污水处理技术工艺

微生物技术在污水处理中的应用

发布日期:2019-05-22 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

1. 前言

随着人类社会化程度的不断提高和社会经济活动的日益频繁,环境污染问题越来越严重,其中水污染问题尤为突出。工业废水和生活污水的排放是造成水污染的主要因素。日益严重的水污染对人类的生存和安全构成了极大的威胁,已成为人类健康、经济和可持续发展的主要障碍。如何利用现代科学技术处理这些污水,使其成为人类可以放心利用的水资源,同时,从根本上遏制水污染,减少水污染,净化我们的生态环境,已成为一项紧迫的任务。

2.水污染物的类型和来源

由于污水源不同,污水可分为生活污水,工业废水和农业废水。工业污水不易生物降解,只能通过化学方法处理。生活污水相对可生物降解,生化处理效果更好。大多数城市污水处理厂的原水主要是生活污水,掺加的工业废水只占较小的一部分,因此生化方法一直是城市污水处理厂的首选工艺。

(1)生活污水和生活污水是主要污染源。生活污水中含有大量的无机物和有机物。无机物,如氯化物、硫酸盐、磷酸盐和钠、钾、钙、铁和其他碳酸盐、有机物,如纤维素、淀粉、脂肪、蛋白质和尿素。排放到环境中促进浮游植物的生长繁殖,形成赤潮和水华。

(二)工业废水是水体污染的主要来源,包括钢铁工业废水、食品工业废水和化学废水。

(3)农业废水以化肥、农药污染为主,涉及面广、面积大、易分散,易引起水体富营养化。

3。污水微生物处理原理

利用微生物处理污水实际上是通过微生物的代谢活动分解污水中的有机物,从而达到净化污水的目的。微生物可以从污水中摄取糖,蛋白质,脂肪,淀粉和其他有机化合物作为微生物的营养物质。在一系列酶促反应后,这些有机物质被分解并用于微生物中,并且一些合成微生物具有其自身的结构和功能物质。一些提供微生物所需的能量。微生物代谢有两种类型:好氧和厌氧。因此,污水生物处理方法分为好氧生物处理和厌氧生物处理。

3.1 好氧生物处理

好氧生物处理是在水中溶解氧存在的情况下,由好氧和兼性厌氧微生物(主要是好氧细菌)进行的。在处理过程中,绝大多数有机物都能被相应的微生物氧化分解。污水的好氧处理,基本上没有异味,处理时间相对较短,如果条件合适,一般可以去除580-90%以上的BOD。

3.2 厌氧生物处理

厌氧生物处理是在厌氧条件下,由厌氧和兼性厌氧微生物(主要是厌氧细菌)在污水中分解有机物,又称厌氧消化或厌氧发酵。厌氧生物处理主要用于处理有机污泥和高浓度有机污水。由于是封闭发酵,在处理过程中不会影响周围环境;同时,空气在高温下分离和发酵,可将寄生卵和致病菌钉死在十字架上,并可产生生物能甲烷。近年来,厌氧消化逐渐受到人们的重视,但由于需要较长的时间,对设备要求严格,影响了设备的快速推广。

3.3 生化需氧量

在污水处理中,生化需氧量(BOD)和化学需氧量(COD)等有机污染物的浓度通常用氧化过程中有机物耗氧量的综合指标来表示。生化需氧量是指微生物在特定的温度和时间(通常在20摄氏度,5天)下分解污水中的有机物所消耗的氧气。它被称为BOD5。BOD5约占总生化需氧量的2~3倍,因此可以用BOD5来表征污水中可生物降解有机物的浓度。然而,污水中的有机物不能快速降解。在工业废水中,有机污染物的浓度可以用COD等指标来表示。

只有高BOD的废水适用于生物处理,高COD但不高BOD的废水不能通过生物处理处理。对于有毒废水,只要毒物降解,可采用生物法处理。关键是控制毒物和驯化微生物的浓度。

4. 污水生物处理方法

4.1活性污泥法

活性污泥法是目前用于处理微生物水污染的最广泛使用的方法。活性污泥法是指利用废水中活性污泥的团聚,吸附,氧化,分解和沉淀功能去除废水中有机污染物的废水处理方法。

活性污泥是由细菌和微生物与胶体物质和悬浮物混合而成的絮状颗粒。具有较强的吸附分解有机物的能力和良好的沉淀性能。活性污泥中存在多种微生物,构成复杂的微生物群落。主要微生物有细菌(主要是好氧异养细菌)和原生动物。此外,还有酵母、丝状真菌、单细胞藻类、轮虫线虫等。

活性污泥中的微生物效应:

