水環(huán)境污染控制與治理的微生物原理

1、n第一節(jié)第一節(jié)污、廢水生物處理中的生態(tài)系統(tǒng)污、廢水生物處理中的生態(tài)系統(tǒng)n第二節(jié)第二節(jié)活性污泥絲狀膨脹和絲狀膨脹控制對(duì)策活性污泥絲狀膨脹和絲狀膨脹控制對(duì)策n第三節(jié)第三節(jié) 厭氧環(huán)境中活性污泥和生物膜的微生物厭氧環(huán)境中活性污泥和生物膜的微生物群落群落第九章第九章 水環(huán)境污染控制與治理的生態(tài)水環(huán)境污染控制與治理的生態(tài) 工程及微生物學(xué)原理工程及微生物學(xué)原理n重點(diǎn)掌握重點(diǎn)掌握：污、廢水生物處理中的生態(tài)污、廢水生物處理中的生態(tài)系統(tǒng)組成、降解污染物機(jī)理、厭氧三階系統(tǒng)組成、降解污染物機(jī)理、厭氧三階段理論。段理論。n理解：理解：活性污泥絲狀膨脹和絲狀膨脹控活性污泥絲狀膨脹和絲狀膨脹控制對(duì)策制對(duì)策； n一般了解：生

2、物處理與厭氧消化工藝。一般了解：生物處理與厭氧消化工藝。第九章第九章 水環(huán)境污染控制與治理的生態(tài)水環(huán)境污染控制與治理的生態(tài) 工程及微生物學(xué)原理工程及微生物學(xué)原理第九章第九章 水環(huán)境污染控制與治理的生態(tài)水環(huán)境污染控制與治理的生態(tài) 工程及微生物學(xué)原理工程及微生物學(xué)原理第一節(jié)第一節(jié)污、廢水生物處理中的生態(tài)系統(tǒng)污、廢水生物處理中的生態(tài)系統(tǒng)污水生物處理：污水生物處理：是利用微是利用微生物的生物代謝過(guò)程使廢生物的生物代謝過(guò)程使廢水得到凈化。水得到凈化。 城市廢水處理的一般流程城市廢水處理的一般流程廢水廢水格柵格柵沉砂池沉砂池沉淀池沉淀池生物生物處理處理二次二次沉淀池沉淀池三級(jí)三級(jí)處理處理污泥污泥處理處理垃

3、圾垃圾處理處理沉渣沉渣處理處理污泥污泥濃縮濃縮一級(jí)處理出水一級(jí)處理出水沉渣沉渣處理處理二級(jí)處理出水二級(jí)處理出水部分污泥回流三級(jí)處理出水三級(jí)處理出水mg/l污染指標(biāo)污染指標(biāo)SSCODBODNH4-NTPPH原水原水處理程度處理程度200-400200-500150-30025-603-86-9三級(jí)三級(jí)一級(jí)（預(yù)）處理一級(jí)（預(yù)）處理400500300二級(jí)二級(jí)二級(jí)處理二級(jí)處理3010030251.0一級(jí)一級(jí)三級(jí)處理三級(jí)處理206020150.5城市廢水：生活污水和工業(yè)廢水組成城市廢水：生活污水和工業(yè)廢水組成高碑店污水處理廠流程圖高碑店污水處理廠流程圖污泥處理部分（處污泥處理部分（處理費(fèi)用占理費(fèi)用占25

