企業(yè)培訓(xùn)_污水處理培訓(xùn)資料

污 水 處理培訓(xùn)資料編制：集團企業(yè)管理發(fā)展部二零一三年七月第一章：基礎(chǔ)理論一、污水和污水處理的定義： 污水：定義1：通常指受一定污染的、來自生活和生產(chǎn)的廢棄水。污水主要有生活污水，工業(yè)廢水和初期雨水。污水的主要污染物有病原體污染物， 耗氧污染物，植物營養(yǎng)物，有毒污染物等。定義2：水中某些物質(zhì)含量異常升高，并且可能對生態(tài)構(gòu)成危害的水體。污水處理：定義1：用各種方法將污水中所含的污染物分離出來或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物，從而使污水得到凈化的過程。定義2：采取物理的、化學(xué)的或生物的處理方法對污水進行凈化的措施。二、污水中所含的污染物1、固體污染物：包括懸浮物、膠體狀雜質(zhì)、溶解性雜質(zhì)。1.1懸浮物：水中呈懸浮狀態(tài)的物質(zhì)稱為懸浮物，是指粒徑大于100NM的雜質(zhì)。這種懸浮物的存在，造成水質(zhì)顯著混濁。其中密度較大的顆粒多數(shù)是泥砂類的無機物，以懸浮狀態(tài)存在于水中，經(jīng)靜置會自行沉降。密度較小的顆粒多數(shù)為動植物腐敗而產(chǎn)生的有機物質(zhì)，浮在水面上。懸浮物還包括浮游生物（如藍藻類、硅藻類）及微生物及菌泥。密度與水相近且細度較小的顆粒，常在水中漂動，靜置也難于沉降，造成水質(zhì)混濁。1.2膠體狀雜質(zhì)：水中固體污染物粒徑介于1-10NM之間的雜質(zhì)，稱為膠體狀雜質(zhì)。膠體雜質(zhì)多數(shù)是黏土性有機膠體和高分子有機物的膠體。高分子有機物膠體的分子量很大，一般是水中的植物殘骸經(jīng)過腐爛降解的產(chǎn)物，如腐殖酸、腐殖質(zhì)、多聚醣等。黏土性無機膠體是造成水質(zhì)混濁的主要原因。膠體狀雜質(zhì)具有兩種特性，一是單位容積膠粒的總表面積很大，往往吸附大量離子而帶有電性，使膠體團粒之間產(chǎn)生電性排斥力而不能互相集聚在一起，顆粒無法自行增大下沉，所以始終穩(wěn)定在膠體狀態(tài)。二是當光線照射到膠體將被散射，而導(dǎo)致水體呈渾濁現(xiàn)象。1.3溶解性雜質(zhì)：水中固體污染物粒徑小于1NM的物質(zhì)，主要是一些低分子的化合物，這種雜質(zhì)不會使水變渾濁。就像食鹽、食糖、蘋果酸溶于水中，水卻仍然是透明的。廢水水質(zhì)分析中，把固體污染物分為兩類：凡能透過濾膜（孔徑0.45微米）的稱為溶解固體（以DS表示）；凡不能透過的稱為懸浮物（以SS表示）；而將這兩項指標的合量稱為總固形物（以TS表示）。當水被固體懸浮物污染，再大量排入自然界水體，將造成水體外觀惡化、混濁度升高、水的顏色改變。水中溶解固形物的濃度大，造成PH值變化或鹽分增加。2、需氧污染物廢水中凡能通過生物化學(xué)或化學(xué)作用而消耗水中溶解氧的物質(zhì)，統(tǒng)稱為需氧污染物。絕大數(shù)的需氧污染物是有機物質(zhì)，無機物質(zhì)主要有Fe、Fe2+、S2-、CN-等。因而在一般情況下，需氧污染物專指有機物。由于有機物種類繁多，現(xiàn)有的分析技術(shù)難以將各種工業(yè)廢水中的有機物加以全面定性與定量。在水質(zhì)表征中采用以下幾個綜合水質(zhì)污染指標來描述。2.1生化需氧量：在有氧的條件下，由于微生物新陳代謝的活動，降解有機物質(zhì)所需的氧量，稱為生化需氧量（BOD）。以單位體積廢水所消耗的氧量（mg/L）來表示。有機物生化需氧量過程與溫度、生化培養(yǎng)時間的關(guān)。在一定范圍內(nèi)水溫越高，微生物活力越強，有機物因降解而消耗越快，需氧也越多；時間越長，微生物降解有機物的數(shù)量越大，深度越深，需氧也越多。多數(shù)國家規(guī)定20，5天生化培養(yǎng)測定的BOD5，作為衡量廢水的有機物濃度指標。BOD5基本上能反映可被微生物氧化降解的有機物的量，較為直觀地說明了廢水被有機物污染的狀況與危害程度。但仍然存在一些缺點：當廢水中含大量難生物降解的物質(zhì)時，測定誤差較大；每次測定需要5天，不能迅速及時指導(dǎo)實際工作；廢水中存在抑制微生物生長繁殖的物質(zhì)，或所含有機物不是微生物生長所需的營養(yǎng)時，測定結(jié)果的準確性很差。2.2化學(xué)需氧量：化學(xué)需氧量（COD）是指在酸性介質(zhì)中，用強化劑將有機物氧化為CO2、H2O所消耗的氧量。氧化劑可采用重鉻酸鉀或高錳酸鉀。COD能在較短的時間內(nèi)精確測出，較為直觀地說明了廢水被有機物和無機還原性物質(zhì)污染的狀況與危害程度，但無法說明廢水中可被微生物氧化降解的有機物污染的狀況。假如廢水中各成份比例相對穩(wěn)定，COD與BOD間將有較固定的比例關(guān)系。而BOD5/COD的比值可作為廢水是否采用生化法處理的一個重要衡量指標。比值越大，越容易被生化處理，效果也越好。BOD5/COD比值大于0.3就可采用生化處理，生活污水的這項比值在0.5以上，說明生活污水很容易被生化降解，所以有些工業(yè)廢水進行生化處理，常把生活污水配入工業(yè)廢水，以提高BOD5/COD比值，使之更適宜于生化處理。2.3總需氧量：有機物中所含主要元素有C、H、O、N、S等，如經(jīng)高溫燃燒，將分別生成CO2、H2O、NO2、SO2等，燃燒過程所消耗的總氧量稱為總需氧量（TOD）。TOD的數(shù)值一般比COD數(shù)值大。3、油類污染物：主要是石油類和動植物油類有機化合物。水體含油達0.01mg/L即可使魚肉帶有特殊氣味而不能食用。油類污染物在水面上形成油膜，隔絕大氣與水面，破壞了水體的復(fù)氧條件，破壞正常的充氧環(huán)境，導(dǎo)致水體缺氧。4、有毒污染物：廢水中能對生物體引起毒性反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)都是有毒污染物。廢水中有毒污染物分為：無機化學(xué)毒物、有機化學(xué)毒物和放射性物質(zhì)三類。4.1無機化學(xué)毒物：包括金屬和非金屬及其化合物兩類。金屬毒物主要是汞、銅鋁、鉛、鎳等元素的離子或化合物。非金屬毒物主要有砷、硒、氰、氟、亞硝酸根等。