14排水工程-第14章工业废水生物处理

14.1.2 可生化性评价试验应注意的问题
1.生物处理方法 某些有机物对好氧菌来说是难降解的，但对厌氧菌来说，就不一定是难 降解的。 2.微生物来源及浓度 微生物是否经过驯化和驯化的程度 微生物浓度过低，则培养时间就会很长，反之，浓度过高，由于微生物 吸附能力较大，会因吸附作用使溶液中有机物的浓度降低，难于正确计 算有机物的降解率。 有机物浓度、营养物质、pH、水温、共存物质有机物浓度对可生化性产 生影响。
2.生物转盘 3.生物滤池
14.3 工业废水厌氧生物处理
14.3.1 概述
厌氧消化与好氧生物处理法比较，具有的优点： （1）有机物负荷高 （2）污泥产量低 （3）能耗低，好氧法混合液溶解氧浓度一般为0.5-3mg/L，甲烷发酵时 溶解氧浓度为零，并且产生的沼气可作为能源。 （4）营养物需要量少，好氧法需要量COD： N：P=100：3:0.5或 BOD：N： P =100:5:1,厌氧需要量COD：N： P=100： 1：0.1或BOD：N： P=100： 2： 0.3 （5）应用范围广；好氧法适于低浓度水处理，厌氧法对高、低浓度处理 水都适用。 （6）对水温的适宜范围较广；好氧在20-30度，厌氧（低温：10-30度； 中温30-40度；高温50-60度） 厌氧处理法的缺点有： （1）厌氧处理设备启动时间长。 （2）处理后出水水质差，往往需进一步处理才能达到排放标准。
（2）两相厌氧法在工业废水处理中的应用
不仅适用于处理含大量悬浮物，特别是含纤维素的废水，也可以处理含 COD浓度高，悬浮物浓度低的工业废水。 含硫酸盐有机废水处理机理是： 硫酸盐还原菌将硫酸盐生成少量硫用于合成微生物细胞，生成的大部分 以硫化物的形式释放于细胞体外。硫酸还原菌严格厌氧菌。
影响硫酸盐还原菌的环境因素：
3.出水悬浮物的控制
活性污泥法处理城市污水，产生水悬浮物浓度过高的原因。 （1）废水总溶解固体（TDS）浓度高，导致絮凝体分散，使出水悬浮物增 高。 （2）曝气池混合液温度变化，造成絮凝体分散 （3）污泥负荷过低或过高，都会使活性污泥的絮凝性能变差。 （4）废水含有机分散剂过高，会使出水悬浮物浓度随表面张力的提高而 有所上升。
1）污泥床内生物量多，折合浓度可达20-30g/L。 2 ）容积负荷率高，中温发酵条件下，一般可达10kgCOD/m3· d） 3）设备简单，运行方便。
（3）颗粒污泥形成机理
污泥颗粒化是指床中的污泥发生形态上的变化，由絮状污泥转变为密 实、边缘圆滑的颗粒 颗粒形成原因的几种假说： 1） Lettinga：类似于结晶过程，晶核来源于接种污泥或在运行过程中 产生的无机盐，如CaCO3 2）不是晶核形成导致颗粒形成，是由微生物引起： A、电中和（Ca2+中和细菌表面的负电荷） B、胞外多聚物架桥作用（微生物分泌的胞外多糖）
（1）构造 集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑的厌氧反应器。
1）进水配水系统（污水均匀 分布并起到水力搅拌作用） 2）反应区（包括颗粒污泥区 和悬浮污泥区，废水从底 部流入，与颗粒污泥接触， 污泥中的微生物分解有机 物） 3）三相分离区，污泥在沉淀 区沉淀 4）气室 5）处理水排出系统
（2）升流式厌氧污泥床的特点
5.厌氧生物转盘
（1）厌氧生物转盘的构造 与好氧生物转盘的区别在于上部加盖密封。
（2）厌氧生物转盘的特点（P602）
6.厌氧挡板式反应器
（1）构造和工艺流程 上流式宽，便于污泥聚集，导板 下部加60度的导流板，便 于将水送至上向流室中心， 使泥水充分混合保持较高的 污泥浓度。当废水COD浓 度高时，为避免出现挥发性 有机酸浓度过高，减少缓冲 剂的投加量和减少反应器前 端形成的细菌胶质的生长， 处理后的水进行回流，使进 水 COD稀释至大约510g/L，当废水COD浓度 较低时，不需进行回流。
