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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渣。工業廢水或許含有較多的金屬、酚類、甲醛等化學物質。此外廢水中還含有很多非病原微生物和少數病原菌及病毒。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主體，對廢水中的各種有機污染物進行吸收、轉化，一起經過分散、吸附、凝集、氧化分化、沉積等作用，以去除水中的污染物。因而，廢水生物處理實際上是水體自凈的強化，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，這種別離首要是經過微生物自身的絮凝和原生動物、輪蟲等的吞食作用完結的。
　　(二)、生化需氧量及生物處理的運用
　　在廢水處理中，一般是以有機物在氧化進程中所消耗的氧量這一綜合性目標來表明有機污染物的濃度，如生化需氧量(BOD)和化學需氧量(COD)。生化需氧量是指在特定的溫度和時刻(一般這5 d、20℃下，微生物分化廢水中有機物所消耗的氧量，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物的濃度是比較適合的。但廢水中有機物并不是都能較快降解的，在工業廢水中，能夠結合COD等目標表明有機污染物的濃度。
　　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
　　廢水經過生物處理后，其間的雜質和污染物質能以某種方式(如生物絮凝作用)被別離除去，或被轉為無害的物質。例如，城市日子廢水經生物處理后，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。依據構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)的作用來進行的。在處理進程中，絕大多數的有機物都能被相應的微生物氧化分化。整個好氧分化進程可分為兩個階段。第一階段，首要是有機物被轉化為CO2、H2O、NH3等;第二階段，首要是NH3轉化為NO2和NO3。
　　用好氧法處理廢水，基本上沒有臭氣，處理所需的時刻比較短，假如條件適合，一般可去除BOD580～90%以上。
　　依據處理構筑物的不同，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物的，也稱厭氧消化或厭氧發酵。
　　有機物厭氧分化的錢進程是由三類生理上完全不同的細菌分三個階段完結的(圖10-4)。第一階段，雜亂有機物如纖維素、蛋白質、脂肪等在微生物作用下降解為簡略的有機物如糧類、有機酸、醇等，是水解、發酵階段;第二階段，由產氫產乙酸細菌群將有機酸等轉化成乙酸、H2及CO2，為產氫產乙酸階段;第三階段，在產甲烷細菌作用下將乙酸(包括甲酸)、CO2、H2轉化為CH4，是產甲烷階段。
　　厭氧生物處理首要運用于有機污泥和高濃度有機廢水的處理。由所以密閉發酵，所以在處理進程中不影響周圍環境;一起隔絕空氣又加以高溫發酵，能夠釘死寄生蟲卵和致病菌;并且能夠發作生物能源甲烷。因而厭氧消化法近年來逐步遭到重視，但由于所需時刻長，對設備要求嚴厲，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
　　活性污泥是指由細菌、微型動物為主的微生物與膠體物質、懸浮物質等稠濁在一起構成的，具有很強吸附分化有機物的才能和杰出沉降功能的絨絮狀顆粒。活性污泥中生存著各種微生物，構成了雜亂的微生物群落。其間首要的微生物是細菌(以好氧性異養菌為主)和原生動物，此外尚有酵母菌、絲狀霉菌、單胞藻類、輪蟲線蟲等。
　　1、活性污泥中的細菌及其作用 活性污泥中細菌的數量約為108～109

　　個/ mL，它們是去除水中有機污染物的主力軍。最常呈現的優勢種群是：產堿桿菌屬、芽孢桿菌屬、黃桿菌屬、假單孢菌屬、動膠菌屬，其次尚有無色桿菌、諾卡氏菌、蛭弧菌、分枝蒜苗、硝化細菌、大腸埃希氏菌等。它們全部是化能異養菌，多數為革蘭氏陰性菌，能夠有效地分化廢水中的有機污染物。

　　在活性污泥構成初期，細菌多以游離態存在，跟著活性污泥的老練，菌膠團細菌排泄胞外聚合物(蛋白質、核酸、多糧等)構成細纖維狀的胞間物質，然后經過它們相互糾纏作用而構成菌膠團絮狀物，隨后絲狀細菌、霉菌、原生動物等交錯附著其上，構成活性污泥絨絮狀顆粒，這個進程稱為生物絮凝作用。因而，菌膠團是活性污泥的結構和功能中心，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物的才能，一起菌體包埋在絮狀體中，可避免原生動物的吞噬;絮狀體的構成，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菌，如球衣細菌、貝氏硫菌、線硫菌，它們附著于污泥或與菌膠團交錯而構成活性污泥的骨架。但若廢水中含有很多碳水化合物，低氧和有機物濃度過凹凸時，都會引起絲狀細菌很多繁衍而構成污泥結構極度松懈，污泥因浮力添加而上浮，發作污泥脹大現象，下降處理作用。
　　2、活性污泥中的原生動物及其作用
　　活性污泥中原生動物在數量和品種上僅次于細菌，常見的優勢種是纖毛類。它們首要附聚在污泥外表。其作用在于。(1)有些原生動物(如變形蟲)能吞噬水中有機顆粒，對廢水有直接凈化作用;(2)某些原生動物(如纖毛蟲)能排泄糧類物質，可促進生物絮凝作用;(3)吞食游離細菌，有利于改善出水水質;(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，原生動物按必定的順序呈現。在運行初期曝氣池中常呈現鞭毛蟲和肉足蟲。若鐘蟲呈現且數量較多，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，依據廢水中微生物的活動規律就能夠判斷水質和污(廢)水處理程度，因為跟著水質條件(養分、溫度、pH值、溶解氧)的改變，細菌與佩型動物的品種和數量出發作必定的改變并遵從必定的演替規律(圖10-5)：細菌→植鞭蟲→動鞭蟲→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

