水处理工程二生物化学处理.pptx
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1、参考书目参考书目&排水工程,第四版,张自杰等,中国建筑工业出版社,1996&水处理工程,第一版,顾夏声等,清华大学出版社,1985&废水生物处理数学模型,第二版,顾夏声,清华大学出版社,1995&WastewaterEngineeringTreatmentlandReuse,FourthEdition,Metcalf&EddyInc.Copyright2003bytheMcGraw-HillcompaniesInc.&现代废水生物处理新技术,钱易等,中国科技出版社,1993&环境工程设计手册之水污染控制篇&水污染治理工程,黄铭荣、胡纪萃,高教出版社,1995&水处理微生物学,第三版,顾夏声等,
2、中国建筑工业出版社,1998&当代给水与废水处理原理,许保玖,高教出版社,1991第1页/共84页 课课 程程 内内 容容1 1 废水生化处理理论基础废水生化处理理论基础2 2 活性污泥法活性污泥法3 3 生物膜法生物膜法4 4 厌氧生物处理厌氧生物处理5 5 废水生物脱氮除磷技术废水生物脱氮除磷技术6 6 污泥的处理与处置污泥的处理与处置第2页/共84页兴趣是最好的老师1、影响水处理微生物生长的主要因素?2、酶反应的基本特点?米门公式是污水生物处理动力学建立的基础方程!3、概略了解微生物废水处理方法的分类!4、污水处理中主要起作用的微生物类型有哪些?5、废水的可生化性衡量污水的什么特性?第3
3、页/共84页 1 1 废水废水生化处理理论基础生化处理理论基础1.1 1.1 简简 介介1.2 1.2 基本理论基本理论1.3 1.3 酶及酶反应酶及酶反应1.4 1.4 废水生化处理方法废水生化处理方法1.5 1.5 生物处理中的重要微生物生物处理中的重要微生物1.6 1.6 废水的可生化性废水的可生化性第4页/共84页1.1 1.1 简简 介介1污水生物处理的原理污水生物处理的原理1污水生物处理的作用及重要性污水生物处理的作用及重要性1污水的来源及危害污水的来源及危害1我国城市污水处理的发展及现状我国城市污水处理的发展及现状废水生化处理理论基础第5页/共84页1.1 1.1 简简 介介废水
4、生化处理理论基础污水生物处理的原理污染物污染物水体的自净作用稀释水解光解氧化微生物的降解净化主要作用O2第6页/共84页1.1 1.1 简简 介介废水生化处理理论基础污水生物处理的原理稀释水解光解氧化微生物的降解主要作用污染物污染物污染物污染物O2未净化水体污染主要作用微生物的降解微生物的降解污染物污染物第7页/共84页1.1 1.1 简简 介介废水生化处理理论基础污水生物处理的原理稀释水解光解氧化O2O2O2微生物的降解微生物的降解微生物的降解净化(工程化)污染物污染物污染物污染物污染物污染物第8页/共84页1.1 1.1 简简 介介废水生化处理理论基础污水生物处理的作用及重要性(1)去除有
5、机物(以)去除有机物(以COD或或BOD5表示)表示),去除其它无机,去除其它无机营养元素如营养元素如N、P等;等;(2)絮凝沉淀和降解胶体状固体物;)絮凝沉淀和降解胶体状固体物;(3)稳定有机物。)稳定有机物。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的作用第9页/共84页1.1 1.1 简简 介介废水生化处理理论基础污水生物处理的重要性污水生物处理的重要性城市污水中约有60%以上的有机物只有用生物法去除才最经济;废水中氮的去除一般来说只有依靠生物法;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;大多数工业废水处理厂也是以生物法为主体的。污水生物处理的作用及重要性第10页
6、/共84页1.1 1.1 简简 介介废水生化处理理论基础污水生物处理的重要性污水生物处理的重要性1)有机物在废水中的存在形式及其主要去除方法)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)胶体状有机物(1nm100nm)溶解性有机物(1nm)机械沉淀法不能采用机械沉淀法去除分子状态存在于水中生物法处理的主要对象生物法处理的主要对象污水生物处理的作用及重要性第11页/共84页1.1 1.1 简简 介介废水生化处理理论基础污水生物处理的重要性污水生物处理的重要性2)生物处理在废水处理程度的分级阶段)生物处理在废水处理程度的分级阶段一级处理预处理或前处理二级处理生物处理三级处理深度处
