生物化学法处理废水
工业废水生化处理工艺
工业废水生化处理工艺工业废水生化处理工艺：一、废水生物处理原理废水生物处理是指利用微生物的代谢作用去除废水中有机污染物的一种方法。
废水中可降解的有机物可以是可溶性的，也可以是不可溶性的固体物质。
用于废水处理的微生物有藻类、细菌、真菌，也有原生动物和后生动物，其中细菌是最重要的一类微生物。
不同微生物种群需要的生存环境不同，根据对氧气的需求情况分为好氧生物处理、厌氧生物处理和兼性厌氧生物处理。
微生物对废水中有机物的降解过程中具有氧化复原作用、脱薮作用、脱氨作用、水解作用、脱水反应等各种化学作用的能力。
好氧生物处理：微生物在废水中要有充足溶解氧的条件下才能存活，将污染物最终分解为C02、H20和各种无机盐。
好氧生物处理的微生物种群复杂，多种微生物类群都存在, 如病毒、立克次氏体、细菌、放线菌、霉菌、酵母菌、单细胞藻类、原生动物和后生动物等，并以细菌占主导地位；不同生化处理方式对微生物的优势种群影响很大，另外在生活废水中几乎各种微生物都能生存，而工业废水的处理只有少数种群能够存活，当然仍是以细菌为主。
厌氧生物处理：厌氧生物处理是指在无分子氧条件下, 通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将污水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称厌氧消化。
微生物将污染物最终分解为CH4、CO2、H2S、N2、H2、H20以及有机酸和醇等。
厌氧生化处理法是一个较为复杂的生物化学过程，生物厌氧处理主要依靠水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的共同作用的结果，因此可将其大致分为水解酸化、产氢产乙酸和产甲烷等3个连续的阶段。
见下列图第1阶段为水解酸化阶段，它主要由一些兼性厌氧菌，如梭状芽泡杆菌、厌氧消化球菌、大肠杆菌等先将大分子、难溶解的有机物分解成小分子、易溶解有机物，然后再渗入细胞体内分解成易挥发的有机酸、醇、醛等，如甲酸、乙酸、低级醇等。
水解酸化菌可将长链高分子聚合物水解酸化为可生化性更强的有机小分子醇或酸，也可以将部分不可生化或生化性较弱的杂环类有机物破环降解成可生化的有机分子，提高污水中有机污染物BOD5∕CODcr值，从而改善整个污水的生化性。
矿山污染治理技术-第5章 废水的生物化学处理-活性污泥法
2、活性污泥的性能指标
MLSS---混合液悬浮固体浓度，也称 污泥浓度 表示单位体积混合液中活性污泥悬浮固体的质量
工程上作为评价活性污泥量的指标
MLSS=Ma+Me+Mi+Mii 一般生活污水处理厂
MLVSS---混合液挥发性曝悬气浮池固混体合浓液度 表示混合M液LV悬SS浮/ 固ML体SS中0有.7机~0物.8的质量 不包括污泥中的无机物质
F/M值是影响有机物去除速率、氧利用速率的重要因素。
实际上，F/M值就是以BOD5表示的进水污泥负荷，即：
F M LsBOD5 Q Bi V X v (kgBOD5 kgVSS d )
减速增长期
• F/M值下降到一定水平后，有机物的浓度成为微生物增殖的 控制因素；
• 微生物的增殖速率与残存的有机物呈正比，为一级反应；
剩余污泥： 1）去除有机物的途径之一；
2）维持系统的稳定运行
供氧系统：为微生物提供溶解氧
活性污泥系统有效运行的基本条件是：
废水中含有足够的可溶性易降解有机物； 混合液含有足够的溶解氧； 活性污泥在池内呈悬浮状态； 活性污泥连续回流，剩余污泥及时排放，
维持曝气池内稳定的活性污泥浓度；
进水中不含有对微生物有毒有害的物质
生物相与活性污泥形状
若同时观察到大量的游离细菌的生物相时，则是由污 泥负荷过高引起的
污水中的营养物质丰富，促使游离细菌生长很好，絮凝
的菌胶团细菌趋于解絮成单个游离菌，以增大同周围环 境的表面，同样使污泥结构松散，絮粒变小
此外，由于污泥絮粒的解絮或变小容易被微型生物吞噬， 使得微型生物因食物充足而大量繁殖。
工业处理废水常用方法
工业处理废水常用方法常用废水中水回用设备技术有哪几种废水中水回用设备的处理技术按其机理可分为物理化学法、生物化学法和物化生化组合法等。
通常废水回用技术需多种污水处理技术的合理组合，即各种水处理方法结合起来深度处理污水，这是因为单一的某种水处理方法一般很难达到回用水水质的要求。
