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  根據(jù)微生物對氧氣的好惡，生物處理法可分為好氣性和厭氣性兩大類。好氣性生物法處理廢水時，必須保證廢水中有足夠的氧，因為用來凈化廢水的微生物在游離氧充足的條件下，它氧化分解有機物的能力最大，從而凈化廢水的效率最高。屬于好氣生物處理的主要有生物濾池、生物轉盤和活性污泥法等。厭氣生物法則相反，在處理廢水時要求水中的溶解氧盡量地少。在此條件下厭氣微生物很活躍，它能通過發(fā)酵作用將有機物逐級分解成CO2和甲烷等。厭氣法主要用于處理污泥，近年來，也用于高濃度有機廢水處理。

  為了有效地進行生物處理，必須創(chuàng)造微生物能夠生存繁殖的條件。因此，除開廢水中要含有足夠的氧量和作為微生物食料的有機物，還必須控制水的pH值(一般在6~9之間)和水溫(20~40℃為適宜)，并提供一些微生物生存所必需的無機元素，特別是氮和磷。對于好氣生物處理， 下列數(shù)字可以參考:

                  BOD5 : N : P=100：5: 1

式中N表示總氮，P表示以PO4³-計的磷，BOD5為五天生化耗氧量，它間接表示碳量。如果廢水中氮、磷含量小于這個比例，可通達投加生活污水或相應的化合物(如硫銨、NaH2PO4等) 來補充。

  下面我們就常用的幾種方法作一簡介。

  (一)生物濾池

  這是一種通用高效而可靠的方法之一。在一個裝有濾料(常用礫石、碎石、礦渣、碎瓷環(huán)等)的過濾池中，經(jīng)過沉淀處理的廢水通過布水器，均勻分布至濾池表面。水從表面覆蓋著生物粘膜的濾料中滲濾，最后進入池底的集水溝，由排水溝流出池外。生物粘膜層的厚度約為0.1~20mm,它由好氣分層和厭氣分層組成(當生物膜較厚時，在靠近濾料處由于氧氣不足生成一薄層厭氣層)如圖3-5所示。在好氣分層中發(fā)生生物好氣過程，即生物膜上的好氣微生物在氧的參與下，以廢水中的有機物為食料并通過自身的生命活動，將部分有機物氧化分解為無機物(CO2及H2O等)，微生物生長活動需要的能量由氧化過程中釋放的能量來補充。另一部分有機物則用來合成新的粘膜物質。圖3-6為有機物好氣分解示意圖。

  

厭氣分層中通過厭氣微生物的活動，將部分有機物分解為有機酸、甲烷、硫化氫等。這些產(chǎn)物有的不穩(wěn)定，有的有臭味，將影響出水水質。當生物膜越厚、廢水中有機物濃度較高時，供給的氧很快被好氣層消耗，厭氣層將愈厚，厭氣產(chǎn)物也愈多，凈化效果也就降低。

  生物濾池中，由于微生物的死亡，老化及其它一些因素，生物膜會從濾料表面上剝離下來并隨廢水流出池外。因此，在整工作過程中，生物膜并非不變，而是在不斷更新。也由于這個原因，在生物濾池后要經(jīng)過沉淀池來保證出水水質，一般生物濾池凈化水的流程為:

  用生物濾池凈化的工業(yè)廢水，主要有粘膠纖維廢水、含酚廢來，煤氣廢水、食品廢水等。

  常用的生物濾池的形式為池床式。形狀可為方形、矩形或圓形，池內(nèi)所填裝的濾料對濾池的工作影響很大，因為起主要作用的微生物就被覆蓋在濾料的表面。例如濾料顆粒較小,其表面積較大，對微生物的繁殖有利，但會減小濾料顆粒間的空隙，影響通風，抑制生物膜的生長。長期以來，都用碎石、爐渣等作濾料。

  近年來開始改用波紋形塑料板粘合在一起，或用多孔篩狀板作濾料，其優(yōu)點可使濾料的表面積和空隙都得到改善，從而提高濾池的處理能力。由于塑料質輕，也為改變生物濾池的結構形式創(chuàng)造了條件----把濾池由平地上占地面積大的池床式改成直徑小，高度大的塔式結構。

