啤酒工业废水处理工艺.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流啤酒工业废水处理工艺.精品文档.SHANDONG毕业设计说明书1000m3/d啤酒工业废水处理站设计学 院： 资源与环境工程学院专 业： 环境工程 学生姓名： 李纪明 学 号： 0712101868 指导教师： 马晓轩 毕业设计 时间：二一一年3月 1 日 6 月 27日 共 17 周摘要 啤酒是当今风靡世界最流行的饮料之一，早在4500年前，啤酒就在古埃及问世，它略含苦味，富含营养，素有液体面包之称，已被国际营养会议推荐为营养食品之一。近年来，随着人民生活水平的提高，我国啤酒消费量急剧增大。我国啤酒厂的吨酒耗水量较大，一般为1020t/t啤

2、酒，部分厂家可达812t/t啤酒，废水排放量接近耗水量的90%。 啤酒废水的主要特点是BOD5/CODcr值高，有害无毒，可生化性好，所以生化法是啤酒废水处理的首要方法。我国对啤酒废水在治理技术上逐渐形成了以生化为主，生化和生物相结合的处理工艺。生化法依其污水净化原理可分为好氧法和厌氧法两大类，好氧法或厌氧法及其他方法的不同组合就形成了多种啤酒废水的治理技术。目前，多种工艺被广泛应用于啤酒废水处理上但这些工艺本身尚需要进行详细技术分析。本文系统地介绍了近年来国内啤酒废水处理技术的应用现状，通过调查分析，对目前国内应用比较广泛的成熟工艺的优缺点进行了介绍，并做了简要的比较和探讨，最后指出了啤酒废

3、水处理技术的应用趋势。分析啤酒生产中废水产生的环节、污染物及主要污染源，并从好氧、厌氧生物处理两方面介绍了目前我国啤酒废水的主要处理技术及应用效果。关键词： 啤酒废水 生化处理 厌氧处理 好氧处理 厌氧好氧工艺 进展AbstractBeer is one of the most popular beverage in zhe world,Early in the 4,500 years ago,Beer in ancient Egypt was published, it slightly contain bitter taste, rich in nutrition, known as th

4、e liquid bread, which has been international nutrition conference recommended for nutrition food .In recent years, with the improvement of peoples living standard, a sharp increase in beer consumption.Our brewery water consumption of larger, general wine tons for 10 20t/t beer, some manufacturers ca

5、n reach 8 12 t/t beer, close to 90% of wastewater water consumption. The main characteristic of beer wastewater is the value of BOD5/CODcr higher, harmful non-toxic, can biochemical sex good, so biochemical method is the principal method beer wastewater treatment. Our country to beer wastewater trea

6、tment technology in gradually formed by biochemical primarily, biochemical and biological combination of process. Biochemical method in accordance with the principle of sewage purification aerobic method and can be divided into two categories, anaerobic method aerobic or anaerobic law and its method

7、 of different method of combination he formed the variety of beer wastewater treatment technology. At present, various process is widely used in beer wastewater treatment process itself but still need to undertake the detailed technical analysis.This paper systematically introduced in recent years d

8、omestic beer wastewater treatment technology application status of the investigation and analysis of the current domestic and is widely the advantages and disadvantages of the mature technology are introduced, and some brief comparison and discussion, and finally points out the beer wastewater treat

9、ment technology application trend. Analysis produced beer production water pollution sources and pollutants and main link, and from aerobic and anaerobic biological treatment two aspects in China are introduced the main processing beer wastewater treatment technology and application effect.Key words

10、: Beer wastewater ，Biochemical treatment ，Anaerobic treatment ，Aerobic treatment，Anaerobic - aerobic process ，progress目录摘要.ABSTRACT（英文摘要）.目录. 第一章 引言. 1 啤酒废水的来源及成分. 2 啤酒废水处理技术. 2.1 好氧生物处理. 2.1.1 活性污泥法. 2.1.2 接触氧化法. 2.1.3 SBR 工艺及应用. 2.1.4 CAST工艺. 2.1.5 CASS工艺及应用. 2.2 厌氧法. 2.2.1 UASB反应器. 2.2.2 EGSB反应器.

