第八章水的生物化學(xué)處理方法

水的生物化學(xué)處理法就是在人工創(chuàng)造的有利于微生物生命活動(dòng)的環(huán)境中，使微生物大量繁殖，提高微生物氧化分解有機(jī)物效率的一種水處理方法。第一節(jié)廢水處理微生物學(xué)基礎(chǔ)一、廢水處理中的微生物在廢水生物處理過程中，凈化污水的微生物主要是細(xì)菌、真菌、藻類、原生動(dòng)物和一些小型的后生動(dòng)物等。根據(jù)碳源的不同，可將微生物分為：自養(yǎng)型微生物異養(yǎng)型微生物根據(jù)利用氧的能力不同，可將微生物分為：好氧厭氧兼性細(xì)菌球菌（0.5~1.0μm）、桿菌（1.5~3.0μm×0.5~1.0μm）螺旋菌（6~15μm×0.5~5μm）代表：假單孢菌屬（最有代表性，可以分解所有天然有機(jī)物）無色桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、芽孢菌屬、微球菌屬真菌特點(diǎn)：大多數(shù)為好氧菌；低溫下可以繁殖生長；pH適應(yīng)范圍：2~9；對(duì)N元素要求低，約為細(xì)菌需求N量的一半霉菌（最主要）：可以分解碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、含氮化合物藻類特點(diǎn)：可以通過光合作用釋放O2，對(duì)污水凈化有重要作用單細(xì)胞或多細(xì)胞的具有光合作用的自養(yǎng)型微生物代表：綠球藻科，水網(wǎng)藻科、柵藻科、聯(lián)球藻科原生動(dòng)物特點(diǎn)：極微小、可運(yùn)動(dòng)、通常為單細(xì)胞、多數(shù)為好氧異養(yǎng)、可攝取細(xì)菌作為營養(yǎng)物代表：肉足綱、鞭毛綱、纖毛綱、吸管綱功能：可以吞食部分有機(jī)物、游離細(xì)菌、降濁度、分泌粘液，促進(jìn)生物污泥絮凝水質(zhì)變化，其種類隨之變化，有指示作用后生動(dòng)物代表：輪蟲（最典型）輪蟲功能：有效消耗分散的和絮凝的細(xì)菌及顆粒微小的有機(jī)物好氧生物凈化過程高度有效的指標(biāo)細(xì)菌：凈化污水的第一和主要承擔(dān)者原生動(dòng)物：細(xì)菌的首次捕食者后生動(dòng)物：細(xì)菌的二次捕食者二、微生物的代謝過程微生物的生命過程是營養(yǎng)不斷被利用，細(xì)胞物質(zhì)不斷合成又不斷消耗的過程。在這一過程中伴隨著新生命的誕生，舊生命的死亡和營養(yǎng)物(基質(zhì))的轉(zhuǎn)化。污水的生物處理就是利用微生物對(duì)污染物(營養(yǎng)物)的代謝轉(zhuǎn)化作用實(shí)現(xiàn)的。新陳代謝分解代謝合成代謝內(nèi)源代謝三、微生物的生長環(huán)境廢水生物處理的主體是微生物，只有創(chuàng)造良好的環(huán)境條件讓微生物大量繁殖才能獲得令人滿意的處理效果。影響微生物生長的條件主要有營養(yǎng)、溫度、pH值、溶解氧及有毒物質(zhì)等。1、營養(yǎng)好氧微生物要求碳氮磷比為BOD5:N:P=100:5:1[或COD:N:P=(200-300):5:1]。厭氧微生物要求碳氮磷比為BOD5:N:P=100:6:1。微生物除需要C、H、O、N、P外，還需要S、Mg、

Fe、Ca、K等元素，以及Mn、Zn、Co、Ni、Cu、Mo、V、I、Br、B等微量元素。2、溫度根據(jù)適應(yīng)的溫度范圍，微生物可分為低溫性(好冷性)：生長溫度為20℃以下中溫性和：生長溫度為20-45℃高溫性(好熱性)：生長溫度為45℃以上奸氧生物處理以中溫為主，微生物的最適生民溫度為20-37℃。厭氧生物處理時(shí)，中溫微生物的最適生長溫度為25-40℃

