廢水中有機聚合物如何去除

❶ 怎樣利用微生物處理廢水

廢水生物處理法

隨著工業的發展，污水成分已愈來愈復雜。某些難降解的有機物質和有毒物質，需要運用微生物的方法進行處理，污水具備微生物生長和繁殖的條件，因而微生物能從污水中獲取養分，同時降解和利用有害物質，從而使污水得到凈化。廢水生物處理是利用微生物的生命活動，對廢水中呈溶解態或膠體狀態的有機污染物降解作用，從而使廢水得到凈化的一種處理方法。廢水生物處理技術以其消耗少、效率高、成本低、工藝操作管理方便可靠和無二次污染等顯著優點而備受人們的青睞。

定義

利用微生物的代謝作用除去廢水中有機污染物的一種方法，亦稱廢水生物化學處理法，簡稱廢水生化法。由於傳統治理方法有成本高、操作復雜、對於大流量低濃度的有害污染難處理等缺點，經過多年的探索和研究，生物治理技術日益受到人們的重視。隨著耐重金屬毒性微生物的研究進展，採用生物技術處理電鍍重金屬廢水呈現蓬勃發展勢頭，根據生物去除重金屬離子的機理不同可分為生物絮凝法、生物吸附法、生物化學法以及植物修復法。

特點

1、用生物方法去除有機物最經濟；

2、90%廢水處理工藝屬於生物處理工藝；

3、水中氨氮用生物處理方法去除最有效；

4、絕大多數工業廢水也是以生物處理方法為主

分類

生物化學法

生物化學法指通過微生物處理含重金屬廢水，將可溶性離子轉化為不溶性化合物而去除。硫酸鹽生物還原法是一種典型生物化學法。該法是在厭氧條件下硫酸鹽還原菌通過異化的硫酸鹽還原作用，將硫酸鹽還原成H2S，廢水中的重金屬離子可以和所產生的H2S反應生成溶解度很低的金屬硫化物沉澱而被去除，同時H2SO4的還原作用可將SO42-轉化為S2-而使廢水的pH值升高。因許多重金屬離子氫氧化物的離子積很小而沉澱。有關研究表明，生物化學法處理含Cr6+濃度為30—40mg/L的廢水去除率可達99.67%—99.97%。有人還利用家畜糞便厭氧消化污泥進行礦山酸性廢水重金屬離子的處理，結果表明該方法能有效去除廢水中的重金屬。趙曉紅等人用脫硫腸桿菌(SRV)去除電鍍廢水中的銅離子，在銅質量濃度為246.8 mg/L的溶液，當pH為4.0時，去除率達99.12%。[2]

生物絮凝法

生物絮凝法是利用微生物或微生物產生的代謝物進行絮凝沉澱的一種除污方法。微生物絮凝劑是一類由微生物產生並分泌到細胞外，具有絮凝活性的代謝物。一般由多糖、蛋白質、DNA、纖維素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物質構成，分子中含有多種官能團，能使水中膠體懸浮物相互凝聚沉澱。至目前為止，對重金屬有絮凝作用的約有十幾個品種，生物絮凝劑中的氨基和羥基可與Cu2+、 Hg2+、Ag+、Au2+等重金屬離子形成穩定的鰲合物而沉澱下來。應用微生物絮凝法處理廢水安全方便無毒、不產生二次污染、絮凝效果好，且生長快、易於實現工業化等特點。此外，微生物可以通過遺傳工程、馴化或構造出具有特殊功能的菌株。因而微生物絮凝法具有廣闊的應用前景。[2]

生物吸附法

生物吸附法是利用生物體本身的化學結構及成分特性來吸附溶於水中的金屬離子，再通過固液兩相分離去除水溶液中的金屬離子的方法。利用胞外聚合物分離金屬離子，有些細菌在生長過程中釋放的蛋白質，能使溶液中可溶性的重金屬離子轉化為沉澱物而去除。生物吸附劑具有來源廣、價格低、吸附能力強、易於分離回收重金屬等特點，已經被廣泛應用。[2]

