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廢水生物處理技術(shù)
日期：2025-07-08 13:14
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摘要：
廢水生物處理技術(shù)
生物處理的目的是去除有機(jī)物植物性營(yíng)養(yǎng)物以及通過(guò)生物絮凝去除膠體，同時(shí)也可以獲得能量和產(chǎn)品。其主要機(jī)理是微生物代謝。生物處理工藝廣泛應(yīng)用于城市污水和各類(lèi)有機(jī)工業(yè)廢水處理。
按照微生物對(duì)氧的需求，生物法分為好氧、厭氧（含缺氧）兩類(lèi)；按微生物生長(zhǎng)方式分為懸浮生長(zhǎng)、固著生長(zhǎng)、混合生長(zhǎng)3類(lèi)。還可以按照操作條件和用途分類(lèi)。
常用的好氧生物處理工藝包括：普通活性污泥法、氧化溝、間歇式活性污泥法、生物接觸氧化法、生物轉(zhuǎn)盤(pán)以及曝氣生物濾池等。
常用的厭氧生物處理工藝包括：水解酸化池、普通厭氧消化池、厭氧接觸法、厭氧濾池、升流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）、厭氧流化床以及EGSB反應(yīng)器、IC反應(yīng)器等。
通常在廢水處理工程實(shí)踐中，往往是將厭氧、缺氧、好氧工藝進(jìn)行合理組合，以彌補(bǔ)不同處理方法的缺陷，達(dá)到理想的處理效果。A/O脫氮工藝、A/A/O同步脫氮除磷工藝等都是多種處理方法相結(jié)合的組合工藝。
廢水中的氮主要以氨氮和有機(jī)氮形式存在，通常不含或僅含有少量的亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。在未經(jīng)處理的廢水中，氮有可溶性的或顆粒狀的?？扇苄杂袡C(jī)氮主要以尿素和氨基酸的形式存在。一部份顆粒性有機(jī)氮在初沉池中可以去除。在生物處理過(guò)程中，大部分顆粒性有機(jī)氮轉(zhuǎn)化成氨氮和其它無(wú)機(jī)氮。
活性污泥法（A/O工藝）是生物脫氮的主要形式。生物脫氮主要是靠一些專(zhuān)性**實(shí)現(xiàn)氮的形態(tài)轉(zhuǎn)化，*終生成無(wú)害的氮?dú)?，從水體中脫出。
工藝原理
1.氨化
在氨化菌的作用下，有機(jī)氮化合物分解，轉(zhuǎn)化為NH3-N，以氨基酸為例，其反應(yīng)式為：
RCHNH2COOH+O2→RCOOH+CO2+NH3
2.硝化
生物硝化作用是利用化能自養(yǎng)微生物將氨氮氧化成硝酸鹽的一種生化反應(yīng)過(guò)程。硝化作用由兩類(lèi)化能自養(yǎng)**參與，亞硝化單胞菌首先將氨氮NH3-N氧化成亞硝酸鹽NO2--N，硝化桿菌再將NO2--N氧化成穩(wěn)定狀態(tài)的硝酸鹽NO3--N。后一反應(yīng)較快，一般不會(huì)造成NO2—N的積累。反應(yīng)過(guò)程如下：
**步，氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽：
NH4++3/2O2→NO2-+2H++H2O-ΔE ΔE=278.42kJ
**步，亞硝酸鹽為硝酸鹽：
NO2-+1/2O2→NO3-+2H+ -ΔE ΔE=72.58kJ
這兩個(gè)過(guò)程都是釋放能量過(guò)程，亞硝酸鹽和硝酸菌就是利用這兩個(gè)過(guò)程釋放的能量來(lái)合成新**體和維持正常的生命活動(dòng)?？偡磻?yīng)式為：
NH4++2O2→NO3-+2H++H2O -ΔE ΔE=351kJ
綜合氨氧化和細(xì)胞體合成反應(yīng)式如下：
NH4++1.83O2+1.98HCO3-→0.02C5H7O2N+0.98NO3-+1.88H2+1.04H2O
3.反硝化
生物硝化工藝可去除廢水中的有機(jī)氮和氨氮，出水中的氮以硝酸鹽的形式存在，本工程中不僅要去除有機(jī)氮和氨氮還要去除硝酸鹽氮，因此必須在生物硝化工藝的基礎(chǔ)上采用生物反硝化工藝，即A/O工藝。
