环境污染物的生物净化方法省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第六章 环境污染物生物净化方法第1页本章将介绍以下内容：废水好氧生物处理废水厌氧生物处理特定微生物处理及组合工艺废水微生物脱氮除磷固体废弃物微生物处理大气污染物微生物处理第2页6.1 废水好氧生物处理6.1.1 活性污泥法活性污泥法原理活性污泥法是利用悬浮生长微生物絮体处理有机废水一类好氧生物处理方法。注：微生物絮体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）及其代谢和吸附有机物、无机物组成。活性污泥净化反应过程活性污泥系统对有机底物降解是经过几个阶段和一系列作用完成。包含以下阶段：絮凝和吸附阶段活性污泥中微生物代谢和增殖活性污泥凝聚、沉淀和浓缩第3页活性污泥中微生物形成活性污泥絮状体细菌菌胶团细菌菌胶团：狭义指动胶菌属（Zoogloea）形成细菌团块，广义指全部具有荚膜或粘液或明胶质絮凝性细菌互相絮凝聚集形成菌胶团块。菌胶团细菌是活性污泥主体，它作用：具有很强吸附、氧化分解有机物能力。菌胶团形成可使细菌防止被微型动物所吞噬，而且与污泥沉降性能和二沉池能否有效泥水分离亲密相关；为原生动物、微型后生动物提供了良好生存环境、附着场所。丝状细菌它作用有两方面：一方面：是活性污泥重要组分，交叉穿织与菌胶团内，或附着生长于絮状体表面，具有强氧化分解有机物能力，起到一定净化作用。其次：当丝状菌数量超过菌胶团细菌时，可使絮状体沉降性能下降，严重时可引发污泥膨胀（bulking）现象。第4页活性污泥中微生物原生动物及微型后生动物净化作用：腐生性营养原生动物可吸收溶解性有机物，动物性营养原生动物可吞食有机颗粒、游离细菌及其它微小生物促进絮凝和沉淀作用指示作用：可作为处理系统运转管理指标真菌第5页图61 各种形态细菌第6页活性污泥净化反应影响原因溶解氧（DO）曝气池出口处混合液DO浓度保持在2mg/L左右，可使活性污泥保持良好净化功效。水温活性污泥微生物最适温度范围：1530。营养物质微生物对氮和磷需要量可按BOD：N：P100：5：1来考虑。pH活性污泥微生物最适pH范围：6.58.5。有毒和有抑制物质如重金属、氰化物、硫化氢、酚、醇、醛、染料等有机负荷率（BOD污泥负荷）第7页活性污泥工作参数混合液悬浮固体（MLSS）1L曝气池混合液中所含悬浮固体重量，单位g/L。混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）1L曝气池混合液中所含挥发性悬浮固体重量，单位g/L。污泥沉降比（SV）一定量混合液静置30分钟后，沉降污泥体积与原混合液体积之比，以百分数来表示。污泥容积系数（SVI）曝气池混合液静置30分钟后，沉降污泥体积与污泥干重之比。它反应了活性污泥凝聚性和沉降性，普通控制在50150之间，若大于200，则表明发生了污泥膨胀。污泥负荷（Ls）单位时间内，单位重量活性污泥能处理有机物数量，用kg（BOD）/kg(MLSS)d表示。又称有机有机负荷率荷率，F/M值。第8页活性污泥法基本特征利用生物絮状体为生化反应主体物利用曝气设备向生化反应系统分散空气或氧气，为微生物提供氧源对体系进行混合搅拌以增加接触和加速生化反应传质过程采样沉淀方式去除有机物，降低出水中微生物固体含量经过回流使沉淀池浓缩微生物絮凝体返回到反应系统为确保系统内生物细胞平均停留时间稳定，经常排出一部分生物固体。第9页活性污泥法基本工艺流程第10页活性污泥法主要运行方式（1）按废水和回流污泥进入方式及其在曝气池中混合方式活性污泥法主要有两大运行方式：推流式和完全混合式。推流式推流式活性污泥曝气池有若干个狭长流槽，废水从一端进入，另一端流出。随水流过程，底物降解，微生物增加；从池首端到尾端，混合液内影响活性污泥净化功效各种原因，如F/M值、微生物组成和数量、基质组成和数量等都在连续地改变，有机物降解速率、耗氧速率也连续改变。特点：在曝气池任何断面上都存在有机基质浓度梯度，所以存在基质降解动力，BOD降解菌为优势菌，可防止发生污泥膨胀现象、运行可采取各种方式，能够增加净化功效如脱氮、除磷等。第11页图63 推流式曝气池第12页活性污泥法主要运行方式（2）完全混合式废水进入曝气池后在搅拌下马上与池内活性污泥混合液混合，从而使进水得到良好稀释，污泥与废水得到充分混合，能够最大程度地承受废水水质改变冲击。