水污染防治技术简介水污染防治技术课件环境科学与工程学科体系环境科学与工程学科体系环境科学与工程环境科学与工程环境地学环境化学环境生物环境物理环境工程环境医学环境管理环境法学环境经济规划评价水污染防治技术课件环境工程环境工程水污染控制大气污染控制固废处理处置噪声污染防治放射性热污染等土壤污染修复水污染防治技术课件环境污染生物净化的原理本章将讨论以下内容：环境污染净化概述生物对污染净化原理水污染防治技术课件1.1 环境污染净化概述环境污染净化概述1.1.1 环境污染物的类型和来源环境污染物的类型和来源n地表水体污染物地表水体污染物生活污水工业废水农业废水和灌溉水n大气污染物大气污染物气溶胶状态污染物 粉尘、烟、飞灰、雾 飘尘、降尘、总悬浮颗粒气体状态污染物 含硫化合物、含氮化合物、碳氢化合物、碳氧化合物、卤素化合物 一次污染物和二次污染物n固体废弃物固体废弃物 水污染防治技术课件1.1.2 1.1.2 环境污染治理方法概述环境污染治理方法概述环境污染治理方法概述环境污染治理方法概述n污水处理方法物理法：沉淀法、过滤法、离心分离法、浮选法、吸附法、萃取法、吹脱法、蒸发结晶法、反渗透法化学法：化学凝聚法、中和法、氧化还原法、离子交换法物化法：电解法、电渗析法生物法：好氧法、厌氧法等水污染防治技术课件1.1.3 环境污染的污染与净化指标环境污染的污染与净化指标nBOD5nCODnTOCn固体物质n含氮化合物npH值n生物污染指标细菌总数n大肠菌群总数水污染防治技术课件生化需氧量BODn生化需氧量BOD（Biological Oxygen Demand）概念：在20条件下，微生物好氧分解水样（废水或受污染的天然水）中有机物所消耗的溶解氧量溶解氧量。BOD5：微生物5天天好氧分解有机物所消耗的溶解氧量溶解氧量。n有机物生化耗氧过程的两个阶段碳化阶段：将有机物分解成CO2、H2O、NH3，碳化作用消耗的氧量称为碳化需氧量。硝化阶段： NH3被转化为亚硝酸盐和硝酸盐，硝化作用消耗的氧量称为硝化需氧量。水污染防治技术课件化学需氧量COD（Chemical Oxygen Demand）n概念COD是指在一定条件下，用强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧的毫克/升来表示。它反映了水中受还原性物质污染的程度，水中还原性物质包括：有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等。水被有机物污染是很普遍的，故COD也作为有机物相对含量的指标之一。在规定条件下，强氧化剂重铬酸钾K2Cr2O7可氧化大多数常见的有机污染物，故在实际使用中常把COD Cr 的测定值近似地代表废水中的全部有机物。水污染防治技术课件1.2 生物对污染净化原理生物对污染净化原理1.2.1微生物对污染物降解与转化微生物对污染物降解与转化n微生物对物质降解与转化的特点n微生物对污染物降解与转化的途径n影响微生物对物质降解转化作用的因素n微生物对常见污染物的降解与转化n有机污染物的生物可降解性及其评价方法水污染防治技术课件微生物对物质降解与转化的特点:n微生物个体微小，比表面积大，代谢速率大；n种类繁多，分布广泛，代谢类型多样；n微生物具有多种降解酶；n微生物繁殖快，易变异，适应性强；n微生物具有巨大的降解能力；水污染防治技术课件微生物分解有机物的作用n微生物分解有机物的作用可总括成如下图式：复杂有机物简单有机物需氧微生物胞内酶厌氧微生物胞内酶微生物胞外酶CO2、H2OCO2、H2O、H2、CH4、H2S及有机酸、醇、酮、醛等未完全氧化产物图微生物分解有机物的作用示意图水污染防治技术课件1.3 废水生物处理的原理废水生物处理的原理1.3.1 水体自净作用水体自净作用n什么是水体自净作用（water selfcleansing，selfpurification）水体自净作用指天然水体受到污染后，在无人为处理条件下，借助水体自身的能力使之得到净化的过程。该过程中包括稀释、沉降等物理作用，氧化、还原、分解、凝聚等化学作用，还有更重要的生物作用，即生物对无机物和有机物的同化和异化作用。生物中最活跃的是细菌，捕食细菌的原生动物和微型生物亦起很大作用。水污染防治技术课件水体自净过程的三个阶段和三个变化n三个阶段阶段一：有机物进入河流，有机物浓度，异养菌数量，DO ；阶段二：有机物浓度，异养菌数量 ，原生动物数量 ，DO ；阶段三：有机物浓度，异养菌数量 ，原生动物数量 ，藻类数量 ，DO ；n三个变化变化一：有机污染物浓度由高降至低；变化二：生物相发生一系列变化：异养菌 原生动物数量 藻类 ；变化三：DO的变化： DO DO 恢复原有水平水污染防治技术课件1.2.2 废水生物处理的作用机理废水生物处理的作用机理n废水生物处理实际是水体的自净原理在水污染治理中的应用，即模拟天然水体自净作用的生物过程。在特定构筑物中人工创造适宜条件，充分发挥微生物的作用以高速度、高效率净化污水，通过微生物代谢产生的酶来降解转化有机物，将有机物最终转化为无害的二氧化碳和水，从而使废水得到净化。