好氧生物处理

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）

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）

C 、H 、O 、N 、S + 能量 C 5H 7NO 2 ●

内源呼吸（也称细胞物质的自身氧化）

C 5H 7NO 2 + O 2 CO 2 + H 2O + NH 3 + SO 42- +⋯+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可以占整个城市污水处理厂的

微生物 异氧微生物

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： 如： 糖类

脂类 蛋白质

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；

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 H 2S

卤族元素及其化合物

酚、醇、醛 使蛋白质变性或脱水

染料等；

活性污泥系统中有毒物质的最高允许浓度：

TCA 循环

6）有机负荷率：

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；

2）可生物降解——能够逐步被微生物所利用；

3）难生物降解——降解速率很慢或根本不降解。

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。

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 2.2.1.1 活性污泥法 （Activated Sludge Process ）

一． 活性污泥法的基本原理

曝气池：反应主体

二沉池： 1）进行泥水分离，保证出水水质；

2）保证回流污泥，维持曝气池内一定的污泥浓度。 回流系统： 1）保证曝气池内维持足够的污泥浓度；

2）通过改变回流比，改变曝气池的运行工况。 剩余污泥： 1）是去除有机物的途径之一； 2）维持系统的稳定运行。