发展到目前，废水中水回用的工艺流程有：生物化学法生物化学法(简称生化法) 利用自然界存生的各种细菌微生物，将废水中有机物分解转化成无害物质，使废水得以净化。
原水→格栅→调节池→接触氧化池→沉淀地→过滤→消毒→出水。
生物化学法可以分活性污泥法、生物膜法、生物氧化塔、土地处理系统、厌氧生物处理法等方法。
1、活性污泥法(1)鼓风曝气：即排流式曝气，将压缩空气不断地鼓入废水中，保证水中有一定的溶解氧，以维持微生物的生命活动，分解水中有机物，以达到净化污水效果。
(2)机械曝气：即表面曝气，利用装在曝气池内的机械叶轮转动，剧烈搅动水面，使空气中的氧溶于水中，供微生物生命活动，进行生化作用以达到净化污水效果。
(3)纯氧曝气：它是按鼓风曝气方法向水中吹入纯氧，以提高充氧效率，从而加快污水净化速度。
(4)深井曝气：般用直径为0.5~6.0m，深度50~60m的曝气装置，利用水压来提高水中氧的转移速率，以提高其净化效率。
2、生物膜法(1)生物滤池：使废水流过生长在滤料表面的生物膜，通过两面间的物质交换及生化作用，使废水中有机物降解，达到净化目的。
(2)生物转盘：由固定在一横轴上的若干间距很近的圆盘组成，不断旋转的圆盘面上生长一层生物膜，以净化废水。
(3)生物接触氧化：供微生物栖附的填料全部浸于废水中，并采用机械设备向废水中充入空气，使废水中有机物降解，以净化废水。
3、生物氧化塔：利用水中微生物的藻类、水生植物等对废水进行好氧或厌氧生物处理的天然或人工塘。
4、土地处理系统(1)土地渗滤：利用土壤膜中的微生物和植物根系对污染物的净化能力(过滤、吸附、微生物分解等) 来处理生活污水，同时利用污水中的水、肥来促进农作物、牧草、树木生长。
废水的生化处理方法
废水的生化处理方法一、专业术语1．化学需氧量（COD cr）化学需氧量是指在规定条件下用化学氧化剂（K2Cr2O7或KMnO4）氧化分解水中有机物时，与消耗的氧化剂当量相等的氧量(mg／L)。
当氧化剂用重铬酸钾(K2Cr2O7)时，由于重铬酸钾氧化作用很强，所以能够较完全地氧化水中大部分有机物(除苯、甲苯等芳香烃类化合物以外)和无机性还原物质(但不包括硝化所需的氧量)，此时化学需氧量用COD Cr，或COD表示；如采用高锰酸钾（KMnO4）作为氧化剂时，则称为高锰酸指数，写作COD Mn。
与BOD5相比，COD Cr能够在较短的时间内(规定为2小时)较精确地测出废水中耗氧物质的含量，不受水质限制，因此得到了广泛的应用。
缺点是不能表示可被微生物氧化的有机物量，此外废水中的还原性无机物也能消耗部分氧，造成一定误差。
如果废水中各种成分相对稳定，那么COD与BOD之间应有一定的比例关系。
一般说来，COD Cr＞BOD20＞BOD5＞COD Mn，其中BOD5／COD Cr可作为废水是否适宜生化法处理的一个衡量指标。
比值越大，该废水越容易被生化处理。
—般认为BOD5／COD Cr大于0.3的废水才适宜采用生化处理。
2．五日生化需氧量（BOD5）生化需氧量（BOD）是表示在有氧条件下，温度为20℃时，由于微生物(主要是细菌)的活动，使单位体积污水中可降解的有机物氧化达到稳定状态时所需氧的量(mg/L)。
BOD的值越高，表示需氧有机物越多。
20℃时在BOD的测定条件（氧充足、不搅动）下，一般有机物20天才能够基本完成在第一阶段的氧化分解过程（完成过程的99%）。
就是说，测定第一阶段的生化需氧量，需要20天，这在实际工作中是难以做到的。
为此又规定一个标准时间，一般以5日作为测定BOD的标准时间，因而称之为五日生化需氧量，以BOD5表示之。
BOD5约为BOD20的70%左右。
3．氨氮（NH3-N）氨氮是指水中以游离氨（NH3）和铵离子（NH4+）形式存在的氮。
生物化学法处理废水
化学处理法
通过化学反应，使废水中的有害 物质转化为无害或低毒性的物质 。包括中和法、沉淀法、氧化还 原法等方法。
生物化学法的应用范围
01
02
03
04
生活污水处理
适用于处理生活污水，如家庭 、学校、医院等场所产生的废
通过过滤、沉淀等方法去除废水 中的大颗粒杂质，如悬浮物、泥 沙等。
调节pH值
02
03
去除油脂和有机物
通过加酸或加碱调节废水的pH 值，使其适应生物和化学处理的 要求。
