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yyy2019.11.18

微生物在廢水生物處理中的作用
微生物在廢水生物處理中主要有三個作用：
①去除溶解性有機物（以COD或BOD5表示）（將其轉化成CO2和H2O），去除其它溶解性無機營養元素如N（終轉化為N2氣）、P（轉化為富含磷的剩余污泥從水中分離出來）等；
②絮凝沉淀和降解膠體狀固體物（某些難降解顆粒或膠體狀有機物，可以通過微生物產生的胞外多聚物等具有絮凝效果的物質發生沉淀，與剩余污泥一同被排出系統；或通過吸附較長期地滯留在系統內而被緩慢降解）；
③穩定有機物（某些有毒有害難降解有機物可以被微生物初步分解或部分降解，而減輕毒性作用或得到部分穩定，或終被*轉化為無機物而得到穩定）。
微生物代謝過程簡介
微生物代謝的基本要素
①能源：化學能，或光能——化能營養型、光能營養型；
②碳源：有機碳，或無機碳——異養型、自養型；
③無機營養元素——又分為宏量元素，如：N、P、S、K、Ca、Mg等，在處理工業廢水時，N、P元素與所需要去除的有機污染物之間的營養平衡問題有時會很關鍵，必要時就需要在進行中投加一定量的N、P；以及微量元素，如Fe、Co、Ni、Mo等，微量元素對于某些特殊的細菌如產甲烷細菌等的生長十分重要，因此在設計和運行厭氧生物反應器時，應給予足夠的重視，否則會出現所謂的“微量元素缺乏癥”；
④特殊有機營養物（也稱生長因子，如維生素、*等）：對于某些特殊細菌，某些特殊的維生素對其生長的影響會很大，因此，在必要時應考慮補充。廢水生物處理中涉及的微生物代謝過程主要有：
①化能異養型代謝：在廢水生物處理中主要的代謝形式，主要用于對廢水中有機物的去除，包括主要的好氧細菌和厭氧細菌；
②化能自養型代謝：也是廢水生物處理中常見的一種代謝形式，主要包括硝化細菌（將氨氮氧化為亞硝酸鹽，或進一步氧化為硝酸鹽）、氫細菌（對其的應用還處在研究階段）、鐵細菌等；
③光合異養型代謝：利用光合細菌以高濃度有機廢水為基質生產菌體蛋白；
④光合自養型代謝：在廢水生物處理中少有應用。
物理處理技術通常用于生物法處理之前的預處理、資源化分離，或者之后的深度處理工藝中。對于高濃度有機廢水，采用物理法進行預處理手段往往是對廢水中的懸浮物、有價物質等的分離回收過程，同時為后續生物處理或化學處理創造更好的條件。
①常規物理處理技術
常規物理處理技術包括混凝、沉淀、氣浮、過濾、中和、吹脫等，目前研究和應用已比較成熟。此外，物理處理方法還包括吸附、膜分離技術、熱蒸發技術以及兩種技術形成的組合工藝四大類。
吸附法的處理對象主要是廢水中生化難以降解的有機物或用一般氧化法難以氧化的溶解性有機物。如處理含烴類、油類廢水、含酚廢水、硝基化合物廢水、氯或硝基取代的芳烴化合物、雜環化合物、合成染料、DDT等。不僅能去除難降解的有機物，降低COD，還能使廢水脫色、除臭。但是，目前吸附技術對工藝廢水組分比較單一的研究較多，對多組分的體系，因為沒有資源化的價值，所以吸附不是很實用，尤其是吸附飽和后不能很好的再生，或再生后的飽和吸附量下降，帶來經濟性問題，用吸附來解決難降解有機廢水大型工程化應用不多。
目前，在化工及石油工業領域已廣泛應用的膜分離技術有五種，分別是超濾、微濾、納濾、電滲析和反滲透。膜法進行分離回收物質具有分離效果好，設備簡單，操作簡便和成本低的特點。在抗生素發酵廢水、含醚廢水、石油工業廢水、化學工業廢水中得到了一些初步的應用。但膜分離技術也存在膜污染、堵塞、腐蝕、使用壽命短等亟待解決的問題，尤其是當TDS較高時，其脫鹽率會急劇下降。
100m³/d地埋式生活污水處理設備

