一、废水生物处理的特征

　　(一)、废水与废水生物处理

　　废水中的污染物质成分极端杂乱。一般日子废水的首要成分是代谢废物和食物残渣。工业废水或许含有较多的金属、酚类、甲醛等化学物质。此外废水中还含有很多非病原微生物和少数病原菌及病毒。废水的生物处理就是以废水中的混合微生物集体作为作业主体，对废水中的各种有机污染物进行吸收、转化，一起经过分散、吸附、凝集、氧化分化、沉积等作用，以去除水中的污染物。因而，废水生物处理实际上是水体自净的强化，不同的是，在去除了废水中的污染物后，必须将微生物从出水中别离出来，这种别离首要是经过微生物自身的絮凝和原生动物、轮虫等的吞食作用完结的。

　　(二)、生化需氧量及生物处理的运用

　　在废水处理中，一般是以有机物在氧化进程中所消耗的氧量这一综合性目标来表明有机污染物的浓度，如生化需氧量(BOD)和化学需氧量(COD)。生化需氧量是指在特定的温度和时刻(一般这5 d、20℃下，微生物分化废水中有机物所消耗的氧量，称为BOD5。BOD5约占生化需氧总量的2/3，故选用BOD5来表明废水中可降解有机物的浓度是比较适合的。但废水中有机物并不是都能较快降解的，在工业废水中，能够结合COD等目标表明有机污染物的浓度。

　　只有BOD高的废水才适合选用生物处理，COD很高但BOD不高的废水不宜选用生物处理。对于有毒的废水，只要毒物能降解，就可用生物法处理，关键是操控毒物浓度和驯化微生物。

　　(三)、废水生物处理的作用

　　废水经过生物处理后，其间的杂质和污染物质能以某种方式(如生物絮凝作用)被别离除去，或被转为无害的物质。例如，城市日子废水经生物处理后，活性污泥法的BOD和SS(悬浮性固体)去除率都在90%左右;生物滤池法BOD去除率在80%、SS去除率在90%左右。

　　生物处理还能减少城市废水中的病原微生物和病毒，但浓度仍然较高，因而，出水和剩余污泥都要消毒。

　　二、废水生物处理办法

　　依据微生物对O2的需求不同，废水生物处理可分为好氧处理和厌氧处理两大类。依据构筑物的不同类型以可分为多种办法(表10-1)。

　　(一)、好氧生物处理

　　好氧生物处理是在水中有溶解氧存在的条件下，借好氧和兼性厌氧微生物(其间首要是好氧菌)的作用来进行的。在处理进程中，绝大多数的有机物都能被相应的微生物氧化分化。整个好氧分化进程可分为两个阶段。第一阶段，首要是有机物被转化为CO2、H2O、NH3等;第二阶段，首要是NH3转化为NO2和NO3。

　　用好氧法处理废水，基本上没有臭气，处理所需的时刻比较短，假如条件适合，一般可去除BOD580～90%以上。

　　依据处理构筑物的不同，好氧生物处理的办法可分为活性污泥法、生物膜法、氧化塘等。其间活性污泥法和生物膜法运用最广泛。

　　(二)厌氧生物处理

　　套氧生物处理是在无氧的条件下，借厌氧和兼性厌氧微生物(其间首要是厌氧菌)的作用来分化废水中有机物的，也称厌氧消化或厌氧发酵。

　　有机物厌氧分化的钱进程是由三类生理上完全不同的细菌分三个阶段完结的(图10-4)。第一阶段，杂乱有机物如纤维素、蛋白质、脂肪等在微生物作用下降解为简略的有机物如粮类、有机酸、醇等，是水解、发酵阶段;第二阶段，由产氢产乙酸细菌群将有机酸等转化成乙酸、H2及CO2，为产氢产乙酸阶段;第三阶段，在产甲烷细菌作用下将乙酸(包括甲酸)、CO2、H2转化为CH4，是产甲烷阶段。

　　厌氧生物处理首要运用于有机污泥和高浓度有机废水的处理。由所以密闭发酵，所以在处理进程中不影响周围环境;一起隔绝空气又加以高温发酵，能够钉死寄生虫卵和致病菌;并且能够发作生物能源甲烷。因而厌氧消化法近年来逐步遭到重视，但由于所需时刻长，对设备要求严厉，因而影响其迅速推广。

　　三、废水生物处理中的微生物群落及其作用

　　(一)、活性污泥微生物群落及其作用

　　活性污泥是指由细菌、微型动物为主的微生物与胶体物质、悬浮物质等稠浊在一起构成的，具有很强吸附分化有机物的才能和杰出沉降功能的绒絮状颗粒。活性污泥中生存着各种微生物，构成了杂乱的微生物群落。其间首要的微生物是细菌(以好氧性异养菌为主)和原生动物，此外尚有酵母菌、丝状霉菌、单胞藻类、轮虫线虫等。

