第五讲 第三章 废水处理的微生物学基础.doc

第五讲废水生物处理基础
简介
一、废水生物处理的目的和重要性
1、废水生物处理的目的
废水生物处理的主要目的有以下3点:①絮凝和去除废水中不可自然沉淀的胶体状固体物;②稳定和去除废水中的有机物;③去除营养元素氮和磷。
2、废水生物处理的重要性
①城市污水中约有60%以上的有机物只有用生物法去除才最经济;
②废水中氮的去除一般来说只有依靠生物法;
③目前世界上已建成的城市污水处理厂有90%以上是生物处理法;
④大多数工业废水处理厂也是以生物法为主体的。
二、微生物在废水生物处理中的作用
微生物在废水生物处理中主要有三个作用:
①去除溶解性有机物(以COD或BOD5表示)(将其转化成CO2和H2O),去除其它溶解性无机营养元素如N(最终转化为N2气)、P(转化为富含磷的剩余污泥从水中分离出来)等;
②絮凝沉淀和降解胶体状固体物(某些难降解颗粒或胶体状有机物,可以通过微生物产生的胞外多聚物等具有絮凝效果的物质发生沉淀,与剩余污泥一同被排出系统;或通过吸附较长期地滞留在系统内而被缓慢降解);
③稳定有机物(某些有毒有害难降解有机物可以被微生物初步分解或部分降解,而减轻毒性作用或得到部分稳定,或最终被完全转化为无机物而得到稳定)。
三、微生物代谢过程简介
1、废水生物处理过程中微生物代谢过程示意图
有机物
微生物
新的细胞物质
CO2、H2O
生物残渣
内源呼吸
分解
合成
2、微生物代谢的基本要素
①能源:化学能,或光能——化能营养型、光能营养型;
②碳源:有机碳,或无机碳——异养型、自养型;
③无机营养元素——又分为宏量元素,如:N、P、S、K、Ca、Mg等,在处理工业废水时,N、P元素与所需要去除的有机污染物之间的营养平衡问题有时会很关键,必要时就需要在进行中投加一定量的N、P;以及微量元素,如Fe、Co、Ni、Mo等,微量元素对于某些特殊的细菌如产甲烷细菌等的生长十分重要,因此在设计和运行厌氧生物反应器时,应给予足够的重视,否则会出现所谓的“微量元素缺乏症”;
④特殊有机营养物(也称生长因子,如维生素、生物素等):对于某些特殊细菌,某些特殊的维生素对其生长的影响会很大,因此,在必要时应考虑补充。
3、废水生物处理中涉及的微生物代谢过程主要有:
①化能异养型代谢:在废水生物处理中最主要的代谢形式,主要用于对废水中有机物的去除,包括主要的好氧细菌和厌氧细菌;
②化能自养型代谢:也是废水生物处理中常见的一种代谢形式,主要包括硝化细菌(将氨氮氧化为亚***盐,或进一步氧化为***盐)、氢细菌(对其的应用还处在研究阶段)、铁细菌等;
③光合异养型代谢:利用光合细菌以高浓度有机废水为基质生产菌体蛋白;
④光合自养型代谢:在废水生物处理中少有应用。
四、废水生物处理中的微生物
1、细菌:
主要包括真细菌(eubacteria)和古细菌(archaebacteria);是废水生物处理工程中最主要的微生物;
根据需氧情况不同:好氧细菌、兼性细菌和厌氧细菌;
根据能源碳源利用情况的不同:光合细菌——光能自养菌、光能异养菌;非光合细菌——化能自养菌、化能异养菌;
根据生长温度的不同:低温菌(-10ºC~15 ºC)、中温菌(15 ºC ~45 ºC)和高温菌(>45 ºC)
2、真菌:
真菌的三个主要特点:
①能在低温和低pH值的条件生长;
②在生长过程中对氮的要求较低(是一般细菌的1/2);
③能降解纤维素。
真菌在废水处理中的应用:
①处理某些特殊工业废水;
②固体废弃物的堆肥处理
3、原生动物、后生动物:
原生动物主要以细菌为食;其种属和数量随处理出水的水质而变化,可作为指示生物。
后生动物以原生动物为食;也可作为指示生物。
地位
一、有机污染物在废水中的存在形式及其主要去除方法
1、颗粒状有机物(>1mm):
可以采用机械沉淀法进行去除的颗粒物;
2、胶体状有机物(1nm~100nm):
不能采用机械沉淀法进行去除的较小的有机颗粒物;
3、溶解性有机物(<1nm):
以分散的分子状态存在于水中的有机物
4、生物法处理的主要对象:
废水中呈胶体状和溶解状态的有机物;废水中溶解状态的营养元素N和P。
二、废水处理程度的分级
废水处理程度的分级:一级处理——预处理或前处理;二级处理——生物处理;三级处理——深度处理
1、一级处理:
去除效果:EBOD » 30%, ESS » 50%;
主要功能:①去除颗粒状有机物,减轻后续生物处理的负担;②调节水量、水质、水温等,有利于后续的生物处理。
主要方法:物化法,如:沉砂、沉淀、气浮、除油、中和、调节、加热或冷却等
2、二级处理:
去除效果:EBOD » 85~90%,ES