,本讲稿共53页n3、污水处理系统中的酶、污水处理系统中的酶(1)城市污水中的酶;()城市污水中的酶;(2)活性污泥中的酶及功用;活性污泥中的酶及功用;(3)有毒物质对活性污泥中)有毒物质对活性污泥中酶活性的影响。酶活性的影响。二、活性污泥法二、活性污泥法第二节第二节废水生物处理技术废水生物处理技术第18页,本讲稿共53页n4、基本工艺、基本工艺二、活性污泥法二、活性污泥法
15、第二节第二节废水生物处理技术废水生物处理技术第19页,本讲稿共53页利用微生物在固体表面的附着利用微生物在固体表面的附着生长对废水进行生物处理的技术方生长对废水进行生物处理的技术方法。法。通过废水与生物膜的相对运动,通过废水与生物膜的相对运动,使废水与生物膜接触,进行固液两使废水与生物膜接触,进行固液两相的物质交换,并在膜内进行有机相的物质交换,并在膜内进行有机物的生物氧化和降解,使废水得到物的生物氧化和降解,使废水得到净化,同时,生物膜内微生物不断净化,同时,生物膜内微生物不断得以生长和繁殖。得以生长和繁殖。第二节第二节废水生物处理技术废水生物处理技术三、三、生物膜法生物膜法第20页,本讲稿
16、共53页n1、生物膜的净化原理、生物膜的净化原理附附着着水水载载体体水水膜膜有机酸有机酸有机物(养料)有机物(养料)氧气氧气二氧化碳、无机二氧化碳、无机物物代谢产物代谢产物运动水运动水厌氧层厌氧层 好氧层好氧层废水废水出水出水空气空气生物膜生物膜图图 生物膜去除有机物示意图生物膜去除有机物示意图三、三、生物膜法(固定床生物处理)生物膜法(固定床生物处理)第二节第二节废水生物处理技术废水生物处理技术第21页,本讲稿共53页n2、生物膜中的微生物组成、生物膜中的微生物组成(1)细菌和真菌)细菌和真菌在生物膜的好气层专性好气的芽孢杆菌占优势;在生物膜的好气层专性好气的芽孢杆菌占优势;在厌气层可见到反
17、硫化弧菌属在厌气层可见到反硫化弧菌属数量最多的是兼性菌,如假单胞菌属等数量最多的是兼性菌,如假单胞菌属等(2)原生动物)原生动物纤毛虫居多。纤毛虫居多。(3)微型后生动物)微型后生动物如轮虫类、线虫类、昆虫类等,个体数较多。如轮虫类、线虫类、昆虫类等,个体数较多。第二节第二节废水生物处理技术废水生物处理技术三、三、生物膜法生物膜法第22页,本讲稿共53页典型的生物滤池的构造 滤 床 配水与布水装置排水装置第23页,本讲稿共53页n(1)普通生物滤池(洒滴池)普通生物滤池(洒滴池)第24页,本讲稿共53页n(2)塔式生物滤池)塔式生物滤池第25页,本讲稿共53页n(3)生物转盘滤池)生物转盘滤池
18、第26页,本讲稿共53页n(4)生物接触氧化滤池)生物接触氧化滤池第27页,本讲稿共53页n(5)流化床生物处理技术)流化床生物处理技术使废水通过运动态并附着生长有生物膜的颗粒床,使废水通过运动态并附着生长有生物膜的颗粒床,废水中的基质在床内同均匀分散的生物膜相接触而获得降废水中的基质在床内同均匀分散的生物膜相接触而获得降解去除,故在流化床中既有生物膜,又有活性污泥。解去除,故在流化床中既有生物膜,又有活性污泥。第28页,本讲稿共53页三、氧化池或池塘三、氧化池或池塘 在人口稀少的地方利用荒芜的池塘、在人口稀少的地方利用荒芜的池塘、洼地稍加整修即可变为氧化塘处理废水。洼地稍加整修即可变为氧化塘
19、处理废水。第二节第二节废水生物处理技术废水生物处理技术 若有机物负荷高,为了提高氧气量和若有机物负荷高,为了提高氧气量和节约土地,可以在现有的面积内将池塘隔节约土地,可以在现有的面积内将池塘隔成几个塘,然后串联运行,使水对角流动。成几个塘,然后串联运行,使水对角流动。因此接受废水的第一个塘如果是厌氧的或因此接受废水的第一个塘如果是厌氧的或是兼性的,则流到第二个塘时就有可能是是兼性的,则流到第二个塘时就有可能是兼性的或是好氧的,而最后一个塘则完全兼性的或是好氧的,而最后一个塘则完全是好氧的,这样藻菌共生系统逐级得到完是好氧的,这样藻菌共生系统逐级得到完善,从而能有效地处理废水。善,从而能有效地处
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