廢水生物處理 利用微生物來降解和去除工業和城市廢棄物中的不良成分在並不是一個新概念。這種工藝被普遍的用於一般汙水處理活動已有多年。隨著人們對環境化學汙染認識的提高，出現了許多關於用生物降解有毒化學物質的研究。在各種處理技術中，生物降解屬於最有效的（方法）。它的管理和應用被生物處理的潛在應用所增強，其他依次為化學和熱過程。（？） 活性汙泥 活性汙泥法是典型的懸浮生長的生物處理系統，可能是有機和工業廢水處理使用最廣泛的生物工藝。然而，它只能用於處理懸浮固體含量少於1%的廢水中的水溶性水有機物，並且不能承受集中有機物的衝擊載荷。因此，在廢水進入這個工藝過程前，通常會經過一個預處理過程，預處理包括一個沉澱池（初沉池）和一個調節池。初沉池用於去除沙礫、油和脂肪物質以及大的固體物質，而調節池是用來抑制汙水流量變化和為活性汙泥系統提供更加均衡的有機負荷。 由於活性汙泥法的通用性、靈活性和透過改變工藝引數能夠獲得達到水質要求的出水，因此常被用於處理市政和工業廢物。這種工藝之所以被如此命名是因為它產生一個活性很高的微生物群，它能夠在好氧時穩定廢物。目前存在著這種基本工藝的許多版本，但根本上是相似的。 活性汙泥這個術語用來表示工藝和處理單元中生物固體。混合液懸浮固體或活性汙泥中含有多種異養微生物，如細菌、原生動物、真菌和較大的微生物。特定的微生物優勢菌種取決於處理的廢物種類和工藝的執行方式。 在活性汙泥法是目前應用最廣泛的生物處理工藝。部分原因是由於生物量再迴圈的事實，這也是工藝的主體部分，使微生物在相對短的適應時間內適應廢水成分變化，還允許更大程度的控制適應環境的微生物數量。活性汙泥系統包括調節池，初沉池，曝氣池，二沉池和汙泥迴圈系統。廢水在調節池中被均質化來降低來水的變化，這可能會導致微生物過程混亂和降低處理效率。然後沉降性固體在沉澱池中被去除。 接下來，汙水進入曝氣池，池中好氧菌群保持這懸浮狀態，曝氣池也提供氧氣,和營養。池中的內容被稱為混合液。氧氣是由機械或擴散曝氣提供給曝氣池，這有助於保持微生物種群處於懸浮狀態。混合液從曝氣池中連續排出，進入沉澱池，這可以使生物從廢水中分離出來。一部分的微生物迴圈回曝氣池來維持曝氣池適應環境微生物的最佳濃度。剩餘汙泥會在汙泥幹化床上被進一步脫水，或者用汙泥過濾來處理。澄清的出水則被排放。 迴圈生物質被稱為活性汙泥。活性的”這個術語被應用是因為生物質包含了活躍的和適應環境的微生物，這些微生物返回至曝氣池中可以以較高的速率代謝和吸收有機物質。這種現象的發生是由於來自二沉池的汙泥中微生物食物的比例低。 對於工業廢水的治理，通常需要補充營養來源以提供充分的氮和磷。在大多數情況下，氨作為氮添，磷酸作為磷新增。曝氣池中必須保持合適的pH範圍(6到8)和足夠的溶解氧濃度(最小量為1到2 mg / L)，用以支援一個健康和活躍的系統。曝氣池的水力停留時間(HRT)和汙泥停留時間(SRT)是重要的操作引數。HRT的定義是曝氣池的體積和流入液體流速的比值，SRT則是系統中汙泥總量除以汙泥作為廢物離開系統的速率。必須提供足夠的時間讓細菌同化汙水中的有機物質。對於活性汙泥法，HRT的通常是6到24小時，SRT為4到10天。最佳的操作溫度介於25°C到32°C之間。 雖然存在於活性汙泥系統生物範圍為病毒到多細胞生物，但是主要的和最活躍的是異養的，其次為自養細菌，這些都聚合於汙泥絮體中和分散在液體中。異養細菌利用有機物質作為碳源和能量來源，而自養細菌通常依靠無機化合物的氧化滿足能量需求和利用二氧化碳作為碳源。這些細菌能夠完成水解和氧化反應。 複雜的碳氫化合物透過加氧酶被氧化為較低的分子量，這包括將氧直接加入長鏈或環狀烴分子。多糖、脂肪和蛋白質透過水解作用從聚合態降解為各個單元。這些反應的最終產物，即醇類和酸類，將進入微生物，並在酶的催化作用下透過氧化作用而被代謝。氧化遵循化學順序：醇先被氧化成醛，然後是酸。一部分酸被氧化為二氧化碳和水，來獲得細胞生長利用剩餘酸的必要能量。 通常，活性汙泥法能夠很容易的分解醇類、醛類、脂肪酸、烷烴、烯烴、環烯烴和芳香烴。其他的化合物如異烷烴和鹵代烴更耐微生物分解。因此，處理的程度和分解的速度依賴於活性汙泥系統中適應環境的生物量。然而，只有稀釋的液體廢物通常能被處理，大部分的有機廢物除了在非常低的濃度時，是有毒的或者會抑制反應過程。因此，這個工藝處理有害廢物通常是最實用的，液體廢物可以與更易生物降解的廢水混合。 活性汙泥法中，溶解的金屬離子和金屬微粒對微生物代謝產生如此的不利影響，是透過約束酶活性部位或引起酶構象變化。通常，生物可以承受只有幾毫克每升或更少的重金屬。透過新增硫酸亞鐵銨，可以促進硫化物沉澱，重金屬就可以保持不溶性狀態。輕金屬陽離子的解毒可以透過促進其形成碳酸鹽和重碳酸鹽。除了生物降解外，有機物質可以透過脫氣或者汙泥的吸附而被去除