微生物處理難降解污水的原理

① 微生物處理污水的方法

微生物在有氧條件下，吸附環境中的有機物，並將其氧化分解成無機物，使污水得到凈化，同時合成細胞物質。微生物在污水凈化過程，以活性污泥和生物膜的主要成分等形式存在。
（1）活性污泥法
又稱曝氣法，是利用含有好氧微生物的活性污泥，在通氣條件下，使污水凈化的生物學方法。此法是現今處理有機廢水的最主要的方法。
所謂活性污泥是指由菌膠團形成菌、原生動物、有機和無機膠體及懸浮物組成的絮狀體。在污水處理過程中，它具有很強的吸附、氧化分解有機物或毒物的能力。在靜止狀態時，又具有良好沉降性能。活性污泥中的微生物主要是細菌，占微生物總數的90％～95％。,並多以菌膠團的形式存在，具有很強的去除有機物的能力，原生動物起間接凈化作用。
活性污泥法根據曝氣方式不同，分多種方法，目前最常用的是完全混合曝氣法。污水進入曝氣池後，活性污泥中的細菌等微生物大量繁殖，形成菌膠團絮狀體，構成活性污泥骨架，原生動物附著其上，絲狀細菌和真菌交織在一起，形成一個個顆粒狀的活躍的微生物群體。曝氣池內不斷充氣、攪拌，形成泥水混合液，當廢水與活性污泥接觸時，污水中的有機物在很短時間內被吸附到活性污泥上，可溶性物質直接進入細胞內。大分子有機物通過細胞產生的胞外酶將其降解成為小分子物質後再滲入細胞內。進入細胞內的營養物質在細胞內酶的作用下，經一系列生化反應，使有機物轉化為C02、H2O等簡單無機物，同時產生能量。微生物利用呼吸放出的能量和氧化過程中產生的中間產物合成細胞物質，使菌體大量繁殖。微生物不斷進行生物氧化，污水中有機物不斷減少，使污水得到凈化。當營養缺乏時，微生物氧化細胞內貯藏物質，並產生能量，這種現象叫自身氧化或內源呼吸。
曝氣池中混合物以低BOD值流入沉澱池。活性污泥通過靜止、凝集、沉澱和分離，上清液是處理好的水，排放到系統外。沉澱的活性污泥一部分迴流曝氣池與未處理的廢水混合，重復上述過程，迴流污泥可增加曝氣池內微生物含量，加速生化反應過程。剩餘污泥排放出去或進行其他處理後繼續應用。
（2）生物膜法
該法是以生物膜為凈化主體的生物處理法。生物膜是附著在載體表面，以菌膠團為主體所形成的粘膜狀物。生物膜的功能和活性污泥法中的活性污泥相同，其微生物的組成也類似。凈化污水的主要原理是附著在載體表面的生物膜對污水中有機物的吸附與氧化分解作用。生物膜法根據介質與水接觸方式不同，有生物轉盤法、塔式生物濾池法等。
2.厭氧處理系統
在缺氧條件下，利用厭氧菌(包括兼性厭氧菌)分解污水中有機污染物的方法，又稱厭氧消化或厭氧發酵法。因為發酵產物產生甲烷，又稱甲烷發酵。此法既能消除環境污染，又能開發生物能源，所以倍受人們重視。污水厭氧發酵是一個極為復雜的生態系統，它涉及多種交替作用的菌群，各要求不同的基質和條件，形成復雜的生態體系。甲烷發酵包括3個階段：液化階段、產氫產乙酸階段和產甲烷階段。
此法主要用於處理農業和生活廢棄物或污水廠的剩餘污泥，也可用於處理麵粉廠、食品廠、造紙廠、製革廠、酒精廠、糖廠、油脂廠、農葯廠或石油化工等工廠廢水。

