水污染生物降解

工程实例——广西某城镇新型氧化塘系统
（1）工程概况 本工程位于广西壮族自治区的某城镇，主要处理对象是城镇生活污水。其 处理工艺在改造前采用的是一般的池塘，经过长时间自然净化后排放，基 本上超标排放。从池塘排出的污水通过 4km明渠排入遇龙河， 而该河所在 位置正是目前旅游整体规划开发区域。因此，改造原污水处理工艺，改善 排水水质，减少污染物的排放，保护遇龙河的水质和旅游资源，对本地区 未来的经济发展和旅游开发有深远的意义。改造工程由湖南大学、衡阳师 范学院等联合设计。该改造工程采用厌氧池—氧化塘—氧化沟组合的新型 稳定塘工艺，污水处理设计规模为 2500m3/d，该工艺总投资252.7万元。 （2）工艺流程
（1）水解阶段 复杂有机物首先在发酵性细菌产生的胞外酶 作用下分解为溶解性的有机分子。通常缓慢， 是限速阶段。 （2） 发酵(酸化)阶段 溶解性小分子有机物进入发酵菌(酸化菌)细胞 内，在胞内酶作用下分解为VFA，同时合成 细胞物质。 （3）产乙酸阶段 发酵酸化阶段的产物丙酸、丁酸、乙醇等， 在此阶段经产氢产乙酸菌作用下转化为乙酸、 H2、CO2。 （4）产甲烷阶段 产甲烷菌产生甲烷： CO2+H2 CH4+H2O CH3COOH CH4+CO2
（5）加磷 在生化处理中，微生物所需的营养物质在一般的含酚、氰废水中均 不缺乏，但磷的含量往往不足，而磷又是合成酶和微生物细胞所不 可缺少的物质 故须向曝气池污水中投加适量的磷。 （6）曝气池内污泥指数的控制 污泥指数是鉴别活性污泥沉降性能和污泥质量的指标，指数过低， 说明泥粒密实无机物多，缺乏活性；指数过高，说明泥粒蓬松疏散， 不易凝聚沉淀，容易发生“污泥膨胀”现象，所以一般控制在100150之间。
（5）工艺特点 1）采用粗、细两道格栅，可以拦截大颗粒和大漂浮物，也可去除较细的 颗粒和漂浮物，改善后续处理效果。拦截的污染物外运垃圾场进行二次 处理； 2）采用厌氧池代替传统的厌氧塘。利用厌氧池较强的水解酸化作用，使 水中的污染物得以有效降解，提高了污水的可生化性和悬浮物的去除率， 降低了后续处理工艺的有机负荷，大大缩小了占地面积； 3）采用跌水曝气，提高氧化塘净化效果。本设计中，厌氧池出水围堰的 出口至氧化塘形成一个 0.15m的自然落差，污水从厌氧池流出时，形成瀑 布式曝气，经过这样的跌水措施后，水中的溶解氧量能增加 1mg/L以上， 使氧化塘的污水处理能力和净化效果得到改善； 4）氧化沟作为氧化塘的后续补充处理工艺，能够解决因天气寒冷时（冬 季）而造成氧化塘处理净化能力下降问题，确保污水的水质达标排放。 氧化沟内的两台转刷曝气机，可以根据水质实际情况启动一台或两台或 不开，以节约耗电；
应用实例： 氧化塘处理技术
工艺简介 氧化塘是一种构造简单、维护管理方便、处理效果较稳定的废水 处理方法。通常，氧化塘是一种经人工构筑的，具有围堤和防渗 层的天然净化系统。废水在塘内经较长时间的停留、贮存，通过 微生物（细菌、真菌、藻类、原生动物等）的代谢活动，以及相 伴随的物理化学过程，使废水中的污染物，包括营养素经多级转 换、降解而去除。氧化塘分为好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘、 深度处理塘等具体型式，这些型式的氧化塘可以搭配形成塘系统 应用。 （1）厌氧塘 在厌氧塘中有机负荷高，而氧气只能在水表层检测到。厌氧塘对 有机污染物的去除作用和去除率已被证实。但厌氧塘也会带来负 面的影响，比如产生有难闻气味的硫化物和温室气体甲烷。厌氧 塘一般用于处理悬浮物浓度很高的污水，其深度在3-4m，设计容 积负荷为0.1-0.4 kg BOD5/（m3•d），停留时间为3-6天。
