1、第第四四章章 水水质质工工程程4.3 水的好氧生物处理方法水的好氧生物处理方法1、定义、定义利用微生物具有氧化分解有机物的功能，采取一定的人工利用微生物具有氧化分解有机物的功能，采取一定的人工措施，创造有利于微生物生长、繁殖的环境，使其大量增措施，创造有利于微生物生长、繁殖的环境，使其大量增殖以提高氧化分解有机物效率的一种污水处理方法。殖以提高氧化分解有机物效率的一种污水处理方法。2、分类、分类根据生物处理过程中微生物对氧的需求情况，生物处理一根据生物处理过程中微生物对氧的需求情况，生物处理一般分为好氧生物处理和厌氧生物处理。般分为好氧生物处理和厌氧生物处理。（1）好氧生物处理：在有氧的条件下
2、进行生物处理，污染）好氧生物处理：在有氧的条件下进行生物处理，污染物最终被氧化分解为物最终被氧化分解为CO2和和H2O。主要有活性污泥法和生。主要有活性污泥法和生物膜法。物膜法。（2）厌氧生物处理：在无氧的环境下，污染物最终被分解）厌氧生物处理：在无氧的环境下，污染物最终被分解为为CH4、CO2、H2S、N2、H2、H2O及有机酸和醇等。及有机酸和醇等。3、应用、应用生物处理法因具有高效、经济等优点，在城市污水和工业生物处理法因具有高效、经济等优点，在城市污水和工业废水处理中得到广泛应用。废水处理中得到广泛应用。第第四四章章 水水质质工工程程4.3.1 水的好氧生物处理方法水的好氧生物处理方法
3、一、活性污泥法一、活性污泥法1、传统活性污泥法处理系统、传统活性污泥法处理系统 又称普通活性污泥法，是早期开始使用并一直沿用至又称普通活性污泥法，是早期开始使用并一直沿用至今的运行方式，今的运行方式，1912年。年。 曝气池采用推流式，池型为长曝气池采用推流式，池型为长方形廊道形，池子常由方形廊道形，池子常由14折流廊道组成，污水由廊道始折流廊道组成，污水由廊道始端流入，由廊道末端流出。空气沿廊道均匀送入，为微生端流入，由廊道末端流出。空气沿廊道均匀送入，为微生物分解有机物提供氧气。物分解有机物提供氧气。第第四四章章 水水质质工工程程2、渐减曝气法、渐减曝气法 传统活性污泥法的曝气池前段有机物
4、浓度高，后段有传统活性污泥法的曝气池前段有机物浓度高，后段有机物浓度低，但采用了沿水流均匀曝气供氧的方法，结果机物浓度低，但采用了沿水流均匀曝气供氧的方法，结果造成前段供氧不足，后段供氧过剩。如果使曝气量沿水流造成前段供氧不足，后段供氧过剩。如果使曝气量沿水流递减，使供氧量与活性污泥的需氧量相适应，就能提高氧递减，使供氧量与活性污泥的需氧量相适应，就能提高氧的利用率，这就是渐减曝气法。的利用率，这就是渐减曝气法。第第四四章章 水水质质工工程程（五）活性污泥处理系统的运行方式（五）活性污泥处理系统的运行方式3、阶段曝气法、阶段曝气法 分段多点进水，负荷分布均匀，均化了分段多点进水，负荷分布均匀，
5、均化了需氧量，避免了前段供氧不足，后段供氧需氧量，避免了前段供氧不足，后段供氧过剩的缺点。过剩的缺点。第第四四章章 水水质质工工程程（五）活性污泥处理系统的运行方式（五）活性污泥处理系统的运行方式4、延时曝气法、延时曝气法 曝气时间长（曝气时间长（24h以上），污泥长期处于营养不足（内以上），污泥长期处于营养不足（内源呼吸期）的状态，使微生物自身分解，从而可使剩余污源呼吸期）的状态，使微生物自身分解，从而可使剩余污泥量大大减少。但由于曝气时间长，曝气池池容大，基建泥量大大减少。但由于曝气时间长，曝气池池容大，基建费和运行费都较高。费和运行费都较高。第第四四章章 水水质质工工程程（五）活性污泥处
