生物法去除水中污染物廢水生物處理概述一、廢水生物處理目的及分類目的：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(jī)物；③去除營(yíng)養(yǎng)元素氮和磷。重要性：①城市污水中約有60%以上的有機(jī)物只有用生物法去除才經(jīng)濟(jì)；②廢水中氮的去除一般來(lái)說(shuō)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。一、廢水生物處理目的及分類借助微生物的分解作用把污水中有機(jī)物轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的有機(jī)物或無(wú)機(jī)物，使污水得到凈化。是人工強(qiáng)化的污水生物自然凈化的過(guò)程二、微生物在廢水處理中的作用①去除溶解性有機(jī)物（以COD或BOD5表示）（將其轉(zhuǎn)化成CO2和H2O），去除其它溶解性無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素如N（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(lái)）等；②絮凝沉淀和降解膠體狀固體物（某些難降解顆?；蚰z體狀有機(jī)物，可以通過(guò)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(guò)吸附較長(zhǎng)期地滯留在系統(tǒng)內(nèi)而被緩慢降解）；③穩(wěn)定有機(jī)物（某些有毒有害難降解有機(jī)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，或終被完全轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物而得到穩(wěn)定）。三、微生物代謝過(guò)程（復(fù)習(xí)環(huán)境微生物課程）微生物代謝的基本要素①能源：化學(xué)能，或光能——化能營(yíng)養(yǎng)型、光能營(yíng)養(yǎng)型；②碳源：有機(jī)碳，或無(wú)機(jī)碳——異養(yǎng)型、自養(yǎng)型；③無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素④特殊有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物代謝的主要形式①化能異養(yǎng)型代謝：在廢水生物處理中主要的代謝形式，主要用于對(duì)廢水中有機(jī)物的去除，包括主要的好氧細(xì)菌和厭氧細(xì)菌；②化能自養(yǎng)型代謝：也是廢水生物處理中常見(jiàn)的一種代謝形式，主要包括硝化細(xì)菌（將氨氮氧化為亞硝酸鹽，或進(jìn)一步氧化為硝酸鹽）、氫細(xì)菌（對(duì)其的應(yīng)用還處在研究階段）、鐵細(xì)菌等；

③光合異養(yǎng)型代謝：利用光合細(xì)菌以高濃度有機(jī)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、主要微生物類群1、細(xì)菌：主要包括真細(xì)菌(eubacteria)和古細(xì)菌(archaebacteria)；是廢水生物處理工程中主要的微生物；2、真菌：真菌的三個(gè)主要特點(diǎn)：①能在低溫和低pH值的條件生長(zhǎng)；②在生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)氮的要求較低（是一般細(xì)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(dòng)物、后生動(dòng)物：原生動(dòng)物主要以細(xì)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(dòng)物以原生動(dòng)物為食；也可作為指示生物。生物法去除水中污染物好氧生物處理基本原理有分子（游離）態(tài)氧氣（O2）的條件下，以好氧微生物為主，使廢水中的污染物（主要是有機(jī)物）降解，達(dá)到穩(wěn)定的無(wú)害化的處理?；緱l件：①有充足的氧氣②有必要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和環(huán)境條件③微生物、污染物和氧三者充分混合接觸一、基本原理有分子（游離）態(tài)氧氣（O2）的條件下，以好氧微生物為主，使廢水中的污染物（主要是有機(jī)物）降解，達(dá)到穩(wěn)定的無(wú)害化的處理?；緱l件：①有充足的氧氣②有必要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和環(huán)境條件③微生物、污染物和氧三者充分混合接觸一、基本原理二、好氧微生物代謝基本模式分解過(guò)程為合成提供能量和前物，而合成則給分解提供物質(zhì)基礎(chǔ)；分解過(guò)程是一個(gè)產(chǎn)能過(guò)程，合成過(guò)程則是一個(gè)耗能過(guò)程。