1. 污水处理生化茵什么元因会死了
污泥中毒原因 进水水质引起
污泥中毒原因是系统进水水质突然改变，某些物质如重金属、Na、K无机盐等浓度远远超过微生物所能承受的极限，或者进水负荷突然变化超出活性污泥所能承受的范围等等，活性污泥难以适应新环境条件，其生长繁殖受到抑制，生物群体大量死亡导致污泥活性降低，发生膨胀，影响出水水质。
（1）过量的表面活性物质和油脂类化合物。这类物质可以影响细胞质膜的稳定性和通透性［6］，使细胞的某些必要成分流失而导致微生物生长停滞和死亡。当曝气池进水中含有大量这类物质时，会产生大量泡沫（气泡），这些气泡很容易附聚在菌胶团上，使活性污泥的比重降低而上浮。另外，当进水含油脂量过高时，经过曝气与混合，油脂会附聚在菌胶团表面，使细菌缺氧死亡，导致比重降低而上浮。
（2）pH值冲击。过高或过低的pH值会影响活性污泥微生物胞外酶及存在于细胞质和细胞壁里酶的催化作用以及微生物对营养物质的吸收。当连续流曝气反应池内pH＜4.0或pH＞11.0时，多数情况下活性污泥中微生物活性受到抑制，或失去活性，甚至死亡，以致发生污泥上浮。用SBR法处理啤酒废水和化工废水的实验结果表明：当进水pH值为2.5～5.0和10.0～12.0时，pH值越低（或越高），污泥活性受抑制越严重，上浮污泥量越多。控制低pH值（3.5～7.0）的反应周期内pH值不变，两种废水的活性污泥在pH≤5.5时就开始出现污泥上浮。另一方面，随着pH值的增加，由于胞外聚合物的电离官能团增加，活性污泥絮凝作用增加（尽管带的负电性增加），但当pH值超过一定范围后，絮凝作用下降。可见，这时的电排斥作用增加，也会造成活性污泥脱絮、悬浮、不絮凝、反絮凝和上浮。
（3）盐含量的影响。对进水的pH值调整不能消除碱度对活性污泥的影响。对碱性进水调pH值，虽然中和了碱性物质，但产生了盐。盐溶液浓度不同其渗透压也不同，渗透压是影响微生物生存的重要因素之一。如微生物所处的溶液渗透压发生突变，就会导致细胞死亡。
（4）水温过热。组成活性污泥的微生物适合的
温度范围一般为15～35℃，超过45℃时会使活性污泥中大部分微生物死亡而上浮（经过长期驯化的或特殊微生物除外）。兰州石化污水处理厂污水温度一般情况下，
都在20多度。
（5）致毒性底物。对好氧活性污泥微生物有致毒作用的底物主要包括：含量过高的COD、有机物（酚及其衍生物，醇，醛和某些有机酸等）、硫化物、重金属及卤化物。高底物浓度可与细胞酶活动中心形成稳定的化合物，导致基质不能接近，无法被降解，甚至使细胞中毒死亡。而且废水中有机物的突变，使原被驯化好的并能降解有机毒物的微生物减少或消失。
2. 微生物处理污水的方法
微生物在有氧条件下，吸附环境中的有机物，并将其氧化分解成无机物，使污水得到净化，同时合成细胞物质。微生物在污水净化过程，以活性污泥和生物膜的主要成分等形式存在。
（1）活性污泥法
又称曝气法，是利用含有好氧微生物的活性污泥，在通气条件下，使污水净化的生物学方法。此法是现今处理有机废水的最主要的方法。
所谓活性污泥是指由菌胶团形成菌、原生动物、有机和无机胶体及悬浮物组成的絮状体。在污水处理过程中，它具有很强的吸附、氧化分解有机物或毒物的能力。在静止状态时，又具有良好沉降性能。活性污泥中的微生物主要是细菌，占微生物总数的90％～95％。,并多以菌胶团的形式存在，具有很强的去除有机物的能力，原生动物起间接净化作用。
活性污泥法根据曝气方式不同，分多种方法，目前最常用的是完全混合曝气法。污水进入曝气池后，活性污泥中的细菌等微生物大量繁殖，形成菌胶团絮状体，构成活性污泥骨架，原生动物附着其上，丝状细菌和真菌交织在一起，形成一个个颗粒状的活跃的微生物群体。曝气池内不断充气、搅拌，形成泥水混合液，当废水与活性污泥接触时，污水中的有机物在很短时间内被吸附到活性污泥上，可溶性物质直接进入细胞内。大分子有机物通过细胞产生的胞外酶将其降解成为小分子物质后再渗入细胞内。进入细胞内的营养物质在细胞内酶的作用下，经一系列生化反应，使有机物转化为C02、H2O等简单无机物，同时产生能量。微生物利用呼吸放出的能量和氧化过程中产生的中间产物合成细胞物质，使菌体大量繁殖。微生物不断进行生物氧化，污水中有机物不断减少，使污水得到净化。当营养缺乏时，微生物氧化细胞内贮藏物质，并产生能量，这种现象叫自身氧化或内源呼吸。
曝气池中混合物以低BOD值流入沉淀池。活性污泥通过静止、凝集、沉淀和分离，上清液是处理好的水，排放到系统外。沉淀的活性污泥一部分回流曝气池与未处理的废水混合，重复上述过程，回流污泥可增加曝气池内微生物含量，加速生化反应过程。剩余污泥排放出去或进行其他处理后继续应用。
（2）生物膜法
该法是以生物膜为净化主体的生物处理法。生物膜是附着在载体表面，以菌胶团为主体所形成的粘膜状物。生物膜的功能和活性污泥法中的活性污泥相同，其微生物的组成也类似。净化污水的主要原理是附着在载体表面的生物膜对污水中有机物的吸附与氧化分解作用。生物膜法根据介质与水接触方式不同，有生物转盘法、塔式生物滤池法等。
2.厌氧处理系统
在缺氧条件下，利用厌氧菌(包括兼性厌氧菌)分解污水中有机污染物的方法，又称厌氧消化或厌氧发酵法。因为发酵产物产生甲烷，又称甲烷发酵。此法既能消除环境污染，又能开发生物能源，所以倍受人们重视。污水厌氧发酵是一个极为复杂的生态系统，它涉及多种交替作用的菌群，各要求不同的基质和条件，形成复杂的生态体系。甲烷发酵包括3个阶段：液化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。