② 使用生物技術方法的廢水處理

生物強化技術的主要特點 生物強化技術是一種利用生物治理廢水的高效技術,在廢水治理中具有廣闊的應用前景。與傳統的活性污泥法相比，生物強化技術更體現出易於操作、針對性強等優點，這種廢水處理技術主要研究並投放特殊菌種進入污水，通過其新陳代謝，將分解並吸收廢水中的一些物質，凈化污水，具有明顯的低成本、高效率等特點，所以在近期成為廢水處理領域的重要研究方向。 首先來看其技術原理。所謂生物強化技術，就是以生物制住生物，以菌制菌，向自然菌群中投入特殊的微生物以增強生物力量，並對污水等特定環境或特殊污染物加以反應。按投入菌種與底質之間的不同作用，可分為直接作用與共代謝作用兩種方式。 其中，直接作用是以馴化、篩選、誘變、基因重組等一系列關鍵技術的實施，獲得一批以污水為主要能源的微生物，然後復制投入一定數量，對目標物質進行降解，達到去除污染的目標，這種技術方法使用的菌株大多通過質粒育種和基因工程獲取。共代謝作用則是針對廢水中的一些有害物質，在一定條件下降解，改變其化學結構，從而降低物質的有害性，主要包括菌株通過新陳代謝將二級基質共同氧化、不同微生物之間的協同作用、休眠細胞對污染物降解等三種類型。這三種類型所採取的原理有所不同，例如不同微生物協同，是因為有些污染物的降解必須以兩種甚至多種微生物共同作用才能完成，通過幾種微生物的交替作用，微生物製造氧化物，然後氧化物再被另一種微生物降解，多次作用後徹底消除污染物。再如休眠細胞降解，由於處於休眠狀態的微生物在含有不同有機物的污水中會產生不同的酶，在一定條件下可以相互作用，降解廢水中的不同有機物。 其次來看其應用。生物強化技術作用用於焦化廢水、印染廢水和制葯廢水等幾個領域。焦化廢水因成分復雜，無機物和有機物的種類多，被列為難以降解工業廢水，一般通過投放高效菌種，以固定化、高效降解微生物法等強化技術來進行處理。而印染廢水中的有機物含量非常大，以前採用生物膜法來處理，無法有效去除其中的有機物，通過應用高效脫氧色菌和pva降解菌，加快生物膜的形成速度，穩定性好，效率高。對於制葯廢水，近年通常以混合菌種加以處理，並得到廣泛推廣。因為混合菌比單一菌種具備更強的降解能力，降解速度和降解效率明顯提升，並且在穩定性和抑制其他雜菌生長等方面有大幅改善，這些特性單靠單一菌種根本無法完成。 總的說來，由於成本低廉、操作簡單、效率較高，生物技術在污水處理領域不斷得到推廣，並取得顯著效果。隨著對生物膜法和生物強化等生物技術的深入研究，發展出越來越多污水處理技術，成本降低和效益提升日漸突出，我們只有不斷吸收國際上先進的生物技術信息，勇於創新，敢於實踐，才能逐漸提高國內污水處理的系統性水平

③ 怎樣利用微生物處理廢水

廢水生物處理法

隨著工業的發展，污水成分已愈來愈復雜。某些難降解的有機物質和有毒物質，需要運用微生物的方法進行處理，污水具備微生物生長和繁殖的條件，因而微生物能從污水中獲取養分，同時降解和利用有害物質，從而使污水得到凈化。廢水生物處理是利用微生物的生命活動，對廢水中呈溶解態或膠體狀態的有機污染物降解作用，從而使廢水得到凈化的一種處理方法。廢水生物處理技術以其消耗少、效率高、成本低、工藝操作管理方便可靠和無二次污染等顯著優點而備受人們的青睞。

定義

利用微生物的代謝作用除去廢水中有機污染物的一種方法，亦稱廢水生物化學處理法，簡稱廢水生化法。由於傳統治理方法有成本高、操作復雜、對於大流量低濃度的有害污染難處理等缺點，經過多年的探索和研究，生物治理技術日益受到人們的重視。隨著耐重金屬毒性微生物的研究進展，採用生物技術處理電鍍重金屬廢水呈現蓬勃發展勢頭，根據生物去除重金屬離子的機理不同可分為生物絮凝法、生物吸附法、生物化學法以及植物修復法。