，高溫微生物的最適生長溫度為50-60℃，所以厭氧微生物處理常利用33-38℃和52-57℃兩個(gè)溫度段，分別叫做中溫消化(發(fā)酵)和高溫消化(發(fā)酵)。

3、pH值酶是一種兩性電解質(zhì)，pH值的變化影響酶的電離形式，進(jìn)而影響酶的催化性能，所以pH值是影響酶活性的重要因素之一。

細(xì)菌、放線菌、藻類和原生動(dòng)物的pH值適應(yīng)范圍是4-10。酵母菌和霉菌的最適宜pH為3.0-6.0。大多數(shù)細(xì)菌適宜pH=6.5-8.5的中性和偏堿性環(huán)境。好氧生物處理的適宜pH為6.5-8.5厭氧生物處理的適宜pH為6.7-7.44、溶解氧好氧微生物的代謝過程以分子氧為受體，并參與部分物質(zhì)的合成。沒有分子氧，好氧微生物就不能生長繁殖，所以，進(jìn)行好氧生物處理時(shí)，要保持一定濃度的溶解氧(DO)。為取得良好的處理效果，好氧生物處理時(shí)應(yīng)控制溶解氧在2-3mg/L(二沉池出水0.5-1mg/L)為宜。

厭氧微生物在有氧的條件下生成H2O2，但沒有分解H2O2的酶而被H2O2殺死；所以厭氧生物處理反應(yīng)器中決不能有分子氧存在。

5、有毒物質(zhì)對(duì)微生物有抑制和毒害作用的化學(xué)物質(zhì)叫有毒物質(zhì)。它能破壞細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，使酶失去活性。如重金屬能與酶的-SH基團(tuán)結(jié)和，或與蛋白質(zhì)結(jié)合使之變性或沉淀。

四、污水的可生化性污水可生化性指的是污水中污染物被微生物降解的難易程度，即污水生物處理的難易程度。污水的可生化性取決于污水的水質(zhì)，即污水所含污染物的性質(zhì)。1、污水可生化性評(píng)價(jià)方法污水的可生化性常用BOD5或COD的比值來評(píng)價(jià)。

一般情況下，值越大，污水的可生化性越強(qiáng)BOD5/COD<0.30.3-0.45>0.45可生化性難生化可生化易生化2、污水可生化性評(píng)價(jià)中的注意事項(xiàng)BOD5/COD只能近似代表污水的可生化性，適用BOD5/COD評(píng)價(jià)污水的可生化性時(shí)應(yīng)考慮以下方面的影響。(1)固體有機(jī)物有些固體有機(jī)物可在COD測定中被重鉻酸鉀氧化，以COD的形式表現(xiàn)出來，但在BOD5測定時(shí)對(duì)BOD5的貢獻(xiàn)很小，不能以BOD5/COD的形式表現(xiàn)出來，致使此時(shí)污水的，但生物處理效果卻不差。(2)無機(jī)還原性物質(zhì)污水中的無機(jī)還原性物質(zhì)在BOD5和COD的測定中也消耗溶解氧。同一種無機(jī)還原性物質(zhì)在兩種測定中消耗的溶解氧量不同，指示降低，但此時(shí)污水的可生化性不一定差。(3)特殊有機(jī)物有些有機(jī)物比較特殊，能被微生物部分氧化，卻不能被K2Cr2O7氧化。BOD5/COD雖大，但實(shí)際上污水的可生化性較差。

(4)BOD5/TODTOD比COD更能準(zhǔn)確代表污水中有機(jī)物的含量，用BOD5/TOD評(píng)價(jià)污水的可生化性加準(zhǔn)確。(5)接種微生物的馴化在測定BOD5時(shí)是否采用經(jīng)過馴化的菌種，對(duì)測定結(jié)果影響很大。采用未經(jīng)馴化的微生物接種，測得的結(jié)果偏低，采用經(jīng)過馴化的微生物接種，測得的結(jié)果更加符合處理設(shè)施的實(shí)際運(yùn)行情況。

