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浅析废水生物处理的两种方法
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浅谈化工企业排放污水的生物法处理方式
化工厂排放污水具有成分复杂且浓度高的特点,采用单一的方法很难将污染物去除.生物技术很适合化工厂污水处理,对常见的污水生物处理方法进行了探讨.
摘要： 化工厂排放污水具有成分复杂且浓度高的特点,采用单一的方法很难将污染物去除.生物技术很适合化工厂污水处理,对常见的污水生物处理方法进行了探讨.&&
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快速查看收藏过的文献废水生物处理技术发展浅谈--《化工时刊》2004年02期
废水生物处理技术发展浅谈
【摘要】：废水处理的方法主要有物理法、化学法和生物法。本文综述了近两年来废水的生物处理法的发展 ,对生物处理法进行叙述和比较 ,并对今后废水的生物处理发展方向进行分析
【作者单位】：
【分类号】：X703
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浅谈造纸废水生物处理技术王延妮制浆造纸工业对环境所造成的污染问题日益突出,其废水排放量占全国工业废水排放总量的 10% 左右,污染严重,需要二次处理。随着国家对环境保护的重视以及民众环保意识的不断提高,制浆造纸行业已将降低有害物质作为重要课题。生物处理是常用的制浆造纸废水处理技术,已被许多工厂采用。该技术的原理是利用厌氧和好氧微生物将废水中的溶解性有机物分解为二氧化碳和水等稳定的无机物,实现 COD 去除,达到净化水体的目的。根据参与作用的微生物种类和供氧情况,分为好氧生物处理和厌氧生物处理及好氧厌氧组合处理三大类。生物处理方法运行费用低廉,与其他方法组合可以大大提高造纸废水的处理效率。一、好氧生物处理法好氧生物处理法即在有氧条件下,好氧微生物(主要是好氧菌)以水中的多种有机污染物作为生长、繁殖和新陈代谢等生命活动的物质与能量来源,同时达到去除 BOD 的方法。根据好氧微生物在水体中和工作方式不同,可分为活性污泥法和生物膜法两类。(一) 活性污泥法经初次沉淀后的废水与由二次沉淀池来的回流污泥在曝气池起端进入池内, 通过扩散或机械曝气进行充分混合与曝气,并通过活性污泥的吸附、絮凝和氧化作用去除废水中的有机物。该法适用于处理要求高而水质较稳定的废水。由于普通活性污泥法曝气时间比较长,当活性污泥继续向前推进到曝气池末端时,废水中有机物已几乎被耗尽,污泥微生物进入内源代谢期,它的活动能力也相应减弱, 因此在沉淀池中容易沉淀,出水中残剩的有机物数量少。处于饥饿状态的污泥回流入曝气池后又能够强烈吸附和氧化有机物,所以普通活性污泥法的 BOD 和悬浮物去除率都很高,达到 90~95% 左右。普通活性污泥法也有它的不足之处,主要是:①对水质变化的适应能力不强; ②所供的氧不能充分利用,曝气池相对庞大、占地多、能耗费用高。有研究表明通过活性污泥工艺改良,可以明显改善生物系统污泥沉降性能及处理效果。(1)SBR 工艺 SBR (Sequencung Batch Reactors )是近年来在国内外广泛重视和研究日趋增多的一种污水生物处理新技术。SRB 反应器的运行通常包括 5个阶段:①进水阶段———加入基质; ②反应阶段———基质降解; ③沉淀阶段———泥水分离;④排放阶段———排上清液;⑤闲置阶段———活性恢复。这5个阶段都在曝气池内完成,从第一次进水到第二次进水称为一个工作周期。(2)HCR 工艺 HCR (High pact Reactor) 是好氧生物处理技术的一个飞跃, 它融合了当今的高速射流曝气、物相强化传递、紊流剪切等技术,并具有深井曝气和流化污泥床的特点。因此,其空气氧的转化率高,反应器的容积负荷大,水力停留时间短,是当前为西方国家所广泛接受的一种高效好氧生物处理方法 HCR 系统主要包括:集成反应器、两相喷头、沉淀池以及配套的管路和水泵等。集成反应器为圆形容器,其外筒两端被封闭,连接着各种管道;内筒两端开口,两相喷头安装在反应器上部的正中央。循环水泵提升高压水流经喷头射入反应器,由于负压作用同时吸入大量空气。水流和气流的共同作用又使喷头下方形成高速紊流剪切区,把吸入的气体分散成细小的气泡。富含溶解氧的混合污水经导流筒达到反应器底部后,又向上返流形成环流,再经剪切向下射流,如此循环往复运行。于是,污水被反复充氧,气泡和微生物菌团被不断剪切细化,并形成致密细小的絮凝体。