生物法处理废水
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生物法处理废水
研究污水的微生物处理就是研究微生物对废水中的有机物、营养盐类及重金属等物质去处的微生物学原理及其规律，并加以实际应用的一门科学。目前,常用于污水治理的方法可归纳为物理法、化学法、生物法。物理法常作为一种预处理的手段应用于废水处理；化学处理法是指向废水中加入化学药剂如明矾等,使其与污染物发生化学反应而生成无害物的过程，这种方法也常常作为预处理方法使用;而生物处理法是利用微生物降解代谢有机物为无机物来处理废水。通过人为的创造适于微生物生存和繁殖的环境，使之大量繁殖，以提高其氧化分解有机物的效率。它则作为末端处理装置广泛应用于各行业的废水处理中。与物理法、化学法相比,微生物处理法具有经济、高效的优点，并可实现无害化、资源化,所以长期以来始终占重要位置。根据使用微生物的种类,可分为好氧法、厌氧法和生物酶法等。
一好氧处理法
该办法是根据需好氧微生物生活的特点,提供充足的氧气,使好氧微生物大量繁殖, 通过微生物的新陈代谢活动使废水中的有机物最终氧化分解成CO２、水、硝酸盐等简单的无机物,已达到净化污水的目的。好氧处理方法包括: 活性污泥法、生物膜法
(一）活性污泥法
1９12年英国人Ｃlａrk anｄCaｇe发现对废水进行长时间曝气会产生污泥并使水质明显改善，其后Ａrdｅn ａnd Lackeｔｔ进一步研究，发现由于实验容器洗不干净,瓶壁留下残渣反而使处理效果提高，从而发现活性微生物菌胶团,定名为活性污泥。活性污泥法是利用悬浮在废水中人工培养的微生物群体——活性污泥,
对废水中的有机物和某些无机物产生吸附、氧化分解而使废水得到净化,是目前较为经济、应用广泛、处理效果较好的净化废水方法。
1影响活性污泥性能的环境因素
(1)溶解?生化处理的基本要素：营养物、活性微生物、溶解氧,所以要使生化处理正常运行,供氧是重要因素。一般说，溶解氧浓度以不低于２mｇ/L为宜（2—4ｍg/L）。
（２）水温
维持在１5～２5摄氏度,低于５摄氏度微生物生长缓慢。
(3)营养料
细菌的化学组成实验式为C
５Ｈ
7
O
２
N,霉菌为Ｃ
10
H
17
Ｏ
6
原生动物
为Ｃ
７H
14
O
3
N,所以在培养微生物时,可按菌体的主要成分比例供给
营养。微生物赖以生活的主要外界营养为碳和氮,此外,还需要微量的钾，镁，铁,维生素等。碳源-－异氧菌利用有机碳源，自氧菌利
用无机碳源。氮源--无机氮(NH
3及NH
4
＋)和有机氮（尿素，氨基酸,
蛋白质等）。一般比例关系:ＢOD:N：Ｐ=1０0:５:1。好氧生物处BO Ｄ
5
＝500——1000mg／ｌ
（4）有毒物质?主要毒物有重金属离子(如锌，铜,镍，铅,铬等）和一些非金属化合物(如酚,醛,氰化物，硫化物等）。
2基本流程
典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。１9１6年英国建成第一座污水处理厂，下图为
活性污泥处理工艺基本流程。
污水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。从空气压缩机站送来的压缩空气,通过铺设在曝气池底部的空气扩散装置，以细小气泡的形式进入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，还使混合液处于剧烈搅动的状态，形悬浮状态。溶解氧、活性污泥与污水互相混合、充分接触,使活性污泥反应得以正常进行。
第一阶段,污水中的有机污染物被活性污泥颗粒吸附在菌胶团的表面上，这是由于其巨大的比表面积和多糖类黏性物质。同时一些大分子有机物在细菌胞外酶作用下分解为小分子有机物。
第二阶段，微生物在氧气充足的条件下,吸收这些有机物,并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供给自身的增殖繁衍。活性污泥反应进行的结果，污水中有机污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增长，污水则得以净化处理。经过活性污泥净化作用后的混合液进入二次沉淀池，混合液中悬浮的活性污泥和其他固体物质在这里沉淀下来与水分离,澄清后的污水作为处理水排出系统。经过沉淀浓缩的污泥从沉淀池底部排出，其中大部分作为接种污泥回流至曝气池,以保证曝气池内的悬浮固体浓度和微生物浓度;增殖的微生物从系统中排出，称为“剩余污泥”。事实上，污染物很大程度上从污水中转移到了这些剩余污泥中。活性污泥法的原理形象说法：微生物“吃掉”了污水中的有机物,这样污水变成了干净
的水。它本质上与自然界水体自净过程相似,只是经过人工强化,污水净化的效果更好。
3活性污泥增长特点与净化作用
活性污泥中复杂的微生物与废水中的有机营养物形成了复杂的食物链。最先担当净化任务的是异氧菌和腐生性真菌,细菌特别是球状细菌起者最关键的作用,优良运转的活性污泥，是以丝状菌为骨架由球状菌组成的菌胶团。沉降性好,随着活性污泥的正常运行,细菌大量繁殖,开始生长原生动物,是细菌一次捕食者。活性污泥常见的原生动物有鞭毛虫、肉毛虫、纤毛虫和吸管虫。活性污泥成熟时固着型。的纤毛虫、种虫占优势；后生动物是细菌的二次捕食者,如轮虫、线虫等只能在溶解氧充足时才出现,所以当出现后生动物时说明处理水质好转标志。
4活性几种污泥工艺流
(二)生物膜法
生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜)进行有机污水处理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为厌气层、好气层、附着水层、运动水层。生物膜法的原理是,生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解,再进入厌气层进行厌气分解,流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的
1生物膜法基本特点:?优点:
（1）附着于固体介质表面上的微生物对水量,水质的变化有较强的适应性。
（2）固体介质有利于微生物形成稳定的生态体系，栖息微生物的种类较多，处理效率高。
（3）降解产物污泥量少。
（4）管理方便。
缺点:
（1）滤料表面积小,BOＤ容积负荷小。
（2)附着于固体表面的微生物量较难控制，操作伸缩性差。?(3)靠自然通风供氧,不如活性污泥供氧充足，容易产生厌氧。
２生物膜法类型：
（1)润湿型生物滤池、生物滤塔、生物转盘
(2）浸没型接触氧化、滤料浸没在滤池中
（3)流动床型生物活性炭、砂粒介质悬浮流动于池内
3生物膜法的基本流程
二厌氧法
该办法是指在无氧条件下通过厌氧微生物的作用,将污水中所含的各种复杂有机物经厌氧分解转化成甲烷和CＯ2等简单物质的过程。其具有能耗低、有机负荷高、占地面积小、污泥产量少、能产生沼气等优点。厌氧微生物处理法可分为厌氧活性污泥法和厌氧
生物膜法。目前，主要使用的方法包括:厌氧接触法、ＵＡSB、ABR、厌氧流化床等。厌氧法的操作条件要比好氧法苛刻，但具有更好的经济效益，因此也具有重要的地位。通常为了取得更好的处理效果，将好氧法和厌氧法联合使用。
1影响因素
（1）温度条件
（2）pH值
一般认为，实测值应7．２~7.４之间为好。低于7.０时,pH值并不稳定,有继续下降的趋势。低于６.5时,将使正常的处理系统遭到破坏。如果有机物负荷太大,水解和产酸过程的生化速率大大超过气化速率,将导致挥发性脂肪酸的积累和ｐH值的下降，抑制甲烷细菌的生理机能。最终使气化速率锐减,甚止停止。一般原液的pH值为6～8。系统中挥发性脂肪酸浓度（以乙酸记）以不超过3０００mg/L为佳。
重碳酸盐及氨氮等物质是形成厌氧处理系统碱度的主要物质。一般要求系统中碱度在2000mg/L以上，氨氮浓度以介于５０～2００n ｇ/L为佳。
（3）氧化还原电位
高温厌氧消化系统适宜的氧化还原电位为-5０0～-60０mV；中温厌氧消化系统及浮动温度厌氧消化系统要求的氧化还原电位应低
于-300～-380mV。产酸细菌对氧化还原电位的要求不甚严格，甚至可在+１00～-100mV的兼性条件下生长繁殖;而甲烷细菌最适宜的
氧化还原电位为-350mV或更低。就大多数生活污水的污泥及性质相近的高浓度有机废水而言，只要严密隔断于空气的接触，即可保证必要的ＯRＰ值。