微生物处理污水的方法
好氧 处理 生物膜法 活性污泥法
溶解性胶体性有机物, 含酚,腈,醛
微 生 物 处 理
好氧塘法
厌氧消化法
厌氧 处理 厌氧生物膜法
有机污泥和高浓 度有机废水
厌氧塘法
好氧生物处理
C CO MCO
2 3
H H O
2
N NH HNO HNO
微生物的特征：
体积小，表面积巨大
繁殖速度惊人 能不断与周围环境快速进行物质交换
微生物净化水质的方式
微生物用于污水处理一般主要对污水有害化合物中的有机物质起降解、转化的 作用。其净水方式有：
降解作用 细菌、真菌和藻类都可以降解有机污染物。如好氧革兰氏阴性杆菌和球菌可以 降解石油烃、有机磷农药、氯苯等；霉菌可以降解石油烃、敌百虫、扑草净等； 藻类可以降解多种酚类化合物。 共代谢 微生物的共代谢是指微生物能够分解有机物基质，但是却不能利用这种基质作 为能源和组成元素的现象。这类微生物有假单胞菌属、不动杆菌属、诺卡式菌 属、芽孢杆菌属等。 去毒作用 微生物通过转化、降解、矿化、聚合等反应，改变污染物的分子结构，从而降 低或去除其毒性。如有机磷农药马拉硫磷可以在微生物的水解作用下，被分解 为含有一酸或二酸的物质。
（2）兼性塘 在兼性塘中，白天由于光合作用和大气复氧作用，表层水中的含氧量 大于耗氧量，因此表层处于好氧状态，而在晚上或水塘深处厌氧细菌 起主导作用。兼性塘可以用于处理污水原水或厌氧预处理。与厌氧塘 不同，兼性塘是以有机物的表面负荷为标准来设计的。表面负荷是与 最冷月的气温密切相关的。气温会影响设计负荷及去除效率，这使得 其应用局限在温暖地区。 （3）好氧塘/熟化塘 熟化塘的有机负荷较小，无论是白天还是夜晚都处于曝气状态。其主 要目的是去除氮磷和致病细菌而不是去除有机物。与兼性塘一，其能 承担的负荷及去除率同温度密切相关。在实际应用中，各稳定塘常成 组布置。 （4）高级综合塘 这种改良的稳定塘上漂浮着浮萍一类的水生植物，水生植物的根起到 过滤和为硝化和反硝化微生物提供附着物的作用。浮萍具有极强的营 养物吸收作用，而且漂浮在水面的水生植物可以阻隔甲烷和硫化物的 挥发。在东南亚水生植物兼养鱼塘应用十分广泛，浮萍是罗非鱼和鲤 鱼的好饲料，温暖和热带气候会使浮萍有良好的长势。
3 2
ห้องสมุดไป่ตู้
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S H SO
2 3
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P H PO
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活性污泥法
活性污泥：以微生物为主体的悬浮态絮状泥粒。 极大的表面积、 活 性 吸附和分解废水中有机物的能力 凝聚沉降性能、易于和水分离
活性污泥法：人工充分供氧条件下利用活性污 泥来氧化分解废水中有机物的方法。
充足的DO、适当浓度有机物、搅拌设备
微生物处理污水的过程
1）好氧处理：在有氧条件下，有机物在好氧微生物 的作用下氧化分解，有机物浓度下降，微生物量增加。 在这一过程中，有机物的降解、微生物的增殖、溶解 O2的消耗。这三个过程是同步进行的，也是控制好氧 生物处理成功与否的三个关键过程。图为有机物好氧 降解的一般途径。
2）厌氧处理：在厌氧条件下，利用多种厌氧或兼性厌氧微 生物的代谢活动，将有机物转化为无机物和少量细胞物质 的过程。厌氧生物处理一般分为四个阶段：水解，发酵， 产乙酸，产甲烷。这些无机物质主要是大量的生物气体即 沼气。
水污染生物降解