此法主要用于处理农业和生活废弃物或污水厂的剩余污泥，也可用于处理面粉厂、食品厂、造纸厂、制革厂、酒精厂、糖厂、油脂厂、农药厂或石油化工等工厂废水。
3. 国外是怎么处理抗生素生产废水的
抗生素生产废水成份复杂，有机物浓度高，溶解性和胶体性固体浓度高，PH值经常变化，温度较高，带有颜色与气味，悬浮物含量高，含有难降解物质和有抑菌性作用的抗生素，并且有生物毒性。其具体特征如下:
处理方法：
1、混凝预处理
抗生素废水的浊度和悬浮物浓度较高，因而在水质预处理部分采用混凝法预处理，去除高悬浮物和浊度，以便使水质史适宜进行后续生物处理。
混凝的基本原理
混凝澄清是给水和废水处理实践中的一种常用的单元操作它是指在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚为絮凝体，然后予.以分离除去的水处理方法。胶体溶液或悬浮液稳定的原因是:固体微粒的粒度太细，同时带有同性电荷形成布朗运动；另外，溶液中还有一种亲水的胶体，它是可溶性的大分子，如蛋白质、淀粉和腐植酸等，它们的分子上都带有亲水的极性基团如一OH、一COOH、一NH3等对水具有较强的亲和力，在分了的周围保持较厚的水层，能发生膨胀，有形成真溶液的倾向。胶体或悬浮液形成分散体系就是依靠细微粒度，荷同性电荷以及在水中的溶解作用而形成稳定状态的，因而必须投加混凝剂来破坏他们的稳定性，使其相互聚集为数百微米以至数毫米的絮凝体，才能予以除去。混凝就是在混凝剂的离解和水解产物的作用下，使水中胶体污染物质和细微悬浮物脱稳并聚集为具有可分离性的絮凝体的过程，其中包括凝聚和絮凝两个过程，统称为混凝。
混凝的作用机理
在混凝处理中，主要是通过压缩双电层和电性中和机理起作用的。
凝聚作用：
凝聚作用是指加入无机电解质，通过电性中和作用，压缩双电层，降价了ζ电位，减少微粒间的排斥能，解除布朗运动，使微粒能够靠近接触而聚集在一起的作用。
混凝预处理对原水中的COD及硫酸盐浓度的影响
在进行混凝预处理时，除了希望通过混凝预处理去除较高的SS外，还希望能够同时去除水中的高浓度COD及某些生物抑制性物质，如硫酸盐。由于在进行水质保存时，引入了硫酸根离子，根据前述内容可知，抗生素制药废水中主要的生物抑制性物质就是硫酸盐。因而，在预处理部分，混凝预处理过程对COD及硫酸盐浓度变化的影响。随沉降时间的延长，COD及硫酸盐的去除率均会逐渐地增大，这主要是因为随着沉降时间的延长，不溶性的COD附着在絮凝体上而不断下沉，最终被除去的缘故。硫酸盐的去除为下一步的厌氧生物处理提供了便利，降低硫酸盐浓度，从而减少硫酸盐还原菌作用后生成的硫化氢不能及时地外排而造成对厌氧微生物的毒害作用。
抗生素废水的生化处理
2、废水的好氧生物处理
废水的好养生物处理原理
好氧生物处理是在提供游离氧的前提下，以好氧微生物为主，使有机物降解，稳定的无害化处理方法。废水中存在的各种有机污染物，以胶体状、溶解状的有机物为主，作为微生物的营养源。这些高能位的有机物质经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物质稳定下来。有机物被微生物摄取后，通过代谢活动，有机物一方面被分解、稳定，并提供微生物生命活动所需的能量;另一方面被转化，合成为新的原生质的组成部分，即微生物自身生长繁殖。这一部分就是废水生物处理中的活性污泥或生物膜的增长部分，通常称为剩余活性污泥。
活性污泥法的基本流程
活性污泥法是一种应用最广的废水好氧生物处理技术，它是指将空气连续鼓入大量溶解有机污染物的废水中，经过一段时间，水中即形成生物絮凝体一活性污泥，在活性污泥上栖息、生活着大量的好氧微生物，这种微生物以溶解有机物为食料，获得能量，并不断增长，使废水得到净化。它由曝气池、二次沉淀池、曝气系统及污泥回流系统等组成。由初次沉淀池流出的废水与二次沉淀池底部回流的活性污泥同时进入曝气池，在曝气池的作用下，混合液得到足够的溶解氧并使活性污泥和废水充分接触，废水中的可溶性有机污染物为活性污泥所吸附并为存活在活性污泥上的微生物群体所分解，使废水得到净化。
活性污泥处理系统有效运行的基本条件是:
(l)废水中含有足够的可溶性易降解有机物，作为微生物生理活动所必需的营养物质:(2)混合液含有足够的溶解氧:(3)活性污泥在池内呈悬浮状态，能够充分地与废水相接触:(4)活性污泥连续回流，及时地排除剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥:(5)没有对微生物有毒害作用的物质进入。
活性污泥法的净化过程
在正常发育的活性污泥的微生物体内，存在着由蛋白质、碳水化合物和核酸组成的生物聚合物，这些生物聚合物是带有电荷的电介质。因此，由这种微生物形成的生物絮凝体，都具有生理、物理、化学吸附作用和凝聚、沉淀作用，在其与废水中呈悬浮状和胶休状的有机污染物接触后，能够使后者失稳、凝聚，并被吸附在活性污泥表面。
活性污泥具有很大的表面积，能够与混合液广泛接触，在较短的时间内，通过吸附作用，就能够除去废水中大量的呈悬浮和胶体状的有机污染物，使废水的COD值大辐度地下降。
小分子有机物能够直接在透膜酶的催化作用下，透过细胞壁被摄入细菌体内，但大分子有机物则首先被吸附在细胞表面，在水解酶的作用下，水解成小分子后再被摄入到细胞体内。一部分被吸附的有机物可能通过污泥排放被去除。