　　1、活性污泥中的细菌及其作用 活性污泥中细菌的数量约为108～109

　　个/ mL，它们是去除水中有机污染物的主力军。最常呈现的优势种群是：产碱杆菌属、芽孢杆菌属、黄杆菌属、假单孢菌属、动胶菌属，其次尚有无色杆菌、诺卡氏菌、蛭弧菌、分枝蒜苗、硝化细菌、大肠埃希氏菌等。它们全部是化能异养菌，多数为革兰氏阴性菌，能够有效地分化废水中的有机污染物。

　　在活性污泥构成初期，细菌多以游离态存在，跟着活性污泥的老练，菌胶团细菌排泄胞外聚合物(蛋白质、核酸、多粮等)构成细纤维状的胞间物质，然后经过它们相互纠缠作用而构成菌胶团絮状物，随后丝状细菌、霉菌、原生动物等交错附着其上，构成活性污泥绒絮状颗粒，这个进程称为生物絮凝作用。因而，菌胶团是活性污泥的结构和功能中心，由于其巨大的外表积和粘性，使活性污泥具有魏吸附和分化有机物的才能，一起菌体包埋在絮状体中，可避免原生动物的吞噬;絮状体的构成，又为固着成长的微生物供给了附着和栖息的场所，这就为水处理微生物的自下而上和发展供给了方便;更重要的是，絮凝使活性污泥具有了杰出的沉降功能，利于二沉池中泥水别离。

　　活性污泥中的丝状细菌，如球衣细菌、贝氏硫菌、线硫菌，它们附着于污泥或与菌胶团交错而构成活性污泥的骨架。但若废水中含有很多碳水化合物，低氧和有机物浓度过凹凸时，都会引起丝状细菌很多繁衍而构成污泥结构极度松懈，污泥因浮力添加而上浮，发作污泥胀大现象，下降处理作用。

　　2、活性污泥中的原生动物及其作用

　　活性污泥中原生动物在数量和品种上仅次于细菌，常见的优势种是纤毛类。它们首要附聚在污泥外表。其作用在于。(1)有些原生动物(如变形虫)能吞噬水中有机颗粒，对废水有直接净化作用;(2)某些原生动物(如纤毛虫)能排泄粮类物质，可促进生物絮凝作用;(3)吞食游离细菌，有利于改善出水水质;(4)可作为废水净化的指生物。

　　在活性污泥的培育和驯化阶段中，原生动物按必定的顺序呈现。在运行初期曝气池中常呈现鞭毛虫和肉足虫。若钟虫呈现且数量较多，刚阐明活性污泥已老练，充氧正常。若固着型纤毛虫减少，游水型纤毛虫俄然添加，阐明废水处理工作不正常。因而，依据废水中微生物的活动规律就能够判断水质和污(废)水处理程度，因为跟着水质条件(养分、温度、pH值、溶解氧)的改变，细菌与佩型动物的品种和数量出发作必定的改变并遵从必定的演替规律(图10-5)：细菌→植鞭虫→动鞭虫→变形虫→游水型纤毛虫、吸管虫→固着型纤毛虫→轮虫。

　　(二)生物膜中的微生物群落及其作用

　　当废水经过滤料时，在滤料外表逐步构成一层粘膜，粘膜中成长着各种微生物，这层粘膜就是生物膜。生物膜有巨大的外表积，能吸附废水中呈各种状况的有机物，具有十分强的氧化才能。

　　生物膜中常见的微生物：首要组成菌有好氧的芽孢杆菌、不动杆菌、专性厌氧的脱硫弧菌以及假单孢菌、产碱杆菌、黄杆菌、无色杆菌、微球菌和动胶菌等兼性菌，这些细菌相互粘连构成菌胶团，担负着首要的氧化分化有机物的任务，生物膜上的丝状细菌有球衣细菌、贝氏硫菌等，它们降解有机物的才能极强，在量成长的菌丝体交错粘辐构成层层的网状结构，对水水具有过滤作用，被处理水中的悬浮物被丝状菌网吸附截留，出水变得澄清，一起菌丝的交错作用又可使膜块的机械强度添加，不易掉落更新，但丝状细菌过速成长会阻塞滤池，影响净化进程的正常进行;生物膜中呈现较多的真菌是镰刀霉、曲霉、地霉、枝孢霉、青霉及酵母菌、霉菌可构成相似丝状细菌的网状结构;藻类仅成长在生物膜外表见光处，首要有小球藻、席藻、丝藻等过度成长，会掩盖滤池外表，影响水流疏通;原生动物首要是钟虫、累枝虫、盖纤虫和草履虫等纤毛虫，它们能进步生物滤池的净化程度和功率;此外尚有轮虫、线虫、沙蚕等后生动物去除池内污泥，能避免污泥积聚、抑制生物膜过速成长，坚持生物膜的好氧状况，对废水净化有杰出作用。

