A. 在有机废水生物处理中起主要作用的有哪些营养类型的
废水生物处理方法有:
1,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Cr 6+浓度为30—40mg/L的废水去除率可达99.67%—99.97%[11]。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[12]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。
3,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。
4,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。在废水需氧生物处理中全部反应可用以下两式表示:
微生物细胞+COHNS+O2─→ 较多的细胞+CO2+H2O+NH3
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。
5,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〖HTK〗污泥消化〖HT〗,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。
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〖HTK〗活性污泥法〖HT〗、〖HTK〗生物膜法〖HT〗、〖HTK〗氧化塘法〖HT〗、〖HTK〗土地处理系统〖HT〗和污泥消化等。〖HT〗。
B. 什么是氧化塘处理废水的特点其降解和去除污染物的原理是什么
氧化塘处理废水的特点
稳定塘旧称氧化塘或生物塘,是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。其净化过程与自然水体的自净过程相似。通常是将土地进行适当的人工修整,建成池塘,并设置围堤和防渗层,依靠塘内生长的微生物来处理污水。主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。
降解和去除污染物运行原理
稳定塘是以太阳能为初始能量,通过在塘中种植水生植物,进行水产和水禽养殖,形成人工生态系统,在太阳能(日光辐射提供能量)作为初始能量的推动下,通过稳定塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化,将进入塘中污水的有机污染物进行降解和转化,最后不仅去除了污染物,而且以水生植物和水产、水禽的形式作为资源回收,净化的污水也可作为再生资源予以回收再用,使污水处理与利用结合起来,实现污水处理资源化。
人工生态系统利用种植水生植物、养鱼、鸭、鹅等形成多条食物链。其中,不仅有分解者生物即细菌和真菌,生产者生物即藻类和其他水生植物,还有消费者生物,如鱼、虾、贝、螺、鸭、鹅、野生水禽等,三者分工协作,对污水中的污染物进行更有效地处理与利用。如果在各营养级之间保持适宜的数量比和能量比,就可建立良好多生态平衡系统。污水进入这种稳定塘其中的有机污染物不仅被细菌和真菌降解净化,而其降解的最终产物,一些无机化合物作为碳源,氮源和磷源,以太阳能为初始能量,参与到食物网中的新陈代谢过程,并从低营养级到高营养级逐级迁移转化,最后转变成水生作物、鱼、虾、蚌、鹅、鸭等产物,从而获得可观的经济效益。
氧化塘的类型
按照塘内微生物的类型和供氧方式来划分,稳定塘可以分为以下四类:
好氧塘:好氧塘是一种菌藻共生的污水好氧生物处理塘。深度较浅,一般为0.3~0.5m。阳光可以直接射透到塘底,塘内存在着细菌、原生动物和藻类,由藻类的光合作用和风力搅动提供溶解氧,好氧微生物对有机物进行降解。
兼性塘:有效深度介于1.0~2.0m。上层为好氧区;中间层为兼性区;塘底为厌氧区,沉淀污泥在此进行厌氧发酵。兼性塘是在各种类型的处理塘中最普遍采用的处理系统。
厌氧塘:塘水深度一般在2m以上,最深可达4~5m。厌氧塘水中溶解氧很少,基本上处于厌氧状态。
曝气塘:塘深大于2m,采取人工曝气方式供氧,塘内全部处于好氧状态。曝气塘一般分为好氧曝气塘和兼性曝气塘两种。
此外,还有其他一些类型的稳定塘:
深度处理塘——作用是进一步提高二级处理水的出水水质。
水生植物塘——在塘内种植一些纤维管束水生植物,比如芦苇、水花生、水浮莲、水葫芦等,能够有效地去除水中的污染物,尤其是对氮磷有较好的去除效果。
生态系统塘——在塘内养殖鱼、蚌、螺、鸭、鹅等,这些水产水禽与原生动物、浮游动物、底栖动物、细菌、藻类之间通过食物链构成复杂的生态系统,既能进一步净化水质,又可以使出水中藻类的含量降低。
由于稳定塘具有很多类型,所以可以组合成多种不同的流程来处理不同类型的废水。
C. 简述有机污水厌氧生物处理过程的机理
根据厌氧四阶段来解释
(1)第一阶段:水解、发酵阶段(发酵性细菌)
由厌氧或兼性厌氧发酵性细菌起主要作用.主要功能有两种:(1)水解-在胞外酶的作用下将不溶性有机物水解成可溶性有机物;(2)酸化-将可溶性大分子有机物转化成脂肪酸、醇类等.
