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废水生物降解

发布时间:2022-04-08 13:54:35

废水很容易酸化,是否意味着该废水生物可降解性能良好/

一、废水很容易酸化,有两种可能
1、生成有机酸:微生物在合适的条件下进行有氧的、无氧的呼吸作用,生化反应会产生氨基酸、脂肪酸等中间产物;有氧呼吸分解有机物时会产生CO2溶解于水中,两个作用都会使水酸化。
2、生成无机酸:可能是废水中的一些物质与另外的物质发生了化学反应, 生成了无机酸或无机酸的盐,使废水pH下降,呈现酸化现象。

综上所述,废水很容易酸化,并不完全意味着该废水生物可降解性能良好。

二、怎样才能判断废水生物可降解性能,方法如下:
1、测定该废水的CODcr,同一份样品测定BOD5,;
2、计算BOD/COD的比例,通常比值小于0.3不易生化降解;大于0.3是可生化降解。比值越高,就越容易生物降解。

⑵ 废水生物处理方法有哪些

主要借助微生物的分解作用把污水中有机物转化为简单的无机物,使污水得到净化。
1.按对氧气需求情况可分回为厌氧生物处理和好氧生物处理两大类。厌氧生物处理系利用厌氧微生物把有机物转化为有机酸,甲烷菌再把有机酸分解为甲烷、二氧化碳和氢等,如厌氧塘、化粪池、污泥的厌气消化和厌氧生物反应器等。好氧生物处理系采用机械曝气或自然曝气(如藻类光合作用产氧等)为污水中好氧微生物提供活动能源,促进好氧微生物的分解活动,使污水得到净化,如活性污泥、生物滤池、生物转盘、污水灌溉、氧化塘的功能。
2,。按答微生物的悬浮状态分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥法微生物悬浮在污水中,如氧化沟,a2o,传统活性污泥法,sbr等等。生物膜法微生物附着在载体上,如生物转盘法,生物流化床等等。

⑶ 什么叫废水的生化处理

废水的生物化学处理是废水处理系统中最重要的过程之一,简称生化处理。生化处理是利用微生物的生命活动过程将废水中的可溶性的有机物及部分不溶性的有机物有效地去除,使水得到净化。事实上,我们对生化处理并不是很陌生的,天然的水体中存在着一条食物链,即大鱼吃小鱼,小鱼吃
虾米,虾米吃小虫,小虫吃微生物,微生物吃污水,如果没有这条食物链,自然界就要乱套了。在天然的河流中,有着大量的、依靠有机物生活的微生物,它们日日夜夜地将人们排入河流中的有机物(如工业废水、农药化肥、粪便等等有机物质)氧化或还原,最终转化为无机物质,如果没有微生物的存在,我们周围的河流,少则几个月,多则一、二年,就会成为臭河了,只是由于微生物太微小太分散,以致人们的肉眼看不见罢了。而废水的生化处理工程则是在人工条件下对这一过程的强化。人们将无以计数的微生物全部集中在一个池子内,创造一个非常适合微生物繁殖、生长的环境(如温度、pH值、氧气、氮磷等营养物质),使微生物大量增殖,以提高其分解有机物的速度和效率。然后再往池内泵入废水,使废水中的有机物质在微生物的生命活动过程中得到氧化降解,使废水得到净化和处理。与其他处理方法相比,生化法具有能耗低、不加药、处理效果好、处理费用低等特点。

⑷ 污水处理中生物法有哪几种

1. 活性污泥法
是当前应用最为广泛的一种生物处理技术。活性污泥是一种回由无数细菌答和其他微生物组成的絮凝体,其表面有一多糖类粘质层。活性污泥法就是利用这种活性污泥的吸附、氧化作用,去除废水澡的有机污染物。
2.生物膜法
污水连续流经固体填料(碎石、塑料填料等),在填料上就会生成污泥状的生物膜,生物膜中繁殖着大量的微生物,起到与活性污泥同样的净化污水的作用。
3.自然生物处理法
利用在自然条件下生长、繁殖的微生物(不加以人工强化或略加强化)处理废水的技术。其主要特征是工艺简单,建设与运行费用都较低,但受自然条件的制约。主要的处理技术是稳定塘和土地处理法。
4. 氧生物处理法
厌氧生物处理是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌在无氧条件下降解有机污染物的处理技术。有机污泥、某些高浓度有机污染物理的工业废水,如屠宰场、酒精厂废水等适宜于用厌氧生物处理法处理。用于厌氧处理的构筑物最普通的是消化池,最近一、二十年来这个领域有很大发展,开创了一系列新型、高效的厌氧处理构筑物,如厌氧滤池、上流式厌氧污泥床、厌氧转盘、挡板式厌氧反应器以及复合厌氧反应器等。