11、 2.2.3 IC反应器.第二章 工艺处理方法的比较及确定. 1 处理啤酒废水的几种工艺 1.1 酸化SBR法. 1.2 UASB好氧接触氧化工艺. 1.3 新型接触氧化法. 1.4 生物接触氧化法. 1.5 内循环UASB反应器+氧化沟工艺. 1.6 EGSB+CASS法处理啤酒废水. 2 方案的讨论和确定.第三章 设计说明书. 1 设计资料. 1.1 设计题目. 1.2 设计任务. 1.3 设计依据. 1.4 设计资料. 2 采用的主要规范和标准. 3 工程设计. 3.1 设计内容及规模. 3.2 工艺流程.第四章 设计计算书. 1 废水水质水量. 2 粗格栅的设计与计算. 2.1 设计参

12、数. 2.2 设计计算. 2.3 栅渣量计算. 3 集水井的设计与计算. 3.1 参数选取. 3.2 计算. 3.3 集水井构造. 4 调节沉淀池的设计与计算. 4.1 参数选取. 4.2 设计计算. 5 EGSB反应器的设计与计算. 5.1 罐体尺寸. 5.2 反应器的升流速度. 5.3 三相分离器. 6 沉淀池的设计. 6.1 设计要求及参数. 6.2 设计计算. 7 CASS反应池的设计与计算. 7.1 设计参数. 7.2 设计计算. 8 污泥部分设计. 8.1 污泥来源. 8.2 集泥井. 8.3 污泥重力浓缩池. 8.4 贮泥池. 8.5 机械脱水间的设计计算. 9 鼓风机房的设计.

13、 9.1 已知条件及设计参数. 9.2 鼓风机房的设计. 10 紫外线消毒系统. 10.1 设计说明. 10.2 设计参数.第五章 污水处理站的总体布置. 1 污泥处理站平面布置. 1.1构筑物和建筑物主要设计参数. 1.2平面布置原则. 2 污泥处理站高程布置. 2.1 高程布置原则. 2.2 高程布置参数. 2.3 高程一览表.第六章 主要设备简介. 1 污水污泥处理设备. 2 配电设备. 3 监测设备.第七章 工程概预算. 1 总概算表. 2 成本分析.参考文献.第一章 引言1.啤酒废水的来源及成分 啤酒废水来自于啤酒生产各工序中的排放，大致可分为以下几类：（1） 大量的冷却水，包括冷冻

14、机冷却水、热麦汁冷却水，这类废水基本未受污染。（2） 清洗废水，如大麦浸渍废水、大麦发芽降温喷雾废水、清洗生产装置废水、漂洗酵母水、洗瓶初期洗涤水、酒罐消毒废水、巴斯德杀菌喷淋水和地面冲洗水等。这类废水受到不同程度的有机污染，其中洗麦、浸麦水不仅受到大麦表面污染物的污染，还受到大麦内容物的溶解污染，污染物质要占大麦重的0.5%1.5%，导致此废水为褐色，偏酸性（PH6），即易起泡，有强腐化倾向，并有不良气味。（3）冲渣废水，如麦糟液、冷热凝固物、酒花糟、剩余酵母、酒泥、滤酒渣和残碱性洗涤液等、这类沸水中含有大量的悬浮性有机物、工段中将产生麦汁冷却水、装置洗涤水、麦糟、热凝固物和酒花糟。装置洗涤

15、水主要是糖化锅洗涤水、过滤槽和沉淀槽洗涤水。此外，糖化过程还要排出酒花糟、热凝固物等大量悬浮固体。（4）灌装废水，在灌装酒时，机器的跑冒滴漏时有发生，还经常出现冒酒，使废水中掺入大量残酒。另外，喷淋时由于热水喷淋，啤酒升温引起酒瓶内压力上升，“炸瓶”现象时有发生，致使大量啤酒散在喷淋水中。为防止生物污染，循环使用喷淋水时需要加入防腐剂，因此被换下来的废喷淋水含防腐剂成分。（5）洗瓶废水，清洗瓶子时先用碱性洗涤液浸泡，然后压力水初洗和终洗，瓶子清洗水中含有残余碱性洗涤剂、纸浆、染料、浆糊、残酒和泥沙等。碱性洗涤剂要定期更换，更换时若直接排入下水道可使啤酒废水呈碱性，因此废碱性洗涤剂应先进入调节、