特點

1、用生物方法去除有機物最經濟；

2、90%廢水處理工藝屬於生物處理工藝；

3、水中氨氮用生物處理方法去除最有效；

4、絕大多數工業廢水也是以生物處理方法為主

分類

生物化學法

生物化學法指通過微生物處理含重金屬廢水，將可溶性離子轉化為不溶性化合物而去除。硫酸鹽生物還原法是一種典型生物化學法。該法是在厭氧條件下硫酸鹽還原菌通過異化的硫酸鹽還原作用，將硫酸鹽還原成H2S，廢水中的重金屬離子可以和所產生的H2S反應生成溶解度很低的金屬硫化物沉澱而被去除，同時H2SO4的還原作用可將SO42-轉化為S2-而使廢水的pH值升高。因許多重金屬離子氫氧化物的離子積很小而沉澱。有關研究表明，生物化學法處理含Cr6+濃度為30—40mg/L的廢水去除率可達99.67%—99.97%。有人還利用家畜糞便厭氧消化污泥進行礦山酸性廢水重金屬離子的處理，結果表明該方法能有效去除廢水中的重金屬。趙曉紅等人用脫硫腸桿菌(SRV)去除電鍍廢水中的銅離子，在銅質量濃度為246.8 mg/L的溶液，當pH為4.0時，去除率達99.12%。[2]

生物絮凝法

生物絮凝法是利用微生物或微生物產生的代謝物進行絮凝沉澱的一種除污方法。微生物絮凝劑是一類由微生物產生並分泌到細胞外，具有絮凝活性的代謝物。一般由多糖、蛋白質、DNA、纖維素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物質構成，分子中含有多種官能團，能使水中膠體懸浮物相互凝聚沉澱。至目前為止，對重金屬有絮凝作用的約有十幾個品種，生物絮凝劑中的氨基和羥基可與Cu2+、 Hg2+、Ag+、Au2+等重金屬離子形成穩定的鰲合物而沉澱下來。應用微生物絮凝法處理廢水安全方便無毒、不產生二次污染、絮凝效果好，且生長快、易於實現工業化等特點。此外，微生物可以通過遺傳工程、馴化或構造出具有特殊功能的菌株。因而微生物絮凝法具有廣闊的應用前景。[2]

生物吸附法

生物吸附法是利用生物體本身的化學結構及成分特性來吸附溶於水中的金屬離子，再通過固液兩相分離去除水溶液中的金屬離子的方法。利用胞外聚合物分離金屬離子，有些細菌在生長過程中釋放的蛋白質，能使溶液中可溶性的重金屬離子轉化為沉澱物而去除。生物吸附劑具有來源廣、價格低、吸附能力強、易於分離回收重金屬等特點，已經被廣泛應用。[2]

需氧生物處理法

利用需氧微生物在有氧條件下將廢水中復雜的有機物分解的方法。生活污水中的典型有機物是碳水化合物、合成洗滌劑、脂肪、蛋白質及其分解產物如尿素、甘氨酸、脂肪酸等。這些有機物可按生物體系中所含元素量的多寡順序表示為 COHNS。

生物體系中這些反應有賴於生物體系中的酶來加速。酶按其催化反應分為：氧化還原酶：在細胞內催化有機物的氧化還原反應，促進電子轉移，使其與氧化合或脫氫。可分為氧化酶和還原酶。氧化酶可活化分子氧，作為受氫體而形成水或過氧化氫。還原酶包括各種脫氫酶，可活化基質上的氫,並由輔酶將氫傳給被還原的物質,使基質氧化，受氫體還原。水解酶：對有機物的加水分解反應起催化作用。水解反應是在細胞外產生的最基本的反應，能將復雜的高分子有機物分解為小分子，使之易於透過細胞壁。如將蛋白質分解為氨基酸，將脂肪分解為脂肪酸和甘油，將復雜的多糖分解為單糖等。此外還有脫氨基、脫羧基、磷酸化和脫磷酸等酶。

