水處理工程師必懂的廢水處理知識
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1.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在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。
2、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。
3、生物處理在廢水處理工程上有哪些應用？
生物處理在廢水處理工程上應用得最廣泛最實用的技術有二大類：一類叫做活性污泥法，另一類叫做生物膜法。
活性污泥法是以懸浮狀生物群體的生化代謝作用進行好氧的廢水處理形式。微生物在生長繁殖過程中可以形成表面積較大的菌膠團，它可以大量絮凝和吸附廢水的懸浮的膠體狀或溶解的污染物，并將這些物質吸收入細胞體內，在氧的參與下，將這些物質完全氧化放出能量、CO2和H2O。活性污泥法的污泥濃度一般在4g/L。
而在生物膜法中，微生物附著在填料的表面，形成膠質相連的生物膜。生物膜一般呈蓬松的絮狀結構，微孔較多，表面積很大，具有很強的吸附作用，有利于微生物進一步對這些被吸附的有機物分解和利用。在處理過程中，水的流動和空氣的攪動使生物膜表面和水不斷接觸，廢水中的有機污染物和溶解氧為生物膜所吸附，生物膜上的微生物不斷分解這些有機物質，在氧化分解有機物質的同時，生物膜本身也不斷新陳代謝，衰老的生物膜脫落下來被處理出水從生物處理設施中帶出并在沉淀池中與水分離。生物膜法的污泥濃度一般在6-8g/L。
為了提高污泥濃度，進而提高處理效率，可以將活性污泥法與生物膜法結合起來，即在活性污泥池中添加填料，這種既有掛膜的微生物又有懸浮微生物的生物反應器稱為復合式生物反應器，它具有很高的污泥濃度，一般在14g/L左右。
4、生物膜法和活性污泥法有哪些異同之處？
生物膜法和活性污泥法是以生化處理的不同反應器形式，從外觀上看主要區別在于前者的微生物不需要填料載體，生物污泥是懸浮的，而后者的微生物是固定在填料上的，然而它們處理廢水、凈化水質的機理是一樣的。另外，二者的生物污泥都是好氧活性污泥，而且污泥的組成也具有一定的相似性。
此外，生物膜法中的微生物，由于是固定在填料上的，可以形成比較穩定的生態系統，其生活能量和消耗能量不象活性污泥法中的微生物那樣大，因此生物膜法的剩余污泥比活性污泥法要少。上海信誼百路達藥業有限公司的接觸氧化池采用生物膜法，而SBR生化池采用活性污泥法。
5、什么叫活性污泥?
從微生物角度來看，生化池中的污泥是由各種各樣有生物活性的微生物組成的一個生物群體。如果把污泥的泥粒放在顯微鏡下觀察，可以看到里面有多種微生物---細菌、霉菌、原生動物和后生動物（如輪蟲、昆蟲的幼蟲和蠕蟲等），它們構成一條食物鏈，細菌和霉菌能分解復雜的有機化合物，獲得自身活動必需的能量并構造自身。原生動物以細菌和霉菌為食，又被后生動物所消耗，后生動物也可以直接依靠細菌生活。這種充滿微生物、具有降解有機物能力的絮狀泥粒就叫做活性污泥。
活性污泥除了由微生物組成之外，還含有一些無機物質和吸附在活性污泥上不能再被生物降解的有機物（即微生物的代謝殘余物）。活性污泥的含水率一般在98-99%。活性污泥象礬花一樣，具有很大的表面積，因此具有很強的吸附力和氧化分解有機物的能力。
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