16、洗涤装置进行单独处理。若将洗瓶废水的排放夜经处理后储存起来用以调节废水的PH值(啤酒废水平时成弱酸性)，则可以节省污水处理的药剂用量。 排放的啤酒废水超标项目主要是COD、BOD5、SS、PH值4项，从各车间排放的废水水质水量波动量较大。水质变幅范围一般为：PH值5.57.0，水温2025C，COD10002500mg/L,BOD56001400mg/L,SS200600mg/L,TN3070mg/L属于浓度有机废水，BOD5/COD约为0.50.7，可生化行良好。2 啤酒废水处理技术 国内外广泛采用生化处理工艺，其中包括好氧生物处理（活性污泥法，生物膜法），厌氧生物处理，好氧与厌氧联合生物处

17、理方法。从目前的实施并运行的装置来看，好氧生物处理在国内应用还是比较广泛，常用的方法是活性污泥法及其改进形式和生物接触氧化法。70年代荷兰学者Lettinga发展了UASB反应器，随后又出现了厌氧颗粒污泥膨胀体（EGSB）及厌氧内循环反应器（IC）。厌氧工艺具有高效、节能、产泥量少、能有效回收能源的优点，因而得到了迅速发展。虽然厌氧反应器的出水需进一步处理才能达标，即需好氧工艺作为后处理单元，但厌氧2好氧组合工艺在能源日益紧张的今天，越来越发挥出它的优势，这将成为未来几年内啤酒废水处理的主要方法之一。2.1 好氧生物处理 好氧生物处理是在氧气充足的情况下，利用好氧微生物的生命活动氧化啤酒废水中

18、的有机物，其产物是二氧化碳、水及能量。这种方法没有考虑发哦废水中有机物的利用问题，因此处理成本比较高。活性污泥法、生物膜法、深井曝气法是较有代表性的好氧生物处理法。2.1.1 活性污泥法 活性污泥法于1914年由英国人Ardernh 和Lock2ett实验成功，在中、低浓度污染物有机废水处理中，其技术分支较为广泛，也是使用最多，运行可靠，最为成熟的方法。具有处理效果好、投资较少等优点，适用于大中城市啤酒厂采用。但是此法在用空气曝气时容易产生泡沫，造成难以充氧，管理不好则容易产生污泥膨胀，此外还因动力消耗高、占地面积大等缺点限制了其应用。目前国内有广州啤酒厂、珠江啤酒厂、无锡啤酒厂、华都啤酒厂等

19、，采用活性污泥处理啤酒废水，废水CODCr的进水浓度为10001500mg/L，出水为40100mg/L去除率90%96%，运行费1618元/吨水（按1986计）。活性污泥处理啤酒厂废水具有运行可靠、处理效果较好的优点，但啤酒废水氮磷含量低，碳氮比例失调，运行中容易产生污泥膨胀，因此，啤酒废水处理过程中需要加一定量的氮磷。此外，活性污泥产量高，处置麻烦，不耐冲击负荷，还需要大量充氧，增加基建运行费用。2.1.2 接触氧化法生物接触氧化法是利用固着在填料上的生物膜来吸附水中的有机物并加以氧化分解，使污水得到净化。20世纪80年代初，接触氧化法比较活性污泥法有一定的优势，因此在啤酒废水处理上得到广

20、泛的应用。但由于啤酒厂废水进水COD浓度很高，所以一般采用二级接触氧化工艺。采用接触氧化法工艺代替活性污泥法，可以防止高糖含量废水易引起污泥膨胀的现象，并不用投配氮、磷营养。用接触氧化法，可以选择的负荷范围是1.01.5kgBOD5/(m3d);用鼓风曝气，每日除1kgBOD5需空气80m3。.该法的缺点是对于较大规模污水厂填料需求过大，不便于运输和装填，而且污泥排放量大。2.1.3 SBR 工艺及应用 SBR法是对传统活性污泥法的改进，近年来，在国内外被引其广泛重视和研究应用。SBR工艺典型的操作工序为：进水、反应、沉淀、排水、闲置等5个工序，整个工序经厌氧、好氧、缺氧3个阶段。根据出水情况