4、-60%）污水處理部分污水處理部分？污水生物處理分類污水生物處理分類 微生物與氧的關(guān)系微生物與氧的關(guān)系微生物在構(gòu)筑物中的狀態(tài)微生物在構(gòu)筑物中的狀態(tài)好好氧氧處處理理厭厭氧氧處處理理懸浮狀態(tài)懸浮狀態(tài):活性污泥法活性污泥法固著狀態(tài)固著狀態(tài):生物膜法生物膜法生物處理構(gòu)筑物生物處理構(gòu)筑物：為活性污泥或生物膜提供一個(gè)環(huán)境，使微生物與為活性污泥或生物膜提供一個(gè)環(huán)境，使微生物與污水在構(gòu)筑物內(nèi)形成混合體，完成凈化過(guò)程。污水在構(gòu)筑物內(nèi)形成混合體，完成凈化過(guò)程。第三章第一節(jié)第三章第一節(jié)一、好氧活性污泥法一、好氧活性污泥法n由好氧微生物由好氧微生物, ,兼性厭氧微生物（少量厭兼性厭氧微生物（少量厭氧微生物）與污水中有

5、機(jī)或無(wú)機(jī)固體物氧微生物）與污水中有機(jī)或無(wú)機(jī)固體物混凝交織在一起形成的絮狀體。具有混凝交織在一起形成的絮狀體。具有生生物活性物活性, ,有吸附、氧化有機(jī)物的能力有吸附、氧化有機(jī)物的能力。第三章第一節(jié)第三章第一節(jié)8活活性性污污泥泥示示意意圖圖9（一）（一）好氧活性污泥中的微生物群落好氧活性污泥中的微生物群落1.好氧活性污泥的組成和性狀好氧活性污泥的組成和性狀性質(zhì)：通常為黃褐色絮狀顆粒， 其直徑一般為0.022mm， 含水率一般為99.299.8， 密度一般為1.0021.006g/cm3， 有生物活性有吸附、氧化有機(jī)物的能力狀態(tài)：懸浮狀態(tài) 活性的微生物活性的微生物( (Ma) )Theactive

6、biomass;微生物自身氧化的殘留物微生物自身氧化的殘留物( (Me) )Thecelldebris,endogenousdecay;吸附在活性污泥上不能被生物降解的有機(jī)物吸附在活性污泥上不能被生物降解的有機(jī)物( (Mi) )Thenon-biodegradableorganicmatterintheinfluentwastewater;無(wú)機(jī)物無(wú)機(jī)物( (Mii) )組成組成Theinorganicmatterintheinfluentwastewater1.好氧活性污泥的組成和性狀好氧活性污泥的組成和性狀其中其中微生物是活性污泥的主要組成部分微生物是活性污泥的主要組成部分?；钚晕勰嘀械奈?。

7、活性污泥中的微生物又是由細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等多種微生生物又是由細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等多種微生物群體相結(jié)合所組成的一個(gè)生態(tài)系。物群體相結(jié)合所組成的一個(gè)生態(tài)系。組成：11其中其中微生物是活性污泥的主要組成部分微生物是活性污泥的主要組成部分?；钚??；钚晕勰嗟纳锵嗍謴?fù)雜，除污泥的生物相十分復(fù)雜，除大量細(xì)菌大量細(xì)菌以外，尚有以外，尚有真菌、單胞藻類、原生動(dòng)物真菌、單胞藻類、原生動(dòng)物、還可見(jiàn)到、還可見(jiàn)到后生動(dòng)物后生動(dòng)物如輪蟲(chóng)、線蟲(chóng)等。如輪蟲(chóng)、線蟲(chóng)等。也認(rèn)為：其中微生物是由也認(rèn)為：其中微生物是由細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等物、后生動(dòng)物等多種微生物群體相結(jié)合所組

8、成的多種微生物群體相結(jié)合所組成的一個(gè)生態(tài)系。一個(gè)生態(tài)系。2.好氧活性污泥中的微生物群落好氧活性污泥中的微生物群落（一）（一）好氧活性污泥中的微生物群落好氧活性污泥中的微生物群落12微生物群落：結(jié)構(gòu)與功能的中心是菌膠團(tuán)，在其上生長(zhǎng)其它微生物，如酵母菌、霉菌、放線菌、藻類、原生動(dòng)物和某些微型后生動(dòng)物（輪蟲(chóng)和線蟲(chóng)等）。2.好氧活性污泥中的微生物群落好氧活性污泥中的微生物群落（一）（一）好氧活性污泥中的微生物群落好氧活性污泥中的微生物群落廢 水 中 的 有 機(jī) 物活 的 原 生 動(dòng) 物異 養(yǎng) 細(xì) 菌 +腐 食 性 原 生 動(dòng) 物進(jìn) 水無(wú) 機(jī) 物分 解 有 機(jī) 物生 物 的 尸 體輪 蟲(chóng) 類線 蟲(chóng) 類+