需氧生物處理法

利用需氧微生物在有氧條件下將廢水中復雜的有機物分解的方法。生活污水中的典型有機物是碳水化合物、合成洗滌劑、脂肪、蛋白質及其分解產物如尿素、甘氨酸、脂肪酸等。這些有機物可按生物體系中所含元素量的多寡順序表示為 COHNS。

生物體系中這些反應有賴於生物體系中的酶來加速。酶按其催化反應分為：氧化還原酶：在細胞內催化有機物的氧化還原反應，促進電子轉移，使其與氧化合或脫氫。可分為氧化酶和還原酶。氧化酶可活化分子氧，作為受氫體而形成水或過氧化氫。還原酶包括各種脫氫酶，可活化基質上的氫,並由輔酶將氫傳給被還原的物質,使基質氧化，受氫體還原。水解酶：對有機物的加水分解反應起催化作用。水解反應是在細胞外產生的最基本的反應，能將復雜的高分子有機物分解為小分子，使之易於透過細胞壁。如將蛋白質分解為氨基酸，將脂肪分解為脂肪酸和甘油，將復雜的多糖分解為單糖等。此外還有脫氨基、脫羧基、磷酸化和脫磷酸等酶。

許多酶只有在一些稱為輔酶和活化劑的特殊物質存在時才能進行催化反應，鉀、鈣、鎂、鋅、鈷、錳、氯化物、磷酸鹽離子在許多種酶的催化反應中是不可缺少的輔酶或活化劑。

在需氧生物處理過程中，污水中的有機物在微生物酶的催化作用下被氧化降解，分三個階段：第一階段，大的有機物分子降解為構成單元──單糖、氨基酸或甘油和脂肪酸。在第二階段中，第一階段的產物部分地被氧化為下列物質中的一種或幾種：二氧化碳、水、乙醯基輔酶A、α-酮戊二酸(或稱 α-氧化戊二酸)或草醋酸（又稱草醯乙酸）。第三階段（即三羧酸循環，是有機物氧化的最終階段）是乙醯基輔酶A、α－酮戊二酸和草醋酸被氧化為二氧化碳和水。有機物在氧化降解的各個階段，都釋放出一定的能量。

在有機物降解的同時，還發生微生物原生質的合成反應。在第一階段中由被作用物分解成的構成單元可以合成碳水化合物、蛋白質和脂肪，再進一步合成細胞原生質。合成能量是微生物在有機物的氧化過程中獲得的。

厭氧生物處理法

主要用於處理污水中的沉澱污泥，因而又稱污泥消化，也用於處理高濃度的有機廢水。這種方法是在厭氧細菌或兼性細菌的作用下將污泥中的有機物分解，最後產生甲烷和二氧化碳等氣體，這些氣體是有經濟價值的能源。中國大量建設的沼氣池就是具體應用這種方法的典型實例。消化後的污泥比原生污泥容易脫水，所含致病菌大大減少，臭味顯著減弱，肥分變成速效的，體積縮小，易於處置。城市污水沉澱污泥和高濃度有機廢水的完全厭氧消化過程可分為三個階段（見圖）。在第一階段,污泥中的固態有機化合物藉助於從厭氧菌分泌出的細胞外水解酶得到溶解，並通過細胞壁進入細胞中進行代謝的生化反應。在水解酶的催化下，將復雜的多糖類水解為單糖類，將蛋白質水解為縮氨酸和氨基酸，並將脂肪水解為甘油和脂肪酸。第二階段是在產酸菌的作用下將第一階段的產物進一步降解為比較簡單的揮發性有機酸等，如乙酸、丙酸、丁酸等揮發性有機酸，以及醇類、醛類等；同時生成二氧化碳和新的微生物細胞。

