廢水生化處理基礎(chǔ)

廢水生化處理根底第一講廢水處理物理、化學(xué)、生物法優(yōu)缺點分析1、污水處理的物理法污水處理的物理法是通過沉淀，過濾處理，凈化污水。優(yōu)點：不需要可怕會殘留化學(xué)物質(zhì)〔污水處理所用的〕、物理法速率較快，只是預(yù)備工作較多。缺點：可能會處理的不干凈。2、污水處理的化學(xué)法污水處理的化學(xué)法是指向廢水中參加化學(xué)藥劑如明礬等化學(xué)藥品，使其與污染物發(fā)生化學(xué)反響而生成無害物的過程。優(yōu)點：化學(xué)法不必基建、且原污水中的物質(zhì)處理的干凈、時間周期較長，可持續(xù)性不錯。缺點：運行期間需要添加化學(xué)藥劑，可能會殘留化學(xué)物質(zhì)〔污水處理所用的〕、前期預(yù)備周期慢。3、污水處理的生物法污水處理的生物法是利用微生物降解代謝有機物為無機物來處理廢水。通過人為的制造適于微生物生存和生殖的環(huán)境，使之大量生殖，以提高其氧化分解有機物的效率。優(yōu)點：與化學(xué)法相比，微生物處理法具有經(jīng)濟、高效的優(yōu)點，并可實現(xiàn)無害化、資源化，所以長期以來始終占重要位置。缺點：生物法需要基建，占地面積大，水量比較大的話適宜。從污水處理的歷史來看,早期的污水處理都是物理法、化學(xué)法,簡潔的說就是機械隔離,投加絮凝劑,物理自由沉淀,但是這樣的方法導(dǎo)致藥耗量很大,污泥量極大,所以之后的污水處理普遍轉(zhuǎn)向生物法,即通過活性污泥來分解污水中的有機物。污水處理廠分一級、一級強化、二級、三級等,只有在二級及以后的才是實行生物法。其次講廢水生物化學(xué)處理根底1、在好氧條件下，廢水中有機物的去除主要是由哪幾個生物過程完成的？請分別給出其反響方程式。分解反響〔氧化反響、異化代謝、分解代謝〕CHONS(有機物的組成元素)+O2→CO2+H2O+NH3+SO42-+…+能量合成反響〔合成代謝、同化作用〕CHONS+能量→C5H7N02〔細胞物質(zhì)〕內(nèi)源呼吸〔細胞物質(zhì)的自身氧化〕C5H7N02+O2→CO2+H2O+NH3+SO42-+…+能量有機物質(zhì)在生物體細胞內(nèi)氧化分解產(chǎn)生二氧化碳、水，并釋放出大量能量的過程稱為生物氧化。又稱細胞呼吸或組織呼吸。特點：生物氧化和有機物質(zhì)體外燃燒在化學(xué)本質(zhì)上是一樣的，遵循氧化復(fù)原反響的一般規(guī)律，所耗的氧量、最終產(chǎn)物和釋放的能量均一樣。是在細胞內(nèi)進展酶催化的氧化過程，反響條件溫順〔水溶液PH7〕。在生物氧化的過程中，同時伴隨生物復(fù)原反響的產(chǎn)生。水是很多生物氧化反響的供氧體，通過加水脫氫作用直接參與了氧化反響。在生物氧化中，碳的氧化和氫化是非同步進展的。氧化過程中脫下來的質(zhì)子和電子，通常由各種載體，如NADH等傳遞給氧并最終生成水。生物氧化是一個分步進展的過程。每一步都有特別的酶催化，每一步反響的產(chǎn)物都可以分別出來。這種逐步反響的模式有利于在溫和的條件下釋放能量，提高能源利用率。生物氧化釋放的能量，通過與ATP合成相偶聯(lián)，轉(zhuǎn)換成生物ATP。生物氧化的方式有三種：脫氫：底物在脫氫酶的催化下脫氫。加氧：底物分子中參加氧原子或氧分子。脫電子：底物脫下電子，使其原子或離子價增加而被氧化。