工业废水生化处理工艺：

一、废水生物处理原理

废水生物处理是指利用微生物的代谢作用去除废水中有机污染物的一种方法。废水中可降解的有机物可以是可溶性的，也可以是不可溶性的固体物质。用于废水处理的微生物有藻类、细菌、真菌，也有原生动物和后生动物，其中细菌是最重要的一类微生物。不同微生物种群需要的生存环境不同，根据对氧气的需求情况分为好氧生物处理、厌氧生物处理和兼性厌氧生物处理。微生物对废水中有机物的降解过程中具有氧化还原作用、脱羧作用、脱氨作用、水解作用、脱水反应等各种化学作用的能力。

好氧生物处理：微生物在废水中要有充足溶解氧的条件下才能存活，将污染物最终分解为CO2、 H2O和各种无机盐。好氧生物处理的微生物种群复杂，多种微生物类群都存在，如病毒、立克次氏体、细菌、放线菌、霉菌、酵母菌、单细胞藻类、原生动物和后生动物等，并以细菌占主导地位;不同生化处理方式对微生物的优势种群影响很大，另外在生活废水中几乎各种微生物都能生存，而工业废水的处理只有少数种群能够存活，当然仍是以细菌为主。

厌氧生物处理：厌氧生物处理是指在无分子氧条件下，通过厌氧微生物(包括兼氧微生物)的作用，将污水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称厌氧消化。微生物将污染物最终分解为CH4、CO2、H2S、 N2、H2、H2O以及有机酸和醇等。

厌氧生化处理法是一个较为复杂的生物化学过程，生物厌氧处理主要依靠水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的共同作用的结果，因此可将其大致分为水解酸化、产氢产乙酸和产甲烷等3个连续的阶段。见下图

第1阶段为水解酸化阶段，它主要由一些兼性厌氧菌，如梭状芽孢杆菌、厌氧消化球菌、大肠杆菌等先将大分子、难溶解的有机物分解成小分子、易溶解有机物，然后再渗入细胞体内分解成易挥发的有机酸、醇、醛等，如甲酸、乙酸、低级醇等。水解酸化菌可将长链高分子聚合物水解酸化为可生化性更强的有机小分子醇或酸，也可以将部分不可生化或生化性较弱的杂环类有机物破环降解成可生化的有机分子，提高污水中有机污染物BOD5/CODcr值，从而改善整个污水的生化性。含氮有机物分解产生的NH3，除了提供合成细胞物质的氮源之外，还要在水中部分电解，生成碳酸氢铵，具有缓冲污水pH值的作用。

第2阶段为产氢产乙酸阶段。在产氢产乙酸细菌的作用下。第1阶段产生的各种有机酸被分解转化为乙酸和氢气，在降解有机酸时还产生二氧化碳。

第3阶段为产甲烷阶段，为严格厌氧菌，主要是产甲烷菌，分解第一阶段产生的有机酸和醇，通过无氧呼吸产生CH4、CO2、H2S等。厌氧生化中产酸阶段相对容易进行，产甲烷菌代谢速度很慢，故第二阶段需要较长的时间。

二、影响因素

微生物种类繁杂，所适应的环境非常不同，本文仅讨论在污水处理中微生物适用的环境条件。也有在特殊环境下可以生存的微生物，如可以耐高温、低温、高压等，不在本文讨论范围内。

温度影响：不同微生物种群生长的温度范围是不同的，一般来讲，好氧生物处理最适合的温度范围是20～30℃，厌氧生物处理最适合的温度范围是35～38℃。

pH影响：以细菌为主的生化处理pH范围一般在6.5～7.5。

盐分影响：盐分浓度较高时对微生物有抑制作用，最好能在800ppm以下。

溶解氧：好氧生化处理要求溶解氧的质量浓度达到3～4mg/L;兼性厌氧生化处理在正常供氧条件下好氧微生物与兼性厌氧微生物两者共同起作用，在供氧不足时好氧微生物不起作用，而兼性厌氧微生物起作用;厌氧生化处理在无氧的条件下进行，例如产甲烷菌必须在氧浓度低于1.48×10-56mol/L时才能生存。

营养元素：微生物的生长不仅需要碳源，还需要氮、磷、硫、镁等其他的营养元素，如果环境中这些营养成分一种或几种供应不足，微生物的生长将会受到影响。一般废水中C∶N∶P=100∶5∶1 较为合适。

有毒物质的影响：毒性物质的概念是相对的，只要物质的浓度足够低，不会对微生物降解有阻碍作用，有的甚至是生物降解所需的必不可少的成分。当有毒物质浓度高于某一限值，会对生物降解起到阻碍作用，甚至会使生物降解不能进行，各类杀菌剂基本都是有毒物质，允许浓度通常都很低。常见有毒物质允许浓度见下表：

