廢水的生化處理是什么？

它廢水處理系統(tǒng)中最重要的過(guò)程之一，也叫生化處理。生化處理是利用微生物的生命活動(dòng)過(guò)程將廢水中可溶性的有機(jī)物及部分不溶性的有機(jī)物去除，使水得到凈化。

在天然的河流中，本身就有著大量的、依靠有機(jī)物生活的微生物，它們?nèi)杖找挂沟貙⑷藗兣湃牒恿髦械挠袡C(jī)物（如工業(yè)廢水、農(nóng)藥化肥、糞便等等有機(jī)物質(zhì)）氧化或還原，最終轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物質(zhì)。

廢水的生化處理則是在人工條件下對(duì)這一過(guò)程進(jìn)行強(qiáng)化。人們將無(wú)以計(jì)數(shù)的微生物全部集中在一個(gè)池子內(nèi)，創(chuàng)造一個(gè)非常適合微生物繁殖、生長(zhǎng)的環(huán)境（如溫度、pH值、氧氣、氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)），使微生物大量增殖，以提高其分解有機(jī)物的速度和效率。然后再往池內(nèi)泵入廢水，使廢水中的有機(jī)物質(zhì)在微生物的生命活動(dòng)過(guò)程中得到氧化降解，使廢水得到凈化和處理。與其他處理方法相比，生化法具有能耗低、不加藥、處理效果好、處理費(fèi)用低等特點(diǎn)。

Q

微生物是如何將廢水中的有機(jī)污染物分解去除掉的

廢水中存在的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物，這些有機(jī)物就是微生物的食料，一部分降解、合成為細(xì)胞物質(zhì)（組合代謝產(chǎn)物），另一部分降解氧化為水份，二氧化碳等（分解代謝產(chǎn)物），在此過(guò)程中廢水中的有機(jī)污染物被微生物降解去除。

Q

如何保障微生物的最大活性？

微生物除了需要營(yíng)養(yǎng)，還需要合適的環(huán)境因素，如溫度、pH值、溶解氧、滲透壓等才能生存。如果環(huán)境條件不正常，會(huì)影響微生物的生命活動(dòng)，甚至發(fā)生變異或死亡。

Q

什么溫度范圍最適合微生物繁殖？

在廢水生物處理中，微生物最適宜的溫度范圍一般為16-30℃，最高溫度在37-43℃，當(dāng)溫度低于10℃時(shí)，微生物將不再生長(zhǎng)。

在適宜的溫度范圍內(nèi)，溫度每提高10℃，微生物的代謝速率會(huì)相應(yīng)提高，COD的去除率也會(huì)提高10%左右；相反，溫度每降低10℃，COD的去除率會(huì)降低10%，因此在冬季時(shí)，COD的生化去除率會(huì)明顯低于其它季節(jié)。

Q

微生物最適宜的pH條件應(yīng)在什么范圍？

微生物的生命活動(dòng)、物質(zhì)代謝與pH值有密切關(guān)系。大多數(shù)微生物對(duì)pH的適應(yīng)范圍在4.5-9，而最適宜的pH值的范圍在6.5-7.5。當(dāng)pH低于6.5時(shí)，真菌開始與細(xì)菌競(jìng)爭(zhēng)，pH到4.5時(shí)，真菌在生化池內(nèi)將占完全的優(yōu)勢(shì)，其結(jié)果是嚴(yán)重影響污泥的沉降結(jié)果；當(dāng)pH超過(guò)9時(shí)，微生物的代謝速度將受到阻礙。

不同的微生物對(duì)pH值的適應(yīng)范圍要求是不一樣的。在好氧生物處理中，pH可在6.5-8.5之間變化；厭氧生物處理中，微生物以pH的要求比較嚴(yán)格，pH應(yīng)在6.7-7.4之間。