許多酶只有在一些稱為輔酶和活化劑的特殊物質存在時才能進行催化反應，鉀、鈣、鎂、鋅、鈷、錳、氯化物、磷酸鹽離子在許多種酶的催化反應中是不可缺少的輔酶或活化劑。

在需氧生物處理過程中，污水中的有機物在微生物酶的催化作用下被氧化降解，分三個階段：第一階段，大的有機物分子降解為構成單元──單糖、氨基酸或甘油和脂肪酸。在第二階段中，第一階段的產物部分地被氧化為下列物質中的一種或幾種：二氧化碳、水、乙醯基輔酶A、α-酮戊二酸(或稱 α-氧化戊二酸)或草醋酸（又稱草醯乙酸）。第三階段（即三羧酸循環，是有機物氧化的最終階段）是乙醯基輔酶A、α－酮戊二酸和草醋酸被氧化為二氧化碳和水。有機物在氧化降解的各個階段，都釋放出一定的能量。

在有機物降解的同時，還發生微生物原生質的合成反應。在第一階段中由被作用物分解成的構成單元可以合成碳水化合物、蛋白質和脂肪，再進一步合成細胞原生質。合成能量是微生物在有機物的氧化過程中獲得的。

厭氧生物處理法

主要用於處理污水中的沉澱污泥，因而又稱污泥消化，也用於處理高濃度的有機廢水。這種方法是在厭氧細菌或兼性細菌的作用下將污泥中的有機物分解，最後產生甲烷和二氧化碳等氣體，這些氣體是有經濟價值的能源。中國大量建設的沼氣池就是具體應用這種方法的典型實例。消化後的污泥比原生污泥容易脫水，所含致病菌大大減少，臭味顯著減弱，肥分變成速效的，體積縮小，易於處置。城市污水沉澱污泥和高濃度有機廢水的完全厭氧消化過程可分為三個階段（見圖）。在第一階段,污泥中的固態有機化合物藉助於從厭氧菌分泌出的細胞外水解酶得到溶解，並通過細胞壁進入細胞中進行代謝的生化反應。在水解酶的催化下，將復雜的多糖類水解為單糖類，將蛋白質水解為縮氨酸和氨基酸，並將脂肪水解為甘油和脂肪酸。第二階段是在產酸菌的作用下將第一階段的產物進一步降解為比較簡單的揮發性有機酸等，如乙酸、丙酸、丁酸等揮發性有機酸，以及醇類、醛類等；同時生成二氧化碳和新的微生物細胞。

反應原理

第一、二階段又稱為液化過程。第三階段是在甲烷菌的作用下將第二階段產生的揮發酸轉化成甲烷和二氧化碳，因此又稱為氣化過程，其反應可用下式表示：

一些有機酸或醇的氣化過程舉例如下：

乙酸：

CH3COOH─→CO2+CH4

丙酸：

4CH3CH2COOH+2H2O─→5CO2+7CH4

甲醇：

4CH3OH─→CO2+3CH4+2H2O

乙醇：

2CH3CH2OH+CO2─→2CH3COOH+CH4

為了使厭氧消化過程正常進行，必須將溫度、pH值、氧化還原電勢等保持在一定的范圍內，以維持甲烷菌的正常活動，保證及時地和完全地將第二階段產生的揮發酸轉化成甲烷。

生物化學反應的速度直接受溫度的影響。進行厭氧消化的微生物有兩類：中溫消化菌和高溫消化菌。前者的適應溫度范圍為17～43℃，最佳溫度為32～35℃；後者則在50～55℃具有最佳反應速度。

近年來，厭氧消化處理法發展到應用於處理高濃度有機廢水，如屠宰場廢水、肉類加工廢水、製糖工業廢水、酒精工業廢水、罐頭工業廢水、亞硫酸鹽制漿廢水等，比採用需氧生物處理法節省費用。

利用生物法處理廢水的具體方法有活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、土地處理系統和污泥消化等

④ 簡述好氧和厭氧生物處理有機污水的原理和適用條件。

好氧生物處理：在有游離氧（分子氧）存在的條件下，好氧微生物降解有機物，使其穩定、無害化的處理方法。微生物利用廢水中存在的有機污染物（以溶解狀與膠體狀的為主），作為營養源進行好氧代謝。

