好氧生物處理原理與工藝

好氧生物處理（原理與工藝）基本概念好氧生物處理的基本生物過(guò)程所謂“好氧”：是指這類(lèi)生物必須在有分子態(tài)氧氣（O2）的存在下，才能進(jìn)行正常的生理生化反應(yīng)，主要包括大部分微生物、動(dòng)物以及我們?nèi)祟?lèi)；所謂“厭氧”：是能在無(wú)分子態(tài)氧存在的條件下，能進(jìn)行正常的生理生化反應(yīng)的生物，如厭氧細(xì)菌、酵母菌等。好氧生物處理過(guò)程的生化反應(yīng)方程式：分解反應(yīng)（又稱(chēng)氧化反應(yīng)、異化代謝、分解代謝）異氧微生物CHONS+O2CO2+H2O+NH3+SO42-++能量（有機(jī)物的組成元素）異氧微生物異氧微生物C、H、O、N、S+能量C5H7NO2內(nèi)源呼吸（也稱(chēng)細(xì)胞物質(zhì)的自身氧化）微生物微生物C5H7NO2+O2CO2+H2O+NH3+SO42-++能量在正常情況下，各類(lèi)微生物細(xì)胞物質(zhì)的成分是相對(duì)穩(wěn)定的，一般可用下列實(shí)驗(yàn)式來(lái)表示：細(xì)菌： C5H7NO2； 真菌： C16H17NO6； 藻類(lèi)： C5H8NO2；原生動(dòng)物： C7H14NO3分解與合成的相互關(guān)系：二者不可分，而是相互依賴(lài)的；分解過(guò)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(guò)程是一個(gè)產(chǎn)能過(guò)程，合成過(guò)程則是一個(gè)耗能過(guò)程。2)對(duì)有機(jī)物的去除，二者都有重要貢獻(xiàn)；3）合成量的大小，對(duì)于后續(xù)污泥的處理有直接影響（污泥的處理費(fèi)用一般可以占整個(gè)城市污水處理廠的4050%）。不同形式的有機(jī)物被生物降解的歷程也不同：一方面：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小分子、可溶性物質(zhì)，直接進(jìn)入細(xì)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(jī)物，再進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。另一方面：有機(jī)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，其降解過(guò)程也會(huì)不同：如：糖類(lèi)TCA循環(huán)脂類(lèi)TCA循環(huán)蛋白質(zhì)影響好氧生物處理的主要因素1）溶解氧（DO）：約1~2mg/l2）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(xì)胞的組成物如蛋白質(zhì)、核酸等對(duì)溫度很敏感，溫度突升或降并超過(guò)一定限度時(shí)，會(huì)有不可逆的破壞；最適宜溫度1530C；40C或10C后，會(huì)有不利影響。3)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：細(xì)胞組成中，C、H、O、N約占9097%其余310%為無(wú)機(jī)元素，主要的是P。生活污水一般不需再投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；而某些工業(yè)廢水則需要，一般對(duì)于好氧生物處理工藝，應(yīng)按BODNP=10051投加N和P。其它無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素：K、Mg、Ca、S、Na等；微量元素：Fe、Cu、Mn、Mo、Si、硼等；4)pH值：一般好氧微生物的最適宜pH在6.58.5之間；pH4.5時(shí)，真菌將占優(yōu)勢(shì)，引起污泥膨脹；另一方面，微生物的活動(dòng)也會(huì)影響混合液的pH值。