4.2有機化學(xué)毒物：主要是指酚、苯、硝基物、有機農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、合成洗滌劑等人工合成化合物。4.3放射性毒物：是指具有放射性核素的物質(zhì)。5、生物污染物：是指廢水中的致病毒性微生物。它包括致病細菌、病蟲卵、病毒和有毒藻類。水質(zhì)標準中，以細菌總數(shù)和總大腸菌群數(shù)，作為衛(wèi)生學(xué)指標。后者反映水體受動物糞便污染的狀況。6、酸、堿污染物：主要是指廢水中含有酸性污染物或堿性污染物，有些地區(qū)酸雨也會使廢水含有這類污染物。水質(zhì)標準中以PH值來表示酸堿污染的存在。7、營養(yǎng)性污染物：廢水中所含的氮、磷是植物和微生物的主要營養(yǎng)物質(zhì)。主要引起水體富營養(yǎng)化。8、感官性污染物：廢水中能引起渾濁、泡沫、惡臭、色變等現(xiàn)象的物質(zhì)，雖無嚴重危害，但能引起人們感觀上的不適，統(tǒng)稱為感官污染物。9、熱污染：如果廢水水溫較高，直接排入水體，會造成水體的熱污染。凡因廢水溫度過高對受納水體造成的危害，稱為熱污染。三、污水處理工藝方法污水中所含有的污染物，就其存在的形式可分為溶解性的和不溶解性的兩大類。溶解性的污染物可分為分子態(tài)、離子態(tài)和膠體態(tài)的三種；不溶解性的污染物又可分為漂浮在水中的大顆粒物質(zhì)、懸浮在水中的容易沉降下的物質(zhì)和懸浮在水中不容易沉降的物質(zhì)。這些形態(tài)不同的污染物質(zhì)在去除時難易程度相差較大，并且所采用的方法也不相同。比如，漂浮在水中的大顆粒物質(zhì)容易被去除，通常采作簡單的格柵或篩網(wǎng)過濾就能夠完成；而分子態(tài)的溶解性污染物質(zhì)最難被去除，它往往需要通過化學(xué)或生物化學(xué)反應(yīng)、或物理化學(xué)反應(yīng)才能被去除。在設(shè)計污水處理工藝時，通常采取由易到難的順序，依次將不同形態(tài)的污染物質(zhì)進行去除。一種形態(tài)的污染物質(zhì)通常需要一種去除方法來完成，能夠完成一種去除功能的裝置在整個處理工藝中被稱作處理單元。污水處理工藝流程是由多個處理單元按照下列步驟串聯(lián)起來的。第一步 去除漂浮在水中的大顆粒物質(zhì)第二步 去除懸浮在水中的容易沉降下來的物質(zhì)第三步 去除懸浮在水中而不容易沉降的物質(zhì)第四步 去除水中的膠體態(tài)污染物質(zhì)第五步 去除水中的分子態(tài)、離子態(tài)污染物質(zhì)這些方法主要包括物理處理、化學(xué)處理及生物處理三大類。1、物理處理法物理處理法是最基本最常用的一類處理單元技術(shù)，常用作污水的一級治理或預(yù)處理。常用作化學(xué)處理法、生物處理法的預(yù)處理方法，甚至成為這些方法不可分割的一個組成部分，也可單獨應(yīng)用。物理處理法主要是用來分離或回收廢水中的懸浮物質(zhì)，它在處理的過程中不改變污染物質(zhì)的組成和化學(xué)性質(zhì)。常用的物理處理方法有：沉降與氣浮、隔截與過濾，離心分離和蒸發(fā)濃縮等。一般情況下，物理處理法所需要的投資和運行費用較低，故常被優(yōu)先考慮或采用。然而，對于大多數(shù)的工業(yè)廢水來說，單純依靠物理方法凈化，往往不能達到理想的處理結(jié)果還需與其它的治理方法配合使用。污水物理處理的基本原理過濾分離法：將污水通過一帶孔隙的過濾裝置或介質(zhì)，大于孔隙尺寸的懸浮物顆粒物質(zhì)被截留在介質(zhì)的表面，從而使廢水得到凈化。經(jīng)過一定時間的使用后，過水的阻力增加，就必須采取一定的措施，如通常人工或機械或反沖洗將截留物從過濾介質(zhì)上除去。重力分離法：利用廢水中懸浮物質(zhì)與水的性質(zhì)不同，在重力作用下實現(xiàn)分離的過程。當懸物物的比重大于1時，就下沉，稱之為沉降或沉淀。在沉淀過程中，懸浮物顆粒形態(tài)大小不變的，稱為自由沉淀；若懸浮物的顆粒形狀大小不斷地增大，則稱為絮凝沉淀。當懸浮物的比重小于1時，就上浮，稱之重力浮選。然而，對于呈乳化狀態(tài)或比重接近于1時的懸浮性物質(zhì)，難以自然沉降或上浮，必須依靠通入空氣或進行機械攪拌，以開成大量氣泡，將乳化微粒粘附而帶到水面，與水進行分離，這種強制上浮又稱做氣浮或浮選。離心分離法：高速旋轉(zhuǎn)的物體能產(chǎn)生離心力，利用離心力的作用可將懸浮性物質(zhì)從廢水中分離出來。含有懸浮物或乳化油的廢水高速旋轉(zhuǎn)時，由于懸浮顆粒、乳化油等和水的質(zhì)量不同，因而會受到大小不等的離心力作用。質(zhì)量大的懸浮性固體顆粒，受到較大的離心力作用，被甩到了外側(cè)；而質(zhì)量小的水受到離心力作用也較小，便被留在內(nèi)圈，利用不同的排出口將其分別引出，便可實現(xiàn)固與液分離的目的。離心分離時，由于離心力對懸浮顆?；蛉榛偷淖饔眠h遠超過了重力和壓力的作用，因此對懸浮物顆粒或乳化油的澄清也大大的強化了。蒸發(fā)與結(jié)晶法：蒸發(fā)是依靠加熱使溶液中的溶劑（如水等）汽化，溶液得到濃縮的過程；結(jié)晶是利用過飽和溶液的不穩(wěn)定原理，將廢水中過剩的溶解物質(zhì)以結(jié)晶形式析出，再將母液分離出來就得到了純凈的產(chǎn)品。在廢水處理中常利用結(jié)晶的方法，回收有用物質(zhì)或去除污染物達到凈化的目的。2、化學(xué)處理法主要是利用化學(xué)反應(yīng)來分離或回收廢水中的膠體物質(zhì)、溶解性物質(zhì)等污染物，以達到回收有用物質(zhì)、降低廢水中的酸堿度、去除金屬離子、氧化某些有機物的目的。這種處理方法既可使污染物質(zhì)與水分離，也能夠改變污染物的性質(zhì)，因此可以達到比簡單物理處理方法更高的凈化程度。常用的化學(xué)處理方法有：化學(xué)沉淀與混凝法、中和法、氧化還原法等。由于化學(xué)處理法學(xué)常需采用化學(xué)藥劑或材料，故處理費用較高，運行管理的要求也較嚴格。通常，化學(xué)處理法還需與物理處理法配合起來使用。如化學(xué)法處理之前，往往需要用沉淀和過濾等手段作為前處理；在某些場合下，又需要采用沉淀、浮選和過濾等物理處理手段作為化學(xué)處理法的后處理等?