《水污染控制工程》多媒體課件廢水生物處理原理與技術CollegeofEnvironmentandResourcesFuzhouuniversity福州大學環境與資源學院版權所有(C)2005-2009主講：方圣瓊課程簡介

什么是“廢水生物處理”？

“廢水生物處理”的主要內容是什么？

學習“廢水生物處理”后，能做什么？什么是“廢水生物處理”？廢水中不同類型的污染物需要采用不同的處理方法和工藝進行處理；廢水生物處理的對象主要是：兩大類污染物：有機物；營養元素——氮和磷

兩大類廢水：

生活污水或城市污水有機工業廢水廢水生物處理的主體是微生物例1：生活污水或城市污水的處理進水水質：COD400mg/lBOD200mg/lSS200mg/l出水水質：COD40mg/lBOD15mg/lSS20mg/l排放標準：COD60mg/lBOD20mg/lSS20mg/l例1：生活污水或城市污水的處理污泥的厭氧消化活性污泥系統高碑店污水處理廠的工藝流程圖初沉池曝氣池二沉池一期二期污泥處理曝氣池活性污泥好氧微生物生物0.1mm鐘蟲小口鐘蟲草履蟲蓋纖蟲腎形蟲變形蟲活性污泥中的后生動物輪蟲線蟲活性污泥中的原生動物活性污泥中的菌膠團曝氣池好氧生物處理新工藝辦公樓二期預留地進水泵房SBR池格柵、沉砂鼓風機房污泥井污泥脫水機房鍋爐房SBR工藝、CAST工藝SBR工藝SBR池鼓風機房潷水器污泥脫水機房鍋爐房潷水器好氧生物處理新工藝氧化溝工藝(ORBAL氧化溝)曝氣轉刷曝氣轉刷曝氣轉碟Carrousel氧化溝曝氣葉輪好氧生物處理新工藝——曝氣生物濾池（BAF）格柵間預處理一級曝氣生物濾池一級曝氣生物濾池二級曝氣生物濾池進水泵房曝氣生物濾池（BAF工藝）二級曝氣生物濾池一級曝氣生物濾池例2：啤酒廢水的生物處理進水水質：COD2500mg/lBOD1200mg/lSS200mg/l排放標準：COD150mg/lBOD30mg/lSS70mg/l出水水質：COD50mg/lBOD50mg/lSS50mg/l例2：啤酒廢水的生物處理武漢東湖啤酒廠廢水處理工程的工藝流程圖格柵井調節池污泥脫水機房泥餅外運沼氣貯柜

圖例UASB反應器氧化溝污水管線污泥管線沼氣管線回流管線沉淀池濃縮池集泥井武漢歐聯東西湖啤酒廢水處理流程圖出水水封罐脫硫塔原廢水厭氧生物處理好氧生物處理沼氣收集污泥處理武漢東西湖啤酒廠厭氧UASB反應器好氧氧化溝武漢東西湖啤酒廠UASB的工作原理圖——Paques公司顆粒污泥成熟后的掃描電鏡照片（運行180天）本課程的目的與內容介紹廢水生物處理的基本原理——理論知識:幾種主要廢水生物處理方法的基本原理；廢水生物處理過程的主要影響因素；廢水處理過程中的反應動力學；等。介紹各種廢水生物處理工藝——工藝常識：各種廢水生物處理的工藝流程、特點及典型參數；等。介紹與廢水生物處理有關的設計計算、工程設計以及有關的工程實例——工程實踐：生物反應池的有效容積、污泥濃度、曝氣量、產氣量、剩余污泥產量；等。主要內容第一章概述第二章廢水生物處理基本原理第三章好氧生物處理工藝——活性污泥法第四章好氧生物處理工藝——生物膜法第五章好氧生物處理工藝——其它工藝第六章厭氧生物處理工藝第七章營養元素的生物去除（原理與工藝）第八章天然條件下的生物處理第一章概述

1.1

生物處理的基本概念

1.2

生物處理法在廢水處理中的地位

1.3生物處理法的分類1.1

生物處理的基本概念1.1.1生物處理的目的和重要性

廢水生物處理的目的：絮凝和去除廢水中不可自然沉淀的膠體狀固體物

穩定和去除廢水中的有機物去除營養元素氮和磷1.1

生物處理的基本概念廢水生物處理的重要性：

城市污水中約有60%以上的有機物只有用生物法去除才最經濟；廢水中氮的去除一般來說只有依靠生物法；目前世界上已建成的城市污水處理廠有90%以上是生物處理法；大多數工業廢水處理廠也是以生物法為主體的。1.1.2

