水處理工程師必懂的廢水處理知識(shí)
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1.為什么高濃度的含鹽廢水對(duì)微生物的影響特別大？
我們先來描述一個(gè)滲透壓的實(shí)驗(yàn)：用一張半滲透薄膜將兩種不同濃度的鹽溶液隔開，低濃度鹽溶液的水分子就會(huì)透過半滲透薄膜進(jìn)入高濃度鹽溶液，而高濃度鹽溶液的水分子也會(huì)透過半滲透薄膜進(jìn)入低濃度鹽溶液，但其數(shù)量要少，故高濃度鹽溶液一側(cè)的液面會(huì)升高，當(dāng)兩側(cè)液面的高差產(chǎn)生了足夠阻止水再流動(dòng)的壓力時(shí)滲透就會(huì)停止，這時(shí)兩側(cè)液面的高差產(chǎn)生的壓力就是滲透壓。一般來說，鹽分濃度越高，滲透壓越大。
微生物在鹽水溶液中的情況與滲透壓的實(shí)驗(yàn)是相似的。微生物的單位結(jié)構(gòu)是細(xì)胞，細(xì)胞壁相當(dāng)于半滲透膜，在氯離子濃度小于等于2000mg/L時(shí)，細(xì)胞壁可承受的滲透壓為0.5-1.0大氣壓，即使加上細(xì)胞壁和細(xì)胞質(zhì)膜有一定的堅(jiān)韌性和彈性，細(xì)胞壁可承受的滲透壓也不會(huì)大于5-6大氣壓。
但當(dāng)水溶液中的氯離子濃度在5000mg/L以上時(shí)，滲透壓大約將增大至10-30大氣壓，在這樣大的滲透壓下，微生物體內(nèi)的水分子會(huì)大量滲透到體外溶液中，造成細(xì)胞失水而發(fā)生質(zhì)壁分離，嚴(yán)重者微生物死亡。在日常生活中，人們用食鹽（氯化鈉）腌漬蔬菜和魚肉，滅菌防腐保存食物，就是運(yùn)用了這個(gè)道理。
工程經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：當(dāng)廢水中的氯離子濃度大于2000mg/L時(shí)，微生物的活性將受到抑止，COD去除率會(huì)明顯下降；當(dāng)廢水中的氯離子濃度大于8000mg/L時(shí)，會(huì)造成污泥體積膨脹，水面泛出大量泡沫，微生物會(huì)相繼死亡。
不過，經(jīng)過長(zhǎng)期馴化，微生物會(huì)逐漸適應(yīng)在高濃度的鹽水中生長(zhǎng)繁殖。目前已經(jīng)有人馴化出能夠適應(yīng)10000mg/L以上氯離子或硫酸根濃度的微生物。但是，滲透壓的原理告訴我們，已經(jīng)適應(yīng)在高濃度的鹽水中生長(zhǎng)繁殖的微生物，細(xì)胞液的含鹽濃度是很高的，一旦當(dāng)廢水中的鹽分濃度較低或很低時(shí)，廢水中的水分子會(huì)大量滲入微生物體內(nèi)，使微生物細(xì)胞發(fā)生膨脹，嚴(yán)重者破裂死亡。因此，經(jīng)過長(zhǎng)期馴化并能逐漸適應(yīng)在高濃度的鹽水中生長(zhǎng)繁殖的微生物，對(duì)生化進(jìn)水中的鹽分濃度要求始終保持在相當(dāng)高的水平，不能忽高忽低，否則微生物將會(huì)大量死亡。
2、什么叫好氧生化處理？什么叫兼氧生化處理？二者有何區(qū)別？
生化處理根據(jù)微生物生長(zhǎng)對(duì)氧環(huán)境的要求的不同，可分為好氧生化處理與缺氧生化處理兩大類，缺氧生化處理又可分為兼氧生化處理和厭氧生化處理。在好氧生化處理過程中，好氧微生物必須在大量氧的存在下生長(zhǎng)繁殖，并降低廢水中的有機(jī)物質(zhì)；而兼氧生化處理過程中，兼氧微生物只需要少量氧即可生長(zhǎng)繁殖并對(duì)廢水中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行降解處理，如果水中氧太多，兼氧微生物反而生長(zhǎng)不好從而影響它對(duì)有機(jī)物質(zhì)的處理效率。
兼氧微生物可適應(yīng)COD濃度較高的廢水，進(jìn)水COD濃度可提高到2000mg/L以上，COD去除率一般在50-80%；而好氧微生物只能適應(yīng)于COD濃度較低的廢水，進(jìn)水COD濃度一般控制在1000-1500mg/L以下，COD去除率一般在50-80%，兼氧生化處理和好氧生化處理的時(shí)間都不太長(zhǎng)，一般都在12-24小時(shí)。
