環境10-2 鄭興 14
摘要：研究汙水的微生物處理就是研究微生物對廢水中的有機物、營養鹽類及重金屬等物質去處的微生物學原理及其規律，並加以實際應用的一門科學。通過人為的創造適於微生物生存和繁殖的環境，使之大量繁殖，以提高其氧化分解有機物的效率。
它則作為末端處理裝置廣泛應用於各行業的廢水處理中。與物理法、化學法相比，微生物處理法具有經濟、高效的優點，並可實現無害化、資源化，所以長期以來始終佔重要位置。
關鍵詞：汙水處理生物處理活性汙泥生物膜法效率
正文一生物處理法的分類
1好氧生物處理 2 活性汙泥3 普通活性汙泥法 3 高濃度活性汙泥法 4 接觸穩定法 5氧化溝 6 sbr 7生物膜法 8普通生物濾池 9 生物轉盤10生物接觸氧化法 11厭氧生物處理法 12 厭氧濾器工藝
好氧生物處理：利用好氧微生物（包括兼性微生物）在有氧氣存在的條件下進行生物代謝以降解有機物，使其穩定、無害化的處理方法。微生物利用水中存在的有機汙染物為底物進行好氧代謝，經過一系列的生化反應，逐級釋放能量，最終以低能位的無機物穩定下來，達到無害化的要求，以便返回自然環境或進一步處理。
汙水處理工程中，好氧生物處理法有活性汙泥法和生物膜法兩大類。
活性汙泥：活性汙泥法是以活性汙泥為主體的廢水生物處理的主要方法。活性汙泥法是向廢水中連續通入空氣，經一定時間後因好氧性微生物繁殖而形成的汙泥狀絮凝物。
其上棲息著以菌膠團為主的微生物群，具有很強的吸附與氧化有機物的能力。
生物膜法： 生物膜法是一種處理汙水的好氧生物方法，是一大類生物處理方法的統稱。共同的特點是微生物附著在作為介質的濾料表面，生長成為一層由微生物構成的膜。
汙水與之接觸後，其中的溶解性有機汙染物被生物膜吸附，進而被為什麼氧化分解，轉化為h2o、co2、nh3和微生物細胞質，汙水得以淨化。生物膜法通常無需曝氣，微生物所需氧氣直接來自大氣。
二常用的兩種方法：活性汙泥和生物膜發
1影響活性汙泥效能的環境因素
溶解氧——溶解氧濃度以不低於2mg/l為宜（2—4mg/l）。
水溫——維持在15～25攝氏度，低於5攝氏度微生物生長緩慢。
營養料——細菌的化學組成實驗式為c5h7o2n，黴菌為c10h17o6原生動物為c7h14o3n，所以在培養微生物時，可按菌體的主要成分比例供給營養。微生物賴以生活的主要外界營養為碳和氮，此外，還需要微量的鉀，鎂，鐵，維生素等。 碳源--異氧菌利用有機碳源，自氧菌利用無機碳源。
2活性汙泥法工藝原理：
1)曝氣池：作用：降解有機物（bod5）
2)二沉池：作用：泥水分離。
3)曝氣裝置：作用於①充氧化②攪拌混合
4)回流裝置：作用：接種汙泥
5)剩餘汙泥排放裝置：作用：排除增長的汙泥量，使曝氣也內的微生物量平衡。混合液：汙水回流汙泥和空氣相互混合而形成的液體。
3活性汙泥系統有效執行的基本條件是：
廢水中含有足夠的可溶性易降解有機物；混合液含有足夠的溶解氧；活性汙泥在池內呈懸浮狀態；活性汙泥連續回流，剩餘汙泥及時排放，
維持曝氣池內穩定的活性汙泥濃度；。進水中不含有對微生物有毒有害的物質
生物膜法是屬於好養生物處理的方法，它是將廢水通過好氧微生物和原生動物，後生動物等在載體填料上生長繁殖形成的生物膜，吸附和降解有機物，使廢水得到淨化的方法。根據裝置的不同，生物膜法可分為生物濾池、生物轉盤、接觸氧化法和生物流化床等四類。在石油和化學工業的廢水處理中，其中應用最多的是接觸氧化法。
1生物膜淨化汙水的機理
（1）、生物膜的構造特徵生物膜(好氧層＋兼氧層＋厭氧層)＋附著層(高親水性)。
（2）、降解有機物的機理
①微生物：沿水流方向為細菌——原生動物――後生動物的食物鏈
或生態系統。具體生物以菌膠團為主、輔以球衣菌、藻類等，含有大
量固著型纖毛蟲（鐘蟲、等枝蟲、獨縮蟲等）和游泳型纖毛蟲（楯纖
蟲、豆形蟲、斜管蟲等），它們起到了汙染物淨化和清除池內生物（防堵塞）作用。
②汙染物：重→輕(相當多汙帶→α中汙帶→β中汙帶→寡汙帶)。
③供氧：借助流動水層厚薄變化以及氣水逆向流動，向生物膜表面供氧。
④傳質與降解：有機物降解主要是在好氧層進行，部分難降解有機物經兼氧層和厭氧層分解，分解後產生的h2s，nh3等以及代謝產物由內向外傳遞而進入空氣中，好氧層形成的no3－－n、no2－－n
等經厭氧層發生反硝化，產生的2也向外而散入大氣中。
⑤生物膜更新：經水力沖刷，使膜表面不斷更新（do及汙染物），維持生物活性（老化膜固著不緊）
2、生物膜法的特徵
