一、廢水生物處理的特征
(一)、廢水與廢水生物處
廢水中的污染物質(zhì)成分極端雜亂。一般日子廢水的首要成分是代謝廢物和食物殘?jiān)９I(yè)廢水或許含有較多的金屬、酚類、甲醛等化學(xué)物質(zhì)。此外廢水中還含有很多非病原微生物和少數(shù)病原菌及病毒。廢水的生物處理就是以廢水中的混合微生物集體作為作業(yè)主體，對廢水中的各種有機(jī)污染物進(jìn)行吸收、轉(zhuǎn)化，一起經(jīng)過分散、吸附、凝集、氧化分化、沉積等作用，以去除水中的污染物。因而，廢水生物處理實(shí)際上是水體自凈的強(qiáng)化，不同的是，在去除了廢水中的污染物后，必須將微生物從出水中別離出來，這種別離首要是經(jīng)過微生物自身的絮凝和原生動(dòng)物、輪蟲等的吞食作用完結(jié)的。
(二)、生化需氧量及生物處理的運(yùn)用
在廢水處理中，一般是以有機(jī)物在氧化進(jìn)程中所消耗的氧量這一綜合性目標(biāo)來表明有機(jī)污染物的濃度，如生化需氧量(BOD)和化學(xué)需氧量(COD)。生化需氧量是指在特定的溫度和時(shí)刻(一般這5 d、20℃下，微生物分化廢水中有機(jī)物所消耗的氧量，稱為BOD5。BOD5約占生化需氧總量的2/3，故選用BOD5來表明廢水中可降解有機(jī)物的濃度是比較適合的。但廢水中有機(jī)物并不是都能較快降解的，在工業(yè)廢水中，能夠結(jié)合COD等目標(biāo)表明有機(jī)污染物的濃度。
只有BOD高的廢水才適合選用生物處理，COD很高但BOD不高的廢水不宜選用生物處理。對于有毒的廢水，只要毒物能降解，就可用生物法處理，關(guān)鍵是操控毒物濃度和馴化微生物。
(三)、廢水生物處理的作用
廢水經(jīng)過生物處理后，其間的雜質(zhì)和污染物質(zhì)能以某種方式(如生物絮凝作用)被別離除去，或被轉(zhuǎn)為無害的物質(zhì)。例如，城市日子廢水經(jīng)生物處理后，活性污泥法的BOD和SS(懸浮性固體)去除率都在90%左右;生物濾池法BOD去除率在80%、SS去除率在90%左右。
生物處理還能減少城市廢水中的病原微生物和病毒，但濃度仍然較高，因而，出水和剩余污泥都要消毒。
二、廢水生物處理辦法
依據(jù)微生物對O2的需求不同，廢水生物處理可分為好氧處理和厭氧處理兩大類。依據(jù)構(gòu)筑物的不同類型以可分為多種辦法(表10-1)。
(一)、好氧生物處理
好氧生物處理是在水中有溶解氧存在的條件下，借好氧和兼性厭氧微生物(其間首要是好氧菌)的作用來進(jìn)行的。在處理進(jìn)程中，絕大多數(shù)的有機(jī)物都能被相應(yīng)的微生物氧化分化。整個(gè)好氧分化進(jìn)程可分為兩個(gè)階段。第一階段，首要是有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為CO2、H2O、NH3等;第二階段，首要是NH3轉(zhuǎn)化為NO2和NO3。
用好氧法處理廢水，基本上沒有臭氣，處理所需的時(shí)刻比較短，假如條件適合，一般可去除BOD580～90%以上。
依據(jù)處理構(gòu)筑物的不同，好氧生物處理的辦法可分為活性污泥法、生物膜法、氧化塘等。其間活性污泥法和生物膜法運(yùn)用最廣泛。
(二)厭氧生物處理
套氧生物處理是在無氧的條件下，借厭氧和兼性厭氧微生物(其間首要是厭氧菌)的作用來分化廢水中有機(jī)物的，也稱厭氧消化或厭氧發(fā)酵。
有機(jī)物厭氧分化的錢進(jìn)程是由三類生理上完全不同的細(xì)菌分三個(gè)階段完結(jié)的(圖10-4)。第一階段，雜亂有機(jī)物如纖維素、蛋白質(zhì)、脂肪等在微生物作用下降解為簡略的有機(jī)物如糧類、有機(jī)酸、醇等，是水解、發(fā)酵階段;第二階段，由產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌群將有機(jī)酸等轉(zhuǎn)化成乙酸、H2及CO2，為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段;第三階段，在產(chǎn)甲烷細(xì)菌作用下將乙酸(包括甲酸)、CO2、H2轉(zhuǎn)化為CH4，是產(chǎn)甲烷階段。