三、化工废水的可降解性

不同种类化合物的可降解性差别很大，醇类、低碳脂肪酸等比较容易降解，氯代烃、芳烃、杂环化合物不容易降解;化合物的取代基对可降解性也有影响，阻碍降解的基团有卤素、亚硝基、磺酸基、氰基等;加速降解的基团有羧基、羟基、酯、酰胺等。常用BOD5 /CODcr的数值表示废水的可生化性。单纯的工业废水可生化性差，应尽可能与生活废水合并处理。

四、废水生物处理工艺及设备

按照微生物的代谢形式，生化处理工艺分为好氧和厌氧两大类;按微生物的生长方式分为悬浮生长型和固着生长型两类，按照系统的运行方式可分为连续式和间歇式，按生化池水流状态可分为推流式和完全混合式。目前广泛运行的污水处理工艺多数是各种方式的组合。

(一)活性污泥法

传统活性污泥法(ASP)：活性污泥法是悬浮生化法的一种，由曝气池、二沉池、曝气系统及污泥回流系统组成。废水经过初沉池后与二次沉淀池底部回流的活性污泥同时进入曝气池，通过曝气使活性污泥呈悬浮状态，并与废水充分接触。废水中的悬浮固体和胶状物质被活性污泥吸附，废水中的可溶性有机物被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养，代谢转化为细胞并氧化成为最终产物。非溶解性的有机物需要先转化成溶解性有机物才被代谢。净化后的废水与活性污泥在二次沉淀池进行分离，上层清水排放，分离浓缩后的污泥一部分返回曝气池，以保持曝气池内一定浓度的活性污泥，其余为剩余污泥，由系统排出。活性污泥法是以球状菌为优势种群，大量丝状菌的出现是产生污泥膨胀的主要因素。

曝气系统的用电成本在好氧生化处理中占有极高的比例，为提高氧的利用率和提高生化效果，开发出了多种曝气方式，分为：普通曝气、阶段曝气、渐减曝气法、纯氧曝气、低压曝气、深层曝气、加压曝气、射流曝气等。

粉末炭-活性污泥工艺：是对活性污泥工艺的改进，向活性污泥的曝气池中投加一些具有吸附性能的活性材料可以提高污泥浓度，显著改善污泥的沉降性能，常用载体是活性炭和滑石，由于活性炭价格较高，可利用废弃活性炭代替，实现废弃活性炭的综合利用。

氧化沟(Oxidation Ditch)：又称连续循环曝气池，是一种首尾相接的循环流，是活性污泥法的一种变形，通常采用延迟曝气。氧化沟可以分连续工作方式、交替工作方式和半交替工作方式，以连续工作方式为主。氧化沟也可以设置缺氧段、厌氧段和好氧段。有多种类型的氧化沟工艺在运行中，主要应用在城市污水处理。

SBR： 是序列间歇式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor Activated Sluge Process)的简称，是一种按间歇曝气方式运行的的活性污泥工艺，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉功能于一体，曝气和排泥在同一池内完成，每一个周期的进水、反应、沉淀、滗水和闲置五道工序都在同一池内周而复始地进行。省去了二沉池和污泥回流系统，设施简单，抗冲击能力强。SBR工艺有多种改进型，分为：

ICEAS工艺：即间歇循环延时曝气活性污泥法，采用连续进水，间歇曝气、沉淀、排水、排泥;

DAT-IAT：即连续曝气和间歇曝气相结合的工艺，前边DAT连续曝气，后边IAT间歇曝气、沉淀、排水、排泥;

CAST：即循环式活性污泥法，CAST池通过隔墙将反应池分为功能不同的的几个区域，因在各分格溶解氧、污泥浓度和有机负荷不同，各池中占优化的生物相亦不同。同时，在传统SBR池前或池中设选择器及厌氧区，相当于厌氧、缺氧、耗氧阶段串联起来，提高了除磷、脱氮效果。具备A/O法工艺的全部优点;

UNITANK：一体化活性污泥法，UNITANK工艺设有相互连通的三个水池，每池都设有曝气系统，外侧的两池设有出水堰及污泥排放口，他们交替作为曝气池和沉淀池。污水交替进入三个池中，三个池交替在好氧、缺氧及厌氧状态，完成有机物的脱氮除磷。

(二)生物膜法：

膜生物反应器(MBR)：整个系统由池体、填料、曝气设备等组成。好氧生化法是细菌及菌类的微生物、后生动物等一类的微型动物在填料载体上生长繁殖，微生物摄取污水中的有机物作为养份，吸附分解污水中的有机物，微生物不断新陈代谢，保持活性，从而使污水得以净化。在溶解氧和食物都充足的情况下，微生物繁殖十分迅速，生物膜逐渐增厚，溶解氧和污水中的有机物凭借扩散作用，被微生物利用。当生物膜达到一定厚度时，氧气无法向生物膜内部扩散，好氧菌死亡，而兼性细菌和厌氧菌开始大量繁殖，形成厌氧层，利用死亡的好氧菌为基质，并在此基础上不断繁殖厌氧菌，经过一段时间后在数量上开始下降，加上代谢气体的逸出，使生物膜大块脱落。在脱落的生物膜表面新的生物膜又重新