污水生物处理(好氧、厌氧生物处理)

活性污泥法工艺流程
空气
进水 初次沉 淀池
曝气池
出水
二次沉淀池
回流污泥
污 泥
剩余污泥
氧化沟（OD）
1.概念： 氧化沟是一种改良的活性污泥法，其曝气池 呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥混合液在 其中循环流动，因此被称为“氧化沟”，又 称‘‘环形曝气池”。
采用立式表曝机的卡鲁塞尔氧化沟
(英国ASH Vale 污水处理厂)
小结
(厌氧生物处理反应机理图) 不溶性有机物和高分子 溶性有机物
水解阶段 （细菌胞外酶作用）
原酸化阶段和产 乙酸阶段可合并 为一个阶段
小分子溶性有机物
产酸脱氢 （产酸菌作用） 阶段
细菌细胞
挥发酸 (如乙酸)
CO2+H2
其他产物 (如醇类等)
产甲烷阶段 (产甲烷细菌作用)
细菌细胞
CH4+CO2
几种厌氧生物滤池
➢ 要保证污水处理的效果，首先必须有足够数量 的微生物，同时，还必须有足够数量的营养物 质。
好氧生物处理
❖ 传统活性污泥法 ❖ 氧化沟 ❖ 序批式活性污泥法 ❖ 生物滤池、生物转盘 ❖ 流化床
活性污泥法
生物膜法
活性污泥的特征与微生物
①特征 a、形态：在显微镜下呈不规则椭圆状，在水中呈“絮状”。 b、颜色：正常呈黄褐色，但会随进水颜色、曝气程度而变
UASB反应器工作原理
进水 厌氧膨胀床和流化床工艺流程
污水自然生物处理
污水自然生物处理的回顾与前瞻
❖ 污水的自然生物处理已有300多年的历史，但随着经济和社会 的发展，生活污水和工业废水的水质水量发生了很大的变化， “经典式”生态系统的自然净化能力承受不了越来越沉重的 污染负荷。为了解决日益严重的水环境污染问题，出现了以 普通活性污泥法、生物膜法等高效的人工净化技术。但进入 20世纪70年代，严重的世界能源危机，迫使人们又转向研究 节省能源、资源和投资的处理方法。污水的自然生物处理作 为“替代技术”之一受到重视。
SBR
SBR法(Sequencing Batch Reator)，是连续 活性污泥法的一种改型，它的反应机制以及 污染物质的去除机制和传统活性污泥法基本 相同，仅运行操作不一样。
SBR的操作模式由进水、反应、沉淀、出水 和待机等5个基本过程组成。
1、经典SBR反应器原理
进水曝气ຫໍສະໝຸດ 沉淀排水排泥
2、SBR反应器
水解阶段
❖ 水解细菌将不溶性有机物转变成可溶性有机 物,将高分子溶性有机物转变成小分子有机物 (通过细菌胞外酶作用)
❖ 纤维素被纤维素酶水解成纤维二糖和葡萄糖 ❖ 淀粉被淀粉酶水解成麦芽糖和葡萄糖 ❖ 蛋白质被蛋白酶水解成短酞和氨基酸 ❖ 脂肪被脂肪酶水解成丙二醇和脂肪酸
酸化阶段
❖ 水解阶段产生的小分子水解产物在酸化菌的 细胞内转化为更简单的化合物并分泌到细胞 外,这一阶段的主要产物有VFA\醇类\乳酸 \CO2\NH3\H2S等。与此同时，酸化菌也利用 部分物质合成新的细胞物质。
❖ 膜--生物反应器主要由膜分离组件及生物 反应器两部分组成
流化床
❖ 流化床反应器是一种利用气体或液体通过颗 粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态， 并进行气固相反应过程或液固相反应过程的 反应器。在用于气固系统时，又称沸腾床反 应器。
流化床
污水的厌氧生物处理
➢概述 ➢厌氧生物处理机理 ➢厌氧处理反应器技术
一、稳定塘（生物塘）
1、概述 稳定塘：又叫生物稳定塘（biological stabilization pond）， 俗称氧化塘（oxidation pond）。
1)工作原理：依靠自然生态系统的净化作用使污水净化。
2)供氧方式：通过大气和藻类的光合作用供氧，或人工曝气 （曝气塘）。
3)分类：按DO浓度高低分好氧稳定塘,兼性塘,厌氧塘,曝气塘。
生物塘的种类及特征
名称 好氧生物塘 兼氧生物塘 厌氧生物塘 曝气生物塘
水深（米） 停留时间(日)
BOD负荷 （g/m3d） BOD去除率 光合反应
藻类浓度 （毫克/升）
0.2~0.4 2~6
10~20
80~95 有
>100
1~2.5 7~30 2~10
A2O工艺
❖ A2/O处理工艺是Anaerobic－Anoxic－Oxic的英文缩写，它 是厌氧－缺氧－好氧生物脱氮除磷工艺的简称
❖
❖ A2/O工艺于70年代由美国专家在厌氧—好氧除磷工艺（A/O） 的基础上开发出来的，该工艺具有脱氮除磷的功能，是一种 深度二级处理工艺。
❖ 该工艺在厌氧—好氧除磷工艺（A/O）中加一缺氧池，将好 氧池流出的一部分混合液回流到缺氧池前端，以达到硝化脱 氮的目的
5. CASS(CAST)工艺
循环式活性污泥法工艺
6.其他SBR演变工艺
➢ ICEAS工艺 Intermittent Cycle Extended Aeration System间歇式 循环延时曝气工艺
A-O工艺
