廢水生物處理技術
**節(jié)概論
生物處理的目的是去除有機物植物性營養(yǎng)物以及通過生物絮凝去除膠體，同時也可以獲得能量和產品。其主要機理是微生物代謝。生物處理工藝廣泛應用于城市污水和各類有機工業(yè)廢水處理。
按照微生物對氧的需求，生物法分為好氧、厭氧（含缺氧）兩類；按微生物生長方式分為懸浮生長、固著生長、混合生長3類。還可以按照操作條件和用途分類。
常用的好氧生物處理工藝包括：普通活性污泥法、氧化溝、間歇式活性污泥法、生物接觸氧化法、生物轉盤以及曝氣生物濾池等。
常用的厭氧生物處理工藝包括：水解酸化池、普通厭氧消化池、厭氧接觸法、厭氧濾池、升流式厭氧污泥床反應器（uasb）、厭氧流化床以及egsb反應器、ic反應器等。
通常在廢水處理工程實踐中，往往是將厭氧、缺氧、好氧工藝進行合理組合，以彌補不同處理方法的缺陷，達到理想的處理效果。a/o脫氮工藝、a/a/o同步脫氮除磷工藝等都是多種處理方法相結合的組合工藝。
**節(jié)生物脫氮工藝
廢水中的氮主要以氨氮和有機氮形式存在，通常不含或僅含有少量的亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。在未經處理的廢水中，氮有可溶性的或顆粒狀的。可溶性有機氮主要以尿素和氨基酸的形式存在。一部份顆粒性有機氮在初沉池中可以去除。在生物處理過程中，大部分顆粒性有機氮轉化成氨氮和其它無機氮。
活性污泥法（a/o工藝）是生物脫氮的主要形式。生物脫氮主要是靠一些專性**實現(xiàn)氮的形態(tài)轉化，*終生成無害的氮氣，從水體中脫出。
工藝原理
1.氨化
在氨化菌的作用下，有機氮化合物分解，轉化為nh3-n，以氨基酸為例，其反應式為：
rchnh2cooh+o2→rcooh+co2+nh3
2.硝化
生物硝化作用是利用化能自養(yǎng)微生物將氨氮氧化成硝酸鹽的一種生化反應過程。硝化作用由兩類化能自養(yǎng)**參與，亞硝化單胞菌首先將氨氮nh3-n氧化成亞硝酸鹽no2--n，硝化桿菌再將no2--n氧化成穩(wěn)定狀態(tài)的硝酸鹽no3--n。后一反應較快，一般不會造成no2—n的積累。反應過程如下：
**步，氨轉化為亞硝酸鹽：
nh4++3/2o2→no2-+2h++h2o-δeδe=278.42kj
**步，亞硝酸鹽為硝酸鹽：
no2-+1/2o2→no3-+2h+ -δe δe=72.58kj
這兩個過程都是釋放能量過程，亞硝酸鹽和硝酸菌就是利用這兩個過程釋放的能量來合成新**體和維持正常的生命活動?？偡磻綖椋?br>nh4++2o2→no3-+2h++h2o -δeδe=351kj
綜合氨氧化和細胞體合成反應式如下：
nh4++1.83o2+1.98hco3-→0.02c5h7o2n+0.98no3-+1.88h2+1.04h2o
3.反硝化
生物硝化工藝可去除廢水中的有機氮和氨氮，出水中的氮以硝酸鹽的形式存在，本工程中不僅要去除有機氮和氨氮還要去除硝酸鹽氮，因此必須在生物硝化工藝的基礎上采用生物反硝化工藝，即a/o工藝。
生物反硝化系指污水中的硝酸鹽，在缺氧條件下，被微生物還原為氮氣的生化反應過程，參與這一生化反應的微生物是反硝化**，這是一類大量存在于活性污泥中的兼性異養(yǎng)菌，如產堿桿菌、假單胞菌等菌屬均能均能進行生物反硝化。在有氧存在的好氧狀態(tài)下，反硝化菌能進行好氧生物代謝，氧化分解有機污染物，去除bod5；在無分子氧但存在硝酸鹽的條件下，反硝化**能利用no3-中的氧（又稱為化合態(tài)或硝態(tài)氧），繼續(xù)分解代謝有機污染物，去除bod5，并同時將no3-中的氮轉化為氮氣。
反硝化過程分兩步進行：**步由硝酸鹽轉化為亞硝酸鹽，**步由亞硝酸鹽轉化為一氧化氮、氧化二氮和氮氣：
no3-→no2-→no→n2o→n2
事實上這只是硝酸鹽還原的其中一個過程——異化過程。在異化過程的同時，還有一個同化過程，硝酸鹽轉化成氨氮用于細胞合成。在反硝化過程中要有含碳有機物作為該過程中的電子供體，碳源既可以是污水或細胞體內碳源，也可以外部投加。以采用甲醇作為碳源，反應過程如下：
**步：6no2-+2co2+4h2o
**步：6no2-+3ch3oh→3n2+3co2+3h2o+6oh-
總反應式為：
6no3-+5ch3oh→5co2+3n2+7h2o+6oh-
典型的同化作用反應如下：
3no2-+14ch3oh+co2+3h+→3c5h7o2n+19h2o
同化作用和異化作用綜合反應式為：
no2-+1.08ch3oh+co2+h+→0.065c5h7o2n+0.47n2+2.44h2o+0.76co2
第三節(jié) mbr工藝
一、原理
mbr（膜生物反應器）工藝的工作原理：首先通過活性污泥來去除水中可生物降解的有機污染物，然后采用膜將凈化后的水和活性污泥進行固液分離。
中空絲膜的孔徑在0.4μm左右，能夠截留住活性污泥以及絕大多數(shù)的懸浮物，取得清澈的出水。為了使得膜能夠連續(xù)長期穩(wěn)定的使用，在中空絲膜的下方以一定強度的空氣不斷對膜進行抖動，既起到為生物氧化供氧作用，又防止活性污泥附著在膜的表面造成膜的污染。
二、mbr工藝的優(yōu)點
1.運行管理方便
傳統(tǒng)的好氧活性污泥處理工藝，會出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，使得系統(tǒng)不能正常運行、出水不達標。而污泥膨脹不會影響mbr系統(tǒng)的正常運行和出水水質，因此運行管理極為方便。
2.占地面積小
傳統(tǒng)的活性污泥工藝的活性污泥濃度一般在3000～5000mg/l，而mbr工藝的活性污泥濃度一般在8000～12000mg/l，且不需生化沉淀池，故大大減少了占地面積和土建投資。
3.處理水質穩(wěn)定
中空絲膜能夠截留幾乎所有的微生物，尤其是針對難以沉淀的、增殖速度慢的微生物，因此系統(tǒng)內的生物相極大豐富，活性污泥馴化、增量的過程大大縮短，處理的深度和系統(tǒng)抗沖擊的能力得以加強，處理水質穩(wěn)定。
4.動力消耗低
中空絲膜所需的吸引壓力僅為－0.1～－0.4公斤/cm2左右，動力消耗低。