這些高能位的有機物質經過一系列的生化反應，逐級釋放能量，最終以低能位的無機物質穩定下來，達到無害化的要求，以便返回自然環境或進一步處置。適用於中、低濃度的有機廢水，或者說BOD5濃度小於500mgL的有機廢水。

厭氧生物處理：在沒有游離氧存在的條件下，兼性細菌與厭氧細菌降解和穩定有機物的生物處理方法。在厭氧生物處理過程中，復雜的有機化合物被降解、轉化為簡單的化合物，同時釋放能量。適用於有機污泥和高濃度有機廢水（一般BOD5≥2000mg/L）

(4)微生物處理難降解污水的原理擴展閱讀：

在生活污水、食品加工和造紙等工業廢水中，含有碳水化合物、蛋白質、油脂、木質素等有機物質。

這些物質以懸浮或溶解狀態存在於污水中，可通過微生物的生物化學作用而分解。在其分解過程中需要消耗氧氣，因而被稱為耗氧污染物。這種污染物可造成水中溶解氧減少，影響魚類和其他水生生物的生長。

水中溶解氧耗盡後，有機物進行厭氧分解，產生硫化氫、氨和硫醇等難聞氣味使水質惡化。水體中有機物成分非常復雜，耗氧有機物濃度常用單位體積水中耗氧物質生化分解過程中所消耗的氧量表示。

⑤ 污水好氧微生物處理的原理

應用 好氧生物處理原理是一種在提供游離氧的前提下 以好氧微生物為主 使有機物降解 穩定的無害化處理方法 微生物以活性污泥和生物膜的形式存在 活性污泥 由細菌 原生動物等微生物與懸浮物質 膠體物質混雜在一起的絮狀體顆粒 生物膜 附著在填料上呈薄膜狀的活性污泥 活性污泥的主要特徵具有較強的吸附能力 10～30min 內吸附作用可以去除達85～90%的BOD 鐵 銅 鉛等金屬離子 約有30～90%能吸附去除 具有很強的分解 氧化有機物的能力 吸附的大分子有機物質在胞外酶的作用下 變成小分子可溶性物質 微生物的異化作用 微生物的同化作用 具有良好的沉降性能 具有絮狀結構 泥水分開 曝氣池 曝氣池出水堰 廢水好氧生物處理的優越性 效率高 物質遷移轉化效率高

⑥ 論述污水處理的微生物學原理及主要的處理方式

參與污廢水處理的生物主要有四類：
1.細菌類：在污水處理所利用的生物群中，細菌是體型最微小的一種，它具有在好氧及厭氧條件下分解吸收各種有機物的能力。對污水生物處理起作用的細菌有.菌膠團.球衣細菌.硝化菌.脫氮菌.聚磷菌等幾種。
2.原生動物：原生動物具有吞食污水中的有機物，細菌，在體內迅速氧化分解的能力，因此在活性污泥法和生物膜中。它除了能除去的有機物，加快有機物的分解速度外，還能使生物膜的表面附著能力再生，原聲動物是單細胞的好氧性生物。
3.藻類：藻類是植物，含有葉綠素，當葉綠素吸收二氧化碳和水進行光合作用而產生碳水化合物時將放出大量的氧於水中，穩定塘就是利用這種氧來氧化污水的有機物。
4：後生動物，以上所介紹的生物都是單細胞構成，體內還有各種器官，參與污水處理的後生動物，包括從形態較小的輪蟲到棲息於生物濾池的甲殼蟲，昆蟲，幼蟲等體形較大的種種類型。

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⑦ 微生物處理污水原理

生物接觸氧化法是一種介於活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝，其特點是在池內設置填料，池底曝氣對污水進行充氧，並使池體內污水處於流動狀態，以保證污水與污水中的填料充分接觸，避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷。

該法中微生物所需氧由鼓風曝氣供給，生物膜生長至一定厚度後，填料壁的微生物會因缺氧而進行厭氧代謝，產生的氣體及曝氣形成的沖刷作用會造成生物膜的脫落，並促進新生物膜的生長，此時，脫落的生物膜將隨出水流出池外。

