[化学]05 废水生物处理的基本概念和

分解 合成
内源呼吸
新细胞物质
生物残渣
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微生物代谢所需要的几个基本要素：
❖ 能源； ❖ 碳源； ❖ 无机营养元素——N、P、S、K、Ca、Mg等 ❖ 有机营养物（生长因子，如维生素、生物素等）
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▪ 应用：
1) 处理某些特殊工业废水 2) 固体废弃物的堆肥处理
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1.4 生物处理中的重要微生物
❖原生动物：
▪ 原生动物主要以细菌作为食物； ▪ 种属与数量的变化，与出水水质相关，可作为指示生物。
❖后生动物：
好氧生物处理新工艺
氧化沟工艺(ORBAL 氧化沟)
曝气转刷
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曝气转刷
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曝气转碟
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第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
废水的生化处理概述 废水生物处理基本原理 好氧生物处理工艺——活性污泥法 好氧生物处理工艺——生物膜法 好氧生物处理工艺——其它工艺 厌氧生物处理工艺 营养元素的生物去除（原理与工艺）
明德至诚 博学远志
什么是“废水生物处理”？ “废水生物处理”的主要内容是什么？ 学习“废水生物处理”后，能做什么？
二沉池
曝气池
初沉池
一期
高碑店污水处理厂的工 艺流程图
污泥 处理 二期
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曝气池
活性污泥 好氧微生物
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生物
例2：啤酒废水的生物处理
进水水质：
COD 2500mg/l BOD 1200mg/l SS 200mg/l
出水水质：
COD 50mg/l BOD 50mg/l SS 50mg/l
排放标准：
COD 150mg/l BOD 30mg/l SS 70mg/l
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Carrousel 氧化沟
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曝气叶轮
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好氧生物处理新工艺——曝气生物滤池（BAF）
进水泵房 格栅间
预处理
❖ 根据生长温度的不同：
低温菌(10~15 ºC)、中温菌(15 ~45 ºC)、高温菌(>45 ºC)
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1.4 生物处理中的重要微生物
❖真菌：
▪ 特点：
1) 能在低温和低pH值的条件生长
2) 在生长过程中对氮的要求较低（1/2） 3) 能降解纤维素。
废水生物处理涉及的微生物代谢过程：
❖ 化能异养型代谢 ❖ 化能自养型代谢 ❖ 光能自养型代谢 ❖ 光能异养型代谢
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化能异养型代谢
分解代谢
有机碳
能量
合成代谢 营养物质
细胞 物质
终产物
内源呼吸
有机 残渣
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废水生物处理的基本概念 1 生物处理的基本概念 2 生物处理法在废水处理中的地位 3 生物处理法的分类
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UASB的工作原理图——Paques公司
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颗粒污泥成熟后的扫描电镜照片（运行180天）
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本课程的目的与内容
1 生物处理的基本概念
1.1 生物处理的目的和重要性
❖ 废水生物处理的目的：
▪ 絮凝和去除废水中不可自然沉淀的胶体状固体物
▪ 稳定和去除废水中的有机物
▪ 去除营养元素氮和磷
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1 生物处理的基本概念
❖废水生物处理的重要性：
废水生物处理的主体是微生物
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例1：生活污水或城市污水的处理
进水水质： COD 400mg/l BOD 200mg/l SS 200mg/l
出水水质： COD 40mg/l BOD 15mg/l SS 20mg/l
1.4 生物处理中的重要微生物
细菌 ——是废水生物处理工程中最主要的微生物
❖ 真细菌(eubacteria)、古细菌(archaebacteria)
❖ 根据需氧情况不同：
好氧细菌、兼性细菌、厌氧细菌；
❖ 根据能源碳源利用情况的不同：
光合细菌——光能自养菌、光能异养菌； 非光合细菌——化能自养菌、化能异养菌
不能用机械沉淀法去除
❖ 溶解性有机物(<1nm)：
以分散的分子状态存在于水中
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2.2 废水处理程度的分级
一级处理——预处理或前处理； 二级处理——生物处理； 三级处理——深度处理