（4）负荷率
（5）污泥浓度
应器要求的污泥浓度不尽相同,一般介于10~30ｇVＳS/Ｌ之间。
２厌氧消化的生化阶段
第Ⅰ阶段——水解产酸阶段
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、乳酸;紧接着氨基酸、蛋白质、脂肪水解生成氨和胺,多肽等（所以有的书又把水解产酸分为二个阶段）。
第Ⅱ阶段——厌氧发酵产气阶段
第Ⅰ阶段产物甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和CO2+H2等小分子有机物在产甲烷菌的作用下,通过甲烷菌的发酵过程将这些小分子有机物转化为甲烷。所以在水解酸化阶段COＤ、BＯＤ值变化不很大,
仅在产气阶段由于构成COD或BＯD的有机物多以CO2和H2的形式逸出，才使废水中COD、BOＤ明显下降。
在酸化阶段，发酵细菌将有机物水解转化为能被甲烷菌直接利用的第1类小分子有机物，如乙酸、甲酸、甲醇和甲胺等;第2类为不能被甲烷菌直接利用的有机物,如丙酸、丁酸、乳酸、乙醇等，不完全厌氧消化或发酵到此结束。如果继续全厌氧过程，则产氢、产乙酸菌将第２类有机物进一步转化为氢气和乙酸。
第Ⅱ阶段生化过程是产甲烷细菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇等基质通过不同途径转化为甲烷，其中最主要的基质为乙酸。
三生物酶法
生物酶处理有机物的机理是先通过酶反应形成游离基，然后游离基发生化学聚合反应生成高分子化合物沉淀。与其他微生物处理相比,酶处理法具有催化效能高、反应条件温和、对废水质量及设
备情况要求较低，反应速度快，对温度、浓度和有毒物质适应范围广，可以重复使用等优点。李海英等进行了固定化微生物处理造纸漂白废水的研究，结果表明:固定化细胞的酶活性及AＯX去除率均高于自由菌液，对温度和pH的适应范围较宽。在对造纸漂白废水为期1个月的连续处理试验表明,在停留时间为 2.4 h时,其去除率可稳定在65%~８１%。乔庆霞等进行了选育优势菌处理含氯漂白废水的研究，实验结果表明，优势菌在漂白中段水相对浓度为5０%、pＨ为７.0、菌液量为 2 mL时，对废水中有机氯化物和COD的综合处理效果较好。
生物酶是一种无毒、对环境友好的生物催化剂,其化学本质为蛋白质。酶的生产和应用，在国内外已具有8０多年历史，进入2０世纪8０年代,生物工程作为一门新兴高新术在我国得到了迅速发展,酶的制造和应用领域逐渐扩大,酶在纺织工业中的应用也日臻成熟,由过去主要用于棉织物的退浆和蚕丝的脱胶,至现在在纺织染整的各领域的广泛应用,体现了生物酶在染整工业中的优越性。现在酶处理工艺已被公认为是一种符合环保要求的绿色生产工艺，它不仅使纺织品的服用性能得到改善和提高,又因无毒无害,用量少,可生物降解废水,无污染而有利于生态环保的保护。
1生物酶的结构和特性
生物酶是具有催化功能的蛋白质。象其他蛋白质一样,酶分子由氨基酸长链组成。其中一部分链成螺旋状，一部分成折叠的薄片结构,而这两部分由不折叠的氨基酸链连接起来，而使整个酶分子成为特定的三维结构。生物酶是从生物体中产生的,它具有特殊的催化功能,其特性如下:高效性:用酶作催化剂，酶的催化效率是一般无机催专一性：一种酶只能催化一类物质的化学反应,即酶是仅能促进特定化合物、特定化学键、特定化学变化的催化剂。
低反应条件:酶催化反应不象一般催化剂需要高温、高压、强酸、强碱等剧烈条件,而可在较温和的常温、常压下进行。
易变性失活:在受到紫外线、热、射线、表面活性剂、金属盐、强酸、强碱及其它化学试剂如氧化剂、还原剂等因素影响时，酶蛋白的二级、三级结构有所改变。所以在大生产时,如有条件酶还可以回收利用。
可降低生化反应的反应活化能：酶作为一种催化剂，能提高化学反应的速率,主要原因是降低了反应的活化能，使反应更易进行。而且酶在反应前后理论上是不被消耗的，所以还可回收利用。
2生物酶的作用机理
酶蛋白与其它蛋白质的不同之处在于酶都具有活性中心。酶可分为四级结构：一级结构是氨基酸的排列顺序；二级结构是肽链的平面空间构象;三级结构是肽链的立体空间构象;四级结构是肽链以非共价键相互结合成为完整的蛋白质分子。真正起决定作用的是酶的一级结构,它的改变将改变酶的性质(失活或变性)。酶的作用机理比较被认同的是Koshｌａnd的“诱导契合”学说，其主要内容是：当底物结合到酶的活性部位时,酶的构象有一个改变。催化基团的正确定向对于催化作用是必要的。底物诱导酶蛋白构象的变化，导致催化基团的正确定位与底物结合到酶的活性部位上去。
生物酶技术应用于染整加工主要有两个方面：(1)天然纤维织物的前处理加工，用生物酶去除纤维或织物上的杂质，为后续染整加工创造条件。(２)织物的后整理加工，用生物酶去除纤维表面的绒毛，或使纤维减量，以改善织物的外观、手感和风格。目前应用的生物酶主要有以下几种。
1果胶酶
果胶酶主要是由果胶裂解酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶酸盐裂解酶和果胶酯酶组成。果胶物质是高度酯化的聚半乳糖醛酸。果胶酶作用于果胶物质时,果胶裂解酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶酸盐裂解酶直接作用于果胶聚合物分子链内部的配糖键上，而果胶酯酶则使聚半糖醛酸酯水解，为聚半乳糖醛酸酶和果胶酸盐裂解酶创造更多的
位置。
2脂肪酶
能将脂肪水解成甘油和脂肪酸,脂肪酸进一步进行B一氧化，每次脱下一个C２物，生成乙酰ＣOA(N—环己基辛基胺)，进入TCA(三羧酸）环彻底氧化或进入乙醛酸环合成糖类。
脂肪酶（EC3.2.2.3,甘油酯水解酶)是分解天然油脂的酶,其在纺织加工中主要用于绢纺原料脱脂处理;同时,只没在羊毛洗毛中是较好的助洗剂，能去除羊毛附生杂质、脂蜡,使羊毛获得可纺性;对棉织物进行精炼处理，能有效的去除棉的脂蜡;对涤纶进行处理，可改善涤纶表面的亲水性。
３蛋白酶
由微生物分泌的蛋白酶因菌种不同而异，例如枯草杆菌分泌明胶酶和酪蛋白酶，可以水解明胶和酪蛋白;费氏链酶菌分泌角蛋白酶，可以水解动物的毛、角、蹄的角蛋白。蛋白酶将蛋白质分解成肽，再经肽酶水解成氨基酸。
4 纤维素酶
是一个多组分酶体系,纺织工业中应用的纤维素酶大多数是由木酶属真菌制造的。纤维素酶中的纤维素二糖水解酶又称为外切纤维素酶，由CＨB I和CHＢII两种酶组成，而内切葡聚糖酶,又称为内切纤维素酶，至少由5种纤维素酶(EG I、EG IＩ、EG HI、EGＩV、EG V)组成。此外，还有1３一葡萄糖醛酶。这些纤维素酶在纤维素的水解中具有协同作用。
５过氧化氢酶
过氧化氢酶是一种氧化还原酶，催化分解过氧化氢成为水和氧气，它主要用于漂白工艺后去除残余的双氧水，提高后继染色性能和质量,并且没有过量危险。过氧化氢酶也可用于纱线染色机、溢流喷射染色机、绞盘染色机和卷染机等的氧漂生物净化处理。
6淀粉酶
淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶类总称，通常通过淀粉酶催化水
解织物上的淀粉浆料，由于淀粉酶的高效性及专一性,酶退浆的退浆率高,退浆快，污染少,产品比酸法、减法更柔软，且不损伤纤维。淀粉酶的种类很多,根据织物不同，设备组合不同，工艺流程也不同,目前所用的退浆方法有浸渍法、堆置法、卷染法、连续洗等，由于淀粉酶退浆机械作用小,水的用量少,可以在低温条件下达到退浆效果，具有鲜明的环保特色。
新型酶在纺织加工中的应用：化学合成纤维和浆料在纺织中的地位是明显的,这些高分子聚合物不能进行生物分解和降解，造成环境的污染,目前研究人员正在研究新的酶种,通过筛选具有某种功能的菌种，进行基因改性成为高性能酶剂或通过克隆、转基因或的基因工程菌，制出新酶种，或根据化学生物结构和酶学原理定向合成新型酶剂等。这些新型酶剂成为仿酶，目前较成功的酶包括PVＡ分解酶、涤纶分解酶、分解锦纶寡聚物的基因工程菌、合成酶等。
四微生物应用于污水的深度处理方法
1 微生物法除磷
