根据微生物对氧气的好恶，生物处理法可分为好气性和厌气性两大类。好气性生物法处理废水时，必须保证废水中有足够的氧，因为用来净化废水的微生物在游离氧充足的条件下，它氧化分解有机物的能力最大，从而净化废水的效率最高。属于好气生物处理的主要有生物滤池、生物转盘和活性污泥法等。厌气生物法则相反，在处理废水时要求水中的溶解氧尽量地少。在此条件下厌气微生物很活跃，它能通过发酵作用将有机物逐级分解成CO2和甲烷等。厌气法主要用于处理污泥，近年来，也用于高浓度有机废水处理。

  为了有效地进行生物处理，必须创造微生物能够生存繁殖的条件。因此，除开废水中要含有足够的氧量和作为微生物食料的有机物，还必须控制水的pH值(一般在6~9之间)和水温(20~40℃为适宜)，并提供一些微生物生存所必需的无机元素，特别是氮和磷。对于好气生物处理， 下列数字可以参考:

                  BOD5 : N : P=100：5: 1

式中N表示总氮，P表示以PO4³-计的磷，BOD5为五天生化耗氧量，它间接表示碳量。如果废水中氮、磷含量小于这个比例，可通达投加生活污水或相应的化合物(如硫铵、NaH2PO4等) 来补充。

  下面我们就常用的几种方法作一简介。

  (一)生物滤池

  这是一种通用高效而可靠的方法之一。在一个装有滤料(常用砾石、碎石、矿渣、碎瓷环等)的过滤池中，经过沉淀处理的废水通过布水器，均匀分布至滤池表面。水从表面覆盖着生物粘膜的滤料中渗滤，最后进入池底的集水沟，由排水沟流出池外。生物粘膜层的厚度约为0.1~20mm,它由好气分层和厌气分层组成(当生物膜较厚时，在靠近滤料处由于氧气不足生成一薄层厌气层)如图3-5所示。在好气分层中发生生物好气过程，即生物膜上的好气微生物在氧的参与下，以废水中的有机物为食料并通过自身的生命活动，将部分有机物氧化分解为无机物(CO2及H2O等)，微生物生长活动需要的能量由氧化过程中释放的能量来补充。另一部分有机物则用来合成新的粘膜物质。图3-6为有机物好气分解示意图。

  

厌气分层中通过厌气微生物的活动，将部分有机物分解为有机酸、甲烷、硫化氢等。这些产物有的不稳定，有的有臭味，将影响出水水质。当生物膜越厚、废水中有机物浓度较高时，供给的氧很快被好气层消耗，厌气层将愈厚，厌气产物也愈多，净化效果也就降低。

  生物滤池中，由于微生物的死亡，老化及其它一些因素，生物膜会从滤料表面上剥离下来并随废水流出池外。因此，在整工作过程中，生物膜并非不变，而是在不断更新。也由于这个原因，在生物滤池后要经过沉淀池来保证出水水质，一般生物滤池净化水的流程为:

  用生物滤池净化的工业废水，主要有粘胶纤维废水、含酚废来，煤气废水、食品废水等。

  常用的生物滤池的形式为池床式。形状可为方形、矩形或圆形，池内所填装的滤料对滤池的工作影响很大，因为起主要作用的微生物就被覆盖在滤料的表面。例如滤料颗粒较小,其表面积较大，对微生物的繁殖有利，但会减小滤料颗粒间的空隙，影响通风，抑制生物膜的生长。长期以来，都用碎石、炉渣等作滤料。

  近年来开始改用波纹形塑料板粘合在一起，或用多孔筛状板作滤料，其优点可使滤料的表面积和空隙都得到改善，从而提高滤池的处理能力。由于塑料质轻，也为改变生物滤池的结构形式创造了条件----把滤池由平地上占地面积大的池床式改成直径小，高度大的塔式结构。

  (二)生物转盘

  生物转盘又称浸没式生物滤池，其工作原理与生物滤池相同。它是将一排塑料圆盘平行架设在一个中心旋转轴上，组成一个转盘直径约2~3m。转盘装在充满废水的水池中，盘上粘附一层生物膜。圆盘的一部分浸没在水中，盘上的生物膜从废水中顺附有机物而获得营养进行生物分解，随着盘的转动，转出水面的生物膜则从大气中吸收所需的氧气。如此反复循环，可使废水中的有机物在好气微生物作用下得到氧化分解(见图3-8)。运行过程中圆盘上的生物膜也会不断自行脱落，因此在生物转盘也应设一个沉淀池。

  生物转盘上的生物膜能周期性地交替运动于空气和废水之间，微生物能直接从大气中吸收氧，使生化过程更有利地进行转盘上生物膜的表面积大，不会产生因滤料堵塞而造成通风不产生厌气层生物膜。废水与生物膜接触时间也较生物滤池长，因而处理容量高，可用于处理高浓度的有机废水。目前此法常用水量较少的废水处理，因为，当处理水量很大时，需要很多转盘，使投资及运行费用也增加。

  (三)活性污泥法

  生物滤池法虽然出水水质好，操作管理也方便，但有处理能力低、占地多、卫生条件差等缺点。在增加水中溶解氧来提高处理能力的基础上发展出活性污泥法。活性污泥法在处理甲醛废水电镀含氰废水、炼油废水以及杀虫剂与杀菌剂生产废水等方面取得了良好效果，目前被认为是最有效的生物氧化处理法。

