水處理工程二

1、department of environmental science and engineering水處理工程（二）水處理工程（二）department of environmental science and engineering水處理工程水處理工程生化處理1對廢水生物處理的原理及各種工藝進行全面介紹對廢水生物處理的原理及各種工藝進行全面介紹1對影響微生物代謝過程的因素進行介紹對影響微生物代謝過程的因素進行介紹1對在廢水處理過程中起主要作用的微生物進行介紹對在廢水處理過程中起主要作用的微生物進行介紹1對控制和影響微生物生長及廢水處理動力學的關(guān)鍵對控制和影響微生物生長及廢水處理動力學的關(guān)鍵

2、因素進行討論因素進行討論本課程的主要內(nèi)容本課程的主要內(nèi)容department of environmental science and engineering參考書目參考書目& 排水工程排水工程，第四版，張自杰等，中國建筑工業(yè)出版社，第四版，張自杰等，中國建筑工業(yè)出版社，1996&水處理工程水處理工程，第一版，顧夏聲等，清華大學出版社，第一版，顧夏聲等，清華大學出版社，1985&廢水生物處理數(shù)學模型廢水生物處理數(shù)學模型，第二版，顧夏聲，清華大學出版社，第二版，顧夏聲，清華大學出版社，1995&wastewater engineeringtreatmentl an

3、d reuse，fourth edition, metcalf & eddy inc. copyright 2003 by the mcgraw-hill companies inc.& 現(xiàn)代廢水生物處理新技術(shù)現(xiàn)代廢水生物處理新技術(shù)，錢易等，中國科技出版社，錢易等，中國科技出版社，1993&環(huán)境工程設計手冊環(huán)境工程設計手冊之之水污染控制篇水污染控制篇& 水污染治理工程水污染治理工程，黃銘榮、胡紀萃，高教出版社，黃銘榮、胡紀萃，高教出版社，1995& 水處理微生物學水處理微生物學，第三版，顧夏聲等，中國建筑工業(yè)出版社，第三版，顧夏聲等，中國建筑工業(yè)出版社，

4、1998& 當代給水與廢水處理原理當代給水與廢水處理原理，許保玖，高教出版社，許保玖，高教出版社，1991department of environmental science and engineering 課課 程程 內(nèi)內(nèi) 容容1 1 廢水生化處理理論基礎(chǔ)廢水生化處理理論基礎(chǔ)2 2 活性污泥法活性污泥法3 3 生物膜法生物膜法4 4 厭氧生物處理厭氧生物處理5 5 廢水生物脫氮除磷技術(shù)廢水生物脫氮除磷技術(shù)6 6 污泥的處理與處置污泥的處理與處置department of environmental science and engineering興趣是最好的老師n1、影響水處理微生物

5、生長的主要因素？n2、酶反應的基本特點？米門公式是污水生物處理動力學建立的基礎(chǔ)方程!n3、概略了解微生物廢水處理方法的分類！n4、污水處理中主要起作用的微生物類型有哪些？n5、廢水的可生化性衡量污水的什么特性？department of environmental science and engineering 1 1 廢水廢水生化處理理論基礎(chǔ)生化處理理論基礎(chǔ)1.1 1.1 簡簡 介介1.2 1.2 基本理論基本理論1.3 1.3 酶及酶反應酶及酶反應1.4 1.4 廢水生化處理方法廢水生化處理方法1.5 1.5 生物處理中的重要微生物生物處理中的重要微生物1.6 1.6 廢水的可生化性廢水的

6、可生化性department of environmental science and engineering1.1 1.1 簡簡 介介1污水生物處理的原理污水生物處理的原理1污水生物處理的作用及重要性污水生物處理的作用及重要性1污水的來源及危害污水的來源及危害1我國城市污水處理的發(fā)展及現(xiàn)狀我國城市污水處理的發(fā)展及現(xiàn)狀廢水生化處理理論基礎(chǔ)department of environmental science and engineering1.1 1.1 簡簡 介介廢水生化處理理論基礎(chǔ)污水生物處理的原理污水生物處理的原理污染物污染物水體的自凈作用稀釋稀釋水解水解光解光解氧化氧化微生物的降解微生物

7、的降解凈化凈化主要作用主要作用o2department of environmental science and engineering1.1 1.1 簡簡 介介廢水生化處理理論基礎(chǔ)污水生物處理的原理污水生物處理的原理稀釋稀釋水解水解光解光解氧化氧化微生物的降解主要作用污染物污染物污染物污染物o2未凈化未凈化水體污染水體污染主要作用微生物的降解微生物的降解污染物污染物department of environmental science and engineering1.1 1.1 簡簡 介介廢水生化處理理論基礎(chǔ)污水生物處理的原理污水生物處理的原理稀釋稀釋水解水解光解光解氧化氧化o2o2o2微

8、生物的降解微生物的降解微生物的降解微生物的降解微生物的降解微生物的降解凈化（工程化）凈化（工程化）污染物污染物污染物污染物污染物污染物department of environmental science and engineering1.1 1.1 簡簡 介介廢水生化處理理論基礎(chǔ)污水生物處理的作用及重要性污水生物處理的作用及重要性（1）去除有機物（以）去除有機物（以cod或或bod5表示）表示），去除其它無機營養(yǎng)元素如去除其它無機營養(yǎng)元素如n、p等；等；（2）絮凝沉淀和降解膠體狀固體物；）絮凝沉淀和降解膠體狀固體物；（3）穩(wěn)定有機物。）穩(wěn)定有機物。微生物在廢水生物處理中的作用微生物在廢水生物

