第六章 染整工业废水的生物处理法

在静止期，细菌对营养及氧的要求相对比 较低，运行稳定，废水中有机物消耗比较 彻底，有机物去除率高，处理效果好，污 泥处理量也小。但由于废水在处理装置中 需要停留时间长，因此，投资和运行费用 都较高。
二、生物处理的生化过程
生物处理的生化过程是通过微生物的新陈代谢来 完成的。根据能量的释放和吸收，可将代谢分为 分解代谢和合成代谢。 （一）分解代谢 高能化合物分解为低能化合物，物质由复杂到简 单并逐级释放能量的过程叫分解代谢。 （二）合成代谢 微生物从外界获得能量，将低能化合物合成生物 体的过程叫合成代谢，是微生物机体自身物质制 造的过程。
（三）静止期 在这个时期，细菌总数达到最大值。但由于食 料逐渐消耗，代谢产物逐渐积累，并对细菌产 生抑制和毒害作用，以致使细菌开始死亡。虽 然仍有新分裂的细菌产生，但细菌总数基本保 持不变，呈现一个动态平衡。 （四）内源呼吸期 在这个阶段，食物已经耗尽，代谢产物大量积 累，对细菌的毒害也越来越大，造成细菌大量 死亡，细菌只能依靠体内原生质的氧化(即内源 呼吸)以获得生命活动所需的能量。此时细菌总 数不断减少。
去除对象： 生物处理法： 利用微生物的氧化 （1）废水中呈胶体状 态和溶解状态的有机 分解作用，去除废 物。 水中有机物，使废 水得以净化的方法 （2）物理法不能去除 称废水生物处理法。 的细小悬浮颗粒。
第一节 废水处理中的微生物
微生物的定义 微生物是一类形体微小、结构简单、必须 借助显微镜才能看清它们面目的生物。它 包括细菌、放线菌等原核微生物,酵母菌、 霉菌、原生动物等真核微生物,非细胞型的 病毒。因此，“微生物” 是一切微小生物 的总称。
三、pH值 好氧生物处理，pH值适宜在6～9范围内。 对厌氧生物处理，pH值必须控制在6.5～8 之间。 四、营养物质 对于好氧生物处理，废水中的营养物质一 般应满足如下比例： BOD5：N：P＝100： 5：1。如 经分析检测缺少某些养料应人工 投加，一般以尿素、硫酸铵作氮源，磷酸 氢二钠作磷源。
2、生物转盘 主体部分由盘片、转轴和氧化槽等组成。 盘片的盘面近一半浸没在废水水面之下， 盘片上长着生物膜。盘片在与之垂直的水 平轴带动下缓慢地转动，浸入废水中那部 分盘片上的生物膜便吸附、分解废水中的 有机物，当转出水面时，生物膜又从大气 中吸收所需的氧气并继续氧化所吸附的有 机物，使废水中的有机物在好氧微生物作 用下不断进行吸附、吸氧和氧化降解等过 程，最后得到净化。
第二节 生物处理的生化过程
一、微生物的生长曲线
细菌的生长经历以下四个时期：
（一）停滞期 是细菌适应新的环境时期，能适应的细菌则能 够生存，不能适应的细菌则被淘汰，此时细菌 的总数没有大的增加或略有减少。 （二）对数增长期 这个时期的细菌已适应了新的环境，细菌所需 食料非常充足,细菌的活力强,新陈代谢十分旺 盛, 分裂繁殖速度很快，细菌的个体数按几何 级数增加，故又称对数增长期。
（二）污泥沉降比（SV%） 指曝气池混合液在100mL量筒中，静置沉淀 30min后，沉淀污泥与凝聚、沉淀性能良好时，沉降比的大小还 可以反映出曝气池混合液中污泥数量的多 少，用来控制污泥的排放时间和排放数量。