反應原理

第一、二階段又稱為液化過程。第三階段是在甲烷菌的作用下將第二階段產生的揮發酸轉化成甲烷和二氧化碳，因此又稱為氣化過程，其反應可用下式表示：

一些有機酸或醇的氣化過程舉例如下：

乙酸：

CH3COOH─→CO2+CH4

丙酸：

4CH3CH2COOH+2H2O─→5CO2+7CH4

甲醇：

4CH3OH─→CO2+3CH4+2H2O

乙醇：

2CH3CH2OH+CO2─→2CH3COOH+CH4

為了使厭氧消化過程正常進行，必須將溫度、pH值、氧化還原電勢等保持在一定的范圍內，以維持甲烷菌的正常活動，保證及時地和完全地將第二階段產生的揮發酸轉化成甲烷。

生物化學反應的速度直接受溫度的影響。進行厭氧消化的微生物有兩類：中溫消化菌和高溫消化菌。前者的適應溫度范圍為17～43℃，最佳溫度為32～35℃；後者則在50～55℃具有最佳反應速度。

近年來，厭氧消化處理法發展到應用於處理高濃度有機廢水，如屠宰場廢水、肉類加工廢水、製糖工業廢水、酒精工業廢水、罐頭工業廢水、亞硫酸鹽制漿廢水等，比採用需氧生物處理法節省費用。

利用生物法處理廢水的具體方法有活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、土地處理系統和污泥消化等

❷ 混凝法去除廢水中有機物的主要機理是什麼

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混凝法去除有機物的主要機理為:混凝劑水解生成氫氧 化物絮體對天然有機物吸附而將其去除,天然有機物與混凝劑離子反應形成不溶性的絡合物(鋁或鐵的腐殖酸鹽和富里酸鹽)。由於混凝過程形成的絮體對大分子有 機污染物物理吸附作用較強,從而達到部分去除大分子有機物的效果,而對小分子有機物則由於其物理吸附作用相對較弱,去除作用要差一些。 美國環保局認為強化混凝和顆粒活性炭吸附是控制 DBPS前驅物最好的可利用技術,而且將強化混凝列為控制天然有機物的最佳方法。強化混凝通過增加混凝劑投加量、調節pH、改良混凝劑、改善水力條件、投 加氧化劑或助凝劑來最大限度地提高去除有機物的效果。研究表明,採用強化混凝的有機物去除率比常規處理提高近1倍。 對不同的污染物而言,影響混凝效果的因素是有機物的相對分子質量、電性以及溶解性。董秉直等考察了強化混凝處理時各相對分子質量區間內的有機物去除情況, 從中獲得小相對分子質量有機物的去除對有機物的去除效果有很大的影響,並得知最大限度的去除小相對分子質量有機物的最佳pH值。

