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废水物化处理的原理与工艺 第一章 废水生物处理概述 第一节 废水生物处理简介 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~15 oC)、中温菌(15 oC ~45 oC)和高温菌(45 oC) 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。 第二节 生物处理工艺在废水处理中的地位 一、有机污染物在废水中的存在形式及其主要去除方法 1、颗粒状有机物(1(m)： 可以采用机械沉淀法进行去除的颗粒物； 2、胶体状有机物(1nm~100nm)： 不能采用机械沉淀法进行去除的较小的有机颗粒物； 3、溶解性有机物(1nm)： 以分散的分子状态存在于水中的有机物 4、生物法处理的主要对象： 废水中呈胶体状和溶解状态的有机物；废水中溶解状态的营养元素N和P。 二、废水处理程度的分级 废水处理程度的分级：一级处理——预处理或前处理；二级处理——生物处理；三级处理——深度处理 1、一级处理： 去除效果：EBOD ( 30%, ESS ( 50%； 主要功能：① 去除颗粒状有机物，减轻后续生物处理的负担；② 调节水量、水质、水温等，有利于后续的生物处理。 主要方法：物化法，如：沉砂、沉淀、气浮、除油、中和、调节、加热或冷却等 2、二级处理： 去除效果：EBOD ( 85(90%，ESS ( 90%； 主要功能：大量去除胶体状和溶解状有机物，保证出水达标排放； 主要方法：