微生物在廢水生物處理中的作用

去除有機物（以COD或BOD5表示），去除其它無機營養元素如N、P等絮凝沉淀和降解膠體狀固體物穩定有機物1.1.3

微生物代謝過程簡介有機物微生物新細胞物質CO2、H2O生物殘渣內源呼吸分解合成微生物代謝所需要的幾個基本要素：

能源；

碳源；

無機營養元素——N、P、S、K、Ca、Mg等

有機營養物（生長因子，如維生素、生物素等）廢水生物處理涉及的微生物代謝過程：

化能異養型代謝

化能自養型代謝

光能自養型代謝

光能異養型代謝化能異養型代謝有機碳終產物營養物質細胞物質能量有機殘渣內源呼吸分解代謝合成代謝化能自養型代謝無機碳終產物營養物質細胞物質能量有機殘渣還原態無機物氧化態無機物內源呼吸分解代謝合成代謝光能自養型代謝無機碳營養物質細胞合成太陽光能量終產物有機殘渣內源呼吸光合作用合成代謝1.1.4廢水生物處理中的重要微生物微生物非細胞形態的微生物細胞形態的微生物病毒、噬菌體真核生物酵母菌原生動物后生動物原核生物細菌放線菌藍藻（藍細菌）真菌霉菌藻類1.1.4生物處理中的重要微生物細菌——是廢水生物處理工程中最主要的微生物

真細菌(eubacteria)、古細菌(archaebacteria)

根據需氧情況不同：

好氧細菌、兼性細菌、厭氧細菌；

根據能源碳源利用情況的不同：

光合細菌——光能自養菌、光能異養菌； 非光合細菌——化能自養菌、化能異養菌

根據生長溫度的不同：低溫菌(10~15oC)、中溫菌(15~45oC)、高溫菌(>45oC)1.1.4生物處理中的重要微生物真菌：特點：

1)能在低溫和低pH值的條件生長

2)在生長過程中對氮的要求較低（1/2）

3)能降解纖維素。應用：

1)處理某些特殊工業廢水

2)固體廢棄物的堆肥處理1.1.4生物處理中的重要微生物原生動物：原生動物主要以細菌作為食物；種屬與數量的變化，與出水水質相關，可作為指示生物。后生動物：后生動物以原生動物和細菌作為食物；也可作為指示生物。1.2

生物處理法在廢水處理中的地位1.2.1有機物在廢水中的存在形式及其主要去除方法顆粒狀有機物(>1m)：可采用機械沉淀法去除膠體狀有機物(1nm~100nm)：不能用機械沉淀法去除溶解性有機物(<1nm)：以分散的分子狀態存在于水中1.2.2廢水處理程度的分級一級處理——預處理或前處理；二級處理——生物處理；三級處理——深度處理城市污水處理廠的典型流程北京市酒仙橋污水處理廠一級處理二級處理城市污水處理廠的典型流程污泥回流原廢水粗細格柵進水泵房沉砂池初沉池曝氣池二沉池接觸池出水泥餅外運集泥井污泥回流泵房污泥濃縮池一級消化池二級消化池污泥脫水機房空氣CL2或其它消毒劑絮凝劑上清液回流二級處理一級處理三級處理1.2.2廢水處理程度的分級一級處理：去除效果：EBOD

30%,ESS

50%功能：去除大顆粒狀有機物，以減輕后續生物處理的負擔；調節水量、水質、水溫等，有利于后續的生物處理。主要方法：物化法沉砂、沉淀、氣浮、除油、中和、調節、加熱或冷卻等1.2.2廢水處理程度的分級二級處理：去除效果：EBOD

85~90%，ESS

90%功能：大量去除膠體狀和溶解狀有機物，保證出水達標排放方法：各種形式的生物處理工藝1.2.2廢水處理程度的分級三級處理：

目的：去除二級處理出水中殘存的SS、有機物，脫色、殺菌，脫氮、除磷——防止水體富營養化

方法：物化法——超濾、混凝、活性炭吸附、臭氧氧化、加氯消毒等；生物法——生物脫氮除磷、生物陶粒、生物活性炭、曝氣生物濾池等1.2.3我國水環境中有機物污染現狀廢水排放量巨大

——總廢水量達400億m3(1.1108m3/d)，其中工業廢水和城市生活污水各近50%，處理率低主要污染物是有機物和氮磷營養鹽

我國城市污水處理概況

年份污水廠處理能力處理率

1921

上海北區污水廠4104m3/d

1926上海東、西區污水廠到1980全國238個城市,僅有16個建有39個污水廠

85104m3/d1.7%其中二級處理廠19.3萬m3/d0.39%到1985年底33個城市，63個污水廠220104m3/d2.2%其中一級處理廠20個73104m3/d0.66%二級處理廠43個147104m3/d1.54%到1996年底全國640多個城市,共建有160多個污水廠812104m3/d6.7%

目前，在全國范圍內已經建成很多城市廢水處理廠，估計目前我國的城市廢水處理率已經達到20%。我國已有的大型污水處理廠

年份污水廠處理能力1985天津紀莊子污水廠26104m3/d1990北京高碑店污水廠50104m3/d(一期，90～93)100104m3/d(二期，95～99)1994天津東郊污水廠34104m3/d其它西安大白楊污水廠32104m3/d南京污水廠26104m3/d上海天山污水廠10.5104m3/d杭州四堡污水廠20104m3/d福州洋里污水廠20104m3/d污染物的主要來源：生活污水：COD=400~500mg/l,BOD5=200~300mg/l工業廢水：輕工、食品、石油化工等

啤酒廢水：8~20m3廢水/m3酒,COD=2000~3500mg/l

酒精廢水：12~15m3廢水/m3酒,COD=3~6萬mg/l

味精