Q

溶解氧是什么？

溶解在水體中的氧被稱溶解氧。水體中的生物與好氧微生物，它們所賴以生存的氧氣就是溶解氧。不同的微生物對(duì)溶解氧的要求是不一樣的。好氧微生物需要供給充足的溶解氧，一般來(lái)說(shuō)，溶解氧應(yīng)維持在3mg/L為宜，最低不應(yīng)低于2mg/L；兼氧微生物要求溶解氧的范圍在0.2-2.0mg/L之間；而厭氧微生物要求溶解氧的范圍在0.2mg/L以下。

Q

為什么高濃度的含鹽廢水對(duì)微生物的影響特別大？

微生物的單位結(jié)構(gòu)是細(xì)胞，細(xì)胞壁相當(dāng)于半滲透膜，在氯離子濃度小于等于2000mg/L時(shí)，細(xì)胞壁可承受的滲透壓為0.5-1.0大氣壓，即使加上細(xì)胞壁和細(xì)胞質(zhì)膜有一定的堅(jiān)韌性和彈性，細(xì)胞壁可承受的滲透壓也不會(huì)大于5-6大氣壓。但當(dāng)水溶液中的氯離子濃度在5000mg/L以上時(shí)，滲透壓大約將增大至10-30大氣壓，在這樣大的滲透壓下，微生物體內(nèi)的水分子會(huì)大量滲透到體外溶液中，造成細(xì)胞失水而發(fā)生質(zhì)壁分離，嚴(yán)重者微生物死亡。

在日常生活中，人們用食鹽（氯化鈉）腌漬蔬菜和魚肉，滅菌防腐保存食物，就是運(yùn)用了這個(gè)道理。工程經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：當(dāng)廢水中的氯離子濃度大于2000mg/L時(shí)，微生物的活性將受到抑止，COD去除率會(huì)明顯下降；當(dāng)廢水中的氯離子濃度大于8000mg/L時(shí)，會(huì)造成污泥體積膨脹，水面泛出大量泡沫，微生物會(huì)相繼死亡。

不過(guò)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期馴化，微生物會(huì)逐漸適應(yīng)在高濃度的鹽水中生長(zhǎng)繁殖。目前已經(jīng)有人馴化出能夠適應(yīng)10000mg/L以上氯離子或硫酸根濃度的微生物。但是，滲透壓的原理告訴我們，已經(jīng)適應(yīng)在高濃度的鹽水中生長(zhǎng)繁殖的微生物，細(xì)胞液的含鹽濃度是很高的，一旦當(dāng)廢水中的鹽分濃度較低或很低時(shí)，廢水中的水分子會(huì)大量滲入微生物體內(nèi)，使微生物細(xì)胞發(fā)生膨脹，嚴(yán)重者破裂死亡。因此，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期馴化并能逐漸適應(yīng)在高濃度的鹽水中生長(zhǎng)繁殖的微生物，對(duì)生化進(jìn)水中的鹽分濃度要求始終保持在相當(dāng)高的水平，不能忽高忽低，否則微生物將會(huì)大量死亡。

Q

好氧生化處理、兼氧生化處理是什么？二者有何區(qū)別？

生化處理根據(jù)微生物生長(zhǎng)對(duì)氧環(huán)境的要求的不同，可分為好氧生化處理與缺氧生化處理兩大類，缺氧生化處理又可分為兼氧生化處理和厭氧生化處理。

在好氧生化處理過(guò)程中，好氧微生物必須在大量氧的存在下生長(zhǎng)繁殖，并降低廢水中的有機(jī)物質(zhì)；而兼氧生化處理過(guò)程中，兼氧微生物只需要少量氧即可生長(zhǎng)繁殖并對(duì)廢水中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行降解處理，如果水中氧太多，兼氧微生物反而生長(zhǎng)不好從而影響它對(duì)有機(jī)物質(zhì)的處理效率。

兼氧微生物可適應(yīng)COD濃度較高的廢水，進(jìn)水COD濃度可提高到2000mg/L以上，COD去除率一般在50-80%；而好氧微生物只能適應(yīng)于COD濃度較低的廢水，進(jìn)水COD濃度一般控制在1000-1500mg/L以下，COD去除率一般在50-80%，兼氧生化處理和好氧生化處理的時(shí)間都不太長(zhǎng)，一般都在12-24小時(shí)。

