废水生化处理原理

Posted 2023-01-13 细菌

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废水的生化处理是通过微生物的新陈代谢作用来处理废水中的污染物质，一般可以分为两大类，即好氧处理和厌氧处理。好氧处理是在曝气的作用下利用好氧微生物的新陈代谢活动去除废水中的污染物，常见的好氧处理工艺有活性污泥法，CASS,CAST,SBR,MBR,接触氧化，氧化沟等法；厌氧处理是在隔绝氧气的情况下利用厌氧微生物的新陈代谢作用去除废水中的污染物，常见的厌氧工艺有水解酸化，UASB,ABF,IC等。

一、废水生物处理的目的和重要性

1、废水生物处理的目的

废水生物处理的主要目的有以下3点：①絮凝和去除废水中不可自然沉淀的胶体状固体物；②稳定和去除废水中的有机物；③去除营养元素氮和磷。

2、废水生物处理的重要性

①城市污水中约有60%以上的有机物只有用生物法去除才最经济；

②废水中氮的去除一般来说只有依靠生物法；

③目前世界上已建成的城市污水处理厂有90%以上是生物处理法；

④大多数工业废水处理厂也是以生物法为主体的。

二、微生物在废水生物处理中的作用

微生物在废水生物处理中主要有三个作用：

①去除溶解性有机物（以COD或BOD5表示）（将其转化成CO2和H2O），去除其它溶解性无机营养元素如N（最终转化为N2气）、P（转化为富含磷的剩余污泥从水中分离出来）等；

②絮凝沉淀和降解胶体状固体物（某些难降解颗粒或胶体状有机物，可以通过微生物产生的胞外多聚物等具有絮凝效果的物质发生沉淀，与剩余污泥一同被排出系统；或通过吸附较长期地滞留在系统内而被缓慢降解）；

③稳定有机物（某些有毒有害难降解有机物可以被微生物初步分解或部分降解，而减轻毒性作用或得到部分稳定，或最终被完全转化为无机物而得到稳定）。

三、微生物代谢过程简介

1、废水生物处理过程中微生物代谢过程示意图

2、微生物代谢的基本要素

①能源：化学能，或光能——化能营养型、光能营养型；

②碳源：有机碳，或无机碳——异养型、自养型；

③无机营养元素——又分为宏量元素，如：N、P、S、K、Ca、Mg等，在处理工业废水时，N、P元素与所需要去除的有机污染物之间的营养平衡问题有时会很关键，必要时就需要在进行中投加一定量的N、P；以及微量元素，如Fe、Co、Ni、Mo等，微量元素对于某些特殊的细菌如产甲烷细菌等的生长十分重要，因此在设计和运行厌氧生物反应器时，应给予足够的重视，否则会出现所谓的“微量元素缺乏症”；

④特殊有机营养物（也称生长因子，如维生素、生物素等）：对于某些特殊细菌，某些特殊的维生素对其生长的影响会很大，因此，在必要时应考虑补充。

3、废水生物处理中涉及的微生物代谢过程主要有：

①化能异养型代谢：在废水生物处理中最主要的代谢形式，主要用于对废水中有机物的去除，包括主要的好氧细菌和厌氧细菌；

②化能自养型代谢：也是废水生物处理中常见的一种代谢形式，主要包括硝化细菌（将氨氮氧化为亚硝酸盐，或进一步氧化为硝酸盐）、氢细菌（对其的应用还处在研究阶段）、铁细菌等；

③光合异养型代谢：利用光合细菌以高浓度有机废水为基质生产菌体蛋白；。

④光合自养型代谢：在废水生物处理中少有应用。

四、废水生物处理中的微生物

1、细菌：

主要包括真细菌(eubacteria)和古细菌(archaebacteria)；是废水生物处理工程中最主要的微生物；

根据需氧情况不同：好氧细菌、兼性细菌和厌氧细菌；

根据能源碳源利用情况的不同：光合细菌——光能自养菌、光能异养菌；非光合细菌——化能自养菌、化能异养菌；

根据生长温度的不同：低温菌(10ºC～15ºC)、中温菌(15ºC～45ºC)和高温菌(>45ºC)。

2、真菌：

真菌的三个主要特点：

①能在低温和低pH值的条件生长；

②在生长过程中对氮的要求较低（是一般细菌的1/2）；

③能降解纤维素。

真菌在废水处理中的应用：

①处理某些特殊工业废水；

②固体废弃物的堆肥处理

3、原生动物、后生动物：

原生动物主要以细菌为食；其种属和数量随处理出水的水质而变化，可作为指示生物。

后生动物以原生动物为食；也可作为指示生物。