9、處理中的作用department of environmental science and engineering1.1 1.1 簡簡 介介廢水生化處理理論基礎(chǔ)污水生物處理的重要性污水生物處理的重要性城市污水中約有城市污水中約有60%以上的有機物只有用生物法去除才最以上的有機物只有用生物法去除才最經(jīng)濟；經(jīng)濟；廢水中氮的去除一般來說只有依靠生物法；廢水中氮的去除一般來說只有依靠生物法；目前世界上已建成的城市污水處理廠有目前世界上已建成的城市污水處理廠有90%以上是生物處以上是生物處理法；理法；大多數(shù)工業(yè)廢水處理廠也是以生物法為主體的。大多數(shù)工業(yè)廢水處理廠也是以生物法為主體的。污水生物處理的作用及

10、重要性污水生物處理的作用及重要性department of environmental science and engineering1.1 1.1 簡簡 介介廢水生化處理理論基礎(chǔ)污水生物處理的重要性污水生物處理的重要性1）有機物在廢水中的存在形式及其主要去除方法）有機物在廢水中的存在形式及其主要去除方法顆粒狀有機物顆粒狀有機物(1 m)膠體狀有機物膠體狀有機物(1nm100nm)溶解性有機物溶解性有機物(1nm)機械沉淀法機械沉淀法不能采用機械沉淀法去除不能采用機械沉淀法去除分子狀態(tài)存在于水中分子狀態(tài)存在于水中生物法處理的主要對象生物法處理的主要對象污水生物處理的作用及重要性污水生物處理的作

11、用及重要性department of environmental science and engineering1.1 1.1 簡簡 介介廢水生化處理理論基礎(chǔ)污水生物處理的重要性污水生物處理的重要性2）生物處理在廢水處理程度的分級階段）生物處理在廢水處理程度的分級階段一級處理一級處理預處理或前處理預處理或前處理二級處理二級處理生物處理生物處理三級處理三級處理深度處理深度處理大量去除膠體狀和溶解狀有機大量去除膠體狀和溶解狀有機物，保證出水達標排放物，保證出水達標排放各種形式的生物處理工藝各種形式的生物處理工藝污水生物處理的作用及重要性污水生物處理的作用及重要性department of envi

12、ronmental science and engineering1.1 1.1 簡簡 介介污水的來源及危害污水的來源及危害石化廢水：石化廢水：12m3廢水廢水/噸原油，噸原油，cod=100010多萬多萬mg/l啤酒廢水：啤酒廢水：820m3廢水廢水/m3酒，酒，cod = 20003500mg/l酒精廢水：酒精廢水：1215 m3廢水廢水/m3酒，酒，cod = 36 萬萬mg/l味精廢水：味精廢水：2535 m3廢水廢水/噸味精，噸味精，cod = 610 萬萬mg/l造紙黑液：造紙黑液：120600 m3廢水廢水/噸紙漿，噸紙漿，cod = 1015萬萬mg/l生活污水生活污水工業(yè)廢水

13、工業(yè)廢水cod = 400500mg/l, bod5 = 200300mg/l主要有石油化工、輕工、食品等行業(yè)主要有石油化工、輕工、食品等行業(yè)來源來源廢水生化處理理論基礎(chǔ)department of environmental science and engineering1.1 1.1 簡簡 介介污水的來源及危害污水的來源及危害有毒有毒 直接危害水生生物及人類直接危害水生生物及人類慢性中毒慢性中毒 直接危害水生生物及人類直接危害水生生物及人類三致三致 致癌、致畸、致突變等，嚴重危害人類的健康致癌、致畸、致突變等，嚴重危害人類的健康危害危害有機物污染的危害消耗水中的溶解氧消耗水中的溶解氧do 水

14、生生物受害水生生物受害 水質(zhì)變差水質(zhì)變差無毒的有機物無毒的有機物有毒的有機物有毒的有機物廢水生化處理理論基礎(chǔ)department of environmental science and engineering1.1 1.1 簡簡 介介污水的來源及危害污水的來源及危害危害危害有機物污染的危害有機污染的三個層次有機污染的三個層次影響觀感、灌溉、農(nóng)漁業(yè)生產(chǎn)影響觀感、灌溉、農(nóng)漁業(yè)生產(chǎn)污染水源地，造成生活用水危機污染水源地，造成生活用水危機地下水水質(zhì)也會受到影響地下水水質(zhì)也會受到影響污染的現(xiàn)狀污染的現(xiàn)狀x地表水：地表水： 全國全國532532條河流中條河流中80%80%以上已受嚴重污染以上已受嚴重污染

15、 “三河三河”： 即海河、即海河、 淮河、遼河；淮河、遼河；“三湖三湖”：即太湖、巢湖、滇池：即太湖、巢湖、滇池x近海海域：近海海域： 赤潮逐年增多赤潮逐年增多x地下水：地下水： 如齊魯石化如齊魯石化廢水生化處理理論基礎(chǔ)department of environmental science and engineering1.1 1.1 簡簡 介介我國城市污水處理的發(fā)展及現(xiàn)狀我國城市污水處理的發(fā)展及現(xiàn)狀生活污水：生活污水：家庭生活污水家庭生活污水 醫(yī)院污水醫(yī)院污水（經(jīng)過消毒處理后）經(jīng)過消毒處理后） 公共設施污水（如電影院、辦公樓、餐廳等）公共設施污水（如電影院、辦公樓、餐廳等）工業(yè)廢水工業(yè)廢水經(jīng)

16、過一定預處理之后經(jīng)過一定預處理之后初雨徑流初雨徑流當排水系統(tǒng)為合流制時當排水系統(tǒng)為合流制時其它其它廢水生化處理理論基礎(chǔ)城市污水的定義城市污水的定義城市污水一般是指通過城市下水道收集到的所有污水城市污水的組成城市污水的組成department of environmental science and engineering1.1 1.1 簡簡 介介我國城市污水處理的發(fā)展及現(xiàn)狀我國城市污水處理的發(fā)展及現(xiàn)狀始于二十世紀始于二十世紀7070年代年代利用郊區(qū)的坑塘洼地、廢河道、沼澤地等稍加整修或圍堤筑壩，建成穩(wěn)定塘，對城市污水進行凈化處理在全國已建成各種類型的穩(wěn)定塘有38座，日處理城市污水約173萬m3