6、理系统的运行方式（五）活性污泥处理系统的运行方式5、吸附再生法、吸附再生法 吸附与再生分别进行，吸附时间较吸附与再生分别进行，吸附时间较短（短（3060min），再生池只对回流），再生池只对回流污泥再生。所以整个池容小于普通活污泥再生。所以整个池容小于普通活性污泥法。污水经过吸附池后即进入性污泥法。污水经过吸附池后即进入二沉池沉淀，主要靠吸附去除污水中二沉池沉淀，主要靠吸附去除污水中的有机物，处理效果低于普通活性污的有机物，处理效果低于普通活性污泥法。泥法。第第四四章章 水水质质工工程程（五）活性污泥处理系统的运行方式（五）活性污泥处理系统的运行方式6、AB法法 分两个阶段，分两个阶段，A段为
7、高负荷阶段，段为高负荷阶段，B段段为低负荷生物氧化再生阶段。为低负荷生物氧化再生阶段。A，B段各拥段各拥有自己的回流系统，两段分开，有各自的有自己的回流系统，两段分开，有各自的微生物群体；由于微生物群体；由于A段的负荷高，有效好的段的负荷高，有效好的抗冲击负荷能力。抗冲击负荷能力。第第四四章章 水水质质工工程程4.3.1 水的好氧生物处理方法水的好氧生物处理方法二、生物膜法二、生物膜法1、定义、定义生物膜法是使微生物在滤料或某些载体上生长繁殖，形成生物膜法是使微生物在滤料或某些载体上生长繁殖，形成膜状生物性污泥膜状生物性污泥-生物膜，在与水接触时，生物膜上的微生物膜，在与水接触时，生物膜上的微
8、生物摄取水中的有机物作为营养物质，从而使水得到净化。生物摄取水中的有机物作为营养物质，从而使水得到净化。第第四四章章 水水质质工工程程4.3.1 水的好氧生物处理方法水的好氧生物处理方法二、生物膜法二、生物膜法3、生物膜法常见工艺、生物膜法常见工艺（1）生物滤池）生物滤池生物滤池以碎石、焦炭等粒状材料作滤料，生物滤池以碎石、焦炭等粒状材料作滤料，污水由上向下淋洒，流经滤料层时便被污水由上向下淋洒，流经滤料层时便被滤料表面的生物膜净化。滤料表面的生物膜净化。第第四四章章 水水质质工工程程4.3.1 水的好氧生物处理方法水的好氧生物处理方法二、生物膜法二、生物膜法（2）生物转盘）生物转盘 生物转盘
9、的生物膜载体为直立设置的许多圆形盘片，生物转盘的生物膜载体为直立设置的许多圆形盘片，盘片一半没入水中，一半露出水面。盘片以较慢的速度旋盘片一半没入水中，一半露出水面。盘片以较慢的速度旋转，盘片上的生物膜交替地与污水和空气相接触，从而使转，盘片上的生物膜交替地与污水和空气相接触，从而使污水得到净化。污水得到净化。第第四四章章 水水质质工工程程4.3.1 水的好氧生物处理方法水的好氧生物处理方法二、生物膜法二、生物膜法（3）生物接触氧化）生物接触氧化在池内装有滤料，整个滤料全部浸没在水中，水以一定速在池内装有滤料，整个滤料全部浸没在水中，水以一定速度流经滤层，同时向滤层底部通入空气进行曝气，从而使
10、度流经滤层，同时向滤层底部通入空气进行曝气，从而使水被滤料表面的生物膜所净化。水被滤料表面的生物膜所净化。生物接触氧化法不仅可用于处理有机物浓度高的污、废水，生物接触氧化法不仅可用于处理有机物浓度高的污、废水，也可用于处理有机物浓度较低的受污染的水源水。也可用于处理有机物浓度较低的受污染的水源水。第第四四章章 水水质质工工程程4.3.1 水的好氧生物处理方法水的好氧生物处理方法三、氧化塘三、氧化塘1、原理、原理氧化塘是一个面积比较大的池塘。氧化塘是一个面积比较大的池塘。又称稳定塘，是人工适当修整或人工修建的设有又称稳定塘，是人工适当修整或人工修建的设有围堤和防渗透的污水池塘，主要依靠自然生物净