9、自 養(yǎng) 細(xì) 菌處 理 水活 性 污 泥剩 余 污 泥處 理 水無(wú) 機(jī) 物分 解 有 機(jī) 物廢 水 中 的 有 機(jī) 物進(jìn) 水生 物 膜生 物 的 尸 體異 養(yǎng) 細(xì) 菌菌 類腐 食 性 原 生 動(dòng) 物線 蟲(chóng) 類輪 蟲(chóng) 類寡 毛 類昆 蟲(chóng)+脫 落 污 泥活 的 原 生 動(dòng) 物自 養(yǎng) 細(xì) 菌14具有活性的微生物的組成具有活性的微生物的組成n細(xì)菌細(xì)菌n真菌真菌n原生動(dòng)物原生動(dòng)物n后生動(dòng)物后生動(dòng)物15活性污泥以活性污泥以異樣菌為主異樣菌為主，在成熟的活性污泥上數(shù)，在成熟的活性污泥上數(shù)量介于量介于107-108個(gè)個(gè)/ml。在適應(yīng)條件下，。在適應(yīng)條件下，世代時(shí)間世代時(shí)間20-30min。如含蛋白質(zhì)量多的污水有

10、利于產(chǎn)堿桿菌屬生長(zhǎng)繁殖，如含蛋白質(zhì)量多的污水有利于產(chǎn)堿桿菌屬生長(zhǎng)繁殖，含大量糖類和烴類的污水，則假單胞菌屬得到迅速繁含大量糖類和烴類的污水，則假單胞菌屬得到迅速繁殖。殖?，F(xiàn)在已基本判明，可能在活性污泥上現(xiàn)在已基本判明，可能在活性污泥上形成優(yōu)勢(shì)的細(xì)菌形成優(yōu)勢(shì)的細(xì)菌，主主要由：產(chǎn)堿桿菌屬，芽胞桿菌屬，黃桿菌屬，動(dòng)膠桿菌屬，要由：產(chǎn)堿桿菌屬，芽胞桿菌屬，黃桿菌屬，動(dòng)膠桿菌屬，假單胞菌屬，叢毛單胞菌數(shù)，大腸埃希氏桿菌。假單胞菌屬，叢毛單胞菌數(shù)，大腸埃希氏桿菌。此外還有此外還有可能出現(xiàn)的有：無(wú)色桿菌屬、氣桿菌屬，棒狀桿菌屬，微可能出現(xiàn)的有：無(wú)色桿菌屬、氣桿菌屬，棒狀桿菌屬，微球菌屬，諾卡氏菌屬，八疊球菌

11、屬，螺旋菌屬等。球菌屬，諾卡氏菌屬，八疊球菌屬，螺旋菌屬等。至于哪至于哪種細(xì)菌在活性污泥中占優(yōu)勢(shì)，則取決于原污水中有機(jī)物性種細(xì)菌在活性污泥中占優(yōu)勢(shì)，則取決于原污水中有機(jī)物性質(zhì)。質(zhì)。細(xì)細(xì)菌菌16球球菌菌17葡萄球菌18桿桿菌菌19放線桿菌20弧菌弧菌螺旋菌螺旋菌螺旋體菌螺旋體菌21真菌真菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，種類繁多，真菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，種類繁多，與活性污泥法處理有關(guān)的真菌是微小的腐與活性污泥法處理有關(guān)的真菌是微小的腐生或寄生的絲狀真菌，它生或寄生的絲狀真菌，它能夠分解碳水化能夠分解碳水化合物，脂肪，蛋白質(zhì)及其它含氮化合物合物，脂肪，蛋白質(zhì)及其它含氮化合物，但是大量增殖也可能導(dǎo)致污泥膨脹。但是大