；瘜W(xué)處理的基本原理廢水的化學(xué)處理主要應(yīng)用投加化學(xué)藥劑與廢水中的污染物發(fā)生反應(yīng)或電荷作用，以沉淀、上浮或分解為氣體等使污染物達到凈化。因此廢水中污染物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和表面電荷差異特性與使用的藥劑相差甚大。廢水的化學(xué)處理基本原理如下。中和法：廢水中加入酸或堿進行中和反應(yīng)，調(diào)節(jié)廢水的酸堿度（PH）使其呈中性或接近中性或適宜于下步處理的PH范圍?；瘜W(xué)混凝和沉淀法：向廢水中投加某種化學(xué)藥劑（常稱之為混凝劑），使水中難以沉淀的膠體狀懸浮顆?；蛉闋钗廴疚镔|(zhì)失去穩(wěn)定后，由于互相碰撞以及附聚或聚合，搭接而形成較大的顆粒或絮狀物，從而更易于自然下沉或上浮而被除去?？沙蛷U水的濁度、色度，除去多種高分子物質(zhì)、有機物、某些重金屬毒物放放射性物質(zhì)等，因此在工業(yè)廢水的處理中得到廣泛應(yīng)用。向廢水中投加稱之為淀淀劑的某種化學(xué)物質(zhì)，使其和水中的某些溶解性污染物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，生成溶度積小的難溶天水的化合物，如將鹽類等到沉淀下來，然后再分離出去，從而降低了溶解性污染物質(zhì)的濃度。氧化還原法：廢水中某些有毒有害的溶解性污染物質(zhì)，可在氧化還原反應(yīng)過程中被氧化或還原，轉(zhuǎn)化成無毒無害的新物質(zhì)或轉(zhuǎn)化成可從水中分離出來的氣體或固體，從而達到凈化處理的目的，這種方法便稱為氧化還原法。3、物理化學(xué)處理法在工業(yè)廢水的回收治理過程中，利用經(jīng)常遇到的污染性物質(zhì)由一相轉(zhuǎn)移到另一相的過程，即傳質(zhì)過程來分離廢水中的溶解性物質(zhì)，回收其中的有用成份，以使廢水得到深度治理。尤其當需要從廢水中回收某種特定的物質(zhì)時，或當工業(yè)廢水有毒、有害，且不易被微生物降解時，采用物理化學(xué)處理方法最為相宜。常用的物理化學(xué)處理法有：吸附法、萃取法、電解法和膜分離方法等。由于在果汁廢水處理中較少用到，這些方法在此不做詳細介紹。4、生物處理廢水生物處理是指利用微生物的代謝作用去除廢水中有機污染物的一種方法。其基本原理為在廢水構(gòu)筑物中，通過微生物酶的作用，將廢水中的污染物分解。在好氧條件下污染物最終被分解成CO2、H2O和各種無機酸鹽；在厭氧條件下污染物最終形成CH4、CO2、H2S、N2、H2和H2O以及有機酸和醇等。主要以分散的懸浮污泥如活性污泥、厭氧顆粒污泥和生物膜的形式存在。4.1好氧生物處理廢水好氧生物處理是向裝有好氧微生物的容器或構(gòu)筑物中不斷地供給足夠量的氧的條件下，利用好氧微生物分解廢水中的污染物質(zhì)。一般是通過機械設(shè)備往曝氣中連續(xù)不斷地充入空氣，亦可采用采用氧氣發(fā)生設(shè)備提供純氧，并使氧溶解于廢水中，這種過程稱為曝氣，處理廢水的構(gòu)筑物稱為曝氣池。曝氣的過程除供氧外，還起攪拌混合作用，保持活性污泥在混合液中呈懸浮狀態(tài)，同時增加微生物（以活性污泥或生物膜形式存在）與基質(zhì)污染物的碰撞幾率，使其與廢水充分接觸混合。好氧生物處理曝氣方式主要有：鼓風曝氣、表面加速曝氣和射流曝氣。由于好氧生物處理運行費用主要為電耗，所有提高曝氣過程空氣中氧的利用率，增加單位電耗充氧量一直是曝氣設(shè)備和技術(shù)開發(fā)的重點。好氧處理主要方法有：活性污泥法、SBR、生物接觸氧化法、生物轉(zhuǎn)盤、生物濾池、氧化溝、氧化塘等。好氧生物處理主要適用于COD1500mg/L以下廢水的處理。4.2厭氧生物處理厭氧生物處理法具有節(jié)能、運轉(zhuǎn)費用低、能產(chǎn)生沼氣等特點，因而在處理高濃度有機廢水中被普遍采用。厭氧處理廢水是在無氧的條件下進行的，是由厭氧微生物作用的結(jié)果。厭氧微生物在生命活動過程中不需要氧，有氧還會抑制或殺死這些微生物。這類微生物主要分兩大類群，即發(fā)酵細菌（產(chǎn)酸菌）和產(chǎn)甲烷菌。廢水中的這些有機物在這些微生物聯(lián)合作用下，通過酸性發(fā)酵階段和產(chǎn)甲烷階段，最終被轉(zhuǎn)化成CH4、CO2等氣體，同時使廢水得到凈化。酸性發(fā)酵階段是指微生物在分解有機物過程中產(chǎn)生大量的有機酸，主要是揮發(fā)性脂肪酸（VFA）和醇，使發(fā)酵環(huán)境中PH下降，呈現(xiàn)酸性。產(chǎn)甲烷階段是指微生物在這一階段中，分解第一階段產(chǎn)生的有機酸和醇，通過無氧呼吸產(chǎn)生CH4、CO2、H2S等，使發(fā)酵環(huán)境中PH值上升，此時，水中的PH值可提高至7-8。參與第二階段的細菌為嚴格厭氧菌，主要是產(chǎn)甲烷菌。因產(chǎn)甲烷細菌代謝速度很慢，故第二階段需要較長時間。厭氧生物處理可直接接納COD大于2000mg/L的高濃度有機廢水，而這種高濃度廢水若采用好氧生物處理法必須稀釋幾倍甚至幾十倍，致使廢水中處理的運行費很高。但厭氧法處理后的出水COD和BOD5仍很高，達不到排放標準的要求，因而，欲達到國家排放標準，后續(xù)常接好氧處理工藝，果汁廢水常用接觸氧化法。近年來的研究和實踐表明，處理高濃度有機廢水，先采用厭氧法處理，使廢水中的COD和BOD5大幅度降低，然后再用好氧法進行處理，可取得比較好的效果。5、廢水生物處理基本過程廢水生物處理過程可歸納為四個連續(xù)進行的階段，即絮凝作用（在生物膜法中稱為掛膜）、吸附作用、氧化作用和沉淀作用。下面以好氧法為例說明這四個階段。5.1、絮凝作用在廢水生物處理中，細菌常以絮凝體開式存在。廢水進入生物反應(yīng)池后，廢水中的產(chǎn)莢膜細菌可分泌出粘液性物質(zhì)，并相互粘連形成菌膠團。菌膠團又粘連在一起，絮凝成活性污泥和粘附在載體上形成生物膜。所以，活性污泥或生物膜是微生物群體（包括細菌、真菌、放線菌、原生動物等）存在的形式，并在廢水生物處理中具有重大的生態(tài)學(xué)意義。5.2、吸附作用吸附作用是發(fā)生在微小粒子表面的一種物理化學(xué)的作用過程。