(6)水樣稀釋測定BOD5時(shí)，往往需要對(duì)原污水加以稀釋。因?yàn)橛卸疚镔|(zhì)在濃度不同時(shí)毒性不同，所以，不同的稀釋比對(duì)測定結(jié)果影響很大。

五、污水的好氧生物處理好氧生物處理是在有游離氧(分子氧)存在的條件下，好氧微生物降解有機(jī)物，使其穩(wěn)定、無害化的處理方法。好氧生物處理的反應(yīng)速度較快，所需的反應(yīng)時(shí)間較短，故處理構(gòu)筑物容積較小。且處理過程中散發(fā)的臭氣較少。所以，目前對(duì)中、低濃度的有機(jī)廢水，或者說BOD5濃度小于500mg/L的有機(jī)廢水，基本上采用好氧生物處理法。好氧生物處理法有：活性污泥法生物膜法六、廢水的厭氧生物處理厭氧生物處理是在沒有游離氧存在的條件下，兼性細(xì)菌與厭氧細(xì)菌降解和穩(wěn)定有機(jī)物的生物處理方法。有機(jī)物的轉(zhuǎn)化分為三部分進(jìn)行：轉(zhuǎn)化為CH4，是可燃?xì)怏w，可回收利用；被分解為CO2、H2O、NH3、H2S等無機(jī)物，并為細(xì)胞合成提供能量，少量有機(jī)物被轉(zhuǎn)化、合成為新的原生質(zhì)的組成部分

廢水厭氧生物處理過程中不需另加氧源，故運(yùn)行費(fèi)用低。還具有剩余污泥少，可回收CH4等優(yōu)點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是反應(yīng)速度較慢，反應(yīng)時(shí)間較長，處理構(gòu)筑物容積大等。對(duì)于有機(jī)污泥和高濃度有機(jī)廢水(一般BOD≥2000mg/L)可采用厭氧生物處理法。第二節(jié)活性污泥法活性污泥法是處理城市污水最廣泛使用的方法，它能從污水中去除溶解的和膠體的可生物降解有機(jī)物以及能被活性污泥吸附的懸浮固體和其他一些物質(zhì)。無機(jī)鹽類(磷和氮的化合物)也能部分地被去除。類似地工業(yè)廢水也可用活性污泥法處理。