⑸ 废水生物处理机理是什么

废水生物处理大概包括活性污泥法和生物膜法。其本质是人工强化自专然的微生物降解有属机废物的过程。废水生物处理过程,是经人工培育驯化得到的微生物群体,对废水中的有机物产生吸附并把有机物当作食物进行消化分解,这样微生物群体得到持续生存,同时污水水质得到净化。

⑹ 废水厌氧生物处理的原理

在厌氧处理过程中,废水中的有机物经大量微生物的共同作用,被最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨等。在此过程中,不同微生物的代谢过程相互影响,相互制约,形成了复杂的生态系统。对高分子有机物的厌氧过程的叙述,有助于我们了解这一过程的基本内容。
高分子有机物的厌氧降解过程可以被分为四个阶段:水解阶段、发酵(或酸化)阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段。
(1)水解阶段
水解可定义为复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程。
高分子有机物因相对分子量巨大,不能透过细胞膜,因此不可能为细菌直接利用。它们在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子。例如,纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖,淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖,蛋白质被蛋白质酶水解为短肽与氨基酸等。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。水解过程通常较缓慢,因此被认为是含高分子有机物或悬浮物废液厌氧降解的限速阶段。多种因素如温度、有机物的组成、水解产物的浓度等可能影响水解的速度与水解的程度。水解速度的可由以下动力学方程加以描述:ρ=ρo/(1+Kh.T)
ρ ——可降解的非溶解性底物浓度(g/L);
ρo———非溶解性底物的初始浓度(g/L);
Kh——水解常数(d^-1);
T——停留时间(d)
(2)发酵(或酸化)阶段
发酵可定义为有机物化合物既作为电子受体也是电子供体的生物降解过程,在此过程中溶解性有机物被转化为以挥发性脂肪酸为主的末端产物,因此这一过程也称为酸化。
在这一阶段,上述小分子的化合物发酵细菌(即酸化菌)的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。发酵细菌绝大多数是严格厌氧菌,但通常有约1%的兼性厌氧菌存在于厌氧环境中,这些兼性厌氧菌能够起到保护像甲烷菌这样的严格厌氧菌免受氧的损害与抑制。这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等,产物的组成取决于厌氧降解的条件、底物种类和参与酸化的微生物种群。与此同时,酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质,因此,未酸化废水厌氧处理时产生更多的剩余污泥。
在厌氧降解过程中,酸化细菌对酸的耐受力必须加以考虑。酸化过程pH下降到4时能可以进行。但是产甲烷过程pH值的范围在6.5~7.5之间,因此pH值的下降将会减少甲烷的生成和氢的消耗,并进一步引起酸化末端产物组成的改变。
(3)产乙酸阶段
在产氢产乙酸菌的作用下,上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。
其某些反应式如下:
CH3CHOHCOO-+2H2O —> CH3COO-+HCO3-+H++2H2 ΔG’0=-4.2KJ/MOL
CH3CH2OH+H2O-> CH3COO-+H++2H2O ΔG’0=9.6KJ/MOL
CH3CH2CH2COO-+2H2O-> 2CH3COO-+H++2H2 ΔG’0=48.1KJ/MOL
CH3CH2COO-+3H2O-> CH3COO-+HCO3-+H++3H2 ΔG’0=76.1KJ/MOL
4CH3OH+2CO2-> 3CH3COO-+2H2O ΔG’0=-2.9KJ/MOL
2HCO3-+4H2+H+->CH3COO-+4H2O ΔG’0=-70.3KJ/MOL
(4)甲烷阶段
这一阶段,乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。
甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、二氧化碳和氢气等转化为甲烷的过程有两种生理上不同的产甲烷菌完成,一组把氢和二氧化碳转化成甲烷,另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷,前者约占总量的1/3,后者约占2/3。
最主要的产甲烷过程反应有:
CH3COO-+H2O->CH4+HCO3- ΔG’0=-31.0KJ/MOL
HCO3-+H++4H2->CH4+3H2O ΔG’0=-135.6KJ/MOL
4CH3OH->3CH4+CO2+2H2O ΔG’0=-312KJ/MOL
4HCOO-+2H+->CH4+CO2+2HCO3- ΔG’0=-32.9KJ/MOL
在甲烷的形成过程中,主要的中间产物是甲基辅酶M(CH3-S-CH2-SO3-)。
需要指出的是:一些书把厌氧消化过程分为三个阶段,把第一、第二阶段合成为一个阶段,称为水解酸化阶段。在这里我们则认为分为四个阶段能更清楚反应厌氧消化过程。
上述四个阶段的反应速度依废水的性质而异,在含纤维素、半纤维素、果胶和脂类等污染物为主的废水中,水解易成为速度限制步骤;简单的糖类、淀粉、氨基酸和一般蛋白质均能被微生物迅速分解,对含这类有机物的废水,产甲烷易成为限速阶段。虽然厌氧消化过程可分为以上四个过程,但是在厌氧反应器中,四个阶段是同时进行的,并保持某种程度的动态平衡。该平衡一旦被pH值、温度、有机负荷等外加因素所破坏,则首先将使产甲烷阶段受到抑制,其结果会导致低级脂肪酸的积存和厌氧进程的异常变化,甚至导致整个消化过程停滞。

