第二章 废水好氧生物处理工程

1）中和处理法
2）混凝处理法
酸或碱
3) 化学沉淀法
4）氧化 还原法 5）吸附法 6）离子交换法 7）膜分离法
3.废水生物处理法
采取一定的措施，使微生物大量生长和繁 殖，从而提高微生物氧化、分解有机污染ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ物的一种技术。
第二节
生物处理法
1.活性污泥法
Activated Sludge Processes
根据BOD/COD的比值可以初步评介废水的可 生化性。一般来说： BOD/COD >=0.4 可生化性较好，适合于用生 化处理方法。 BOD/COD =0.3～0.4 可生化性一般，可以用生 化处理方法。 BOD/COD =0.2～0.3 可生化性较差，需驯化后 用生化处理方法。 BOD/COD <0.2 可生化性很差，不适合于用生 化处理方法。
推流式曝气池示意图 （平行水流式）
空气
曝 曝气池 气 池
进水
二次沉 淀池
出水
回流污泥
剩余污泥
推流式曝气池示意图 （转折水流式）
空气
曝 气 池
进水
二次沉 出水 淀池
1. 生物化学需氧量（BOD）
生化需氧量表示在有氧的情况下，由 于微生物的活动，可降解有机物稳定 化所需的氧量。 BOD越大，表示水体中的有机物越多， 污染越严重。
2.化学需氧量（COD）
化学需氧量是指在一定条件下水中有 机物与强氧化剂（如 K2CrO4,KMnO4 ) 作用所消耗的氧量。 水中的COD不仅代表水中有机物的含 量，同时也包括水中还原性无机物被 氧化的耗氧量。
1．3活性污泥法的分类
1）分类： （1）按废水和回流污泥的进入方式及其在曝气池 中的混合方式，活性污泥法可分为推流式和完全 混合式两大类。 （i）推流式活性污泥曝气池有若干个狭长的流槽， 废水从一端进入，在曝气的作用下，以螺旋方式 推进，流经整个曝气池，至池的另一端流出，随 着水流的过程，污染物被降解。此类曝气池又可 分为平行水流(并联)式和转折水流(串联)式两种。
二、废水处理的方法
按照作用原理和去除对象可分为： 物理法 化学法 生物法
1.废水的物理处理法
利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染 物质。 使用的处理设备有：格栅、筛网、沉砂池、 沉淀池、滤池、气浮装置、离心机等。
2.废水的化学处理法
利用化学反应作用来分离、转化、破 坏或回收废水中的污染物，使其转化 为无害物质。 通常通过向废水中投加某些化学物质， 从而达到净化废水的目的。
（2）环境对微生物生长的影响因素 (i)温度：按细胞对温度需求分为嗜冷菌 （5~10℃），中温菌（25~40 ℃ ），嗜热菌 （50~60 ℃ ）； (ii)溶解氧：根据好氧性不同分为好氧微生物和厌 氧微生物； (iii)PH：需氧微生物处理要求6.5~8.5，厌氧微生 物处理要求6.7~7.4； (iv)营养物要求：好氧生物处理对营养物的要求 为C：N：P=100：5：1； (v)有毒物质：抑制微生物的新陈代谢 (vi)进水有机物浓度：好氧处理中进水BOD5宜在 500~1000之间（过高则溶解氧不足），且不低 于100（过低则营养物不足）；
曝 气 池
二 沉 池
出 水
回流 污泥
剩余 污泥
活性污泥法处理食品废水
活性污泥法处理食品废水
活性污泥法处理食品废水（活性污泥）
活性污泥法处理印染废水
2）活性污泥的组成
活性污泥组成： （1）活性的微生物 （2）微生物自身氧化的残留物 （3）吸附在活性污泥上不能被生物降解的 有机物和无机物组成。 其中微生物是活性污泥的主要组成部分。 活性污泥中的微生物又是由细菌、真菌、 原生动物、后生动物等多种微生物群体 相结合所组成的一个生态系统。
（1）有机物的降解
图6-2 有机物好氧生物降解的一般途径
（2）微生物的增殖
图6-3 静态培养微生物生长曲线
（3）溶解氧的提供 溶解氧是影响好氧生物处理过程的重要因 素。 充足的溶解氧供应有利于好氧生物降解过 程的顺利进行。 溶解氧的需求量与微生物的代谢过程密切 相关。 在不同的好氧生物处理过程和工艺中，溶 解氧的提供方式也不同。
活性污泥通常为黄褐色絮状颗粒，其直
径一般为0.02－2mm，含水率一般为99.2 －99.8％，密度因含水率不同而异。 细菌是活性污泥组成和净化功能的中心， 是微生物的最主要部分。
污水中有机物的性质决定那些种属的细菌占优势 例如：含蛋白质的污水有利于产碱杆菌属和芽孢
杆菌属，而糖类污水或烃类污水则有利于假单孢 菌属。 在一定的能量水平(即细菌的活动能力)下，细菌 构成了活性污泥的絮凝体的大部分，并形成菌胶 团，具有良好的自身凝聚和沉降性能。 在活性污泥中，除细菌外还出现原生动物，是细 菌的首次捕食者，继之出现后生动物，是细菌的 第二次捕食者。
(ii) 细菌生长曲线在污水处理中的应用： a)反应微生物量（M)与营养物(F)量间的关系 b)为使处理效果达到最好，一般不利用对数 增长期的微生物而利用静止期的微生物