活性污泥法的特點(diǎn)：①處理效率高、出水水質(zhì)好。②去除的對(duì)象廣。③處理的水量范圍廣，大小都能適應(yīng)。④運(yùn)行工藝靈活⑤反應(yīng)速度快。⑥氧化徹底。最終產(chǎn)物為CO2和H2O。⑦可脫氮除磷，使出水水質(zhì)進(jìn)一步提高。不足之處：①運(yùn)行費(fèi)用高。②對(duì)水質(zhì)水量地變化適應(yīng)性較差。③不適合處理高濃度有機(jī)廢水。④污泥較容易發(fā)生膨脹，影響處理效果。⑤泥齡較短，產(chǎn)泥量大。⑥污泥尚需進(jìn)一步穩(wěn)定處理。污泥膨脹：指污泥結(jié)構(gòu)極度松散，體積增大、上浮，難于沉降分離影響出水水質(zhì)的現(xiàn)象?；旧夏壳案鞣N類型的活性污泥工藝都會(huì)發(fā)生污泥膨脹。污泥膨脹不但發(fā)生率高，發(fā)生普遍，而且一旦發(fā)生難以控制，通常都需要很長的時(shí)間來調(diào)整。(一)活性污泥好氧微生物生長繁殖，凝聚在一起形成菌膠團(tuán)。在菌膠團(tuán)上共生著其它微生物(原生動(dòng)物等)，并吸附和交織著無生命的固體雜質(zhì)而形成活性污泥。(二)活性污泥法基本流程(三)活性污泥降解污水中有機(jī)物的過程活性污泥在曝氣過程中，對(duì)有機(jī)物的降解(去除)過程可分為兩個(gè)階段，吸附階段和穩(wěn)定階段。1、吸附階段活性污泥具有巨大的表面積，表面上含有多糖類粘性物質(zhì)，使活性污泥具有很好的吸附性能。污水與活性污泥混合后，污水中固體有機(jī)物等污染物先被吸附轉(zhuǎn)移到活性污泥表面，稱為吸附階段。2、穩(wěn)定階段吸附轉(zhuǎn)移到活性污泥表面的污染物被微生物分解轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等簡單化合物及自身細(xì)胞，這一過程叫做穩(wěn)定階段。(四)活性污泥法的性能指標(biāo)污泥濃度(MLSS)污泥沉降比(SV)污泥指數(shù)(SVI)泥齡(θc)1、混合液懸浮同體(MLSS)混合液懸浮固體也稱污泥濃度，是指單位體積混合液含有的懸浮固體量(MLSS)或揮發(fā)性懸浮固體量(MLVSS)，單位為mg/L。2、污泥沉降比(SV)3、污泥體積指數(shù)(SVI)污泥體積指數(shù)簡稱污泥指數(shù)，是指曝氣池混合液靜置沉淀30min所得污泥層中，單位質(zhì)量的干污泥所具有的體積，單位為mL/g。已知SV和MLSS，可求SVI。SVI—污泥指數(shù)，mL/s；SV—污泥沉降比，%；MLSS—污泥濃度，g/mL。污泥指數(shù)反映了活性污泥的密實(shí)性和沉降性能。SVI較高，污泥松散，沉降性能較差；SVI過高，污泥已經(jīng)膨脹，不易沉淀；SVI較低，污泥比較密實(shí)，沉淀性能較好；SVI過低，污泥細(xì)小密實(shí)，含無機(jī)物較多，已經(jīng)老化，此時(shí)雖然有較好的沉淀性能，但活性和吸附性能都較差。4、泥齡每天必須從系統(tǒng)中排除與增長量相等的活性污泥量，即剩余污泥，以保持污泥量和活性的穩(wěn)定。微生物在曝氣池中的平均停留時(shí)間，又稱為泥齡，用θc表示，單位為d。污泥濃度與泥齡有關(guān)，而泥齡與剩余污泥排量有關(guān)，工程實(shí)踐中常通過調(diào)節(jié)剩余污泥排量來控制污泥濃度。出水水質(zhì)與泥齡有關(guān)，泥齡長，出水水質(zhì)好。隨著泥齡的延長，污染物去除率很快達(dá)到最大值。二、活性污泥法的運(yùn)行方式(一)推流式活性污泥法推流式活性污泥法曝氣池呈矩形。污水由一端進(jìn)入，推流式流過整個(gè)池子，從另一端流出。推流式活性污泥法的最大優(yōu)點(diǎn)是處理效率高，出水水質(zhì)好缺點(diǎn)：①耐沖擊負(fù)荷能力差②能耗大(二)完全混合式活性污泥法完全混合式活性污泥法曝氣池呈圓形、正方形或矩形。圓形和正方形池從中間進(jìn)水，周邊出水。矩形池從一個(gè)長邊進(jìn)水，另一個(gè)長邊出水。耐沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)微生物的活性強(qiáng)，污泥負(fù)荷率高，池容小，基建投資省不會(huì)造成氧的浪費(fèi)，供氧動(dòng)力消耗相應(yīng)降低完全混合法各質(zhì)點(diǎn)性質(zhì)相同，生化反應(yīng)傳質(zhì)推動(dòng)力小，易發(fā)生短流，所以出水水質(zhì)比推流式差，易發(fā)生污泥膨脹。(三)吸附再生活性污泥法又稱接觸穩(wěn)定法。污水與活性污泥在吸附池內(nèi)曝氣接觸15-60min，使其中的大部分懸浮物和膠體物質(zhì)被活性污泥吸附去除。①適于處理固體和膠體物質(zhì)含量高的污水。②吸附時(shí)問短，池容小，基建投資大幅降低。③能耗低④耐沖擊負(fù)荷⑤不易發(fā)生污泥膨脹⑥出水水質(zhì)較差(四)延時(shí)曝氣活性污泥法延時(shí)曝氣活性污泥法的特點(diǎn)是曝氣時(shí)間長(約1-2d)，污泥負(fù)荷低0.05-0.2kgBOD5/(kgMLSS)，所以曝氣池容積較大，空氣用量多，投資和運(yùn)行費(fèi)用較大，僅適用于小流量污水處理。