廢水的生物處理

　　目前普遍使用生物法或生物法與其它方法結合。在廢水的生物處理中，雖然用于廢水處理的生物反應器類(lèi)型及工藝流程很多（如厭氧－好氧工藝、硫化床工藝、接觸氧化法、上流式厭氧污泥床（UASB）工藝、連續批式反應器（SBR）工藝等），視廢水類(lèi)型及污染程度而采取不同的處理策略，但其基本原理都是利用處理系統中的各種微生物群落的代謝作用，以去除污水中的污染物。根據處理系統中微生物所處的狀況，則可以分為：懸浮細胞法、活性污泥法、生物膜法等。下圖演示了采用厭氧－好氧工藝處理廢水的全過(guò)程。

 

 

 

目前最普遍使用的是活性污泥法，特別是在城市污水處理中。而效率較好的是生物膜法，特別是在特殊行業(yè)廢水的處理中應用最為常見(jiàn)。

 

北京高碑店污水處理廠(chǎng)的好氧池即采用此方法。在這樣的處理系統中，微生物細胞懸浮在所需處理的污水中，而不是形成“生物膜”那樣的被固定起來(lái)。例如，氧化塘即是經(jīng)典的懸浮細胞污水處理系統。氧化塘的效率較低，并需要較大的空間位置，氧化有機物所需的氧氣來(lái)自于藻類(lèi)的光合作用，主要通過(guò)擴散而被其它微生物吸收利用。這種系統中氧化作用通常不完全，因而常常產(chǎn)生較大的臭味。由于它是一個(gè)開(kāi)放系統，所以它的處理效率受季節溫度波動(dòng)的影響很大，這種處理系統只能在溫暖的地方使用。

 

活性污泥（activated sludge）可分為好氧活性污泥和厭氧顆�；钚晕勰�，不論是哪一種，活性污泥都是由各種微生物、有機物和無(wú)機物膠體、懸浮物構成的結構復雜的肉眼可見(jiàn)的絨絮狀微生物共生體。這樣的共生體有很強的吸附能力和降解能力，可以吸附和降解很多的污染物，可以達到處理和凈化污水的目的�；钚晕勰喾ㄊ亲畛Ｒ�(jiàn)的污水生物處理方法，污水在經(jīng)過(guò)初步沉淀去除各種大塊顆粒之后送到好氧反應池，在池中通過(guò)曝氣或攪拌供給氧氣。在活性污泥法中，經(jīng)處理后排出的水中的大部分活性污泥被沉淀下來(lái)返回反應池，這樣可以維持很高的微生物密度和活性。當污水停留在好氧反應池期間，一部分有機物被處理成無(wú)機物，即礦化；另一部分轉化為微生物細胞物質(zhì)。在活性污泥法中，嚴重影響處理效果的是污泥的沉降性能。如果活性污泥沉降性能差，由于絲狀細菌和真菌的過(guò)分繁殖將導致活性污泥膨脹。雖然活性污泥的膨脹機理尚不完全清楚，但通常在碳氮比（C：N）和碳磷比（C：P）的比值較高，水中溶解的氧氣濃度較低的條件下容易產(chǎn)生。為維持良好的處理效果，應當避免發(fā)生污泥膨脹，因此在活性污泥法中要嚴格控制進(jìn)入系統廢水的C：N和C：P的比值，并維持較高的溶解氧水平，這樣才能維持良好運行狀態(tài)。產(chǎn)生的活性污泥除一部分回流利用外，其它多余的則需要另外處理。處理的方法是厭氧消化、填埋或干燥。干燥后的處理物可以用作農業(yè)肥料。

 

上圖是活性污泥法流程示意圖：1、原污水；2、初次沉淀池；3，曝氣池；4、二次沉淀池；5、處理后污水；6、回流污泥；7、再生池；8、生污泥；9、剩余污泥；10、污泥濃縮池；11、脫水設備或污泥消化池等。

　　活性污泥法是一個(gè)連續的處理過(guò)程，因而易于采用計算機控制而實(shí)現監控自動(dòng)化。此外，活性污泥法處理廢水的效率可以根據具體條件而作較大的調整，因而可用于處理流速及濃度發(fā)生較大變化的污水�；钚晕勰喾ū粡V泛用于處理城市生活污水和各種工業(yè)廢水。

