廢水生物處理的主體是微生物,只有創(chuàng)造良好的環(huán)境條件讓微生物大量繁殖才能獲得令人滿意的處理效果。影響微生物生長(zhǎng)的的條件主要有營(yíng)養(yǎng)
、溫度、pH值、溶解氧及有毒物質(zhì)等。
1
、營(yíng)養(yǎng)
營(yíng)養(yǎng)是微生物生長(zhǎng)的物質(zhì)基礎(chǔ),生命活動(dòng)所需的能量和物質(zhì)來(lái)自于營(yíng)養(yǎng)
。微生物細(xì)胞的組成(不包括H2O和無(wú)機(jī)物)
,可用化學(xué)式C5H7O2N或C60H87O23N12P表示。不同微生物細(xì)胞的組成不盡相同
,對(duì)碳氮磷比的要求也不完全相同
。好氧微生物要求碳氮磷比為BOD5:N:P=100:5:1[或COD:N:P=(200~300):5:1]。厭氧微生物要求碳氮磷比為BOD5:N:P=100:6:1
。其中N以NH3- N計(jì),P以PO43--P計(jì)
。微生物種類繁多
,所需C、N
、P的化學(xué)形式也不相同
。如異養(yǎng)菌需要有機(jī)物為碳源,而自養(yǎng)菌以CO2和HCO3-為碳源
。
幾乎所有的有機(jī)物都是微生物的
營(yíng)養(yǎng)源,為達(dá)到預(yù)期的凈化效果,控制合適的C:N:P比顯得十分重要
。微生物除需要C
、H、O
、N
、P外,還需要S
、Mg
、Fe、Ca
、K等元素
,以及Mn、Zn
、Co
、Ni
、Cu、Mo
、V
、I、Br
、B等微量元素
。
2、溫度
微生物的種類不同生長(zhǎng)溫度不同
,各種微生物的總體溫度范圍是0~80℃
。根據(jù)適應(yīng)的溫度范圍,微生物可分為低溫性(好冷性)
、中溫性和高溫性(好熱性)三類
。低溫性微生物的生長(zhǎng)溫度為20℃以下,中溫性微生物的生長(zhǎng)溫度為20~45℃
,高溫性微生物的生長(zhǎng)溫度為45℃以上
。好氧生物處理以中溫為主,微生物的最適生長(zhǎng)溫度為20~37
。厭氧生物處理時(shí)
,中溫微生物的最適生長(zhǎng)溫度為25~40℃,高溫微生物的最適生長(zhǎng)溫度為50~60℃
。所以厭氧微生物處理常利用33~38℃和52~57℃兩個(gè)溫度段
,分別叫做中溫消化(發(fā)酵)和高溫消化(發(fā)酵)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展
,厭氧反應(yīng)已能在20~25℃的常溫下進(jìn)行
,這就大大降低了運(yùn)行費(fèi)用。
在適宜的溫度范圍內(nèi)
,每升高10℃
,生化反應(yīng)速度就提高1~2倍。所以
,在較高最適溫度條件下生物處理效果較好
。人為改變污水溫度將增大處理成本,所以好氧生物處理一般在自然溫度下進(jìn)行
,即在常溫下進(jìn)行
。好氧生物處理效果受氣候的影響較小。厭氧生物處理受溫度影響較大
,需要保持較高的溫度
,但考慮到運(yùn)行成本,應(yīng)盡量采用常溫下運(yùn)行(20~25℃)
。如果原污水的溫度較高
,應(yīng)采用中溫發(fā)酵(33~38℃)或高溫發(fā)酵(52~57℃)
。如果有足夠的余熱或發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生足夠的沼氣(高濃度有機(jī)污水和污泥消化),則可以利用余熱或沼氣的熱能實(shí)現(xiàn)中溫和高溫發(fā)酵
。一般情況下
,一日內(nèi)溫度的波動(dòng)不宜超過(guò)℃。所以
,在生物處理時(shí)要控制適宜的水溫并保持穩(wěn)定
。
3、pH值
酶是一種兩性電解質(zhì)
,pH值的變化影響酶的電離形式
,進(jìn)而影響酶的催化性能,所以pH值是影響酶活性的重要因素之一
。不同的微生物具有不同的酶系統(tǒng)
,就有不同的pH值適應(yīng)范圍。細(xì)菌
、放線菌
、藻類和原生動(dòng)物的pH值適應(yīng)范圍是4~10。酵母菌和霉菌的最適pH為3.0~6.0
。大多數(shù)細(xì)菌適宜pH=6.5~8.5的中性和偏堿性環(huán)境
。好氧生物處理的適宜pH為6.5~8.5,厭氧生物處理的適宜pH為6.7~7.4(最佳pH為6.7~7.2)
。在生物處理過(guò)程中保持最適pH值范圍非常重要。否則
,微生物酶的活性降低或喪失
,微生物生長(zhǎng)緩慢甚至死亡,導(dǎo)致處理失敗
。
進(jìn)水pH值的突然變化會(huì)對(duì)生物處理產(chǎn)生很大的影響
,這種影響不可逆轉(zhuǎn)。所以保持pH值的穩(wěn)定非常重要
。
4
、溶解氧
好氧微生物的代謝過(guò)程以分子氧為受體,并參與部分物質(zhì)的合成
。沒(méi)有分子氧
,好氧微生物就不能生長(zhǎng)繁殖,所以
,進(jìn)行好氧生物處理時(shí)
,要保持一定濃度的溶解氧(DO)。供氧不足
,適合低溶解氧生長(zhǎng)的微生物(微量好氧的發(fā)硫菌)和兼性微生物大量繁殖
。它們分解有機(jī)物不徹底
,處理效果下降,且低溶解氧狀態(tài)下絲狀菌優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)
,引起污泥膨脹
。溶解氧濃度過(guò)高,不僅浪費(fèi)能量
,而且會(huì)因營(yíng)養(yǎng)相對(duì)缺乏而使細(xì)胞氧化和死亡
。為取得良好的處理效果,好氧生物處理時(shí)應(yīng)控制溶解氧在2~3mg/L(二沉池出水0.5~1mg/L)為宜
。
厭氧微生物在有氧的條件下生成H2O2
,但沒(méi)有分解H2O2的酶而被H2O2殺死。所以
,在厭氧生物處理反應(yīng)器中決不能有分子氧存在
。其他氧化態(tài)物質(zhì)如SO42-、NO3-
、PO43-和Fe3+等也會(huì)對(duì)厭氧生物處理產(chǎn)生不良影響
,也應(yīng)控制它們的濃度。
5
、有毒物質(zhì)
對(duì)微生物有抑制和毒害作用的化學(xué)物質(zhì)叫有毒物質(zhì)
。它能破壞細(xì)胞的結(jié)構(gòu),使酶變性而失去活性
。如重金屬能與酶的-SH基團(tuán)結(jié)和
,或與蛋白質(zhì)結(jié)合使之變性或沉淀。有毒物質(zhì)在低濃度時(shí)對(duì)微生物無(wú)害
,超過(guò)某一數(shù)值則發(fā)生毒害
。某些有毒物質(zhì)在低濃度時(shí)可以成為微生物的營(yíng)養(yǎng)。有毒物質(zhì)的毒性受pH值
、溫度和有無(wú)其他有毒物質(zhì)存在等因素的影響
,在不同條件下毒性相差很大,不同的微生物對(duì)同一毒物的耐受能力也不同
,具體情況應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)而定
。
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