廢水生物處理原理詳解

廢水的生化處理是通過微生物的新陳代謝作用來處理廢水中的污染物質(zhì)，一般可以分為兩大類，即好氧處理和厭氧處理。好氧處理是在曝氣的作用下利用好氧微生物的新陳代謝活動去除廢水中的污染物，常見的好氧處理工藝有活性污泥法，CASS,CAST,SBR,MBR,接觸氧化，氧化溝等法;厭氧處理是在隔絕氧氣的情況下利用厭氧微生物的新陳代謝作用去除廢水中的污染物，常見的厭氧工藝有水解酸化，UASB,ABF,IC等。

一、廢水生物處理的目的和重要性

1.廢水生物處理的目的廢水生物處理的主要目的有以下3點

①絮凝和去除廢水中不可自然沉淀的膠體狀固體物;

②穩(wěn)定和去除廢水中的有機物;

③去除營養(yǎng)元素氮和磷。

2.廢水生物處理的重要性

①城市污水中約有60%以上的有機物只有用生物法去除才經(jīng)濟;

②廢水中氮的去除一般來說只有依靠生物法;

③目前世界上已建成的城市污水處理廠有90%以上是生物處理法;

④大多數(shù)工業(yè)廢水處理廠也是以生物法為主體的。

二、微生物在廢水生物處理中的作用

微生物在廢水生物處理中主要有三個作用：

1.去除溶解性有機物(以COD或BOD5表示)(將其轉(zhuǎn)化成CO2和H2O)，去除其它溶解性無機營養(yǎng)元素如N(最終轉(zhuǎn)化為N2氣)、P(轉(zhuǎn)化為富含磷的剩余污泥從水中分離出來)等;

2.絮凝沉淀和降解膠體狀固體物(某些難降解顆粒或膠體狀有機物，可以通過微生物產(chǎn)生的胞外多聚物等具有絮凝效果的物質(zhì)發(fā)生沉淀，與剩余污泥一同被排出系統(tǒng);或通過吸附較長期地滯留在系統(tǒng)內(nèi)而被緩慢降解);

3.穩(wěn)定有機物(某些有毒有害難降解有機物可以被微生物初步分解或部分降解，而減輕毒性作用或得到部分穩(wěn)定，或最終被*轉(zhuǎn)化為無機物而得到穩(wěn)定)。

三、微生物代謝過程簡介

1.廢水生物處理過程中微生物代謝過程示意圖

2.微生物代謝的基本要素

1.能源：化學(xué)能，或光能——化能營養(yǎng)型、光能營養(yǎng)型;

2.碳源：有機碳，或無機碳——異養(yǎng)型、自養(yǎng)型;

3.無機營養(yǎng)元素——又分為宏量元素，如：N、P、S、K、Ca、Mg等，在處理工業(yè)廢水時，N、P元素與所需要去除的有機污染物之間的營養(yǎng)平衡問題有時會很關(guān)鍵，必要時就需要在進行中投加一定量的N、P;以及微量元素，如Fe、Co、Ni、Mo等，微量元素對于某些特殊的細菌如產(chǎn)甲烷細菌等的生長十分重要，因此在設(shè)計和運行厭氧生物反應(yīng)器時，應(yīng)給予足夠的重視，否則會出現(xiàn)所謂的“微量元素缺乏癥";

4.特殊有機營養(yǎng)物(也稱生長因子，如維生素)：對于某些特殊細菌，某些特殊的維生素對其生長的影響會很大，因此，在必要時應(yīng)考慮補充。

3.廢水生物處理中涉及的微生物代謝過程主要有

1.化能異養(yǎng)型代謝：在廢水生物處理中最主要的代謝形式，主要用于對廢水中有機物的去除，包括主要的好氧細菌和厭氧細菌;

2.化能自養(yǎng)型代謝：也是廢水生物處理中常見的一種代謝形式，主要包括硝化細菌(將氨氮氧化為亞硝酸鹽，或進一步氧化為硝酸鹽)、氫細菌(對其的應(yīng)用還處在研究階段)、鐵細菌等;

3.光合異養(yǎng)型代謝：利用光合細菌以高濃度有機廢水為基質(zhì)生產(chǎn)菌體蛋白;

4.光合自養(yǎng)型代謝：在廢水生物處理中少有應(yīng)用。

四、廢水生物處理中的微生物

1.細菌

主要包括真細菌(eubacteria)和古細菌(archaebacteria);是廢水生物處理工程中最主要的微生物;

真細菌

古細菌

根據(jù)需氧情況不同：好氧細菌、兼性細菌和厭氧細菌;

根據(jù)能源碳源利用情況的不同：光合細菌——光能自養(yǎng)菌、光能異養(yǎng)菌;非光合細菌——化能自養(yǎng)菌、化能異養(yǎng)菌;

根據(jù)生長溫度的不同：低溫菌(10oC~15oC)、中溫菌(15oC~45oC)和高溫菌(>45oC)。

2.真菌

真菌的三個主要特點：

1.能在低溫和低pH值的條件生長;

2.在生長過程中對氮的要求較低(是一般細菌的1/2);

3.能降解纖維素。

真菌在廢水處理中的應(yīng)用

1.處理某些特殊工業(yè)廢水;

2.固體廢棄物的堆肥處理

3.原生動物、后生動物

原生動物主要以細菌為食;其種屬和數(shù)量隨處理出水的水質(zhì)而變化，可作為指示生物。

后生動物以原生動物為食;也可作為指示生物。