文档介绍：第3章水的生物化学处理方法(12学时)
本章教学内容:
废水处理的微生物学基础,活性污泥法,生物膜法,厌氧生物技术,污泥处理技术
本章教学要求:
理解微生物处理废水的基本原理,掌握活性污泥法的原理与常用的几种工艺流程,掌握生物膜法的原理与几种典型处理工艺;掌握厌氧生物处理技术的机理与影响因素以及处理工艺;
熟悉污泥的性质和常见的处理技术。
本章教学重点:
活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理技术、污泥的处理
本章习题: P290 1, 2, 3, 5,7,13,14
(2学时)
一、废水处理中的微生物
净化污水的微生物主要有细菌、真菌、藻类、原生动物和小型的后生动物等。
从利用碳源的角度来说,可分为自养型微生物和异养型微生物。
从利用氧气的角度来分,有好氧、厌氧和兼性三类。
针对单细胞的细菌,从形体来分,有球菌、杆菌和螺旋菌三类。净化污水中,微生物增长与递变的模式,祥教材205页。
二、微生物的生理学特性
生物酶与代谢过程祥教材206页。
三、细菌生长曲线及莫诺公式
对数增殖
减速增殖
内源呼吸
氧利用速率曲线
微生物增殖曲线
BOD降解曲线
时间
Xa
0
活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝气池内发生反应、有机物被降解的必然结果,而微生物增殖的结果则是活性污泥的增长。
1、活性污泥的增殖曲线
注意:1)间歇静态培养;2)底物是一次投加;3)图中同时还表示了有机底物降解和氧的消耗曲线。
①适应期:
是活性污泥微生物对于新的环境条件、污水中有机物污染物的种类等的一个短暂的适应过程;经过适应期后,微生物从数量上可能没有增殖,但发生了一些质的变化:;;;等等。BOD5、COD等各项污染指标可能并无较大变化。
②对数增长期:
F/M值高(>),所以有机底物非常丰富,营养物质不是微生物增殖的控制因素;微生物的增长速率与基质浓度无关,呈零级反应,它仅由微生物本身所特有的最小世代时间所控制,即只受微生物自身的生理机能的限制;微生物以最高速率对有机物进行摄取,也以最高速率增殖,而合成新细胞;此时的活性污泥具有很高的能量水平,其中的微生物活动能力很强,导致污泥质地松散,不能形成较好的絮凝体,污泥的沉淀性能不佳;活性污泥的代谢速率极高,需氧量大;一般不采用此阶段作为运行工况,但也有采用的,如高负荷活性污泥法。
③减速增长期:
F/M值下降到一定水平后,有机底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底物呈正比,为一级反应;有机底物的降解速率也开始下降;微生物的增殖速率在逐渐下降,直至在本期的最后阶段下降为零,但微生物的量还在增长;活性污泥的能量水平已下降,絮凝体开始形成,活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均较好;由于残存的有机物浓度较低,出水水质有较大改善,并且整个系统运行稳定;一般来说,大多数活性污泥处理厂是将曝气池的运行工况控制在这一范围内的。
④内源呼吸期:
内源呼吸的速率在本期之初首次超过了合成速率,因此从整体上来说,活性污泥的量在减少,最终所有的活细胞将消亡,而仅残留下内源呼吸的残留物,而这些物质多是难于降解的细胞壁等;污泥的无机化程度较高,沉降性能良好,但凝聚性较差;有机物基本消耗殆尽,处理水质良好;一般不用这一阶段作为运行工况,但也有采用,如延时曝气法。
2、活性污泥增殖规律的应用:
①活性污泥的增殖状况,主要是由F/M值所控制;
②处于不同增值期的活性污泥,其性能不同,出水水质也不同;
③通过调整F/M值,可以调控曝气池的运行工况,达到不同的出水水质和不同性质的活性污泥;
④活性污泥法的运行方式不同,其在增值曲线上所处位置也不同。
3、有机物降解与微生物增殖:
活性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化(内源呼吸)两项作用的综合结果,
活性污泥微生物在曝气池内每日的净增长量为:
;
式中: 每日污泥增长量(),; ;
——每日处理废水量();
;
——进水浓度(或);
——出水浓度(或)。
a, b ——经验值:对于生活污水活与之性质相近的工业废水,,;——或试验值:通过试验获得。
4、有机物降解与需氧量:
活性污泥中的微生物在进行代谢活动时需要氧的供应,氧的主要作用有:①将一部分有机物氧化分解;②对自身细胞的一部分物质进行自身氧化。
因此,活性污泥法中的需氧量:
式中: ——曝气池混合液的需氧量,;
——代谢每所需的氧量,;
——每每天进行自身氧化所需的氧量,。二者的取值同样可以根据经验或试验来获得。
概述
研究目的{①研究反应速度和环境