人們利用兼氧生化和好氧生化之間的差別和相同之長(zhǎng)，將兼氧生化處理和好氧生化處理組合起來(lái)，讓COD濃度較高的廢水先進(jìn)行兼氧生化處理，再讓兼氧池的處理出水作為好氧池的進(jìn)水，這樣的組合處理可以減少生化池的容積，既節(jié)省了環(huán)保投資又減少了日常的運(yùn)行費(fèi)用。

厭氧生化處理與兼氧生化處理的原理和作用是一樣的。厭氧生化處理與兼氧生化處理的不同之處是：厭氧微生物繁殖生長(zhǎng)及其對(duì)有機(jī)物質(zhì)降解處理的過(guò)程中不需要任何氧，而且厭氧微生物可適應(yīng)更高COD濃度的廢水（4000-10000mg/L）。厭氧生化處理的缺點(diǎn)是生化處理時(shí)間很長(zhǎng)，廢水在厭氧生化池內(nèi)的停留時(shí)間一般需要40小時(shí)以上。

Q

生物處理在廢水處理工程上有哪些應(yīng)用？

生物處理在廢水處理工程上應(yīng)用得最廣泛最實(shí)用的技術(shù)有二大類：一類叫做活性污泥法，另一類叫做生物膜法。

活性污泥法是以懸浮狀生物群體的生化代謝作用進(jìn)行好氧的廢水處理形式。微生物在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中可以形成表面積較大的菌膠團(tuán)，它可以大量絮凝和吸附廢水的懸浮的膠體狀或溶解的污染物，并將這些物質(zhì)吸收入細(xì)胞體內(nèi)，在氧的參與下，將這些物質(zhì)完全氧化放出能量、CO2和H2O。活性污泥法的污泥濃度一般在4g/L。

而在生物膜法中，微生物附著在填料的表面，形成膠質(zhì)相連的生物膜。生物膜一般呈蓬松的絮狀結(jié)構(gòu)，微孔較多，表面積很大，具有很強(qiáng)的吸附作用，有利于微生物進(jìn)一步對(duì)這些被吸附的有機(jī)物分解和利用。在處理過(guò)程中，水的流動(dòng)和空氣的攪動(dòng)使生物膜表面和水不斷接觸，廢水中的有機(jī)污染物和溶解氧為生物膜所吸附，生物膜上的微生物不斷分解這些有機(jī)物質(zhì)，在氧化分解有機(jī)物質(zhì)的同時(shí)，生物膜本身也不斷新陳代謝，衰老的生物膜脫落下來(lái)被處理出水從生物處理設(shè)施中帶出并在沉淀池中與水分離。生物膜法的污泥濃度一般在6-8g/L。

為了提高污泥濃度，進(jìn)而提高處理效率，可以將活性污泥法與生物膜法結(jié)合起來(lái)，即在活性污泥池中添加填料，這種既有掛膜的微生物又有懸浮微生物的生物反應(yīng)器稱為復(fù)合式生物反應(yīng)器，它具有很高的污泥濃度，一般在14g/L左右。

Q

生物膜法和活性污泥法有哪些異同之處？

生物膜法和活性污泥法是以生化處理的不同反應(yīng)器形式，從外觀上看主要區(qū)別在于前者的微生物不需要填料載體，生物污泥是懸浮的，而后者的微生物是固定在填料上的，然而它們處理廢水、凈化水質(zhì)的機(jī)理是一樣的。另外，二者的生物污泥都是好氧活性污泥，而且污泥的組成也具有一定的相似性。此外，生物膜法中的微生物，由于是固定在填料上的，可以形成比較穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，其生活能量和消耗能量不象活性污泥法中的微生物那樣大，因此生物膜法的剩余污泥比活性污泥法要少。