5)有毒物質(zhì)（抑制物質(zhì)）主要有： 重金屬蛋白質(zhì)的沉淀劑（變性；與-SH結(jié)合而失活） 氰化物H2S 鹵族元素及其化合物 酚、醇、醛使蛋白質(zhì)變性或脫水 染料等；活性污泥系統(tǒng)中有毒物質(zhì)的最高允許濃度：有毒物質(zhì)允許濃度有毒物質(zhì)允許濃度銅化合物(以Cuu計(jì))0.51.0苯10鋅化合物(以Znn計(jì))513氯苯10鎳化合物(以Nii計(jì))2對(duì)苯二酚15鉛化合物(以Pbb計(jì))1.0間苯二酚450銻化合物(以Sbb計(jì))0.2鄰苯二酚100鎘化合物(以Cdd計(jì))15間苯三酚100釩化合物(以V計(jì)計(jì))5鄰苯三酚100銀化合物(以Agg計(jì))0.25苯胺100鉻化合物(以Crr計(jì))25二硝基甲苯12(以Cr3+計(jì))2.7甲醛160(以Cr6+計(jì))0.5乙醛1000硫化物(以S2--計(jì))525二甲苯7(以以H2S計(jì))20甲苯7氫氰酸氰化鉀18氯苯10硫氰化物36吡啶400砷化合物(以Ass3+計(jì))0.72.0烷基苯磺酸鹽15汞化合物(以Hgg計(jì))0.5甘油56）有機(jī)負(fù)荷率：污水中的有機(jī)物本來(lái)是微生物的食物，但太多時(shí)，也會(huì)不利于微生物。7）氧化還原電位：好氧細(xì)菌：+300400mV，至少要求大于+100mV。厭氧細(xì)菌：要求小于+100mV，對(duì)于嚴(yán)格厭氧細(xì)菌，則-100mV，甚至-300mV。廢水可生化性和可生化程度的判別生物降解性能是指在微生物的作用下，使某一物質(zhì)改變?cè)瓉?lái)的化學(xué)和物理性質(zhì)，在結(jié)構(gòu)上引起的變化程度?？煞譃槿?lèi)：初級(jí)生物降解——指有機(jī)物原來(lái)的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生了部分變化，改變了分子的完整性；環(huán)境可接受的生物降解——指有機(jī)物失去了對(duì)環(huán)境有害的特性；完全降解——在好氧條件下，有機(jī)物被完全無(wú)機(jī)化；在厭氧條件下，有機(jī)物被完全轉(zhuǎn)化為CH4、CO2等。有機(jī)物生物降解性能的分類(lèi)：易生物降解——易于被微生物作為碳源和能源物質(zhì)而被利用；可生物降解——能夠逐步被微生物所利用；難生物降解——降解速率很慢或根本不降解。注意：1）“難、易”是相對(duì)的；2）同一種化合物在不同種屬微生物的作用下，其降解情況也會(huì)有不同。鑒定和評(píng)價(jià)廢水中有機(jī)污染物的好氧生物降解性的方法：分類(lèi)方法方法要點(diǎn)方法評(píng)價(jià)根據(jù)氧化所耗氧量量水質(zhì)指標(biāo)法采用BOD5/CCOD作為有有機(jī)物評(píng)價(jià)指指標(biāo)。方法改改進(jìn)：日本通通產(chǎn)省測(cè)試法法，以ThOOD代替COD，采用用BOD自動(dòng)測(cè)測(cè)定儀測(cè)定有有機(jī)物28天的生化需需氧量，并以以BOD28/ThOOD來(lái)評(píng)價(jià)有機(jī)機(jī)物的生物降降解性能；比較簡(jiǎn)單，但精度度不高，可粗粗略反映有機(jī)機(jī)物的降解性性能；瓦呼儀法根據(jù)有機(jī)物的生化化呼吸線(xiàn)與內(nèi)內(nèi)源呼吸線(xiàn)的的比較來(lái)判斷斷有機(jī)物的生生物降解性能能。