21、可以随时调整各个工序的时间以达到最佳出水效果。SBR法已有许多工程应用实例。付敏宁等人报道了填料式SBR技术在啤酒废水处理工程中的应用。由于SBR反应池设置了填料，大大提高了单位体积的微生物的体积。厌氧工艺+SBR组合工艺在实践中也得到了广泛的应用。常规活性污泥法相比，SBR工艺不需要另设二次沉淀池、污泥回流及污泥回流设备，也不设调节。因此基建投资抵，同时设备就有耐冲击负荷，工作稳定，运行灵活污泥性能良好等优点。SBR工艺这些特点，使其特别适用于排放量小，有机物浓度高且不易降解，废液排放间歇的中小型企业。2.1.4 CAST工艺CAST工艺（循环式活性污泥法）是对SBR法的改进，在国内有很多工

22、程实例。埠新啤酒厂用CAST工艺处理啤酒厂废水的实践结果表明，工艺处理效果稳定，可达到排放标准，平均出水水质：CODCr2586mg/L去除率为96%98%；BOD52125mg/L,去除率为97%98%；SS5264mg/L,去除率为88%92%。该工艺投资较低，运行费用省，每立方米废水总投资为1100元，运行成本为0.56元/m3。由于厌氧生物处理技术不能除磷，因此厌氧法后必须增加好样处理，而CAST工艺刚好能满足这一要求。CAST工艺不仅很容易实现好氧缺氧及厌氧状态交替的处理条件，而且很容易在好氧条件下增加曝气量、反应时间和污泥龄来强化反应及聚磷菌过量摄磷的顺利完成；也可在缺氧条件下方便

23、的投加原废水或用提高污泥浓度等方式以提供有机碳源作为电子供体使反硝化过程更快完成。由于其良好的工艺性能和灵活的操作，因此选择CAST进行生物除磷。在生物除磷的基础上，为了进一步强化除磷效果，设计中在CAST反应池后面加一个除磷池，往里面加入混凝剂，通过混凝沉淀来去除残余的磷。2.1.5 CASS工艺及应用CASS（循环式活性污泥系统）是CAST工艺的一种优化变型，在20世纪70年代开始得到研究和应用。该工艺核心部分是CASS反应池，集曝气，二沉等过程于一体。在SBR的基础上，在池子的前部增设了1个生物选择器。这样，CASS池的反应池被隔墙分割为3个区，即生物选择区、预反应区及主反应区。目前很多

24、厂家采用CASS工艺处理啤酒废水，都取得了预期的效果。在进水水质平均为2000mg/L的情况下，出水水质达到污水排放新扩改二级标准。周刚报道了CASS工艺处理啤酒废水在高寒地区的应用。工程实践表明，在高寒地区采用CASS工艺处理啤酒废水是可行的（进水CODCr在5001500mg/L时，处理水质达到污水排放标准的一级排放标准），即便在低温条件下，也能顺利的进行污泥的培养和驯化，但需要十分重视当地的气温特点，做好各种处理设施、管线的保温防冻措施。CASS工艺处理啤酒废水，具有工艺简单，流程短，自动化程度高，操作更方便等优点。其不足之出为，操作管理要求较高，首次运行挑调试时间较长。总之，好氧工艺存

25、在曝气耗能大、污泥产量大的缺点，故厌氧好氧处理工艺逐渐被深入研究和开发利用。2.2 厌氧法 20世纪70年代以来，废水厌氧处理技术因其具有投资少，运行费用低及能产生能量等优点而得到较快的发展和应用。一般认为，厌氧生物处理技术的反应器主力经历了3个时代。传统厌氧发酵工艺（第一代反应器，以厌氧消化池为代表）因需要较高的温度，较长的停留时间，且处理效能低而被逐渐淘汰。目前以上流式厌氧污泥床（UASB）为代表的第二代反应器和以厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB）和厌氧内循环反应器（IC）为代表的反应器已被广泛引入到啤酒废水处理工程应用中，并取得了良好的效果。目前在啤酒处理工艺上，厌氧工艺应用比较多的有UAS