⑺ 废水处理的基本方法是什么

废水中污染物多种多样,从污染物形态分,有溶解性的、胶体状的和悬浮状的污染物。从化学性质分,有有机污染物和无机污染物。有机污染物从生物降解的难易程度又可分为可生物降解的有机物和不可生物降解的有机物。废水处理即是利用各种技术措施将各种形态的污染物从废水中分离出来,或将其分解、转化为无害和稳定的物质,从而使废水得以净化的过程。根据所采用的技术措施的作用原理和去除对象,废水处理方法可分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三大类。

(一)废水的物理处理法

废水的物理处理法是利用物理作用来进行废水处理的方法,主要用于分离去除废水中不溶性的悬浮污染物。在处理过程中废水的化学性质不发生改变。主要工艺有筛滤截留、重力分离(自然沉淀和上浮)、离心分离等,使用的处理设备和构筑物有格栅和筛网、沉砂池和沉淀池、气浮装置、离心机、旋流分离器等。

1.格栅与筛网

格栅是由一组平行的金属栅条制成的具有一定间隔的框架。将其斜置在废水流经的渠道上,用于去除废水中粗大的悬浮物和漂浮物,以防止后续处理构筑物的管道阀门或水泵受到堵塞。筛网是由穿孔滤板或金属网构成的过滤设备,用于去除较细小的悬浮物。

2.沉淀法

沉淀法的基本原理是利用重力作用使废水中重于水的固体物质下沉,从而达到与废水分离的目的。这种工艺处理效果好,并且简单易行。因此,在废水处理中应用广泛,是一种重要的处理构筑物。在废水处理中,沉淀法主要应用于:①在沉砂池去除无机砂粒;②在初次沉淀池中去除重于水的悬浮状有机物;③在二次沉淀池去除生物处理出水中的生物污泥;④在混凝工艺之后去除混凝形成的絮凝体;⑤在污泥浓缩池中分离污泥中的水分,浓缩污泥。

3.气浮法

用于分离比重与水接近或比水小,靠自重难以沉淀的细微颗粒污染物。其基本原理是在废水中通入空气,产生大量的细小气泡,并使其附着于细微颗粒污染物上,形成比重小于水的浮体,上浮至水面,从而达到使细微颗粒与废水分离的目的。

