污水的生物处理

指污水中有机物的总含碳量； 有机物都含有碳元素，TOC能完全反映污水中 有机物的总含量。
5.总氮（total nitrogen，TN）
指污水中所有含氮化合物（包括有机氮化合物、 氨、硝酸、亚硝酸等）的总含氮量； 是表示污水被氮污染的综合指标；

有机氮、氨氮、硝酸氮和亚硝酸氮。
6.总磷（total phosphorus，TP）
β中污带
类型 河 流 流 向 外观 BIP 生物特征 1． 细菌数量减少，每毫 升水只有几万个。 2． 藻类大量繁殖，水生 植物出现。*** 3． 原生动物有固着型纤 毛虫如：独缩虫、聚缩 虫等活跃，轮虫、浮游 甲壳动物及昆虫出现。
1． 有机物较少， BOD 和 悬浮物含量低，溶解氧 浓度升高； 2． NH3 和 H2S 分别氧化为 β -中污带 N03 — 和 S042- ，两者含 量均减少。
指示生物

例如 污染前 生物: 植物 鱼 污染 消失 净化开始 藻类、原生 动物出现 持续 鱼虾 出现 结束 植物 鱼
• 可作ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ指示生物的生物种类很多，包括细菌、 真菌、藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、 底栖动物有寡毛类的颤体虫、软体动物和植物 和水生昆虫等。
污化系统将污染水体划属为不同的污染带类型。分 污带、α中污带、β中污带、寡污带

指污水中所有含磷化合物（包括有机磷化合物、 正磷酸根、偏磷酸根等）的总含磷量； 是表示污水被磷污染的综合指标。

三、水体自净
—自然净化

物理作用：稀释、沉淀 生物作用：生物降解（食物链）
（强） （强）
化学作用：日光、氧气等对污染物的分解 （弱）
阳光 ↓ 一级生产者 → 原生动物 → 轮虫、浮游甲壳动物 → 鱼→ 其他动物 异养细菌 废物、排泄物
人
提问：水体自净速度有哪些限制因素？
物理

净水流量、流速、污染物物理性质 地域、季节、天气
生物种类、数量（营养物浓度、环境因子）、 代谢的极限速度
化学

生物

• 因此在水体的自净速度是有限的情况下，水体单位时间内通过 正常生物循环中能够同化有机污染物的最大数量称为同化容量 或自净容量。
C5H7O2N 十5 O2 → 5CO2十NH3十2H2O十 能量 (细胞) (维持能)
污染物、细胞构成物 C 、 H、 O 、 N P 、 、 、 S 矿质元素、维生素等 能源 微 生 物 合成
有机体分解(内源呼吸)
微生物体
生 物 不 可 降 解 残 留 物
生物污泥
化学能(污染物等)、光能
受氢体 O2、CO2、 SO2-4 、
含酚废水：
萃取法：100mg/L 生物法：≤1mg/L
③适用范围广（与微生物特点相关）
④成本低、运行费用少；
⑤可处理的水量大，方法成熟 生物处理是废水二级处理的首选方法
基本原理

污水生物处理法是天然水体生物自净原理的人工 强化和具体应用。 通过适宜的条件，在特定的污水处理装臵，充分 利用微生物高速度高效率地分解/转化污染物， 使污水得到净化。
多
多污带
类型 河 流 流 向 多污带 外观 BIP 生物特征 1． 种类很少，厌氧菌和 兼性厌氧菌种类多，数 量大，每毫升水含有几 亿个细菌。有能分解复 杂有机物的菌种，硫酸 还原菌、产甲烷菌等。 2． 无显花植物，鱼类绝 迹。 3． 河底淤泥中有大量寡 毛类(颤蚯蚓)动物。* 1． 暗灰色，很浑浊，含 大 量 有 机 物 ， BOD 高，溶解氧极低(或 无)，为厌氧状态。 2． 在 有 机 物 分 解 过 程 60~100 中，产生 H2S、C02 和 CH4 等气体。臭味。 3． 水底沉积许多由有机 和无机物形成的淤 泥。水面上有气泡。
磷酸盐(以P计，mg/L)
15
25
—
污水处理的一般技术途径
污水处理技术可分为物理处理法、化 学处理法、生物处理法。
物理处理法利用物理原理主要分离污水 中的悬浮固体。 化学处理法则利用化学反应分解污水中 各种形态的污染物。 生物处理法是利用微生物的代谢作用转 化污水中的胶体性或溶解性污染物，使 之成为无害物质的方法。
分解
能量
+
分解产物
+
NO- 等
3
CO2、 H2O、 NH4、
-
NO2、
NO3、
SO2-4、
N2、
PO3-4 、 H 、 2 热能
H2S、 随水排出
CH4、 乙醇、有机酸、
硫醇等简单化合物
有机污水生物处理的生化过程
对氧气要求的不同 ： 好氧生物处理法：活性污泥法、生物膜 法等；