早在二十世纪60 年代,Shａpｉro和Leviｎ等人就观察到了污水中微生物的除磷作用。经过进一步研究,认为污水生物除磷是通过微生物对磷的过量摄取作用完成的,这是一种完全的生物摄取过程。其反应原理是,除磷菌在厌氧条件下能分解细胞内的聚磷酸盐同时产生AＴP，并利用ATＰ将废水中的脂肪酸等有机物摄入细胞，以PHＢ(聚-β- 羟基丁酸盐)及糖原等有机颗粒的形式贮存于细胞内,同时还将分解聚磷酸盐所产生的磷酸排除胞外;这时细胞内还会诱导产生相当量的聚磷酸盐激酶。聚磷酸盐分解后的无机磷盐释放至积磷菌体外，此即观察到的积磷细菌厌氧放磷现象。一旦进入好氧环境,这类除磷菌又可利用聚-β- 羟基丁酸盐氧化分解所释放的能量来摄取污水中的磷，并把所摄取的磷合成聚磷酸盐而贮存于细胞内。一般来说,微生物增殖过程中,在耗氧环境下所摄取的磷比在
厌氧环境中所释放的磷多，污水生物除磷正是利用了微生物的这一过程。应用于污水处理厂的除磷细菌主要有：不动杆菌属、气单胞菌属、假单胞菌属和肠杆菌属、枯草芽。
2 微生物法除氮
由于氮化合物是营养物质,因而它的存在会引起藻类的过度增殖，造成水体的富营养化现象；大量藻类死亡时会耗去水中的氧,造成鱼类的死亡,而一些藻类的蛋白类毒素可能富集在水产生物体内，并通过食物链使人中毒,因此,除去水中的氮在污水处理过程中尤为重要。生物脱氮是污水中的含氮有机物(如蛋白质、氨基酸、尿素、脂类、硝基化合物等，在生物处理过程中被异养型微生物氧化分解,转化为氨氮;然后由自养型硝化细菌将其转化为ＮO3- ;最后再由反硝化细菌将NO3- 还原转化为Ｎ2，从而达到脱氮的目的。
3 微生物法除臭
微生物除臭技术是二十世纪5０年代发展起来的新兴除臭技术，是利用微生物的生理代谢活动降解恶臭物质，将其氧化成无臭、无害的最终产物，达到除臭的目的。目前，已知的恶臭气体种类有上万种,研究人员按气体的化学组分不同,将其分成5类：(1)含S 的化合物,如H2Ｓ、SO2、硫醇类、硫醚类;（2）含N 的化合物，如胺类、酰胺、吲哚类；（3）卤素及衍生物，如氯气、卤代烃;（4)烃类,如烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃;(5）含氧的有机物,如醇、酚、醛、酮、有机酸等。
微生物除臭可分为 5 个阶段：第一阶段为初步调整阶段,由于污染物中吸收与夹带了空气,在短时间内污染物处于好氧分解阶段，随着分解过程的推进，含氧量逐步下降;第二阶段为分解过程转移阶段,当内部空气耗尽，分解过程从好氧转入厌氧，此过程产生H2S、NH3、N2 等;第三阶段为酸性阶段,产生有机挥发酸、CＯ2、H2 等;第四阶段为产甲烷阶段,产生CH4、CＯ；第五阶段为稳定阶段。
微生物除臭的主要方法有：生物过滤法和生物吸收法。生物过滤法的原理是臭气从反应器的底部进入,通过附着在填料上的微生物,将O３中的污染物氧化分解为CO2、H2Ｏ、NO-3和SO２-４，达到O３净化的目的。生物吸收法（也可称为生物洗涤法）多采用活性污泥的方法，先将恶臭成分转移到水中,然后，再将受污染的水进行微生物处理。按气液接触方式分为两种形式:曝气式和洗涤式。生物除臭技术可以应用于很多方面：污水处理、畜禽粪便的处理、城市生活垃圾的处理等方面。
4 微生物法去除重金属
对于重金属的去除,物理、化学和微生物学原理的新型废水处理工艺不断涌现，其中微生物处理技术的应用尤为广泛。近年来,随着研究不断深人,由海藻、真菌和细菌等微生物组成的生物吸附剂由于具有原料来源丰富、品种多、成本低，在低浓度下处理效果好、吸附容量大、速度快、选择性强,吸附设备简单、易操作等优点成为去除工业废水中重金属元素有效的净化方法。无论是海藻、真菌或是细菌去除重金属污染物的原理都是吸附原理,它们在实际工作中各有其特点。藻类的吸附特点是:受细胞壁结构、细胞代谢及环境中的物理或化学因素的影响。具体来说，藻类生物吸附受ｐH 值、温度、竞争离子、藻种及培养时间、与金属离子的接触时间、离子浓度、培养基等多种条件影响。菌类生物也有其独特的吸附特点:细菌是地球上最丰富的微生物，发酵工业产生的大量废菌体（如啤酒酵母、面包醉母、根霉属菌、枯草杆菌等）都是良好的生物吸附剂。真菌类微生物菌丝体粗大且具有吸附后易于分离、吸附量大等特点也是良好的生物吸附剂。菌类生物膜吸附重金属的特点是：受较多因素的影响，包括pH 值、温度、金属离子浓度、摇速、生物膜的培养条件、共存重金属等。实验表明，自然水体生物膜对镉、钴、铅、镍和铜吸附时,金属两两之间相互干扰,使生物膜对重金属的吸附量有所降低，所以菌类生物膜吸附时应针对一种金属离子，并在其最佳条件下做吸附效果最佳。
5 微生物法处理含聚废水
随着工业的发展，石油的开采量也逐年增加，然而由于石油采出液含水率高达６0%以上,由此引发了油田废水外排量的逐年上升，使得油田生态环境急剧恶化。为了平衡油田污水的供、注矛盾，保护油田的生态环境，必须对含聚合物（PAM)的污水进行有效的处理。目前,对此类污水采用微生物处理法是行之有效的措施。在有氧的条件及适宜的环境中,含油污水中的溶解性有机物透过细菌的细胞壁被细菌所吸收,固体和胶体等不溶性有机物先是附着在细菌体外,由细菌所分泌的一种特殊酶分解成可溶性物质，再渗入细胞体内,从而细菌通过自身的生命过程———氧化、还原、合成等把复杂的有机物降解成简单的无机物(H2O 和CO2 等)，放出的能量作为自身生存与繁殖的生命之源。在适宜的条件（15~４０℃)下微生物便以有机物为营养,实现生命的新陈代谢,达到净化废水的目的，对环境没有二次污染。用来处理含聚物废水的微生物有硫酸盐还原菌、假单胞菌属中的产碱假单胞菌等。作为自然环境中常见的土著菌，产碱假单胞菌在简单的有机化合物为碳源和能源的培养基中即可生长,因此,在各种环境中均有很强的竞争力,可广泛应用于水处理工程。
废水的生物处理 废水是环境污染“三废”之一，利用微生物的代谢作用可除去废水中的有机污染物，其方法简单、科学，常分为需氧生物处理法和厌氧生物处理法两种，现对其机制简述如下： 一、需氧生物处理废水 生活污水中的典型有机物是碳水化合物、合成洗涤剂、脂肪、蛋白质及其分解产物如尿素、甘氨酸、脂肪酸等。这些有机物可按生物体系中所含元素量的多寡顺序表示为C H O N S。 生物体系中这些反应有赖于生物体系中的酶来加速。酶按其催化反应分为：1）氧化还原酶在细胞内催化有机物的氧化还原反应，促进电子转移，使其与氧化合成脱氢。可分为氧化酶和还原酶。氧化酶可活化分子氧，形成水或过氧化氢。还原酶包括各种脱氢酶，可活化基质上的氢，并由输酶将氢传给被还原的物质，使基质氧化，受氢体还原；2）水解酶对有机物的加水分解反应起催化作用。水解反应是在细胞外产生的最基本的反应，能将复杂的高分子有机物分解为小分子，使之易于透过细胞壁。如将蛋白质分解为氨基酸，将脂肪分解为甘油和脂肪酸，将复杂的多糖分解为单糖等。此外还有脱氨基、脱羧基、磷酸化和脱磷酸等酶。 在需氧生物处理过程中，污水中的有机物在微生物酶的催化作用下被氧化降解，分3个阶段：第1阶段，大的有机物分子降解成为构成单元——单糖、氨基酸或甘油和脂肪酸。在第2阶段中，第1阶段的产物部分地被氧化为下列物质中的一种或几种：二氧化碳、水、乙酰基辅酶A，酮戊二酸和草醋酸。第3阶段（即三羧酸循环）是乙酰基辅酶A、酮戊二酸和草醋酸被氧化为二氧化碳和水。有机物在氧化降解的各个阶段，都释放出一定的能量。 在有机物降解的同时，还发生微生物原生质的合成反应。在第1阶段中由被作用物分解成的构成单元可以合成碳水化合物、蛋白质和脂肪，再进一步合成细胞原生质。合成能量是微生物在有机物的氧化过程
污水处理菌种培养方法 培菌方法： 1、所谓活性污泥培养,就是为活性污泥的微生物提供一定的生长繁殖条件,即营养物，溶解氧,适宜温度和酸碱度。 (1）营养物：即水中碳、氮、磷之比应保持1００∶5∶1。?(２)溶解氧:就好氧微生物而言,环境溶解氧大于0.3mg/ｌ,正常代谢活动已经足够。但因污泥以絮体形式存在于曝气池中，以直径5０0μm活性污泥絮粒而言,周围溶解氧浓度２ｍｇ/l时,絮粒中心已低于0.1mｇ/l,抑制了好氧菌生长,所以曝气池溶解氧浓度常需高于3-５mｇ/ｌ，常按5－10mｇ/ｌ控制。调试一般认为，曝气池出口处溶解氧控制在2mg／ｌ较为适宜。 (３）温度:任何一种细菌都有一个最适生长温度，随温度上升，细菌生长加速,但有一个最低和最高生长温度范围，一般为10-４5oC，适宜温度为15-35oC,此范围内温度变化对运行影响不大。?(4）酸碱度:一般PH为6-9。特殊时,进水最高可为PH 9-１0.5,超过上述规定值时,应加酸碱调节。?2、培菌法:?（1）生活污水培菌法:在温暖季节，先使曝气池充满生活污水，闷曝（即曝气而不进污水）数十小时后，即可开始进水。引进水量由小到大逐渐调节，连续运行数天即可见活性污泥出现,并逐渐增多。为加快培养进程,在培菌初期投加一些浓质粪便水或米泔水等,以提高营养物浓度。特别注意,培菌时期（尤其初期)由于污泥尚未大量形成，污泥浓度低，故应控制曝气量，应大大低于
