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众所周知，造成水体污染的主要成份绝大部分是有机物。有机物是生物质能，是人类可利用的宝贵财富。如何经济有效地开发利用有机污染物的生物质能，在回收利用生物质能的同时达到清洁环境的目的，是今后环境保护工作的奋斗目标。 生化处理是基于微生物消化和分解有机污染物, 从中获取碳与能源的原理建立起来的技术体系。由于生化反应的过程、条件和参与反应的微生物种类不同, 生化处理可简单地分为好氧与厌氧降解两大类, 两类生化反应的基本过程如下。 好氧降解: 有机物+ 氧气+ 好氧微生物?酶→ 水+ 二氧化碳+ 无机养分+ 能量;
厌氧降解: 有机物+ 厌氧与兼氧微生物?酶→ 降解的有机产物+ 无机养分+ 能量。
测试网页游戏 上述两类反应在不同种类微生物的参与下进行。微生物分泌酶作为生物催化剂来降低反应所需的活化能, 提高反应速率, 在分解大分子与难降解有机化合物时, 酶的作用尤为重要。好
氧降解中, 有机物质被彻底氧化分解为水和二氧化碳。在厌氧反应中, 原有机物质被改变化学结构, 降解为小分子中间产物。好氧与厌氧分解均释放能量和无机养分, 为微生物生长所利用。好氧降解不仅彻底, 反应速率也较高, 因此成为生化处理技术的主体。厌氧反应较缓慢, 有机物质转化所需的时间较长, 但厌氧过程有两个重要作用: 一是可以降低废水中有机物质的浓度; 二是可以转化一些好氧微生物难以直接分解利用的难降解有机物质。因此, 厌氧技术在高浓度和难降解有机废水处理中具有十分重要的地位。生化处理中常用BOD (生化需氧量) 与COD (化学需氧量) 的比值作为判别废水是否可以采用好氧处理方法的指标, 称为废水的可生化性指标。厌氧处理可以提高BOD与COD 比值, 即提高废水的可生化性。因此, 对于可生化性低的有机废水, 厌氧通常作为好氧降解的预处理。
1 好氧降解技术方法
好氧降解技术有活性污泥法和生物膜法。 人脸识别怎么建模
1. 1.活性污泥法
活性污泥法(A ct ivated Sludge) 是最传统的好氧生物处理技术。所谓活性污泥是指微生物
利用废水中的有机物质生长与繁殖而形成的絮凝体。这一絮凝物质具有两个基本特性: 一是吸附与分解有机物质的能力强; 二是自身的凝聚与沉降性好。因此, 活性污泥法的工作原理是: 在有机废水中通过曝气供氧, 促进微生物生长形成活性污泥, 利用活性污泥的吸附、氧化分解、凝聚和沉降性能来净化废水中的有机污染物。处理过程中, 有机降解是依赖活性污泥的吸附与氧化分解能力, 而水泥分离则是利用活性污泥的凝聚和沉降性能。
活性污泥法于1914 年首先在英国应用。污水经初沉池后, 进入曝气池与污泥混合, 从进水端向出水端呈推流式流动, 在此过程中完成吸附和代谢分解, 然后在第二沉淀池中完成水与污泥的分离。决定活性污泥处理系统功能和效果的因子很多，例如有机负荷、水力负荷与反应时间(决定反应器功能) , 污泥性质与泥龄(决定生物种类、活性与沉降性能) 以及溶解氧水平、温度、水压等(影响处理效率)。活性污泥法中有两项最基本的技术措施: 一是通过曝气来提高反应器水体中溶解氧的水平; 二是通过污泥回流来保证反应器中的生物量与活性。因此, 后人在研究和改进充氧方式和污泥回流的基础上, 发展出了系列新型工艺。基于活性污泥法原理的新型生化处理技术中, 较为典型和成功的要属间歇式活性污泥法和氧化沟。
间歇式活性污泥法, 也称序批式活性污泥法(Sequence Batch Reacto r, 即SBR) , 是近十年
来新开发的一种活性污泥法, 其特点是将初沉池、反应池和二沉池各工序放在同一反应器(SBR 反应器) 中进行, 提供一种时间顺序上的工艺处理模式, 处理过程按序分为进水、反应、沉降、出水、闲置五个阶段。与传统的活性污泥法不同,废水在反应器中不呈推流式运动, 而是在SBR 反应器的曝气过程中与污泥完全混合。完成降解反应后, 停止曝气, 活性污泥颗粒在静置中沉降, 上层的清水则自反应器中排出。这一技术简化了工艺结构, 提高了反应器的混合传质效率, 相应提高了生物降解速率。SBR 法还具有投资少、反应易于操e
作控制的优点。因此这一技术在处理生活污水、食品工业废水和有机化工废水中得到广泛应用。
氧化沟(O x idat ion D itch) , 亦称氧化渠或循环曝气池, 这一方法的主要特点是采用横轴转刷, 或竖轴表面叶轮曝气来推动水流。这一工艺不仅能耗小, 而且具有推流式和混合式两者的特征。和SBR 法一样, 氧化沟技术在国内外应用很广, 除了用以处理城市生活污水外, 还被用在组合工艺中处理炼油废水和含氮废水等。
1. 2 生物膜法