三、影響好氧生物處理的主要因素①溶解氧（DO）：約1-2mg/l；②水溫：是重要因素之一，在一定范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，生化反應(yīng)的速率加快，增殖速率也加快；細(xì)胞的組成物如蛋白質(zhì)、核酸等對(duì)溫度很敏感，溫度突升或降并超過(guò)一定限度時(shí)，會(huì)有不可逆的破壞；適宜溫度15～30°C；>40°C或<10°C后，會(huì)有不利影響。③營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：細(xì)胞組成中，C、H、O、N約占90～97%；其余3～10%為無(wú)機(jī)元素，主要的是P；生活污水一般不需再投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；而某些工業(yè)廢水則需要，一般對(duì)于好氧生物處理工藝，應(yīng)按BOD:N:P=100:5:1投加N和P；其它無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素：K、Mg、Ca、S、Na等；微量元素：Fe、Cu、Mn、Mo、Si、硼等；三、影響好氧生物處理的主要因素④pH值：一般好氧微生物的適宜pH在6.5～8.5之間；pH<4.5時(shí)，真菌將占優(yōu)勢(shì)，引起污泥膨脹；另一方面，微生物的活動(dòng)也會(huì)影響混合液的pH值。⑤有毒物質(zhì)（抑制物質(zhì)）：重金屬；氰化物；H2S；鹵族元素及其化合物；酚、醇、醛等；⑥有機(jī)負(fù)荷率：污水中的有機(jī)物本來(lái)是微生物的食物，但太多時(shí)，也會(huì)不利于微生物；⑦氧化還原電位：好氧細(xì)菌：+300～400mV，至少要求大于+100mV；厭氧細(xì)菌：要求小于+100mV，對(duì)于嚴(yán)格厭氧細(xì)菌，則<-100mV，甚至<-300mV。

生物法去除水中污染物厭氧生物處理基本原理厭氧生物處理過(guò)程又稱厭氧消化，是在厭氧條件下由多種微生物（專性厭氧、兼性厭氧）的共同作用，使有機(jī)物分解并生成CH4和CO2的過(guò)程。厭氧生物處理與好氧生物處理的主要區(qū)別負(fù)荷高能耗低能量剩余剩余污泥量少、易處理營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)需要量少有殺菌作用污泥易貯存一、基本原理第一階段：水解發(fā)酵階段（限速階段）第二階段：產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸階段第三階段：產(chǎn)甲烷階段厭氧生物處理法的處理對(duì)象是：高濃度有機(jī)工業(yè)廢水、城鎮(zhèn)污水的污泥、動(dòng)植物殘?bào)w及糞便等。二、影響因素1.溫度（1）常溫消化（10～30℃）（2）中溫消化（35～38℃）（3）高溫消化（50～55℃）二、影響因素2.pH產(chǎn)酸細(xì)菌對(duì)酸堿度不及產(chǎn)甲烷菌敏感，其適宜的pH值較廣，在4.5-8.0之間。產(chǎn)甲烷菌要求環(huán)境介質(zhì)pH值在中性附近，最適宜pH值為7.0-7.2，pH6.6-7.4較為適宜。在厭氧法處理廢水的應(yīng)用中，由于產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷大多在同一構(gòu)筑物內(nèi)進(jìn)行，故為了維持平衡，常保持反應(yīng)器內(nèi)的pH值在6.8-7.2的范圍內(nèi)。二、影響因素3.氧化還原電位絕對(duì)的厭氧環(huán)境是厭氧消化過(guò)程賴以正常進(jìn)行的最重要的條件。厭氧環(huán)境，主要以體系中的氧化還原電位反映。氧是影響厭氧反應(yīng)器中氧化還原電位條件的重要因素，但不是唯一因素。如廢水中的Fe3+.Cr2O72-.NO3-.SO42-以及酸性廢水中的H+等)，同樣能使體系中的氧化還原電位升高。產(chǎn)甲烷菌:-400～-150mV（-300~-200mV）二、影響因素4.負(fù)荷在厭氧法中，有機(jī)負(fù)荷通常指容積有機(jī)負(fù)荷，簡(jiǎn)稱容積負(fù)荷，即消化器單位有效容積每天接受的有機(jī)物量（kgCOD/m3·d)。厭氧生物處理的有機(jī)物負(fù)荷較好氧生物處理更高，一般可達(dá)5-10kgCOD/m3.d，甚至可達(dá)50~80kgCOD/m3.d；在污泥消化中，有機(jī)負(fù)荷習(xí)慣上以投配率或進(jìn)料率表達(dá)，即每天所投加的濕污泥體積占消化器有效容積的百分?jǐn)?shù)。由于各種濕污泥的含水率、揮發(fā)組分不盡一致，投配率不能反映實(shí)際的有機(jī)負(fù)荷，為此，又引入反應(yīng)器單位有效容積每天接受的揮發(fā)性固體重量這一參數(shù)，即kgMLVSS/m3·d。二、影響因素5.營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)