（ 3）生物选择器—完全混合式活性污泥法（对易生物降解的微生物） 生物选择器分为：好氧、缺氧和厌氧三种。 在完全混合曝气池前设生物选择器以抑制丝状菌生长。 好氧选择器中，废水中溶解性有机物大部分被菌胶团细菌吸附而去 除，丝状菌缺乏吸附能力，结果细菌生长速度超过丝状菌，成为优势 菌。 接触时间：好氧选择器应保证废水与活性污泥有一定的接触时间。接触 时间太短，进入曝气池可降解有机物浓度太高，池中丝状菌占优势，产 生污泥膨胀。接触时间太长，进入曝气池可降解有机物浓度太低，池中 丝状菌很少，结果活性污泥缺乏丝状菌做骨架，使出水悬浮物增高。
为降低出水中的悬浮物，可在二沉池前投加混凝剂。
混合液温度越低，出水悬浮物浓度越高，混凝剂投加量越大
14.2.2 生物膜法
1.生物接触氧化法 （1）生物接触氧化法的特点 1）具有较高的处理效率，一方面具有活性污泥法和生物膜法的特点，另 一方面，单位体积生物量比活性污泥法多，因而有机负荷高，接触时 间短，处理效率高。 2）污泥不需回流，不发生污泥膨胀，运行管理简便。 3）耐冲击负荷能力强。 4）挂膜培菌简单，一般2-3d就可挂膜，再经20d左右驯化便可投入生产。 （2）生物接触氧化法的设计 1）处理流程的选择。处理城市污水时，由于处理污水量大，因此停留时 间的长短是选择处理流程的重要因素。 2）填料的选择；关系到处理效果，而且影响建设投资。 3）接触停留时间的确定：接触停留时间越长，处理效果越好，但所需容 积和填料量多，反之，接触时间短，难降解物质来说，氧化不完全而 影响到处理效果。根据水质、处理程度、填料种类等。
14.3.2 厌氧生物处理设备
1、厌氧接触法
特点：后设沉淀池，污泥回流，结果使厌氧反应器内能维持较高的污泥浓 度，大大降低水力停留时间。
厌氧接触法存在的问题，从厌氧反应器排出的混合液中的污泥由于附着大 量气泡，在沉淀池中易于上浮到水面而被出水带走。此外，进入沉淀池的 污泥仍有产甲烷菌活动，并产生沼气，使已沉淀污泥上翻，结果固液分离 效果不佳。 针对上述问题采取的措施： 1）在反应器和沉淀池之间设脱气器，尽可能将混合液中的沼气脱除。 2）在反应器和沉淀池之间设冷却器，使混合液的温度从35度降到15度， 以抑制甲烷菌的生长。 3）投加混凝剂，提高沉淀效果。
（2）厌氧挡板式反应器的特点
1）反应器启动期短 2）避免了升流式厌氧污泥床因污泥膨胀而发生污泥流失问题。 3）避免了厌氧滤池、厌氧膨胀床和厌氧流化床的堵塞问题。 4）不需混合搅拌装臵。 5）不需载体。
7.复合厌氧法
在一个设备内由几种厌氧反应器复合而成的一种厌氧处理法。
8、两相厌氧法
酸化和甲烷发酵是在两个独立的反应器内分别进行。 （1）特点： 1）能够向产酸菌、乙酸菌、产甲烷菌分别提供各自最佳的生长繁殖条件。 2）进水负荷大幅度变动时，酸化反应器有一定的缓冲作用，对后续的产 甲烷反应器影响能够缓解。 3）负荷率高，反应器容积小，基建费用低。
3、脱氢酶活性法
活性污泥或生物膜中微生物产生多种酶，其中的脱氢酶能使被氧化有机 物的氢原子活化并传递给特定的受氢体，单位时间内脱氢酶活化氢的能 力表现为它的活性。人为受氢体通常选用受氢后能够变色的物质，然后 利用比色法做定量分析。
4. 有机化合物分子结构评价法
（1）含有羧基（R-COOH）、酯类（R-COO-R）或烃基（R-OH）的非毒 性脂肪族化合物属易生物降解有机物。 （2）含有羰基（R-CO-R）或双键（-C=C-）的化合物属中等程度可生 物降解的化合物，且需很长驯化时间。 （3）含有氨基或烃基化合物的生物降解性取决于与基团连接的碳原子 饱和程度，并遵循如下顺序：伯碳原子>仲碳原子>叔碳原子 （4）卤代（R-X）化合物的生物降解性随卤素取代程度的提高而下降。
4）气水比的确定：气水比应留有余地，特别是处理BOD浓度较高的工业废 水，一方面因为BOD负荷高，生物膜数量多，耗氧速率高，另一方面 由于进水不均匀，有机负荷变化大，以及鼓风机使用年限和电力供应 等因素的影响，气水比应留有适当余地。 5）防止填料堵塞的措施（填料选择要同被处理废水相适应、定期反冲洗、 填料分层设臵，每层填料间留有空隙，以防止堵塞，层间空隙又有重 新整流作用）
2）混合液温度对出水水质影响