17、。其中生活污水量占一半，其余包括石油、化工、造紙、印染等多種工業(yè)廢水。department of environmental science and engineering1.1 1.1 簡簡 介介我國城市污水處理的發(fā)展及現(xiàn)狀我國城市污水處理的發(fā)展及現(xiàn)狀8080年代，日益重視，有了較快發(fā)展年代，日益重視，有了較快發(fā)展國家適時調(diào)整政策，推動了一大批城市污水處理設施的興建。我國第一座大型城市污水處理廠天津市紀莊子污水處理廠于1982年破土動工，1984年4月28日竣工投產(chǎn)運行，處理規(guī)模為26萬m3/d。在此成功經(jīng)驗的帶動下，北京、上海、廣東、廣西、陜西、山西、河北、江蘇、浙江、湖北、湖南等省市根據(jù)

18、各自的具體情況分別建設了不同規(guī)模的污水處理廠幾十座。始于二十世紀始于二十世紀7070年代年代department of environmental science and engineering1.1 1.1 簡簡 介介我國城市污水處理的發(fā)展及現(xiàn)狀我國城市污水處理的發(fā)展及現(xiàn)狀“八五八五”期間，發(fā)展高潮時期間，發(fā)展高潮時期期l排水系統(tǒng)配套：到1995年，我國城市排水系統(tǒng)排水管道長度約為110062km，按服務面積計算，城市排水管網(wǎng)普及率為64.8%。l處理廠建設 ：城市污水處理廠169座(其中二級生化處理廠116座)，日處理污水479萬m3，處理率8.69%。與1990年相比，城市污水處理廠增加

19、89座(其中有北京高碑店、天津東郊、石家莊橋西、廣州大坦沙、無錫蘆村、濟南等大中型城市污水處理廠)，平均每年建污水處理廠17座。 始于二十世紀始于二十世紀7070年代年代8080年代，日益重視，有了較快發(fā)展年代，日益重視，有了較快發(fā)展department of environmental science and engineering1.1 1.1 簡簡 介介我國城市污水處理的發(fā)展及現(xiàn)狀我國城市污水處理的發(fā)展及現(xiàn)狀u國家給予相應資金和技術(shù)上的支持。19961999年竣工投入運行的城市污水處理項目有22個，投資59.58億元，日處理規(guī)模371.7萬m3；在建項目109個，計劃投資161.83億元

20、，日處理規(guī)模832.0萬m3。 u據(jù)統(tǒng)計，到2000年底，全國已建設城市污水處理廠427座，其中二級處理廠282座，二級處理率約為15%。2000年用于城市污水處理工程建設的總投資約為150億元。但目前絕大多數(shù)小城鎮(zhèn)尚未建污水處理設施。始于二十世紀始于二十世紀7070年代年代8080年代，日益重視，有了較快發(fā)展年代，日益重視，有了較快發(fā)展“八五八五”期間，發(fā)展高潮時期間，發(fā)展高潮時期期“九五九五”期間，期間， “ “三河三河” ” 、“三湖三湖”、 “ “環(huán)渤海環(huán)渤?！?” 水水污染治理污染治理department of environmental science and engineerin

21、g1.1 1.1 簡簡 介介我國城市污水處理的發(fā)展及現(xiàn)狀我國城市污水處理的發(fā)展及現(xiàn)狀發(fā)展規(guī)劃根據(jù)我國國民經(jīng)濟發(fā)展計劃和水污染防治規(guī)劃中城市污水處理規(guī)劃要求：到2010年，我國城市化率將達40，城鎮(zhèn)人口總量將從現(xiàn)在的3.8億增加到6.7億，城鎮(zhèn)需水量將從目前的858億m3增加到1290億m3。污水處理率建制鎮(zhèn)不低于50，設市城市不低于60，重點城市不低于70?！笆迨濉逼陂g，期間，“三河三湖三河三湖”流域規(guī)劃新建城市污水處理工程流域規(guī)劃新建城市污水處理工程流域流域項目數(shù)項目數(shù)投資（億元）投資（億元）總處理規(guī)?？偺幚硪?guī)模(萬萬m3/d)海河流域海河流域 132214 855淮河淮河1651446

22、15遼河遼河5798464太湖太湖8493376巢湖巢湖117.850城市污水處理系統(tǒng)的城市污水處理系統(tǒng)的規(guī)劃在我國正受到越規(guī)劃在我國正受到越來越多的重視。規(guī)劃來越多的重視。規(guī)劃目標主要包括：目標主要包括：水源保護目標水源保護目標水環(huán)境質(zhì)量控制目標水環(huán)境質(zhì)量控制目標污水再生利用目標污水再生利用目標department of environmental science and engineering 1.2 1.2 污水生物處理的基本理論污水生物處理的基本理論z微生物的新陳代謝微生物的新陳代謝z微生物生長的營養(yǎng)及影響因素微生物生長的營養(yǎng)及影響因素department of environment

23、al science and engineeringdepartment of environmental science and engineering 1.2 1.2 污水生物處理的基本理論污水生物處理的基本理論微生物的新陳代謝微生物的新陳代謝有機物有機物合成代謝合成代謝氧氣氧氣co2、h2o能量等能量等分解代謝分解代謝chons +o2 co2+h2o+nh3+so42-+能量能量c、h、o、n、s+能量能量c5h7no2酶催化反應酶催化反應在正常情況下，各類微生物細胞物質(zhì)的成分相對穩(wěn)定：在正常情況下，各類微生物細胞物質(zhì)的成分相對穩(wěn)定：細菌：細菌：c c5 5h h7 7nono2 2；