第一,改善污水水质的作用

1。通过几种原生动物的渗出物,促进了游离菌的絮凝作用,提高了沉降效率和去除率。

2.原生动物捕食细菌,改善细菌活性,提高摄取可溶性有机物的能力。

三。原生动物和细菌以致病微生物为食。

ii在活性污泥系统中的指示性作用

1。当活性污泥的性能较好时,活性污泥表现出较大的絮体和较好的沉降性能。在显微镜下观察,有固定种或爬行种,如钟虫、帽甲、带肋木盾虫、独角虫、多足动物、各种吸管、轮虫、吸虫、寡毛类等,均为轮虫、吸虫、寡毛虫等固定种或爬行种或其他固定种或爬行种。

2。活性污泥退化时,絮体较小,出现的是豆科、滴虫病、雷公藤等快速游动生物。当污泥严重恶化时,微生物大量死亡或几乎不出现,污泥沉降减少,处理水质较差。

3.活性污泥从恶化恢复到正常。在这个过渡期出现的生物是慢游泳或蝎子型生物,如Roamella属和叶属。

4。丝状菌是活性污泥膨胀时引起污泥膨胀的主要微生物。由于丝状菌大量繁殖,活性污泥呈棉絮状、颗粒状,颜色较浅。三。活性污泥变质后恢复正常。在过渡期,有一些缓慢游动或爬行的生物,如游动的昆虫和结核。

优点:其去除率高,达90<lunk;GT;-95&lunk;GT;,适用于高要求、水质稳定的废水处理。

缺点:对水质变化适应能力差;实际需氧量前后需氧量大,前段氧少,后段余氧少;曝气池容积负荷低,占地面积大,建设成本高;产生大量剩余污泥。

4.2 生物膜法

生物膜法是将生物膜生物群落固定在惰性材料表面的一种污水处理方法。生物膜在活性污泥过程中的作用与活性污泥相同,微生物组成相似。污水净化的主要原理是通过附着在载体表面的生物膜吸附和氧化降解污水中的有机物。根据介质与水的接触方式,生物膜法包括生物滤池法、生物转台法、塔式生物滤池法等。其处理原理基本相同,均依靠固体介质表面产生的微生物净化有机物,故又称生物过滤。处理过程中的物质转移:空气中氧气废水的生物膜小于活性污泥法产生的剩余污泥。

生物膜是由高密度好氧细菌,厌氧细菌,兼性细菌,真菌,原生动物和藻类组成的生态系统。与其连接的固体介质称为过滤器或载体。生物膜可分为庆祝层,好氧层,附着水层和移动水层。生物膜法的原理是生物膜首先吸附和附着水层中的有机物,通过好氧层的好氧细菌分解,然后进入厌氧层进行厌氧分解,流水层冲走老年人生物膜长大。生物膜如此往复运动以达到净化污水的目的。

优点:

(1)生物膜对水质、水量变化具有良好的适应性和稳定性。

(二)无污泥膨胀,操作管理方便;

(3)生物膜中生物相丰富,生物种群在一定程度上分布;

(4)微生物营养等级高,生产能力大,剩余污泥少;

(5)供氧和节能的自然通风。

缺点:

(1)操作灵活性差,难以人为控制;

(二)承运人表面面积小,设备体积负荷小,空间效率低;

(3)处理效果差,BOD去除率在80%左右。

4.3 生物接触氧化法

生物接触氧化是对生物膜法产生的废水进行生物处理的一种方法,即在生物接触氧化槽中填充一定数量的填料,利用附着在填料上的生物膜,充分供给氧气。通过生物氧化,对废水中的有机物进行氧化和分解,达到净化的目的。生物接触氧化是一种高效的水处理工艺,它主要基于附着在载体上的生物膜(俗称填料)来净化有机废水。具有活性污泥法特点的生物膜法兼有活性污泥法和生物膜法的优点。在生化条件下,对工业废水、水产养殖污水和生活污水进行处理,取得了良好的经济效益。

优点:

(1)微生物浓度高,处理效率高;

(2)生物膜中微生物种类多,数量多,生态系统稳定。

(三)高氧利用率(10±);

(4)生物膜法能耗高于生物膜法(人工曝气增加),投资高于生物膜法。

缺点:送风、配水不容易均匀,包装容易堵塞。采用维纶软纤维包装,可避免堵塞,价格低廉,经久耐用,易于加工。

4.4 厌氧生物化学法

厌氧处理方法是在厌氧条件下通过兼性厌氧细菌和专性厌氧细菌降解有机污染物的处理方法。对于高浓度有机废水和污泥,不建议直接使用好氧生物处理,而是采用厌氧消化预处理。在厌氧条件下,有机物被兼性细菌和厌氧菌分解,产物主要是甲烷,可以燃烧。副产物是硫化氢,气味,硫化铁和黑色。废水的停留时间很长,需要大量的设备。

厌氧生物处理一般分为四个阶段:水解、发酵、醋酸生产、甲烷生产。这些无机物主要是沼气。沼气的主要成分是甲烷和二氧化碳。

优点:

(一)适用于高浓度废水和非降解氧的有机废水。(氧气:中、低浓度)

(2)低能耗:ASP.