通过除油、吸附等方法去除废水 中的油脂和有机物，以减轻后续 处理的负担。
生物处理
01
02
03
活性污泥法
利用活性污泥中的微生物 降解有机物，通过曝气、 沉淀等过程实现废水的净 化。
PART 03
生物化学法处理废水的优 势与局限性
优势
高效性
生物化学法能够有效地去除废 水中的有机物、重金属和营养 盐等污染物，处理效率较高。
环境友好
生物化学法采用天然的微生物 或化学药剂，对环境影响较小 ，且产生的剩余污泥易于处理 和处置。
应用广泛
生物化学法适用于多种类型的 废水处理，包括生活污水、工 业废水和城市污水处理等。
处理工艺
采用活性污泥法与A2O工艺相结合 ，去除有机物、氮、磷等污染物。
处理效果
经处理后的出水达到国家一级排放 标准，有效改善了周边水环境。
某工业废水处理项目
废水来源
来自石油化工、印染、造纸等行业的工业废水。
处理工艺
采用厌氧-好氧联合工艺，去除有毒有害物质及营 养盐。
废水生化系统工艺控制及原理
活性污泥法基本流程图
活性污泥法的基本组成
① 曝气池：反应主体 ② 二沉池： 1）进行泥水分离，保证出水水质； 2）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。 ③ 回流系统： 1）维持曝气池的污泥浓度； 2）改变回流比，改变曝气池的运行工况。 ④ 剩余污泥排放系统： 1）是去除有机物的途径之一； 2）维持系统的稳定运行。 ⑤ 供氧系统：提供足够的溶解氧
活性污泥的性质
颜色 味道 状态 相对密度
黄褐色 土腥味 似矾花絮绒颗粒 曝气池混合液：1.002～1.003 回流污泥：1.004～1.006
粒径 比表面积
0.02～0.2mm
20～100cm2/mL
曝气池
曝气池混合液配水进入二沉池
活性污泥降解污水中有机物的过程 活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解（去除） 过程可分为三个阶段：
⑥ 有机化合物异构作用对可降解性有影响，化合物所含置换集团的性 质、数量和位置影响着可降解性。 ⑦ 当化合物主链上有非碳元素时，降解十分困难。 ⑧ 酚类是易于降解的，酮类介于醛、醇之间，但丁烯酮降解困难。以 酚为代表的决大部分有机物低浓度时可以降解但在高浓度时毒性大 将抑制微生物的生命活动。 ⑨ 废水中污染物混合后若出现聚合，复合等现象将加大其抗降解能力。 有毒物质之间的混合也会增大毒性作用。 ⑩ 自然界中原有物质较易降解，人工合成物质则较难。
L BOD 污泥负荷 LV BOD 容积负荷
LV
QS a [kg BOD 5 /m 3曝气池 d] V
LV L X
式中：S0——原污水中有机污染物的浓度（BOD），mg/L X——混合液悬浮固体（MLSS）浓度，mg/L V——曝气池容积，m3
二、细胞平均停留时间（泥龄）与水力停留时 间
氰化物生物处理
生物化学法生物法原理生物法处理含氰废水分两个阶段，第一阶段是革兰氏杆菌以氰化物、硫氰化物中的碳、氮为食物源，将氰化物和硫氰化物分解成碳酸盐和氨：微生物Mn（CN）n（n-m）-+4H2O+O2─→Me-生物膜+2HCO3-+2NH3 对金属氰络物的分解顺序是Zn、Ni、Cu、Fe,对硫氰化物的分解与此类似，而且迅速，最佳pH值6.7～7.2。
细菌SCN-+2.5O2+2H2O→SO４2-+HCO3-+NH3第二阶段为硝化阶段，利用嗜氧自养细菌把NH3分解：细菌NH3+1.5O2→NO2-+2H++H2O细菌NO2-+0.5O2→NO3-氰化物和硫氰化物经过以上两个阶段，分解成无毒物以达到废水处理目的。
生物化学法根据使用的设备和工艺不可又分为活性污泥法、生物过滤法、生物接触法和生物流化床法等等，国内外利用生物化学法处理焦化、化肥厂含氰废水的报导较多。
据报道，从１９８４年开始，美国霍姆斯特克（Homestake）矿用生物法处理氰化厂废水，英国将一种菌种固化后用于处理2500ppm的废水，出水CN-可降低到1ppm，是今后发展的方向。
微生物法进入工业化阶段并非易事，自然界的菌种远不能适应每升数毫克浓度的氰化物废水，因此必须对菌种进行驯化，使其逐步适应，生物化学法工艺较长，包括菌种的培养，加入营养物等，其处理时间相对较长，操作条件严格。