生物反硝化系指污水中的硝酸鹽，在缺氧條件下，被微生物還原為氮?dú)獾纳磻?yīng)過(guò)程，參與這一生化反應(yīng)的微生物是反硝化**，這是一類(lèi)大量存在于活性污泥中的兼性異養(yǎng)菌，如產(chǎn)堿桿菌、假單胞菌等菌屬均能均能進(jìn)行生物反硝化。在有氧存在的好氧狀態(tài)下，反硝化菌能進(jìn)行好氧生物代謝，氧化分解有機(jī)污染物，去除BOD5；在無(wú)分子氧但存在硝酸鹽的條件下，反硝化**能利用NO3-中的氧（又稱為化合態(tài)或硝態(tài)氧），繼續(xù)分解代謝有機(jī)污染物，去除BOD5，并同時(shí)將NO3-中的氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻?/div>
反硝化過(guò)程分兩步進(jìn)行：**步由硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，**步由亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為一氧化氮、氧化二氮和氮?dú)猓?/div>
NO3-→NO2-→NO→N2O→N2
事實(shí)上這只是硝酸鹽還原的其中一個(gè)過(guò)程——異化過(guò)程。在異化過(guò)程的同時(shí)，還有一個(gè)同化過(guò)程，硝酸鹽轉(zhuǎn)化成氨氮用于細(xì)胞合成。在反硝化過(guò)程中要有含碳有機(jī)物作為該過(guò)程中的電子供體，碳源既可以是污水或細(xì)胞體內(nèi)碳源，也可以外部投加。以采用甲醇作為碳源，反應(yīng)過(guò)程如下：
**步：6NO2-+2CO2+4H2O
**步：6NO2-+3CH3OH→3N2+3CO2+3H2O+6OH-
總反應(yīng)式為：
6NO3-+5CH3OH→5CO2+3N2+7H2O+6OH-
典型的同化作用反應(yīng)如下：
3NO2-+14CH3OH+CO2+3H+→3C5H7O2N+19H2O
同化作用和異化作用綜合反應(yīng)式為：
NO2-+1.08CH3OH+CO2+H+→0.065C5H7O2N+0.47N2+2.44H2O+0.76CO2
第三節(jié) MBR工藝
一、原理
MBR（膜生物反應(yīng)器）工藝的工作原理：首先通過(guò)活性污泥來(lái)去除水中可生物降解的有機(jī)污染物，然后采用膜將凈化后的水和活性污泥進(jìn)行固液分離。
中空絲膜的孔徑在0.4μm左右，能夠截留住活性污泥以及絕大多數(shù)的懸浮物，取得清澈的出水。為了使得膜能夠連續(xù)長(zhǎng)期穩(wěn)定的使用，在中空絲膜的下方以一定強(qiáng)度的空氣不斷對(duì)膜進(jìn)行抖動(dòng)，既起到為生物氧化供氧作用，又防止活性污泥附著在膜的表面造成膜的污染。
二、MBR工藝的優(yōu)點(diǎn)
1.運(yùn)行管理方便
傳統(tǒng)的好氧活性污泥處理工藝，會(huì)出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，使得系統(tǒng)不能正常運(yùn)行、出水不達(dá)標(biāo)。而污泥膨脹不會(huì)影響MBR系統(tǒng)的正常運(yùn)行和出水水質(zhì)，因此運(yùn)行管理極為方便。
2.占地面積小
傳統(tǒng)的活性污泥工藝的活性污泥濃度一般在3000～5000mg/l，而MBR工藝的活性污泥濃度一般在8000～12000mg/l，且不需生化沉淀池，故大大減少了占地面積和土建投資。
3.處理水質(zhì)穩(wěn)定
中空絲膜能夠截留幾乎所有的微生物，尤其是針對(duì)難以沉淀的、增殖速度慢的微生物，因此系統(tǒng)內(nèi)的生物相極大豐富，活性污泥馴化、增量的過(guò)程大大縮短，處理的深度和系統(tǒng)抗沖擊的能力得以加強(qiáng)，處理水質(zhì)穩(wěn)定。
4.動(dòng)力消耗低
中空絲膜所需的吸引壓力僅為－0.1～－0.4公斤/cm2左右，動(dòng)力消耗低。