微生物個體很小，并且細菌也具有膠體粒子所具有的許多特性，如細菌表面一般帶有負電荷，而廢水中有機物顆粒常帶有正電荷，所以它們之間有很大的吸引作用?；钚晕勰嗟挠忻娣e介于2000-10000m2/m3，其表面附有的粘性物質(zhì)對廢水中的有機物顆粒、膠體物質(zhì)有較強的吸附能力，而對溶解性有機物有吸附能力很小。對于懸浮固體和膠體含量較高的廢水，吸附作用可使廢水中有有機物含量減少70%-80%左右。5.3、氧化作用氧化作用是發(fā)生在微生物體內(nèi)的一種生物化學(xué)的代謝過程。被活性污泥和生物膜吸附的大分子有機物質(zhì)，在微生物胞外酶的作用下，水解為可溶性的有機小分了物質(zhì)，然合透過細胞膜進入微生物細胞內(nèi)。這些被吸收到細胞內(nèi)的物質(zhì)，作為微生物的營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過一系列生化反應(yīng)途徑，被氧化為無機物CO2和H2O等，并釋放能量；與此同時，微生物利用氧化過程中產(chǎn)生的一些中間產(chǎn)物和呼吸作用釋放的能量，合成細胞物質(zhì)。在此過程中微生物不斷繁殖，有機物也就不斷地被氧化分解。5.4、沉淀作用廢水中有機物質(zhì)在活性污泥或生物膜的氧化分解作用下無機化后，處理后水往往排至自然水體中，這就要求排放前必須經(jīng)過泥水分離?；钚晕勰?，特別是生物膜具有良好的沉降性能，使泥水分離，澄清水排走，污泥沉降至池底，這是廢水生化處理必須經(jīng)過的步驟，也是非常重要的步驟。若活性污泥或脫落的生物膜不能泥水分離，則這兩種生物處理技術(shù)不可能實現(xiàn)。若泥水不經(jīng)分離或分離效果不好，由于活性污泥本身是有機體，進入自然水體后將造成二次污染。根據(jù)廢水生物處理中微生物對氧的要求，可把廢水生物處理分為好氧處理和厭氧處理兩大類型。根據(jù)微生物存在的狀態(tài)分為活性污泥法、生物膜法及自然處理技術(shù)。但不論是何種處理工藝，污染物均有三個去向：微生物的增長和細胞物質(zhì)積累；產(chǎn)生代謝產(chǎn)物和能量；殘存物質(zhì)。廢水生物處理對微生物的要求主要有：能夠代謝廢水中的有機物；能與處理后的水徹底分離（這對厭氧生物處理更為重要，因為它既是保證出水水質(zhì)，又是使處理能持續(xù)下去的必要條件）。同一種有機污染物在好氧和厭氧條件下轉(zhuǎn)化的特點不同。共同點：微生物以有機污染物作為營養(yǎng)物質(zhì)通過合成代謝組成細胞物質(zhì)，通過分解代謝產(chǎn)生能量和代謝產(chǎn)物。不同點：轉(zhuǎn)化條件不同，好氧轉(zhuǎn)化在有氧的條件下進行，厭氧轉(zhuǎn)化在無氧或缺氧的條件下進行；有機污染物的降解途徑不同；代謝過程中的最終電子受體（受氫體）不同，好氧轉(zhuǎn)化的受氫體是分子氧，厭氧轉(zhuǎn)化的受氫體是代謝過程中產(chǎn)生的有機物（如小分子有機酸、醇）或含氧的無機物（如、CO32-）；代謝的終產(chǎn)物不同，好氧轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物為最終的氧化產(chǎn)物（如CO2、H2O、NO2-、SO42-等），厭氧轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物為小分子有機物或相應(yīng)的還原產(chǎn)物（如有機酸、醇、N2、NH3、H2S、CH4等）；物質(zhì)代謝的速度不同，好氧代謝速率高于厭氧代謝；細胞生長速率不同，好氧轉(zhuǎn)化過程積累的細胞物質(zhì)質(zhì)量高于厭氧轉(zhuǎn)化過程。四、生物處理過程環(huán)境條件的影響因素在廢水生物處理過程中物理、化學(xué)和生物因素會影響分解污染物的微生物種群、數(shù)量、活性、生物化學(xué)轉(zhuǎn)化速率和生物降解產(chǎn)物等。為使生物處理系統(tǒng)中微生物生態(tài)系統(tǒng)最大地發(fā)揮效率，弄清各種因素對廢水生物處理的影響，對如何優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)中微生物種群，提高廢水處理效率十分重要。1、物理化學(xué)因子對生物處理系統(tǒng)的影響每個微生物菌株對影響生長和活動的生態(tài)因素（如溫度、PH、鹽分等）均有耐受范圍，有耐受上限和耐受下限。如果某一環(huán)境中有幾種降解微生物，就比在同一環(huán)境中只有一種降解微生物的耐受范圍要寬。但如果環(huán)境條件超出系統(tǒng)中所有微生物的耐受范圍，降解作用就不會發(fā)生。、溫度在生化反應(yīng)上，溫度支配著酶反應(yīng)動力學(xué)、微生物生長速度以及化合物的溶解度等。溫度對微生物的生理活動的影響主要反映在兩個方面：一是隨著溫度在一定范圍內(nèi)升高，細胞中的生物化學(xué)反應(yīng)加快，增殖速率也加快；二是細胞組成物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、核酸等對溫度很敏感，如果溫度大幅度升高并超過一定限度，會使微生物組織遭到不可逆破壞，因而對控制污染物的降解轉(zhuǎn)化著關(guān)鍵作用。不同種類的微生物對溫度的適應(yīng)能力有很大差別，生物處理中應(yīng)用的微生物根據(jù)處理目標、工藝的不同種類也不同。各類厭氧菌的溫度范圍見下表：表1 各類厭氧菌的溫度范圍細菌種類生長的溫度范圍/（）最適溫度/（）低溫菌103020中溫菌30403538高溫菌50605153盡管產(chǎn)甲烷菌可按生存的溫度范圍分為三類，但大多數(shù)產(chǎn)甲烷菌最適宜溫度為3540之間。一般在大多數(shù)厭氧反應(yīng)器中，都基本符合溫度每增加10，反應(yīng)速度增加一倍的規(guī)律。一般來說，好氧生物處理在5下速率很低，微生物基本處理于休眠狀態(tài)；通常溫度范圍為1535；最適宜溫度為2030。、PH大多數(shù)微生物強酸強堿都會抑制其生物活性，通常在PH4-9范圍內(nèi)微生物生長最好。一般細菌和放線菌更喜歡中性或微堿性環(huán)境，酸性條件下有利于霉菌及酵母菌的生長。