艾晟特︱廢水處理Q&A-生化處理與微生物

什么叫廢水的生化處理？

       廢水的生物化學處理是廢水處理系統中重要的過程，簡稱生化處理。生化處理是利用微生物的生命活動過程將廢水中的可溶性的有機物及部分不溶性的有機物有效地去除，使水得到凈化。

      在天然的河流中，有著大量的、依靠有機物生活的微生物，它們日日夜夜地將人們排入河流中的有機物（如工業廢水、農藥化肥、糞便等等有機物質）氧化或還原，最終轉化為無機物質，如果沒有微生物的存在，我們周圍的河流，少則幾個月，多則一、二年，就會成為臭河了，只是由于微生物太微小太分散，以致人們的肉眼看不見罷了。

      而廢水的生化處理工程則是在人工條件下對這一過程的強化。人們將無以計數的微生物全部集中在一個池子內，創造一個非常適合微生物繁殖、生長的環境（如溫度、pH值、氧氣、氮磷等營養物質），使微生物大量增殖，以提高其分解有機物的速度和效率。然后再往池內泵入廢水，使廢水中的有機物質在微生物的生命活動過程中得到氧化降解，使廢水得到凈化和處理。與其他處理方法相比，生化法具有能耗低、不加藥、處理效果好、處理費用低等特點。

微生物是通過何種方式將廢水中的有機污染物分解去除掉的？

      由于廢水中存在碳水化合物、脂肪、蛋白質等有機物，這些無生命的有機物是微生物的食料，一部分降解、合成為細胞物質（組合代謝產物），另一部分降解氧化為水份，二氧化碳等（分解代謝產物），在此過程中廢水中的有機污染物被微生物降解去除。

微生物與哪些因素有關？

       微生物除了需要營養，還需要合適的環境因素，如溫度、pH值、溶解氧、滲透壓等才能生存。如果環境條件不正常，會影響微生物的生命活動，甚至發生變異或死亡。

微生物適宜在什么溫度范圍內生長繁殖？

       在廢水生物處理中，微生物適宜的溫度范圍一般為16-30℃，最高溫度在37-43℃，當溫度低于10℃時，微生物將不再生長。

       在適宜的溫度范圍內，溫度每提高10℃，微生物的代謝速率會相應提高，COD的去除率也會提高10%左右；相反，溫度每降低10℃，COD的去除率會降低10%，因此在冬季時，COD的生化去除率會明顯低于其它季節。

微生物適宜的pH條件應在什么范圍？

      微生物的生命活動、物質代謝與pH值有密切關系。大多數微生物對pH的適應范圍在4.5-9，而適宜的pH值的范圍在6.5-7.5。當pH低于6.5時，真菌開始與細菌競爭，pH到4.5時，真菌在生化池內將占完全的優勢，其結果是嚴重影響污泥的沉降結果；當pH超過9時，微生物的代謝速度將受到阻礙。

      不同的微生物對pH值的適應范圍要求是不一樣的。在好氧生物處理中，pH可在6.5-8.5之間變化；厭氧生物處理中，微生物以pH的要求比較嚴格，pH應在6.7-7.4之間。

什么叫溶解氧？溶解氧與微生物的關系如何？

       溶解在水體中的氧被稱溶解氧。水體中的生物與好氧微生物，它們所賴以生存的氧氣就是溶解氧。不同的微生物對溶解氧的要求是不一樣的。好氧微生物需要供給充足的溶解氧，一般來說，溶解氧應維持在3mg/L為宜，最低不應低于2mg/L；兼氧微生物要求溶解氧的范圍在0.2-2.0mg/L之間；而厭氧微生物要求溶解氧的范圍在0.2mg/L以下。