延時(shí)曝氣法大都采用完全混合式曝氣池。曝氣池中污泥濃度較高，剩余污泥少，穩(wěn)定性好。污泥細(xì)小疏松，不易沉淀，沉降時(shí)間長，二沉池容積也大。(五)氧化溝氧化溝(又叫氧化渠或循環(huán)曝氣池)是延時(shí)曝氣法的一種特殊形式，卡羅塞式氧化溝BMTS型合建式氧化溝與傳統(tǒng)活性污泥法相比，氧化溝的基建投資省、運(yùn)行費(fèi)用低(中小型污水廠)、耐沖擊負(fù)荷、污泥產(chǎn)率低，出水水質(zhì)好。在氧化溝內(nèi)存在缺氧和好氧交替的區(qū)域，能發(fā)生硝化與反硝化反應(yīng)，具有較好的脫N、P作用。(六)吸附生物降解活性污泥法(AB法)AB法的耐沖擊能力強(qiáng)，凈化效果好，投資省20%-25%，運(yùn)行費(fèi)用低10%-20%，可去除難降解有機(jī)物，脫氮除磷效果好，是值得推廣的活性污泥新工藝。但用AB法脫氮除磷時(shí)需控制的參數(shù)較多，操作較復(fù)雜。另外，污泥產(chǎn)量大，存在污泥處置問題。(七)序批式活性污泥法序批式活性污泥法又稱間歇式活性污泥法，簡稱SBR。SBR工藝優(yōu)點(diǎn)：(1)系統(tǒng)簡單。。(2)耐沖擊負(fù)荷。(3)凈化效果好。(4)操作靈活，智能化水平高。(5)脫氮除磷效果好。(6)污泥膨脹率低。SBR的缺點(diǎn)(1)單一的SBR反應(yīng)器需要較大的調(diào)節(jié)池。(2)處理水量大時(shí)，操作程序復(fù)雜。(3)大水量時(shí)，優(yōu)勢(shì)不明顯。(4)設(shè)備閑置率高。(5)污水提升阻力損失較大。(八)連續(xù)進(jìn)水周期循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥法簡稱ICEAS1—頂反應(yīng)區(qū)；2—主反應(yīng)區(qū)；3—潷水器；4—水下攪拌器；5—大氣泡擴(kuò)散器；6—微孔曝氣器特點(diǎn)(1)大水量處理(2)沉淀效果差(3)凈化效果變差(4)易發(fā)生污泥膨脹(5)污泥負(fù)荷低，設(shè)備容積增大，投資增加第三節(jié)生物膜法生物膜法主要用于從污水中去除溶解性有機(jī)污染物，是一種被廣泛應(yīng)用的生物處理方法。生物膜法的主要設(shè)備是生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化池和生物流化床等。生物膜法的特點(diǎn)是微生物附著在介質(zhì)“濾料”表面上，形成生物膜，污水同生物膜接觸后，溶解性有機(jī)污染物被微生物吸附轉(zhuǎn)化為H2O、CO2、NH3和微生物細(xì)胞物質(zhì)，污水得到凈化，所需氧氣一般直接來自大氣。一、生物膜法的基本原理生物膜法主要是用于處理溶解性有機(jī)物。污水同生物膜接觸后，溶解性有機(jī)物和少量懸浮物被生物膜吸附降解為穩(wěn)定的無機(jī)物(CO2、H2O等)。二、生物膜的形成和結(jié)構(gòu)載體、污水、氧氣、微生物和懸浮物、微生物群落進(jìn)一步吸附分解水中溶解態(tài)的營養(yǎng)物和少量懸浮物及膠體物質(zhì)，不斷增殖而形成一定厚度的生物膜。構(gòu)成生物膜的物質(zhì)是無生命的固體雜質(zhì)和有生命的微生物。狀態(tài)良好的生物膜是細(xì)菌、真菌、藻類、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物及同體雜質(zhì)等構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)。三、生物膜基本流程四、生物膜的凈化過程五、生物膜的分類和特點(diǎn)1、分類按生物膜與水接觸的方式不同，生物膜可分為充填式和浸沒式兩類。充填式，如生物濾池和生物轉(zhuǎn)盤等。浸沒式，如接觸氧化和生物流化床等。2、特點(diǎn)(1)微生物相復(fù)雜，能去除難降解有機(jī)物(2)微生物量大，凈化效果好(3)剩余污泥少(4)污泥密實(shí)，沉降性能好(5)耐沖擊負(fù)荷，能處理低濃度污水(6)操作簡單，運(yùn)行費(fèi)用低(7)不易發(fā)生污泥膨脹(8)投資費(fèi)用較大六、生物濾池1、生物濾池的分類根據(jù)有機(jī)負(fù)荷率，可將生物濾池分為普通生物濾池(低負(fù)荷生物濾池)、高負(fù)荷生物濾池(回流式生物濾池)和塔式生物濾池三種。(1)普通生物濾池在較低負(fù)荷率下運(yùn)行的生物濾池叫做低負(fù)荷生物濾池或普通生物濾池。普通生物濾池處理城市污水的有機(jī)負(fù)荷率為0.15-0.30kgBOD5/(m3·d)。城市污水BOD5去除率85%-95%左右(2)高負(fù)荷生物濾池在高負(fù)荷率下運(yùn)行的生物濾池叫做高負(fù)荷生物濾池，或回流式生物濾池。高負(fù)荷生物濾池處理城市污水的有機(jī)負(fù)荷率為1.1kgBOD5/(m3·d)左右。城市污水BOD5去除率75%-90%左右