4.离心分离

使含有悬浮物的废水在设备中高速旋转,由于悬浮物和废水质量不同,所受的离心不同,从而可使悬浮物和废水分离的方法。根据离心力的产生方式,离心分离设备可分为旋流分离器和离心机两种类型。

(二)废水的化学处理法

化学处理法是利用化学反应来分离、回收废水中的污染物,或将其转化为无害物质,主要工艺有中和、混凝、化学沉淀、氧化还原、吸附、离子交换等。

1.中和法

中和法是利用化学方法使酸性废水或碱性废水中和达到中性的方法。在中和处理中,应尽量遵循“以废治废”的原则,优先考虑废酸或废碱的使用,或酸性废水与碱性废水直接中和的可能性。其次才考虑采用药剂(中和剂)进行中和处理。

2.混凝法

混凝法是通过向废水中投入一定量的混凝剂,使废水中难以自然沉淀的胶体状污染物和一部分细小悬浮物经脱稳、凝聚、架桥等反应过程,形成具有一定大小的絮凝体,在后续沉淀池中沉淀分离,从而使胶体状污染物得以与废水分离的方法。通过混凝,能够降低废水的浊度、色度,去除高分子物质,呈悬浮状或胶体状的有机污染物和某些重金属物质。

3.化学沉淀法

化学沉淀法是通过向废水中投入某种化学药剂,使之与废水中的某些溶解性污染物质发生反应,形成难溶盐沉淀下来,从而降低水中溶解性污染物浓度的方法。化学沉淀法一般用于含重金属工业废水的处理。根据使用的沉淀剂的不同和生成的难溶盐的种类,化学沉淀法可分为氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法和钡盐沉淀法。

4.氧化还原法

氧化还原法是利用溶解在废水中的有毒有害物质,在氧化还原反应中能被氧化或还原的性质,把它们转变为无毒无害物质的方法。废水处理使用的氧化剂有臭氧、氯气、次氯酸钠等,还原剂有铁、锌、亚硫酸氢钠等。

5.吸附法

吸附法是采用多孔性的固体吸附剂,利用同一液相界面上的物质传递,使废水中的污染物转移到固体吸附剂上,从而使之从废水中分离去除的方法。具有吸附能力的多孔固体物质称为吸附剂。根据吸附剂表面吸附力的不同,可分为物理吸附、化学吸附和离子交换性吸附。在废水处理中所发生的吸附过程往往是几种吸附作用的综合表现。废水中常用的吸附剂有活性炭、磺化煤、沸石等。

6.离子交换法

离子交换是指在固体颗粒和液体的界面上发生的离子交换过程。离子交换水处理法是利用离子交换剂对物质的选择性交换能力去除水和废水中的杂质和有害物质的方法。

7.膜分离

可使溶液中一种或几种成分不能透过,而其他成分能透过的膜,称为半透膜。膜分离是利用特殊的半透膜的选择性透过作用,将废水中的颗粒、分子或离子与水分离的方法,包括电渗析、扩散渗析、微过滤、超过滤和反渗透

(三)废水的生物处理法

在自然界中,栖息着巨量的微生物。这些微生物具有氧化分解有机物并将其转化成稳定无机物的能力。废水的生物处理法就是利用微生物的这一功能,并采用一定的人工措施,营造有利于微生物生长、繁殖的环境,使微生物大量繁殖,以提高微生物氧化、分解有机物的能力,从而使废水中的有机污染物得以净化的方法。根据采用的微生物的呼吸特性,生物处理可分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。根据微生物的生长状态,废水生物处理法又可分为悬浮生长型(如活性污泥法)和附着生长型(生物膜法)。

1.好氧生物处理法

好氧生物处理是利用好氧微生物,在有氧环境下,将废水中的有机物分解成二氧化碳和水。好氧生物处理效率高,使用广泛,是废水生物处理中的主要方法。好氧生物处理的工艺很多,包括活性污泥法、生物滤池、生物转盘、生物接触氧化等工艺。

2.厌氧生物处理法

厌氧生物处理是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌在无氧条件下降解有机污染物的处理技术,最终产物为甲烷、二氧化碳等。多用于有机污泥、高浓度有机工业废水,如啤酒废水、屠宰厂废水等的处理,也可用于低浓度城市污水的处理。污泥厌氧处理构筑物多采用消化池,最近20多年来,开发出了一系列新型高效的厌氧处理构筑物,如升流式厌氧污泥床、厌氧流化床、厌氧滤池等。

