污水处理原理和工艺.doc

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1、一. 污水处理微生物降解原理1. BOD/COD某物质完全氧化所需要的氧量称为理论需氧量，这可以从物质的分子结构上分析计算而得到，任何一种物质理论上都可以被彻底氧化。微生物降解污染物所需要的氧量小于或等于理论需氧量。如果微生物消耗的氧气量与理论氧气量相当，说明污染物质能被微生物完全氧化降解，若消耗的氧气量小于理论需氧量时，则说明污染物质在该环境条件下不能被微生物完全氧化降解。微生物实际消耗的氧量与理论需要量之间的比值可以用来表征污染物可被生物氧化降解的程度。COD是污染物在化学氧化剂作用下被氧化分解所需要的氧量，当使用重铬酸钾作为强氧化剂时,COD值就近似等于污染物的理论需氧量。BOD代表生物

2、需氧量，即水中污染物质在微生物降解作用下消耗的氧量，是描述水体污染程度的指标。通常采用5天培养法（BOD5）来测定BOD值，即5天时间内微生物降解有机物所消耗氧的量。BOD或BOD5与COD的比值可用来定量的描述污染物质的生物降解性，比值的大小直接表明污染物生物降解性的高低。2. 活性污泥法原理活性污泥法是利用微生物在生长繁殖过程中形成表面积较大的菌胶团，大量絮凝和吸附废水中悬浮的胶体或溶解性污染物，并使这些物质进入细胞体内后，经代谢作用合成为微生物细胞组成物质，这些物质也能完全氧化为CO2和水等。这些具有活性的微生物菌胶团或絮凝泥粒状的微生物群体构成了活性污泥。活性污泥法就是以活性污泥为主体

3、的废水处理法。3. 生物膜法原理生物膜法是利用微生物群体附着在固体填料表面而形成生物膜来处理废水的一种方法，是和活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术，又称固定膜法。生物膜一般呈蓬松的絮状结构，微孔较多，表面积很大，具有很强的吸附作用，有利于微生物对被吸附的有机物的降解。当生物膜增厚到一定程度时，由于受到水利冲刷而发生剥落，适当的剥落可使生物膜得到更新。生物膜的外表层的微生物一般为好氧菌，因而称为好氧层。内层因氧的扩散受到影响而供养不足，厌氧菌大量繁殖称为厌氧层。采用这种方法的构筑物有生物滤池，生物转盘，生物接触氧化池和生物流化床等。二. 厌氧法原理有机物的厌氧生物降解过程一般要经历数个阶段

4、，大致分3个阶段，有不同的微生物菌群交替完成。第一阶段由厌氧和兼氧的水解性微生物将大分子物质如纤维素，蛋白质，木质素等水解为单糖并进而生成有机酸。第二阶段由产氢产乙酸细菌细菌利用第一阶段产生的各种有机酸，生成H2,CO2和乙酸。第三阶段由严格厌氧的产甲烷细菌来完成。产甲烷细菌以第二阶段生成的H2和乙酸为底物生成甲烷。产甲烷菌对PH值变化的适应性很差，其最适PH值范围是6.87.2.在PH值为6.5以下或8.2以上的环境中，甲烷菌会受到严重抑制。通常所说的厌氧反应器的“酸化”是指反应器中甲烷菌活性受到抑制，有机酸开始积累，PH值不断下降。酸化严重时，整个反应系统失效难以恢复。对碳，氮，磷这3种主

5、要的营养元素比例，一般为C：N：P=（150-200）：5：1生物毒性物质会对微生物的代谢活性产生不利影响。厌氧微生物降解中最常见抑制性物质为硫化物，氨氮，重金属，氰化物以及某些人工合成的有机物。人们曾运用厌氧生物反应器处理含高浓度硫酸盐的化工废水，都导致反应器的最终失效，通过改变生产工艺，将废水中的硫酸盐成分去除重新启动反应器后才逐步恢复正常。硫酸盐和其他硫的氧化物容易在在厌氧消化过程中被还原为硫化物。可溶性的硫化物和H2S气体在达到一定浓度时，都会对厌氧消化过程，主要是对产甲烷过程产生抑制。高浓度的氨对厌氧过程有害，严重时也能使反应器失效。重金属能与细胞中的酶结合，使之失效，常能使整个厌氧

6、过程失效。1. ABR 厌氧折流板反应器，是一种新型高效的厌氧反应器。反应器的特点是内置，将反应器分离成串联的几个反应室，每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床（UASB）系统，其中的污泥以颗粒化或絮状形式存在。水流由导流板引导上下折流前进，逐个通过反应室的污泥床层，废水中的污染物质与微生物充分接触而得到降解。 2. UASB升流式厌氧污泥层，废水从底部进入UASB反应器，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水与污泥颗粒的接触过程中，反应产生的沼气引起内部的搅动和循环。沼气从反应器顶部上升，附着气泡的污泥絮体碰击到三相分离器的发射板并脱气。释放出气泡的污泥颗粒沉淀到污