(3)塔式生物濾池由于塔式生物濾池生物膜生長快，沒有回流，為防止濾料堵塞，采用的濾池面積較小，以獲得較高的濾速。濾科體積是一定的，相對(duì)于普通生物濾池面積縮小使高度增大而形成塔狀結(jié)構(gòu)，故稱為塔式生物濾池。城市污水BOD5去除率為65%-85%

2、生物濾池的構(gòu)造(1)濾料濾床由濾料組成：①能為微生物提供大量的表面面積。②使污水以液膜狀態(tài)流過生物膜。③有足夠的空隙率。④不被微生物分解，也不抑制微微生物生長。⑤有較好的化學(xué)穩(wěn)定性。⑥有一定機(jī)械強(qiáng)度。(2)池壁：生物濾池的池壁起圍護(hù)濾料、減少污水飛濺的作用，應(yīng)能承受水壓和濾料壓力。一般用磚、石或混凝土塊砌筑。池壁應(yīng)高出濾料0.5米，以防風(fēng)吹影響污水在濾池表面的均勻分布。(3)布水設(shè)備：設(shè)置布水設(shè)備的目的是為了使污水能夠均勻地分布在整個(gè)濾床上，因?yàn)橹挥性跒V床表面均勻地布水，才能充分發(fā)揮每一部分濾床的作用，提高濾池的工作效率。另外，布水器還應(yīng)不受風(fēng)力的影響，不易堵塞和易于清除。3、影響生物濾池性能的因素濾床高度、負(fù)荷率、回流比和供氧情況對(duì)濾池的工作性能有顯著的影響。(1)濾床高度在生物濾池內(nèi)，填料層不同高度的微生物量和種類各不相同。濾層上部污水中有機(jī)物濃度高，微生物單一，主要是繁殖速度快的細(xì)菌，生物膜厚，生物量大，有機(jī)物去除速度快。(2)負(fù)荷率生物濾池的負(fù)荷率有兩種表示方式，即有機(jī)負(fù)荷率和水力負(fù)荷率。有機(jī)負(fù)荷率：kgBOD5/(m3·d)和kgBOD5/(m2·d)

水力負(fù)荷率：m3/(m2/d)和m3/(m3/d)