3.自然生物处理法

自然生物处理法即利用在自然条件下生长、繁殖的微生物处理废水的技术。主要特征是工艺简单,建设与运行费用都较低,但净化功能易受到自然条件的制约。主要的处理技术有稳定塘和土地处理法。

(四)废水处理工艺流程

由于废水中污染物成分复杂,单一处理单元不可能去除废水中全部污染物,常需要多个处理单元有机组合成适宜的处理工艺流程。确定废水处理工艺的主要依据是所要达到的处理程度。而处理程度又主要取决于原废水的性质、处理后废水的出路以及接纳处理后废水水体的环境标准和自净能力。

1.城市废水的一般处理工艺流程

其主要任务是去除城市废水中含有的悬浮物和溶解性有机物。一般处理工艺流程,根据不同的处理程度,可分为预处理、一级处理、二级处理和三级处理。

(1)预处理:主要工艺包括格栅、沉砂池,用于去除城市污水中的粗大悬浮物和比重大的无机砂粒,以保护后续处理设施正常运行并减轻负荷。

(2)一级处理:一级处理一般为物理处理,主要去除污水中的悬浮状固体物质。悬浮物去除率为50%~70%,有机物去除率为25%左右,一般达不到排放标准。因此一级处理属于二级处理的前处理。主要工艺为沉淀池。

(3)二级处理:二级处理为生物处理,用于大幅度去除污水中呈胶体或溶解性的有机物,有机物去除率可达90%以上,处理后出水BOD可降至20~30毫克/升,达到国家规定的污水排放标准。主要工艺有活性污泥法、生物膜法等。

(4)三级处理:在二级处理之后,用于进一步去除残存在废水中的有机物和氮磷,以满足更严格的废水排放要求或回用要求。采用的工艺有生物除氮脱磷法,或混凝沉淀、过滤、吸附等一些物化方法。

2.工业废水的处理工艺流程

由于工业废水水质成分复杂,且随行业、生产工艺流程、原料的变化而变化,故没有通用的工艺流程。

⑻ 使用生物技术方法的废水处理

生物强化技术的主要特点 生物强化技术是一种利用生物治理废水的高效技术,在废水治理中具有广阔的应用前景。与传统的活性污泥法相比,生物强化技术更体现出易于操作、针对性强等优点,这种废水处理技术主要研究并投放特殊菌种进入污水,通过其新陈代谢,将分解并吸收废水中的一些物质,净化污水,具有明显的低成本、高效率等特点,所以在近期成为废水处理领域的重要研究方向。 首先来看其技术原理。所谓生物强化技术,就是以生物制住生物,以菌制菌,向自然菌群中投入特殊的微生物以增强生物力量,并对污水等特定环境或特殊污染物加以反应。按投入菌种与底质之间的不同作用,可分为直接作用与共代谢作用两种方式。 其中,直接作用是以驯化、筛选、诱变、基因重组等一系列关键技术的实施,获得一批以污水为主要能源的微生物,然后复制投入一定数量,对目标物质进行降解,达到去除污染的目标,这种技术方法使用的菌株大多通过质粒育种和基因工程获取。共代谢作用则是针对废水中的一些有害物质,在一定条件下降解,改变其化学结构,从而降低物质的有害性,主要包括菌株通过新陈代谢将二级基质共同氧化、不同微生物之间的协同作用、休眠细胞对污染物降解等三种类型。这三种类型所采取的原理有所不同,例如不同微生物协同,是因为有些污染物的降解必须以两种甚至多种微生物共同作用才能完成,通过几种微生物的交替作用,微生物制造氧化物,然后氧化物再被另一种微生物降解,多次作用后彻底消除污染物。再如休眠细胞降解,由于处于休眠状态的微生物在含有不同有机物的污水中会产生不同的酶,在一定条件下可以相互作用,降解废水中的不同有机物。 其次来看其应用。生物强化技术作用用于焦化废水、印染废水和制药废水等几个领域。焦化废水因成分复杂,无机物和有机物的种类多,被列为难以降解工业废水,一般通过投放高效菌种,以固定化、高效降解微生物法等强化技术来进行处理。而印染废水中的有机物含量非常大,以前采用生物膜法来处理,无法有效去除其中的有机物,通过应用高效脱氧色菌和pva降解菌,加快生物膜的形成速度,稳定性好,效率高。对于制药废水,近年通常以混合菌种加以处理,并得到广泛推广。因为混合菌比单一菌种具备更强的降解能力,降解速度和降解效率明显提升,并且在稳定性和抑制其他杂菌生长等方面有大幅改善,这些特性单靠单一菌种根本无法完成。 总的说来,由于成本低廉、操作简单、效率较高,生物技术在污水处理领域不断得到推广,并取得显著效果。随着对生物膜法和生物强化等生物技术的深入研究,发展出越来越多污水处理技术,成本降低和效益提升日渐突出,我们只有不断吸收国际上先进的生物技术信息,勇于创新,敢于实践,才能逐渐提高国内污水处理的系统性水平