失去電子的反響為氧化反響，獲得電子的反響為復(fù)原反響。2、請解釋為什么對于同樣數(shù)量基質(zhì)，細菌的合成量在好氧條件下會大于厭氧條件下？有氧呼吸是一種較無氧呼吸更具效率的呼吸方式，在有氧條件下，非厭氧細菌的生物活性加大，陳代謝更旺盛，生殖加快，不管是自身合成量還是產(chǎn)物合成量都比較多。好氧池的作用是讓活性污泥進展有氧呼吸，進一步把有機物分解成無機物，去除污染物的功能。運行好是要掌握好含氧量及微生物的其他各需條件的最正確，這樣才能是微生物具有最大效益的進展有氧呼吸。厭氧生物處理就是在厭氧條件下微生物降解廢水中的有機物；好氧生物處理就是在有氧條件下微生物降解廢水中的有機物。厭氧生物處理,處理大分子量的有機物。主要是將大分子量的有機物分解成較小分子量的有機物并將其中一局部的有機物轉(zhuǎn)化成甲烷等可利用的能源。好氧生物處理處理經(jīng)厭氧生物處理后的廢水中分子量較小的有機物并將其分解成無機物,分解的無機物在二沉池參加肯定量的混凝劑或絮凝劑將其沉降與水分別從而到達廢水凈化的目的。厭氧處理是利用厭氧菌的作用，去除廢水中的有機物，通常需要時間較長。厭氧過程可分為水解階段、酸化階段和甲烷化階段。水解酸化的產(chǎn)物主要是小分子有機物，使廢水中溶解性有機物顯著提高，而微生物對有機物的攝取只有溶解性的小分子物質(zhì)才可直接進入細胞內(nèi)，而不溶性大分子物質(zhì)首先要通過胞外酶的分解才得以進入微生物體內(nèi)代謝。例如自然膠聯(lián)劑〔主要為淀粉類〕，首先被轉(zhuǎn)化為多糖，再水解為單糖。纖維素被纖維素酶水解成纖維二糖與葡萄糖。半纖維素被聚木糖酶等水解成低聚糖和單糖。水解過程較緩慢，同時受多種因素的影響，是厭氧降解的限速階段。在酸化這一階段，上述第一階段形成的小分子化合物在發(fā)酵細菌即酸化菌的細胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更簡潔的化合物并分泌到細菌體外，主要包括揮發(fā)性有機酸〔VFA〕、乳醇、醇類等，接著進一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸等。酸化過程是由大量發(fā)酵細菌和產(chǎn)乙酸菌完成的，他們絕大多數(shù)是嚴格厭氧菌，可分解糖、氨基酸和有機酸。自學(xué)CSTR活性污泥系統(tǒng)的設(shè)計一節(jié)，總結(jié)設(shè)計步驟及所需參數(shù)。預(yù)備設(shè)計資料：、氮及磷濃度、pH及水溫等；廢水的性質(zhì)，如BODL出水水質(zhì)要求；由試驗或其他來源得到的生化動力學(xué)常數(shù)ko、K、YG及b；污泥沉降速度數(shù)據(jù)。步驟:ρ〕1、確定最短的污泥齡θcmin并選用設(shè)計θc值?！矃?shù)：以BODL2、計算反響器容積?！矃?shù)：細菌質(zhì)量濃度差X〕3Ro?！矃?shù)：去除速率Ro，需氧量的攝入速率2Rg〕4、二次沉淀池的設(shè)計?！矃?shù)：依據(jù)沉淀試驗所得的固體下沉速率v體濃度ρ，底流速度u，底流固體通量ψ，沉淀池的面積Ac〕5、設(shè)計統(tǒng)合。為了對活性污泥法進展整體的評價比較，應(yīng)將各種條件下的〕計算出來，這種過程成為設(shè)計統(tǒng)總池容〔反響器容積V+二沉池容積Vc合。