活性污泥法一般在中温范 围内（4-38度） 实践证明，在温度为36度时，絮 凝体尺寸大且有原生动物存 在，当温度为43度时，污泥 絮凝体发生解体且未发现原 生动物和丝状微生物存在。 高于35度，混合液的成层沉淀速 度随温度升高而降低。
2.活性污泥法的选择
活性污泥处理工业废水的三种运行方式： （ 1）进水端有机物浓度高，在流向 末端过程中，因生物降解有机物 浓度逐渐减少，所以有机物变化 梯度大，有利于菌胶团生长，不 利于丝状微生物生长，活性污泥 絮凝 性能好，易沉淀。适于易 降解的工业废水和生活污水。 （ 2）完全混合式：最大特点是具有 中和、调节和稀释能力，不适于 易降解有机废水的处理，因为在 完全混合条件下，丝状菌易于繁 殖而导致活性污泥膨胀。
14.2 工业废水好氧生物处理 14.2.1 活性污泥法
1.营养和混合液温度对活性污泥处理工艺的影响 （1）营养（表14-1） 1）氮、磷以外还需微量元素。 2）废水中以蛋白质、氨基酸形式存在的有机氮化合物，先 通过微生物水解产生铵，才能被微生物利用。所以，对 有机氮为主要氮源的工业废水，必须通过实验来确定有 机氮被微生物利用的有效性，因为某些芳香族氨基化合 物或脂肪族叔氨基化合物不易被水解为铵。
第十四章 工业废水的生物处理
14.1 工业废水的可生化性 14.1.1 工业废水可生化性的评价方法
评价废水中有机物的生物降解性和毒害或抑制的方法有： 1、水质标准法 BOD5/COD＞ 0.2 可生化 BOD5/COD＞ 0.45 生化性较好 BOD5/COD＜ 0.2 不宜生化。可视驯化后B/C，是否可以采用生化法。 2、微生物耗氧速度法 根据微生物与有机物接触后耗氧速度的变化特征，评价有机物的降解和微 生物被抑制或毒害的规律。 用耗氧速度法评价有机物的可生化性时，必须对生物污泥（微生物）的来 源、浓度、驯化、有机物浓度、反应温度等条件做严格规定。
1）温度，同甲烷菌相似，中温菌30度，高温菌为50-70度。 2）营养，是严格的厌氧异养菌，除有机物外，还需硫酸盐、亚硫酸盐、 硫代硫酸盐及单质硫。 3） pH，适宜的pH为4.5-9.5，最佳为6.5-8.0 4）氧化还原电位 在厌氧反应器中，硫酸盐被还原成的硫化物以H2S、HS-、和 S2-的形式存 在。其中，只有H2S对厌氧菌产生毒害作用，因为只有它才能接近并 穿透细菌的细胞壁进入细胞体内。
4.厌氧膨胀床和厌氧流化床 （1）工艺流程
床内充填细小的固体颗粒 填料，如石英砂、无烟煤、 活性炭等。 部分水回流（经泵抽 回），提高床内水流的上 升速度。 颗粒膨胀率在10-20% 为膨胀床，20-70%， 为流化床，颗粒在床中作 无规则自由运动。
（2）厌氧膨胀床和厌氧流化床的特点
1）细颗粒的填料为微生物附着生长提供较大的比表面积。 2）载体处于膨胀状态，能防止载体堵塞。 3）床内生物固体停留时间较长，剩余污泥量少。 4）既可以用于高浓度的有机废水的厌氧处理，也可以用于低浓度的城市 污水处理。 缺点： 1）载体流化耗能大。 2）系统的设计要求高。
3）废水中磷必须以溶解性正磷酸盐的形式才能被微生物利 用。 4）活性污泥对氮磷的需要与BOD浓度有关，一般BOD：N：P 为100：5：1。氮磷不足，会造成BOD去除率下降，并促 进丝状菌的生长。
（2）混合液温度
1）温度对活性污泥反应速度的影响 与废水中有机物特性和所处的状态（悬浮状态、胶体或溶 解状态）有关。 反应速度常数K与混合液温度T
硫酸盐的还原对厌氧过程的影响 （1）由于硫酸盐还原菌与产甲烷菌有着相似的生长环境， 它们之间存在着基质竞争。 （2）硫酸盐还原的产物硫化物浓度高时，会降低产甲烷菌 的活性。
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2. 厌氧生物滤池
（1）厌氧生物滤池的构造和形式 是装填滤料的厌氧反应器。 升流式优点：生物量大部分 以生物膜的形式附在滤料的 表面，少部分以厌氧活性污 泥的形式存在于滤料的间隙 中，它的生物总量比降流式 厌氧生物滤池高。 缺点：底部易堵塞；污泥浓 度沿深度分布不均匀，上部 滤料不能充分利用。
3.升流式厌氧污泥床