在極端酸性條件或堿性條件下微生物活性降低；在合適的PH值條件下微生物性增高，生物降解趨向加快。表2為了般微生物生長的PH范圍，從中可見，以細菌為主體的廢水生物處理系統(tǒng)，PH6.57.5較適宜。表2 一般微生物生長的PH范圍微生物最低PH值最適PH值最高PH值細菌356.57.5810酵母菌234.55.578霉菌134.55.578、鹽分鹽分比較高時可能會影響微生物的活動。有些廢水中的鹽分較高，抑制了微生物的活動，造成抑制某些降解有機物的微生物種群的生長，從而抑制生物降解過程。、壓力有些油類污染物的密度比海水大，會沉積到海底。海底屬于高靜水壓和低溫環(huán)境，在這樣的環(huán)境中微生物活性很低，有機物的降解十分緩慢。在平常的污水處理工作很少出現(xiàn)此類情況，主要針對的海洋污染。2、養(yǎng)分供應(yīng)對生物處理系統(tǒng)的影響、碳源碳源對細菌和真菌的生長十分重要。對廢水處理來講，微生物的碳源來源于有機污染物，但這些有機污染物的碳源能否供給處理系統(tǒng)的微生物利用，與污染物的化合物特征有關(guān)。通常，結(jié)構(gòu)簡單、分子量小的化合物比結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分子量大的化合物易降解，聚合物和復(fù)合物較難生物降解。、氮和磷及其它營養(yǎng)元素微生物生長除需要碳源外，還需要一些營養(yǎng)元素，如氮、磷、硫、鎂等。如果環(huán)境中這些營養(yǎng)成分一種或幾種供應(yīng)不足，微生物降解污染物的過程則會受到抑制。好氧處理中碳、氮、磷控制為100：5：1為宜；厭氧處理中碳、氮、磷控制為200300：5：1為宜，厭氧比好氧值要大，主要為厭氧微生物對碳等營養(yǎng)的利用率較好，而好氧微生物低有關(guān)。五、厭氧消化過程的控制5.1厭氧消化過程的酸堿平衡及PH控制PH值是影響厭氧消化過程的重要因素，許多研究結(jié)果和實際運行經(jīng)驗表明，厭氧消化要一個相對穩(wěn)定的PH范圍，一般來說，對于以產(chǎn)甲烷為主要目的的厭氧過程，為6.57.5。如果生長環(huán)境的PH值過高（大于8.0）或過低（小于6.0），產(chǎn)甲烷菌的生長代謝和繁殖率就會受到抑制，并進而對整個厭氧消化過程產(chǎn)生嚴重的不利影響。這是因為在厭氧體系中，其他非產(chǎn)甲烷菌如發(fā)酵細菌等對PH值的變化不如產(chǎn)甲烷菌敏感，在PH發(fā)生變化時，這些細菌受到的影響較小，它們能繼續(xù)將進水中的有機物轉(zhuǎn)化為脂肪酸類，導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)有機酸的積累、酸堿平衡失調(diào)，使產(chǎn)甲烷菌的活性受到更大的抑制，最終導(dǎo)致反應(yīng)器運行失敗。因此，在厭氧生物處理過程中，應(yīng)特別注意反應(yīng)器內(nèi)PH的控制，一般應(yīng)維持在產(chǎn)甲烷菌的最適范圍內(nèi)，即6.57.5（最佳6.87.2）之間。為了維持這樣的PH值，在利用厭氧工藝處理某些工業(yè)廢水時，有時就需要投加堿或酸來調(diào)節(jié)和控制反應(yīng)器內(nèi)的PH值。5.1.1厭氧微生物的適宜PH值不同的厭氧微生物類群的適宜PH范圍實際上各不相同。 產(chǎn)酸細菌能適應(yīng)的PH較寬，一般來說，其最適宜的PH值是在6.57.5之間，此時，其生化反應(yīng)的能力最強。但是，PH略低于6.5或高于7.5時，產(chǎn)酸細菌仍有較強的生化反應(yīng)能力。為甲烷細菌所能適應(yīng)的PH范圍較窄，一般認為其最適PH范圍為6.87.2，實際經(jīng)驗表明，當PH值在6.57.5之間，產(chǎn)甲烷菌均有較強的活性。5.1.2厭氧消化體系中的酸堿平衡厭氧消化體系中的PH值是由體系中的酸堿平衡所控制的，因此很必要對厭氧消化體系中的酸堿平衡進行分析和研究。根據(jù)對厭氧消化體系中的成分的分析，可知，與酸堿平衡有關(guān)的主要物質(zhì)有脂肪酸、氨氮、H2S、CO2等。、脂肪酸的產(chǎn)生與消耗雖然脂肪酸用為厭氧第一階段產(chǎn)酸細菌的產(chǎn)物，但如果絕大多數(shù)的脂肪酸都能在后續(xù)的產(chǎn)甲烷階段被消耗掉，而在出水中僅剩下極少量的VAF，則不會對厭氧緩沖體系產(chǎn)生很大的影響。但是，當反應(yīng)器超負荷運行和受不良條件的沖擊，由于產(chǎn)酸細菌的生長較快且對環(huán)境條件的變化不太敏感，則會造成VAF的積累，此時，厭氧體系的PH值就會下降。、氨的產(chǎn)生與消耗在厭氧菌消化過程中氨的產(chǎn)生主要有以下幾個來源：甲胺的甲烷化，氨基酸和蛋白質(zhì)的發(fā)酵，其它含氮有機物的降解等。降解的終產(chǎn)物都是以NH3-N的形式存在。而游離氨是厭氧緩沖體系中的一種致堿物質(zhì)，因此，含氮有機物的降解，將會導(dǎo)致厭氧體系中堿度的增加。5.1.3厭氧生物處理過程中PH值的控制技術(shù)為了保持厭氧反應(yīng)器中的PH值穩(wěn)定在適宜的范圍內(nèi)，就必須采取一定的措施對反應(yīng)器的運行狀況進行調(diào)節(jié)和控制。在實際運行中，主要通過以下幾種方法來調(diào)節(jié)和控制厭氧反應(yīng)器的PH值。、投加致堿或致酸物質(zhì)在進水中或直接在反應(yīng)器中加入致酸或致堿物質(zhì)，是最直接的調(diào)控厭氧反應(yīng)器內(nèi)PH值的方法。實際運行中所用的致堿物質(zhì)主要有碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉及氫氧化鈣等。這種方法要消耗化學(xué)藥品，從而增加了運行費用。而且，對現(xiàn)場操作人員來說，應(yīng)在廢水中加入多少致堿物質(zhì)不好掌握。、穩(wěn)定培養(yǎng)產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)甲烷菌生長世代較長，培養(yǎng)數(shù)量多且性狀好的產(chǎn)甲烷菌是厭氧調(diào)試的最終目標。