3、废水的厌氧处理
废水的厌氧处理原理
废水的厌氧处理是在没有游离氧的情况下，以厌氧微生物为主对有机物进行降解，稳定的一种无害化处理方法[。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解，转化为简单、稳定的化合物，同时释放能量。其中，大部分能量以CH4的形式出现，可回收利用。同时，仅少量有机物被转化，合成新的细胞组成部分。
第一阶段，可称为水解、发酵阶段。复杂有机物在微生物的作用下进行水解发酵。水解可定义为复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程。高分子有机物因相对分子质量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用，因此它们在第一阶段被细胞外酶分解为小分子。如纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖，淀粉被淀粉酶水解为麦芽糖和葡萄糖，这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。而后，这些物质在发酵细菌的细胞内转化为更简单的化合物并被分泌到细胞外。发酵是有机化合物既作为电子受体也是电子供体的生物降解过程，在此过程中，溶解性有机物被转化为以挥发性脂肪酸为主的末端产物。这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸、酸类、乳酸、CO2、H2、H2S、甲胺等。与此同时，酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质。
酸化过程是由大量的、多种多样的发酵细菌完成的。其中重要的类群有权梭状芽孢杆菌和拟杆菌。它们大多是严格厌氧的，但通常有约1%的兼性厌氧菌存在于厌氧环境中，这些兼性厌氧菌能够保护严格厌氧菌免受氧的损害与抑制。
第二阶段，称为产氢、产乙酸阶段，是由一类专门的细菌，称为产氢产乙酸菌，将丙酸、丁一酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、C02、HZ。
在标准条件卜，乙醇、丁酸和丙酸不会被降解，因为在这些反应中不产生能。但氢浓度的降低可使这些反应导向产物方向。在运转良好的反应器中，氢的分压一般不高于lOPa，平均值约为0. 1 Pa。当作为反应产物之一的氢的分压如此之低时，乙醇、丁酸和丙酸的降解则可以产生能，即反应的实际自由能成为负值。
在由氢和二氧化碳形成甲烷时，只有在产乙酸产生的氢被产甲烷菌有效利用时，系统中氢才能维持在很低的分压。根据平均氢分压可以计算出反应器里一个氢分子平均在0. 5s以内被消耗，这意味着氢分子在其产生后仅仅能移动0. 1 mm的距离。也说明这种生化反应需要密切的共生关系存在于菌种之间。这种现象称为“种间氢传递”。不仅存在着氢的传递，有迹象证明“种间甲酸传递”也是相当重要的。
第三阶段，称为产甲烷阶段。由产甲烷菌利用乙酸、H2、C02，产生CH4。
在厌氧反应器中，所产甲烷的大约70%由乙酸歧化菌产生。在反应中，乙酸中的羧基从乙酸分子中分离，甲基最终转化为甲烷，羧基转化为二氧化碳，在中性溶液中，二氧化碳以碳酸氢盐的形式存在。
已知利用乙酸的产甲烷菌是索氏甲烷丝菌和巴氏甲烷八叠球菌。两者的生长速率有较大的区别。当乙酸浓度较低时，索氏甲烷丝菌较巴氏甲烷八叠球菌优势生长。由于索氏甲烷丝菌对底物有更高的亲和力，在废水处理中可能取得较高的有机物去除率，且索氏甲烷丝菌的生长有利于形成品质良好的颗粒污泥。因此这种优势生长对系统运行是非常有利的。
厌氧消化微生物
1、发酵细菌(产酸细菌)
主要包括梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、真菌属和双歧杆菌属等。
这类细菌的书要功能是先通过胞外酶的作用将不溶性有机物水解成可溶性有机物，再将可溶性的大分子有机物转化成脂肪酸、醇类等。研究表明，该类细菌对有机物的水解过程相当缓慢，pH和细胞平均停留时间等因素对水解速率的影响很大。不同的有机物的水解速率不同，如类脂的水解就很困难。因此当处理的废水中含有大量类脂时，水解就会成为厌氧消化过程的限速步骤。但产酸的反应速率较快，并远高于产甲烷反应。
发酵细菌大多数为专性厌氧菌，按其代谢功能，发酵细菌可分为纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、蛋自质分解菌和脂肪分解菌。
2、产氢产乙酸细菌
产氢产乙酸菌包括互营单胞菌、互营杆菌属、梭菌属和暗杆菌属等。这类细菌能把各种挥发性脂肪酸降解为乙酸和H2。
3、产甲烷细菌
产甲烷菌分为两类:一类主要利用乙酸产生甲烷，另一类数量较少，利用氢和二氧化碳的合成生成甲烷。
厌氧反应中的硫酸盐还原
在处理含硫酸盐或亚硫酸盐废水的厌氧反应器中，这些含硫化合物会被细菌还原。硫酸盐和亚硫酸盐会被硫酸盐还原菌(SRB)在其氧化有机污染物的过程中作为电子受体而加以利用。SRB将硫酸盐和亚硫酸盐还原为硫化氢，会使甲烷产量减少。
根据所利用底物的不同，SRB可被分为三类:
氧化氢的硫酸盐还原菌(HSRB)；