（三）污泥容积指数（SVI） 指曝气池出口混合液静沉30min后，1g干污 泥所占的容积，以SVI表示，单位为mL/g。 污泥指数过低，说明污泥颗粒细小而紧密， 缺乏活性和吸附能力； 污泥指数过高，说明污泥太松散，沉淀性 能差。 性能良好的活性污泥，污泥指数一般在 50～150，最佳SVI值为100。
（二）驯化： 在工业废水处理系统的培菌阶段后期，将 生活污水和外加营养量逐渐减少，工业废 水比例逐渐增加，最后全部接纳工业废水， 这个过程称为驯化。 在驯化过程中，使能分解工业废水的微生 物数量增加，不能适应的微生物则逐渐淘 汰，从而使驯化过的活性污泥具有处理该 种工业废水的能力。
活性污泥的培养和驯化分为三种： 异步法：先培养后驯化； 同步法：培养和驯化同时进行；
(二)生物膜去除有机物的过程
生物膜法就是通过生物膜的挂膜→成熟→
老化→脱落的周期周而复始地进行着，从 而使废水得到净化的。
（三）生物膜法的处理构筑物


1、生物接触氧化法 由于生物接触池内提供微生物氧化有机物 所需要的氧量，并起搅拌混合作用，所以 又称接触曝气池。 生物接触氧化法是一种具有活性污泥法特 点的生物膜法。
(二)污泥上浮 出现污泥上浮现象的原因： 1、由于积存在污泥斗内的污泥因缺氧进行 反硝化释放出氮气，使污泥相对密度减小 而成块上浮。 2、在沉淀池内污泥由于缺氧而腐化，产生 大量甲烷及二氧化碳气体附着在污泥体上， 使污泥密度变小而上浮。 3、因附在污泥上的气泡没有在导流区脱尽， 带入沉淀区后污泥呈小颗粒分散而上浮。

第三节 生物处理法对废水水质的要求
一、温度 温度适宜可以加速微生物的生长繁殖，对 大多数细菌而言，其适宜温度范围为20～ 40℃，温度过低,微生物代谢作用减弱,活动 受到抑制；温度过高时，微生物细胞原生 质胶体凝固，使酶作用停止，造成微生物 死亡。
二、溶解氧 好氧生物处理过程中，废水中溶解氧不足， 会使处理效果明显下降，甚至造成局部厌 气分解，使曝气池污泥上浮，生物滤池滤 料上和生物转盘上的生物膜大量脱落。溶 解氧过多，特别是当营养缺乏时，会产生 污泥和生物膜的自身氧化，影响处理效果。 一般要求溶解氧维持在0.5～2.0mg/L之间。 厌氧微生物的生长在有氧的情况下，生长 反而受到抑制，甚至会死亡。
五、有毒物质 废水中主要毒物有金属离子(如锌、铜、铅、 铬等)和一些非金属化合物 (如酚、醛、硫化 物等)，这些毒物或是破坏细菌细胞内某些 必要的物理结构，或是抑制其他物质的生 物氧化，因此，在废水处理中，我们应防 止超过容许浓度的有毒物质进入。
第四节 活性污泥法
一、活性污泥的定义、组成 所谓活性污泥，就是由细菌、原生动物等 微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一起 形成的具有很强吸附分解有机物能力的絮 状体颗粒。 特点：活性污泥结构疏松，表面积很大， 对有机污染物有着强烈的吸附凝聚和氧化 分解能力。
二、生物膜法的净化机理 （一）工作原理 污水通过滤池时，滤料截留了污水中的悬 浮物质，并把污水中的胶体物质吸附在自 己的表面上，它们中的有机物使微生物很 快繁殖起来，这些微生物又进一步吸附了 污水中呈溶解状态的物质，填料表面逐渐 形成了一层生物膜。生物膜不仅具有很大 的表面积，能够大量吸附污水中的有机物， 而且具有很强的降解有机物的能力。
接种法：利用其他适合工厂处理设备的剩
余污泥，再进行适当培驯。