  当水中有充足的氧及有机物时，存在于水中的微生物将大量地繁殖。经过一段时间后，就会产生褐色的絮化物(微生物絮凝体)，称为活性污泥(俗称泥粒)，它实际上是大量微生物活凝聚的结果。在活性污泥中除了含有大量好气微生物，还有一些无机物和分解中的有机物(微生物和有机物占全部活性污泥的70%以上)。活性污泥呈胶状絮凝体，有很大的表面积，从而有很强的吸附和氧化分解有机物的能力。活性污泥法就是以活性污泥为主的废水处理法。用此法处理废水的简单流程为:

运行时先在曝气池内注入含有适当比例的营养物质的澄清废水。经过一定时间的曝气后，水中各种好气微生物以废污水中有机物为食料而增殖。随着曝气时的揽拌、混合作用，使微生物和有机性;无机性的悬浮颗粒产生凝聚生成活性污泥。活性污泥形成后即可连续运行，将经过沉淀池除去某些大悬浮物、符合生物处理要求的废水不断引入曝气池，将曝气后的活性污泥与废水的混合物不断排收到二级沉淀池中，沉淀下来的活性污泥则回流再使用。在正常运行条件下，由于微生物不断地新陈代谢，活性污泥量不断地增加。在运行初期这种积累是必要的。当活性污泥达到一定数量后，就要排除一部分余的污泥。

  活性污泥法的正常运行除要培养出高活性的活性污泥外，还必须供应充足的氧气，一般通过鼓风曝气法(引入压缩空气)或机械曝气法(机械搅拌)来达到这一目的。曝气除供给活性污泥所需的空气外，还能使活性污泥维持悬浮状态，使它能与废水充分混合，尽量发挥活性污泥的净化效能。

  鼓风曝气法中(因氧在水中溶解度小)，压缩空气主要用来维持帮性污泥于悬浮状态，且压缩空气的出气孔易于堵塞。为了节省费用常用机械曝气法，它是利用装在曝气池中转动的叶轮剧烈地搅动废水，使空气中氧溶于水中。如果叶轮装置在水面上称“表面曝气”。采用叶轮曝气时，常用曝气与沉淀在一起的气沉淀池如图3-10所示。

 

 

  (四)厌氧消化法

   这属于厌气生物处理法，它是在密闭器室内，利用厌气微物将有机物氧化分解为二氧化碳、沼气及其它无毒物，此消化道比好气生物过程缓慢得多。有机物的厌气分解的简单过程如下

此过程主要分两个阶段: 酸性发酵阶段和甲烷发酵阶段。在酸发酵阶段主要是水解菌起作用，它摄取水中有机物把它们转化有机酸、醇、CO2和硫化氢等，由于产生有机酸使体系pH值下降，因而称酸性发酵。第二阶段主要是甲烷菌起作用，把第一阶段产生的酸和醇转化成CO2和甲烷，此过程速度较慢，它控制着整个厌气消化法处理的速度。由于处理过程中有硫化氢生成，因而废水有臭气，又常有硫化铁存在，而使废水呈黑色。厌气消化法处理的对象主要是生活污水沉淀和粪便，因而又称污泥消化

法。近年来对于高浓度的有机废水，如肉类加工废水、牛奶制品废水，造纸废水等(其五天生化需氧量大于50~100g·L-1,可先用厌气法处理，再用好气法处理，这可减轻好气处理法的负担，从而降低费用。图3-11为厌气消化法净化有机废水的流程示意图。

   待净化的有机废水先进入沉淀池，有时根据需要对废水加以预热(加速厌气细菌的活动)后再送入厌气消化池。消化池内由消化用产生的CO2、沼气等气体排出(一般含CH470~85%，最低50%可用来作燃料)，废水则进入分离池，经沉淀除去污泥等悬浮物后印可排放。

   影响厌气消化法效果的因素很多，值得仔细研究如温度:据资料介绍，厌气消化有两个最适温度区:称为中温消化的温度是34~36℃左右， 高温消化的温度为50 ~53℃左右,而在40~45℃范围内消化速度反而慢。这一现象说明厌气消化效应并不随温度增高而连续提高。这可能由于甲烷菌并非是同一类细菌，它们有各自的活动适宜温度区。高温消化的消化期短(5~10d)，较经济，(对1000m³消化池来说消化量约6~7t·d-1,产气量3000~4000m³·d-1),对于有余热可以利用的工厂宜于采用。温消化的时间长(20~35d)且效率也没有高温的高。在处理

过程中温度变化范围约土1.5~2℃。当有5℃以上变化时对产气影响很大。

  搅拌:与好气消化法一样，菌体与污染物充分接触才能加速消化进程，所以消化过程中要经常加以充分的搅拌。如一个消化池需要30天才能完成，加上搅拌可使消化期缩短到10~15天。搅拌方法有用叶轮、泵的机械法及用消化液循环搅拌法以及借消化

循环的消化气搅拌法。

  废水的C/N比(废水中的碳与氮的含量比):有资料报道，当有机物C/N=10~20:1时，处理效果最好。含氮量太低，细菌增殖和生活所需要的营养成分不足，影响消化效果;含氮量过多，会使消化液pH值上升(最佳pH值7~7.2)，使第二阶段的消化过程减慢而影响产气。

  pH值以碱度来表示，一般保持在2000mg·L-1以上，消化顺利进行，如pH值太低时，可加入石灰来提高。另外，消化如含有抑制细菌酶生长的物质，如重金属(铜、锌、镍、镉、铬等)、及硫酸根等，它们能降低消化速度，称为消化抑制物质。

  总之，生物法处理废水其主要对象是废水中的有机物，不过某些微生物也能氧化分解某些有毒无机物，如氰化物或无机氧化物。因此，目前国内外也在开展这方面的研究和试验工作。

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