11、围堤和防渗透的污水池塘，主要依靠自然生物净化功能净化。化功能净化。 污水在塘内流动缓慢，贮存时间较长，以太阳污水在塘内流动缓慢，贮存时间较长，以太阳能为初始能源，通过污水中存活的微生物的代谢能为初始能源，通过污水中存活的微生物的代谢活动和包括水生植物在内的多种生物的综合作用，活动和包括水生植物在内的多种生物的综合作用，使有机污染物得以降解。使有机污染物得以降解。2、优缺点、优缺点氧化塘造价低廉、节省能源、管理方便，能有效氧化塘造价低廉、节省能源、管理方便，能有效去除多种污染物，比较适合小规模的污水处理。去除多种污染物，比较适合小规模的污水处理。第第四四章章 水水质质工工程程4.3.2 水的厌氧
12、生物处理方法水的厌氧生物处理方法1、定义、定义在隔绝与空气接触的条件下，借助兼性菌、厌氧在隔绝与空气接触的条件下，借助兼性菌、厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行菌和专性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生化降解的过程，称为厌氧生化处理法或厌氧消生化降解的过程，称为厌氧生化处理法或厌氧消化法。化法。厌氧生物处理法无需搅拌和供氧，动力消耗少；厌氧生物处理法无需搅拌和供氧，动力消耗少；能产生大量含甲烷的沼气，是很好的能源物质，能产生大量含甲烷的沼气，是很好的能源物质，可用于发电和家庭燃气；可高浓度进水，保持高可用于发电和家庭燃气；可高浓度进水，保持高污泥浓度，但污染物降解不彻底，出水水质
13、较差；污泥浓度，但污染物降解不彻底，出水水质较差；初次启动时间长；对温度要求较高；对毒物影响初次启动时间长；对温度要求较高；对毒物影响较敏感；遭破坏后，恢复期较长。较敏感；遭破坏后，恢复期较长。2、用途、用途既可用于处理有机废水，又可用于处理污泥。既可用于处理有机废水，又可用于处理污泥。第第四四章章 水水质质工工程程4.3.2 水的厌氧生物处理方法水的厌氧生物处理方法3、原理、原理 厌氧微生物将有机物转化为二氧化碳和甲烷的过程可分厌氧微生物将有机物转化为二氧化碳和甲烷的过程可分为两个阶段。为两个阶段。（1）酸性消化（酸性发酵）阶段）酸性消化（酸性发酵）阶段污水中不溶性大分子有机物，如多糖、淀粉
14、、纤维素、烃污水中不溶性大分子有机物，如多糖、淀粉、纤维素、烃类（烷、烯、炔等）水解，主要产物为甲、乙、丙、丁酸、类（烷、烯、炔等）水解，主要产物为甲、乙、丙、丁酸、乳酸；紧接着氨基酸、蛋白质、脂肪等有机物水解生成氨乳酸；紧接着氨基酸、蛋白质、脂肪等有机物水解生成氨和胺，多肽等。和胺，多肽等。（2）碱性消化（甲烷发酵）阶段）碱性消化（甲烷发酵）阶段产甲烷菌（专用厌氧菌）把酸性消化阶段的代谢产物进一产甲烷菌（专用厌氧菌）把酸性消化阶段的代谢产物进一步分解为步分解为CH4、CO2以及少量的以及少量的NH3和和H2S等。等。厌氧消化过程虽然可分为酸性消化和碱性消化两个阶段，厌氧消化过程虽然可分为酸性