⑼ 废水生物处理的目的

你好,这个废水生物处理主要是通过微生物来消化分解有害环境的物质,把有害物质转化成比较环保,对生态环境影响少的物质,是一种比较环保安全的方式,因此,目的就是保护环境,减少有害物质排出生态环境。

⑽ 浅谈废水生物处理的方法有哪些

废水生物处理法主要有:

生物化学法

生物化学法指通过微生物处理含重金属废水,将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法。该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通过异化的硫酸盐还原作用,将硫酸盐还原成H2S,废水中的重金属离子可以和所产生的H2S反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除,同时H2SO4的还原作用可将SO42-转化为S2-而使废水的pH值升高。因许多重金属离子氢氧化物的离子积很小而沉淀。有关研究表明,生物化学法处理含Cr6+浓度为30—40mg/L的废水去除率可达99.67%—99.97%。有人还利用家畜粪便厌氧消化污泥进行矿山酸性废水重金属离子的处理,结果表明该方法能有效去除废水中的重金属。赵晓红等人用脱硫肠杆菌(SRV)去除电镀废水中的铜离子,在铜质量浓度为246.8 mg/L的溶液,当pH为4.0时,去除率达99.12%。[2]

生物絮凝法

生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外,具有絮凝活性的代谢物。一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成,分子中含有多种官能团,能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。至目前为止,对重金属有絮凝作用的约有十几个品种,生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu2+、 Hg2+、Ag+、Au2+等重金属离子形成稳定的鳌合物而沉淀下来。应用微生物絮凝法处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好,且生长快、易于实现工业化等特点。此外,微生物可以通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能的菌株。因而微生物絮凝法具有广阔的应用前景。[2]

生物吸附法

生物吸附法是利用生物体本身的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子,再通过固液两相分离去除水溶液中的金属离子的方法。利用胞外聚合物分离金属离子,有些细菌在生长过程中释放的蛋白质,能使溶液中可溶性的重金属离子转化为沉淀物而去除。生物吸附剂具有来源广、价格低、吸附能力强、易于分离回收重金属等特点,已经被广泛应用。[2]

需氧生物处理法

利用需氧微生物在有氧条件下将废水中复杂的有机物分解的方法。生活污水中的典型有机物是碳水化合物、合成洗涤剂、脂肪、蛋白质及其分解产物如尿素、甘氨酸、脂肪酸等。这些有机物可按生物体系中所含元素量的多寡顺序表示为 COHNS。

生物体系中这些反应有赖于生物体系中的酶来加速。酶按其催化反应分为:氧化还原酶:在细胞内催化有机物的氧化还原反应,促进电子转移,使其与氧化合或脱氢。可分为氧化酶和还原酶。氧化酶可活化分子氧,作为受氢体而形成水或过氧化氢。还原酶包括各种脱氢酶,可活化基质上的氢,并由辅酶将氢传给被还原的物质,使基质氧化,受氢体还原。水解酶:对有机物的加水分解反应起催化作用。水解反应是在细胞外产生的最基本的反应,能将复杂的高分子有机物分解为小分子,使之易于透过细胞壁。如将蛋白质分解为氨基酸,将脂肪分解为脂肪酸和甘油,将复杂的多糖分解为单糖等。此外还有脱氨基、脱羧基、磷酸化和脱磷酸等酶。

