水污染控制工程8生物处理简介

第三章废水的生物处理基本理论知识

第一节废水的生物处理方法简介废水的生物处理方法是利用生物的新陈代谢作用，对废水中的污染物质进行转化和稳定、使之无害化的处理方法。对污染物进行转化和稳定的主体是微生物。由于微生物具有来源广、易培养、繁殖快、对环境适应性强、易变异等特性，因此在使用上能较容易地采集菌种进行培养增殖，并在特定条件下进行驯化使之适应有毒工业废水的水质条件。微生物的生存条件温和，新陈代谢过程中不需高温高压，它是不需投加催化剂的催化反应，用生化法促使污染物的转化过程与一般化学法相比优越得多。处理废水的费用低廉，运行管理较方便，所以生化处理是废水处理系统中最重要的过程之一，目前，这种方法已广泛用作生活污水及工业有机废水的二级处理。

微生物呼吸类型好氧呼吸（底物）异养型：有机物为底物，终点产物为二氧化碳、氨、水等自养型：无机物为底物，终点产物为无机物发酵：受氢体和供氢体都是有机物无氧呼吸：受氢体是无机氧化物厌氧呼吸（受氢体）一、微生物的呼吸类型其中获得能量最多的是好氧，其次是无氧呼吸，最少的是发酵。优点：反应过程有氧参与，反应速度快，反应时间短，构筑物体积小，散发臭气少；缺点：污泥产生量大，要集中进行处理。易处理中、低浓度的有机废水。二、废水的好氧生物处理分解有机物+氧+微生物(C、O、H、N、S、P)原生质(微生物的增长)CO2、H2O、NH3、SO42-、PO43-+能合成热2/31/3随水排出优点：反应过程不需要氧，故运行费用低，剩余污泥少，可回收沼气（CH4）；缺点：反应速度慢，反应时间长，处理构筑物体积大，反应温度要求较高，故消耗能量。易处理有机污泥和高浓度的有机废水。三、废水的厌氧生物处理有机物+微生物(C、O、H、N、S、P)分解原生质(微生物的增长)有机酸、醇CO2、NH3、H2S等+能合成分解原生质(微生物的增长)CH4、CO2、NH3、H2S+能合成

产酸阶段产气阶段四、废水生物处理方法分类好氧生物处理（BOD5<500mg/L）厌氧生物处理（BOD5>2000mg/L）自然条件下人工条件下自然条件下人工条件下水体自净－天然水体和氧化塘土地处理－污水灌溉活性污泥法及其变种、氧化塘、氧化沟生物膜法（生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床）高温堆肥厌氧稳定塘化粪池厌氧生物膜法（厌氧生物滤池、厌氧流化床、厌氧生物转盘）厌氧接触法上流式厌氧污泥床厌氧消化池第二节微生物的生长规律和生长环境

一、微生物的生长规律——用生长曲线反映(P62图11-3）活性污泥是多种微生物的混合体，在条件适宜情况下，其生长过程和纯种单细胞的增殖过程大致相仿，存在四个时期：1.停滞期污泥培养驯化阶段或中断运行后再启动，经过一段时间，适应新的环境从衰老状态恢复到正常状态；2.对数期有机物浓度高且营养条件适宜时，活性污泥呈对数增长，但絮凝性较差，沉降性差，过滤速度慢，上清液浑浊；3.静止期

有机物浓度低时且污泥浓度较高，则污泥停止增长，处于静止期的污泥絮凝好，沉降性好，过滤速度快，上清液清澈；4.衰老期有机物浓度低且营养条件明显不足时，此时污泥沉降性好，且过滤速度快，上清液清澈。二、微生物生长的影响因素对微生物影响较大因素主要有：营养物质、温度、pH值、溶解氧以及毒物浓度等。1、营养物质主要有碳、氮、磷，其比例为BOD5:N:P=100:5:1工业废水氮、磷缺乏，不能满足微生物需要，需投加尿素、硫酸铵等含氮物质和磷酸钠、磷酸钾等含磷物质；碳缺乏时还要另加生活污水、米泔水、淀粉浆料等。此外，细菌还需要少量的Ca、K、Mg、Fe、Co、Zn、Cu等元素作为营养物质。

2、温度：一般在5～80℃。

中温性微生物20～45℃；好热性微生物>45℃；好冷性微生物<20℃；废水处理好氧常采用中温细菌，最佳20～37℃；厌氧处理常采用中温性甲烷菌，采用33～38℃（中性）高温细菌在52～57℃。3、pH值

不同微生物有不同的pH值范围，一般曝气池6.5～8.5，厌氧6.8～7.2。4、溶解氧DO

好氧生物处理一般以2～4mg/L为宜,最小也要大于0.5mg/L。5、有毒物质对微生物具有抑制或杀害作用的化学物质，其允许范围见P65表11-2。第三节反应速度和反应级数一、反应速度废水处理中，生化反应的反应速度是指单位时间里底物的减少量、细胞的增加量。二、反应级数第四节生物化学反应动力学方程式有两个基本方程式：1.米氏方程：

(1)反映酶反应速度与底物浓度的关系。

其中Km称米氏常数,当时,，即Km又称半速度常数，可通过实验确定，其物理意义如下：（1）Km是酶的特征常数，只与酶的性质有关，与酶的浓度无关；（2）对于一种底物，有一个特定的Km值；（3）同一种酶对于多个底物就有多少个Km,其中Km最小对应的底物称为该酶的最适底物或天然底物,见P70表11-3。

（2）底物降解速度与底物浓度的关系，类同于米氏方程式：其中Ks称饱和常数,即当时的底物浓度，故又称半速度常数。2.莫诺特方程（1）微生物比增长速度与底物浓度的关系：其中Ks称饱和常数,当时,,即Ks又称半增长速度常数；

μ为微生物的比增长速度，即单位生物量的增长速度,即（2）底物比降解速度与底物浓度的关系：废水生化处理工程实践中