測(cè)試時(shí)，接接種物可采用用活性污泥，接接種量為13gSS//l；較好地反應(yīng)微生物物氧化分解特特性，但試驗(yàn)驗(yàn)水量少，對(duì)對(duì)結(jié)果有影響響；根據(jù)有機(jī)物的去除除效果靜置燒瓶篩選試驗(yàn)驗(yàn)以10ml沉淀后的的生活污水上上清液作為接接種物，90ml含有5mg酵母膏和5mg受試物的的BOD標(biāo)準(zhǔn)稀稀釋水作為反反應(yīng)液，兩者者混合，室溫溫下培養(yǎng)，1周后測(cè)受試試物濃度，并并以該培養(yǎng)液液作為下周培培養(yǎng)的接種物物，如此連續(xù)續(xù)4周，同時(shí)進(jìn)進(jìn)行已知降解解化合物的對(duì)對(duì)照試驗(yàn)；操作簡(jiǎn)單，但在靜靜態(tài)條件下混混合及充氧不不好；振蕩培養(yǎng)試驗(yàn)法在燒瓶中加入接種種物、營(yíng)養(yǎng)液液及受試物等等，在一定溫溫度下振蕩培培養(yǎng)，在不同同的反應(yīng)時(shí)間間內(nèi)測(cè)定反應(yīng)應(yīng)液中受試物物含量，以評(píng)評(píng)價(jià)受試物的的生物降解性性；生物作用條件好，但但吸附對(duì)測(cè)定定有影響；半連續(xù)活性污泥法法測(cè)試時(shí)，采用試驗(yàn)驗(yàn)組及對(duì)照組組二套反應(yīng)器器間歇運(yùn)行，測(cè)測(cè)定反應(yīng)器內(nèi)內(nèi)COD、TOD或DOC的變化化，通過(guò)二套套反應(yīng)器結(jié)果果的比較來(lái)評(píng)評(píng)價(jià)；試驗(yàn)結(jié)果可靠，但但仍不能模擬擬處理廠實(shí)際際運(yùn)行條件；；活性污泥模型試驗(yàn)驗(yàn)?zāi)M連續(xù)流活性污污泥法生物處處理工藝，采采用試驗(yàn)組與與對(duì)照組，通通過(guò)兩套系統(tǒng)統(tǒng)對(duì)比和分析析來(lái)評(píng)價(jià)；結(jié)果最為可靠，但但方法較復(fù)雜雜；根據(jù)CO2量斯特姆測(cè)試法采用活性污泥上清清液作為接種種液，反應(yīng)時(shí)時(shí)間28天，溫度25C，有機(jī)物降降解以CO2產(chǎn)量占理論CO2產(chǎn)量的百分分率來(lái)判斷；；系統(tǒng)復(fù)雜，可反映映有機(jī)物的無(wú)無(wú)機(jī)化程度；；根據(jù)微生物生理生生化指標(biāo)主要有：ATP測(cè)測(cè)試法、脫氫氫酶測(cè)試法、細(xì)細(xì)菌標(biāo)準(zhǔn)平板板計(jì)數(shù)測(cè)試法法等試驗(yàn)結(jié)果可靠，但但測(cè)試程序較較為復(fù)雜。影響有機(jī)物生物降解性能的因素：與化學(xué)物質(zhì)的種類(lèi)性質(zhì)有關(guān)的因素（化學(xué)組成、理化性質(zhì)、濃度、與它種基質(zhì)的共存）；與微生物的種類(lèi)、性質(zhì)有關(guān)的因素（微生物的來(lái)源、數(shù)量、種屬間的關(guān)系）；與有機(jī)物、微生物所處的環(huán)境有關(guān)的因素（pH值、DO、溫度、營(yíng)養(yǎng)物等）。懸浮生長(zhǎng)的好氧生物處理工藝活性污泥法（ActivatedSludgeProcess）活性污泥法的基本原理曝氣池：反應(yīng)主體二沉池：1）進(jìn)行泥水分離，保證出水水質(zhì)；2）保證回流污泥，維持曝氣池內(nèi)一定的污泥濃度。回流系統(tǒng)：1）保證曝氣池內(nèi)維持足夠的污泥濃度；2）通過(guò)改變回流比，改變曝氣池的運(yùn)行工況。剩余污泥：1）是去除有機(jī)物的途徑之一；2）維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。