如温度、废水组成等必须严格控制在一定范围内，否则，微生物的代谢作用就会受到抑制甚至死亡。
设备复杂、投资很大，因此它的应用受到了限制。
但生物化学法能分解硫氰化物，使重金属形成污泥从废水中去除，出水水质很好，故对于排水水质要求很高、地处温带的氰化厂，使用生物法比较合适。
生物法的应用情况国外某矿采用生物化学法处理氰化厂含氰废水。
首先，含氰废水通过其它废水稀释，氰化物含量降低到生化法要求的浓度（CN-<10.0mg/L）、温度（10℃～18℃，必要时设空调），pH值（7～8.5）然后加入营养基（磷酸盐和碳酸钠），废水的处理分两段进行，两段均采用Φ3.6×6m的生物转盘，30%浸入废水中以使细菌与废水和空气接触，第一段用微生物把氰化物和硫氰化物氧化成二氧化碳、硫酸盐和氨，同时重金属被细菌吸附而从废水中除去，第二段包括氨的细菌硝化作用，首先转化为亚硝酸盐，然后被转化为硝酸盐，第一段采用事先经过驯化的，微生物从工艺水中以两种适应较高的氰化物和硫氰化物的浓度。
第1章 废水生化处理 基本原理
– 酸碱变性 酶蛋白质中游离氨基及羧基的 存在，使酶的离子状态因pH大小而异。 适当改变pH，酶的离子状态也会相应变 化，而且往往底物的离子状态也发生变 化。
最适pH是本身的固有参数 酶反应通常在其最适pH的缓冲溶液 中进行 各种酶的最适PH近似于生产这种酶 的生物体内的pH 大多数酶的虽适PH在5.0一9.0之间 即使在最适pH的缓冲溶液中，溶液 浓度或离子强度也会影响酶活性
• 酶的特性
酶的催化特性及酶活力 酶的专一性 酶的变形与失活 酶的辅助因子 单体酶、寡聚酶及多酶复合物
• 酶的催化特性
酶作为催化剂, 具有催化剂的所有特性。 酶参与生物化学反应，加快反应速度， 在反应中立体结构和离子价态可以变化， 但反应终止时一般酶本身不消耗、并恢 复到原来状态。 在热力学上，与普通催化剂相同，酶能 降低反应活化能，但它不能改变反应的 平衡常数。换言之，无论有无催化剂存 在，平衡常数只决定于反应的自由能。 催化剂只能加快反应达到平衡的速度， 而不能改变反应自由能。
•
在此，必须特别强调指出，不论什么类 型的稳定塘，都必须经过专门的计算、设 计和科学论证，不能把排污单位存放废水 的大水坑，任意命名为氧化塘、稳定塘。 • 经过专门设计建造的湿地以及芦苇塘、水 生植物及林地都有一定的净化废水的能力， 也属于生物化学法的一种，称做生态学方 法。凡是有广阔地域可供利用的地方，应 大力发展稳定塘和生态学方法。这种方法 投资少，运行费用极低。
衰亡期：细胞开始死亡，细胞生长速率
为负值
二、微生物生长动力学
1、比生长速率
若细胞物质或细胞数目增长一倍的时间间隔 是常数，则微生物是以指数速率增长，可用 数学模型来描述。 （1）
厌氧法主要用来处理高浓度可生化的有 机废水。如酒精糟液、造纸黑液、印染废 水、含酚废水、制药废水等等，以及污水 处理厂产生的剩余污泥。厌氧生化反应可 以在三种不同温度下进行。高温厌氧5055℃，中温厌氧30-38℃，低温厌氧1025℃。如果在45℃左右，其处理效果反而 不好。厌氧生化反应的反应速度慢，往往 需要 2-4 天甚至更长的时间。随着厌氧技 术的发展，目前某些废水的厌氧周期可以 缩短到8-12小时，甚至可以更短一些。
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前景
• （1）膜生物反应器 • （2）膜分离技术的应用 • （3）分子生物技术的应用
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举例：activated sludge process， 该法是在人工充氧条件下，对污水和各种 微生物群体进行连续混合培养，形成活性 污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和 氧化作用，以分解去除污水中的有机污染 物。然后使污泥与水分离，大部分污泥再 回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥 系统。
影响活性污泥过程工作效率(处理效 率和经济效益)的主要因素是处理方法的 选择与曝气池和沉淀池的设计及运行。