特点：能够承受高浓度废水，对冲击负荷有一定适应能力；需氧全池要求相同，能够节约动力；可使曝气池与沉淀池合建，无需单独设置污泥回流系统，易于运行管理。第13页几个活性污泥法工艺流程推流式活性污泥法完全混合式活性污泥法短时曝气法（渐减曝气法）阶段曝气法（多点进水法）生物吸附法（AB法）序批式间歇反应器（SBR法）氧化沟法（Oxidation Ditch）深水曝气活性污泥法第14页生物吸附法（生物吸附法（ABAB）工艺流程）工艺流程二沉池二沉池二沉池二沉池接触池接触池接触池接触池(吸附阶段吸附阶段吸附阶段吸附阶段)进水进水进水进水出水出水出水出水回流污泥回流污泥回流污泥回流污泥剩下污泥剩下污泥剩下污泥剩下污泥稳定池（氧化分解）稳定池（氧化分解）稳定池（氧化分解）稳定池（氧化分解）图64 生物吸附法工艺流程第15页IV 排水阶段I 进水阶段II 反应阶段III 沉淀阶段V 待机阶段SBR法五个运行阶段图65 SBR法五个运行阶段示意图第16页图66 氧化沟第17页第18页6.1.2 生物膜法什么是生物膜法？利用微生物在固体表面附着生长对废水进行生物处理技术方法。生物膜法特征经过废水与生物膜相对运动，使废水与生物膜接触，进行固液两相物质交换，并在膜内进行有机物生物氧化和降解，使废水得到净化，同时，生物膜内微生物不停得以生长和繁殖。第19页生物膜中微生物组成细菌和真菌在生物膜好气层专性好气芽孢杆菌占优势；在厌气层可见到反硫化弧菌属数量最多是兼性菌，如假单胞菌属等原生动物纤毛虫居多。微型后生动物如轮虫类、线虫类、昆虫类等，个体数较多。第20页生物膜净化原理附 着 水载 体 水 膜有机酸有机物（养料）氧气二氧化碳、无机物代谢产物运动水厌氧层好氧层废水出水空气生物膜图68 生物膜去除有机物示意图第21页生物膜法特点（与活性污泥法相比较）微生物多样性高生物膜各段微生物类群不一样生物膜中食物链较长含有较高脱氮能力单位处理能力大系统维护方便操作运行方便第22页固定床生物处理主要类型普通生物滤池塔式生物滤池生物转盘滤池生物接触氧化滤池第23页图69 生物转盘图610 普通生物滤池第24页流化床生物处理技术什么是流化床生物处理技术？使废水经过运动态并附着生长有生物膜颗粒床，废水中基质在床内同均匀分散生物膜相接触而取得降解去除，故在流化床中现有生物膜，又有活性污泥。依据反应器中微生物营养形式，可分为好氧流化床和厌氧流化床好氧生物流化床流化床中生物膜中指示生物滤膜生物中间滤膜生物非滤膜生物滤膜清扫生物第25页6.2 废水厌氧生物处理6.2.1 厌氧生物处理原理与过程什么是厌氧生物处理（Anaerobic Process）？在厌氧条件下，利用厌氧微生物分解废水中有机物并产生甲烷、二氧化碳过程，又称厌氧发酵。与好氧生物处理区分：不以分子氧为受氢体（最终电子受体），以无机物、化合态盐、碳、硫、氮为受氢体，如CO、CO2、SO4 2、NO3等。厌氧生物处理优缺点优点：耐有机负荷高；可生成甲烷；剩下污泥量少；无需充氧，能耗低；缺点：污泥量增加慢，工艺过程开启时间长；对负荷改变、毒物敏感；故厌氧处理普通只用于预处理，要使废水达标排放，还需要深入处理第26页厌氧生物处理过程（三个阶段）水解阶段：复杂有机物水解和发酵性细菌 酸化阶段：简单有机物（可溶态）产氢、产乙酸细菌 甲烷化阶段：简单有机酸类、醇类产甲烷菌 CH4、CO2第27页厌氧反应器内微生物不产甲烷菌细菌（以厌氧菌、兼性菌为主）、真菌，参加产甲烷阶段以前全部分解有机物过程，并产生小分子有机酸产甲烷菌其形态有八叠球状、杆状、球状、螺旋状其特点：严格厌氧，代谢活动所需最正确pH值为6.77.2，只能利用少数几个简单化合物第28页厌氧生物处理影响原因温度中温发酵3538，高温发酵52 55 pH值中性环境，甲烷化阶段7.07.5营养成份BOD5：N：P有机负荷第29页厌氧生物处理类型普通厌氧反应器厌氧接触反应器上流式厌氧污泥床反应器（UASB）厌氧生物滤池厌氧流化床反应器第30页图611 上流式厌氧池第31页厌氧处理活性污泥混合菌种起源：城市污水处理厂消化池污泥、初沉池污泥、人畜粪便、有机肥料等。甲烷含量达55以上作为厌氧污泥培养成熟指标，此时方可引入废水。厌氧处理运行过程安全高浓度有机废水厌氧处理与好氧处理经济分析厌氧处理相对好氧处理可节约投资、占地面积，能提供洁净沼气能源，含有较高经济效益，但出水还需经过好氧法补充处理方能排放。第32页