厌氧生物处理法：氧化塘法、土地处理 法
概念：以好氧性细菌为主体的微生物和水
中的悬浮物质、胶体物质混杂在一起形
成的肉眼可见的絮状颗粒。
①
通过以活性污泥或生物膜形式存在的微生物旺盛
的代谢活动，氧化分解有机污染物，使污水净化。
②
微生物的代谢，无论合成或分解，都是一系列极
为复杂的生物化学变化，有分解、合成、氧化、
还原、转移、异构等各种反应，绝大多数是在特 定的酶促作用中进行的。
污水的生物处理
Microbiology Department.
Resource
SWＵ
& Environment Science College.
LiYong
一、概 述
水体占地球表面的79%，在生态系统中有
重要的作用。
我国的水资源形势：

城市和农业缺水十分严重; 全国80％的水域，45％的地下水，90％以上的城市水域 受到不同程度的污染。
（一）活性污泥法





活性污泥（activated sludge）是一种绒絮状小 泥粒， 好氧菌为主体的微型生物群以及胶体、悬浮物等 组成。 颗粒大小约为0.02～0.2mm，表面积为20～ 100cm2／ml， 相对密度约为1.002～1.006。静臵时，能凝聚成 较大的绒粒而沉降。 外观呈黄褐色，有时亦呈深灰、灰褐、灰白等色。 有很强的吸附及分解有机物的能力。
8~20
寡污带
类型 河 流 寡污带 流 向 外观 1． 有机物全部无机化， BOD 和悬浮物含量极 低，水的浑浊度低，溶 解氧恢复到正常含量。 2． H2S 消失； 3． 河流自净过程已完成的 标志 BIP 生物特征 1． 细菌极少； 2． 出现鱼腥藻、硅藻、 黄藻、钟虫、变形虫、 旋轮虫、浮游甲壳动 物、 水生植物及鱼。 ****

指微生物在有足够溶解氧存在的条件下，分解有机物所 消耗的氧量。 常用BOD5，即5日生化需氧量。 它表示在20℃条件下培养5日时的氧的消耗量。 BOD20为20日生化需氧量。 无特殊说明的BOD指BOD5。 评价有机污染物中易生物降解的部分，不能全部反映污 水中有机物含量 。
4.总有机碳 （total organic carbon，TOC）

二、污染物浓度指标

有机物的含量：根据有机物被氧化时都需要消耗 氧的共性，常以污水的总有机碳量或需氧量来指示；
氮：常用总氮（TN） 磷：常用总磷（TP）

1.全需氧量 （total oxygen demand，TOD）
指水中全部有机物在被彻底氧化成H2O、CO2、 NO3-、SO42-、等无机物过程中所消耗的氧。 一般情况下TOD与理论需氧量（theoretical oxygen demand，ThOD）相近

主要通过活性炭吸附、臭氧消毒和生物脱除等 物理、化学和生物学方法去除氮磷营养盐、难 降解物质、病原体等污染物。
四、有机污水的生物处理
生物处理的优点和基本类型 1、生物处理的优点 ①效率高 普通活性污泥水处理厂，每天1m3曝气池能转 换1~2kg干有机物，100倍于森林。 ②效果好 BOD去除率达90%~95%，COD去除率为 60%~70%。

主要利用构筑物内或特定外境中的微生物去除水中
溶解的或胶体状态的有机物;

去除80％~95％的BOD5，使城市污水BOD5下降到 30mg/L以下。

三级处理（tertiary treatment）：亦称深度处理 （advanced treatment）。二级处理后的出水进一步净化，
使各种有机和无机污染物去除率达98％以上。可采用 物理、化学、生物学等各种手段。
A．自净的过程