氧化乙酸的硫酸盐还原菌(ASRB);
氧化较高级脂肪酸的硫酸盐还原菌(FASRB)。
有机物的降解中少量硫酸盐的存在不会影响处理过程，但与甲烷相比，硫化氢在水中的溶解度要大得多，每克以硫化氢形式存在的硫相当于2克COD，因而在处理含硫废水时，尽管有机物的氧化已相当不错，COD的去除率却不令人满意。
4、抗生素废水的活性炭吸附
活性炭水处理的特点
活性炭吸附技术用于医药、化工及食品工业等方面，在国内外有多年的历史。活性炭水处理的特点为:
1、活性炭对水中有机物有卓越的吸附特性
由于活性炭具有发达的细孔结构和巨大的比表面积，因此对水中溶解的有机污染物，如苯类化合物、酚类化合物、石油及石油产品等具有较强的吸附能力，而且对用生物法和其它化学法难以去除的有机污染物，如色度、异臭、亚甲蓝表面活性物质、除草剂、杀虫剂、农药、合成洗涤剂、合成染料、胺类化合物及许多人工合成的有机化合物等都有较好的去除效果。
2、活性炭对水质、水温及水量的变化有较强的适应能力，对同一种有机物污染物的污水，活性炭在高浓度或低浓度时都有较好的去除效果。
3、活性炭对某些重金属化合物也有较强的吸附能力，如汞、铅、铁、镍、铬、锌、钻等，因此，活性炭用于电镀废水、冶炼废水处理上也有很好的效果。
4、活性炭水处理装置占地面积小，易于自动控制，运行管理简单。
5、饱和炭可经再生后重复使用，不产生二次污染。
6、可回收有用物质，如处理高浓度含酚废水，用碱再生后可回收酚钠盐。
活性炭吸附的基础理论
固体表面由于存在着未平衡的分子引力或化学键力，而使所接触的气体或溶质被吸引并保持在固休表面上，这种表面现象称为吸附。固体都有一定的吸附作用，但具有实用价值的吸附剂是比表面积较大的多孔性固体。活性炭就因为具有较大的比表面积而具有较高的吸附能力，可用作吸附剂。
吸附剂与被吸附物质之间是通过分子间引力(即范德华力)而产生吸附的，称为物理吸附;吸附剂与被吸附物质之间产生化学作用，生成化学键引起吸附的，称为化学吸附离子交换吸附是指一种吸附质的离子，由于静电引力，被吸附在吸附剂表面的带电点上。
活性炭的吸附速度
吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。在废水中，吸附速度决定了废水和吸附剂的接触时间。吸附速度越快，所需的接触时间越短，吸附设备容积也越小。
吸附速度决定于吸附剂对吸附质的吸附过程。多孔吸附剂对溶液中吸附质吸附过程基本上可分为三个连续阶段:第一阶段称为颗粒外部扩散阶段，吸附质从溶液中扩散到吸附剂表面:第二阶段称为颗粒孔隙扩一散阶段，吸附质在吸附剂孔隙中继续向吸附点扩散:第三阶段称为吸附反应阶段，吸附质被吸附在吸附剂孔隙内的表面上。一般而言，吸附速度主要由膜扩散速度或孔隙扩散速度来控制。
由实验得知，颗粒外部膜扩散速度与溶液浓度成正比。对一定重量的吸附剂，膜扩散速度还与吸附剂的表面积的大小成正比。因为表面积与颗粒直径成反比，所以颗粒直径越小，膜韦、一散速度就越大。另外，增加溶液和颗粒之间的相对运动速度，会使液膜变薄，可以提高膜扩散速度。
孔隙扩散速度与吸附剂孔隙的大小及结构、吸附质颗粒大小及结构等因素有关。一般来说，吸附剂颗粒越小，孔隙扩散速度越快，即扩散速度与颗粒直径的的较高次方成反比。因此，采用粉状吸附剂比粒状吸附剂有利。其次，吸附剂内孔径大可使孔隙扩散速度加快，但会降低吸附量。
影响活性炭吸附的因素
1、吸附剂的理化性质
吸附剂的种类不同，吸附效果也不一样。一般是极性分子(或离子)型的吸附剂容易吸附极性分了(或离子)型的吸附质，非极性分子型的吸附剂容易吸附非极性分子型的吸附质。由于吸附作用是发生在吸附剂的内外表面上，所以吸附剂的比表面积越大，吸附能力就越强。另外，吸附剂的颗粒大小、孔隙构造和分布情况，以及表面化学特性等，对吸附也有很大的影响。
2、吸附质的物理化学性质
吸附质在废水的溶解度对吸附有较大的影响。一般来说，吸附质的溶解度越低，越容易吸附。吸附质的浓度增加，吸附量也是随之增加:但浓度增加到一定程度后，吸附量增加很慢。如果吸附质是有机物，其分子尺寸越小，吸附反应就进行得越快。
3、废水的pH值
pH值对吸附质在废水中的存在形态(分子、离子、络合物等)和溶解度均有影响，因而其吸附效果也就相应地有影响。废水pH值对吸附的影响还与吸附剂性质有关。例如，活性炭一般是在酸性溶液中比在碱性溶液中有较高的吸附率。
4、温度
吸附反应通常是放热的，因此温度越低对吸附越有利。但在废水处理中，一般温度变化不大，因而温度对吸附过程影响很小，实践中通常在常温下进行吸附操作。
5、共存物的影响
共存物质对主要吸附质的影响比较复杂。有的能相互诱发吸附，有的能相当独立地被吸附，有的则能相互起千扰作用。但许多资料指出，某种溶质都以某种方式与其他溶质争相吸附。因此，当多种吸附质共存时，吸附剂对某一种吸附质的吸附能力要比只含这种吸附质时的吸附能力低。悬浮物会阻塞吸附剂的孔隙，油类物质会浓集于吸附剂的表面形成油膜，它们均对接触时间吸附有很大影响。因此在吸附操作之前，必须将它们除去。
6、接触时间
吸附质与吸附剂要有足够的接触时间，才能达到吸附平衡。吸附平衡所需时间取决于吸附速度，吸附速度越快，达到平衡所需时间越短。
四、研究结果（废水处理试验结论）
1、针对此种废水，其混凝处理的最佳条件为:混凝剂品种为三氯化铁，质量百分比浓度为10%，每lL废水中需投加此种混凝剂0.2ml，其最适pH值为7