（1）、微生物相方面：
①微生物的多樣化：生物膜是由細菌、真菌、藻類、原生動物、後生動物以及一些肉眼可見的蠕蟲、昆蟲的幼蟲組成（濾池蠅具有抑制生物膜過速增長的功能）。
②生物的食物鏈長：生物膜上的食物鏈要長於活性汙泥，因此汙泥量少於活性汙泥系統。③能夠存活時間長的微生物：
srt與hrt無關，因此硝化菌和亞硝化菌也得以繁衍、增殖，因此生物膜法的各種工藝都具有硝化功能，採取適當執行方式，可脫氮。
④分段執行與優勢菌種：生物膜法多分多段執行，每段繁衍與本段水質相適應的微生物。
（2）、處理工藝方面的特徵
①對水質、水量變動有較強的適應性：一段時間中斷進水，對生物膜也不會有致命影響，通水後易恢復。
②汙泥沉澱性良好：汙泥比重較大，且顆粒較大，易沉澱；但厭氧層過厚時，脫落的細小非活性懸浮物分散於水中，使水的澄清度下降。
③微生物量多，處理能力大、淨化功能強：附著生長，故生物膜含水率低，單位池容的生物量是活性汙泥法的5~20倍，因而具有較大處理能力，淨化功能顯著提高。
④能夠處理低濃度廢水：生物膜能處理活性汙泥法不能處理的低濃度汙水和微汙染的原水，使b0d5降至5~10mg/l。
⑤易於維護執行，節能，動力費用低；如生物轉盤、生物濾池等，去除單位bod的耗電量較少。
三活性汙泥的優缺點
優點：不設初次沉澱池，ａ－ｂ作為各自獨立的處理過程，均有各自獨立的汙泥回流系統，因此易於培養各自有力的微生物群體，所以處理效果較穩定。對bod5、cod、ss、n、p 的去除率一般高於普通活性汙泥法；段的負荷較高，抗衝擊能力較強、對ph 值和有毒物質的緩衝能力較強，水利停留時間較短，細菌繁殖較快；a 段吸附能力較強，對重金屬、難降解的有機物和營養物質有一定的吸附能力；投資少、能耗少，此工藝適合分步建設，可以緩衝建設資金上的困難；a-b工藝不僅適用於新廠建設，還適用於舊廠的擴建。
缺點：這種一體化工藝的特點是工藝簡單，由於只有乙個反應池，不需二沉池、回流汙泥及裝置，一般情況下不設調節池，多數情況下可省去初沉池，故節省占地和投資，耐衝擊負荷且執行方式靈活，可以從時間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態，實現除磷脫氮的目的。傳統的sbr工藝對自動化控制要求很高,並需要大量的電控閥門和機械潷水器,稍有故障將不能執行,一般必須引進全套進口裝置。
由於一池有多種功能,相關裝置不得已而閒置,曝氣頭的數量和鼓風機的能力必須稍大。池子總體容積也不減小。因為以上等不足sbr工藝由此衍生了許多改進型工藝，如cast，msbr等。
四生物膜法的優缺點
生物膜法具有以下優點：
1)微生物多樣化，生物的食物鏈長，有利於提高汙水處理效果和單位面積的處理負荷；
2)優勢菌群分段執行，有利於提高微生物對有機汙染物的降解效率和增加難降解汙染物的去除率，提高脫氮除磷效果；
3)對水質、水量變動有較強的適應性，耐衝擊負荷力增強；
4)汙泥沉降效能好，易於固液分離，剩餘汙泥產量少，降低了汙泥處理費用，進而降低投資費用。
5)適合低濃度汙水的處理；
6)易於維護，執行管理方便，耗能低。
但是與活性汙泥法相比，生物膜法對環境溫度的要求較高，氣溫過高或過低都會影響生物膜的活性，引起生物膜的壞死和脫落。另外，由於生物膜需要附著在濾料上才能夠對汙水起到淨化作用，因此載體的比表而積對生物膜處理的效果有著很大的影響，如果選用的濾料比表面積達不到要求，想要達到預期的處理效果就需要增加處理池的而積，使投資費用增大。生物膜法中使用的濾料屬於消耗品，需要對其進行週性的更新，增大了執行期間的管理費用同時，生物膜法對_l
藝設計和執行條件的要求較為嚴格，一旦發生問題，便會引起濾料的破損和堵塞，降低出水的水質。
結束語：目前．對生物膜法的機理和作用研究還不太成熟，國內外科研工作者從微生物菌種、膜反應器、曝氣生物濾池、濾料等方面進行科研工作。特別是對微生物對物質的代謝機理、微生物的群落結構和功能、曝氣生物濾池和膜反應器的創新改進及濾料的選擇應用。
這些都將直接影響生物膜法對汙水的處理能力。因此，在物理化學和生物學因素等方面的基礎上，深化探索研究，不斷提高生物膜法對汙水中各種元素的處理能力，為生物修復技術提供一定的理論依據。隨著生物膜研究的不斷深入和進步，生物膜法在自然環境和廢水生物處理中必將發揮越來越重要的作用。
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