蒸發或蒸餾工藝可以達到濃縮溶液、獲取溶質、制取純凈溶劑等目的，得到廣泛應用。目前，主要采用多效蒸發(MED)工藝來提高加熱蒸汽的利用率和改善傳熱條件，從而降低蒸發單元的能耗。為減小蒸汽耗量，又研發出采用機械蒸汽再壓縮(MVR或MVC)技術的蒸發器。
蒸發或蒸餾技術面臨的主要問題，一是能耗過高，在該過程中消耗大量的能量回收溶劑或溶質，因此，解決蒸發或蒸餾技術能耗過高的問題是該技術可以廣泛應用的關鍵。二是高濃度難降解有機廢水中成分復雜，會產生腐蝕、結垢、傳熱系數下降以及沸點升高等不利于蒸發或蒸餾進行的因素；三是經過蒸發或蒸餾處理后會有更高濃度濃縮液(如濃鹽水、濃漿等)的排放。

膜生物反應器是利用膜組件進行固液分離，將截流的污泥回流至生物反應器中，透過水外排。膜組件是MBR中主要的部分，它是把膜以某種形式組裝成一個基本單元，相當于傳統生物處理系統中的二沉池。在膜組件中，活性微生物與污水充分接觸，不斷氧化污水中的那部分能被其降解的有機物，而不能被微生物降解的有機物和無機物及活性污泥、懸浮物、各類膠體、大部分細菌則被截留，從而實現對污水處理凈化的目的。
膜生物反應器的特點及應用現狀
MBR工藝特點
MBR（膜生物反應器技術）是膜分離技術和污水生物處理技術有機結合的產物，該技術的特點是以超、微濾膜分離過程取代傳統活性污泥處理過程中的泥水重力沉降分離過程，由于采用膜分離，因此可以保持很高的生物相濃度和非常優異的出水效果。可有效去除水中的有機物與氨氮等污染物質，與其他生物處理技術相比具有以下特點：
（1）占地面積小，約為傳統工藝占地的1/2~1/3；
（2）高生物負荷率，可達2~5KgCOD/（m3•d）；
（3）低污泥產率，為常規方法的10~30%；
（4）系統不受污泥膨脹的影響；
（5）出水水質良好穩定；
（6）抗沖擊負荷能力強，可適應2~3倍的水質、水量變化；
（7）自動化程度高，運行管理簡便；
（8）模塊化，易于擴建。它用膜分離取代傳統活性污泥處理工藝中的二沉池，而達到強化污水凈化效果的目的。

膜分離生物反應器按照膜組件的放置方式可分為分體式（分置式）和一體式（浸沒式）膜生物反應器。
分體式生物反應器
分體式生物反應器把生物反應器與膜組件分開放置，生物反應器的混合液經泵增壓后進入膜組件，在壓力作用下混合液中的液體透過膜得到系統出水，活性污泥則被截留，并隨濃縮液回流到生物反應器內。
一體式生物反應器
一體式系統則直接將膜組件置于反應器內，通過泵的抽吸得到過濾液，膜表面清洗所需的交錯流由空氣攪動產生，曝氣器設置在膜的正下方，混合液隨氣流向上流動，在膜表面產生剪切力，以減少膜的污染。一體式膜生物反應器可集沉淀過濾曝氣膜濾于一體，便于管理，優于分體式膜生物反應器，在工程上應用較多。
膜生物反應器利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子物質截留住，活性污泥濃度因此大大提高，水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）可以分別控制，而難降解的物質在反應器中不斷反應，有效降解有機物，孔隙率不大于0.08μm級膜將凈水與雜質*分離，出水中SS值趨于零。絕大部分的細菌、微生物、熱源、病毒隨同它的載體一道被截留在污水中，后續消毒手段可作為殺菌的雙重保險，避免了傳統工藝可能會出現的水質不合格的問題，出水水質*得到保證。
膜生物反應器的前處理與后處理極其簡單，占地小，可程控化管理。MBR反應器中的有機物在MBR池內被自身分解氧化，基本不產生剩余污泥，極少需要排泥，不產生二次污染，僅需利用簡單的PLC技術對水位進行自動控制、膜污染報警及開啟相應反洗設施即可程控化管理。因此，一體式膜生物反應器工藝通過膜在中水處理工藝中得到廣泛的應用。