❸ A/O法小型生活污水處理站的厭氧調節池的工作原理

一般來說，廢水中復雜有機物物料比較多，通過厭氧分解分四個階段加以降解： （1）水解階段：高分子有機物由於其大分子體積，不能直接通過厭氧菌的細胞壁，需要在微生物體外通過胞外酶加以分解成小分子。廢水中典型的有機物質比如纖維素被纖維素酶分解成纖維二糖和葡萄糖，澱粉被分解成麥芽糖和葡萄糖，蛋白質被分解成短肽和氨基酸。分解後的這些小分子能夠通過細胞壁進入到細胞的體內進行下一步的分解。 （2）酸化階段：上述的小分子有機物進入到細胞體內轉化成更為簡單的化合物並被分配到細胞外，這一階段的主要產物為揮發性脂肪酸（VFA），同時還有部分的醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等產物產生。 （3）產乙酸階段：在此階段，上一步的產物進一步被轉化成乙酸、碳酸、氫氣以及新的細胞物質。 （4）產甲烷階段：在這一階段，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇都被轉化成甲烷、二氧化碳和新的細胞物質。這一階段也是整個厭氧過程最為重要的階段和整個厭氧反應過程的限速階段。 再上述四個階段中，有人認為第二個階段和第三個階段可以分為一個階段，在這兩個階段的反應是在同一類細菌體類完成的。前三個階段的反應速度很快，如果用莫諾方程來模擬前三個階段的反應速率的話，Ks（半速率常數）可以在50mg/l以下，μ可以達到5KgCOD/KgMLSS.d。而第四個反應階段通常很慢，同時也是最為重要的反應過程，在前面幾個階段中，廢水的中污染物質只是形態上發生變化，COD幾乎沒有什麼去除，只是在第四個階段中污染物質變成甲烷等氣體，使廢水中COD大幅度下降。同時在第四個階段產生大量的鹼度這與前三個階段產生的有機酸相平衡，維持廢水中的PH穩定，保證反應的連續進行。 三 水解反應 水解可定義為復雜的非溶解性的聚合物被轉化成簡單的溶解性單體和二聚體的過程。水解反應針對不同的廢水類型差別很大，這要取決於胞外酶能否有效的接觸到底物。因此，大的顆粒比小顆粒底物要難降解很多，比如造紙廢水、印染廢水和制葯廢水的木質素、大分子纖維素就很難水解。 水解速度的可由以下動力學方程加以描述： ρ=ρo/(1+Kh.T) ρ ——可降解的非溶解性底物濃度（g/l）； ρo———非溶解性底物的初始濃度（g/l）； Kh——水解常數（d－1）； T——停留時間（d）。 一般來說，影響Kh的因素很多，很難確定一個特定的方程來求解Kh，但我們可以根據一些特定條件的Kh，反推導出水解反應器的容積和最佳反應條件。在實際工程實施中，有條件的話，最好針對要處理的廢水作一些Kh的測試工作。通過對國內外一些報道的研究，提出在低溫下水解對脂肪和蛋白質的降解速率非常慢，這個時候，可以不考慮厭氧處理方式。對於生活污水來說，在溫度15的情況下，Kh=0.2左右。但在水解階段我們不需要過多的COD去除效果，而且在一個反應器中你很難嚴格的把厭氧反應的幾個階段區分開來，一旦停留時間過長，對工程的經濟性就不太實用。如果就單獨的水解反應針對生活污水來說，COD可以控制到0.1的去除效果就可以了。 把這些參數和給定的條件代入到水解動力學方程中，可以得到停留水解停留時間： T=13.44h 這對於水解和後續階段處於一個反應器中厭氧處理單元來說是一個很短的時間，在實際工程中也完全可以實現。如果有條件的地方我們可以適當提高廢水的反應溫度，這樣反應時間還會大大縮短。而且一般對於城市污水來說，長的排水管網和廢水中本生的生物多樣性，所以當廢水流到廢水處理場時，這個過程也在很大程度上完成，到目前為止還沒有看到關於水解作為生活污水厭氧反應的限速報道。 四 發酵酸化反應 發酵可以被定義為有機化合物既作為電子受體也作為電子供體的生物降解過程，在此過程中有機物被轉化成以揮發性脂肪酸為主的末端產物。 酸化過程是由大量的、多種多樣的發酵細菌來完成的，在這些細菌中大部分是專性厭氧菌，只有1%是兼性厭氧菌，但正是這1%的兼性菌在反應器受到氧氣的沖擊時，能迅速消耗掉這些氧氣，保持廢水低的氧化還原電位，同時也保護了產甲烷菌的運行條件。 酸化過程的底物取決於厭氧降解的條件、底物種類和參與酸化的微生物種群。對於一個穩態的反應器來說，乙酸、二氧化碳、氫氣則是酸化反應的最主要產物。這些都是產甲烷階段所需要的底物。 在這個階段產生兩種重要的厭氧反應是否正常的底物就是揮發性脂肪酸（VFA）和氨氮。VFA過高會使廢水的PH下降，逐漸影響到產甲烷菌的正常進行，使產氣量減小，同時整個反應的自然鹼度也會較少，系統平衡PH的能力減弱，整個反應會形成惡性循環，使得整個反應器最終失敗。