许多酶只有在一些称为辅酶和活化剂的特殊物质存在时才能进行催化反应,钾、钙、镁、锌、钴、锰、氯化物、磷酸盐离子在许多种酶的催化反应中是不可缺少的辅酶或活化剂。

在需氧生物处理过程中,污水中的有机物在微生物酶的催化作用下被氧化降解,分三个阶段:第一阶段,大的有机物分子降解为构成单元──单糖、氨基酸或甘油和脂肪酸。在第二阶段中,第一阶段的产物部分地被氧化为下列物质中的一种或几种:二氧化碳、水、乙酰基辅酶A、α-酮戊二酸(或称 α-氧化戊二酸)或草醋酸(又称草酰乙酸)。第三阶段(即三羧酸循环,是有机物氧化的最终阶段)是乙酰基辅酶A、α-酮戊二酸和草醋酸被氧化为二氧化碳和水。有机物在氧化降解的各个阶段,都释放出一定的能量。

在有机物降解的同时,还发生微生物原生质的合成反应。在第一阶段中由被作用物分解成的构成单元可以合成碳水化合物、蛋白质和脂肪,再进一步合成细胞原生质。合成能量是微生物在有机物的氧化过程中获得的。[2]

厌氧生物处理法

主要用于处理污水中的沉淀污泥,因而又称污泥消化,也用于处理高浓度的有机废水。这种方法是在厌氧细菌或兼性细菌的作用下将污泥中的有机物分解,最后产生甲烷和二氧化碳等气体,这些气体是有经济价值的能源。中国大量建设的沼气池就是具体应用这种方法的典型实例。消化后的污泥比原生污泥容易脱水,所含致病菌大大减少,臭味显著减弱,肥分变成速效的,体积缩小,易于处置。城市污水沉淀污泥和高浓度有机废水的完全厌氧消化过程可分为三个阶段(见图)。在第一阶段,污泥中的固态有机化合物借助于从厌氧菌分泌出的细胞外水解酶得到溶解,并通过细胞壁进入细胞中进行代谢的生化反应。在水解酶的催化下,将复杂的多糖类水解为单糖类,将蛋白质水解为缩氨酸和氨基酸,并将脂肪水解为甘油和脂肪酸。第二阶段是在产酸菌的作用下将第一阶段的产物进一步降解为比较简单的挥发性有机酸等,如乙酸、丙酸、丁酸等挥发性有机酸,以及醇类、醛类等;同时生成二氧化碳和新的微生物细胞。[2]

反应原理

第一、二阶段又称为液化过程。第三阶段是在甲烷菌的作用下将第二阶段产生的挥发酸转化成甲烷和二氧化碳,因此又称为气化过程,其反应可用下式表示:

一些有机酸或醇的气化过程举例如下:

乙酸:

CH3COOH─→CO2+CH4

丙酸:

4CH3CH2COOH+2H2O─→5CO2+7CH4

甲醇:

4CH3OH─→CO2+3CH4+2H2O

乙醇:

2CH3CH2OH+CO2─→2CH3COOH+CH4

为了使厌氧消化过程正常进行,必须将温度、pH值、氧化还原电势等保持在一定的范围内,以维持甲烷菌的正常活动,保证及时地和完全地将第二阶段产生的挥发酸转化成甲烷。

生物化学反应的速度直接受温度的影响。进行厌氧消化的微生物有两类:中温消化菌和高温消化菌。前者的适应温度范围为17~43℃,最佳温度为32~35℃;后者则在50~55℃具有最佳反应速度。

近年来,厌氧消化处理法发展到应用于处理高浓度有机废水,如屠宰场废水、肉类加工废水、制糖工业废水、酒精工业废水、罐头工业废水、亚硫酸盐制浆废水等,比采用需氧生物处理法节省费用。

利用生物法处理废水的具体方法有活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、土地处理系统和污泥消化等。[2]

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