7、理大量去除胶体状和溶解状有机物,保证出水达标排放各种形式的生物处理工艺污水生物处理的作用及重要性第12页/共84页1.1 1.1 简简 介介污水的来源及危害石化废水:12m3废水/吨原油,COD=100010多万mg/l啤酒废水:820m3废水/m3酒,COD=20003500mg/l酒精废水:1215m3废水/m3酒,COD=36万mg/l味精废水:2535m3废水/吨味精,COD=610万mg/l造纸黑液:120600m3废水/吨纸浆,COD=1015万mg/l生活污水生活污水工业废水工业废水COD=400500mg/l,BOD5=200300mg/l主要有石油化工、轻工、食品等行业来源废
8、水生化处理理论基础第13页/共84页1.1 1.1 简简 介介污水的来源及危害有毒 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危害有机物污染的危害消耗水中的溶解氧DO 水生生物受害 水质变差无毒的有机物有毒的有机物废水生化处理理论基础第14页/共84页1.1 1.1 简简 介介污水的来源及危害危害有机物污染的危害有机污染的三个层次影响观感、灌溉、农渔业生产影响观感、灌溉、农渔业生产污染水源地,造成生活用水危机污染水源地,造成生活用水危机地下水水质也会受到影响地下水水质也会受到影响污染的现状x地表水:地表水:全国全国532532条河流中条
9、河流中80%80%以上已受严重污染以上已受严重污染 “三河三河”:即海河、即海河、淮河、辽河;淮河、辽河;“三湖三湖”:即太湖、巢湖、滇池:即太湖、巢湖、滇池x近海海域:近海海域:赤潮逐年增多赤潮逐年增多x地下水:地下水:如齐鲁石化如齐鲁石化废水生化处理理论基础第15页/共84页1.1 1.1 简简 介介我国城市污水处理的发展及现状生活污水:家庭生活污水医院污水(经过消毒处理后)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废水生化处理理论基础城市污水的定义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城市污水的组成城市污水的组
10、成第16页/共84页1.1 1.1 简简 介介我国城市污水处理的发展及现状始于二十世纪始于二十世纪7070年代年代利用郊区的坑塘洼地、废河道、沼泽地等稍加整修或围堤筑坝,建成稳定塘,对城市污水进行净化处理在全国已建成各种类型的稳定塘有38座,日处理城市污水约173万m3。其中生活污水量占一半,其余包括石油、化工、造纸、印染等多种工业废水。第17页/共84页1.1 1.1 简简 介介我国城市污水处理的发展及现状8080年代,日益重视,有了较快发展年代,日益重视,有了较快发展国家适时调整政策,推动了一大批城市污水处理设施的兴建。我国第一座大型城市污水处理厂天津市纪庄子污水处理厂于1982年破土动工
11、,1984年4月28日竣工投产运行,处理规模为26万m3/d。在此成功经验的带动下,北京、上海、广东、广西、陕西、山西、河北、江苏、浙江、湖北、湖南等省市根据各自的具体情况分别建设了不同规模的污水处理厂几十座。始于二十世纪始于二十世纪7070年代年代第18页/共84页1.1 1.1 简简 介介我国城市污水处理的发展及现状“八五八五”期间,发展高潮时期期间,发展高潮时期l排水系统配套:到1995年,我国城市排水系统排水管道长度约为110062km,按服务面积计算,城市排水管网普及率为64.8%。l处理厂建设:城市污水处理厂169座(其中二级生化处理厂116座),日处理污水479万m3,处理率8.
12、69%。与1990年相比,城市污水处理厂增加89座(其中有北京高碑店、天津东郊、石家庄桥西、广州大坦沙、无锡芦村、济南等大中型城市污水处理厂),平均每年建污水处理厂17座。始于二十世纪始于二十世纪7070年代年代8080年代,日益重视,有了较快发展年代,日益重视,有了较快发展第19页/共84页1.1 1.1 简简 介介我国城市污水处理的发展及现状u国家给予相应资金和技术上的支持。19961999年竣工投入运行的城市污水处理项目有22个,投资59.58亿元,日处理规模371.7万m3;在建项目109个,计划投资161.83亿元,日处理规模832.0万m3。u据统计,到2000年底,全国已建设城市
13、污水处理厂427座,其中二级处理厂282座,二级处理率约为15%。2000年用于城市污水处理工程建设的总投资约为150亿元。但目前绝大多数小城镇尚未建污水处理设施。始于二十世纪始于二十世纪7070年代年代8080年代,日益重视,有了较快发展年代,日益重视,有了较快发展“八五八五”期间,发展高潮时期期间,发展高潮时期“九五九五”期间,期间,“三河三河”、“三湖三湖”、“环渤海环渤海”水污水污染治理染治理第20页/共84页1.1 1.1 简简 介介我国城市污水处理的发展及现状发展规划根据我国国民经济发展计划和水污染防治规划中城市污水处理规划要求:到2010年,我国城市化率将达40,城镇人口总量将从