12、量增殖也可能導(dǎo)致污泥膨脹。22n多個(gè)絲狀菌在池塘表面23n大量絲狀細(xì)菌24n絲狀細(xì)菌膨脹25原生動(dòng)物原生動(dòng)物原生動(dòng)物主要有原生動(dòng)物主要有肉足蟲(chóng)、鞭毛蟲(chóng)和纖毛肉足蟲(chóng)、鞭毛蟲(chóng)和纖毛蟲(chóng)蟲(chóng)三三類。類。原生動(dòng)物的原生動(dòng)物的主要攝食對(duì)象是細(xì)菌主要攝食對(duì)象是細(xì)菌，所以隨著，所以隨著處理水質(zhì)和細(xì)菌狀態(tài)發(fā)生變化，出現(xiàn)在活性污處理水質(zhì)和細(xì)菌狀態(tài)發(fā)生變化，出現(xiàn)在活性污泥中的原生動(dòng)物在種屬和數(shù)量上也會(huì)發(fā)生變化。泥中的原生動(dòng)物在種屬和數(shù)量上也會(huì)發(fā)生變化。活性污泥中的原生動(dòng)物活性污泥中的原生動(dòng)物可通過(guò)顯微鏡可通過(guò)顯微鏡鏡檢辨鏡檢辨認(rèn)其種屬，來(lái)判斷處理水水質(zhì)的優(yōu)劣認(rèn)其種屬，來(lái)判斷處理水水質(zhì)的優(yōu)劣。因此，因此，原生動(dòng)物原生動(dòng)

13、物又稱為活性污泥系統(tǒng)的又稱為活性污泥系統(tǒng)的指示指示性生物。性生物。26肉肉足足類類變形蟲(chóng)27肉足類肉足類太陽(yáng)蟲(chóng)28鞭鞭毛毛蟲(chóng)蟲(chóng)單端鞭毛單端鞭毛端生叢毛端生叢毛兩端生鞭毛兩端生鞭毛周生鞭毛周生鞭毛29纖毛纖毛類腎形蟲(chóng)類腎形蟲(chóng)30纖毛纖毛類類漫游蟲(chóng)屬231后生動(dòng)物后生動(dòng)物后生動(dòng)物（如輪蟲(chóng)等）在活性污泥中后生動(dòng)物（如輪蟲(chóng)等）在活性污泥中不經(jīng)常出現(xiàn)不經(jīng)常出現(xiàn)，特別是輪蟲(chóng)僅在完全氧，特別是輪蟲(chóng)僅在完全氧化型的活性污泥系統(tǒng)中才較多出現(xiàn)。化型的活性污泥系統(tǒng)中才較多出現(xiàn)。因此，因此，輪蟲(chóng)是水質(zhì)非常穩(wěn)定輪蟲(chóng)是水質(zhì)非常穩(wěn)定的生物處的生物處理系統(tǒng)的指示性生物。理系統(tǒng)的指示性生物。32輪蟲(chóng)彩圖33污水中有機(jī)物的性質(zhì)決

14、定哪些種屬的細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)。例如：含蛋白質(zhì)的污水有利于產(chǎn)堿桿菌屬和芽孢桿菌屬，而糖類污水或烴類污水則有利于假單孢菌屬處理水質(zhì)與原生動(dòng)物種類有一定的關(guān)系，但不絕對(duì)：水質(zhì)好水質(zhì)好(BOD2030)：鞭毛類原生動(dòng)物、根足蟲(chóng)、：鞭毛類原生動(dòng)物、根足蟲(chóng)、變形蟲(chóng)變形蟲(chóng)注 意：343.3.好氧活性污泥中微生物濃度和數(shù)量好氧活性污泥中微生物濃度和數(shù)量（1 1）混合液懸浮固體）混合液懸浮固體(mixedliquorsuspensionsolid,MLSS)n混合液混合液是曝氣池中污水和活性污泥混合后的混是曝氣池中污水和活性污泥混合后的混合懸浮液。合懸浮液。n混合液固體懸浮物數(shù)量是混合液固體懸浮物數(shù)量是指單位體積混合