(3)高负荷:有氧2-4Kgbod≤M3,厌氧运动2:10,最高50。

(4)残留污泥少:易浓缩,易脱水,污泥量为ASP的5%-20%。

(5)N、P需要量少:好氧BOD:N:P为100:5:1,厌氧100:2.5:0.5,缺少N、P的工业废水需要量少。

(六)有一定的杀菌作用(废水、污泥中的寄生卵、细菌、病毒等)。

(7)生产灵活、适应性强:季节性、间歇性作业。

(8)可生产有价值的副产品,如沼气。

缺点:

(1)厌氧微生物的生长和繁殖缓慢,设备长时间启动和处理。

(2)出水水质不符合排放标准,需进一步进行好氧处理。

(三)操作控制因素比较复杂的。

4.5 固定化微生物法

固定化生物技术是一种通过化学或物理手段和方法在特定空间内限制或定位游离微生物,保持其固有的催化活性,并可重复利用和持续利用的现代生物工程技术。将该技术应用于污水处理,有利于提高反应器内微生物的浓度,促进反应后的固液分离,缩短处理时间。固定化微生物的方法有很多,但主要有固定化、交联固定化、包埋固定化和吸附在载体表面的微生物固定化。

优点:

(1)微生物固定化可维持反应器内微生物的高浓度和活性,有助于提高污染物的处理负荷和去除效率。

(2)采用固定化微生物技术的工艺污泥产量低,减少了后续污泥处理的负担;

(3)固定微生物形成颗粒状态有利于沉淀过程中污泥和水的分离。

(四)具有某些难降解有机物降解特性,能有效处理某些行业废水的微生物固定化;

(5)微生物固定化具有较强的承载能力和对有毒物质的良好稳定性;

5。污水处理生物对水质的要求

5.1 pH值

对于需氧生物处理,pH应保持在6-9的范围内。对于厌氧生物处理,pH应保持在6.5-8之间。在操作期间,pH不能突然改变太多以防止微生物的生长和繁殖被抑制或杀死,这影响处理效果。

5.2 温度

一般来说,好氧生物处理需要20至40℃的水温。污泥厌氧消化需要高温微生物厌氧发酵,温度应提高到50-60℃。

5.3 营养

微生物的生长和繁殖需要各种营养。城市生活污水可满足活性污泥的营养要求,但工业废水一般缺乏有机物以外的某些营养素,特别是n和p.,因此,当此类污水经过生物处理时,需要添加生活污水、粪便,或者氮和磷。化合物。但是,如果工业废水中不缺乏养分,不要添加上述物质,否则会导致驯化。

5.4 有毒物质

工业废水往往含有许多有毒物质,如重金属、硫化氢、氰化物、苯酚等。虽然所有的微生物种群(活性污泥或生物膜)在培养和驯化过程中都经过了自然筛选过程,但剩余的细菌大多是以废水中的污染物为主要营养物质的可生物降解细菌,但当污水中的有毒物质超过一定浓度时,它们仍然会破坏微生物的正常代谢,影响污水生物处理的效果。因此,在对某一污水进行生物处理时,必须根据具体情况确定处理方法,如有必要,需要进行试验以确定生物处理中有毒物质的允许浓度。同时,应加强对微生物的驯化,提高对毒物的耐受性。

5.5 溶解氧

好氧生物处理应保证充足氧气的供应,否则会明显减少处理效果,甚至会引起局部的有氧运动,使曝气池的污泥上浮,生物滤池或生物转盘上的生物膜大量脱落。然而,过量溶解氧不利于生物处理。

6.微生物处理污水的优点

1。节约水资源,降低能耗和成本;

2.与一般净化池相比,采用有益植物生液处理污水,大大缩短了曝气时间,提高了曝气效率;

3。有机氮、金属离子、浊度、COD(化学需氧量)、BOD(生化需氧量)、55(浮游生物)等污染治理效果显著,溶解氧(DO)增加,水质得到改善。

4。处理污水等重金属,消除毒性;

5.抑制致病菌,消除异味,改善空气质量;

6。能去除粪便、尿液的异味,净化生态环境,最大限度地减少畜禽异味,明显抑制蚊蝇的滋生。

7. 结语及展望

与传统的物理和化学方法相比,污水的生物处理具有许多不可替代的优点。微生物体积小,种类繁多,代谢高度,易变异,适应性强。它们可以使用自然界中几乎所有的天然物质,是处理污水的理想工具。随着环境保护的日益重视,微生物技术的发展将受到越来越多的关注,如何改进现有技术,使之更适合人类需要,开发新的微生物技术,更好地解决污水处理中的问题。这是我们需要关注的地方。

微生物技术在污水处理中的应用

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