正常期曝气量。 (2)干泥接种培菌法:最好取水质相同已正常运行的污水系统脱水后的干污泥作菌种源进行接种培养。一般按曝气池总溶积1%的干泥量，加适量水捣碎，然后再加适量工业废水和浓粪便水。按上述的方法培菌，污泥即可很快形成并增加至所需浓度(3）数级扩大培菌法：根据微生物生长繁殖快的特点，仿照发酵工业中菌种→种子罐→发酵罐数级扩大培菌工艺,分级扩大培菌。如某工程设计为三级曝气池，此时可先在一个池中培菌,在少量接种条件下,在一个曝气池内培菌，成功后直接扩大至二三级。?（4)工业废水直接培菌法：某些工业废水，如罐头食品、豆制品、肉类加工废水，可直接培菌;另一类工业废水，营养成分尚全,但浓度不够,需补充营养物,以加快培养进程。所加营养物品常有:淀粉浆料、食堂米泔水、面汤水(碳源);或尿素、硫氨、氨水(氮源）等，具体情况应按不同水质而定。 (5）有毒或难降解工业废水培菌：有毒或难降解工业废水,只能先以生活污水培菌,然后再将工业废水逐步引入，逐步驯化的方式进行。?(6)直接引进种菌种培菌：有些特殊水质菌种难于培养,还可利用当地科研力量,利用专业的工业微生物研究所培养菌种后再接种培养，如PVA(聚乙烯醇）好氧消化即有专门好氧菌。此法,投资大,周期长,只有特殊情况才用。 ３、驯化:在培菌阶段后期，将生活污水和外加营养物量,逐渐
污水的生物处理方法生 物膜法 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
污水的生物处理方法——生物膜法 教学要求： 1)掌握生物膜法的微生物学特征和工艺特征 2)掌握高负荷生物滤池、曝气生物滤池、塔式生物滤池以及生物转盘三 相传质和工艺运行特点。 3)掌握生物接触氧化特点及其工艺设计 第一节概述 生物膜——是使细菌、放线菌、蓝绿细菌一类的微生物和原生动 物、后生动物、藻类、真菌一类的真核微生物附着在滤料或某些载体上 生长繁殖，并在其上形成膜状生物污泥。 生物膜法：污水经过从前往后具有细菌→原生动物→后生动物、从 表至里具好氧→兼氧→厌氧的生物处理系统而得到净化的生物处理技 术。 一、生物构造及其对有机物的降解 1 生物膜的构造特征 生物膜(好氧层＋兼氧层＋厌氧层) Array＋附着水层(高亲水性)。 2 降解有机物的机理 1)微生物：沿水流方向为细菌—— 原生动物——后生动物的食物链 或生态系统。具体生物以菌胶团 为主、辅以球衣菌、藻类等，含
有大量固着型纤毛虫（钟虫、等枝虫、独缩虫等）和游泳型纤毛虫（楯纤虫、豆形虫、斜管虫等），它们起到了污染物净化和清除池内生物（防堵塞）作用。 2) 污染物：重→轻(相当多污带→α中污带→β中污带→寡污带). 3) 供氧：借助流动水层厚薄变化以及气水逆向流动，向生物膜表面供 氧。 4) 传质与降解：有机物降解主要是在好氧层进行，部分难降解有机物经 兼氧层和厌氧层分解，分解后产生的H 2S ，NH 3等以及代谢产物由内向外传递而进入空气中，好氧层形成的NO 3－－N 、NO 2－－N 等经厌氧层发生反硝化，产生的N2也向外而散入大气中。 5) 生物膜更新：经水力冲刷，使膜表面不断更新（DO 及污染物），维持 生物活性（老化膜固着不紧）。 二、生物膜的主要特征 1 微生物相方面的特征 1) 参与净化反应微生物多样化； 2) 食物链长，污泥产率低； 3) 能够存活世代较长的微生物； 4) 可分段运行，形成优势微生物种群，提高降解能力。 2 工艺方面的特征 1) 对水质水量变动有较强适应性； 2) 污泥沉降性能好，宜于固液分离； 3) 能处理低浓度污水；
污水处理中各类生物处理法的比较 1.1二级生物处理工艺的选择 近年来城市污水处理技术发展很快，类别也很多，在生物处理法中，有活性污泥法和生物膜法两大类。 1.1.1活性污泥法 应用于城市污水厂的活性污泥法污水处理工艺主要有三个系列：①氧化沟系列； ②A2/O系列；③SBR系列。 各个系列不断地发展、改进，形成了目前比较典型的工艺有：CARROUSEL-2000氧化沟工艺、双沟式DE氧化沟工艺、三沟式T型氧化沟工艺、ORBAL氧化沟工艺、A2/O微孔曝气氧化沟工艺、A/O工艺、改良A2/O工艺、UCT工艺、改良UCT工艺、倒置A2/O工艺、CAST工艺、SBR工艺、CASS工艺、MSBR工艺等。 1、氧化沟工艺系列 目前在国内外较为流行的氧化沟有：卡罗塞尔氧化沟、奥伯尔氧化沟、双沟式氧化沟、三沟式氧化沟、A/A/O微孔曝气氧化沟。 氧化沟是活性污泥法的一种改进型，具有除磷脱氮功能，其曝气池为封闭的沟渠，废水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动，因此氧化沟又名“连续循环曝气法”。过去由于其曝气装置动力小，使池深及充氧能力受到限制，导致占地面积大，土建费用高，使其推广及运用受到影响。近十年来由于曝气装置的不断改进、完善及池形的合理设计，弥补了氧化沟过去的缺点。 1）卡罗塞尔氧化沟 卡罗塞尔氧化沟是荷兰DHV公司开发的。该工艺在曝气渠道端部装有低速表面曝气机。在曝气渠内用隔板分格，构成连续渠道。表曝机把水流推向曝气区，水流连续经过几个曝气区后经堰口排出。为了保证沟中流速，曝气渠的几何尺寸和表曝机的设计是至关重要的，DHV公司往往要通过水力模型才能确定工程设计。最近DHV公司又开发了卡罗塞尔2000型，把厌氧/缺氧/好氧与氧化沟循环式曝气渠巧妙的结合起来，改变了原调节性差，除磷脱氮效果低的缺点，但水力设计更为复杂。卡鲁塞尔氧化沟的缺点是池深较浅，一般为4.0m，占地面积大，土建费用高。也有将卡罗塞尔氧化沟池深设计为6m或更深的情况，但需采用潜水推流器提供额外动力。
污水处理生化调试技术方案 一污泥的培养 方法有同步与异步培养与接种,同步是培奍与驯化同时进行或交替进行，异步是先培后驯化，接种是利用类似污水的剩余污泥接种。 活性污泥可用糞便水经曝气培养而得，因为粪便污水中，细菌种类多，本身含有的营养丰富，细菌易于繁殖。?通常为了缩短培菌周期，我们会选择接种培养。?先说粪便水培菌?具体步骤:?将经过过滤的粪便水投入曝气池,再用生活污水或河水稀释，至BOD约为3００-400，进行连续曝气。这样过二,三天后,为补充微生物的营养物质和排除由微生物产生的代谢产物,应进行换水,换水根据操作情况分为间断和连续操作。?１.间断操作：?当第一次加料曝气并出现模糊的活性污泥绒絮后,就可停止曝气，使混合液静止沉淀，经1－１.５小时后排放上清液,把排放的上清液约占总体积的60-７0%。?然后再加生活污水和粪便水,这时的粪便水可视曝气池内的污泥量来调整,这样一直下去，直至ＳV达到30%。一般需2周，水温低时时间要延长。 在每次换水时，从停止曝气,沉淀到重新曝气的总时间要控制在２小时之内为宜?成熟的污泥应具有良好的混凝，沉降性能，污泥内有大量的菌胶菌和终生?纤毛类原生动物，如钟虫,等枝虫,盖纤虫等,并可使污水的生化需氧量去除率达90%左右 2.连续操作：?在第一次加料出现绒絮后,就不断地往曝气池投加生活污水或河水,添加粪便水的控制原则与间断投配相同。往曝气池的投加的水量,应保证池内的水量能每天更换一次,随着培奍的进展，逐渐加大水量使在培养后期达到每天更换二次。在曝气池出水进入二次沉淀池后不久(0．5-1）就开始回流污泥,污泥的回流量为曝气池进水量的5０%?驯化的方法：可在进水中逐渐增加被处理的污水的比例，或提高浓度,使生物逐渐适应新的环境开始时，被处理污水的加入量可用曝气池设计负荷的20-３0%，达到较好的处理效率后,再继续增加，每次以增加设计负荷的１0-20％为宜，每次增加负荷后，须等生物适应巩固后再继续增加，直至满负荷为止。?如果被处理工业污水中,缺氮和磷以及其它营养物时，可根据BOD：N：P为100:5:1的比例来调整。?个人认为在此阶段，必要的超赿管路要具备，工艺没设计的可用消防管代替。 而且各种分析要跟上去,和种参数需及时测定,特别是镜检,因为有经验的人可能通过镜检和数据就可以很好的完成任务,另外良好的心理素质也比较重要,有些现象要果断处理,有些则需等侍再认定上面是异步法,同步就是在污泥培养过程中，不断加入工业污水，使污泥在增长过程中逐渐适应工业污水的环境，这样虽可缩短培养和驯化的时间,但在这一过程中发生的问题，又缺实践经验则难以判断问题出在哪一个环节上。 若有条件,就是接种培养，这样可缩短时间，若是相似的污水的污泥,更可提高驯化效果。 二、试运行