氨氮它起到一個平衡的作用，一方面，它能夠中和一部分VFA，使廢水PH具有更大的緩沖能力，同時又給生物體合成自生生長需要的營養物質，但過高的氨氮會給微生物帶來毒性，廢水中的氨氮主要是由於蛋白質的分解帶來的，典型的生活污水中含有20-50mg/l左右的氨氮，這個范圍是厭氧微生物非常理想的范圍。 另外一個重要指標就是廢水中氫氣的濃度，以含碳17的脂肪酸降解為例： CH3(CH2)15COO-+14H2O—> 7CH3COO-+CH3CH2COO-+7H++14 脂肪酸的降解都會產生大量的氫氣，如果要使上述反應得以正常進行，必須在下一反應中消耗掉足夠的氫氣，來維持這一反應的平衡。如果廢水的氫氣指標過高，表明廢水的產甲烷反應已經受到嚴重抑制，需要進行修復，一般來說氫氣濃度升高是伴隨PH指標降低的，所以不難監測到廢水中氫氣的變化情況，但廢水本身有一定的緩沖能力，所以完全通過PH下降來判斷氫氣濃度的變化有一定的滯後性，所以通過監測廢水中氫氣濃度的變化是對整個反應器反應狀態一個最快捷的表現形式。 五 產乙酸反應 發酵階段的產物揮發性脂肪酸VFA在產乙酸階段進一步降解成乙酸，其常用反應式如以下幾種： CH3CHOHCOO-+2H2O —> CH3COO-+HCO3-+H++2H2 ΔG』0=-4.2KJ/MOL CH3CH2OH+H2O－> CH3COO-+H++2H2O ΔG』0=9.6KJ/MOL CH3CH2CH2COO-+2H2O－> 2CH3COO-+H++2H2 ΔG』0=48.1KJ/MOL CH3CH2COO-+3H2O－> CH3COO-+HCO3-+H++3H2 ΔG』0=76.1KJ/MOL 4CH3OH+2CO2－> 3CH3COO-+2H2O ΔG』0=-2.9KJ/MOL 2HCO3-+4H2+H+－>CH3COO-+4H2O ΔG』0=-70.3KJ/MOL 從上面的反應方程式可以看出，乙醇、丁酸和丙酸不會被降解，但由於後續反應中氫的消耗，使得反應能夠向右進行，在一階段，氫的平衡顯得更加重要，同時後續的產甲烷過程為這一階段的轉化提供能量。實際上這一階段和前面的發酵階段都是由同一類細菌完成，都在細菌體內進行，並且產物排放到水體中，界限並沒有十分清楚，在設計反應器時，沒有足夠的理由把他們分開。 六 產甲烷反應 在厭氧反應中，大約有70%左右的甲烷由乙酸歧化菌產生，這也是這幾個階段中遵循莫諾方程反應的階段。 另一類產生甲烷的微生物是由氫氣和二氧化碳形成的。在正常條件下，他們大約佔30%左右。其中約有一般的嗜氫細菌也能利用甲酸產生甲烷。最主要的產甲烷過程反應有： CH3COO-+H2O－>CH4+HCO3- ΔG』0=-31.0KJ/MOL HCO3-+H++4H2－>CH4+3H2O ΔG』0=-135.6KJ/MOL 4CH3OH－>3CH4+CO2+2H2O ΔG』0=-312KJ/MOL 4HCOO-+2H+－>CH4+CO2+2HCO3- ΔG』0=-32.9KJ/MOL 在甲烷的形成過程中，主要的中間產物是甲基輔酶M（CH3-S-CH2-SO3-）。這個過程可用以下圖示所標：
在甲基輔酶M還原成甲烷的過程中，需要作用非常重要的甲基還原酶，其中含有重要的金屬離子Ni+。這對生活污水來說是比較缺乏微量金屬離子，所以在生活污水的厭氧生物處理過程中補充一定的微量金屬離子是非常必要的。 七 低濃度廢水反應速率的選擇 以生活污水為例，一般來說影響廢水厭氧反應速率的因素有很多，包括反應溫度、廢水的毒性、原水基質濃度、原水的PH值、傳質效率、營養物質的平衡、微量元素的催化作用等等。對於生活污水來說，影響比較大的因素有反應溫度、原水的基質濃度、傳質效率以及微量元素的催化。因為生活污水的營養比和PH值被公認為非常適合生物的生長的。在前面的敘述中，已經提及了厭氧反應的前三個階段對於生活污水來說，很快就可以完成，尤其水解階段，不存在傳質的限制，同時通常長距離的管網也給水解提供了足夠的時間。因此我們提出的厭氧處理低濃度廢水設計思想中，主要考慮產甲烷過程作為限速步驟。 由於產甲烷階段遵循莫諾方程，整個速率的確定以莫諾方程為基礎。在上式中，很難把總體反應的Ks值估算出來，因為它受到的影響因素很多，對於不同類型的廢水差別很大。對於生活污水來說可以根據不同的單個因素影響列成很多分式莫諾方程，最後各式相乘再加上修正系數，這個方程可以得出比較接近的Ks值，作為厭氧處理生活污水時的參考設計數據。 具體思想如下： 1、假定條件：a、厭氧處理該污水過程中主要受溫度、傳質速率、基質濃度以及微量元素的影響；b、微量元素可以通過外界條件的干預給予補充；c、反應器為一體化反應器；d、產甲烷單元反應也近似遵循莫諾方程。