水污染防治技术课件n活性污泥法的原理活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水的一类好氧生物处理方法。注：微生物絮体微生物絮体由好气性微生物（细菌、真菌、原生动物和后生动物）及其代谢和吸附的有机物、无机物组成。n活性污泥的净化反应过程活性污泥系统对有机底物的降解是通过几个阶段和一系列作用完成的。包括以下阶段：絮凝和吸附阶段活性污泥中微生物的代谢和增殖活性污泥的凝聚、沉淀和浓缩废水的好氧生物处理废水的好氧生物处理 活性污泥法活性污泥法水污染防治技术课件n形成活性污泥絮状体的细菌菌胶团细菌菌胶团：狭义指动胶菌属形成的细菌团块，广义指所有具有荚膜或粘液或明胶质的絮凝性细菌互相絮凝聚集形成的菌胶团块。菌胶团细菌是活性污泥的主体，它的作用：n具有很强的吸附、氧化分解有机物的能力。菌胶团的形成可使细菌避免被微型动物所吞噬，并且与污泥的沉降性能和二沉池能否有效泥水分离密切相关；n为原生动物、微型后生动物提供了良好的生存环境、附着场所。活性污泥中的微生物活性污泥中的微生物水污染防治技术课件n丝状细菌它的作用有两方面：n一方面：是活性污泥的重要组分，交叉穿织与菌胶团内，或附着生长于絮状体表面，具有强氧化分解有机物能力，起到一定的净化作用。n另一方面：当丝状菌的数量超过菌胶团细菌时，可使絮状体沉降性能下降，严重时可引发污泥膨胀（bulking）现象。水污染防治技术课件n原生动物及微型后生动物净化作用：腐生性营养的原生动物可吸收溶解性有机物，动物性营养的原生动物可吞食有机颗粒、游离细菌及其它微小生物促进絮凝和沉淀作用指示作用：可作为处理系统运转管理的指标n真菌活性污泥中的微生物水污染防治技术课件活性污泥净化反应的影响因素n溶解氧（DO）曝气池出口处的混合液的DO浓度保持在2mg/L左右，可使活性污泥保持良好的净化功能。n水温活性污泥微生物的最适温度范围：1530。n营养物质微生物对氮和磷的需要量可按BOD：N：P100：5：1来考虑。npH活性污泥微生物的最适pH范围：6.58.5。n有毒和有抑制物质如重金属、氰化物、硫化氢、酚、醇、醛、染料等n有机负荷率（BOD污泥负荷）水污染防治技术课件活性污泥法的基本工艺流程出水出水出水出水初沉池初沉池初沉池初沉池曝气池曝气池曝气池曝气池二沉池二沉池二沉池二沉池进水进水进水进水污泥污泥污泥污泥回流污泥回流污泥回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥剩余污泥剩余污泥图 活性污泥法的基本流程水污染防治技术课件几种活性污泥法的工艺流程n推流式活性污泥法n完全混合式活性污泥法n短时曝气法（渐减曝气法）n阶段曝气法（多点进水法）n生物吸附法（AB法）n序批式间歇反应器（SBR法）n氧化沟法（Oxidation Ditch）n深水曝气活性污泥法水污染防治技术课件生物吸附法（AB）工艺流程二沉池二沉池二沉池二沉池接触池接触池接触池接触池( (吸附阶段吸附阶段吸附阶段吸附阶段) )进水进水进水进水出水出水出水出水回流污泥回流污泥回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥剩余污泥剩余污泥稳定池（氧化分解）稳定池（氧化分解）稳定池（氧化分解）稳定池（氧化分解）图 生物吸附法的工艺流程水污染防治技术课件IV 排水阶段I 进水阶段II 反应阶段III 沉淀阶段V 待机阶段SBR法的五个运行阶段图 SBR法的五个运行阶段示意图水污染防治技术课件废水的厌氧生物处理废水的厌氧生物处理 厌氧生物处理的原理与过程厌氧生物处理的原理与过程n什么是厌氧生物处理在厌氧条件下，利用厌氧微生物分解废水中的有机物并产生甲烷、二氧化碳的过程，又称厌氧发酵。与好氧生物处理的区别：不以分子氧为受氢体（最终电子受体），以无机物、化合态盐、碳、硫、氮为受氢体，如CO、CO2、SO4 2、NO3等。n厌氧生物处理的优缺点优点：耐有机负荷高；可生成甲烷；剩余污泥量少；无需充氧，能耗低；缺点：污泥量增长慢，工艺过程启动时间长；对负荷变化、毒物敏感；故厌氧处理一般只用于预处理，要使废水达标排放，还需要进一步处理水污染防治技术课件厌氧生物处理的过程（三个阶段）n水解阶段：复杂有机物水解和发酵性细菌 n酸化阶段 ：简单有机物（可溶态） 产氢、产乙酸细菌 n甲烷化阶段： 简单有机酸类、醇类产甲烷菌 CH4、CO2水污染防治技术课件厌氧反应器内的微生物n不产甲烷菌细菌（以厌氧菌、兼性菌为主）、真菌，参与产甲烷阶段以前所有分解有机物过程，并产生小分子有机酸n产甲烷菌其形态有八叠球状、杆状、球状、螺旋状其特点：严格厌氧，代谢活动所需最佳pH值为6.77.2，只能利用少数的几种简单化合物水污染防治技术课件厌氧生物处理的影响因素n温度中温发酵3538 ，高温发酵52 55 npH值中性环境，甲烷化阶段7.07.5n营养成分BOD5 ：N ：Pn有机负荷水污染防治技术课件厌氧生物处理的类型n普通厌氧反应器n厌氧接触反应器n上流式厌氧污泥床反应器（UASB）n厌氧生物滤池n厌氧流化床反应器水污染防治技术课件