生物接觸氧化法也稱淹沒式生物濾池，其在反應器內設置填料，經過充氧的廢水與長滿生物膜的填料相接處，在生物膜的作用下，廢水得到凈化。生物接觸氧化法在運行初期，少量的細菌附著於填料表面，由於細菌的繁殖逐漸形成很薄的生物膜。在溶解氧和食物都充足的條件下，微生物的繁殖十分迅速，生物膜逐漸增厚。溶解氧和污水中的有機物憑借擴散作用，為微生物所利用。但當生物膜達到一定厚度時，氧已經無法向生物膜內層擴散，好氧菌死亡，而兼性細菌、厭氧菌在內層開始反之，形成厭氧層，利用死亡的好氧菌為基質，並在此基礎上不斷發展厭氧菌。經過一段時間後在數量上開始下降，加上代謝氣體產物的逸出，使內層生物膜大量脫落。在生物膜已脫落的填料表面上，新的生物膜又重新發展起來。在接觸氧化池內，由於填料表面積較大，所以生物膜發展的每一個階段都是同時存在的，使去除有機物的能力穩定在一定的水平上。生物膜在池內呈立體結構，對保持穩定的處理能力有利。

⑧ 微生物法處理污水的基本原理

微生物污水處理基本原理是通過微生物的作用使電鍍污水中含有的多種有毒 有害物得到全面去除 確保電鍍污水中的六價鉻、氰化物（有氰電鍍）各種重金屬COD 氨氮……被處理達到相關的排放標准 具體闡述如下
微生物污水處理：氰化物（CN一）
通過革蘭氏菌等菌群將其分解為氮氣和CO2排入大氣 反應式如下
2CN-+8OH- 破氰菌N2+2CO2+4H2O……1 隨著游離氰根的去除 氰絡合離子產生如下反應
Ag（CN）2Ag++2CN-……2
Cu（CN）42-Cu2++4CN-……3

⑨ 污水處理廠處理污水的方法和原理是什麼

1、物理法：主要利用物理作用分離污水中的非溶解性物質，在處理過程中不改變化學性質。常用的有重力分離、離心分離、反滲透、氣浮等。物理法處理構築物較簡單、經濟，用於村鎮水體容量大、自凈能力強、污水處理程度要求不高的情況。

2、生物法：利用微生物的新陳代謝功能，將污水中呈溶解或膠體狀態的有機物分解氧化為穩定的無機物質，使污水得到凈化。常用的有活性污泥法和生物膜法。生物法處理程度比物理法要高。

3、化學法：是利用化學反應作用來處理或回收污水的溶解物質或膠體物質的方法，多用於工業廢水。常用的有混凝法、中和法、氧化還原法、離子交換法等。化學處理法處理效果好、費用高，多用作生化處理後的出水，作進一步的處理，提高出水水質。

(9)微生物處理難降解污水的原理擴展閱讀

處理技術：一級處理主要去除污水中呈懸浮狀態的固體污染物質，物理處理法大部分只能完成一級處理的要求。經過一級處理的污水，BOD一般可去除30%左右，達不到排放標准。一級處理屬於二級處理的預處理。

二級處理主要去除污水中呈膠體和溶解狀態的有機污染物質（BOD，COD物質），去除率可達90%以上，使有機污染物達到排放標准，懸浮物去除率達95%出水效果好。三級處理進一步處理難降解的有機物、氮和磷等能夠導致水體富營養化的可溶性無機物等。

⑩ 污水厭氧處理的微生物學原理是什麼污泥厭氧消化和污水厭氧處理有何異同

污水厭氧處理原理：通過厭氧微生物的新陳代謝，將有機物進行生物轉化，生成沼氣和二氧化碳，從而達到凈化水質的目的。
污泥厭氧消化和污水厭氧處理比較：都是利用厭氧微生物進行的生物轉化過程，只不過處理的對象不同而已。污泥厭氧消化對象是剩餘活性污泥（細菌），而污水厭氧處理的對象是污水中的不溶性和溶解性有機物。