供氧系統(tǒng)：提供足夠的溶解氧活性污泥系統(tǒng)有效運(yùn)行的基本條件是：廢水中含有足夠的可容性易降解有機(jī)物；混合液含有足夠的溶解氧；活性污泥在池內(nèi)呈懸浮狀態(tài)；活性污泥連續(xù)回流、及時(shí)排除剩余污泥，使混合液保持一定濃度的活性污泥；沒(méi)有對(duì)微生物有毒有害的物質(zhì)流入。二．活性污泥的性質(zhì)及性能指標(biāo)物理性能：——“菌膠團(tuán)”——“生物絮凝體”顏色：褐色、（土）黃色、鐵紅色氣味：泥土味（城市污水）比重：略大于1（1.0021.006）粒徑：0.020.2mm比表面積：20100cm2/ml生化性能：活性污泥的含水率：99.299.8%固體物質(zhì)的組成：有機(jī)物75—85%活細(xì)胞（有機(jī)物75—85%微生物內(nèi)源代謝的殘留物（Me）：吸附的原廢水中難于生物降解的有機(jī)物（Mi）：無(wú)機(jī)物質(zhì)（Mii）：3．活性污泥中的微生物：A．細(xì)菌：是活性污泥凈化功能最活躍的成分主要菌種有：動(dòng)膠桿菌屬、假單胞菌屬、微球菌屬、黃桿菌屬、芽胞桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、無(wú)色桿菌屬等特征：1）多屬好氧和兼性異養(yǎng)型的原核細(xì)菌；2）在有氧條件下，具有較強(qiáng)的分解有機(jī)物的功能；3）具有較高的增殖速率，其世代時(shí)間為2030分鐘；4）其中的動(dòng)膠桿菌具有將大量細(xì)菌結(jié)成為“菌膠團(tuán)”的功能。B.其它微生物------原生動(dòng)物----在活性污泥中大約為103個(gè)/ml4.活性污泥的性能指標(biāo)：混合液懸浮固體濃度（MLSS）（MixedLiquorSuspendedSolids）MLSS=Ma+Me+Mi+Mii單位：mg/lg/m3（2）混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（MLVSS）（MixedVolatileLiquorSuspendedSolids）MLVSS=Ma+Me+Mi在條件一定時(shí)，MLVSS/MLSS是較穩(wěn)定的，對(duì)城市污水，一般是0.75—0.85(3)污泥沉降比（SV）（SludgeVolume）——是指將曝氣池中的混合液在量筒中靜置30分鐘，其沉淀污泥與原混合液的體積比，一般以%表示；——能相對(duì)地反映污泥數(shù)量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期的污泥膨脹；——正常數(shù)值2030%（4）污泥體積指數(shù)（SVI）（SludgeVolumeIndex）——曝氣池出口處混合液經(jīng)30分鐘靜沉后，1g干污泥所形成的污泥體積，單位是ml/g。SV（%）10（ml/l）或SV（%）10（ml/l）或SVI=SVI=SV（ml/l）MLSS（g/l）MLSS（g/l）MLSS（g/l）MLSS（g/l）——能更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)污泥的凝聚性能和沉降性能，其值過(guò)低，說(shuō)明泥粒小，密實(shí)，無(wú)機(jī)成分多；其值過(guò)高，說(shuō)明其沉降性能不好，將要或已經(jīng)發(fā)生膨脹現(xiàn)象；——城市污水的SVI一般為50150ml/g；——注意：1）對(duì)于工業(yè)廢水，SVI不在上述范圍內(nèi)，有時(shí)也屬正常；對(duì)于高濃度活性污泥系統(tǒng)，即使污泥沉降性能較差，由于MLSS較高，其SVI也不會(huì)很高。5.關(guān)于活性污泥法運(yùn)行控制中常用的一些參數(shù)：流量CODBOD微生物濃度AQCiBiXiB、CQ+QrCeBeXDQ–Qw