　　生物膜上微生物的生态演替首要受溶解氧和养分的限制。从膜面到膜内，微生物按好氧化发发→ 兼性→厌氧的顺序呈现;从滤池的上层到下层，有机物浓度逐步下降，优势种以菌胶团细菌→丝状细菌、鞭毛虫、游水型纤毛虫→固着型纤毛虫、轮虫的序列呈现。因而，经过调查各区段微生物品种的演替情况，有或许判断出废水浓度的改变或污泥负荷的改变。

　　四、废水处理的菌种培育及其对水质要求

　　(一)菌种培育办法

　　1、生物膜 的培育和驯化

　　生物滤池投入工作初期，必须培育和驯化生物膜。这个进程一方面是使微生物在滤料外表成长繁衍，挂上生物膜;另一方面是使生物膜上的微生物发作必定的变异，能逐步适应处理的污(废)水的水质，也就是训化。培育与驯化的办法有以下几种：

　　(1)先将日子废水送入滤池，生物膜在滤料上构成后，逐步投加预备处理的工业废水，对生物膜加以驯化。

　　(2)将日子废水与待处理的工业废水混合送入滤池，工业废水混入份额逐步增大，使挂膜与驯化结合起来一起进行。

　　(3)用其他废水处理厂的活性污泥或生物膜进行接种培育，并以逐步增大预备处理的工业废水投量的方式加以驯化。

　　2、活性污泥的培育与驯化

　　活性污泥法处理废水的首要问题是要在曝气池运行投产前，预备好足够数量具有处理某种废水才能的活性污泥。培育与驯化办法如下：

　　(1)将邻近同类型废水处理厂老练的活性污泥取来直接运用。该办法最简便。

　　(2)选用日子废水和粪便水曝气培育，再用需处理的废水驯化。该法较常用但所需时刻长。

　　(3)在用日子废水、粪便水培育活性污泥的一起，逐步加入待处理的工业废水，使培育与驯化一起进行，缩短驯化时刻。

　　活性污泥培育老练的标志是：具有杰出的凝集、沉积功能;污泥中有很多的菌胶团和纤毛类原生动物;菌胶团色彩较浅、无色透明、结构紧密，游离细菌少，固着型纤毛类占优势;可使BOD5去除率达到底0%左右。

　　(二)废水生物处理对水质的要求

　　废水生物处理是使用微生物的作用来完结的，因而要给微生物的成长繁衍发明适合的环境条件。在废水生物处理中，水质条件极重要。

　　1、pH值 好氧生物处理，pH应坚持在6～9范围内。厌氧生物处理，pH应坚持在6.5～8之间。PH过低、过高的废水在进入处理设备时应先行调整pH值。在运行期间，pH不能俄然改变太大，以防微生物成长繁衍遭到抑制或死亡，影响处理作用。

　　2、温度 一般好氧生物处理要求水温在20～40℃之间。污泥的厌氧消化需使用高温微生物进行厌氧发酵，温度应进步至50～60℃之间。

　　3、养分 微生物的成长繁衍需求各种养分。好氧微生物集体要求BOD5(C)：N：P=100：5：1，厌氧微生物集体要求BOD5(C)：N：P=100：6：1。城市日子废水能满足活性污泥的养分要求，但工业废水除有机物外一般缺少某些养料，特别是N和P，故这类废水进行生物处理时，需求投加日子废水、粪尿、或氮、磷化合物。但假如工业废水不缺养分，切勿添加上述物质，不然会导致反驯化。

　　此外，尚需求考虑废水所含的有机物浓度过高过低皆不宜。一般来说，好氧生物处理法进水有机质浓度不宜超越BOD5500～1000mg/L，不低于50～100mg/L;厌氧生物处理高浓度有机废水，BOD5可高达5000～10000mg/L甚至20000 mg/L。

　　4、有毒物质 工业废水中往往含有许多有毒物质，如重金属、H2S、氰、酚等。虽然所有初次接种到某种废水中的微生物集体(活性污泥或生物膜)在培育驯化中都已经历了自然筛选进程，剩下的细菌中绝大部分都是以该种废水中污染物质为首要养分的降解菌，但当废水中的有毒物质超越必定浓度时，仍能破坏微生物的正常代谢。影响废水生物处理作用。因而，对某种废水进行生物处理是，必须依据具体情况断定处理办法，必要时经过实验，以断定生物处理中毒物的容许浓度(表10-2所列数字公供参考)。一起，加强微生物驯化以进步对毒物的碉受力。

　　5、溶解氧 好氧生物处理要保证供应足够的氧气。不然会使处理作用显着下降，甚至构成局部厌氧分化，使曝气池污泥上浮，生物滤池或生物转盘上的生物膜很多掉落。但溶解氧过多，也不利于生物处理。