七、活性污泥法系统常见的异常情况： （一）污泥膨胀 活性污泥的凝聚性和沉降性恶化，以及处 理水混浊的现象总称为活性污泥的膨胀。 污泥膨胀会导致污泥结构松散，沉降性差， 造成污泥上浮而随水流失。 污泥膨胀原因：是由于丝状微生物大量繁 殖，菌胶团的繁殖生长受到抑制的结果。
三、生物活性炭法
生物净化法去除废水中有机物的效率高，
运行费用低，但运行管理比较复杂，处理 程度受到限制。 活性炭吸附法虽然有很高的处理程度，但 活性炭的价格昂贵，吸附容量较小，在使 用上受到一定限制。 在同一装置内，活性炭对有机物质的吸附 和微生物的氧化相互促进，协同进行，可 以大大提高其处理能力，是一种经济有效 的方法。
第六章 染整工业废水的生物处理法
本章的教学内容与要求： 主要讲授生物处理法中微生物的特点、生化 过程、对水质的要求及活性污泥法、生物膜 法的基本流程及净化过程，同时还介绍厌氧 生物处理技术。 通过本章学习，重点要求掌握生物处理法中 微生物的特性、生化过程，能够分析细菌生 长曲线及与废水处理的关系，对水质的要求 及活性污泥法的处理过程及原理；熟悉生物 膜法的工作原理、去除有机物的过程；了解 厌氧生物处理技术。
二、活性污泥的形成、性质 形成：有机废水经过一段时间的曝气后，水中会 产生一种以好氧菌为主体的茶褐色絮凝体，其中 含有大量的活性微生物，这种污泥絮凝体就是活 性污泥。 活性污泥的性能指标： （一）污泥浓度 ： 指曝气池中单位体积混合液所 含悬浮固体的重量。 污泥浓度的大小表示污泥所含微生物的多少和氧 化有机物能力的强弱。 污泥浓度也不宜过高，否则混合液黏滞度变大， 氧的吸收率下降，沉淀池泥水分离也困难。污泥 浓度以控制在2～4g/L为宜。
六、活性污泥的培养和驯化 （一）培养 即在合适的营养物质、溶解氧，温度和酸碱度等 条件下，经过一段时间，就会有活性污泥形成， 并且在数量上逐渐增长，最后达到处理废水所需 的污泥浓度。 培养活性污泥，对城市污水或与之类似的工业废 水，由于营养和菌种都已具备，可用其初步沉淀 水在曝气池内进行连续曝气，一般在15～20℃下 经一周左右就会出现活性污泥絮体，并及时地换 水和排放剩余污泥，以补充营养和排除代谢产物。
(三)泡沫问题 印染废水含有大量洗涤剂及其他起泡物质 时，在曝气池中因曝气而形成大量气泡。 消泡措施有： 1、提高曝气池中活性污泥的浓度。 2、投加粉状活性碳或消泡剂。 3、淋水消泡，用压力水喷洒。
第五节 好氧生物处理技术――生物膜法
一、生物膜法 活性污泥法：主要是依靠曝气池中悬浮流 动着的活性污泥来分解有机物的。 生物膜法：则依靠固着于载体表面的微生 物膜来净化有机物，生物膜是覆盖在滤料 或填料表层，长满了各种微生物的黏膜。
从细菌的生长曲线看出，在对数增长期，
细菌对污水处理能力强，处理速度快，但 是这个时期细菌需要较多的营养食料，要 求进水有机物含量较高，必然造成出水有 机物含量也相应较多，出水水质较差。 另外活性污泥及生物膜增长快，需要处理 的污泥量也大，活性污泥法的表面加速曝 气池处理废水就是在这一时期运行的。
第六节 厌氧生物处理技术
一、概述 废水的厌氧生物处理是指在无氧条件下， 借助厌氧微生物的新陈代谢作用分解废水 中的有机物质，使之转变为小分子的无机 物质的处理过程。
四、活性污泥法的运行方法 按废水在曝气池内的流动状态和泥水混合 的特征，把活性污泥的运行方法分为推流 式和完全混合式两种类型。