　　當廢水經過濾料時，在濾料外表逐步構成一層粘膜，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物，具有十分強的氧化才能。
　　生物膜中常見的微生物：首要組成菌有好氧的芽孢桿菌、不動桿菌、專性厭氧的脫硫弧菌以及假單孢菌、產堿桿菌、黃桿菌、無色桿菌、微球菌和動膠菌等兼性菌，這些細菌相互粘連構成菌膠團，擔負著首要的氧化分化有機物的任務，生物膜上的絲狀細菌有球衣細菌、貝氏硫菌等，它們降解有機物的才能極強，在量成長的菌絲體交錯粘輻構成層層的網狀結構，對水水具有過濾作用，被處理水中的懸浮物被絲狀菌網吸附截留，出水變得澄清，一起菌絲的交錯作用又可使膜塊的機械強度添加，不易掉落更新，但絲狀細菌過速成長會阻塞濾池，影響凈化進程的正常進行;生物膜中呈現較多的真菌是鐮刀霉、曲霉、地霉、枝孢霉、青霉及酵母菌、霉菌可構成相似絲狀細菌的網狀結構;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，會掩蓋濾池外表，影響水流疏通;原生動物首要是鐘蟲、累枝蟲、蓋纖蟲和草履蟲等纖毛蟲，它們能進步生物濾池的凈化程度和功率;此外尚有輪蟲、線蟲、沙蠶等后生動物去除池內污泥，能避免污泥積聚、抑制生物膜過速成長，堅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演替首要受溶解氧和養分的限制。從膜面到膜內，微生物按好氧化發發→ 兼性→厭氧的順序呈現;從濾池的上層到下層，有機物濃度逐步下降，優勢種以菌膠團細菌→絲狀細菌、鞭毛蟲、游水型纖毛蟲→固著型纖毛蟲、輪蟲的序列呈現。因而，經過調查各區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荷的改變。
　　四、廢水處理的菌種培育及其對水質要求
　　(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。這個進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作必定的變異，能逐步適應處理的污(廢)水的水質，也就是訓化。培育與馴化的辦法有以下幾種：
　(1)先將日子廢水送入濾池，生物膜在濾料上構成后，逐步投加預備處理的工業廢水，對生物膜加以馴化。　
(2)將日子廢水與待處理的工業廢水混合送入濾池，工業廢水混入份額逐步增大，使掛膜與馴化結合起來一起進行。
　(3)用其他廢水處理廠的活性污泥或生物膜進行接種培育，并以逐步增大預備處理的工業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行投產前，預備好足夠數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廢水，使培育與馴化一起進行，縮短馴化時刻。
　活性污泥培育老練的標志是：具有杰出的凝集、沉積功能;污泥中有很多的菌膠團和纖毛類原生動物;菌膠團色彩較淺、無色透明、結構緊密，游離細菌少，固著型纖毛類占優勢;可使BOD5去除率達到底0%左右。
　　(二)廢水生物處理對水質的要求
　　廢水生物處理是使用微生物的作用來完結的，因而要給微生物的成長繁衍發明適合的環境條件。在廢水生物處理中，水質條件極重要。
　　1、pH值 好氧生物處理，pH應堅持在6～9范圍內。厭氧生物處理，pH應堅持在6.5～8之間。PH過低、過高的廢水在進入處理設備時應先行調整pH值。在運行期間，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行厭氧發酵，溫度應進步至50～60℃之間。
　　3、養分 微生物的成長繁衍需求各種養分。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分要求，但工業廢水除有機物外一般缺少某些養料，特別是N和P，故這類廢水進行生物處理時，需求投加日子廢水、糞尿、或氮、磷化合物。但假如工業廢水不缺養分，切勿添加上述物質，不然會導致反馴化。

　　此外，尚需求考慮廢水所含的有機物濃度過高過低皆不宜。一般來說，好氧生物處理法進水有機質濃度不宜超越BOD5500～1000mg/L，不低于50～100mg/L;厭氧生物處理高濃度有機廢水，BOD5可高達5000～10000mg/L甚至20000 mg/L。
　　4、有毒物質 工業廢水中往往含有許多有毒物質，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歷了自然篩選進程，剩下的細菌中絕大部分都是以該種廢水中污染物質為首要養分的降解菌，但當廢水中的有毒物質超越必定濃度時，仍能破壞微生物的正常代謝。影響廢水生物處理作用。因而，對某種廢水進行生物處理是，必須依據具體情況斷定處理辦法，必要時經過實驗，以斷定生物處理中毒物的容許濃度(表10-2所列數字公供參考)。一起，加強微生物馴化以進步對毒物的碉受力。

　　5、溶解氧 好氧生物處理要保證供應足夠的氧氣。不然會使處理作用顯著下降，甚至構成局部厭氧分化，使曝氣池污泥上浮，生物濾池或生物轉盤上的生物膜很多掉落。但溶解氧過多，也不利于生物處理。