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▪ 生物反应池的有效容积、污泥浓度、曝气量、产气量、剩余污泥产量； 等。
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主要内容
废水的生化处理概述 第五章 废水生物处理基本原理 第六章 好氧生物处理工艺——活性污泥法 第七章 好氧生物处理工艺——生物膜法 第八章 好氧生物处理工艺——其它工艺 第九章 厌氧生物处理工艺 第十章 营养元素的生物去除（原理与工艺）
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1.4 废水生物处理中的重要微生物
非细胞形态的微生物
病毒、噬菌体 细菌
微生物
原核生物 放线菌
细胞形态的微生物 真核生物
蓝藻（蓝细菌） 酵母菌
真菌 霉菌
藻类
原生动物 后生动物
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▪ 后生动物以原生动物和细菌作为食物； ▪ 也可作为指示生物。
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2 生物处理法在废水处理中的地位
2.1 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(>1m)：
可采用机械沉淀法去除
❖ 胶体状有机物(1nm~100nm)：
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武汉东西湖啤酒厂
厌氧UASB反应器
好氧氧化沟
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武汉东西湖啤酒厂
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活性污泥中的菌胶团
线虫
轮虫
活性污泥中的后生动物
钟虫 小口钟虫
草履虫 盖纤虫
变形虫
肾形虫
0.1m m
活性污泥中的原生动物
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曝气池
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什么是“废水生物处理”？
废水中不同类型的污染物需要采用不同 的处理方法和工艺进行处理；
废水生物处理的对象主要是： 两大类污染物：有机物；
营养元素——氮和磷
两大类废水： 生活污水或城市污水
有机工业废水
好氧生物处理新工艺 SBR工艺、CAST工艺
锅炉房
污泥脱 水机房
鼓风机房 污泥井
二期预留地
格栅、沉砂
进水泵房
SBR池
办公楼
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SBR工艺
锅炉房
污泥脱 水机房
鼓风机房
SBR池
滗水器
滗水器
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❖ 介绍废水生物处理的基本原理——理论知识:
▪ 几种主要废水生物处理方法的基本原理； ▪ 废水生物处理过程的主要影响因素； ▪ 废水处理过程中的反应动力学；等。
❖ 介绍各种废水生物处理工艺——工艺常识：
▪ 各种废水生物处理的工艺流程、特点及典型参数；等。
❖ 介绍与废水生物处理有关的设计计算、工程设计以及有关的工程实 例——工程实践：
二级曝气 生物滤池
一级曝气 生物滤池
一级曝气 生物滤池
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曝气生物滤池（BAF工艺）
二级曝气 生物滤池
一级曝气 生物滤池
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1.2 微生物在废水生物处理中的作用
❖ 去除有机物（以COD或BOD5表示），去除其它无 机营养元素如N、P等
❖ 絮凝沉淀和降解胶体状固体物 ❖ 稳定有机物
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1.3 微生物代谢过程简介
CO2、H2O
微生物 有机物
城市污水处理厂的典型流程
北京市酒仙桥污水处理厂
二级处理
一级处理
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城市污水处理厂的典型流程
原废水
一级处理
粗细格栅
进水泵房
沉砂池
三级处理
二级处理
空气
CL2或其它消毒剂
初沉池
排放标准： COD 60mg/l BOD 20mg/l SS 20mg/l
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例1：生活污水或城市污水的处理
活性污泥系统
污泥的厌氧消化
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例2：啤酒废水的生物处理
武汉东湖啤酒厂废水处理工程的工艺流程图
沼气收集
图例
污水管线 污Βιβλιοθήκη 管线 沼气管线 回流管线厌氧生物处理
水封罐
脱硫塔 沼气贮柜
原废水
格栅井
污泥处理
泥饼外运
调节池
UASB反应器
氧化沟
出水
沉淀池
污泥脱水机房
浓缩池
集泥井
好氧生物处理
武汉欧联东西湖啤酒废水处理流程图
环境与资源学院环境科学与工程系
化能自养型代谢
还原态无机物
分解代谢 氧化态无机物
能量
合成代谢 无机碳
营养物质
细胞 物质
终产物 内源呼吸
有机 残渣
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光能自养型代谢
太阳光
光合作用
终产物
能量
内源呼吸
无机碳
合成代谢
细胞 合成
有机 残渣
营养 物质
▪ 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。
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