  (二)生物轉盤

  生物轉盤又稱浸沒式生物濾池，其工作原理與生物濾池相同。它是將一排塑料圓盤平行架設在一個中心旋轉軸上，組成一個轉盤直徑約2~3m。轉盤裝在充滿廢水的水池中，盤上粘附一層生物膜。圓盤的一部分浸沒在水中，盤上的生物膜從廢水中順附有機物而獲得營養(yǎng)進行生物分解，隨著盤的轉動，轉出水面的生物膜則從大氣中吸收所需的氧氣。如此反復循環(huán)，可使廢水中的有機物在好氣微生物作用下得到氧化分解(見圖3-8)。運行過程中圓盤上的生物膜也會不斷自行脫落，因此在生物轉盤也應設一個沉淀池。

  生物轉盤上的生物膜能周期性地交替運動于空氣和廢水之間，微生物能直接從大氣中吸收氧，使生化過程更有利地進行轉盤上生物膜的表面積大，不會產(chǎn)生因濾料堵塞而造成通風不產(chǎn)生厭氣層生物膜。廢水與生物膜接觸時間也較生物濾池長，因而處理容量高，可用于處理高濃度的有機廢水。目前此法常用水量較少的廢水處理，因為，當處理水量很大時，需要很多轉盤，使投資及運行費用也增加。

  (三)活性污泥法

  生物濾池法雖然出水水質好，操作管理也方便，但有處理能力低、占地多、衛(wèi)生條件差等缺點。在增加水中溶解氧來提高處理能力的基礎上發(fā)展出活性污泥法。活性污泥法在處理甲醛廢水電鍍含氰廢水、煉油廢水以及殺蟲劑與殺菌劑生產(chǎn)廢水等方面取得了良好效果，目前被認為是最有效的生物氧化處理法。

  當水中有充足的氧及有機物時，存在于水中的微生物將大量地繁殖。經(jīng)過一段時間后，就會產(chǎn)生褐色的絮化物(微生物絮凝體)，稱為活性污泥(俗稱泥粒)，它實際上是大量微生物活凝聚的結果。在活性污泥中除了含有大量好氣微生物，還有一些無機物和分解中的有機物(微生物和有機物占全部活性污泥的70%以上)?；钚晕勰喑誓z狀絮凝體，有很大的表面積，從而有很強的吸附和氧化分解有機物的能力?；钚晕勰喾ň褪且曰钚晕勰酁橹鞯膹U水處理法。用此法處理廢水的簡單流程為:

運行時先在曝氣池內(nèi)注入含有適當比例的營養(yǎng)物質的澄清廢水。經(jīng)過一定時間的曝氣后，水中各種好氣微生物以廢污水中有機物為食料而增殖。隨著曝氣時的攬拌、混合作用，使微生物和有機性;無機性的懸浮顆粒產(chǎn)生凝聚生成活性污泥?；钚晕勰嘈纬珊蠹纯蛇B續(xù)運行，將經(jīng)過沉淀池除去某些大懸浮物、符合生物處理要求的廢水不斷引入曝氣池，將曝氣后的活性污泥與廢水的混合物不斷排收到二級沉淀池中，沉淀下來的活性污泥則回流再使用。在正常運行條件下，由于微生物不斷地新陳代謝，活性污泥量不斷地增加。在運行初期這種積累是必要的。當活性污泥達到一定數(shù)量后，就要排除一部分余的污泥。

  活性污泥法的正常運行除要培養(yǎng)出高活性的活性污泥外，還必須供應充足的氧氣，一般通過鼓風曝氣法(引入壓縮空氣)或機械曝氣法(機械攪拌)來達到這一目的。曝氣除供給活性污泥所需的空氣外，還能使活性污泥維持懸浮狀態(tài)，使它能與廢水充分混合，盡量發(fā)揮活性污泥的凈化效能。

  鼓風曝氣法中(因氧在水中溶解度小)，壓縮空氣主要用來維持幫性污泥于懸浮狀態(tài)，且壓縮空氣的出氣孔易于堵塞。為了節(jié)省費用常用機械曝氣法，它是利用裝在曝氣池中轉動的葉輪劇烈地攪動廢水，使空氣中氧溶于水中。如果葉輪裝置在水面上稱“表面曝氣”。采用葉輪曝氣時，常用曝氣與沉淀在一起的氣沉淀池如圖3-10所示。