废水生物处理基本原理 ——废水厌氧生物处理原理 废水厌氧生物处理在早期又被称为厌氧消化、厌氧发酵；是指在厌氧条件下由多种（厌氧或兼性）微生物的共同作用下，使有机物分解并产生CH 4和CO 2的过程。 1.1.1 厌氧生物处理中的基本生物过程——阶段性理论 1、两阶段理论： 20世纪30~60年代，被普遍接受的是“两阶段理论” 第一阶段：发酵阶段，又称产酸阶段或酸性发酵阶段；主要功能是水解和酸化，主要产物是脂肪酸、醇类、CO 2和H 2等；主要参与反应的微生物统称为发酵细菌或产酸细菌；这些微生物的特点是：1）生长速率快，2）对环境条件的适应性（温度、pH 等）强。 图1厌氧反应的两阶段理论图示 内源呼 吸产物 碱性发酵阶段 酸性发酵阶 段 水解胞外酶 胞内酶产甲烷菌 胞内酶产酸菌 不溶性有机物 可溶性有机物 细菌细 胞 脂肪酸、醇 类、H 2、CO 2 其它产物 细菌细胞 CO 2、CH 4
第二阶段：产甲烷阶段，又称碱性发酵阶段；是指产甲烷菌利用前一阶段的产物，并将其转化为CH4和CO2；主要参与反应的微生物被统称为产甲烷菌（Methane producing bacteria）；产甲烷细菌的主要特点是：1）生长速率慢，世代时间长；2）对环境条件（温度、pH、抑制物等）非常敏感，要求苛刻。 1.1.2 三阶段理论 对厌氧微生物学的深入研究后，发现将厌氧消化过程简单地划分为上述两个过程，不能真实反映厌氧反应过程的本质； 厌氧微生物学的研究表明，产甲烷菌是一类十分特别的古细菌（Archea），除了在分类学和其特殊的学报结构外，其最主要的特点是：产甲烷细菌只能利用一些简单有机物作为基质，其中主要是一些简单的一碳物质如甲酸、甲醇、甲基胺类以及H2/CO2等，两碳物质中只有乙酸，而不能利用其它含两碳或以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类；
污水处理的生化调试 摘要：通过工程实例总结，就如何缩短污水生化调试所需时间，从调试前期准备到污水全负荷投入运行，分3个阶段予以解剖分析。介绍了前期准备工作的内容和所需物料的种类及数量；调试各阶段物料投加量及所需控制的条件；调试过程所需注意的事项。文中所述内容尤其适用于以鼓风机曝气为主的生化处理设施。 污水处理设施在正式投入使用时，其生化处理装置均需进行污泥接种、驯化（俗称调试）。对于规模较大的污水处理设施尽量缩短调试时间，使处理主体尽快投入正常运行，在实际操作过程中有着重要的意义。我们通过多个日处理万吨的污水处理设施的生化调试发现，在生化调试过程中，如果准备充分，正常气温下一般7~10d即可完成生化设施的培菌接种工作；10d后就可以对污水进行驯化，20d左右便可进入正常运行。 本文将分三方面对生化调试工作中需注意的问题进行简要分析。为方便起见，文中所列数据均以生化池体积5000m3为基准。 1、前期准备阶段 1.1、物料准备 ①污泥准备 对于万立方米级污水处理装置而言，其生化池体积较大，为了保证生化池初始污泥浓度，需要准备投加的原始污泥量很大。理论上讲，投加后生化池的污泥的质量浓度最好控制在2 500mg/L左右。实际运行时，为了节约成本，调试期间初始污泥的质量浓度可控制在1 500mg/L左右，一日处理1×104m3污水生化时间为12h的污水处理装置为例，调试前需准备含水率在80%的活性污泥约40m3。污泥品种最好是同类或相似的活性污泥。如有困难，其它活性较强的污泥也可使用。污泥在使用前为保证一定的活性，对待用的污泥需进行喷水保湿处理，在保湿条件下污泥的活性至少可保持15d以上。 ②碳源培养寄的准备 生化调试过程中理想的碳源是大粪及淀粉。一般来说调试前期以加入大粪为主，中后期以加入淀粉为主，为节省成本，淀粉可用地脚面粉替代。由于大粪无法事先储存，因此，事前需和有关部门确定好调试期间需要的数量。调试期间碳源准备量一般按如下原则进行估算。每天投加到生化池的COD量按混合后生化池COD的质量浓度在200~300mg/L水平计，其中地脚面粉COD的质量折算量约为1t[COD]/t[面粉]。大粪的COD折算比较困
第二节生物处理工艺在废水处理中的地位 一、有机污染物在废水中的存在形式及其主要去除方法 1、颗粒状有机物(>1μm)： 可以采用机械沉淀法进行去除的颗粒物； 2、胶体状有机物(1nm~100nm)： 不能采用机械沉淀法进行去除的较小的有机颗粒物； 3、溶解性有机物(<1nm)： 以分散的分子状态存在于水中的有机物 4、生物法处理的主要对象： 废水中呈胶体状和溶解状态的有机物；废水中溶解状态的营养元素N和P。 二、废水处理程度的分级 废水处理程度的分级：一级处理——预处理或前处理；二级处理——生物处理；三级处理——深度处理 1、一级处理： 去除效果：E BOD≈ 30%, E SS≈ 50%； 主要功能：①去除颗粒状有机物，减轻后续生物处理的负担；②调节水量、水质、水温等，有利于后续的生物处理。 主要方法：物化法，如：沉砂、沉淀、气浮、除油、中和、调节、加热或冷却等 2、二级处理： 去除效果：E BOD≈ 85~90%，E SS≈ 90%； 主要功能：大量去除胶体状和溶解状有机物，保证出水达标排放； 主要方法：各种形式的生物处理工艺 3、三级处理： 主要目的：①去除二级处理出水中残存的SS、有机物，或脱色、杀菌， ②脱氮、除磷——防止水体富营养化；方法： 主要方法：①物化法——超滤、混凝、活性炭吸附、臭氧氧化、加氯消毒等； ②生物法——生物法脱氮除磷，等 早期，在国内还将脱氮除磷作为深度处理看待，认为在我国水环境中主要的污染物还只是有机物，对氮、磷引起的污染的严重性还认识不足；但近年来，随着国内多个大型湖泊富营养化问题和近海海域赤潮现象的日益增多，对于控制废水中的氮、磷的排放逐渐有了新的认识，因此，在新的排放标准中，也将氮、磷指标列入，并且在很多新建污水厂的设计和运行上对于氮、磷的控制都有了明确要求，因此生物脱氮除磷已经逐渐转变为二级处理的范畴，不再作为三级处理来要求了。 三、我国水环境中有机物污染的严重状况
物化法、化学法、生物法对含油废水的处 理 随着经济和工业的快速发展，石油化工，金属工业，机械工业，食品加工等行业也在快速发展，进而产生了大量的含油废水。据统计，世界上每年至少有500~1000 万t 油类污染物通过各种途径进入水体[1]，它已严重影响，破坏了环境，并且危害人体健康。含油废水是一种量大面广且危害严重的工业废水，具有COD，BOD 值高，有一定的气味和色度，易燃，易氧化分解，难溶于水的特点。 含油废水的处理方法根据其成分以及作用原理一般可以分为：物化法、化学法、生物法，但各种方法都有其局限性，在实际应用中通常将几种方法联合分级使用，从而实现良好的除油效果。文章主要从物化法、化学法、生物法三方面介绍了含油废水的处理。 1.1 物理化学法 1.1.1气浮法 气浮法是向废水中通入空气，利用油珠粘附于高度分散的微气泡后使浮力增大，进而上浮速度提高近千倍，因此油水分离效率很高。它可用于水中固体与固体、固体与液体、液体与液体乃至溶质中离子的分离[2]。 同时混凝剂的加入对气浮法处理含油废水的效率也有影响。魏飞等[3]采用溶气气浮模拟装置，研究了混凝剂投加量对除油效率的影响，指出在pH=8.0，溶气压力为0.30 MPa，溶气水流量为80 L/h的条件下，随着混凝剂的增加，除油率呈先升后降趋势。投药量在50~70 mg/L时，除油率最高且稳定。 此外，将气浮法与磁分离工艺联合起来处理含油废水以成为一个新的发展方向，杨瑞洪等[4]采用气浮—磁分离工艺处理某石化企业含油废水，其中气浮单元作为预处理主要用于去除分散油和部分乳化油，磁分离单元作为深度处理去除乳化油和部分溶解油，结果表明，此种方法除油率高，除油效果显著稳定。 1.1.2吸附法 吸附法是利用多孔固体吸附剂对含油废水中的溶解油及其它溶解性有机物进行表面吸附。活性炭是最常用的吸附剂，其吸附能力强但成本高，再生困难，加之吸附有限，限制了其应用[5]，因此寻求合适的吸附剂成为目前迫待解决的问题。 连少伟等[6]将ST粉煤灰改性后处理含油废水，结果表明，改性粉煤灰用量为100 g/L、