26、B工艺，IC工艺和酸化水解工艺。2.2.1 UASB反应器 70年代荷兰lettinga等发展的UASB反应器是一种悬浮生长型反应器，首次把颗粒污泥的概念引入反应器中。该反应器特别适宜于处理高浓度有机废水。目前，很多国家相继开展了对UASB的深入研究和开发工作。UASB工艺因其工艺结构紧凑，处理能力打，效果好，投资省而在国内外啤酒废水治理中得到十分广泛的应用。根据报道，当UASB反应器进水CODCr为10002000mg/L时，出水CODCr一般在500mg/L左右，也就是说，啤酒废水中的大部分CODCr在UASB反应器中被处理掉，同时也说明，在这些工艺中，UASB仅作为预处理单元，其出水通常

27、还需好氧等工艺作为后继处理，才能保证废水达标排放。据张振家等人报道，桂林漓泉有限公司采用UASB-SBR工艺处理废水，UASB反应器进水CODCr在10003000mg/L之间波动是，出水上清液的CODCr稳定在200mg/L左右。同时UASB池每天产生大量的沼气，同时热风炉的燃料，供饲料烘干使用，可节煤4t/d左右。UASB工艺在国内啤酒废水处理方面应用很普遍，实践证明UASB完全适用于处理啤酒废水，而且厌氧硝化工艺相似于啤酒酿造、发酵生产工业，很容易被啤酒厂家所掌握。但UASB工艺不适用于处理高悬浮物固体浓度较高的废水，三相分离器的好坏直接影响处理效果，在一些地区，颗粒污泥培养较困难而使系

28、统启动较慢。在UASB基础上，研究者开发了EGSB和IC反应器。2.2.2 EGSB反应器 UASB反应器在应用中取得了很大的成功，但UASB的传质过程并不理想，进一步提高有机负荷收到了限制。为了使厌氧反应器中进水和污泥之间的接触更加充分，导致了第三代厌氧反应器的开发和应用。EGSB反应器实际上是改进的UASB反应器，运行中维持高的上升流（612m/h），使颗粒处于悬浮状态，同时也可以采用较高的反应器和采用出水回流以获得高的搅拌强度，从而保证进水与污泥颗粒的充分接触，这样可以获得比“通常”UASB反应好的运行结果。据杨云龙等人的报道，EGSB受SS的影响较小，只要SS的沉速反应器内的上升流速（

29、310m/h），SS就能通过无你去得以去除，而UASB最大上升流速为1m/h，易受SS的影响。但据左剑恶等人报道，GESB反应器不适合处理悬浮物废水。与UASB相比，EGSB对布水系统要求较为宽松，但对三相分离器要求更为严格。与UASB反应器相比，EGSB反应器具有启动周期短、容积负荷率提高速率快等特点。在COD去除率均为86%左右时，EGSB反应器最大容积负荷率达到42.4gCODL-1d-1,而UASB反应器的最大容积负荷率仅为25.0gCODL-1d-1，EGSB反应器比UASB反应器有着更高的处理效能。当处理较低浓度废水时EGSB反应器容积负荷率达到28.7gCODL-1d-1，COD

30、Cr去除率达到81.9%，比UASB反应器具有更高的容积负荷率和COD去除率，表明了其在处理低浓度废水方面较好的应用前景。EGSB反应器比UASB反应器具有更强的抗温度和进水PH值变化的能力，且其系统处理效果恢复也快。目前，UASB反应器在啤酒废水处理中发挥了重要的作用，而作为对UASB反应器改进的EGSB反应器，在处理各种浓度的有机废水方面有着别的厌氧反应器所不可比拟的优势，处理范围更广；同时，EGSB可以采用较大的高径比，占地面积更小，投资更省，在相同的费用下，因而更就有市场竞争力。2.2.3 IC反应器内循环（Intenal Circulation , IC）厌氧反应器于20世纪80年代

31、中期由荷兰PAQUES公司开发成功，被认为是第三代厌氧生化反应器的代表工业之一。IC反应器实际上是由底部和上部2个UASB反应器串联叠加而成，下部为高负荷区，上部为低负荷区，利用沼气上升带动污泥循环。IC工艺在国外应用以欧洲较为普遍，国内沈阳、上海率先采用了IC工艺处理啤酒废水。以沈阳华润雪花啤酒有限公司采用的IC反应器为例，反应器高16m,有效容积70m3，处理CODCr平均浓度为4300mg/L的啤酒废水400m3/d，CODCr去除率稳定在80%，容积负荷高达2530kg/(m3d)。第二章 工艺方法的比较及确定 1 处理啤酒废水常用的几种方法：1.1 酸化SBR法此法主要处理设备是酸化