3、回流①促使生物膜脫落，回流使水力負(fù)荷加大②改善衛(wèi)生狀況，提高水力負(fù)荷率③改善進(jìn)水水質(zhì)④穩(wěn)定進(jìn)水⑤增加濾床生物量⑥回流的缺點(diǎn)，回流使進(jìn)水有機(jī)物濃度降低，傳質(zhì)速度和生物降解速度減?。豢s短污水和濾料的接觸時(shí)間；難降解物質(zhì)積累；冬天使水溫下降。⑦回流條件，在下列三種情況下應(yīng)考慮回流：進(jìn)水有機(jī)物濃度高時(shí)(BOD5>200mg/L)；水量小無法維持最低水力負(fù)荷時(shí)；污水中存在高濃度有毒物質(zhì)時(shí)。4、供氧生物濾池一般靠自然通風(fēng)供氧。影響自然通風(fēng)效果的主要因素是濾池內(nèi)外的氣溫差和濾層高度。溫差越大，濾床的氣流阻力越小(空隙率大)，通風(fēng)量也就越大。濾床越高(塔濾)抽風(fēng)效果就越好。第四節(jié)厭氧生物處理厭氧生物處理法是利用兼性厭氧菌和專性厭氧菌來降解污水或污泥中的有機(jī)污染物，分解的最終產(chǎn)物是以甲烷為主的消化氣(即沼氣)，沼氣是可以作為能源利用的。厭氧生物處理法最早用于處理城市污水處理廠的沉淀污泥，稱為污泥消化。普通厭氧生物處理法，在構(gòu)筑物形式上主要采用普通消化池，主要缺點(diǎn)是水力停留時(shí)間長，沉淀污泥中溫消化時(shí)一般需20-30d。現(xiàn)在，厭氧生物處理技術(shù)不僅用于處理有機(jī)污泥、高濃度有機(jī)污水，而且還能夠有效地處理諸如城市污水這樣的低濃度污水。與好氧生物處理技術(shù)相比較，厭氧生物處理技術(shù)具有諸多的優(yōu)點(diǎn)，具有十分廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。①應(yīng)用范圍廣②能耗低③容積負(fù)荷高，反應(yīng)器容積小，占地少。④剩余污泥量少⑤氮、磷營養(yǎng)需要量較少⑥厭氧處理過程有一定的殺菌作用⑦厭氧活性污泥可以長期貯存厭氧處理法的缺點(diǎn)如下：①厭氧處理設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間長②處理后出水水質(zhì)差③厭氧生物處理系統(tǒng)的操作控制較復(fù)雜。二、厭氧生物處理法的基本原理有機(jī)物在厭氧條件下的消化降解過程分為三個(gè)階段，水解酸化階段(酸性發(fā)酵)、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段產(chǎn)甲烷價(jià)段(堿性發(fā)酵)(1)產(chǎn)酸細(xì)菌；(2)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌；(3)同型產(chǎn)乙酸細(xì)菌；(4)利用CO2和H2產(chǎn)甲烷菌；(5)分解乙酸產(chǎn)生甲烷菌三、影響厭氧生物處理的因素因甲烷發(fā)酵階段，控制整個(gè)厭氧消化過程，所以，厭氧發(fā)酵工藝的各項(xiàng)影響因素也以對(duì)甲烷菌的影響因素為準(zhǔn)。1、溫度細(xì)菌的生長與溫度有關(guān)，根據(jù)甲烷菌的生長對(duì)溫度的要求可以將甲烷菌分為三類，低溫甲烷菌(5-20℃)中溫甲烷菌(20-42℃)高溫甲烷菌(42-75℃)。2、pH值和酸堿度水解產(chǎn)酸菌及產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌對(duì)pH值的適應(yīng)范圍為5-8.5，而甲烷菌對(duì)pH值的適應(yīng)范圍為6.6-7.5之間。

