生化滤池法处理污水概述
一、微生物的新陈代谢
- 分解代谢
高能化合物分解为低能化合物,物质由繁到简并逐级释放能量的过程叫分解代谢,或称异化作用。它可分为好氧分解代谢或厌氧分解代谢。
(1)好氧分解代谢;好氧微生物和兼性微生物参与,溶解氧浓度2-4mg/L条件下将有机物分解为CO2和H2O并释放出能量的代谢过程。有机物氧化过程中脱出的氢是以氧作为受氢体(生成水),例如 C6H12O6+6O2→H2O+2880kJ
好氧分解过程中,有机物的分解比较彻底,最终产物是CO2、H2O或NO2、NO3-、P034-、SO24-处理后废水无异臭。
(2)厌氧分解代谢;是厌氧微生物和兼性微生物在无溶解氧的条件下,将复杂的有机物分解成简单的有机物和无机物,最终变为甲醛和CO2。厌氧代谢的受氢体可以是有机物,通常称为厌氧状态;也可以是含氧化物,如SO24-,NO3-、CO2,称为缺氧状态。葡萄糖厌氧代谢,以含氧化合物为受氢体时,1mol释放的能量为1796kJ,以有机物为受氢体时释放能量为226kJ。
C6H12O6+12KNO3→6CO2+6H2O+12KNO2+1796kJ
C6H12O6→2CH3CH2OH+2CO2+226kJ
厌氧分解代谢中有机物氧化不彻底,代谢速度慢。在废水处理中,只有当有机物浓度高时,才用厌氧法。有机物被转化成CH4、NH3、CO2、H2S,产物复杂,出水有异臭。厌氧法分三个阶段。第一阶段是水解酸化阶段,产生高级脂肪酸。第二阶段为产氢产乙酸阶段。第三阶段为产甲烷CO2阶段。厌氧系统工作温度为33-38℃。
- 合成代谢
微生物从外界获得能量,将低能化合物合成生物体的过程叫合成代谢,所需的能量和物质可由分解代谢提供。
二、微生物生长的营养及影响因素
细胞的化学式通常可定为C5H7O2N。按所需碳的化学形式,微生物可分为:①自养型,即CO2、HCO3-作为唯一碳源,以此作为构造全部含碳生物分子的微生物,通常称为自养菌;②异养型,需要扭取复杂的有机物中的碳,这种微生物称为异养菌。
- 微生物的营养
(1)好氧生物处理;BOD5:N:P=100:1:5;碳源以BOD表示。氮以NH3-N计,磷以PO34-中的P计。
(2)厌氧生物处理;C/N比值为(10-20):1。通过水分析,分析营养物的多少及相互间的配比,若比例失调。调需投加营养源。对于含碳量低的工业废水。可投加生活污水或甲醇;含氮量低可投加尿素、硫酸铵等补充氮源;含磷量低可投加磷酸钠作为磷源。
- 反应温度
常温性微生物最低反应温度5℃,最适宜温度为10-30℃;低温性微生物最低反应温度0℃,最适宜温度5-10℃。
在好氧生物处理中,一般水温为20-35℃,在厌氧生物处理中,一般水温为25-40℃。
- pH值
好氧生物处理,pH值在6.5-8.5之间;厌氧生物处理,pH值在6.7-7.4之间。
- 溶解氧
在好氧生物处理反应器中,溶解氧浓度保持在2-4mg/L。厌氧生物处理反应器要严格密封,隔离空气。
- 有毒物质
废水生物处理的有毒物质包括重金属、有机物酚、甲醛、甲醇、笨、氯苯、硫化物、氯化物、氯化钠、硫酸根等,允许浓度详见表4-1。
废水生物处理有毒物质允许浓度 表4-1
毒物名称 |
允许浓度/(mg/L) |
毒物名称 |
允许浓度/(mg/L) |
毒物名称 |
允许浓度/(mg/L) |
毒物名称 |
允许浓度/(mg/L) |
亚砷酸盐 |
5 |
CN- |
5-20 |
铜 |
5-10 |
氯苯 |
100 |
砷酸盐 |
20 |
氰化钾 |
8-9 |
锌 |
5-20 |
甲醛 |
100-150 |
铅 |
1 |
硫酸根 |
5000 |
铁 |
100 |
甲醇 |
200 |
镉 |
1-5 |
硝酸根 |
5000 |
硫化物(以S计) |
10-30 |
吡啶 |
400 |
三价铬 |
10 |
苯 |
100 |
氯化钠 |
10000 |
油脂 |
30-50 |
六价铬 |
2-5 |
酚 |
100 |
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三、废水的可生化性
废水的可生化性指标见表4-2。
表4-2 废水的可生化性指标
BOD5/COD |
>0.45 |
0.3-0.45 |
0.2-0.3 |
<0.2 |
可生化性 |
好 |
较好 |
较难 |
不宜 |
四、生化法的发展
- 好氧法
主要有活性污泥法和生物膜法两大类。
- 厌氧法
在传统厌氧生物处理的基础上出现了新工艺,如上流式厌氧滤池、厌氧接触法等,它们能耗小并可回收能源,主要用于高浓度污水。
- 好氧法与厌氧法的组合工艺
传统的生化处理主要去除水中的BOD、COD、SS;而对氮、磷的去除率很低。为了脱氮除磷,20世纪60年代后开发了厌氧/好氧(A1/O)和缺氧/好氧(A2/O)组合工艺。前者可去除磷,后者可去除氮,继而又将上述工艺组合,构成可同时脱氮、除磷和除有机物的系统---A1/A2/O(或A2/O)。这个系统经过厌氧、缺氧、好氧三段处理,可达三级处理出水标准。对难以降解的有机物也有较高去除率。污泥沉淀性能好,电耗药耗少,运行费用低。
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