為什么高濃度的含鹽廢水對微生物的影響特別大？

      我們先來描述一個滲透壓的實驗：用一張半滲透薄膜將兩種不同濃度的鹽溶液隔開，低濃度鹽溶液的水分子就會透過半滲透薄膜進入高濃度鹽溶液，而高濃度鹽溶液的水分子也會透過半滲透薄膜進入低濃度鹽溶液，但其數量要少，故高濃度鹽溶液一側的液面會升高，當兩側液面的高差產生了足夠阻止水再流動的壓力時滲透就會停止，這時兩側液面的高差產生的壓力就是滲透壓。一般來說，鹽分濃度越高，滲透壓越大。
      微生物在鹽水溶液中的情況與滲透壓的實驗是相似的。微生物的單位結構是細胞，細胞壁相當于半滲透膜，在氯離子濃度小于等于2000mg/L時，細胞壁可承受的滲透壓為0.5-1.0大氣壓，即使加上細胞壁和細胞質膜有一定的堅韌性和彈性，細胞壁可承受的滲透壓也不會大于5-6大氣壓。但當水溶液中的氯離子濃度5000mg/L以上時，滲透壓大約將增大至10-30大氣壓，在這樣大的滲透壓下，微生物體內的水分子會大量滲透到體外溶液中，造成細胞失水而發生質壁分離，嚴重者微生物死亡。在日常生活中，人們用食鹽（氯化鈉）腌漬蔬菜和魚肉，滅菌防腐保存食物，就是運用了這個道理。

      工程經驗數據表明：當廢水中的氯離子濃度大于2000mg/L時，微生物的活性將受到抑止，COD去除率會明顯下降；當廢水中的氯離子濃度大于8000mg/L時，會造成污泥體積膨脹，水面泛出大量泡沫，微生物會相繼死亡。

      不過，經過長期馴化，微生物會逐漸適應在高濃度的鹽水中生長繁殖。目前已經有人馴化出能夠適應10000mg/L以上氯離子或硫酸根濃度的微生物。但是，滲透壓的原理告訴我們，已經適應在高濃度的鹽水中生長繁殖的微生物，細胞液的含鹽濃度是很高的，一旦當廢水中的鹽分濃度較低或很低時，廢水中的水分子會大量滲入微生物體內，使微生物細胞發生膨脹，嚴重者破裂死亡。因此，經過長期馴化并能逐漸適應在高濃度的鹽水中生長繁殖的微生物，對生化進水中的鹽分濃度要求始終保持在相當高的水平，不能忽高忽低，否則微生物將會大量死亡。

什么叫好氧生化處理？什么叫兼氧生化處理？二者有何區別？

      生化處理根據微生物生長對氧環境的要求的不同，可分為好氧生化處理與缺氧生化處理兩大類，缺氧生化處理又可分為兼氧生化處理和厭氧生化處理。在好氧生化處理過程中，好氧微生物必須在大量氧的存在下生長繁殖，并降低廢水中的有機物質；而兼氧生化處理過程中，兼氧微生物只需要少量氧即可生長繁殖并對廢水中的有機物質進行降解處理，如果水中氧太多，兼氧微生物反而生長不好從而影響它對有機物質的處理效率。兼氧微生物可適應COD濃度較高的廢水，進水COD濃度可提高到2000mg/L以上，COD去除率一般在50-80%；而好氧微生物只能適應于COD濃度較低的廢水，進水COD濃度一般控制在1000-1500mg/L以下，COD去除率一般在50-80%，兼氧生化處理和好氧生化處理的時間都不太長，一般都在12-24小時。

      人們利用兼氧生化和好氧生化之間的差別和相同之長，將兼氧生化處理和好氧生化處理組合起來，讓COD濃度較高的廢水先進行兼氧生化處理，再讓兼氧池的處理出水作為好氧池的進水，這樣的組合處理可以減少生化池的容積，既節省了環保投資又減少了日常的運行費用。

      厭氧生化處理與兼氧生化處理的原理和作用是一樣的。厭氧生化處理與兼氧生化處理的不同之處是：厭氧微生物繁殖生長及其對有機物質降解處理的過程中不需要任何氧，而且厭氧微生物可適應更高COD濃度的廢水（4000-10000mg/L）。厭氧生化處理的缺點是生化處理時間很長，廢水在厭氧生化池內的停留時間一般需要40小時以上。