 

活性污泥法的主要問(wèn)題是產(chǎn)生大量剩余的污泥，需要用其它辦法處理�，F在世界各國，包括我國都發(fā)展了各種處理系統以減少剩余污泥的產(chǎn)量，顆�；钚晕勰喾ň褪且环N行之有效的方法。這種方法是把活性污泥培養成顆粒狀，用顆�；钚晕勰嗤耆�礦化廢水中的有機物，而不形成新的微生物細胞，或者只在顆�；钚晕勰鄡炔烤S持微生物細胞的新老更替。北京市高碑店污水處理廠(chǎng)使用的就是活性污泥法。

 

生物膜（Biofilm）是通過(guò)附著(zhù)而固定于特定載體上的結構復雜的微生物共生體。相對于活性污泥來(lái)說(shuō)，在單位體積生物膜中所含的微生物數量更高、比表面積更大。生物膜比活性污泥具有更強的吸附能力和降解能力，可以吸附和降解污水中的各種污染物，具有速度快、效率高的特點(diǎn)。在使用生物膜法處理污水時(shí)，要求在處理系統的構筑物中裝填一定數量的填料，這些填料一方面可以擴大處理系統的比表面積，另一方面為微生物提供附著(zhù)固定的載體。生物膜處理系統的性能、效率取決于其中微生物活性的高低和所裝填料的多少及其比表面積。一般來(lái)說(shuō)，生物膜法較多應用于特殊行業(yè)的廢水處理中，如印染廢水等。

　　根據生物膜法處理系統中所用的填料的不同，生物膜法又可以分為以下幾種類(lèi)型：

　　滴濾系統（Trickling filter system）

　　該系統是一種簡(jiǎn)單且相對便宜的膜式好氧處理裝置。在該處理系統中，通過(guò)轉動(dòng)的柵欄噴淋裝置將污水均勻分布于多孔處理床（例如由石子等鋪成）上。在多孔處理床上可生長(cháng)多種微生物群落和原生動(dòng)物。當污水緩慢地流過(guò)處理床時(shí)，微生物就吸收并降解了其中的有機成分，使得污水得到處理。在這樣的處理系統中，天然形成了食物鏈，微生物利用有機物生長(cháng)繁殖，原生動(dòng)物等以微生物為食，從而維持在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡中。如果污水中的營(yíng)養（BOD）過(guò)高，就會(huì )導致微生物的過(guò)量生長(cháng)繁殖從而引起多孔處理床的堵塞，這樣便會(huì )降低處理效果。

　　旋轉生物接觸氧化系統（Rotating Biological Contactor，RBC）或生物轉盤(pán)

　　在這樣的處理系統中，一系列圓盤(pán)結構裝置部分浸沒(méi)于污水中，部分在空氣中并不斷地旋轉，這樣便保持了良好的通氣效果及與污水的接觸，從而在圓盤(pán)上形成了“生物膜”。這樣的“生物膜”是由各種微生物、原生動(dòng)物等構成的微生物群落。在掃描電鏡下，典型的生物轉盤(pán)的“生物膜”有兩層結構，外層主要由絲狀菌等好氧微生物組成，內層由包括脫硫弧菌在內的厭氧微生物構成。因此這樣的“生物膜”具有去除BOD及無(wú)機物（主要是硫酸鹽）的功能。生物轉盤(pán)處理系統與滴濾系統相比，具有占地少、效率高、運行穩定等優(yōu)點(diǎn)，但其前期投資較大。這種系統已經(jīng)成功地用于處理城市污水和各種工業(yè)廢水。

　　流化床反應器（Fluidized Bed Reactor，FBR）

　　由于污水的泵入或曝氣（空氣或氧氣）作用，流化床反應器中的載體物質(zhì)（浮石、砂子、塑料等）會(huì )在反應器中不斷流動(dòng)，因而得名。在這種系統中，由下向上進(jìn)入的廢水的流速或曝氣的程度被控制在足以使載體流動(dòng)不互相接觸，但又不能破壞“生物膜”結構的程度。該系統的最大優(yōu)點(diǎn)是載體的比表面積被充分利用，但能耗較高，運行成本也相對較高。該系統可用于BOD的去除，也可以用于廢水中硝酸鹽的處理。