生物膜法(B iof ilm techn iques) 是在处理废水的反应器中添加介质(填料) 作为微生物附着的载体, 在分解有机污染物过程中, 微生物在介质的表面上生长繁殖, 逐步形成粘液状的膜, 然后, 利用固着在介质表面的这种微生物膜来净化污水。在分解有机污染物的过程中, 载体上微生物的生长会使膜逐步增厚, 形成表层好氧、内层兼氧和厌氧的微生态环境, 因此生物膜法具有一定的厌氧降解功能。生物膜增厚至一定程度会自动脱落, 形成污泥, 残留或新附着在介质表面的微生物将继续生长繁殖, 形成新的生物膜。因此生物膜法具有无需污泥回流、膜的生物活性高、反应稳定等优点。
传统的生物膜法于1893 年在英国问世, 当时的水力负荷与有机负荷都较低。到20 世纪60 年代后期, 世界各国在新型载体填料的选择和研制以及供氧系统的改进和开发等方面取得了系列成果, 极大地促进了生物膜反应器的发展。
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当前在世界各国推广应用的生物膜法大致可分为三类。①润壁型生物膜法: 废水和空气沿固定或转动的接触介质表面的生物膜流过, 例如生物滤池和生物转盘。②浸没型生物膜法: 接触滤料完全浸没在废水中, 采用鼓风供氧, 例如接触氧化法。③流动床型生物膜法: 附有生物膜的介质在曝气充氧过程中悬浮流动, 例如生物移动床和生物流化床等。
lrx 流动床型生物膜法是20 世纪后期发展较快的新型生物降解技术。不同类型的生物流化床在结构、充氧方式、填料性质与形状方面有一定差异, 但反应器的共同特点是: 床内载体在充氧过程中始终悬浮于液体中快速运动, 具有类似液体的自由流动性, 促进了物质的扩散与接触, 相应提高了反应速率。生物流化床工艺的改进主要集中于充氧、进水分布系统及新型填料开发等方面。1975 年, 美国Eco lo t ro l 公司推出了HY2F IO 生物流化床工艺, 继后, 英国水研究中心和美国水研究中心联合改进了充氧器与进水分布系统, 研制出喷射床。日本三菱公司开发了一种流动循环曝气反应器, 将曝气、脱膜、循环合成一体。挪威Kaldnes 公司采用聚乙烯材料研制的新型悬浮填料KM T 载体, 具有能耗低、生物膜附着效率与活性高的特点。近年来, 我国在研究和应用生物流化床技术处理石化、印染、制药废水和城市生活废水方面也取得了一些突破性的进展。
2．工艺优化组合
李涛漂移 工艺优化组合是生物降解技术发展的一大趋势, 不同的工艺通过组合可克服个体技术的不足, 实现优势互补。在实际应用中大致有如下三个方面的工艺组合类型。
(1) 好氧与厌氧技术的组合好氧处理的难点是有机负荷小与脱氮除磷效率低, 而厌氧技术
存在的问题是耗时与出水水质较差。国外自20 世纪60 年代起, 国内自20 世纪80 年代起, 研究开发出系列新的厌氧(A 1)、缺氧(A 2) 与好氧(O ) 生物脱氮除磷组合工艺, 如A1?O、A2?O、A1?A2?O等。另外,厌氧与缺氧水解酸化工艺可将难降解的复杂有机物转化为简单小分子、降低有机物浓度水平, 提高废水的可生化性, 因此A?O 工艺被广泛应用于焦化、油田、炼油废水以及苎麻、印染、造纸废水的处理中。
(2) 活性污泥法与生物膜法组合这方面的典型例子有复合式活性污泥生物膜反应器(HA SBR ) 和序批式生物膜反应器(SBBR) 等。
(3) 生物降解与其它技术组合这方面成功的事例很多] , 例如采用SBR + 臭氧氧化工艺和物化气浮-接触氧化处理印染废水, 采用混凝- 气浮- 厌氧- 好氧处理苎麻废水、油田和炼油废水等。
3. 自动化模型化
废水处理的自动化与模型化是一个必然趋势。然而, 当前自动化技术在废水处理中的应用主要限于常规运行、检测和管理方面, 而对于如何自动调节最佳反应条件(如有机负荷、水力
负荷、溶解氧、水压、温度、酸碱度等)、提高反应速率及保证出水质量(BOD、COD、N、P 等) 等方面, 自动化技术在废水处理中的渗透不够。最佳反应条件是多因子的组合, 涉及到废水处理的运行模式及模式的可控和可调性。国内外在活性污泥模型的计算机动态模拟, 以及将DO、pH、温度等作为反应时间控制参数, 在SBR 反应时间程序的计算机控制方面作了一些有益的探讨。可以预见, 自动化理论与技术在有机废水处理的试验研究与工程实践中将会发挥更大的作用。
4.小结
综上所述，好氧生物处理法在有机废水处理中有着很好的应用。好氧生物可以比较彻底的氧化分解有机污染物，且容易形成菌胶团，进而絮凝沉降，达到比较高的出水质量。但是好氧生物不能将有机污水中所有有机物降解，且随着好氧生物的生长与作用，处理系统中氧气浓度愈来愈低，此时厌氧菌能起到最好的降解作用，将好氧生物不能完成的任务进行到底。如果在好氧生物处理后期不断往处理系统中补充氧气，亦可以完成处理任务，但整个装置与处理成本较高，不太合适，因此，在多数生物处理系统中，多说是将好氧与厌氧以不同方式结合起来。
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