污水处理方法-生物处理法 环境10-2 郑兴14 摘要：研究污水的微生物处理就是研究微生物对废水中的有机物、营养盐类及重金属等物质去处的微生物学原理及其规律，并加以实际应用的一门科学。通过人为的创造适于微生物生存和繁殖的环境，使之大量繁殖，以提高其氧化分解有机物的效率。它则作为末端处理装置广泛应用于各行业的废水处理中。与物理法、化学法相比，微生物处理法具有经济、高效的优点，并可实现无害化、资源化，所以长期以来始终占重要位置。 关键词：污水处理生物处理活性污泥生物膜法效率 正文 一生物处理法的分类 1好氧生物处理2 活性污泥3 普通活性污泥法3 高浓度活性污泥法4 接触稳定法5氧化沟6 SBR 7生物膜法8普通生物滤池9 生物转盘10生物接触氧化法11厌氧生物处理法12 厌氧滤器工艺 好氧生物处理：利用好氧微生物（包括兼性微生物）在有氧气存在的条件下进行生物代谢以降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用水中存在的有机污染物为底物进行好氧代谢，经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物稳定下来，达到无害化的要求，以便返回自然环境或进一步处理。污水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。 活性污泥：活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微
生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。 生物膜法：生物膜法是一种处理污水的好氧生物方法，是一大类生物处理方法的统称。共同的特点是微生物附着在作为介质的滤料表面，生长成为一层由微生物构成的膜。污水与之接触后，其中的溶解性有机污染物被生物膜吸附，进而被为什么氧化分解，转化为H2O、CO2、NH3和微生物细胞质，污水得以净化。生物膜法通常无需曝气，微生物所需氧气直接来自大气。 二常用的两种方法：活性污泥和生物膜发 1影响活性污泥性能的环境因素 溶解氧——溶解氧浓度以不低于2mg/L为宜（2—4mg/L）。 水温——维持在15～25摄氏度，低于5摄氏度微生物生长缓慢。 营养料——细菌的化学组成实验式为C5H7O2N，霉菌为C10H17O6原生动物为C7H14O3N，所以在培养微生物时，可按菌体的主要成分比例供给营养。微生物赖以生活的主要外界营养为碳和氮，此外，还需要微量的钾，镁，铁，维生素等。碳源--异氧菌利用有机碳源，自氧菌利用无机碳源。 2活性污泥法工艺原理： 1)曝气池：作用：降解有机物（BOD5） 2) 二沉池：作用：泥水分离。 3) 曝气装置：作用于①充氧化②搅拌混合 4) 回流装置：作用：接种污泥
微生物在污水生物处理中的作用
微生物在污水生物处理中的作用 一、污水生物处理的特征 （一）、污水与污水生物处理 污水中的污染物质成分极其复杂。一般生活污水的主要成分是代谢废物和食物残渣。工业废水可能含有较多的金属、酚类、甲醛等化学物质。此外污水中还含有大量非病原微生物和少量病原菌及病毒。污水的生物处理就是以污水中的混合微生物群体作为工作主体，对污水中的各种有机污染物进行吸收、转化，同时通过扩散、吸附、凝聚、氧化分解、沉淀等作用，以去除水中的污染物。因此，污水生物处理实际上是水体自净的强化，不同的是，在去除了污水中的污染物后，必须将微生物从出水中分离出来，这种分离主要是通过微生物本身的絮凝和原生动物、轮虫等的吞食作用完成的。 （二）、生化需氧量及生物处理的应用 在污水处理中，通常是以有机物在氧化过程中所消耗的氧量这一综合性指标来表示有机污染物的浓度，如生化需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）。生化需氧量是指在特定的温度和时间（通常这5 d、20℃下，微生物分解污水中有机物所消耗的氧量，称为BOD5。BOD5约占生化需氧总量的2/3，故采用BOD5来表示污水中可降解有机物的浓度是比较合适的。但污水中有机物并不是 都能较快降解的，在工业废水中，可以结合COD等指标表示有机污染物的浓度。只有BOD高的废水才适宜采用生物处理，COD很高但BOD不高的废
水不宜采用生物处理。对于有毒的废水，只要毒物能降解，就可用生物法处理，关键是控制毒物浓度和驯化微生物。 （三）、污水生物处理的效果 污水经过生物处理后，其中的杂质和污染物质能以某种形式（如生物絮凝作用）被分离除去，或被转为无害的物质。例如，城市生活污水经生物处理后，活性污泥法的BOD和SS（悬浮性固体）去除率都在90%左右；生物滤池法BOD去除率在80%、SS去除率在90%左右。 生物处理还能减少城市污水中的病原微生物和病毒，但浓度仍然较高，因此，出水和剩余污泥都要消毒。 二、污水生物处理方法 根据微生物对O2的需求不同，污水生物处理可分为好氧处理和厌氧处理两大类。根据构筑物的不同类型以可分为多种方法（表10-1）。 （一）、好氧生物处理 好氧生物处理是在水中有溶解氧存在的条件下，借好氧和兼性厌氧微生物（其中主要是好氧菌）的作用来进行的。在处理过程中，绝大多数的有机物都能被相应的微生物氧化分解。整个好氧分解过程可分为两个阶段。第一阶段，主要是有机物被转化为CO2、H2O、NH3等；第二阶段，主要是NH3转化为NO2和NO3。用好氧法处理污水，基本上没有臭气，处理所需的时间比较短，如果条件适宜，一般可去除BOD580～90%以上。 根据处理构筑物的不同，好氧生物处理的方法可分为活性污泥法、生物膜法、氧化塘等。其中活性污泥法和生物膜法应用最广泛。
污水处理的各个生物处理法优缺点比较2010/5/19/9:15来源：谷腾水网 生物法处理污水的技术分为:好氧处理技术、厌氧处理技术、自然净化处理技术. 1好氧处理:活性污泥和生物膜法 活性污泥: 活性污泥法(ActivatedSludgeProcess)首先于20世初在英国出现,迄今已有近百年历史，是当前应用最广泛的污水处理技术之一,该方法自1914年在英国曼切斯特市建成汗水试验厂以来,已有80多年的历史.目前,它已成为有机废水生物处理的主体,但是仍存在一些不容忽视的缺点:对冲击负荷适应能力差,易发生污泥膨胀,处理构筑物占地面积大,基建投资和运行费用高,管理复杂等.近几十年来,国内外学者对以上这些问题进行了不懈地探索和研究,在供氧方式,运转条件,反应器形式等方面进行了革新,开发了多种活性污泥法新工艺,使得活性污泥法朝着高效,节能的方面发展.以下是活性污泥处理方法的新工艺: 氧化沟(OxidationDitch简称OD) 氧化沟是20世纪60年代初荷兰的pasveer首先研究开发的,第一座氧化沟污水处理厂是pasveer于1954年在荷兰的Voorshoten建造的.氧化沟是将曝气,沉淀和污泥稳定等处理过程集于一体,间歇运行,是活性污泥法的一种变形,经过50年的发展,形成了多种类型的处理系统,已广泛应用于城市汗水和工业汗水的处理工程中. 氧化沟兼有完全混合式和推流式的特点,在控制适宜的条件下,沟内同时具有好氧区和缺氧共,可以进行硝化和反硝化反应,取得脱氮效果,同时使得活性污泥具有良好的沉降性能. 氧化沟以其流程简单,管理方便和良好的处理效果等优点正在我国不少工程项目中采用,近几十年来,随着技术的不断发展,氧化沟已以突破只适用于小型污水处理厂的局限.概括的讲氧化沟有单沟,双沟,三沟,多沟同心和多沟串连等多种布置互形式;有将二沉池与氧化沟分建或合建的;有连续进水或交替进水;有转刷曝气机,转盘曝气机或泵型,倒伞型表面曝气机进行充氧搅拌的氧化沟等等. 序批式活性污泥法（SBR） SBR工艺即序批式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess,简写为SBR）,又称为间歇