❹ 對於水污染的處理方法主要有哪幾種

1、生物膜法

生物膜法，是與活性污泥法並列的一類廢水好氧生物處理技術，是一種固定膜法，是污水水體自凈過程的人工化和強化，主要去除廢水中溶解性的和膠體狀的有機污染物。處理技術有生物濾池(普通生物濾池、高負荷生物濾池、塔式生物濾池)、生物轉盤、生物接觸氧化沒備和生物流化床等。

2、電解法

在電解質溶液中通以直流電流，產生正負離子的遷移，正離子移向陰極，負離子移向陽極，在陽極上發生氧化反應，在陰極上發生還原反應，電解質溶液中的金屬正離子在陰極被還原並沉積在陰極板上。這是電解的基本過程。因此，電解是一種藉助電流作用而實現化學反應的過程，也是由電能轉變為化學能的過程。

3、吸附法

吸附法由於具有多樣性、高效、易於處理，可重復利用，而且可以實現低成本而最受重視。活性炭是現在用得最廣泛的吸附劑，主要用來吸附有機物，也可以用來吸附重金屬，但價格比較昂貴。殼聚糖作為一種生物吸附劑，可以在不同的環境中分別吸附重金屬陽離子和有害陰離子。

4、化學沉澱法

利用化學反應的作用，通過改變污染物的性質降低其危害性或有使污染物的分離除去。包括向各類廢水中投加各類絮凝劑，使之與水中的污染物起化學反應，生成不溶於水或難溶於水的化合物，析出沉澱，使廢水得到凈化的化學沉澱法。

5、活性污泥法

活性污泥法是污水生物處理的一種方法。該法是在人工充氧條件下，對污水和各種微生物群體進行連續混合培養，形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有機污染物。然後使污泥與水分離，大部分污泥再迴流到曝氣池，多餘部分則排出活性污泥系統。

❺ 如何去除含量濃度較高聚合物的廢水

用科創凈水劑,該凈水劑中無機組分和有機組分以共價鍵結合,兼具無機絮凝劑和有機高分子絮凝劑的優點,具有良好的穩定性,不僅能去除水中膠體顆粒物（如水源水和污水中的濁度、有機物、細菌、病毒等）、磷、氟、砷等,還可以高效去除傳統物化處理難以去除的分子量小於500的溶解性污染物（如雙氯芬酸、尼氟滅酸、PFOA等）.該凈水劑最佳投葯范圍較寬,除濁脫色效果良好,可廣泛應用於給水凈化、廢水處理中的除濁、脫色、固液分離等過程,尤其對高濃度COD廢水具有很強的去除作用.
科創高效復合凈水劑具有較強的電中和能力,有利於吸附水中帶有電荷的粒子,使粒子凝聚成大的顆粒而沉澱.科創復合凈水劑的長鏈特性有利於膠體顆粒架橋吸附從而實現顆粒的凝聚,大大提高了凈水能力,具有快速、高效的絮凝效果.