24、 真菌：真菌：c c1616h h1717nono6 6藻類：藻類：c c5 5h h8 8nono2 2； 原生動物：原生動物：c c7 7h h1414nono3 3atpadpdepartment of environmental science and engineeringdepartment of environmental science and engineering 1.2 1.2 污水生物處理的基本理論污水生物處理的基本理論有機物有機物合成代謝合成代謝co2、h2o能量等能量等分解代謝分解代謝分解與合成的相互關(guān)系分解與合成的相互關(guān)系二者不可分，相互依賴二者不可分，相互依賴對

25、有機物的去除，二者都有重要貢獻對有機物的去除，二者都有重要貢獻合成量的大小，對后續(xù)處理有影響合成量的大小，對后續(xù)處理有影響污泥的處理費用一般可以占整污泥的處理費用一般可以占整個城市污水處理廠的個城市污水處理廠的40 50%微生物的新陳代謝微生物的新陳代謝氧氣氧氣department of environmental science and engineering 1.2 1.2 污水生物處理的基本理論污水生物處理的基本理論微生物的新陳代謝微生物的新陳代謝不同形式的有機物被生物降解的歷程不同結(jié)構(gòu)簡單、小分子、可溶性物質(zhì)，直接進入細胞壁；結(jié)構(gòu)復雜、大分子、膠體狀或顆粒狀的物質(zhì)，則首先被微生物吸附，

26、隨后在胞外酶的作用下被水解液化成小分子有機物，再進入細胞內(nèi)。有機物的化學結(jié)構(gòu)不同，其降解過程也會不同department of environmental science and engineering微生物生長的營養(yǎng)及影響因素微生物生長的營養(yǎng)及影響因素根據(jù)微生物對營養(yǎng)要求的不同分類根據(jù)所需碳的化學形式根據(jù)所需碳的化學形式自養(yǎng)型自養(yǎng)型異養(yǎng)型異養(yǎng)型 1.2 1.2 污水生物處理的基本理論污水生物處理的基本理論用用coco2 2或或hcohco3 3作為唯一碳源，利用作為唯一碳源，利用這些碳源構(gòu)造它們的全部含碳生這些碳源構(gòu)造它們的全部含碳生物分子的微生物（通常稱自養(yǎng)菌）物分子的微生物（通常稱自養(yǎng)菌

27、）需要攝取存在于相對復雜的還原態(tài)有需要攝取存在于相對復雜的還原態(tài)有機化合物中的碳（如葡萄糖中的碳）機化合物中的碳（如葡萄糖中的碳）的微生物（通常稱為異養(yǎng)菌）的微生物（通常稱為異養(yǎng)菌）department of environmental science and engineering 1.2 1.2 污水生物處理的基本理論污水生物處理的基本理論微生物生長的營養(yǎng)及影響因素微生物生長的營養(yǎng)及影響因素根據(jù)微生物對營養(yǎng)要求的不同分類根據(jù)所需碳的化學形式根據(jù)所需碳的化學形式根據(jù)所需的能源根據(jù)所需的能源光營養(yǎng)型光營養(yǎng)型化能營養(yǎng)型化能營養(yǎng)型自養(yǎng)型自養(yǎng)型利用光作為能源的微生物利用光作為能源的微生物利用氧化還原

28、反應提供能源的微生物利用氧化還原反應提供能源的微生物異養(yǎng)型異養(yǎng)型department of environmental science and engineering 1.2 1.2 污水生物處理的基本理論污水生物處理的基本理論微生物生長的營養(yǎng)及影響因素微生物生長的營養(yǎng)及影響因素影響微生物生長的因素最重要的是營養(yǎng)條件、溫度、ph值、溶解氧以及有毒物質(zhì)微生物的營養(yǎng)微生物的營養(yǎng)從微生物的細胞組成元素來看，碳和氮是構(gòu)成菌體成分的重要元素，從微生物的細胞組成元素來看，碳和氮是構(gòu)成菌體成分的重要元素，對無機營養(yǎng)元素，磷源是主要的，且相互間需滿足一定比例。對無機營養(yǎng)元素，磷源是主要的，且相互間需滿足一定比

29、例。廢水處理中微生物對廢水處理中微生物對碳、氮、磷碳、氮、磷三大營養(yǎng)要素的要求三大營養(yǎng)要素的要求l好氧生物處理：好氧生物處理：bod:n:p=100:5:1，碳源以，碳源以bod5值表示，值表示，n以以nh3-n計，計，p以以po4-3中的中的p計；計；l對厭氧消化處理：對厭氧消化處理：c/n比值在（比值在（1020）:1的范圍內(nèi)時，消化效率最佳的范圍內(nèi)時，消化效率最佳department of environmental science and engineering類 別最低溫度最適溫度最高溫度高溫菌3050607080中溫菌10304050常溫菌5103040低溫菌051030 1.2

30、1.2 污水生物處理的基本理論污水生物處理的基本理論微生物生長的營養(yǎng)及影響因素微生物生長的營養(yǎng)及影響因素反應溫度反應溫度根據(jù)各類微生物所適應的溫度范圍（根據(jù)各類微生物所適應的溫度范圍（0-80）高溫性（嗜熱菌）、中溫性、常溫性和低溫性（嗜冷菌）高溫性（嗜熱菌）、中溫性、常溫性和低溫性（嗜冷菌）影響微生物生長的因素最重要的是營養(yǎng)條件、溫度、ph值、溶解氧以及有毒物質(zhì)department of environmental science and engineering 1.2 1.2 污水生物處理的基本理論污水生物處理的基本理論微生物生長的營養(yǎng)及影響因素微生物生長的營養(yǎng)及影響因素反應溫度反應溫度v