2、进行废水的生化处理，可知废水中含有大量的隋性物质、难降解物质。
3、在T=33士1℃的条件下，确定其厌氧水解常数
4、由于废水中含有多种有机化合物，在用活性炭进行吸附试验时，表现了一定的竞争作用，活性炭总吸附量不高。
5、对于厌氧处理中的硫酸盐，它的去除与废水中所含的COD有一定的关系。详细资料摘自：http://wenku..com/link?url=-rZYzotwVqhEibE74YEzhcMF_gxdXU3ZhB0sJEQVO8NtKcdqDwSeh_m6m-fjJY7ooOxeuuSJvT_2rnAuTtVNHi4TdsfeE3r-0esoZroDqEm www.juheliusuantie.com.cn 详情请到网络文库了解
4. 怎样利用微生物处理废水
废水生物处理法
随着工业的发展，污水成分已愈来愈复杂。某些难降解的有机物质和有毒物质，需要运用微生物的方法进行处理，污水具备微生物生长和繁殖的条件，因而微生物能从污水中获取养分，同时降解和利用有害物质，从而使污水得到净化。废水生物处理是利用微生物的生命活动，对废水中呈溶解态或胶体状态的有机污染物降解作用，从而使废水得到净化的一种处理方法。废水生物处理技术以其消耗少、效率高、成本低、工艺操作管理方便可靠和无二次污染等显著优点而备受人们的青睐。
定义
利用微生物的代谢作用除去废水中有机污染物的一种方法，亦称废水生物化学处理法，简称废水生化法。由于传统治理方法有成本高、操作复杂、对于大流量低浓度的有害污染难处理等缺点，经过多年的探索和研究，生物治理技术日益受到人们的重视。随着耐重金属毒性微生物的研究进展，采用生物技术处理电镀重金属废水呈现蓬勃发展势头，根据生物去除重金属离子的机理不同可分为生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法以及植物修复法。
特点
1、用生物方法去除有机物最经济；
2、90%废水处理工艺属于生物处理工艺；
3、水中氨氮用生物处理方法去除最有效；
4、绝大多数工业废水也是以生物处理方法为主
分类
生物化学法
生物化学法指通过微生物处理含重金属废水，将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法。该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通过异化的硫酸盐还原作用，将硫酸盐还原成H2S，废水中的重金属离子可以和所产生的H2S反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除，同时H2SO4的还原作用可将SO42-转化为S2-而使废水的pH值升高。因许多重金属离子氢氧化物的离子积很小而沉淀。有关研究表明，生物化学法处理含Cr6+浓度为30—40mg/L的废水去除率可达99.67%—99.97%。有人还利用家畜粪便厌氧消化污泥进行矿山酸性废水重金属离子的处理，结果表明该方法能有效去除废水中的重金属。赵晓红等人用脱硫肠杆菌(SRV)去除电镀废水中的铜离子，在铜质量浓度为246.8 mg/L的溶液，当pH为4.0时，去除率达99.12%。[2]
生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外，具有絮凝活性的代谢物。一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成，分子中含有多种官能团，能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。至目前为止，对重金属有絮凝作用的约有十几个品种，生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu2+、 Hg2+、Ag+、Au2+等重金属离子形成稳定的鳌合物而沉淀下来。应用微生物絮凝法处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好，且生长快、易于实现工业化等特点。此外，微生物可以通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能的菌株。因而微生物絮凝法具有广阔的应用前景。[2]
生物吸附法
生物吸附法是利用生物体本身的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子，再通过固液两相分离去除水溶液中的金属离子的方法。利用胞外聚合物分离金属离子，有些细菌在生长过程中释放的蛋白质，能使溶液中可溶性的重金属离子转化为沉淀物而去除。生物吸附剂具有来源广、价格低、吸附能力强、易于分离回收重金属等特点，已经被广泛应用。[2]
需氧生物处理法
利用需氧微生物在有氧条件下将废水中复杂的有机物分解的方法。生活污水中的典型有机物是碳水化合物、合成洗涤剂、脂肪、蛋白质及其分解产物如尿素、甘氨酸、脂肪酸等。这些有机物可按生物体系中所含元素量的多寡顺序表示为 COHNS。
