2第1章污水处理中的生物膜与生物膜反应器 蛋白质(40%-60%)、碳水化合物(25%~50%)和油脂(10%),此外还含有一定量的 尿素( Metcalf&Eldy,1991)。蛋白质是构成动物体的主要成分,它除含有C、H和O 外,还含有约16%的N,其分子量在2万至2千万之间,有的溶于水而有的则不溶于水 其来源主要是动物类食品(如瘦肉等)和植物类食品(如各种豆类等)。碳水化合物广泛 存在于自然界中,主要有糖类、淀粉、纤维素和木质素,其化学组分主要是C、H和O 低分子量的糖类溶于水而其他高分子量的则不溶于水。油脂也是食物的主要组成成分,主 要源于动植物油和动物的脂肪,多数不易溶于水。 有机污染物的共冋特点就是不稳定,在水环境中进行氧化分解消耗水中的溶解氧,而 在缺氧或厌氧的条件下则发生腐败发酵,释放出H2S、NH2和CH等有毒并具臭味的气体, 恶化水质,破坏水体。在受到有机物严重污染的水体中,水中溶解氧接近于零,水生生态 平衡遭到破坏,水生生物的生长受到抑制或死亡,如鱼类在溶解氧低于4mgL的水体中 就不易生存。同时,有机物又是包括病原菌在内的很多微生物的食物,水中有机物增多 为微生物的繁衍创造了更为有利的条件,也蛻意味着水传播疾病增加的可能性。因此,控 制与去除水中的有机污染物是污水处理工程中的主要任务之一,使污水中挟带的污染物质 (主要是有机物),通过微生物的代谢活动予以转化与稳定,正是污水生物处理的主要目 的 由于污水中的有机物的种类非常多,已有的分析技术难以将其逐一区分和定量,且在 实际工程中似乎也没有这个必要,因而常采用以下几个综合污染指标来反映污水中有机污 染物的浓度,即生化需氧量、化学需氧量、总需氧量和总有机碳等。生化需氧量(BOD) 是在有氧的条件下微生物降解有机物所需的氧量,因该生化过程进行得很慢(如在20℃ 时需时120d以上),在实际中常采用20℃培养5d的五日生化需氧量(BOD3)作为检 验指标,BOD3约等于全生化需氧量(BOD2)的70%-80%化学需氧量(COD)是用KCrO2 等强氧化剂在酸性条件下氧化污水中的有机物所消耗的氧化剂量折合成的氧量(O2 因能有98%左右的有机物均可被氧化,故COD能够较完全地代表水中有机污染物的总量。 总需氧量(TOD)是在900°C的高温条件下将污水中能被氧化的有机物质燃烧氧化生成 稳定的氧化物(诸如CO2、H2O、NO2和SO2等)时所消耗的氧气量,多通过TOD分 仪测定。总有机碳(TQC)是以C元素含量来反映污水中有机物总量的一种水质指标, 它是在950C高温下以铂为催化剂使水样气化燃烧后测定气体中CO2的含量,由此确定 水样中的C元素总量,并在此总量中减去碳酸盐等无机C元素含量(通过低温150℃燃 烧获得)即可得到总有机碳TOC的值,多通过TOC分析仪进行测定。对大多数污水来讲, BOD3、COD和TOC等指标之间都存在着一定的关系,它们之问的具体比值随不同性质 的污水而异,对于生活污水,有机物污染指标之间的比值基本稳定,例如(秦麟源,1989) BODy/COD=040-04,BOD/TOC=1.38,COD/TOC=3.13~3.45。此外, BODy/COD的 比值可以用来判断常规污水是否易于生化处理,一般认为 BOD,COD大于03的污水才 适合于采用生化处理。 1.12污水生物处理工艺 污水生物处理的主要去除对象就是呈溶解态和胶体状态的有机污染物质,利用微生物 的新陈代谢作用使之转化成为稳定的无害化物质。在发达国家,为控制水体的有机污染普 遍采用二级生物处理工艺,如美国约有污水处理厂18000座,其中84%为二级处理厂