在培養(yǎng)過程投加必要的營養(yǎng)物質(zhì)，特別是氮元素，一方面能加快產(chǎn)甲烷菌的增殖，加快消耗厭氧第一階段生成的VAF，不致于造成VAF的積累，引起PH下降；另一方面生成的游離氨能增加厭氧緩沖體系中的一種致堿物質(zhì)。、出水回流一般情況下，厭氧反應(yīng)器的出水堿度會高于進水堿度，所以可采用出水回流的方法來控制反應(yīng)器內(nèi)的PH值，同時出水回流還可起到稀釋作用。采用回流法控制反應(yīng)器內(nèi)PH值，回流比一般應(yīng)控制在520之間。、出水吹脫CO2回流出水中的CO2是主要的酸性物質(zhì)，把出水中的CO2經(jīng)吹脫去除后再回流，是一種更好的調(diào)控厭氧反應(yīng)器內(nèi)PH值的方法。但在采用該方法時，由于一般均采用空氣進行吹脫，所以回流液中會含有一定的溶解氧，也會對反應(yīng)器的運行產(chǎn)生一定的不利影響。5.2溫度對厭氧生物處理的影響溫度是影響厭氧生物處理工藝的重要因素，它的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：溫度主要是通過對厭氧微生物細胞內(nèi)的某些酶的活性的影響微生物的生長速率和微生物對基質(zhì)的代謝速率，這樣就會影響到廢水厭氧生物處理工藝中污泥的產(chǎn)量、有機物的去除速率、反應(yīng)器所能達到的處理負荷；溫度還會影響有機物在生化反應(yīng)中的流向和某些中間產(chǎn)物的形成以及各種物質(zhì)在水中的溶解度，因而可能會影響到沼氣的產(chǎn)量和成分等；另外溫度還可能會影響剩余污泥的成分和性狀；在廢水厭氧生物處理裝置和設(shè)備的運行中，要維持一定的反應(yīng)溫度又與能耗成本有關(guān)。、溫度突變對厭氧消化的影響厭氧微生物對反應(yīng)溫度的突變十分敏感，溫度突降會對其生物活性產(chǎn)生顯著的影響，降溫幅度越大，低溫時間越長，產(chǎn)氣的下降就更嚴重，升溫后產(chǎn)氣量的恢復(fù)更困難。一般認為，厭氧生物處理系統(tǒng)每日的溫度波動以不大于23為佳。、厭氧生物處理反應(yīng)溫度的選擇與控制從前已述可以看出，反應(yīng)溫度對于厭氧生物處理工藝是十分重要的參數(shù)，在設(shè)計和運行厭氧生物反應(yīng)器時，反應(yīng)器溫度的選擇就顯得十分關(guān)鍵。但反應(yīng)器溫度的選擇不能僅僅考慮處理效果，為了維持合適的反應(yīng)溫度所需要消耗的能量也是我們必須考慮的問題。高溫厭氧消化能達到的處理負荷高，處理效果好，但為了維持較高的反應(yīng)器溫度所需要消耗的能量也相對較高，因此，只有在原廢水溫度較高（如4870）或者在有大量廢熱可以利用的條件下才可以選用。目前絕大多數(shù)人數(shù)運行的厭氧反應(yīng)器都是在中溫條件下運行，這樣既可以獲得較穩(wěn)定、高效的處理效果，同時為了維持反應(yīng)器溫度所需要消耗的能量還可以接受。厭氧反應(yīng)器溫度控制主要有以下幾種方式：直接在厭氧反應(yīng)器內(nèi)進行溫度的控制，即將蒸汽管直接安裝到厭氧反應(yīng)器內(nèi)部，再通過溫度傳感器保證反應(yīng)器內(nèi)部的溫度一直處于所需要的溫度范圍之內(nèi)；通常只對厭氧反應(yīng)器本身進行保溫處理，或者采用鋼混結(jié)構(gòu)將構(gòu)筑物半埋地設(shè)計，而將加熱放在進入?yún)捬醴磻?yīng)器之前的調(diào)節(jié)池中，即將蒸汽管直接安裝在調(diào)節(jié)池中，將其中廢水的溫度加熱略高于所需要的溫度，然后通過進水泵將加熱后的廢水泵入?yún)捬醴磻?yīng)器；采用熱交換器對進水進行間接加熱。5.3厭氧消化過程中的營養(yǎng)物質(zhì)厭氧廢水處理過程是由細菌來完成的，因此細菌必須維持在良好的狀態(tài)，否則細菌最終會從反應(yīng)器中流失。為此廢水中必須含有足夠量的細菌用以合成自身細胞物質(zhì)的化合物。細菌細胞的化學(xué)組成是了解其營養(yǎng)需求的基礎(chǔ)。一般認為，產(chǎn)甲烷細菌的實驗分子式與普通細菌一樣可以用C5H7O2N來表示，這說明為甲烷細菌對生物細胞中基本元素C、H、O、N的需求與普通細菌細胞沒有什么差別。但除C、H、O、N以外，產(chǎn)甲烷細菌的化學(xué)組成卻具有其自身的特殊性，如表3可以看出，產(chǎn)甲烷菌的主要營養(yǎng)物質(zhì)有氮、磷、鉀和硫，生長所必須的少量元素有鈣、鎂、鐵，微量金屬元素有鎳、鈷、鉬、鋅、錳、銅等。 表3 產(chǎn)甲烷細菌的化學(xué)組成 單位：g/kg干細胞元素含量元素含量元素含量氮65鎂3鋅0.06磷15鐵1.5錳0.02鉀10鎳0.10銅0.01硫10鈷0.075鈣4鉬0.06以上所討論的主要是厭氧污泥中的產(chǎn)甲烷菌的營養(yǎng)組成情況，但是，厭氧污泥中除了產(chǎn)甲烷細菌以處還有多種非產(chǎn)甲烷菌，如水解細菌、產(chǎn)酸菌、產(chǎn)乙酸細菌、硫酸鹽還原菌等。但一般來說，厭氧生物處理系統(tǒng)中，產(chǎn)甲烷細菌是其中最關(guān)鍵的一種細菌，因為產(chǎn)甲烷菌本身世代周期很長，生長緩慢，對環(huán)境條件的要求很高，對于環(huán)境條件的微小變化很敏感，而且在整個厭氧系統(tǒng)中，產(chǎn)甲烷菌處在食物鏈的最后，如果產(chǎn)甲烷細菌生長不好，其活性不能得到充分發(fā)揮，就會引起整個厭氧消化過程無法進行。因此，在討論厭氧消化過程中的微生物營養(yǎng)物質(zhì)時，主要關(guān)心的就是產(chǎn)甲烷細菌的營養(yǎng)要求。在利用厭氧生物處理工藝處理廢水時，可以根據(jù)一表中各種元素的含量，利用下列公式來估算出所需要的營養(yǎng)物的濃度：=CODBDYcell1.14 （mg/L）式中所需最低營養(yǎng)元素的濃度（mg/L） CODBD進水中可生物降解的COD濃度（g/L）Y污泥產(chǎn)率系數(shù)（gVSS/g CODBD） cell該元素在細胞中的含量（mg/g干細胞）這里的泥泥產(chǎn)率系數(shù)Y，與廢水是否已經(jīng)酸化有關(guān)，對于未酸化的廢水，Y值可取0.15；對于已經(jīng)完全酸化的廢水，則可取0.03。