生物体系中这些反应有赖于生物体系中的酶来加速。酶按其催化反应分为：氧化还原酶：在细胞内催化有机物的氧化还原反应，促进电子转移，使其与氧化合或脱氢。可分为氧化酶和还原酶。氧化酶可活化分子氧，作为受氢体而形成水或过氧化氢。还原酶包括各种脱氢酶，可活化基质上的氢,并由辅酶将氢传给被还原的物质,使基质氧化，受氢体还原。水解酶：对有机物的加水分解反应起催化作用。水解反应是在细胞外产生的最基本的反应，能将复杂的高分子有机物分解为小分子，使之易于透过细胞壁。如将蛋白质分解为氨基酸，将脂肪分解为脂肪酸和甘油，将复杂的多糖分解为单糖等。此外还有脱氨基、脱羧基、磷酸化和脱磷酸等酶。
许多酶只有在一些称为辅酶和活化剂的特殊物质存在时才能进行催化反应，钾、钙、镁、锌、钴、锰、氯化物、磷酸盐离子在许多种酶的催化反应中是不可缺少的辅酶或活化剂。
在需氧生物处理过程中，污水中的有机物在微生物酶的催化作用下被氧化降解，分三个阶段：第一阶段，大的有机物分子降解为构成单元──单糖、氨基酸或甘油和脂肪酸。在第二阶段中，第一阶段的产物部分地被氧化为下列物质中的一种或几种：二氧化碳、水、乙酰基辅酶A、α-酮戊二酸(或称 α-氧化戊二酸)或草醋酸（又称草酰乙酸）。第三阶段（即三羧酸循环，是有机物氧化的最终阶段）是乙酰基辅酶A、α－酮戊二酸和草醋酸被氧化为二氧化碳和水。有机物在氧化降解的各个阶段，都释放出一定的能量。
在有机物降解的同时，还发生微生物原生质的合成反应。在第一阶段中由被作用物分解成的构成单元可以合成碳水化合物、蛋白质和脂肪，再进一步合成细胞原生质。合成能量是微生物在有机物的氧化过程中获得的。
厌氧生物处理法
主要用于处理污水中的沉淀污泥，因而又称污泥消化，也用于处理高浓度的有机废水。这种方法是在厌氧细菌或兼性细菌的作用下将污泥中的有机物分解，最后产生甲烷和二氧化碳等气体，这些气体是有经济价值的能源。中国大量建设的沼气池就是具体应用这种方法的典型实例。消化后的污泥比原生污泥容易脱水，所含致病菌大大减少，臭味显著减弱，肥分变成速效的，体积缩小，易于处置。城市污水沉淀污泥和高浓度有机废水的完全厌氧消化过程可分为三个阶段（见图）。在第一阶段,污泥中的固态有机化合物借助于从厌氧菌分泌出的细胞外水解酶得到溶解，并通过细胞壁进入细胞中进行代谢的生化反应。在水解酶的催化下，将复杂的多糖类水解为单糖类，将蛋白质水解为缩氨酸和氨基酸，并将脂肪水解为甘油和脂肪酸。第二阶段是在产酸菌的作用下将第一阶段的产物进一步降解为比较简单的挥发性有机酸等，如乙酸、丙酸、丁酸等挥发性有机酸，以及醇类、醛类等；同时生成二氧化碳和新的微生物细胞。
反应原理
第一、二阶段又称为液化过程。第三阶段是在甲烷菌的作用下将第二阶段产生的挥发酸转化成甲烷和二氧化碳，因此又称为气化过程，其反应可用下式表示：
一些有机酸或醇的气化过程举例如下：
乙酸：
CH3COOH─→CO2+CH4
丙酸：
4CH3CH2COOH+2H2O─→5CO2+7CH4
甲醇：
4CH3OH─→CO2+3CH4+2H2O
乙醇：
2CH3CH2OH+CO2─→2CH3COOH+CH4
为了使厌氧消化过程正常进行，必须将温度、pH值、氧化还原电势等保持在一定的范围内，以维持甲烷菌的正常活动，保证及时地和完全地将第二阶段产生的挥发酸转化成甲烷。
生物化学反应的速度直接受温度的影响。进行厌氧消化的微生物有两类：中温消化菌和高温消化菌。前者的适应温度范围为17～43℃，最佳温度为32～35℃；后者则在50～55℃具有最佳反应速度。
近年来，厌氧消化处理法发展到应用于处理高浓度有机废水，如屠宰场废水、肉类加工废水、制糖工业废水、酒精工业废水、罐头工业废水、亚硫酸盐制浆废水等，比采用需氧生物处理法节省费用。
利用生物法处理废水的具体方法有活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、土地处理系统和污泥消化等
5. 污水处理在什么情况下会发生污泥解体有什么指示菌种吗
废水生物处理是利用有关微生物的代谢过程，是对废水中有机物进行降解或转化的过程。微生物在降解有机物的同时其本身也得到了增殖。污泥膨胀有两种类型，一是由于活性污泥中大量丝状菌的繁殖而引起的污泥丝状菌膨胀，二是由于菌胶团细菌体内大量累积高粘性物质（如葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖和脱氧核糖等形成的多类糖）而引起的非丝状菌性膨胀。
污泥丝状菌膨胀可根据丝状微生物对环境条件和基质种类要求的不同而划分为五类类型：
（1）低基质浓度型；
（2）低溶解氧浓度型；
（3）营养缺乏型；
（4）高硫化物型；
（5）pH不平衡型。
在实际运行中，一般以污泥丝状菌膨胀为主，占90%以上。发生污泥膨胀时，主要有以下特征：
（1）二沉池中污泥的SVI值大于200ml/g；
（2）回流污泥浓度下降；
（3）二沉池中污泥层增高。
污泥膨胀相关理论：
（1）A/V假说：当混合液中基质收到限制或控制时，由于比表面积大的丝状菌获取基质的能力要强于菌胶团，因而菌胶团受到抑制，丝状菌大量繁殖；
（2）动力选择性理论：以微生物生长动力学为基础，根据不同种类微生物具有不同的最大比生长速率和饱和常数，分析丝状菌与菌胶团的竞争情况；
（3）饥饿假说：将活性污泥中微生物分为三类，第一类是菌胶团细菌，第二类是具有高基质亲和力但生长缓慢的耐饥饿丝状菌，第三类是对溶解氧有高亲和力、对饥饿高度敏感的快速生长丝状菌；
（4）存储选择理论：在底物风度的状态下，非丝状菌具有贮存底物的能力，而被贮存物质在底物匮乏时能够被代谢产生能量或合成蛋白质。但是一些丝状菌也具有底物贮存能力，底物贮存能力不能完全用来解释污泥膨胀机理；