31、微生物的全部生長過程都取決于化學反應，而這些反應速率都受溫度微生物的全部生長過程都取決于化學反應，而這些反應速率都受溫度的影響。在最低生長溫度和最適溫度范圍內(nèi)，的影響。在最低生長溫度和最適溫度范圍內(nèi)， 若反應溫度升高，則反若反應溫度升高，則反應速率增快，微生物增長速率也隨之增加，處理效果相應提高。應速率增快，微生物增長速率也隨之增加，處理效果相應提高。v溫度超高時，使微生物的蛋白質(zhì)變性及酶系統(tǒng)遭到破壞而失去活性，溫度超高時，使微生物的蛋白質(zhì)變性及酶系統(tǒng)遭到破壞而失去活性，導致發(fā)生凝固而使微生物死亡。導致發(fā)生凝固而使微生物死亡。 v在廢水的好氧處理中以中溫性為主（在廢水的好氧處理中以中溫性為主（

32、20203535），厭氧處理中以中溫），厭氧處理中以中溫性（性（25254040）和高溫性（）和高溫性（50506060）為主。）為主。影響微生物生長的因素最重要的是營養(yǎng)條件、溫度、ph值、溶解氧以及有毒物質(zhì)department of environmental science and engineering 1.2 1.2 污水生物處理的基本理論污水生物處理的基本理論微生物生長的營養(yǎng)及影響因素微生物生長的營養(yǎng)及影響因素ph值值l廢水生物處理中通常為微生物的混合群體所以可以在較廢水生物處理中通常為微生物的混合群體所以可以在較寬的寬的phph值范圍內(nèi)進行，但要取得較好的處理效果，則需控制值范圍內(nèi)

33、進行，但要取得較好的處理效果，則需控制在較窄的在較窄的phph范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。l一般一般好氧生化處理好氧生化處理phph值可在值可在6.56.58.58.5之間變化之間變化，厭氧生物厭氧生物處理要求較嚴格，處理要求較嚴格，phph值在值在 6.76.77.47.4之間之間l一級處理后排出廢水的一級處理后排出廢水的phph值變化較大時，應設調(diào)節(jié)池。值變化較大時，應設調(diào)節(jié)池。影響微生物生長的因素最重要的是營養(yǎng)條件、溫度、ph值、溶解氧以及有毒物質(zhì)department of environmental science and engineering 1.2 1.2 污水生物處理的基本理論污水生物處理

34、的基本理論微生物生長的營養(yǎng)及影響因素微生物生長的營養(yǎng)及影響因素溶解氧溶解氧影響微生物生長的因素最重要的是營養(yǎng)條件、溫度、ph值、溶解氧以及有毒物質(zhì)根據(jù)微生物對氧的要求，可分為好氧微生物、厭氧微生物根據(jù)微生物對氧的要求，可分為好氧微生物、厭氧微生物及兼性微生物。及兼性微生物。u好氧微生物：溶解氧濃度在好氧微生物：溶解氧濃度在2 24mg/l4mg/l左右為宜。左右為宜。u厭氧微生物：隔絕空氣厭氧微生物：隔絕空氣, ,脫氫酶活化的氫與氧結(jié)合形成脫氫酶活化的氫與氧結(jié)合形成h h2 2o o2 2，厭氧微生物缺乏分解，厭氧微生物缺乏分解h h2 2o o2 2酶。酶。department of env

35、ironmental science and engineering 1.2 1.2 污水生物處理的基本理論污水生物處理的基本理論微生物生長的營養(yǎng)及影響因素微生物生長的營養(yǎng)及影響因素影響微生物生長的因素最重要的是營養(yǎng)條件、溫度、ph值、溶解氧以及有毒物質(zhì)有毒物質(zhì)有毒物質(zhì)工業(yè)廢水中含有對微生物具有抑制和殺害作用的化學物質(zhì)，工業(yè)廢水中含有對微生物具有抑制和殺害作用的化學物質(zhì)，即有毒物質(zhì)。即有毒物質(zhì)。 重金屬類重金屬類 有機物類有機物類 無機物類無機物類department of environmental science and engineering有毒物質(zhì)有毒物質(zhì)允許濃度允許濃度有毒物質(zhì)有毒物

36、質(zhì)允許濃度允許濃度銅化合物銅化合物(以以cu計計)0.5 1.0苯苯10鋅化合物鋅化合物(以以zn計計)5 13氯苯氯苯10鎳化合物鎳化合物(以以ni計計)2對苯二酚對苯二酚15鉛化合物鉛化合物(以以pb計計)1.0間苯二酚間苯二酚450銻化合物銻化合物(以以sb計計)0.2鄰苯二酚鄰苯二酚100鎘化合物鎘化合物(以以cd計計)1 5間苯三酚間苯三酚100釩化合物釩化合物(以以v計計)5鄰苯三酚鄰苯三酚100銀化合物銀化合物(以以ag計計)0.25苯胺苯胺100鉻化合物鉻化合物(以以cr計計)2 5二硝基甲苯二硝基甲苯12 (以以cr3+計計)2.7甲醛甲醛160 (以以cr6+計計)0.5乙

37、醛乙醛1000硫化物硫化物(以以s2-計計)5 25二甲苯二甲苯7 (以以h2s計計)20甲苯甲苯7氫氰酸氰化鉀氫氰酸氰化鉀1 8氯苯氯苯10硫氰化物硫氰化物36吡啶吡啶400砷化合物砷化合物(以以as3+計計)0.7 2.0烷基苯磺酸鹽烷基苯磺酸鹽15汞化合物汞化合物(以以hg計計)0.5甘油甘油5有有毒毒物物質(zhì)質(zhì)department of environmental science and engineering1.3 1.3 酶及酶反應酶及酶反應酶及其特點酶及其特點酶促反應速度酶促反應速度department of environmental science and engineerin