32、柱和SBR反应器。这种方法在处理啤酒废水时，在厌氧反应中，放弃反应时间长、控制条件要求高的甲烷发酵阶段，将反应控制在酸化阶段，这样较之全过程的厌氧反应具有以下优点：（1） 由于反应控制在水解、酸化阶段反应迅速，故水解池体积小；（2） 不需要收集产生的沼气，简化了构造，降低了造价，便于维护，易于放大；（3） 对于污泥的降解功能完全和消化池一样，产生的剩余污泥量少。同时，经水解反应后溶解性COD比例大幅度增加，有利于微生物对基质的摄取，在微生物的代谢过程中减少了一个重要环节，这将加速有机物的降解，为后续生物处理创造更为有利的条件。（4） 酸化SBR法处理高浓度啤酒废水效果比较理想，去除率均在94%

33、以上，最高达99%以上。 要想使用此法在处理啤酒废水达到理想效果时运行环境要达到下列要求：（1）酸化SBR法处理中高浓度啤酒废水，酸度至关重要，它具有两个方面的作用，其一是对废水的有机成分进行改性，提高废水的可生化性；其二是对有机物中极易降解的污染物尤不可忽视的去除作用。酸化效果的好坏直接影响SBR反应器的处理效果，有机物去除主要集中在SBR反应器中。（2）酸化SBR法处理啤酒废水受进水碱度和反应温度的影响，最佳温度是24。C,最佳碱度范围是500750mg/L。视原水水质情况，如碱度不足，采用预调碱度方法进行工艺处理；若温度差别不大，运行参数可不做调整，若温度差别较大，视具体情况而定。1.2

34、 UASB好氧接触氧化工艺此处理工艺中主要处理设备是上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池，处理主要过程:废水经过转鼓过滤机，转鼓过滤机对SS去除率达10%以上，随着麦壳类有机物的去除，废水中的有机物浓度也有所降低。调节池既有调节水质、水量的作用，还由于废水池在池中的停留时间较长而有沉淀和厌氧发酵作用。由于增加了厌氧处理单元，该工艺的处理效果非常好。上流式厌氧污泥床能耗低、运行稳定、出水水质好，有效的降低了好氧生化单元的处理负荷和运行能耗（因为好氧处理单元的能耗直接和处理负荷成正比）。好氧处理(包括好养生物接触氧化池和斜板沉淀池）对废水中SS和COD均有较高的去除率，这是因为废水经厌氧处理后仍含有许

35、多易生物降解的有机物。该工艺处理效果好、操作简单、稳定行高。上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池相串联的啤酒废水处理工艺具有处理效率高、运行稳定、耗能低、容易调试和易于每年的重新启动等特点。只要投加占厌氧池体积1/3的厌氧污泥菌种，就能够保证污泥菌种的平稳增长，经过3个月的调试UASB即可达到满负荷运行。整个工艺对COD的去除率达96.6%，对悬浮物的去除率达97.3%98%，该工艺非常适合啤酒废水处理中推广应用。1.3 新型接触氧化法此方法处理过程为：废水首先通过微滤机去除大部分悬浮物，出水进入调节池，然后中提升泵打入VTBR反应器中进行生化处理，通过风机强制供风使废水与填料接触，维持生化反应的

36、需氧量，VTBR反应器出水进入沉淀器，去除一部分脱落的生物膜以减轻气浮设备的处理负荷，之后流入气浮设备去除剩余的生物膜，污泥及浮渣送往污泥池浓缩后脱水。该处理工艺有以下主要特点：（1） VTBR反应器由废酒精罐改造而成，节省了投资。与钢筋混凝土结构相比，具有一次性投资低，运行稳定，处理效果好等特点。（2） 冬季运行时，在VTBR反应器外部加了一层保温材料，使罐中始终保持较高温度，提高了生物的活性。（3） 因VTBR反应器高达10m左右，水深大，所选风机为高压风机，风压为98kpa，N=75w,耗电量大。1.4 生物接触氧化法该工艺采用水解酸化作为生物接触氧化的预处理，水解酸化菌通过新陈代谢将水中的固体物质水解为溶解性物质，将大分子有机物降解