Q

什么叫活性污泥？

從微生物角度來(lái)看，生化池中的污泥是由各種各樣有生物活性的微生物組成的一個(gè)生物群體。如果把污泥的泥粒放在顯微鏡下觀察，可以看到里面有多種微生物---細(xì)菌、霉菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物（如輪蟲、昆蟲的幼蟲和蠕蟲等），它們構(gòu)成一條食物鏈，細(xì)菌和霉菌能分解復(fù)雜的有機(jī)化合物，獲得自身活動(dòng)必需的能量并構(gòu)造自身。原生動(dòng)物以細(xì)菌和霉菌為食，又被后生動(dòng)物所消耗，后生動(dòng)物也可以直接依靠細(xì)菌生活。這種充滿微生物、具有降解有機(jī)物能力的絮狀泥粒就叫做活性污泥。

活性污泥除了由微生物組成之外，還含有一些無(wú)機(jī)物質(zhì)和吸附在活性污泥上不能再被生物降解的有機(jī)物（即微生物的代謝殘余物）。活性污泥的含水率一般在98-99%。 活性污泥象礬花一樣，具有很大的表面積，因此具有很強(qiáng)的吸附力和氧化分解有機(jī)物的能力。

Q

怎樣評(píng)價(jià)活性污泥法與生物膜法中的活性污泥？

活性污泥法與生物膜法的活性污泥生長(zhǎng)情況的判別和評(píng)價(jià)是不一樣的。

在生物膜法中，活性污泥生長(zhǎng)情況的評(píng)價(jià)主要采用顯微鏡直接觀察生物相。 在活性污泥法中，評(píng)價(jià)活性污泥生長(zhǎng)情況的評(píng)價(jià)除了直接用顯微鏡觀察生物相外，常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)還有：混合液懸浮固體（MLSS），混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS），污泥沉降比（SV），污泥沉降指數(shù)（SVI）等。

Q

在用顯微鏡進(jìn)行生物相觀察時(shí)，那一類微生物直接表明生化處理效果良好？

微型后生動(dòng)物（如輪蟲、線蟲等）的出現(xiàn)則表明微生物群落生長(zhǎng)良好，活性污泥的生態(tài)系統(tǒng)比較穩(wěn)定，這時(shí)候的生化處理效果最佳。

Q

什么叫混合液懸浮固體（MLSS）？

混合液懸浮固體（MLSS）亦要稱為污泥濃度，它是指單位體積生化池混合液所含干污泥的重量，單位為毫克/升，用來(lái)表征活性污泥濃度。它包括有機(jī)物和無(wú)機(jī)物兩部分。一般來(lái)說(shuō)SBR生化池內(nèi)MLSS值控制在2000-4000mg/L左右為宜。

Q

什么叫混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS） ？

混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS）是指單位體積生化池混合液所含干污泥中可揮發(fā)性物質(zhì)的重量，單位也是毫克/升，由于它不包括活性污泥中的無(wú)機(jī)物，因此能較確切地代表活性污泥中微生物的數(shù)量。

Q

污泥沉降比（SV） ？

污泥沉降比（SV）是指曝氣池內(nèi)混合液在100毫升量筒中，靜止沉淀30分鐘后，沉淀污泥與混合液之體積比（%），因此有時(shí)也用SV30來(lái)表示。一般來(lái)說(shuō)生化池內(nèi)的SV在20-40%之間。污泥沉降比測(cè)定比較簡(jiǎn)單，是評(píng)定活性污泥的重要指標(biāo)之一，它常被用于控制剩余污泥的排放和及時(shí)反時(shí)污泥膨脹等異常現(xiàn)象。顯然，SV與污泥濃度也有關(guān)系。

Q

污泥指數(shù)（SVI）

污泥指數(shù)（SVI）全稱污泥容積指數(shù)，1克干污泥在濕態(tài)時(shí)所占體積的毫升數(shù)，其計(jì)算公式如下為：

SVI＝SV*10/MLSS

SVI剔除了污泥濃度因素的影響，更能反映活性污泥凝聚性和沉降性，一般認(rèn)為：

當(dāng)60＜SVI＜100時(shí)， 污泥沉降性能好

當(dāng)100＜SVI＜200時(shí)， 污泥沉降性能一般

當(dāng)200＜SVI＜300時(shí)， 污泥由膨脹的趨勢(shì)