38、g1.3 1.3 酶及酶反應酶及酶反應酶及其特點酶及其特點酶是由活細胞產(chǎn)生的能在生物體內(nèi)和體外起催化作用的生物催化酶是由活細胞產(chǎn)生的能在生物體內(nèi)和體外起催化作用的生物催化劑。酶有單成分酶和雙成分酶之分劑。酶有單成分酶和雙成分酶之分酶具有一般無機催化劑所共有的特點，更有其獨具的特殊性能，酶具有一般無機催化劑所共有的特點，更有其獨具的特殊性能，主要有以下表現(xiàn)：主要有以下表現(xiàn)： 催化效率高；比一般化學催化劑速度高催化效率高；比一般化學催化劑速度高106103倍倍 專屬性；對其作用底物的嚴格的選擇性專屬性；對其作用底物的嚴格的選擇性 對環(huán)境條件極為敏感。就是一種蛋白質(zhì)組成。對環(huán)境條件極為敏感。就是一種

39、蛋白質(zhì)組成。 另外，酶能在常溫、常壓和中性環(huán)境下進行催化反應，而一另外，酶能在常溫、常壓和中性環(huán)境下進行催化反應，而一般非酶催化劑往往需要在高溫、高壓的環(huán)境下才能使催化反應般非酶催化劑往往需要在高溫、高壓的環(huán)境下才能使催化反應正常進行。正常進行。department of environmental science and engineering1.3 1.3 酶及酶反應酶及酶反應酶促反應速度酶促反應速度酶催化反應酶催化反應也稱為酶促反應、酶反應。也稱為酶促反應、酶反應。反應速度受酶濃度、基質(zhì)濃度、反應速度受酶濃度、基質(zhì)濃度、ph值、值、 溫度、反應產(chǎn)物、活溫度、反應產(chǎn)物、活化劑和抑制劑等因素

40、的影響化劑和抑制劑等因素的影響中間產(chǎn)物學說中間產(chǎn)物學說：酶促反應分兩步進行，首先酶與底物形成中間：酶促反應分兩步進行，首先酶與底物形成中間絡合物，這個反應可逆，然后絡合物再分解為產(chǎn)物和游離態(tài)酶。絡合物，這個反應可逆，然后絡合物再分解為產(chǎn)物和游離態(tài)酶。米凱利斯（michaelis）和門坦(menten)利用純酶做大量實驗研究，提出米-門方程epessekk321kdepartment of environmental science and engineeringsksvvmmax米門公式（1913）michaelismentenv 酶反應速度；vmax 最大酶反應速度；s 基質(zhì)濃度；km 米氏

41、常數(shù)?；|(zhì)濃度（s）酶反應速度（v）max21vmaxv一級反應區(qū)（n=1）混合級反應區(qū)（0n1）零級反應區(qū)（n=0）km1.3 1.3 酶及酶反應酶及酶反應酶促反應速度酶促反應速度department of environmental science and engineering1.3 1.3 酶及酶反應酶及酶反應酶促反應速度酶促反應速度基質(zhì)濃度（s）酶反應速度（v）max21vmaxv一級反應區(qū)（n=1）混合級反應區(qū)（0n1）零級反應區(qū)（n=0）kmsksvvmmax米門公式（1913）michaelismenten1maxvvskm當當v=1/2vmax時，時，km=s， km是是v=

42、1/2vmax時的底物濃時的底物濃度，所以又稱半速度常數(shù)度，所以又稱半速度常數(shù)底物濃度底物濃度s很大時，很大時，km+ss，v=vmax，零級反應，零級反應底物濃度底物濃度s較小時，較小時， km+skm ，酶反應速度，酶反應速度和底物濃度成正比，一級反應和底物濃度成正比，一級反應skvvmmaxdepartment of environmental science and engineering1.4 1.4 廢水生化處理方法廢水生化處理方法生物處理法生物處理法厭氧處理厭氧處理好氧處理好氧處理人工條件下人工條件下自然條件下自然條件下土壤凈化土壤凈化水體自凈水體自凈固著生物法固著生物法懸浮生物

43、法懸浮生物法厭氧塘厭氧塘高溫堆肥高溫堆肥人工條件下人工條件下自然條件下自然條件下固著生物法固著生物法懸浮生物法懸浮生物法department of environmental science and engineering 1.5 1.5 生物處理中的重要微生物生物處理中的重要微生物!細菌細菌!真菌真菌!原生動物和后生動物原生動物和后生動物department of environmental science and engineering細菌細菌 單細胞原生生物，以可溶性有機物為食。單細胞原生生物，以可溶性有機物為食。 包括真細菌包括真細菌(eubacteria)和古細菌和古細菌(archa

44、ebacteria) 是廢水生物處理工程中最主要的微生物；是廢水生物處理工程中最主要的微生物；根據(jù)需氧情況不同：根據(jù)需氧情況不同： 好氧細菌、兼性細菌和厭氧細菌；好氧細菌、兼性細菌和厭氧細菌；根據(jù)能源碳源利用情況的不同：根據(jù)能源碳源利用情況的不同： 光合細菌光合細菌光能自養(yǎng)菌、光能異養(yǎng)菌；光能自養(yǎng)菌、光能異養(yǎng)菌； 非光合細菌非光合細菌化能自養(yǎng)菌、化能異養(yǎng)菌化能自養(yǎng)菌、化能異養(yǎng)菌根據(jù)生長溫度的不同：根據(jù)生長溫度的不同： 低溫菌、常溫菌、中溫菌和高溫菌低溫菌、常溫菌、中溫菌和高溫菌 1.5 1.5 生物處理中的重要微生物生物處理中的重要微生物細菌細菌department of environmen