厭氧生物處理首要運(yùn)用于有機(jī)污泥和高濃度有機(jī)廢水的處理。由所以密閉發(fā)酵，所以在處理進(jìn)程中不影響周圍環(huán)境;一起隔絕空氣又加以高溫發(fā)酵，能夠釘死寄生蟲卵和致病菌;并且能夠發(fā)作生物能源甲烷。因而厭氧消化法近年來逐步遭到重視，但由于所需時(shí)刻長，對設(shè)備要求嚴(yán)厲，因而影響其迅速推廣。
三、廢水生物處理中的微生物群落及其作用
(一)、活性污泥微生物群落及其作用
活性污泥是指由細(xì)菌、微型動(dòng)物為主的微生物與膠體物質(zhì)、懸浮物質(zhì)等稠濁在一起構(gòu)成的，具有很強(qiáng)吸附分化有機(jī)物的才能和杰出沉降功能的絨絮狀顆粒?；钚晕勰嘀猩嬷鞣N微生物，構(gòu)成了雜亂的微生物群落。其間首要的微生物是細(xì)菌(以好氧性異養(yǎng)菌為主)和原生動(dòng)物，此外尚有酵母菌、絲狀霉菌、單胞藻類、輪蟲線蟲等。
1、活性污泥中的細(xì)菌及其作用 活性污泥中細(xì)菌的數(shù)量約為108～109
個(gè)/ mL，它們是去除水中有機(jī)污染物的主力軍。最常呈現(xiàn)的優(yōu)勢種群是：產(chǎn)堿桿菌屬、芽孢桿菌屬、黃桿菌屬、假單孢菌屬、動(dòng)膠菌屬，其次尚有無色桿菌、諾卡氏菌、蛭弧菌、分枝蒜苗、硝化細(xì)菌、大腸埃希氏菌等。它們?nèi)渴腔墚愷B(yǎng)菌，多數(shù)為革蘭氏陰性菌，能夠有效地分化廢水中的有機(jī)污染物。
在活性污泥構(gòu)成初期，細(xì)菌多以游離態(tài)存在，跟著活性污泥的老練，菌膠團(tuán)細(xì)菌排泄胞外聚合物(蛋白質(zhì)、核酸、多糧等)構(gòu)成細(xì)纖維狀的胞間物質(zhì)，然后經(jīng)過它們相互糾纏作用而構(gòu)成菌膠團(tuán)絮狀物，隨后絲狀細(xì)菌、霉菌、原生動(dòng)物等交錯(cuò)附著其上，構(gòu)成活性污泥絨絮狀顆粒，這個(gè)進(jìn)程稱為生物絮凝作用。因而，菌膠團(tuán)是活性污泥的結(jié)構(gòu)和功能中心，由于其巨大的外表積和粘性，使活性污泥具有魏吸附和分化有機(jī)物的才能，一起菌體包埋在絮狀體中，可避免原生動(dòng)物的吞噬;絮狀體的構(gòu)成，又為固著成長的微生物供給了附著和棲息的場所，這就為水處理微生物的自下而上和發(fā)展供給了方便;更重要的是，絮凝使活性污泥具有了杰出的沉降功能，利于二沉池中泥水別離。
活性污泥中的絲狀細(xì)菌，如球衣細(xì)菌、貝氏硫菌、線硫菌，它們附著于污泥或與菌膠團(tuán)交錯(cuò)而構(gòu)成活性污泥的骨架。但若廢水中含有很多碳水化合物，低氧和有機(jī)物濃度過凹凸時(shí)，都會(huì)引起絲狀細(xì)菌很多繁衍而構(gòu)成污泥結(jié)構(gòu)極度松懈，污泥因浮力添加而上浮，發(fā)作污泥脹大現(xiàn)象，下降處理作用。
2、活性污泥中的原生動(dòng)物及其作用
活性污泥中原生動(dòng)物在數(shù)量和品種上僅次于細(xì)菌，常見的優(yōu)勢種是纖毛類。它們首要附聚在污泥外表。其作用在于。(1)有些原生動(dòng)物(如變形蟲)能吞噬水中有機(jī)顆粒，對廢水有直接凈化作用;(2)某些原生動(dòng)物(如纖毛蟲)能排泄糧類物質(zhì)，可促進(jìn)生物絮凝作用;(3)吞食游離細(xì)菌，有利于改善出水水質(zhì);(4)可作為廢水凈化的指生物。