（5）氮氧化氮假说：CASEY提出低负荷生物脱氮除磷工艺的污泥膨胀假说，如果缺氧区的反硝化不充分，导致好氧区存在亚硝酸氮，那中间产物NO、N2O就会抑制菌胶团的好氧细胞色素，进而抑制其好氧情况下的基质利用，相反一些丝状菌只能将硝酸氮还原为亚硝酸氮，因此不会在反硝化条件下胞内积累NO和N2O，丝状菌就不会在好氧段被抑制，因而更具竞争优势。亚硝酸与SVI有一定的正相关性。沉淀性能良好的污泥粒径分布较广，且以球菌为主，膨胀污泥的粒径大都在10μm以内，污泥较为细碎。
影响污泥膨胀的因子：
1、温度
低温有利于丝状菌生长，Daigger等人发现10℃容易导致丝状菌性污泥膨胀，而污水温度提高到22℃则不容易产生污泥膨胀现象；
2、pH 值
活性污泥微生物适宜pH范围为6.5~8.5，pH小于6时，菌胶团活性减弱，生长受到抑制，但丝状菌能大量繁殖，取代菌胶团成为优势种群，污泥的沉降性能明显变差并发生污泥膨胀。pH值低于4.5时，真菌完全占优势。
3、DO
低DO是引起丝状菌污泥膨胀的主要原因之一，若DO成为限制因子，菌胶团生长受抑制，而丝状菌因具有巨大的比表面积，更易获得溶解氧进行生长繁殖，在竞争中处于优势地位。具有低Ks的丝状菌在低基质浓度下，具有比菌胶团高的比生长速率，这可以解释基质限制、溶解氧限制和营养物质限制引起的污泥膨胀现象。只要溶解氧成为限制，任何负荷下都会发生污泥膨胀。污水处理中DO控制在2左右，太高太低都容易引起污泥膨胀。
4、F/M
低负荷情况下，由于丝状菌具有巨大的比表面积，低Ks，其对碳源有较强的亲和力，优先利用碳源，造成竞争优势。低F/M经常出现在完全混合式曝气池、大回流比的氧化沟（如卡鲁萨尔氧化沟）、沿程分散进水曝气池中；低负荷容易引发丝状菌污泥膨胀，高负荷容易引发污泥粘性膨胀。负荷分布不均，好氧区一直处于低负荷运行状态易造成丝状菌大量增殖。
Li等人对膜生物反应器内污泥负荷参数的影响研究表明，当F/M<0.2kg/kg.d时，容易引发污泥膨胀；Pan和Su等人将污水通过好氧选择器进入膜生物反应器，将F/M调整到0.4kg/kgd，有效的控制了污泥膨胀；而Laitinen和Luonis等人则是利用缺氧选择器，加强反硝化除磷作用，有效解决了污泥膨胀。
高有机负荷下，反应器内底物充裕，在这种情况中菌胶团比丝状菌具有更强的吸附与存贮营养物质的能力，能够充分利用高浓度的底物迅速增殖，具有较高的比生长速率，抑制了丝状菌的生长，但是如果DO浓度不够，在0.5mg/L以下，菌胶团在低溶氧的条件下增殖受到抑制，而丝状菌由于其具有更大的比表面积，即使在低溶氧的条件下也能获得氧，其增殖速率明显高于菌胶团，发生高负荷低DO下的污泥膨胀；低负荷下由于长时间缺少足够的营养物质，菌胶团生长受到抑制，而丝状菌具有较大的比表面积，其菌丝会从菌胶团中伸展出来以增加其摄取营养的表面积。
由于研究者的研究背景和研究条件不尽相同，研究结果也很不一致尤其是关于有机负荷与污泥膨胀关系的说法也比较混乱。高低有机负荷都可能引起污泥膨胀，Ford和Eckenfeilder等人发现高低负荷下都可能发生污泥膨胀，Palm等人认为根据负荷不同，在任何DO浓度条件下都可能发生膨胀，Chudoba等人认为即使对于推流式曝气池，虽然沿吃长方向存在着高的浓度梯度，但在高负荷下也会发生污泥膨胀。
5、N、P营养物质
通常认为污水中BOD5：N:P=100:5:1为微生物的适宜比例。N、P含量不均衡的废水，会引发丝状菌与非丝状菌膨胀，丝状菌膨胀：有研究发现在缺N的情况下，由于丝状菌具有巨大的比表面积，低Ks，其对N、P等营养物质有较强的亲和力，优先利用营养物质，造成竞争优势；非丝状菌污泥膨胀：BOD5/N为100:3时，菌胶团未能有充分的N完成代谢，于是把有机物以高亲水性的多糖胞外聚合物（EPS）的形式贮存在胞外。因此要降低进水C/N比。
6、微量元素
完全混合活性污泥法会助长丝状菌的过量生长，这可用痕量金属缺乏症理论分析。由于丝状菌具有比菌胶团更大的比表面积，其在痕量金属含量不足时比后者具有更大的对痕量金属的吸附能力，从而抑制了菌胶团的生长。
7、有毒物质
当有毒工业废水进入污水厂时，活性污泥中的微生物要出现中毒现象，Novak在对非丝状菌膨胀的研究中发现，菌胶团吸收污水中的有毒物质后，粘性物质分泌减少，生理活动出现异常，可能引起污泥膨胀。
污泥膨胀解决办法：
1、应急措施：
（1）增加絮凝剂，如投加硅藻土、粘土、厌氧污泥、金属盐类、混凝剂，如投加铁盐（氯化亚铁5~50mg/L）、铝盐（矾土10~100mg/L）。
（2）采用消毒氧化剂，如采用回流污泥加氯措施，投加量一般为2~10kgCl2/1000kg干污泥，既可控制曝气池污泥膨胀也可对二级处理出水消毒，同时使控制污泥膨胀所需要的加氯量最少。铜离子浓度在0.75mg/L时或食盐浓度为4g/L时对抑制丝状菌污泥膨胀效果良好。但是此法治标不治本。
2、改变工艺
（1）设置选择器，选择器是曝气池之前或前段设定的高有机负荷区（接触区），为菌胶团细菌提供高浓度的可吸收的溶解底物，以提高其摄取和贮存能力，使其在与丝状菌的竞争中处于优势。
（2）此外改变反应器形式，如将完全混合曝气池改为推流式曝气池，连续进水改为间歇进水。丝状菌几乎都不能在完全无分子氧的环境中吸收底物，这使得通过脱氮和除磷过程而利用底物的功能菌迅速增殖，所以A/O和A/A/O系统能有效控制丝状菌污泥膨胀。在A2/O工艺中，厌氧、缺氧区不利于丝状菌增殖，如果在好氧段能旁流一部分进水提供碳源，则丝状菌在整个系统中都处于不利状况。