生物法处理废水 研究污水的微生物处理就是研究微生物对废水中的有机物、营养盐类及重金属等物质去处的微生物学原理及其规律，并加以实际应用的一门科学。目前，常用于污水治理的方法可归纳为物理法、化学法、生物法。物理法常作为一种预处理的手段应用于废水处理；化学处理法是指向废水中加入化学药剂如明矾等，使其与污染物发生化学反应而生成无害物的过程，这种方法也常常作为预处理方法使用；而生物处理法是利用微生物降解代有机物为无机物来处理废水。通过人为的创造适于微生物生存和繁殖的环境，使之大量繁殖，以提高其氧化分解有机物的效率。它则作为末端处理装置广泛应用于各行业的废水处理中。与物理法、化学法相比，微生物处理法具有经济、高效的优点，并可实现无害化、资源化，所以长期以来始终占重要位置。根据使用微生物的种类，可分为好氧法、厌氧法和生物酶法等。 一好氧处理法 该办法是根据需好氧微生物生活的特点,提供充足的氧气,使好氧微生物大量繁殖, 通过微生物的新代活动使废水中的有机物最 终氧化分解成CO2 、水、硝酸盐等简单的无机物,已达到净化污水的目的。好氧处理方法包括: 活性污泥法、生物膜法 （一）活性污泥法 1912年英国人Clark and Cage发现对废水进行长时间曝气会产生污泥并使水质明显改善，其后Arden and Lackett进一步研究，发现由于实验容器洗不干净，瓶壁留下残渣反而使处理效果提高，从而发现活性微生物菌胶团，定名为活性污泥。活性污泥法是利用悬浮在废水中人工培养的微生物群体——活性污泥，对废水中
的有机物和某些无机物产生吸附、氧化分解而使废水得到净化，是目前较为经济、应用广泛、处理效果较好的净化废水方法。 1影响活性污泥性能的环境因素 （1）溶解 生化处理的基本要素：营养物、活性微生物、溶解氧，所以要使生化处理正常运行，供氧是重要因素。一般说，溶解氧浓度以不低于2mg/L为宜（2—4mg/L）。 （2）水温 维持在15～25摄氏度，低于5摄氏度微生物生长缓慢。 （3）营养料 细菌的化学组成实验式为C 5H 7 O 2 N，霉菌为C 10 H 17 O 6 原生动物为 C 7H 14 O 3 N，所以在培养微生物时，可按菌体的主要成分比例供给营养。 微生物赖以生活的主要外界营养为碳和氮，此外，还需要微量的钾，镁，铁，维生素等。碳源--异氧菌利用有机碳源，自氧菌利用无机 碳源。氮源--无机氮（NH 3及NH 4 +）和有机氮（尿素，氨基酸，蛋白 质等）。一般比例关系：BOD：N：P=100：5：1。好氧生物处 BOD 5 =500——1000mg/l （4）有毒物质 主要毒物有重金属离子（如锌，铜，镍，铅，铬等）和一些非金属化合物（如酚，醛，氰化物，硫化物等）。 2基本流程 典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。1916年英国建成第一座污水处理厂，下图为活
污水处理基本方法 废物处理是用物理、化学或生物方法，或几种方法配合使用以去除废水中的有害物质，按照水质状况及处理后出水的去向确定其处理程度，废水处理一般可分为一级、二级和三级处理。 一级处理采用物理处理方法，即用格栅、筛网、沉沙池、沉淀池、隔油池等构筑物，去除废水中的固体悬浮物、浮油，初步调整pH值，减轻废水的腐化程度。废水经一级处理后，一般达不到排放标准（BOD去除率仅25－40%）。故通常为预处理阶段，以减轻后续处理工序的负荷和提高处理效果。 二级处理是采用生物处理方法及某些化学方法来去除废水中的可降解有机物和部分胶体污染物。经过二级处理后，废水中BOD的去除率可达80-90％，即BOD 合量可低于30mg/L。经过二级处理后的水，一般可达到农灌标准和废水排放标准，故二级处理是废水处理的主体。 但经过二级处理的水中还存留一定量
的悬浮物、生物不能分解的溶解性有机物、溶解性无机物和氮磷等藻类增值营养物，并含有病毒和细菌。因而不能满足要求较高的排放标准，如处理后排入流量较小、稀释能力较差的河流就可能引起污染，也不能直接用作自来水、工业用水和地下水的补给水源。 三级处理是进一步去除二级处理未能去除的污染物，如磷、氮及生物难以降解的有机污染物、无机污染物、病原体等。废水的三级处理是在二级处理的基础上，进一步采用化学法（化学氧化、化学沉淀等）、物理化学法（吸附、离子交换、膜分离技术等）以除去某些特定污染物的一种“深度处理”方法。显然，废水的三级处理耗资巨大，但能充分利用水资源。排放到污水处理厂的污水及工业废水可利用各种分离和转化技术进行无害化处
其中废水的生物处理法是基于微生物通过酶的作用将复杂的有机物转化为简单的物质，把有毒的物质转化为无毒的物质的方法。根据在处理过程中起作用的微生物对氧气的不同要求，生物处理可分为好气（氧）生物处理和厌气（氧）生物处理两种。好气生物处理是在有氧气的情况下，藉好气细茵的作用来进行的。细菌通过自身的生命活动——氧化、还原、合成等过程，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物（CO2、H2O、NO3－、PO43－等）获得生长和活动所需能量，而把另一部分有机物转化为生物所需的营养物质，使自身生长繁殖。厌气生物处理是在无氧气的情况下，藉厌氧微生物的作用来进行。厌氧细菌在把有机物降解的同时，需从CO2、NO3－、PO43－等中取得氧元素以维持自身对氧元素的物质需要，因而其降解产物为CH4、H2S、NH3等。用生物法处理废水，需首先对废水中的污染物质的可生物分解性能进行分析。主要有可生物分解性、可生物处理的条件、废水中对微生物
《废水生化处理工程》 习题 河北科技大学 环境科学与工程学院 2005年10月
目录 第一章污水水质和污水出路 -------------------------------------------------------------- 1 第二章稳定塘和污水的土地处理 -------------------------------------------------------- 4 第三章废水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础 -------------------------- 5 第四章污水的好氧生物处理（一）——生物膜法 ----------------------------- 6 第五章污水的好氧生物处理（二）——活性污泥法 -------------------------- 8 第六章污水的厌氧生物处理 ------------------------------------------------------------- 10 第七章城市污水的深度处理 ------------------------------------------------------------- 11 第八章污泥处理和处置 ------------------------------------------------------------------- 12
第一章污水水质和污水出路 1、概述水体污染控制的主要水质指标。 2、概述我国我省的水排放标准。 3、概述我国水环境质量标准。 4、水污染控制技术可分为几大类型？简要介绍重要的控制技术。 5、污水处理方法与污染物粒径有何关系？试举例说明之。 6、什么叫水体的自然净化？水体自然净化能力取决于哪几个方面的因素？ 7、某河流受有机废水污染到A点已完全混合，此时La=20mg/L,Da = 5mg/L，流速0.9m/s,水温20℃。求10天内的氧垂曲线和最大缺氧点的位置及最大亏氧量。（每隔2天取一个t值）K1=0.1，K2=0.2。 8、某河川La=15mg/L，K1=0.1，K2=0.2，在污水与河水相混合处氧不足量为Da=3mg/L，求定：1d后的缺氧量和最大缺氧量是多少。（先求出最大缺氧点的日期（取整数），再计算最大缺氧量） 9、已测定出某废水20℃BOD5=250mg/L,K1(20℃)=0.1,求30 ℃时BOD5。 10、某一水样20℃的生化需氧量（Yt）测定结果如下： （K1=2.61b/a La = 1/2.3k1a3）试确定此水样的K1、La及BOD5（Y5）值。 11、如某工业区生产污水和生活污水的混合污水的2天30℃生化需氧量为200 mg/l，求该污水5天20℃的生化需氧量（BOD5），如在20℃时， K1=0.1d-1。