15、消化和碱性消化两个阶段，但在连续厌氧消化过程中，两者是同时进行的，产酸菌和但在连续厌氧消化过程中，两者是同时进行的，产酸菌和产甲烷菌互相依赖，互为对方创造良好的环境和条件，构产甲烷菌互相依赖，互为对方创造良好的环境和条件，构成互生关系。同时，双方又互为制约，在厌氧消化系统中成互生关系。同时，双方又互为制约，在厌氧消化系统中处于平衡状态。处于平衡状态。第第四四章章 水水质质工工程程4.3.2 水的厌氧生物处理方法水的厌氧生物处理方法4、厌氧处理工艺类型、厌氧处理工艺类型通常根据采用温度，厌氧生物处理技术可以分为高温通常根据采用温度，厌氧生物处理技术可以分为高温（5060 ）、中温（）、中温（30
16、40 ）和低温（）和低温（1030 ）三）三种类型。种类型。常温厌氧生物处理成本低，但沼气产量相对较少、处理效常温厌氧生物处理成本低，但沼气产量相对较少、处理效率低。率低。中温菌特别是产甲烷菌，种类多、活性高又容易培养驯化，中温菌特别是产甲烷菌，种类多、活性高又容易培养驯化，所以中温厌氧生物处理被采用较多。所以中温厌氧生物处理被采用较多。高温消化有利于高温工业废水的处理，高温消化时细菌生高温消化有利于高温工业废水的处理，高温消化时细菌生长速率高，通常细菌在长速率高，通常细菌在55时的生长速率是时的生长速率是30时的时的23倍；病原菌的去除率较高，经高温厌氧消化的污泥和出水倍；病原菌的去除率较高
17、，经高温厌氧消化的污泥和出水可用于灌溉和施肥；剩余污泥产率低，虽然高温下细菌的可用于灌溉和施肥；剩余污泥产率低，虽然高温下细菌的生长速率高，但其衰亡速率也高，所以净污泥产率低。生长速率高，但其衰亡速率也高，所以净污泥产率低。第第四四章章 水水质质工工程程4.3.2 水的厌氧生物处理方法水的厌氧生物处理方法5、优缺点、优缺点 能耗低、产泥量少，设备价格便宜，但能耗低、产泥量少，设备价格便宜，但与好氧生物处理相比，出水水质较差，有与好氧生物处理相比，出水水质较差，有时为达到排放水质标准尚需进行补充处理，时为达到排放水质标准尚需进行补充处理，并且启动周期长（一般要并且启动周期长（一般要812周，有的
18、甚周，有的甚至长达半年、一年以上），操作也较复杂。至长达半年、一年以上），操作也较复杂。第第四四章章 水水质质工工程程4.4 水及污、废水的处理工艺水及污、废水的处理工艺分给水和污水处理两个方面介绍。分给水和污水处理两个方面介绍。选择水处理工艺的依据，主要是原水水质与用户选择水处理工艺的依据，主要是原水水质与用户对水质要求两者之间的差别，找出原水中不符合对水质要求两者之间的差别，找出原水中不符合用水要求的水质项目，选择一种或几种处理方法，用水要求的水质项目，选择一种或几种处理方法，将不符合要求的水质项目处理到符合用水的水质将不符合要求的水质项目处理到符合用水的水质标准。标准。水处理工艺系统选择
19、时，应该在技术上是可行的，水处理工艺系统选择时，应该在技术上是可行的，在经济上是合理的，在运行上是安全可靠和便于在经济上是合理的，在运行上是安全可靠和便于操作的。操作的。第第四四章章 水水质质工工程程4.4 水及污、废水的处理工艺水及污、废水的处理工艺1、以河水为水源水的城市自来水厂水处理工艺、以河水为水源水的城市自来水厂水处理工艺消毒剂消毒剂清水池清水池河水河水混合混合混凝剂混凝剂絮凝反应絮凝反应沉淀沉淀过滤过滤出水出水l自来水厂传统工艺自来水厂传统工艺第第四四章章 水水质质工工程程 受轻度污染的河水自来水厂净化工艺受轻度污染的河水自来水厂净化工艺出水出水生物处理单元生物处理单元河水河水混合