在活性污泥的培育和馴化階段中，原生動(dòng)物按必定的順序呈現(xiàn)。在運(yùn)行初期曝氣池中常呈現(xiàn)鞭毛蟲和肉足蟲。若鐘蟲呈現(xiàn)且數(shù)量較多，剛闡明活性污泥已老練，充氧正常。若固著型纖毛蟲減少，游水型纖毛蟲俄然添加，闡明廢水處理工作不正常。因而，依據(jù)廢水中微生物的活動(dòng)規(guī)律就能夠判斷水質(zhì)和污(廢)水處理程度，因?yàn)楦|(zhì)條件(養(yǎng)分、溫度、pH值、溶解氧)的改變，細(xì)菌與佩型動(dòng)物的品種和數(shù)量出發(fā)作必定的改變并遵從必定的演替規(guī)律(圖10-5)：細(xì)菌→植鞭蟲→動(dòng)鞭蟲→變形蟲→游水型纖毛蟲、吸管蟲→固著型纖毛蟲→輪蟲。
(二)生物膜中的微生物群落及其作
當(dāng)廢水經(jīng)過濾料時(shí)，在濾料外表逐步構(gòu)成一層粘膜，粘膜中成長著各種微生物，這層粘膜就是生物膜。生物膜有巨大的外表積，能吸附廢水中呈各種狀況的有機(jī)物，具有十分強(qiáng)的氧化才能。
生物膜中常見的微生物：首要組成菌有好氧的芽孢桿菌、不動(dòng)桿菌、專性厭氧的脫硫弧菌以及假單孢菌、產(chǎn)堿桿菌、黃桿菌、無色桿菌、微球菌和動(dòng)膠菌等兼性菌，這些細(xì)菌相互粘連構(gòu)成菌膠團(tuán)，擔(dān)負(fù)著首要的氧化分化有機(jī)物的任務(wù)，生物膜上的絲狀細(xì)菌有球衣細(xì)菌、貝氏硫菌等，它們降解有機(jī)物的才能極強(qiáng)，在量成長的菌絲體交錯(cuò)粘輻構(gòu)成層層的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對水水具有過濾作用，被處理水中的懸浮物被絲狀菌網(wǎng)吸附截留，出水變得澄清，一起菌絲的交錯(cuò)作用又可使膜塊的機(jī)械強(qiáng)度添加，不易掉落更新，但絲狀細(xì)菌過速成長會(huì)阻塞濾池，影響凈化進(jìn)程的正常進(jìn)行;生物膜中呈現(xiàn)較多的真菌是鐮刀霉、曲霉、地霉、枝孢霉、青霉及酵母菌、霉菌可構(gòu)成相似絲狀細(xì)菌的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);藻類僅成長在生物膜外表見光處，首要有小球藻、席藻、絲藻等過度成長，會(huì)掩蓋濾池外表，影響水流疏通;原生動(dòng)物首要是鐘蟲、累枝蟲、蓋纖蟲和草履蟲等纖毛蟲，它們能進(jìn)步生物濾池的凈化程度和功率;此外尚有輪蟲、線蟲、沙蠶等后生動(dòng)物去除池內(nèi)污泥，能避免污泥積聚、抑制生物膜過速成長，堅(jiān)持生物膜的好氧狀況，對廢水凈化有杰出作用。
生物膜上微生物的生態(tài)演替首要受溶解氧和養(yǎng)分的限制。從膜面到膜內(nèi)，微生物按好氧化發(fā)發(fā)→ 兼性→厭氧的順序呈現(xiàn);從濾池的上層到下層，有機(jī)物濃度逐步下降，優(yōu)勢種以菌膠團(tuán)細(xì)菌→絲狀細(xì)菌、鞭毛蟲、游水型纖毛蟲→固著型纖毛蟲、輪蟲的序列呈現(xiàn)。因而，經(jīng)過調(diào)查各區(qū)段微生物品種的演替情況，有或許判斷出廢水濃度的改變或污泥負(fù)荷的改變。
四、廢水處理的菌種培育及其對水質(zhì)要求
(一)菌種培育辦法
1、生物膜 的培育和馴化
生物濾池投入工作初期，必須培育和馴化生物膜。這個(gè)進(jìn)程一方面是使微生物在濾料外表成長繁衍，掛上生物膜;另一方面是使生物膜上的微生物發(fā)作必定的變異，能逐步適應(yīng)處理的污(廢)水的水質(zhì)，也就是訓(xùn)化。培育與馴化的辦法有以下幾種：
(1)先將日子廢水送入濾池，生物膜在濾料上構(gòu)成后，逐步投加預(yù)備處理的工業(yè)廢水，對生物膜加以馴化?！?br />
(2)將日子廢水與待處理的工業(yè)廢水混合送入濾池，工業(yè)廢水混入份額逐步增大，使掛膜與馴化結(jié)合起來一起進(jìn)行。
(3)用其他廢水處理廠的活性污泥或生物膜進(jìn)行接種培育，并以逐步增大預(yù)備處理的工業(yè)廢水投量的方式加以馴化。