14、现在的3.8亿增加到6.7亿,城镇需水量将从目前的858亿m3增加到1290亿m3。污水处理率建制镇不低于50,设市城市不低于60,重点城市不低于70。“十五十五”期间,期间,“三河三湖三河三湖”流域规划新建城市污水处理工程流域规划新建城市污水处理工程流域流域项目数项目数投资(亿元)投资(亿元)总处理规模总处理规模(万万m3/d)海河流域海河流域132214855淮河淮河165144615辽河辽河5798464太湖太湖8493376巢湖巢湖117.850城市污水处理系统的规划在我国正受到越来越多的重视。规划目标主要包括:水源保护目标水环境质量控制目标污水再生利用目标第21页/共84页 1.2
15、1.2 污水生物处理的基本理论污水生物处理的基本理论Z微生物的新陈代谢微生物的新陈代谢Z微生物生长的营养及影响因素微生物生长的营养及影响因素第22页/共84页第23页/共84页 1.2 1.2 污水生物处理的基本理论污水生物处理的基本理论微生物的新陈代谢微生物的新陈代谢有机物合成代谢氧气CO2、H2O能量等分解代谢CHONS+O2 CO2+H2O+NH3+SO42-+能量C、H、O、N、S+能量C5H7NO2酶催化反应在正常情况下,各类微生物细胞物质的成分相对稳定:在正常情况下,各类微生物细胞物质的成分相对稳定:细菌:细菌:C C5 5H H7 7NONO2 2;真菌:真菌:C C1616H
16、H1717NONO6 6藻类:藻类:C C5 5H H8 8NONO2 2;原生动物:原生动物:C C7 7H H1414NONO3 3ATPADP第24页/共84页第25页/共84页 1.2 1.2 污水生物处理的基本理论污水生物处理的基本理论有机物合成代谢CO2、H2O能量等分解代谢分解与合成的相互关系分解与合成的相互关系二者不可分,相互依赖对有机物的去除,二者都有重要贡献合成量的大小,对后续处理有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%微生物的新陈代谢微生物的新陈代谢氧气第26页/共84页 1.2 1.2 污水生物处理的基本理论污水生物处理的基本理论微生物的新陈代谢微
17、生物的新陈代谢不同形式的有机物被生物降解的历程不同结构简单、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。有机物的化学结构不同,其降解过程也会不同第27页/共84页微生物生长的营养及影响因素微生物生长的营养及影响因素根据微生物对营养要求的不同分类根据所需碳的化学形式根据所需碳的化学形式自养型异养型 1.2 1.2 污水生物处理的基本理论污水生物处理的基本理论用用COCO2 2或或HCOHCO3 3作为唯一碳源,利用作为唯一碳源,利用这些碳源构造它们的全部含碳生这些碳源构造它们的全部含碳
18、生物分子的微生物(通常称自养菌)物分子的微生物(通常称自养菌)需要摄取存在于相对复杂的还原态有机需要摄取存在于相对复杂的还原态有机化合物中的碳(如葡萄糖中的碳)的微化合物中的碳(如葡萄糖中的碳)的微生物(通常称为异养菌)生物(通常称为异养菌)第28页/共84页 1.2 1.2 污水生物处理的基本理论污水生物处理的基本理论微生物生长的营养及影响因素微生物生长的营养及影响因素根据微生物对营养要求的不同分类根据所需碳的化学形式根据所需碳的化学形式根据所需的能源根据所需的能源光营养型化能营养型自养型利用光作为能源的微生物利用氧化还原反应提供能源的微生物异养型第29页/共84页 1.2 1.2 污水生物
19、处理的基本理论污水生物处理的基本理论微生物生长的营养及影响因素微生物生长的营养及影响因素影响微生物生长的因素最重要的是营养条件、温度、pH值、溶解氧以及有毒物质微生物的营养微生物的营养从微生物的细胞组成元素来看,碳和氮是构成菌体成分的重要元素,对无机营养元素,磷源是主要的,且相互间需满足一定比例。废水处理中微生物对碳、氮、磷三大营养要素的要求l好氧生物处理:BOD:N:P=100:5:1,碳源以BOD5值表示,N以NH3-N计,P以PO4-3中的P计;l对厌氧消化处理:C/N比值在(1020):1的范围内时,消化效率最佳第30页/共84页 1.2 1.2 污水生物处理的基本理论污水生物处理的基
20、本理论微生物生长的营养及影响因素微生物生长的营养及影响因素反应温度反应温度根据各类微生物所适应的温度范围(0-80)高温性(嗜热菌)、中温性、常温性和低温性(嗜冷菌)影响微生物生长的因素最重要的是营养条件、温度、pH值、溶解氧以及有毒物质第31页/共84页 1.2 1.2 污水生物处理的基本理论污水生物处理的基本理论微生物生长的营养及影响因素微生物生长的营养及影响因素反应温度反应温度v微微生生物物的的全全部部生生长长过过程程都都取取决决于于化化学学反反应应,而而这这些些反反应应速速率率都都受受温温度度的的影影响响。在在最最低低生生长长温温度度和和最最适适温温度度范范围围内内,若若反反应应温温度
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