这些细菌的水解过程较缓慢,并受多种因素(pH、SRT、有机物种类等)影响,有时会成为厌氧反应的限速步骤.
(2)第二阶段:产氢产乙酸阶段阶段(产氢产乙酸菌)
厌氧或兼性厌氧产氢产乙酸细菌在厌氧消化中的生理功能是将第一阶段的发酵产物如高级脂肪酸和醇类等氧化分解成乙酸、 H2和CO2 ,为产甲烷菌提供合适的基质.
主要的反应过程如下:
CH3CH2COOH +2H2O→CH3COOH+CO2+3H2
CH3CH2OH+H2O→CH3COOH+2H2
(3)第三阶段:耗氢产乙酸阶段阶段(同型产乙酸菌)
同型产乙酸菌,它们既能利用H2、CO2生成乙酸,也能代谢糖类生成乙酸.
2CO2+4H2→CH3COOH+2H2O
C6H12O6→3CH3COOH
(4)第四阶段:产甲烷阶段(耗乙酸产甲烷菌、耗氢产甲烷菌)
由严格厌氧的产甲烷菌群来完成,其主要功能是将产乙酸菌的产物乙酸、甲醇、甲胺、H2/CO2等转化为CH4和CO2 .
生成CH4的主要反应如下:
CH3COOH→CH4+CO2
CH3COONH4+H2O→CH4+NH4HCO3
4H2+CO2→CH4+2H2O
4HCOOH→CH4+3CO2+2H2O
4CH3OH→3CH4+CO2+2H2O
在此过程中,可降解的有机物逐渐被厌氧菌群分解利用,产生沼气,有机氮被分解形成氨氮,有机分解形成磷酸盐,导致厌氧消化液的高氨氮高磷特性.
D. 有机废水的简介
有机废水一般是指由造纸、皮革及食品等行业排出的在2000mg/L以上废水。这些废水中含版有大量的碳权水化合物、脂肪、蛋白、纤维素等有机物,如果直接排放,会造成严重污染。有机废水按其性质来源可分为三大类:
(1)易于生物降解有机废水;
(2)有机物可以降解,但含有害物质的废水;
(3)难生物降解的和有害的有机废水。 有机废水水质特点:
1、有机物浓度高。COD一般在2000mg/以上,有的甚至高达几万乃至几十万mg/L,相对而言,BOD较低,很多废水BOD与COD的比值小于0.3。
2、成分复杂。含有毒性物质废水中有机物以芳香族化合物和杂环化合物居,还多含有硫化物、氮化物、重金属和有毒有机物。
3、 色度高,有异味。有些废水散发出刺鼻恶臭,给周围环境造成不良影响。
4、 具有强酸强碱性。工业产生的有机废水中,酸、碱类众多,往往具有强酸或强碱性。
5、不易生物降解有机废水中所含的有机污染物结构复杂,如蔡环是由10个碳原子组成的离域共扼键,结构相当稳定,难以降解。这类废水中大多数的BODSC/OD极低,生化性差,且对微生物有毒性,难以用一般的生化方法处理。
E. 有机废水主要都包含什么
有机废水一般是指由造纸、皮革及食品等行业排出的在2000mg/L以上废水。有机废水就是以有机污染物为主的废水,有机废水易造成水质富营养化,危害比较大。这些废水中含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白、纤维素等有机物,如果直接排放,会造成严重污染。有机废水按其性质来源可分为三大类:易于生物降解有机废水;有机物可以降解,但含有害物质的废水;含有难降解生物和有害的有机废水。