3、營養(yǎng)比厭氧微生物的生長繁殖需按一定的比例攝取碳、氮、磷以及其他微量元素。工程上主要控制污泥或污水的碳、氮、磷比例，碳、氮、磷比控制為(200-300)：5：1為宜。在碳、氮、磷比例中，碳氮比對(duì)厭氧消化的影響更為重要。4、攪拌在污泥厭氧消化或高濃度有機(jī)污水的厭氧消化過程中，攪拌有利于新投入的新鮮污泥(或污水)與熟污泥(或稱消化污泥)的充分接觸，使反應(yīng)器內(nèi)的溫度、有機(jī)酸、厭氧菌分布均勻，并能防止消化池表面結(jié)成污泥殼，以利沼氣的釋放。5、有機(jī)負(fù)荷中溫2-3kgCOD/(m3·d)高溫4-6kgCOD/(m3·d)6、厭氧活性污泥厭氧活性污泥主要由厭氧微生物及其代謝的產(chǎn)物和吸附的有機(jī)物、無機(jī)物組成。厭氧活性污泥的濃度和性能與厭氧消化的效率有密切的關(guān)系。性狀良好的污泥是言氧消化效率的基礎(chǔ)保證。7、有毒物質(zhì)有許多物質(zhì)會(huì)毒害或抑制厭氧菌的生長和繁殖、破壞消化過程。1、厭氧接觸法工藝流程為了克服普通消化池不能保留或補(bǔ)充厭氧活性污泥的缺點(diǎn)，在消化池后設(shè)沉淀池，將沉淀污泥回流至消化池，形成厭氧接觸法。1—消化池2—沉淀池3—真空脫氣器2、厭氧接觸法的特點(diǎn)(1)通過污泥回流可以使消化池內(nèi)保持較高的污泥濃度，因此該工藝耐沖擊能力較強(qiáng)。(2)消化池的容積負(fù)荷較普通消化池高，但在高的污泥負(fù)荷下，厭氧接觸工藝也會(huì)產(chǎn)生類似好氧活性污泥法的污泥膨脹問題。(3)水力停留時(shí)間比普通消化池大大縮短，如常溫下，普通消化池為15-30d，而接觸法小于10d。(4)該工藝不僅可以處理溶解性有機(jī)污水，而且可以用于處理懸浮物較高的高濃度有機(jī)污水，但不宜過高，否則將使污泥的分離發(fā)生困難。(5)混合液經(jīng)沉淀后，出水水質(zhì)好，但存在混合液難于在沉淀池中進(jìn)行固液分離的缺點(diǎn)。一、脫氮原理污水脫氮技術(shù)可以分為物理化學(xué)脫氮和生物脫氮兩種技術(shù)。1、氮的吹脫處理水中氨氮以氨離子(NH4+)和游離氨(NH3)兩種形式保持平衡關(guān)系為：NH3+H2O?NH4++OH-第五節(jié)污水脫氮除磷2、污水生物脫氮原理傳統(tǒng)活性污泥法對(duì)氮、磷去除，只能是去除細(xì)菌細(xì)胞由于生理上的需要而攝取的數(shù)量，氮的去除率為20%-40%，而磷的去除率僅為10%-30%。污水生物處理中氮的轉(zhuǎn)化包括同化、氨化、硝化和反硝化作用。(1)同化作用。污水生物處理過程中，一部分氮(氨氮或有機(jī)氮)被同化成微生物細(xì)胞的組分。按細(xì)胞干重計(jì)算，微生物細(xì)胞中氮的含量約為12.5%。(2)氨化作用。有機(jī)氮化合物在氨化菌的作用下，分解、轉(zhuǎn)化為氨氮，這一過程稱為氨化反應(yīng)。以氨基酸為例，其反應(yīng)如下：RCHNH2COOH+O2=NH3+CO2+RCOOH(3)硝化作用。硝化作用是由硝化細(xì)菌經(jīng)過兩個(gè)過程，將氨氮轉(zhuǎn)化成亞硝酸氮和硝酸氮。氨氮的細(xì)菌氧化過程為：NH4++1.5O2=NO2-+H2O+2H+亞硝酸氮的細(xì)菌氧化過程為：NO2-+0.5O2=NO3-總反應(yīng)為：NH4++2O2=NO3-+H2O+2H+硝化反應(yīng)受下列因素影響：①溫度。最佳溫度大約是30℃。②溶解氧。DO濃度大于2mg/L。③