第二章好氧生物处理原理与工艺

异氧微生物 第二章 好氧生物处理（原理与工艺）

2． 1基本概念

2． 1。1好氧生物处理的基本生物过程 所谓“好氧”：是指这类生物必须在有分子态氧气（O 2）的存在下，才能进行正常的生理生化反应，主要包括大部分微生物、动物以及我们人类；

所谓“厌氧”：是能在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的生物，如厌氧细菌、酵母菌等。

好氧生物处理过程的生化反应方程式：

● 分解反应（又称氧化反应、异化代谢、分解代谢）（占1/3）

CHONS + O 2 CO 2 + H 2O + NH 3 + SO 42- +⋯+能量 （有机物的组成元素）

● 合成反应（也称合成代谢、同化作用）（占2/3） ● C 、H 、O 、N 、 + 能量 C 5H 7NO 2

● 内源呼吸（也称细胞物质的自身氧化）（endogenous respiration ）

C 5H 7NO 2 + O 2 CO 2 + H 2O + NH 3 +⋯+能量

在正常情况下，各类微生物细胞物质的成分是相对稳定的，一般可用下列实验式来表示： 细菌： C 5H 7NO 2； 真菌： C 16H 17NO 6； 藻类： C 5H 8NO 2；原生动物： C 7H 14NO 3 分解与合成的相互关系：

1） 二者不可分，而是相互依赖的；

a ． 分解过程为合成提供能量和前物，而合成则给分解提供物质基础；

b ．分解过程是一个产能过程，合成过程则是一个耗能过程。 2)对有机物的去除，二者都有重要贡献；

3）合成量的大小，对于后续污泥的处理有直接影响（污泥的处理费用一般占整个污水处理厂的40~50%）。

不同形式的有机物被生物降解的历程也不同： 一方面：

● 结构简单、小分子、可溶性物质，直接进入细胞壁；

● 结构复杂、大分子、胶体状或颗粒状的物质，则首先被微生物吸附，随后在胞外酶的作

用下被水解液化成小分子有机物，再进入细胞内。 另一方面：有机物的化学结构不同，其降解过程也会不同：

2． 1。2影响好氧生物处理的主要因素 1）溶解氧（DO ）： 约1~2mg/l 2）水温：是重要因素之一，

a ． 在一定范围内，随着温度的升高，生化反应的速率加快，增殖速率也加快；

b ． 细胞的组成物如蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升或降并超过一定限

度时，会有不可逆的破坏；

最适宜温度 15~30︒C ； >40︒C 或< 10︒C 后，会有不利影响。

3)营养物质：

细胞组成中，C 、H 、O 、N 约占90~97% 其余3~10%为无机元素，主要的是P 。 生活污水一般不需再投加营养物质；

而某些工业废水则需要，一般对于好氧生物处理工艺，应按BOD : N : P = 100 : 5 : 1 投加N 和P 。

其它无机营养元素：K 、Mg 、Ca 、S 、Na 等； 微量元素： Fe 、Cu 、Mn 、Mo 、Si 、硼等； 4)pH 值：

一般好氧微生物的最适宜pH 在6.5~8.5之间；

微生物 异氧微生物

pH< 4.5时，真菌将占优势，引起污泥膨胀；

另一方面，微生物的活动也会影响混合液的pH值。

5)有毒物质（抑制物质）

主要有：重金属蛋白质的沉淀剂（变性；与-SH结合而失活）

氰化物H2S卤族元素及其化合物

酚、醇、醛使蛋白质变性或脱水染料等；

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污水中的有机物本来是微生物的食物，但太多时，也会不利于微生物。

7）氧化还原电位：

好氧细菌：+300 ~ 400 mV，至少要求大于+100 mV。

厌氧细菌：要求小于+100 mV，对于严格厌氧细菌，则<-100 mV，甚至<-300 mV。2．1。3废水可生化性和可生化程度的判别

生物降解性能是指在微生物的作用下，使某一物质改变原来的化学和物理性质，在结构上引起的变化程度。

可分为三类：

1)初级生物降解——指有机物原来的化学结构发生了部分变化，改变了分子的完整性；

2)环境可接受的生物降解——指有机物失去了对环境有害的特性；

3)完全降解——在好氧条件下，有机物被完全无机化；在厌氧条件下，有机物被完全转化为CH4、CO2等。

有机物生物降解性能的分类：

1）易生物降解——易于被微生物作为碳源和能源物质而被利用；如单糖等；

2）可生物降解——能够逐步被微生物所利用；如淀粉、脂肪、蛋白质、核酸等；

3）难生物降解——降解速率很慢或根本不降解。如烃类、硝基化合物、有机农药及有机燃料等；

注意：1）“难、易”是相对的；

2）同一种化合物在不同种属微生物的作用下，其降解情况也会有不同。

有机物生物降解的一般规律；1) 对于烃类化合物，一般是链烃比环烃易于生物分解，直链烃

比支链烃易于分解，不饱和烃比饱和廷易于分解；

2)有机物分子主链上的碳原子被其它原子(如氧、硫、氮)取代

时，该分子的可生化性就降低，其中尤以氧取代的分子为甚。

生物分解从难到易的顺序为氧>硫>氮>碳。

3) 主链的碳原子连有一个支链时，其生化性就有所降低；连有

两个支链时，可生化性降低较多；当连有两个烷基或芳基时，

可生化性也降低较多；

4) 苯环上连有羟基或氨基(生成苯酚或苯胺)时，可生化性有所

提高；而当为卤代物(特别是间位取代)时，可生化性就降低了。

5) 醇类的可生化性次序为：一元醇>二元醇>三元醇。

6) 聚合或复合的高分子化合物往往难于生物转化(如木质素、塑

料等)。

影响有机物生物降解性能的因素：

1）与化学物质的种类性质有关的因素（化学组成、理化性质、浓度、与它种基质的共存）；2）与微生物的种类、性质有关的因素（微生物的来源、数量、种属间的关系）；

3）与有机物、微生物所处的环境有关的因素（pH值、DO、温度、营养物等）。

2．2悬浮生长的好氧生物处理工艺