第三篇 污染物的生物化学转化技术

第三篇污染物的生物化学转化技术

第七章活性污泥法

第一节废水生物处理

一．概述

废水生物处理是通过微生物的新陈代谢作用,将废水中有机物的一部分转化为为微生物的细胞物质,另一部分转化为比较稳定的化学物质(无机物或简单有机物)的方法。不论何种生物处理系统，都包括三各基本要素，即作用者．作用对象和条件。

生物处理的主要作用者是微生物，特别是其中的细菌。根据生化反应中氧气的需求与否，可把细菌分为好氧菌．兼性厌氧菌和厌氧菌。主要依赖好氧菌和兼性厌氧菌的生化作用来完成处理过程的工艺，称为好氧生物处理法；主要依赖厌氧菌和兼性厌氧菌的生化作用来完成处理过程的工艺，称为厌氧生物处理法。

再绝大多数情况下，生物处理的主要对象（即充作微生物营养基质的化学物质）为可生化的有机物；进在个别情况下，生物处理的主要对象可以是无机物（如好氧条件下进行的硝化处理对象是氦，厌氧条件下进行的反硝化处理的对象是硝酸盐）。

生物处理需要提供众多的环境条件，但从处理方法的分类角度看，最基本的环境条件当属氧的存在或供应与否。好氧生物处理必须充分供应微生物生化反应所必需的溶解氧；而厌氧生物处理过程则必须隔绝与氧的接触。由于受氧的传递速度的限制，微生物进行好氧生物处理时有机物浓度不能太高。所以有机固体废弃物．有机污泥．有机废液及高浓度有机废水的生物处理，自然是在厌氧条件下完成的。

（一）好氧生物处理

在废水好氧生物处理过程中，氧是有机物氧化时的最后氢受体，正是由于这种氢的转移，才使能量释放出来，成为微生物生命活动和合成新细胞物质的能源，所以，必须不断地供给足够的溶解氧。

好氧生物处理时，一部分被微生物吸收的有机物氧化分解成简单无机物（如有机物中的碳被氧化成二氧化碳，氢与氧化合成水，氮被氧化成氨．亚硝酸盐和硝酸盐，磷被氧化成磷酸盐，硫被氧化成硫酸盐等），同时释放出能量，作为微生物自身生命活动的能源。另一部分有机物则作为其生长繁殖所需要的构造物质，合成新的原生质。这种氧化分解和同化合成过程可以用下列生化反应表示。

有机物的氧化分解（有氧呼吸）：

(7-1)

原生质的同化合成（以氨为氮源）：

(7-2)

原生质的氧化分解（内源呼吸）：

(7-3)

由此可以看出，当废水中营养物质充足，即微生物既能获得足够的能量，又能大量合成新的原生质时，微生物就不断增长；当废水中营养缺乏时，微生物只能依靠分解细胞内贮藏的物质，甚至把原生质也当成营养物质利用，以获得生命活动所需的最低限度的能量。这种情况下，微生物无论重量还是数量都是不断减少的。

在好氧处理过程中，有机物用于氧化与合成的比例,随废水中有机物性质而异。对于生活污水或与之相类似的工业废水，BOD

有50-60%转化为新的细胞物

5

质。好氧生物处理时，有机物转化过程如图7-1所示。

（二）厌氧生物处理有机物的厌氧分解过程分为两个阶段。在第一阶段中，发酵细菌（产酸细菌）把存在于废水中的复杂有机物转化成简单有机物（如

有机酸，醇类等）和CO

2，NH

3

，H

2

S等无机物。在第二阶段中，首先由与甲烷菌

共生的产氢产乙酸细菌将简单有机物转化成氢和乙酸：在由细菌将乙酸（以及甲

酸，甲酸和甲胺），CO

2和H

2

转化成CH

4

和CO

2

等。厌氧分解过程可用图7-2的

简单图示来说明。

厌氧分解过程中，由于缺乏氧受体，因而对有机物分解不彻底，代谢产物中包括众多的简单有机物。（三）好氧生物处理与厌氧生物处理的区别

（1）起作用的微生物群不同好氧生物处理是由一大类群好氧微生物一次完成的，而厌氧生物处理是由两大类群的厌氧微生物接替完成的。

（2）产物不同好氧生物处理中，有机物被转化成CO

2,H

2

O,NH

3

,PO

4

3-,SO

4

2-

等无机物，且基本无害。厌氧生物处理中，有机物依次被转化为为数众多的中间

有机物，以及CO

2,H

2

,H

2

S,NH

3

等，产物复杂，有异臭，一些气态产物可作燃料。

（3）反应速率不同好氧生物处理要求速率快，处理单位废水所需处理设备较小；厌氧生物处理反应速率慢，处理单位废水所需设备大。

（4）对环境条件要求不同好氧生物处理要求充分供氧，对其它环境条件要求不太严格；厌氧生物处理要求绝对厌氧环境，对其它环境条件（如pH值，温度等）要求甚严。好氧生物处理和厌氧生物处理都能完成对有机污染物的稳定化，但在实际中究竟采用哪种方法，视具体情况而定。一般废水中有机物浓度若底于1000mg/l,比较适于好氧生物处理；浓度更高时，可考虑采用厌氧生物处理。

第二节活性污泥法基本原理

一、活性污泥与活性污泥法

有机废水经过一段时间的暴气后，水中会产生一中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，这种污泥絮体就是活性污泥。活性污泥是以细菌，原生动物和后生动物所组成的活性微生物为主体，此外还有一些无机物，未被微生物分解的有机物和微生物自身代谢的残留物。活性污泥结构疏松，表面嫉恨大，对有机物有着强烈的吸附凝聚和氧化分解能力。在条件适当的时候，活性污泥还具有良好的自身凝聚和沉降性能，大部分絮凝体在0.02-0.2mm范围内。冲废水处理角度来看，这些特点都是十分可贵的。

活性污泥法就是以含于废水中的有机污染物为培养基，在有溶解氧的条件下，连续地培养活性污泥，在利用其吸附凝聚和氧化分解作用净化废水中有机污染物。普通活性污泥法处

理系统（图7-3）由以下几部分组成：