水体自净过程大致如下
有机污染物排入水体后被水稀释，有机和无机固体沉降 到河底；
a.物理作用
b.生物作用
•
溶氧↓
溶解氧↑
• 好氧菌↑
•
好氧菌↓
有机物降解
厌氧菌↑ 自然溶氧、藻类产氧
河流污染和自净过程图
污 水

被污染的水体都是自净水体！ 但自净恢复的程度不同，或称污染现状 不同。

1、吸附作用(absorption) 吸附作用在污水处理厂密集的微生物生态系统中可能起着 主要作用。 通过微生物的吸附特性得以去除废水中的一些不可降解的 污染物，如合成有机物、金属盐类以及一些放射性物质。
2．生物氧化和细胞合成作用

生物氧化和细胞合成作用是通过微生物酶的作用进行 的。
CHON十O2 ——→ C5H7O2N (有机物) (新细胞)
③
活性污泥中的微生物不断地氧化分解污泥 所吸附的有机质，合成新的微生物细胞。

污水（waste water）是指在生活与生产活 动中排放水的总称;
无机污染物
按化学性质分
有机污染物
可生物降解性污染物
难生物降解性污染物 悬浮固体(粒径0.1～0.45μ m以上)
按物理形态分
胶体性物质(粒径0.1～0.001μ m)
溶解性物质
污水中污染物的分类
污水的危害： 氮、磷; 金属与重金属 可生物降解性有机污染物 难生物降解性污染物


物处理法具有投资少、成本低、工艺设备 较简单、运行条件平和，特别是能彻底降 解污染物而不产生二次污染等特点； 实际工作中常采用物理／化学方法与生物 处理相结合的组合工艺 ；


各国污水处理厂90％以上采用生物处理技 术。

污水处理可分为一级处理、二级处理和 三级处理。 一级处理（primary treatment）：主要通过
α中污带
类型 河 流 流 向 外观 BIP 生物特征 1． 生物种类比多污带稍 多。细菌数量较多，每 毫升水约有几千万个。 2． 出现有蓝藻、裸藻、 绿藻，原生动物有天蓝 喇叭虫、美观独缩虫、 椎尾水轮虫、臂尾水轮 虫及栉虾等。** 3． 底泥已部分无机化， 滋生了很多颤蚯蚓。 1．水为灰色，溶解氧少， 为半厌氧状态，有机 物 量 减 少 ， BOD 下 降； 2． 水 面 上 有 泡 沫 和 浮 α -中污带 20~60 泥，有 NH3 、氨基酸 及 H2S。臭味。
过滤、沉淀等物理学方法去除污水中粗大固形物及部 分悬浮物。浮油的刮除亦属此。


悬浮固体以污泥的形式去除; 去除70％~80％的悬浮固体、25％~40％的BOD5，
减轻后续处理工艺的负荷和提高处理效果。

二级处理（secondary treatment）：在一级处理基础上，主要去除水中有
机物。生物法作为二级处理的主要手段，故称作生物处理或生化处理。近 年来二级处理亦有采用化学或物理化学为主体的工艺。
衡量水体污染与自净的指标
水体外观 化学指标 生物种类、数量及比例关系 溶解氧等

氧浓度昼夜变化幅度

氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关， 因此与P/H或BIP有关。
水体外观
外观特征：混浊程度、颜色及气味等 原 因：水中细菌种类数量、悬浮物种类数量

• • •
污染前 污染 净化开始 持续 结束 外观:无色 暗灰色 灰色 继续变清 无色 澄清透明 很混浊、臭 混浊 浊度下降 澄清透明 水面有泡沫 泡沫减少
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污水排放标准及处理要求
《污水综合排放标准》（GB8978—1996），要求 污水在排入水体前经净化处理到标准规定的程度。 根据污水受纳水体的功能，排放标准分一级、二 级和三级等3个等级，一级标准最严。

城市污水处理厂污染物最高排放浓度*
项目 pH BOD5/(mg/L) COD/(mg/L) 氨氮/(mg/L) 一级标准 6～9 20 60 15 二级标准 6～9 30 120 25 三级标准 6～9 — — —

2.化学需氧量 （chemical oxygen demand，COD）
用强氧化剂（K2Cr2O7或KMnO4）使污染物氧 化所消耗的氧量； 分别标记为CODcr或CODMn ； 在一般情况下，CODMn＜CODcr ；

COD<TOD。
3.生物化学需氧量 （biochemical oxygen demand，BOD）