4）微生物的营养及影响因素： （1）微生物生长的营养 (i)主要为C、N、P称为碳源、氮源、磷源。 (ii)营养对微生物的作用： a)提供合成细胞质时需要的物质； b)作为细胞增长和生物合成反应时的能源； c)充当产能反应所释放的电子的受体。
谢过程中不需高温高压，它是不需投加催化剂的 催化反应，用生化法促使污染物的转化过程与一 般化学法相比优越得多。
3）微生物的生长 （1）微生物的新陈代谢 (i) 分解代谢： 好氧分解代谢：好氧菌在好氧条件下，将有机物 分解为二氧化碳和水，并释放出能量的过程； 厌氧分解代谢：厌氧菌在厌氧条件下，将复杂的 有机物分解为简单的有机物和无机物，再被甲 烷菌进一步转化为甲烷和二氧化碳等，并释放 出能量的过程； (ii) 合成代谢： 将低能化合物合成为生物体的过程。
生 物 处 理 法
好 氧 生 物 法
自然 条件 下 人工 条件 下 自然 条件 下 人工 条件 下
水体自净－天然水体和氧化塘 土壤净化－污水灌溉 悬浮生物法－活性污泥法及其 变种、氧化塘、氧化沟 固着生物法－生物滤池、生物转 盘、接触氧化、好氧生物流化床 高温堆肥 厌氧塘 悬浮生物法－厌氧消化、上流式 厌氧污泥床、高温堆肥、化粪池
二、微生物催化降解的必要条件
1.存在含有某种降解酶的微生物。 2.微生物必须在目标化合物出现的环境中出现。 3.化合物必须是具有适宜酶的微生物可获得的。 4. 如果产生降解的启动酶是胞外酶，酶作用的 化学键必须暴露以利于催化作用发生，这种条 件并不是总能满足，因为许多化合物会发生吸 附。
5. 催化起始降解的酶如果是胞内酶，化合 物分子则必须进入细胞内部的酶作用位点， 或者胞外反应产物进入细胞内部进行进一 步降解。 6. 由于能作用于多种合成化合物的细菌或 真菌种群或生物量起始浓度较低，环境条 件必须适合具有活性潜力的微生物增殖。
1.好氧生物处理的基本原理
在好氧条件下，有机物在好氧微生物的作 用下氧化分解，有机物浓度下降，微生物量 增加。微生物将有机物摄入体内后，以其作 为营养源加以代谢，代谢按两条途径进行： 合成代谢和分解代谢
图6-1 有机物好氧分解图示
在有机物的好氧分解过程中，有机物的 降解、微生物的增殖及溶解氧的消耗这三个 过程是同步进行的，也是控制好氧生物处理 成功与否的关键过程。
5）污水的可生化性评价 （1）污水的可生化性 （2）主要评价方法 (i)相对耗氧速率法 (ii)生化呼吸线法 (iii)有关水质指标法 (iv)微生物脱氢酶含量或ATP含量法
6）应用：处理废水的费用低廉，运行管理较 方便，所以生化处理是废水处理系统中最 重要的过程之一，目前，这种方法已广泛 用作生活污水及工业有机废水的二级处理。 7）处理方法简介 好氧法和厌氧法处理区别： 起作用的微生物群不同；产物不同；反应速 率不同；对环境条件要求不同；对进水 BOD要求不同。
3、 悬浮固体（Suspended Solid, SS）
悬浮固体 SS； 挥发性悬浮固体 VSS； 总固体 TS；
4、 无机性水质指标
PH；颜色；温度；氨氮；溶解固体；氯化物。 有毒物指标：重金属；硫化物；氰化物；
其它有机物； 三致物质及高稳定有机合成化 合物。 （细菌总数；大肠菌指数。--微生物指标）
1. 活性污泥法 主要内容：
1.1 废水的生物处理方法 简介 L 1.2 活性污泥法的基本原 理 L 1.3 活性污泥法的分类 1.4 活性污泥的评价指标 L 1.5 影响活性污泥法处理 效果的因素 L 1.6 活性污泥增长规律L 1.7 活性污泥法的结 论 L 1.8 曝气的方法与设 备 L 1.9 活性污泥法的运 行管理L 1.10 活性污泥法的 运行方式L
（2）微生物的代谢作用
活性污泥中的微生物以污水中各种有 机物作为营养，在有氧的条件下，将其 中一部分有机物合成新的细胞物质(原生 质)，对另一部分有机物则进行分解代谢， 即氧化分解以获得合成新细胞所需要的 能量，并最终形成CO2和H2O等稳定物质。
（3）絮凝体的形成与凝聚沉降
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（i）如果形成菌体的有机物不从污水中分 离出去，这样的净化不能算结束。 （ii）为了使菌体从水中分离出来，现多采 用重力沉降法。如果每个菌体都处于松散 状态，由于其大小与胶体颗粒大体相同， 它们将保持稳定悬浮状态，沉降分离是不 可能的。为此，必须使菌体凝聚成为易于 沉降的絮凝体。 （iii）絮凝体的形成是通过丝状细菌来实 现的。
1．1废水的生物处理方法简介
1）定义：废水的生物处理方法是利用生物的新陈代谢作用， 对废水中的污染物质进行转化和稳定、使之无害化的处理 方法。 2）方法特点：对污染物进行转化和稳定的主体是微生物。 由于微生物具有来源广、易培养、繁殖快、对环境适应性 强、易变异等特性，因此在使用上能较容易地采集菌种进 行培养增殖，并在特定条件下进行驯化使之适应有毒工业 废水的水质条件。微生物的生存条件温和，新陈代