比照活性污泥法與生物膜法各自的優(yōu)缺點及應(yīng)用范圍活性污泥法和生物膜法一樣，同屬好氧生物處理方法。但活性污泥法是依靠曝氣池中懸浮流淌著的活性污泥來分解有機物的，而生物膜法則上要依靠固著于載體外表的微生物膜來凈化有機物。下面以活性污泥法為參照，比較它們之間的優(yōu)缺點：生物膜法優(yōu)點：①固著于固體外表上的生物膜對廢水水質(zhì)、水量的變化有較強的適應(yīng)性，操作穩(wěn)定性好。②不會發(fā)生污泥膨脹，運轉(zhuǎn)治理較便利。而活性污泥法則簡潔發(fā)生污泥膨脹。③由于微生物固著于固體外表，即使增殖速度慢的微生物也能生長生殖。而在活性污泥法中，世代期比停留時間長的微生物被排出曝氣池，因此，生物膜中的生物相更為豐富，且沿水流方向膜中生物種群具有肯定分布。④同高養(yǎng)分級的微生物存在，有機物代謝對較多的轉(zhuǎn)移為能量，合成細胞即剩余污泥量較少。⑤承受自然通風(fēng)供氧。生物膜法缺點：①活性生物難以人為掌握，因而在運行方面敏捷性較差。而活性污泥法運行比較便利敏捷。②由于載體材料的比外表積小，故設(shè)備容積負荷有限，空間效率較低。而且需要較多的載體填料和支撐構(gòu)造，通?；ㄍ顿Y超過活性污泥法。③處理出水往往含有較大的脫落的生物膜片，使得出水澄清度降低。而活性污泥法在正常狀況下獲得比較好的澄清水。(3)應(yīng)用范圍活性污泥和生物膜法系統(tǒng)是當(dāng)前污水處理領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的兩種處理技術(shù)。活性污泥法是目前應(yīng)用最廣泛的好氧生物處理技術(shù)，保證活性污泥處理系統(tǒng)成功運行的根本條件是：1.廢水中含有微生物所需的C、N、P2.混合液中含有足夠的溶解氧；活性污泥應(yīng)與廢水充分的接觸；活性污泥需連續(xù)回流，并準(zhǔn)時排放剩余污泥，使混合液保持適量的活性污泥；廢水中含有的有毒污染物質(zhì)的量足夠低，對微生物不能構(gòu)成抑制作用。生物膜法是一種高效的廢水處理方法，具有污泥量少，不會引起污泥膨脹，對廢水的水質(zhì)和水量的變動具有較好的適應(yīng)力量，運行治理簡潔等特點。他們能有效的應(yīng)用于生活污水、城市污水和各種工業(yè)廢水的處理中?；钚晕勰喾ê蜕锬しǖ膮^(qū)分不僅僅是微生物懸浮與附著之分，更重要的是集中過程在生物膜處理系統(tǒng)中是一個必需考慮的因素。在生物膜反響器中，有機污染物、溶解氧及各種必需的養(yǎng)分物質(zhì)首先要從液相集中到生物膜外表，進而進到生物膜內(nèi)部，只有集中到生物膜外表或內(nèi)部的污染物才有可能被生物膜內(nèi)微生物分解與轉(zhuǎn)化，最終形成各種代謝產(chǎn)物。另外，在生物膜反響器中，由于微生物被固定在載體上，從而實現(xiàn)了SRT與HRT〔水力停留時間〕的分別，使得增殖速率慢的微生物也能生長生殖。第六講生物膜法自學(xué)課本P359-366，詳述大分子物質(zhì)水解根本途徑1、大分子有機物或不溶性有有機物必需先經(jīng)過微生物水解酶類的水解作用，變成小分子或有溶性有機物，然后再進一步降解。蛋白質(zhì)的水解，蛋白質(zhì)必需經(jīng)過微生物蛋白酶的分的氨基酸一局部合成為物質(zhì)的原料而被利用，另一局部連續(xù)分解為氨、CO2和H20，或有機酸及硫、磷化