人們利用兼氧生化和好氧生化之間的差別和相同之長(zhǎng)，將兼氧生化處理和好氧生化處理組合起來，讓COD濃度較高的廢水先進(jìn)行兼氧生化處理，再讓兼氧池的處理出水作為好氧池的進(jìn)水，這樣的組合處理可以減少生化池的容積，既節(jié)省了環(huán)保投資又減少了日常的運(yùn)行費(fèi)用。
厭氧生化處理與兼氧生化處理的原理和作用是一樣的。厭氧生化處理與兼氧生化處理的不同之處是：厭氧微生物繁殖生長(zhǎng)及其對(duì)有機(jī)物質(zhì)降解處理的過程中不需要任何氧，而且厭氧微生物可適應(yīng)更高COD濃度的廢水（4000-10000mg/L）。厭氧生化處理的缺點(diǎn)是生化處理時(shí)間很長(zhǎng)，廢水在厭氧生化池內(nèi)的停留時(shí)間一般需要40小時(shí)以上。
3、生物處理在廢水處理工程上有哪些應(yīng)用？
生物處理在廢水處理工程上應(yīng)用得最廣泛最實(shí)用的技術(shù)有二大類：一類叫做活性污泥法，另一類叫做生物膜法。
活性污泥法是以懸浮狀生物群體的生化代謝作用進(jìn)行好氧的廢水處理形式。微生物在生長(zhǎng)繁殖過程中可以形成表面積較大的菌膠團(tuán)，它可以大量絮凝和吸附廢水的懸浮的膠體狀或溶解的污染物，并將這些物質(zhì)吸收入細(xì)胞體內(nèi)，在氧的參與下，將這些物質(zhì)完全氧化放出能量、CO2和H2O。活性污泥法的污泥濃度一般在4g/L。
而在生物膜法中，微生物附著在填料的表面，形成膠質(zhì)相連的生物膜。生物膜一般呈蓬松的絮狀結(jié)構(gòu)，微孔較多，表面積很大，具有很強(qiáng)的吸附作用，有利于微生物進(jìn)一步對(duì)這些被吸附的有機(jī)物分解和利用。在處理過程中，水的流動(dòng)和空氣的攪動(dòng)使生物膜表面和水不斷接觸，廢水中的有機(jī)污染物和溶解氧為生物膜所吸附，生物膜上的微生物不斷分解這些有機(jī)物質(zhì)，在氧化分解有機(jī)物質(zhì)的同時(shí)，生物膜本身也不斷新陳代謝，衰老的生物膜脫落下來被處理出水從生物處理設(shè)施中帶出并在沉淀池中與水分離。生物膜法的污泥濃度一般在6-8g/L。
為了提高污泥濃度，進(jìn)而提高處理效率，可以將活性污泥法與生物膜法結(jié)合起來，即在活性污泥池中添加填料，這種既有掛膜的微生物又有懸浮微生物的生物反應(yīng)器稱為復(fù)合式生物反應(yīng)器，它具有很高的污泥濃度，一般在14g/L左右。
4、生物膜法和活性污泥法有哪些異同之處？
生物膜法和活性污泥法是以生化處理的不同反應(yīng)器形式，從外觀上看主要區(qū)別在于前者的微生物不需要填料載體，生物污泥是懸浮的，而后者的微生物是固定在填料上的，然而它們處理廢水、凈化水質(zhì)的機(jī)理是一樣的。另外，二者的生物污泥都是好氧活性污泥，而且污泥的組成也具有一定的相似性。
此外，生物膜法中的微生物，由于是固定在填料上的，可以形成比較穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，其生活能量和消耗能量不象活性污泥法中的微生物那樣大，因此生物膜法的剩余污泥比活性污泥法要少。上海信誼百路達(dá)藥業(yè)有限公司的接觸氧化池采用生物膜法，而SBR生化池采用活性污泥法。
5、什么叫活性污泥?
從微生物角度來看，生化池中的污泥是由各種各樣有生物活性的微生物組成的一個(gè)生物群體。如果把污泥的泥粒放在顯微鏡下觀察，可以看到里面有多種微生物---細(xì)菌、霉菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物（如輪蟲、昆蟲的幼蟲和蠕蟲等），它們構(gòu)成一條食物鏈，細(xì)菌和霉菌能分解復(fù)雜的有機(jī)化合物，獲得自身活動(dòng)必需的能量并構(gòu)造自身。原生動(dòng)物以細(xì)菌和霉菌為食，又被后生動(dòng)物所消耗，后生動(dòng)物也可以直接依靠細(xì)菌生活。這種充滿微生物、具有降解有機(jī)物能力的絮狀泥粒就叫做活性污泥。
活性污泥除了由微生物組成之外，還含有一些無機(jī)物質(zhì)和吸附在活性污泥上不能再被生物降解的有機(jī)物（即微生物的代謝殘余物）?；钚晕勰嗟暮室话阍?8-99%。活性污泥象礬花一樣，具有很大的表面積，因此具有很強(qiáng)的吸附力和氧化分解有機(jī)物的能力。
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