計算結(jié)果在實際應(yīng)用時還應(yīng)擴大至兩倍，保證在厭氧系統(tǒng)中有足夠的營養(yǎng)物質(zhì)。厭氧微生物對氮、磷的需求。同樣的，在討論厭氧微生物對氮、磷的需求時，主要討論就是產(chǎn)甲烷細菌的需求。所有產(chǎn)甲烷細菌均能利用NH4+作為氮源，它們利用有機氮源的能力較弱，因此，即使在環(huán)境中有氨基酸或肽等有機氮存在時，也必須經(jīng)氨化細菌將這些有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮后，才能保證產(chǎn)甲烷細菌的正常生長。不同的厭氧生物處理系統(tǒng)，其中厭氧污泥的凈細胞合成量大約為其去除有機物量的2.5%5%，而前已述及產(chǎn)甲烷細菌的經(jīng)驗式C5H7O2N來表示，則每去除1000kgCOD對氮的需要量約為36kg，或者，每產(chǎn)生60m3甲烷約需氮0.51.0kg。針對不同的廢水，也可以按上公式來計算，如一個濃度為4000mg/L的廢水，其CODBD占COD的80%，則其中氮元素最低濃度應(yīng)為（假定完全酸化的廢水）：N=40.80.03651.14=7.1mg/L上述結(jié)果再乘以2，可知該廢水的氮含量應(yīng)補充到14.2 mg/L。一般來說，在厭氧生物反應(yīng)器中氨氮濃度必須大于4070 mg/L，否則會減少生物體內(nèi)活性。當反應(yīng)器內(nèi)氨氮濃度為12 mg/L，乙酸利用速率只有其最大值的54%，這說明，氨氮不僅是厭氧微生物生長必須的基本氮源，而且還對促進厭氧污泥的活性具有重要的作用。磷也是厭氧微生物所必需的常量元素之一。一般認為，厭氧微生物對磷的需要量是其對氮的需要量的1/71/5。在磷缺乏時，厭氧細菌細胞的增殖速率會受到明顯影響而降低，但產(chǎn)甲烷過程仍能正常進行。因此，可以利用磷的濃度來控制整個厭氧反應(yīng)器的剩余污泥的產(chǎn)量。在厭氧反應(yīng)器的運行過程中，可以采用如下的運行策略，即在反應(yīng)器的啟動過程中，可以采用相對較高濃度的氮和磷以刺激細菌的增殖，加速獲得足夠的活性厭氧污泥；而在正常的運行過程中，則將進水中的磷濃度控制在較低的水平，以減少細菌細胞的合成，降低剩余污泥的產(chǎn)量。一般，對于基本未酸化的廢水，即當Y0.15時，CODBD：N：P可取大約350：5：1或C：N：P=130：5：1。對于基本上完全酸化的廢水，Y0.15時，CODBD：N：P可取大約1000：5：1或C：N：P=330：5：1。對于部分酸化的廢水，則可在此基礎(chǔ)上進行合進推算。5.4厭氧消化過程中的抑制物質(zhì)許多工業(yè)廢水中常常會含有一種或幾種對厭氧微生物（特別是為甲烷細菌）產(chǎn)生抑制作用的化學(xué)物質(zhì)，這些抑制物質(zhì)的存在會導(dǎo)致厭氧污泥活性的下降，甚至會導(dǎo)致厭氧污泥中幾大類間的平衡關(guān)系被破壞，最終導(dǎo)致反應(yīng)器運行的失敗。抑制程度通常可以用兩種指標來表達，一種指標是用某種濃度下某種抑制性物質(zhì)使厭氧污泥下降的百分率；另一種指標是，使厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性下降50%時的抑制物的濃度，記做IC50值。某種物質(zhì)的IC50值越小，就說明該物質(zhì)對產(chǎn)甲烷過程的抑制性（或毒性）越大。5.4.1無機抑制性物質(zhì)無機抑制性物質(zhì)主要包括：氧氣及其他最子受體、氨氮、硫化物及硫酸鹽、無機鹽類、重金屬等。氧及其它電子受體在利用厭氧工藝處理低濃度污水時，通常會遇到溶解氧的影響的問題。由于產(chǎn)甲烷菌通常被認為是嚴格厭氧菌，因此進水中溶解氧的存在會抑制為甲烷菌的活性。但在UASB或EGSB反應(yīng)器中由于顆粒污泥的形成以及大量兼性菌的存在，提高了其內(nèi)部的厭氧污泥對溶解氧的抵抗能力。氨氮很多廢水中都含有較高濃度的氨氮，也有一些廢水本身可能含有較低濃度的氨氮，但含有較高濃度的有機氮如蛋白質(zhì)和氨基酸等，在厭氧處理的過程中，會被轉(zhuǎn)化為氨氮。一般在水處理中所謂的氨氮是指以離子形式存在的氨（NH4+）和非離子形式存在的游離氨（NH3）的總和。一般，氨氮的毒性主要是由游離氨引起的，因此氨氮在廢水中的存在形式對其毒生的大小有很大影響，也因此廢水的PH值對氨氮毒性的大小有直接的影響，因為PH值對游離氨在氨氮中所占比例有很大影響，當PH值為7.0時，游離氨僅占氨氮的1%；而PH值上升到8.0時，其比例可以提高10倍。一般認為，氨氮濃度在50200mg/L時，對厭氧反應(yīng)器消化液中的微生物有機激化作用，在15003000mg/L則有明顯的抑制作用。氨氮的毒性是可逆的，即當氨氮被去除或稀釋到一定程度以下后，產(chǎn)甲烷活性仍可恢復(fù)。硫化物及硫酸鹽許多工業(yè)廢水中含有無機形式存在的硫，如硫酸鹽和來硫酸鹽，在厭氧處理過程中，這些含硫化合物會被微生物還原為硫化氫。硫化氫的毒性由其非離子形式引起，取游離硫化氫（H2S），PH值對游離的硫化氫在總硫化物中的比例有很大影響。在PH7.0以下時，游離硫化氫所占比例較大，而當PH值在7.0-8.0的范圍內(nèi)，游離硫化氫比例隨PH值升高迅速下降。游離硫化氫對顆粒污泥的IC50值大約為250mg/L，而對絮狀污泥的IC50值僅為50mg/L。無機鹽類一般來說，無機鹽類只在濃度非常高時才會引起毒性。在處理某些含有高濃度無機鹽的工業(yè)廢水時，應(yīng)對鹽類引起的毒性作用加以考慮。重金屬重金屬離子會對厭氧體系產(chǎn)生抑制作用，且濃度越高，抑制作用越大。5.4.2天然有機抑制性物質(zhì)在天然抑制有機化合物中也有很多物質(zhì)對厭氧污泥的產(chǎn)甲烷活性具有很強的抑制作用，其中有些正是我們希望厭氧污泥對其進行降解的物質(zhì)。揮發(fā)性脂肪酸（VAF）VAF的毒性取決于PH值，因為只有游離的VAF是有毒性的。如果厭氧反應(yīng)器的PH值較低，則游離的VAF所占比例就會較高，進而導(dǎo)致產(chǎn)甲烷細菌受到較嚴重的抑制；相反，在PH值為7.0時或略高時，VAF是相對無毒的。