(二) 生物膜法生物膜法是一大类生物处理法的总称,共同的特点是微生物附着在介质(滤料) 表面上,形成生物膜,污水同生物膜接触后,溶解的有机物被微生物吸附转化为 H2O、CO2、NH3和微生物细胞物质,污水得到净化,所需氧气一般直接来自大气, 生物膜法的处理效果和活性污泥法的处理效果差不多,与活性污泥法相比,有产生的污泥膨胀和剩余污泥量少以及占地少和运行管理简便等优点。目前采用生物膜技术的工艺也很多,常用的有生物滤池、生物转盘、接触氧化法以及生物流化床或膨胀床等多种工艺,本论文主要介绍一下接触氧化法以及生物流化床。(1)生物流化床法以比重大于 1的细小惰性颗粒如砂、焦碳、陶粒、活性炭等为载体;废水以较高的上升流速使载体处于流化状态;生物固体浓度很高,传质效率也很高,是一种高效的生物处理构筑物。(2)生物接触氧化法生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物膜法之间的生物处理工艺。兼有活性污泥法与生物膜法优点,其机理是在曝气反应池内设置填料,池内既有活性污泥又有生物膜,形成密集的生物群体,较多的增加了废水与生物接触的面积,连续曝气和生物膜的及时更新,增强了生物的活性。生物接触氧化池底曝气对污水进行充氧,并使池体内污水处于流动状态,以保证污水同浸没在污水中的填料充分接触,避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。生物接触氧化法中微生物所需的氧通过鼓风曝气供给,生物膜生长至一定厚度后,近填料壁的微生物由于缺氧而进行厌氧代谢,产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落,并促进新生物膜的生长,促进生物膜的新陈代谢,脱落的生物膜将随出水流出池外,废水中污染物在此过程中被微生物分解消耗,从而使废水得到净化处理。二、厌氧生物处理法(一)基本原理厌氧发酵处理的基本原理是将溶解在废水中的有机物,通过微生物作用使其转化成为生物气体,主要成分为甲烷,可为工厂燃料燃
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浅谈废水生物处理的方法有哪些
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废水生物处理法主要有：生物化学法生物化学法指通过微生物处理含重金属废水，将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法。该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通过异化的硫酸盐还原作用，将硫酸盐还原成H2S，废水中的重金属离子可以和所产生的H2S反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除，同时H2SO4的还原作用可将SO42-转化为S2-而使废水的pH值升高。因许多重金属离子氢氧化物的离子积很小而沉淀。有关研究表明，生物化学法处理含Cr6+浓度为30—40mg/L的废水去除率可达99.67%—99.97%。有人还利用家畜粪便厌氧消化污泥进行矿山酸性废水重金属离子的处理，结果表明该方法能有效去除废水中的重金属。赵晓红等人用脱硫肠杆菌(SRV)去除电镀废水中的铜离子，在铜质量浓度为246.8 mg/L的溶液，当pH为4.0时，去除率达99.12%。&[2]&生物絮凝法生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外，具有絮凝活性的代谢物。一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成，分子中含有多种官能团，能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。至目前为止，对重金属有絮凝作用的约有十几个品种，生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu2+、 Hg2+、Ag+、Au2+等重金属离子形成稳定的鳌合物而沉淀下来。应用微生物絮凝法处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好，且生长快、易于实现工业化等特点。此外，微生物可以通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能的菌株。因而微生物絮凝法具有广阔的应用前景。&[2]&生物吸附法生物吸附法是利用生物体本身的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子，再通过固液两相分离去除水溶液中的金属离子的方法。