第二章廢水生物處理基本原理(已修改)
2025-04-16 23:48 本頁面
【正文】 第二章 廢水生物處理基本原理第一節(jié) 廢水好氧生物處理原理一、好氧生物處理的基本生物過程所謂“好氧”：是指這類生物必須在有分子態(tài)氧氣（O2）的存在下，才能進行正常的生理生化反應(yīng)，主要包括大部分微生物、動物以及我們?nèi)祟?；所謂“厭氧”：是能在無分子態(tài)氧存在的條件下，能進行正常的生理生化反應(yīng)的生物，如厭氧細菌、酵母菌等。好氧生物處理過程的生化反應(yīng)方程式：① 分解反應(yīng)（又稱氧化反應(yīng)、異化代謝、分解代謝） 異氧微生物 CHONS + O2 CO2 + H2O + NH3 + SO42 +188。+能量（有機物的組成元素）② 合成反應(yīng)（也稱合成代謝、同化作用） C、H、O、N、S + 能量 C5H7NO2③微生物 內(nèi)源呼吸（也稱細胞物質(zhì)的自身氧化） C5H7NO2 + O2 CO2 + H2O + NH3 + SO42 +188。+能量在正常情況下，各類微生物細胞物質(zhì)的成分是相對穩(wěn)定的，一般可用下列實驗式來表示：細菌：C5H7NO2；真菌：C16H17NO6；藻類：C5H8NO2；原生動物：C7H14NO3分解與合成的相互關(guān)系：1）二者不可分，而是相互依賴的；a、分解過程為合成提供能量和前物，而合成則給分解提供物質(zhì)基礎(chǔ)；b、分解過程是一個產(chǎn)能過程，合成過程則是一個耗能過程。2)對有機物的去除，二者都有重要貢獻；3）合成量的大小，對后續(xù)污泥的處理有直接影響（污泥的處理費用一般可以占整個城市污水處理廠的40~50%）。不同形式的有機物被生物降解的歷程也不同：一方面：結(jié)構(gòu)簡單、小分子、可溶性物質(zhì)，直接進入細胞壁；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、大分子、膠體狀或顆粒狀的物質(zhì)，則首先被微生物吸附，隨后在胞外酶的作用下被水解液化成小分子有機物，再進入細胞內(nèi)。另一方面：有機物的化學結(jié)構(gòu)不同，其降解過程也會不同，如：糖類；脂類；蛋白質(zhì)二、影響好氧生物處理的主要因素① 溶解氧（DO）： 約1~2mg/l；② 水溫：是重要因素之一，在一定范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，生化反應(yīng)的速率加快，增殖速率也加快；細胞的組成物如蛋白質(zhì)、核酸等對溫度很敏感，溫度突升或降并超過一定限度時，會有不可逆的破壞；最適宜溫度 15~30176。C； 40176。C 或 10176。C后，會有不利影響。③ 營養(yǎng)物質(zhì)：細胞組成中，C、H、O、N約占90~97%；其余3~10%為無機元素，主要的是P；生活污水一般不需再投加營養(yǎng)物質(zhì)；而某些工業(yè)廢水則需要，一般對于好氧生物處理工藝，應(yīng)按BOD : N : P = 100 : 5 : 1 投加N和P；其它無機營養(yǎng)元素：K、Mg、Ca、S、Na等；微量元素： Fe、Cu、Mn、Mo、Si、硼等；④ pH值：~；pH ，真菌將占優(yōu)勢，引起污泥膨脹；另一方面，微生物的活動也會影響混合液的pH值。⑤ 有毒物質(zhì)（抑制物質(zhì)）：重金屬；氰化物；H2S；鹵族元素及其化合物；酚、醇、醛等；⑥ 有機負荷率：污水中的有機物本來是微生物的食物，但太多時，也會不利于微生物；⑦ 氧化還原電位：好氧細菌：+300 ~ 400 mV， 至少要求大于+100 mV；厭氧細菌：要求小于+100 mV，對于嚴格厭氧細菌，則100 mV，甚至300 mV。第二節(jié) 廢水厭氧生物處理原理廢水厭氧生物處理在早期又被稱為厭氧消化、厭氧發(fā)酵；是指在厭氧條件下由多種（厭氧或兼性）微生物的共同作用下，使有機物分解并產(chǎn)生CH4和CO2的過程。一、厭氧生物處理中的基本生物過程——階段性理論兩階段理論：20世紀30~60年代，被普遍接受的是“兩階段理論”圖1厭氧反應(yīng)的兩階段理論圖示內(nèi)源呼吸產(chǎn)物堿性發(fā)酵階段酸性發(fā)酵階段水解胞外酶胞內(nèi)酶產(chǎn)甲烷菌胞內(nèi)酶產(chǎn)酸菌不溶性有機物可溶性有機物細菌細 胞脂肪酸、醇類、HCO2其它產(chǎn)物細菌細胞COCH4第一階段：發(fā)酵階段，又稱產(chǎn)酸階段或酸性發(fā)酵階段；主要功能是水解和酸化，主要產(chǎn)物是脂肪酸、醇類、CO2和H2等；主要參與反應(yīng)的微生物統(tǒng)稱為發(fā)酵細菌或產(chǎn)酸細菌；這些微生物的特點是：1）生長速率快，2）對環(huán)境條件的適應(yīng)性（溫度、pH等）強。第二階段：產(chǎn)甲烷階段，又稱堿性發(fā)酵階段；是指產(chǎn)甲烷菌利用前一階段的產(chǎn)物，并將其轉(zhuǎn)化為CH4和CO2；主要參與反應(yīng)的微生物被統(tǒng)稱為產(chǎn)甲烷菌（Methane producing bacteria）；產(chǎn)甲烷細菌的主要特點是：1）生長速率慢，世代時間長；2）對環(huán)境條件（溫度、pH、抑制物等）非常敏感，要求苛刻。三階段理論對厭氧微生物學的深入研究后，發(fā)現(xiàn)將厭氧消化過程簡單地劃分為上述兩個過程，不能真實反映厭氧反應(yīng)過程的本質(zhì)；厭氧微生物學的研究
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