45、tal science and engineering 1.5 1.5 生物處理中的重要微生物生物處理中的重要微生物真菌真菌一種多細胞、非光合的異養(yǎng)型原生生物，也有單細胞的。一種多細胞、非光合的異養(yǎng)型原生生物，也有單細胞的。前者霉菌，后者為酵母菌前者霉菌，后者為酵母菌真菌的三個主要特點：真菌的三個主要特點：1)能在低溫和低能在低溫和低ph值的條件生長值的條件生長2)在生長過程中對氮的要求較低（是一般細菌的在生長過程中對氮的要求較低（是一般細菌的1/2）3)能降解纖維素能降解纖維素真菌在廢水處理中的應用：真菌在廢水處理中的應用：1)處理某些特殊工業(yè)廢水處理某些特殊工業(yè)廢水2)固體廢棄物的堆肥處理

46、固體廢棄物的堆肥處理department of environmental science and engineering 1.5 1.5 生物處理中的重要微生物生物處理中的重要微生物原生動物和后生動物原生動物和后生動物l原生動物原生動物主要以細菌為食；肉足類、鞭毛類、孢子蟲類、纖主要以細菌為食；肉足類、鞭毛類、孢子蟲類、纖毛類、吸管類；毛類、吸管類；其種屬和數(shù)量隨處理出水的水質(zhì)而變化，可作為指示生物其種屬和數(shù)量隨處理出水的水質(zhì)而變化，可作為指示生物l后生動物后生動物以原生動物為食；輪蟲、甲殼類、線蟲。以原生動物為食；輪蟲、甲殼類、線蟲。也可作為也可作為指示生物指示生物活性污泥中，輪蟲的數(shù)量是

47、處理效果良好與否的標志。氧化塘活性污泥中，輪蟲的數(shù)量是處理效果良好與否的標志。氧化塘中，甲殼類動物存在，表明處理效果好中，甲殼類動物存在，表明處理效果好department of environmental science and engineering1.6 1.6 廢水的可生化性廢水的可生化性l廢水中所含的污染物通過微生物的生命活動來改變污染物的廢水中所含的污染物通過微生物的生命活動來改變污染物的化學結(jié)構(gòu)，從而改變污染物的化學和物理性能所能達到的程度化學結(jié)構(gòu)，從而改變污染物的化學和物理性能所能達到的程度了解污染物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)能否在生物作用下分解到環(huán)境所能允許了解污染物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)能否在生物

48、作用下分解到環(huán)境所能允許的結(jié)構(gòu)形態(tài)的結(jié)構(gòu)形態(tài)! !是否有足夠快的分解速度是否有足夠快的分解速度不研究分解生成什么產(chǎn)物，即使是有機物被生物污泥吸附而去除不研究分解生成什么產(chǎn)物，即使是有機物被生物污泥吸附而去除! !也可以也可以! !表表12-412-4各類有機物的可將降解性及其特例各類有機物的可將降解性及其特例研究目的研究目的department of environmental science and engineering1.6 1.6 廢水的可生化性廢水的可生化性注意點注意點（1）一些有機物在低濃度時毒性較小，可以被微生物所降）一些有機物在低濃度時毒性較小，可以被微生物所降解，高濃度時有強

49、烈的毒性。酚、氰、苯如此解，高濃度時有強烈的毒性。酚、氰、苯如此（2）多種污染物混合后出現(xiàn)復合、聚合等現(xiàn)象，增大抗降）多種污染物混合后出現(xiàn)復合、聚合等現(xiàn)象，增大抗降解性，不能用單一成分判定其生化處理難易程度；解性，不能用單一成分判定其生化處理難易程度；（3）微生物的種屬是極為重要的影響因素。采用特效菌種）微生物的種屬是極為重要的影響因素。采用特效菌種和變異菌種處理有毒廢水。和變異菌種處理有毒廢水。（4）ph值值 、水溫、溶解氧、重金屬離子等環(huán)境因素影響。、水溫、溶解氧、重金屬離子等環(huán)境因素影響。department of environmental science and engineerin

50、g分類分類方法方法方法要點方法要點方法評價方法評價 根據(jù)氧化所根據(jù)氧化所耗氧量耗氧量水質(zhì)指標法水質(zhì)指標法采用采用bod5/cod作為有機物評價指標。方法改進：日本通產(chǎn)省作為有機物評價指標。方法改進：日本通產(chǎn)省測試法，以測試法，以thod代替代替cod，采用，采用bod自動測定儀測定有機物自動測定儀測定有機物28天的生化需氧量，并以天的生化需氧量，并以bod28/thod來評價有機物的生物降來評價有機物的生物降解性能；解性能；比較簡單，但精度不高，比較簡單，但精度不高，可粗略反映有機物的降解可粗略反映有機物的降解性能；性能；瓦呼儀法瓦呼儀法根據(jù)有機物的生化呼吸線與內(nèi)源呼吸線的比較來判斷有機物的根

51、據(jù)有機物的生化呼吸線與內(nèi)源呼吸線的比較來判斷有機物的生物降解性能。測試時，接種物可采用活性污泥，接種量為生物降解性能。測試時，接種物可采用活性污泥，接種量為1 3 gss/l；較好地反應微生物氧化分較好地反應微生物氧化分解特性，但試驗水量少，解特性，但試驗水量少，對結(jié)果有影響；對結(jié)果有影響； 根據(jù)有機物根據(jù)有機物的去除效果的去除效果靜置燒瓶篩選靜置燒瓶篩選試驗試驗以以10ml沉淀后的生活污水上清液作為接種物，沉淀后的生活污水上清液作為接種物，90ml含有含有5mg酵酵母膏和母膏和5mg受試物的受試物的bod標準稀釋水作為反應液，兩者混合，標準稀釋水作為反應液，兩者混合，室溫下培養(yǎng)，室溫下培養(yǎng)，