利用胞外聚合物分离金属离子，有些细菌在生长过程中释放的蛋白质，能使溶液中可溶性的重金属离子转化为沉淀物而去除。生物吸附剂具有来源广、价格低、吸附能力强、易于分离回收重金属等特点，已经被广泛应用。&[2]&需氧生物处理法利用需氧微生物在有氧条件下将废水中复杂的有机物分解的方法。　生活污水中的典型有机物是碳水化合物、合成洗涤剂、脂肪、蛋白质及其分解产物如尿素、甘氨酸、脂肪酸等。这些有机物可按生物体系中所含元素量的多寡顺序表示为 COHNS。生物体系中这些反应有赖于生物体系中的酶来加速。酶按其催化反应分为：氧化还原酶：在细胞内催化有机物的氧化还原反应，促进电子转移，使其与氧化合或脱氢。可分为氧化酶和还原酶。氧化酶可活化分子氧，作为受氢体而形成水或过氧化氢。还原酶包括各种脱氢酶，可活化基质上的氢,并由辅酶将氢传给被还原的物质,使基质氧化，受氢体还原。水解酶：对有机物的加水分解反应起催化作用。水解反应是在细胞外产生的最基本的反应，能将复杂的高分子有机物分解为小分子，使之易于透过细胞壁。如将蛋白质分解为氨基酸，将脂肪分解为脂肪酸和甘油，将复杂的多糖分解为单糖等。此外还有脱氨基、脱羧基、磷酸化和脱磷酸等酶。许多酶只有在一些称为辅酶和活化剂的特殊物质存在时才能进行催化反应，钾、钙、镁、锌、钴、锰、氯化物、磷酸盐离子在许多种酶的催化反应中是不可缺少的辅酶或活化剂。在需氧生物处理过程中，污水中的有机物在微生物酶的催化作用下被氧化降解，分三个阶段：第一阶段，大的有机物分子降解为构成单元──单糖、氨基酸或甘油和脂肪酸。在第二阶段中，第一阶段的产物部分地被氧化为下列物质中的一种或几种：二氧化碳、水、乙酰基辅酶A、α-酮戊二酸(或称 α-氧化戊二酸)或草醋酸（又称草酰乙酸）。第三阶段（即三羧酸循环，是有机物氧化的最终阶段）是乙酰基辅酶A、α－酮戊二酸和草醋酸被氧化为二氧化碳和水。有机物在氧化降解的各个阶段，都释放出一定的能量。在有机物降解的同时，还发生微生物原生质的合成反应。在第一阶段中由被作用物分解成的构成单元可以合成碳水化合物、蛋白质和脂肪，再进一步合成细胞原生质。合成能量是微生物在有机物的氧化过程中获得的。&[2]&厌氧生物处理法主要用于处理污水中的沉淀污泥，因而又称污泥消化，也用于处理高浓度的有机废水。这种方法是在厌氧细菌或兼性细菌的作用下将污泥中的有机物分解，最后产生甲烷和二氧化碳等气体，这些气体是有经济价值的能源。中国大量建设的沼气池就是具体应用这种方法的典型实例。消化后的污泥比原生污泥容易脱水，所含致病菌大大减少，臭味显著减弱，肥分变成速效的，体积缩小，易于处置。城市污水沉淀污泥和高浓度有机废水的完全厌氧消化过程可分为三个阶段（见图）。在第一阶段,污泥中的固态有机化合物借助于从厌氧菌分泌出的细胞外水解酶得到溶解，并通过细胞壁进入细胞中进行代谢的生化反应。在水解酶的催化下，将复杂的多糖类水解为单糖类，将蛋白质水解为缩氨酸和氨基酸，并将脂肪水解为甘油和脂肪酸。第二阶段是在产酸菌的作用下将第一阶段的产物进一步降解为比较简单的挥发性有机酸等，如乙酸、丙酸、丁酸等挥发性有机酸，以及醇类、醛类等；同时生成二氧化碳和新的微生物细胞。&[2]&反应原理第一、二阶段又称为液化过程。第三阶段是在甲烷菌的作用下将第二阶段产生的挥发酸转化成甲烷和二氧化碳，因此又称为气化过程，其反应可用下式表示：一些有机酸或醇的气化过程举例如下：乙酸：CH3COOH─→CO2+CH4丙酸：4CH3CH2COOH+2H2O─→5CO2+7CH4甲醇：4CH3OH─→CO2+3CH4+2H2O乙醇：2CH3CH2OH+CO2─→2CH3COOH+CH4为了使厌氧消化过程正常进行，必须将温度、pH值、氧化还原电势等保持在一定的范围内，以维持甲烷菌的正常活动，保证及时地和完全地将第二阶段产生的挥发酸转化成甲烷。生物化学反应的速度直接受温度的影响。进行厌氧消化的微生物有两类：中温消化菌和高温消化菌。前者的适应温度范围为17～43℃，最佳温度为32～35℃；后者则在50～55℃具有最佳反应速度。近年来，厌氧消化处理法发展到应用于处理高浓度有机废水，如屠宰场废水、肉类加工废水、制糖工业废水、酒精工业废水、罐头工业废水、亚硫酸盐制浆废水等，比采用需氧生物处理法节省费用。利用生物法处理废水的具体方法有活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、土地处理系统和污泥消化等。&[2]&参考资料
广东工业大学博士
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