污水处理的各个生物处理法优缺点比较 北极星节能环保讯:活性污泥： 活性污泥法(ActivatedSludgeProcess)首先于20世初在英国出现，迄今已有近百年历史，是当前应用最广泛的污水处理技术之一，该方法自1914年在英国曼切斯特市建成汗水试验厂以来，已有80多年的历史。目前，它已成为有机废水生物处理的主体，但是仍存在一些不容忽视的缺点：对冲击负荷适应能力差，易发生污泥膨胀，处理构筑物占地面积大，基建投资和运行费用高，管理复杂等。近几十年来，国内外学者对以上这些问题进行了不懈地探索和研究，在供氧方式，运转条件，反应器形式等方面进行了革新，开发了多种活性污泥法新工艺，使得活性污泥法朝着高效，节能的方面发展。以下是活性污泥处理方法的新工艺： 氧化沟(OxidationDitch简称OD) 氧化沟是20世纪60年代初荷兰的pasveer首先研究开发的，第一座氧化沟污水处理是pasveer于1954年在荷兰的Voorshoten建造的。氧化沟是将曝气，沉淀和污泥稳定等处理过程集于一体，间歇运行，是活性污泥法的一种变形，经过50年的发展，形成了多种类型的处理系统，已广泛应用于城市汗水和工业汗水的处理工程中。 氧化沟兼有完全混合式和推流式的特点，在控制适宜的条件下，沟内同时具有好氧区和缺氧共，可以进行硝化和反硝化反应，取得脱氮效果，同时使得活性污泥具有良好的沉降性能。 氧化沟以其流程简单，管理方便和良好的处理效果等优点正在我国不少工程项目中采用，近几十年来，随着技术的不断发展，氧化沟已以突破只适用于小型污水处理厂的局限。概括的讲氧化沟有单沟，双沟，三沟，多沟同心和多沟串连等多种布置互形式;有将二沉池与氧化沟分建或合建的;有连续进水或交替进水;有转刷曝气机，转盘曝气机或泵型，倒伞型表面曝气机进行充氧搅拌的氧化沟等等。 序批式活性污泥法(SBR) SBR工艺即序批式活性污泥法(SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess，简写为SBR)，又称为间歇式活性污泥法，由于在运行中采用间接操作的形式，每一个反应池是一批批地处理废水，因此而得名。 70年代末期美国人为解决连续污水处理法存在的一些问题首次提出，并于1979年发表了第一篇关于采用SBR工艺进行汗水处理得论著。继后，日本，美国，澳大利亚等国的技术人员陆续进行了大量的研究。 随着研究得深入，人们对该工艺的机理和优越性有了全新的认识。1980年在美国的资助下，印第安纳州Culver城投建了世界上第一个SBR工艺的污水处理厂。我国第一座应用SBR工艺的污水处理设施的SBR处理系统于1985年投入使用，此后陆续在城市污水及工业废水领域得以推广使用，同时，在全国也掀起了研究SBR的热潮，近年来成为国内外学者研究的热点。 目前，SBR主要应用于以下几个领域：城市污水，工业污水(主要有石油，化工，食品。制药等工业污水处理)，有毒有害废水和营养元素的废水。 SBR是活性污泥法的一种变形，它的反应机理和污染物去除机制和传统活性污泥法相同，只是在运行操作不同。SBR是在单一的反应器内，在时间上进行各种目的的不同操作，故称之为时间序列上的废水处理工艺，它集调节池，曝气池，沉
污水生化处理环境类影响因素 水处理技术:(1)温度。温度对微生物的影响是很广泛的，尽管在高温环境(50℃～70℃)和低温环境(-5～0℃)中也活跃着某些类的细菌，但污水处理中绝大部分微生物最适宜生长的温度范围是20-30℃。在适宜的温度范围内，微生物的生理活动旺盛，其活性随温度的增高而增强，处理效果也越好。超出此范围，微生物的活性变差，生物反应过程就会受影响。一般的，控制反应进程的最高和最低限值分别为35℃和10℃。 (2)PH值。活性污泥系统微生物最适宜的PH值范围是6.5-8.5，酸性或碱性过强的环境均不利于微生物的生存和生长，严重时会使污泥絮体遭到破坏，菌胶团解体，处理效果急剧恶化。 (3)溶解氧。对好氧生物反应来说，保持混合液中一定浓度的溶解氧至关重要。当环境中的溶解氧高于0.3mg/l时，兼性菌和好氧菌都进行好氧呼吸；当溶解氧低于0.2-0.3mg/l接近于零时，兼性菌则转入厌氧呼吸，绝大部分好氧菌基本停止呼吸，而有部分好氧菌(多数为丝状菌)还可能生长良好，在系统中占据优势后常导致污泥膨胀。一般的，曝气池出口处的溶解氧以保持2mg/l左右为宜，过高则增加能耗，经济上不合算。 在所有影响因素中，基质类因素和PH值决定于进水水质，对这些因素的控制，主要靠日常的监测和有关条例、法规的严格执行。对一般污水而言，这些因素大都不会构成太大的影响，各参数基本能维持在适当范围内。温度的变化与气候有关，对
于万吨级的污水处理厂，特别是采用活性污泥工艺时，对温度的控制难以实施，在经济上和工程上都不是十分可行的。因此，一般是通过设计参数的适当选取来满足不同温度变化的处理要求，以达到处理目标。因此，工艺控制的主要目标就落在活性污泥本身以及可通过调控手段来改变的环境因素上，控制的主要任务就是采取合适的措施，克服外界因素对活性污泥系统的影响，使其能持续稳定地发挥作用。 实现对生物反应系统的过程控制关键在于控制对象或控制参数的选取，而这又与处理工艺或处理目标密切相关。 前已述及溶解氧是生物反应类型和过程中一个非常重要的指示参数，它能直观且比较迅速地反映出整个系统的运行状况，运行管理方便，仪器、仪表的安装及维护也较简单，这也是近十年我国新建的污水处理厂基本都实现了溶解氧现场和在线监测的原因。
生化法污水处理技术 在我国城市污水处理中，鉴于低成本、高效率等优势, 生化法已经得到了业界的一致好评。污水处理的本质就是要有效去除污水中的有机物，在生化法的应用中其效率容易受到微生物的活性和污泥性状的影响，从而影响到污水处理的效果。所以，现在对生化法技术和工艺应用进行探讨和分析意义重大。 1 现在城市污水特点和处理分析 现代城市中，居民生活和城市中的工业生产每天都会排放大量的污水，并且在污水中含有大量的有机物和微生物，比如油、氨氮化合物以及寄生虫等。在城市人口不断增长的情况下，城市污水排放量也在大幅增加，水污染也呈现出日益严重的状况，在城市持续发展的背景下，就必须要加大对城市污水的处理力度。 1.1 水体污染负荷控制难度大 由于现代人们生活所用的产品和物质类型不断丰富，从而导致城市污水的杂质种类和化学物质的种类也在不断增加，加大了城市污水的处理难度。在城市污水处理中，主要的工作就是要有效去除污水处理中的杂质和各种有害颗粒，通常是应用物理方式或者物理和化学相结合的方式去除水体污染物。鉴于目前城市污水的多样化特征，污水处理难度增加。另外，污水中的污染物也会根据季节和气候的变化而发生变化，从而导致现有污水处理技术已经难以满足污水的处理要求，导致现在城市污水处理能力也相对下降，污水处理效果不佳。 1.2 污水处理能耗较高 在经济高度发展的背景下，人们已经不再在乎用水量的多少，在我国水资源不断减少的情况下，城市的污水处理也必须要协助城市走持续性发展的道路，在保证污水处理效果的同时，还要减少对能源的消耗。但是，基于当前城市污水处理技术，多项研究表明，很多传统的污水处理技术相对比较单一，污水处理设备落后，在污水处理中往往会需要消耗大量的能源，所以，传统污水处理技术已经不能符合现代城市持续发展的理念。 2 城市污水处理常用技术 2.1 生物处理技术 生物处理技术是目前城市污水处理中应用较多的处理方式，由污水中的细菌和有机物自由结合产生胶体，再对污水进行沉淀和过滤，然后再利用氧化技术对最终没有被分解的细菌和无机物等进行降解作用。生物处理技术就是利用水中微生物对有机物的分解和代谢作用，将水中的有机物进行转化，减少水中污染物的危害，这种方法操作简便，在城市污水处理中应用较广。 2.2 化学处理技术 从字面意思就可以看出，化学处理技术即是通过化学物质融入城市污水中，然后利用污染物和化学物质之间发生化学反应，来降低污染物含量，实现污水处理的技术。当前，对污水中的油脂进行处理应用较多的就是化学处理技术，主要是通过新型絮凝剂的应用，其中，大型油脂企业在进行污水处理中应用较多的就是无机絮凝剂，且污水处理效果非常好。具体联系污水宝或参见https://www.doczj.com/doc/5618658991.html,更多相关技术文档。 2.3 生物化学法 生物化学法也就是本文所研究的生化法，也是目前污水处理中最新的技术。其主要是通过将PLC 控制技术和SBR+MBR 膜分离技术进行科学融合，通过活性污泥中的好氧菌对生活污水中的有机物进行充分吸附，经过曝气后，在生物化学的作用下，有效分解污水中的有机物，然后再利用MBR 膜来对其进行分离和过滤，从而降低污水的污染物含量，提高污水标准。该方法的主要优点就在于其处理能力相对持久，并且能够减少能源的消耗，实现节能目的。同时，利用生化法