7、泥床的表面，气体被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室。另外部分污泥颗粒沿三相分离器缝隙进入沉淀区。3. EGSB颗粒污泥膨胀床反应器。EGSB反应器是UASB反应器的变形，是厌氧流化床和UASB反应器技术的成功结合。EGSB反应器实质上也是固体流态化技术的应用。固体流态化就是固体颗粒与流体间接触并使其呈现流体性状的技术，是为了改善废水和微生物之间接触，强化传质效果。4. IC内循环厌氧反应器。它可以被看成是由两个UASB反应器上下串联而成。主要分为5个区组成：混合区，第一厌氧区，第二厌氧区，沉淀区和气液分离区。三好氧法原理 在废水的生物处理中，好氧生物处理与厌氧生物处理一样，都是非常重要的处

8、理方法。好氧生物处理是在有氧存在的条件下，通过好氧微生物的作用，是废水中的污染物质得到降解。好氧生物处理需要不断向废水中补充大量空气或氧气，以维持其中好氧微生物所需要的足够的溶解氧。在好氧条件下，有机物最终被氧化为水和二氧化碳等，部分有机物被微生物同化以产生新的微生物细胞。1. 活性污泥法处理工艺传统活性污泥法是由初沉池，曝气池，二沉池，曝气系统和污泥回流系统组成。曝气池和二沉池是活性污泥系统的基本处理单元。初沉池流出的废水与从二沉池底部回流的活性污泥同时进入曝气池，在曝气的作用下，混合液得到足够的溶解氧并使活性污泥和废水充分接触，废水中的可溶性有机污染物被活性污泥所吸附并被活性污泥上的微生物

9、降解净化。在二沉池内，活性污泥与净化后的废水通过沉淀分离，处理水排放，活性污泥在沉淀池内沉淀浓缩并回流至曝气池，另一部分污泥作为剩余污泥从系统中排出。1) SBR -序批式活性污泥法与传统污水处理工艺不同，SBR工艺只存在时序控制，无空间控制障碍。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR工艺的核心是SBR反应池，该池集均化，初沉，生物降解，二沉等功能于一池，无污泥回流系统。SBR工艺的一个完整运行周期由五个阶段组成，即进水阶段，反应阶段，沉淀阶段，排水阶段和闲置阶段。从第一次进水到第二次进水称为一个工作周期。2) CASS工艺该工艺是一种循环式活性污泥法。前身为ICEAS工艺，它也是在S

10、BR的基础上演变过来的。CASS池分预反应区和主反应区。2. 好氧生物膜法处理工艺1） 生物接触氧化法 生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底爆气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，废水与池中的填料充分接触，污染物被填料上的微生物吸附降解。通过鼓风曝气供给氧气，生物膜生长至一定厚度后，填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气产生的冲刷作用造成生物膜脱落，并促进新生物膜的生长，此时，脱落的生物膜将随出水流出池外。2） 生物滤池生物滤池内设置固定的滤料，当废水自上而下滤过时，由于废水不断与滤料相接触，经过一段时间后微生物就

11、在滤料表面繁殖，逐渐形成生物膜。生物膜是由多种微生物组成的一个生态系统，从废水中吸取有机污染物作为营养物，不断进行代谢和讲解过程，获得能量合成新的细胞物质，废水流经生物膜后，得以净化。当生物膜形成并达到一定厚度时，氧就无法透入生物膜内层，造成内层的厌氧状态，使生物膜的附着力减弱。此时，在水流的冲刷下，生物膜开始脱落。随后在滤料上又会生长新的生物膜，如此循环往复。3） 生物转盘 生物转盘的净化原理与生物滤池相似，它把填料换成了生物转盘盘片。以圆盘作为生物膜的附着基质，各圆盘之间有一定间隙，圆盘在电机的带动下，缓慢转动，一半浸没于废水中，一般暴露在空气中，在废水中时生物膜吸附废水中的有机物，在生物膜在空气中时与氧气进行接触，发生降解反应，从而达到净化废水的目的。4） 生物流化床法好氧生物流化床是在曝气池中投加小颗粒的载体作为生物膜的附着基质，因此流化床中既有生物膜又有活性污泥。流化床的载体可用沙粒（直径约0.5-0.6mm），颗粒炭（30-40目），浮石，石英砂，微粒硅胶，树脂，塑料微球等。