生物降解定义 生物降解基本原理和方法 微生物降解污染物的基本过程及影响因素 生物降解的应用实例

生物降解(Biodegradation)
主要是利用微生物的新陈代谢， 通过 微生物的凝聚、吸附、氧化分解等作用 来降解污水中的有机物。生物降解具有 应用范围广、处理量大、成本低等优点， 是目前应用最广泛的一种有机废水处理 方法。
空气 废水
初沉池
曝气池
二沉池
清水
回流污泥 活性污泥法工艺示意图
剩余污泥
活性污泥法的新反应器及工艺
1 吸附生物降解（A-B）法 2 A-A-O（厌氧-缺氧-好氧）活性污泥法 3 氧化沟活性污泥法 4 间歇式活性污泥法（SBR）

生物膜法 生物膜法是利用生物滤池处理污水，最初是从酒滴池开始的，并 不断得到改进，出现了塔式滤池，生物转盘，浸没法滤池等多种 形式，其处理原理基本相同，都是依靠着生于固体介质表面的微 生物来净化有机物的，因此，又称生物过滤法。处理过程中的物 质转移： 生物膜法 厌氧处理 厌氧处理法，是在无氧条件下由兼性厌氧菌和专性厌氧菌来降解 有机污染物的处理方法。通常用于不溶性有机物质，如纤维素含 量高的污水，或高浓度的工业废水，也经常用于处理剩余污泥。 氧化塘法 又称生物塘法或稳定塘法，是利用一个天然的或人工修整的池塘， 由于污水在塘内停留的时间较长，通过水中的微生物代谢活动可 以将有机物降解。在氧化塘，废水中的有机物主要是通过有机菌 藻共生作用去除的。氧化塘中同时可以进行好氧和厌氧性分解作 用和光合作用，三种作用互相影响。
工艺特点 稳定塘系统具有基建投资少、能耗低、运行管理简便等优点，若进行综合利 用，如可养殖水生动物和植物，形成多级食物网的复合生态系统，则可取得 明显的经济效益、环境效益和社会效益。主要的缺点是占地面积大，处理效 果易受气温影响。 稳定塘作为一种古老的污水净化系统，在有一定荒地的中小城镇具有一定的 应用前景。 工艺适用性 西部小城镇多为典型山地城镇，地形坡度大、荒沟多，在有可利用的荒地时， 应因地制宜，尽量充分考虑利用天然净化系统，或者是多级稳定塘系统、高 级综合塘系统等，既可根据实际需要和技术水平进行分期建设，也可在对污 水有效处理的同时，对污水进行综合利用，如农灌、养殖和播种经济作物等。
5）沉淀池剩余污泥经潜污泵排至污泥干化池，经过渗滤后自 然干化，外运作农用肥料，滤液回到集水井进行再净化处理。 6）出水水质 污水处理厂出水水质各项指标最高值分别是 CODCr 为 78mg/L、 BOD5为 29mg/L、 SS为 26mg/L、 NH3-N为14mg/L，其中 COD的平均总去除率为 83.3%， BOD5的平均总去除率为 90.8%，SS的平均总去除率为 92.9%，NH3-N的平均总去除率 为77.9 %。沉淀池出水各项指标均达到《污水综合排放标准》 (GB8978-1996)的二级排放标准，经过明渠的再次净化，排入 遇龙河的水质达到了一级排放标准。
废水生化处理的影响因素
污泥生化处理的关键是细菌的繁殖与生长因此，为维护其新陈代谢过程而创 造应有的客观条件是十分必要的。 （1）有害物质浓度的控制 （2）水温的控制（ 20-30℃ ） （3）pH值
pH值一般控制在6.5-9.0之间，pH值低于6.5时，污泥中的真菌开始与细菌竞争， 低于4.5时，真菌将完全占优势，其大量繁殖会导致“污泥膨胀”影响污泥的 沉降性能，当pH超过9.0时，代谢速度将受到阻碍。 （4）氧气的供给 生化处理的活性污泥中的细菌为好氧菌，只有在氧气充足的情况下细菌的新 陈代谢才会旺盛，分解有机物的效率才会高。但氧量过高，又会促成污泥中 微生物自身的氧化分解，所以曝气池污水中溶解氧应控制2-4mg/L为宜。