2、活性污泥的培育與馴化
活性污泥法處理廢水的首要問題是要在曝氣池運(yùn)行投產(chǎn)前，預(yù)備好足夠數(shù)量具有處理某種廢水才能的活性污泥。培育與馴化辦法如下：
(1)將鄰近同類型廢水處理廠老練的活性污泥取來直接運(yùn)用。該辦法最簡便。
(2)選用日子廢水和糞便水曝氣培育，再用需處理的廢水馴化。該法較常用但所需時(shí)刻長。
(3)在用日子廢水、糞便水培育活性污泥的一起，逐步加入待處理的工業(yè)廢水，使培育與馴化一起進(jìn)行，縮短馴化時(shí)刻。
活性污泥培育老練的標(biāo)志是：具有杰出的凝集、沉積功能;污泥中有很多的菌膠團(tuán)和纖毛類原生動(dòng)物;菌膠團(tuán)色彩較淺、無色透明、結(jié)構(gòu)緊密，游離細(xì)菌少，固著型纖毛類占優(yōu)勢;可使BOD5去除率達(dá)到底0%左右。
(二)廢水生物處理對水質(zhì)的要求
廢水生物處理是使用微生物的作用來完結(jié)的，因而要給微生物的成長繁衍發(fā)明適合的環(huán)境條件。在廢水生物處理中，水質(zhì)條件極重要。
1、pH值 好氧生物處理，pH應(yīng)堅(jiān)持在6～9范圍內(nèi)。厭氧生物處理，pH應(yīng)堅(jiān)持在6.5～8之間。PH過低、過高的廢水在進(jìn)入處理設(shè)備時(shí)應(yīng)先行調(diào)整pH值。在運(yùn)行期間，pH不能俄然改變太大，以防微生物成長繁衍遭到抑制或死亡，影響處理作用
2、溫度 一般好氧生物處理要求水溫在20～40℃之間。污泥的厭氧消化需使用高溫微生物進(jìn)行厭氧發(fā)酵，溫度應(yīng)進(jìn)步至50～60℃之間。
3、養(yǎng)分 微生物的成長繁衍需求各種養(yǎng)分。好氧微生物集體要求BOD5(C)：N：P=100：5：1，厭氧微生物集體要求BOD5(C)：N：P=100：6：1。城市日子廢水能滿足活性污泥的養(yǎng)分要求，但工業(yè)廢水除有機(jī)物外一般缺少某些養(yǎng)料，特別是N和P，故這類廢水進(jìn)行生物處理時(shí)，需求投加日子廢水、糞尿、或氮、磷化合物。但假如工業(yè)廢水不缺養(yǎng)分，切勿添加上述物質(zhì)，不然會(huì)導(dǎo)致反馴化。
此外，尚需求考慮廢水所含的有機(jī)物濃度過高過低皆不宜。一般來說，好氧生物處理法進(jìn)水有機(jī)質(zhì)濃度不宜超越BOD5500～1000mg/L，不低于50～100mg/L;厭氧生物處理高濃度有機(jī)廢水，BOD5可高達(dá)5000～10000mg/L甚至20000 mg/L。
4、有毒物質(zhì) 工業(yè)廢水中往往含有許多有毒物質(zhì)，如重金屬、H2S、氰、酚等。雖然所有初次接種到某種廢水中的微生物集體(活性污泥或生物膜)在培育馴化中都已經(jīng)歷了自然篩選進(jìn)程，剩下的細(xì)菌中絕大部分都是以該種廢水中污染物質(zhì)為首要養(yǎng)分的降解菌，但當(dāng)廢水中的有毒物質(zhì)超越必定濃度時(shí)，仍能破壞微生物的正常代謝。影響廢水生物處理作用。因而，對某種廢水進(jìn)行生物處理是，必須依據(jù)具體情況斷定處理辦法，必要時(shí)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，以斷定生物處理中毒物的容許濃度(表10-2所列數(shù)字公供參考)。一起，加強(qiáng)微生物馴化以進(jìn)步對毒物的碉受力。
5、溶解氧 好氧生物處理要保證供應(yīng)足夠的氧氣。不然會(huì)使處理作用顯著下降，甚至構(gòu)成局部厭氧分化，使曝氣池污泥上浮，生物濾池或生物轉(zhuǎn)盤上的生物膜很多掉落。但溶解氧過多，也不利于生物處理。
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