長鏈脂肪酸脂類物質(zhì)5.4.3人工合成有機抑制性物質(zhì)隨著化工工業(yè)中人工合成有機物的日益增多，進入環(huán)境的有機物種類也日益復(fù)雜，有時我們將人為制造的、在自然環(huán)境中難于發(fā)現(xiàn)的有機化合物稱為生物異型化合物，這些物質(zhì)常常會對厭氧微生物產(chǎn)生抑制作用。典型的有鹵代有機物、不飽和烴、甲基化合物、洗滌劑、抗生素等。它們也是在達到一定濃度才對厭氧起抑制作用。六、果汁生產(chǎn)工藝和污染物產(chǎn)生情況分析6.1濃縮果汁加工業(yè)的主要生產(chǎn)工藝簡介濃縮果汁生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品和工藝雖然不完全一致，但是基本工藝是相似的，無論生產(chǎn)果汁或梨汁還是其它品種，基本工藝圖1所示。果汁生產(chǎn)的工藝主要包括以下步驟：原料的清洗與預(yù)處理、原料破碎和壓榨提汁、酶處理、澄清、過濾、吸附濃縮、殺菌，最后進行罐裝。清洗水再生加堿水圖1 果汁生產(chǎn)工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)再生漂洗水排放蒸發(fā)冷凝結(jié)水（利用）蒸汽蒸汽成品外運冷藏庫灌裝機成品間后巴氏殺菌冷卻水蒸發(fā)器清汁罐樹脂罐濁液排放果汁果渣外運水（凈化池爛果洗果排放水超濾中間罐前巴氏殺菌酶解澄清篩分榨機破碎三級洗滌揀選洗滌果池原料果、原料的清洗與預(yù)處理原料首先要進行清洗，清洗用水是果汁生產(chǎn)用水的最主要部分，此工序主要產(chǎn)生含有機物的洗果廢水，多為果品碎屑、爛果肉、泥砂等，SS含量高。、原料破碎和壓榨提汁工藝榨汁前先行破碎可以提高出汁率。壓榨是通過擠壓力將液相從液固兩相混合物中分離出來的一種單元操作。此工序會產(chǎn)生果渣。、酶處理工藝在果汁加工技術(shù)中，應(yīng)用最多的是果膠酶。其作用是增加出汁率同時也利于果汁澄清，以便果汁中懸浮的粒子能用沉降、過濾或離心的方法分離。、澄清、過濾工藝果汁加工工藝適用酶技術(shù)和膜分離技術(shù)相結(jié)合，以獲得澄清果汁。目前多采用超濾技術(shù)。超濾膜可以截留壓榨的果汁中多數(shù)大分子物質(zhì)，使糖類、有機酸和水等小分子成分透過膜而得到水果清汁。截留的罐底物是大分子有機物質(zhì)，其COD濃度值很高，排入水體后，使廢水的處理難度增大。、吸附與離子交換工藝果汁加工用活性炭過濾或樹脂吸附色度、農(nóng)殘和霉菌等，現(xiàn)多采用樹脂吸附。 在吸附工序，間歇地排放樹脂再生漂洗廢水。廢水含難降解的高濃度有機物和酸、堿以及消毒劑。濃縮工藝原果汁的含水量通常在80%85%以上，需要經(jīng)過濃縮，使水分從水果原汁中分離出來提高果汁的化學(xué)穩(wěn)定性，便于儲藏和運輸。蒸發(fā)濃縮是主要的水果原汁濃縮工藝。在此過程中產(chǎn)生4倍以上濃縮原汁的蒸發(fā)冷凝水，導(dǎo)致排水量高于用水量。蒸發(fā)冷凝水含香精等有機酸、醇和酯類物質(zhì)，COD濃度較高。殺菌工藝和CIP清洗在果汁加工過程中一般采用“巴氏殺菌”，殺死果汁中的致病菌、產(chǎn)毒菌、腐敗菌，并破壞果汁中的酶使果汁在儲藏期內(nèi)不變質(zhì)。生產(chǎn)線還要定期進行CIP清洗，間歇性的排放含有機物的酸、堿廢水。6.2濃縮果汁加工業(yè)廢水的特征果汁廢水是由酸、堿、消毒劑和高分子有機物組成的高濃度有機廢水。主要產(chǎn)于洗果、生產(chǎn)線清洗（設(shè)備、地面的沖洗、CIP清洗及樹脂再清洗）、罐底物排放、蒸發(fā)冷凝水、反滲透濃水排放和鍋爐房排水（軟化處理鹽水、水收塵排水）、車間生活污水。其主要特點是水量和水質(zhì)波動大、廢水有一定的溫度、N和P含量偏低、廢水SS含量較高，多為果品碎屑、泥砂等。其中造成水量波動的原因有以下幾點：進廠原料果的品質(zhì)好壞，直接影響到用水量的大小和排放廢水的污染物濃度；當設(shè)備進行集中清洗時污水量比正常生產(chǎn)時的水量高出一倍甚至更多；生產(chǎn)和排水具有間歇和周期性，各工序排水有時間段，當果池換水時所排廢水水量和水質(zhì)波動相當大。同時，果汁企業(yè)的排水量高于取水量，這是由于清汁到濃縮果汁過程有蒸發(fā)冷凝水的產(chǎn)生，其產(chǎn)生量為濃縮果汁產(chǎn)量的44.5倍。造成水質(zhì)波動的原因有以下幾點：由于生產(chǎn)線要定期進行CIP清洗、樹脂再生和漂洗，間歇性地排放酸、堿廢水，使廢水的PH值在213之間波動，CIP清洗的樹脂再生水初排放時的濃度非常高，而且要持續(xù)23小時，對廢水的PH值影響特別大，COD濃度也會在10010000mg/L之間波動；在超濾工序，提糖后在罐底物排放時COD濃度高達mg/L，40t/h線的罐底物每天要排大約30m3/d，相當于排入水體的COD量約3000kg/d；在吸附工序，間歇排放的樹脂再生廢水，一開始是含高濃度和難降解的有機物的酸、堿廢水，以后為漂洗水，酸、堿和有機物含量逐漸減少，有周期順序但無時間規(guī)律，酸、堿液的排放和消毒劑量大的廢水進入污水處理系統(tǒng)則會抑制微生物的生化處理過程。樹脂再生后期和生產(chǎn)線清洗后期，還有殺菌消毒液的排放，含量過氧化氫或次氯酸鈉等強氧化劑的廢水消毒劑殘留對后續(xù)生化處理的微生物影響極大；濃縮果汁廢水所含的蘋果多酚等高分子有機物較難降解，色度較難去除，氮、磷比例偏低。以上這些因素均造成廢水處理難度的增加。第二章：果汁廢水處理工藝簡介及操作管理一、工藝流程二、各單元作用及管理方法1、格柵1.1作用用以截流大塊的呈懸浮物、漂浮物、纖維物質(zhì)和固體顆粒物質(zhì)，對后續(xù)處理構(gòu)筑物或水泵機組具有保護作用的處理設(shè)備。1.2管理方法（1）柵渣要及時運走處理掉，柵渣堆放處應(yīng)經(jīng)常清洗，以防止腐敗產(chǎn)生惡臭。（2）定期清理格柵池底的沉淀物。（3）定期清理柵條上的附著物。（4）嚴禁向格柵池內(nèi)扔垃圾（包括塑料袋、煙盒、煙頭、木頭、尼龍袋、擦設(shè)備用的布條）。2、初沉池（或沉砂池）2.1設(shè)計初沉池的原因（1）污水中含微溶于水的懸浮顆粒和膠體物質(zhì)。（2）廢水中含泥砂等懸浮物。（3）沉淀就是利用重力作用將比重大的懸浮顆粒從水中去除的操作。（4）排泥方式有重力排泥和機械排