20、混合混凝剂混凝剂氧化剂氧化剂活性炭活性炭絮凝反应絮凝反应沉淀沉淀过滤过滤臭氧臭氧消毒剂消毒剂清水池清水池颗粒活性炭过滤颗粒活性炭过滤第第四四章章 水水质质工工程程4.4 水及污、废水的处理工艺水及污、废水的处理工艺 2、城市污水处理工艺、城市污水处理工艺第第四四章章 水水质质工工程程4.5 水及污、废水处理技术的新发展水及污、废水处理技术的新发展1、水处理药剂、水处理药剂（1）混凝剂、絮凝剂）混凝剂、絮凝剂研制高效除浊、高效去除有机物的新型混凝剂和絮凝剂。目研制高效除浊、高效去除有机物的新型混凝剂和絮凝剂。目前研制新型无机高分子混凝剂、新型有机高分子混凝剂以前研制新型无机高分子混凝剂、新型有机
21、高分子混凝剂以及各种复合混凝剂式该领域的发展动向。及各种复合混凝剂式该领域的发展动向。（2）水质稳定剂）水质稳定剂研制能防止腐蚀、也能防止沉淀的高效水质稳定剂，用于工研制能防止腐蚀、也能防止沉淀的高效水质稳定剂，用于工业冷却水处理领域。业冷却水处理领域。（3）新型消毒剂）新型消毒剂传统的氯消毒会产生副产物，对人体健康造成危害，研制新传统的氯消毒会产生副产物，对人体健康造成危害，研制新型安全有效地消毒剂取代氯，是消毒技术发展的一个方向。型安全有效地消毒剂取代氯，是消毒技术发展的一个方向。第第四四章章 水水质质工工程程4.5 水及污、废水处理技术的新发展水及污、废水处理技术的新发展2、高级氧化技术
22、、高级氧化技术用于传统氧化剂（如氯、二氧化氯等）难氧化的有用于传统氧化剂（如氯、二氧化氯等）难氧化的有机物。如光催化氧化技术，二氧化钛催化氧化技机物。如光催化氧化技术，二氧化钛催化氧化技术等。术等。3、膜技术、膜技术过去膜的价格昂贵难大规模应用，近年来，材料科过去膜的价格昂贵难大规模应用，近年来，材料科学的发展，使微滤膜和超滤膜的价格不断降低，学的发展，使微滤膜和超滤膜的价格不断降低，所以在生产中的应用规模也逐渐扩大，目前已建所以在生产中的应用规模也逐渐扩大，目前已建成万吨级的水厂。用微滤和超滤代替水厂常规处成万吨级的水厂。用微滤和超滤代替水厂常规处理工艺，可以不向水中投药或少投药，减少投药理
23、工艺，可以不向水中投药或少投药，减少投药对水质的影响，处理水质可以得到进一步的提高，对水质的影响，处理水质可以得到进一步的提高，便于实现水厂自动化。便于实现水厂自动化。第第四四章章 水水质质工工程程4.5 水及污、废水处理技术的新发展水及污、废水处理技术的新发展4、生物技术、生物技术利用基因工程的发展，培养多种工程菌，针对性的氧化分解利用基因工程的发展，培养多种工程菌，针对性的氧化分解某些难降解的和有毒的有机物。某些难降解的和有毒的有机物。5、水质检测技术、水质检测技术水质检测技术发展很快，水中原来许多检测不出的杂质，能水质检测技术发展很快，水中原来许多检测不出的杂质，能更多的被检测出来，并且
24、检测精度越来越高，使得人们对更多的被检测出来，并且检测精度越来越高，使得人们对水中的杂质也了解得越来越全面，越来越深入，为研究开水中的杂质也了解得越来越全面，越来越深入，为研究开发新的水处理方法和新的水处理工艺，提供了有效的手段。发新的水处理方法和新的水处理工艺，提供了有效的手段。6、传感器技术、传感器技术利用传感器技术在线连续检测水质指标，从而可以实时了解利用传感器技术在线连续检测水质指标，从而可以实时了解原水及水处理过程中各阶段的水质情况，可进行水处理过原水及水处理过程中各阶段的水质情况，可进行水处理过程的精确控制，从而可以大大提高处理水的水质。程的精确控制，从而可以大大提高处理水的水质。