當(dāng)SVI＞300時(shí)， 污泥已膨脹

Q

.溶解氧（DO）表示什么？

溶解氧（DO）表示水中氧的溶解量，單位用mg/L表示。不同的生化處理方式對(duì)溶解氧的要求也不同，在兼氧生化過(guò)程中，水中的溶解氧一般在0.2-2.0mg/L之間，而在SBR好氧生化過(guò)程中，水中的溶解氧一般在2.0-8.0mg/L之間。

因此，兼氧池操作時(shí)曝氣量要小，曝氣時(shí)間要短；而在SBR好氧池操作時(shí)，曝氣量和曝氣時(shí)間要大得多和長(zhǎng)得多，而我們用的是接觸氧化，溶解氧控制在2.0-4.0mg/L。

Q

廢水中溶解氧的含量與哪些因素有關(guān)？

水中溶解氧的濃度可以用Henry定律來(lái)表示：當(dāng)達(dá)到溶解平衡時(shí):C=KH*P

【其中：C為溶解平衡時(shí)水中氧的溶解度； P為氣相中氧的分壓；KH為Henry系數(shù)，與溫度有關(guān)】

增加曝氣努力使氧的溶解接近平衡，而同時(shí)活性污泥還會(huì)消耗水中的氧。因此廢水中實(shí)際溶解氧量與水溫、有效水深（影響壓力）、曝氣量、污泥濃度、鹽度等因素有關(guān)。

Q

生化過(guò)程中微生物所需的氧氣由誰(shuí)提供？

羅茨風(fēng)機(jī)

Q

在生化過(guò)程中為什么需要經(jīng)常補(bǔ)充廢水中的營(yíng)養(yǎng)物？

利用生化過(guò)程去除污染物的方法，主要是利用微生物的新陳代謝過(guò)程，而微生物的細(xì)胞合成等生命過(guò)程均需要有足夠量和種類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（包括微量元素）。對(duì)于化工類廢水來(lái)說(shuō)，由于生產(chǎn)產(chǎn)品的單一性，因此廢水水質(zhì)的組成的成分也較為單一，缺乏微生物必要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此為了滿足微生物新陳代謝需要，必須添加廢水中營(yíng)養(yǎng)。這就像人在吃米飯、面粉的同時(shí)，還要攝入足夠量的維生素一樣。

Q

廢水中微生物所需的各營(yíng)養(yǎng)元素之間的比例為多少？

好氧生化: C:N:P＝100:5:1（重量比）。

【碳（C）、氮（N）、和磷（P）】

Q

為什么會(huì)有剩余污泥產(chǎn)生？

在生化處理過(guò)程中，活性污泥中的微生物不斷地消耗著廢水中的有機(jī)物質(zhì)。被消耗的有機(jī)物質(zhì)中，一部分有機(jī)物質(zhì)被氧化以提供微生物生命活動(dòng)所需的能量，另一部分有機(jī)物質(zhì)則被微生物利用以合成新的細(xì)胞質(zhì)，從而使微生物繁衍生殖，微生物在新陳代謝的同時(shí)，又有一部分老的微生物死亡，故產(chǎn)生了剩余污泥。

Q

怎樣估算剩余污泥的產(chǎn)生量？

在微生物的新陳代謝過(guò)程中，部分有機(jī)物質(zhì)（BOD）被微生物利用合成了新的細(xì)胞質(zhì)以替代死亡了的微生物。因此，剩余污泥的產(chǎn)生量配被分解了的BOD數(shù)量有關(guān)，兩者之間是有關(guān)聯(lián)的。 工程設(shè)計(jì)時(shí)，一般都考慮每處理一公斤BOD5，產(chǎn)生0.6-0.8公斤的剩余污泥（100%），折算成含水率為80%的干污泥則為3-4公斤