❖ A/O工艺将前段厌氧段和后段好氧段串联在一起，A 段DO不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在厌氧 段，一方面，异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水 化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸， 使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有 机物转化成可溶性有机物，当这些经厌氧水解的产 物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生 化性及氧的效率；另一方面，从好氧池回流回的污 泥中的聚磷菌在该段释放磷，以达到除磷目的。
污 水 (布 水 系 统 )
陶 粒 (生 物 填 料 层 ) 卵 石 (承 托 层 ) 空气管
反 冲 气 管 (反 冲 洗 系 统 )
生物曝气滤池(BAF)的构造
反冲洗废水
冲洗水泵 冲 洗 水 (反 冲 洗 系 统 )
滤 头 (布 水 系 统 )
MBR工艺
❖ MBR又称膜生物反应器（Membrane BioReactor），是一种由膜分离单元与生物 处理单元相结合的新型水处理技术。采用 的膜结构主要是中空纤维膜。
（如发黑为曝气不足，发黄为曝气过度）。 c、理化性质：ρ=1.002～1.006，含水率99%，直径大小
0.02～0.2mm，表面积20～100cm2/ml，pH值约6.7，有较 强的缓冲能力。其固相组分主要为有机物，约占75～85%。 d、生物特性：具有一定的沉降性能和生物活性。（理解： 自我繁殖、生物吸附与生物氧化）。 e、组成：由微生物群体Ma，微生物残体Me，难降解有机物 Mi，无机物Mii四部分组成。
但厌氧生物处理也有自身的缺点，主要是：
❖ 厌氧处理后出水COD、BOD值较高，难以达 标（需好氧处理作为后处理）
❖ 厌氧水力停留时间一般较长，厌氧的启动时 间一般也较长
❖ 受温度等影响大，有恶臭
二、厌氧生物处理的机理
厌氧生物降解过程可分为四个阶段： ➢ 1.水解阶段 ➢ 2.酸化阶段(也叫发酵阶段) ➢ 3.产乙酸阶段 ➢ 4.产甲烷阶段
UASB工艺
❖ 反应器上部有设有三相分离器，用以分离消 化气、消化液和污泥颗粒。消化气自反应器 顶部导出；污泥颗粒自动滑落沉降至反应器 底部的污泥床；消化液从澄清区出水。
❖ UASB 负荷能力很大，适用于高浓度有机废 水的处理。运行良好的UASB有很高的有机 污染物去除率，不需要搅拌，能适应较大幅 度的负荷冲击、温度和pH变化。
好氧生物处理的原理
❖ 在充分供氧的条件下，利用好氧微生物的生 命活动过程，将有机污染物氧化分解成较稳 定的无机物的处理方法，在工程上称为污水 的好氧生物处理。
有机物的好氧分解图示
❖ 在污水好氧处理过程中，必须不间断地供给溶 解氧。因为氧是有机物的最后氢受体，正是由 于这种氢的转移，才使能量释放出来，成为细 菌生命活动和合成新细胞物质的能源。
4.同时，经典的SBR反应器也存在一定的问题 比如：
1)对于单一SBR反应器的应用需要较大的调节池； 2)对于多个SBR反应器进水和排水的阀门自动切换 频繁； 3)无法解决大型污水处理项目连续进水、连续出水 的处理要求。 4)设备的闲置率较高 5)污水提升水头损失较大。 正是以上这一系列问题的存在导致了对于SBR反应器 的不断改进和开发。
按处理程度分一级、二级和深度处理塘。
按出水方式又可分连续出水塘、控制性水塘、贮存塘。
4)适宜条件：要求有废河道、沼泽地、峡谷、荒地且地质条件 良好的地形；要考虑气温、光照和风力。
5)优缺点：工程简单，建设投资少，能耗少，成本低廉，利于 农业灌溉，能实现污水资源化。但占地面积大，净化效果受 季节（含光照、气温）影响，易造成地下水污染，周边环境 条件较差。
②微生物组成及其作用
➢ 组成：包括细菌、真菌、原生动物、后生动物。 ➢ 细菌：以异养型原核生物(细菌)为主，数量107～108
个/mL，自养菌数量略低。其优势菌种：产碱杆菌属 等，它是降解污染物质的主体，具有分解有机物的能 力。 ➢ 真菌：由细小的腐生或寄生菌组成，具分解碳水化合 物，脂肪、蛋白质的功能，但丝状菌大量增殖会引发 污泥膨胀。 ➢ 原生动物：肉足虫，鞭毛虫和纤毛虫3类、捕食游离 细菌。其出现的顺序反映了处理水质的好坏（这里的 好坏是指有机物的去除），最初是肉足虫，继之鞭毛 虫和游泳型纤毛虫；当处理水质良好时出现固着型纤 毛虫，如钟虫、等枝虫、独缩虫、聚缩虫、盖纤虫等。 ➢ 后生动物(主要指轮虫、线虫、甲壳虫如水骚类）， 捕食菌胶团和原生动物，是水质稳定的标志。
一、概述
❖ 厌氧生物处理是指利用厌氧微生物的代谢过 程，在无氧条件下把污水中的有机污染物转 化为无机物和少量细胞物质的污水处理方法。
❖ 与好氧生物处理技术相比，它具有以下突出 优点：
❖ 能耗低(约为好氧的10％～15％） ❖ 可回收生物能源（沼气） ❖ 产生的剩余污泥量少（相当于好氧的1/10~1/6） ❖ 可承受的有机负荷高，占地少