第一阶段，污水中的有机污染物被活性污泥颗粒吸附在菌胶团的表 面上，这是由于其巨大的比表面积和多糖类黏 性物质。同时一些大 分子有机物在细菌胞外酶作用下分解为小分子有机物。
第二阶段，微生物在氧气充足的条件下，吸收这些有机物，并氧化 分解，形成二氧化碳和水，一部分供给自身的增殖繁衍。
活性污泥法的原理形象说法：微生物“吃掉”了污水中的有机物， 这样污水变成了干净的水。它本质上与自然界水体自净过程相似，只 是经过人工强化，污水净化的效果更好。
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基本组成
返 回
① 曝气池：反应主体
② 二沉池： 1）进行泥水分离， 保证出水水质；2）保证回流污泥， 维持曝气池内的污泥浓度。
③ 回流系统： 1）维持曝气池 的污泥浓度；2）改变回流比，改 变曝气池的运行工况。
④ 剩余污泥排放系统： 1）是 去除有机物的途径之一；2）维持 系统的稳定运行。
耗氧速率沿池长石变化的，而供养速
2
对污水的处理效果好，BOD去除 率和达到90%以上
率难于与其吻合。在池前可能出现好 氧速率高于供氧速率，在池后有可能 出现溶解氧过剩的现象，从而影响处
要求较高的污水
对进水水质、水量变化的适应性比较
低，运行结果容易受到水质、水量变 化的影响，脱氮除磷效果不太理想
⑤ 供氧系统:主要由供氧曝气
风机和专用曝气器构成向曝气池
内提供足够的溶解氧。
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曝气池 二沉池 4
基本流程
典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回 流系统和剩余污泥排除系统组成。
进水
曝气池
沉淀池
出水
回流污泥
剩余污泥
活性污泥法基本流程
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基本流程
污水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。
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应用
（1）有机废水的处理 （2）重金属废水的处理——沉淀机理、
吸附机理、胞内积累机理 （3）印染废水的处理
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拓展
活性污泥法处理废水过程中的问题 及解决方法
（1）加入代谢解偶联剂降低污泥产率 （2）剩余污泥和厨余垃圾的混合中温厌氧 消化 （3）活性污泥法处理过程中泡沫问题的产 生与控制
生物化学法处理废水
活性污泥法
—— 演讲人：
资料收集：
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基本介绍 基本组成 基本流程 优缺点与应用前景
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基本介绍
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定义：用活性污泥在废水中的凝聚、 吸附、氧化、分解和沉淀等作用，去除废 水中有机污染物的一种废水处理方法。
介绍：活性污泥法是以活性污泥为主 体的废水生物处理的主要方法。活性污泥 法是向废水中连续通入空气，经一定时间 后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮 凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物 群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。
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优缺点
优点
缺点
1
有机物在曝气池内的降解经历了第一阶段 的吸附和第二阶段的代谢的完整过程，活 性污泥也经历了对数增长、减速增长、内 源呼吸的完整生长周期。
曝气池首端有机物负荷高，好氧速率 较高，未来避免由于缺氧而形成厌氧 状态，进水的有机物浓度不宜过高， 则曝气池的容积大、占用的土地比较 多、基建费用较高