（3）工艺运行调控：由于污水腐化产生的膨胀，可以对消化污水预曝气，沉淀池中污泥应及时刮除；N、P缺乏的污水，可及时投加尿素、铵盐、化肥或与生活污水混合，使BOD5:N:P=100:5:1左右；缺氮时可从污泥消化池往曝气池投加高含氮污泥上清液；低溶解氧可以增加供氧，采用表面转刷曝气的氧化沟，欲提高DO，可通过提高出水堰的高度，以提高转刷的吃水深度的方法，强化转刷的曝气能力；低负荷导致的污泥膨胀，可以适当提高F/M；高负荷污泥膨胀，可射流曝气剪切丝状菌，射流高的传质效率提供充足的溶解氧。增加水力剪切力：通过曝气时产生的强水力剪切作用使蓬松污泥自聚、密实，同时使絮团表面不稳定的丝状菌脱落。
（4）在完全混合曝气池中负荷0.1~0.5kgBOD5/(kgMLSSd)都发生膨胀，而推流式中污泥负荷大于0.5kgBOD5/(kgMLSSd)才发生膨胀，而间歇式反应器内没有发现膨胀现象；变化的水力负荷造成SVI上升，具体分析为高负荷、低溶解氧刺激了丝状菌的生长，且丝状菌生长的不可逆性，造成污泥膨胀，特别是当有机物浓度剧增时极易引起污泥膨胀；污泥有机负荷为0.5kg/kgd，并且DO在2mg/L时，可以有效的控制丝状菌的生长。
（5）低负荷引起污泥膨胀的恢复：加大污泥负荷，利用在高底物浓度的环境条件下，菌胶团的贮存能力与最大比生长速率均比丝状菌的高这一特点，在反应器中创造出有利于菌胶团生长繁殖的生态环境，使其取代丝状菌逐渐成为污泥中的优势菌种，从而使发生膨胀的污泥逐渐恢复正常。
（6）增大污泥回流量有利于提高菌胶团细菌摄取有机物的能力并且增大与丝状菌的竞争力度，抑制丝状菌的膨胀。丝状菌的生长速率小于非丝状菌，长SRT有利于丝状菌的生长，因而增加排泥量，可以有效排除池内过多丝状菌。并且长泥龄情况下，发生污泥老化，老化的污泥活性不够，竞争不过丝状菌，会使丝状菌在竞争中处于优势地位。
3、污泥膨胀自然消除的原因：污泥膨胀导致污泥的大量流失，使MLSS浓度降低，其结果是在其它条件不变时，有机负荷提高，DO上升，OUR减小，这都有利于抑制丝状菌的增殖。
其他污泥膨胀原因：
1、一般认为悬浮固体少而溶解性和易降解的有机物较多，特别是含低分子量的烃类、糖类和有机酸等容易发生丝状菌膨胀，例如啤酒、食品、乳品、造纸废水；丝状菌对高分子物质的水解能力弱，较难吸收不溶性物质，对低分子有机物可直接作为能源加以利用，最有代表性的丝状菌是球衣菌属，它能将葡萄糖、蔗糖、乳糖等糖类物质直接利用，当废水中含有可溶性有机物多时，易诱发丝状菌膨胀，而不溶性有机物作为去除对象的废水则不易产生污泥膨胀。Van等发现葡萄糖、乙酸盐这些低分子可溶性有机物容易引起污泥膨胀，而大分子淀粉不易引起污泥膨胀；
2、腐化的污水，还有大量硫化氢的污水，污水在下水管和初沉池等贮存设施中，停留时间过长，发生早起消化，使pH下降，产生利于丝状菌摄取的低分子溶解性有机物和硫化氢，引起硫代谢丝状菌。但是硫化氢大部分是厌氧发酵中的副产物，而厌氧发酵会产生大量小分子有机酸，这些是污泥膨胀的主要原因；
3、一些厌氧装置虽然出水含有大量硫化氢，但是挥发性有机酸浓度很低时也不会发生污泥膨胀，当挥发性有机酸达到一定浓度时，其中主要的低分子有机酸（乙酸、丙酸）易于降解，因此造成耗氧速率的增加，引起DO限制膨胀。
详情请参考：《污泥膨胀原因和解决办法》
http://tyh.1.blog.163.com/blog/static/7414591020145173347324/
6. 活性污泥处理污水起作用的主体是什么
活性污泥法处理污水起作用的主体是活性污泥，而组成活性污泥的主体是好氧微生物、厌氧微生物和兼氧微生物，其中好氧微生物与厌氧微生物在废水处理中发挥了重要的作用。
1.厌氧微生物的作用非常重要。厌氧菌主要包括硫化菌和产甲烷菌。单纯靠测量废水的COD是无法正确认识厌氧微生物起到的关键作用的。厌氧微生物可以使大分子有机物断链，分解成短链的小分子有机物，同时自身也要消耗部分有机物。微生物去除有机物的四个阶段：
水解阶段——被细菌胞外酶分解成小分子。例如：纤维素被纤维酶水解为纤维二糖和葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦牙糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白酶水解为短肽和氨基酸等，这些小分子的水解产物能被溶解于水，并透过细胞为细胞所利用。
发酵阶段——小分子的化合物在发酵菌（即酸化菌）的细胞内转化为更为简单的化合物，并分泌到细胞外。这一阶段主要产物为挥发性脂肪酸（VFA）醇类、乳酸、CO2、氢、氨、硫化氢等。
产酸阶段——上一阶段产物被进一步转化为乙酸、氢、碳酸以及新的细胞物质。
产甲烷阶段——在这一阶段乙酸、氢、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新细胞物质。
2.好氧微生物的作用是显而易见的。好氧菌主要包括钟虫和蓝藻，少量的线虫。如果线虫所占的比例大了，则会引起污泥膨胀。在没有厌氧微生物的作用下好氧菌也可以发挥其去污能力强的特点。一般对于化工废水，在没有厌氧处理的情况下，好氧处理对COD的去除率在55%左右；而在有厌氧处理的情况下，好氧处理对COD的去除率在85%左右。