 

 

  (四)厭氧消化法

   這屬于厭氣生物處理法，它是在密閉器室內(nèi)，利用厭氣微物將有機物氧化分解為二氧化碳、沼氣及其它無毒物，此消化道比好氣生物過程緩慢得多。有機物的厭氣分解的簡單過程如下

此過程主要分兩個階段: 酸性發(fā)酵階段和甲烷發(fā)酵階段。在酸發(fā)酵階段主要是水解菌起作用，它攝取水中有機物把它們轉化有機酸、醇、CO2和硫化氫等，由于產(chǎn)生有機酸使體系pH值下降，因而稱酸性發(fā)酵。第二階段主要是甲烷菌起作用，把第一階段產(chǎn)生的酸和醇轉化成CO2和甲烷，此過程速度較慢，它控制著整個厭氣消化法處理的速度。由于處理過程中有硫化氫生成，因而廢水有臭氣，又常有硫化鐵存在，而使廢水呈黑色。厭氣消化法處理的對象主要是生活污水沉淀和糞便，因而又稱污泥消化

法。近年來對于高濃度的有機廢水，如肉類加工廢水、牛奶制品廢水，造紙廢水等(其五天生化需氧量大于50~100g·L-1,可先用厭氣法處理，再用好氣法處理，這可減輕好氣處理法的負擔，從而降低費用。圖3-11為厭氣消化法凈化有機廢水的流程示意圖。

   待凈化的有機廢水先進入沉淀池，有時根據(jù)需要對廢水加以預熱(加速厭氣細菌的活動)后再送入?yún)挌庀亍Ｏ貎?nèi)由消化用產(chǎn)生的CO2、沼氣等氣體排出(一般含CH470~85%，最低50%可用來作燃料)，廢水則進入分離池，經(jīng)沉淀除去污泥等懸浮物后印可排放。

   影響厭氣消化法效果的因素很多，值得仔細研究如溫度:據(jù)資料介紹，厭氣消化有兩個最適溫度區(qū):稱為中溫消化的溫度是34~36℃左右， 高溫消化的溫度為50 ~53℃左右,而在40~45℃范圍內(nèi)消化速度反而慢。這一現(xiàn)象說明厭氣消化效應并不隨溫度增高而連續(xù)提高。這可能由于甲烷菌并非是同一類細菌，它們有各自的活動適宜溫度區(qū)。高溫消化的消化期短(5~10d)，較經(jīng)濟，(對1000m³消化池來說消化量約6~7t·d-1,產(chǎn)氣量3000~4000m³·d-1),對于有余熱可以利用的工廠宜于采用。溫消化的時間長(20~35d)且效率也沒有高溫的高。在處理

過程中溫度變化范圍約土1.5~2℃。當有5℃以上變化時對產(chǎn)氣影響很大。

  攪拌:與好氣消化法一樣，菌體與污染物充分接觸才能加速消化進程，所以消化過程中要經(jīng)常加以充分的攪拌。如一個消化池需要30天才能完成，加上攪拌可使消化期縮短到10~15天。攪拌方法有用葉輪、泵的機械法及用消化液循環(huán)攪拌法以及借消化

循環(huán)的消化氣攪拌法。

  廢水的C/N比(廢水中的碳與氮的含量比):有資料報道，當有機物C/N=10~20:1時，處理效果最好。含氮量太低，細菌增殖和生活所需要的營養(yǎng)成分不足，影響消化效果;含氮量過多，會使消化液pH值上升(最佳pH值7~7.2)，使第二階段的消化過程減慢而影響產(chǎn)氣。

  pH值以堿度來表示，一般保持在2000mg·L-1以上，消化順利進行，如pH值太低時，可加入石灰來提高。另外，消化如含有抑制細菌酶生長的物質，如重金屬(銅、鋅、鎳、鎘、鉻等)、及硫酸根等，它們能降低消化速度，稱為消化抑制物質。

  總之，生物法處理廢水其主要對象是廢水中的有機物，不過某些微生物也能氧化分解某些有毒無機物，如氰化物或無機氧化物。因此，目前國內(nèi)外也在開展這方面的研究和試驗工作。

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