52、1周后測受試物濃度，并以該培養(yǎng)液作為下周培周后測受試物濃度，并以該培養(yǎng)液作為下周培養(yǎng)的接種物，如此連續(xù)養(yǎng)的接種物，如此連續(xù)4周，同時進行已知降解化合物的對照周，同時進行已知降解化合物的對照試驗；試驗；操作簡單，但在靜態(tài)條件操作簡單，但在靜態(tài)條件下混合及充氧不好；下混合及充氧不好；振蕩培養(yǎng)試驗振蕩培養(yǎng)試驗法法在燒瓶中加入接種物、營養(yǎng)液及受試物等，在一定溫度下振蕩在燒瓶中加入接種物、營養(yǎng)液及受試物等，在一定溫度下振蕩培養(yǎng)，在不同的反應時間內(nèi)測定反應液中受試物含量，以評價培養(yǎng)，在不同的反應時間內(nèi)測定反應液中受試物含量，以評價受試物的生物降解性；受試物的生物降解性；生物作用條件好，但吸附生物作用條件好

53、，但吸附對測定有影響；對測定有影響；半連續(xù)活性污半連續(xù)活性污泥法泥法測試時，采用試驗組及對照組二套反應器間歇運行，測定反應測試時，采用試驗組及對照組二套反應器間歇運行，測定反應器內(nèi)器內(nèi)cod、tod或或doc的變化，通過二套反應器結(jié)果的比較的變化，通過二套反應器結(jié)果的比較來評價；來評價；試驗結(jié)果可靠，但仍不能試驗結(jié)果可靠，但仍不能模擬處理廠實際運行條件；模擬處理廠實際運行條件；活性污泥模型活性污泥模型試驗試驗模擬連續(xù)流活性污泥法生物處理工藝，采用試驗組與對照組，模擬連續(xù)流活性污泥法生物處理工藝，采用試驗組與對照組，通過兩套系統(tǒng)對比和分析來評價；通過兩套系統(tǒng)對比和分析來評價；結(jié)果最為可靠，但方法

54、較結(jié)果最為可靠，但方法較復雜；復雜；根據(jù)根據(jù)co2量量斯特姆測試法斯特姆測試法采用活性污泥上清液作為接種液，反應時間采用活性污泥上清液作為接種液，反應時間28天，溫度天，溫度25 c，有機物降解以有機物降解以co2產(chǎn)量占理論產(chǎn)量占理論co2產(chǎn)量的百分率來判斷；產(chǎn)量的百分率來判斷；系統(tǒng)復雜，可反映有機物系統(tǒng)復雜，可反映有機物的無機化程度；的無機化程度；根據(jù)微生物根據(jù)微生物生理生化指生理生化指標標主要有：主要有：atp測試法、脫氫酶測試法、細菌標準平板計數(shù)測試法等測試法、脫氫酶測試法、細菌標準平板計數(shù)測試法等試驗結(jié)果可靠，但測試程試驗結(jié)果可靠，但測試程序較為復雜。序較為復雜。確定有機物生物降解性能

55、的方法department of environmental science and engineering1.6 1.6 廢水的可生化性廢水的可生化性測定方法：耗氧速率法測定方法：耗氧速率法（1 1）有氧條件下，微生物代謝底物時需要消耗氧）有氧條件下，微生物代謝底物時需要消耗氧（2 2）耗氧曲線）耗氧曲線 ：耗氧速度或累積耗氧量隨時間變化：耗氧速度或累積耗氧量隨時間變化的曲線的曲線（3 3）底物耗氧曲線）底物耗氧曲線 ：投加底物測得的好氧曲線：投加底物測得的好氧曲線（4 4）內(nèi)源呼吸曲線）內(nèi)源呼吸曲線 ：處于內(nèi)源呼吸期的污泥耗氧曲：處于內(nèi)源呼吸期的污泥耗氧曲線線l微生物生化活性、溫度、微生物

56、生化活性、溫度、phph值不變的情況下，耗氧值不變的情況下，耗氧速度將隨可生物降解有機物濃度的提高而提高，可用速度將隨可生物降解有機物濃度的提高而提高，可用好氧速率來評價廢水的可生化性好氧速率來評價廢水的可生化性department of environmental science and engineering耗氧量隨時間變化作圖： l內(nèi)源呼吸曲線：耗氧量僅與微生物濃度有關(guān)，較長的一段時間內(nèi)耗氧速度恒定，所以內(nèi)源呼吸線為一條直線l若有機物耗氧曲線和其重合-無分解；也無抑制無分解；也無抑制a內(nèi)源呼吸曲線時間(d)耗氧量(mg/l)0department of environmental sci

57、ence and engineeringb基質(zhì)耗氧曲線（底物）a內(nèi)源呼吸曲線時間(d)耗氧量(mg/l)lb為可降解有機污染物的耗氧曲線。始終在a曲線上方。l開始時，反應器內(nèi)有機污染物濃度高，微生物代謝快，耗氧速度也大；隨著有機物濃度減小，耗氧速度下降，最后進入呼吸期，與a曲線平行 0department of environmental science and engineeringc基質(zhì)耗氧曲線（底物）b基質(zhì)耗氧曲線（底物）a內(nèi)源呼吸曲線時間(d)耗氧量(mg/l)nc對微生物有抑制作用的有機污染物的耗氧曲線。n越接近橫坐標，離內(nèi)源呼吸線越遠，廢水中對微生物抑制作用的物質(zhì)毒性越強 0dep

58、artment of environmental science and engineering根據(jù)作圖結(jié)果評價其可生化性：nb類耗氧曲線相應的廢水是可生物處理的n在一定時間內(nèi)，b與a之間間距越大，廢水中有機污染物越容易降解！n曲線b上微生物進入內(nèi)源呼吸的時間ta，可以認為微生物氧化分解廢水中可生物降解有機物所需要的時間。n氧化分解效率如何計算氧化分解效率如何計算？department of environmental science and engineeringc基質(zhì)耗氧曲線（底物）b基質(zhì)耗氧曲線（底物）a內(nèi)源呼吸曲線時間(d)耗氧量(mg/l)at1o2o%10021codmlssooe廢水中有