15、液中指單位體積混合液中干固體的含量，干固體的含量，單位為單位為mg/L或或g/L，工程上還常，工程上還常用用kg/m3，也稱混合液污泥濃度（一般用，也稱混合液污泥濃度（一般用X表表示）。示）。n它是計(jì)量曝氣池中活性污泥數(shù)量多少的指標(biāo)。它是計(jì)量曝氣池中活性污泥數(shù)量多少的指標(biāo)。一般活性污泥法中，一般活性污泥法中，MLSS濃度一般為濃度一般為24g/L或或2000-4000mg/L。35（2 2）混合液）混合液揮發(fā)性揮發(fā)性懸浮固體懸浮固體 (mixedliquorvolatilesuspensionsolid,MLVSS)n指混合液懸浮固體中的指混合液懸浮固體中的有機(jī)物的重量有機(jī)物的重量，單位為單位

16、為mg/L、g/L或或kg/m3。n把混合液懸浮固體在把混合液懸浮固體在600焙燒，焙燒，能揮發(fā)的部分能揮發(fā)的部分即是揮發(fā)性懸浮固體，剩下的部分稱為非揮發(fā)性即是揮發(fā)性懸浮固體，剩下的部分稱為非揮發(fā)性懸浮固體（懸浮固體（MLNVSS）。）。n一般在活性污泥法中一般在活性污泥法中用用MLVSS表示活性污泥中表示活性污泥中生物的含量。生物的含量。在一般情況下，在一般情況下，MLVSS/MLSS的的比值較固定，對(duì)于生活污水，常在比值較固定，對(duì)于生活污水，常在0.75左右。對(duì)左右。對(duì)于工業(yè)污水，其比值視水質(zhì)不同而異于工業(yè)污水，其比值視水質(zhì)不同而異。n有機(jī)污染物去除過(guò)程的實(shí)質(zhì)有機(jī)污染物去除過(guò)程的實(shí)質(zhì)：污染

17、物作為營(yíng)：污染物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被活性污泥微生物攝取、代謝與利用養(yǎng)物質(zhì)被活性污泥微生物攝取、代謝與利用的過(guò)程。結(jié)果是污水得到凈化，微生物獲得的過(guò)程。結(jié)果是污水得到凈化，微生物獲得能量并合成新細(xì)胞，得到增長(zhǎng)。這一過(guò)程是能量并合成新細(xì)胞，得到增長(zhǎng)。這一過(guò)程是由物理、化學(xué)、物理化學(xué)以及生物化學(xué)等反由物理、化學(xué)、物理化學(xué)以及生物化學(xué)等反應(yīng)過(guò)程所組成。應(yīng)過(guò)程所組成。 （二）好氧活性污泥凈化機(jī)理（二）好氧活性污泥凈化機(jī)理第三章第一節(jié)第三章第一節(jié)1.1.微生物初期吸附去除微生物初期吸附去除 n活性污泥中的微生物吸附廢水中的有機(jī)物，活性污泥中的微生物吸附廢水中的有機(jī)物，使污水與活性污泥接觸后的較短時(shí)間使污水與活性

18、污泥接觸后的較短時(shí)間(5-(5-10min)10min)內(nèi)，出現(xiàn)很高的內(nèi)，出現(xiàn)很高的BODBOD去除率。去除率。2.2.微生物的代謝微生物的代謝 n吸附在活性污泥表面的小分子有機(jī)物直接透過(guò)吸附在活性污泥表面的小分子有機(jī)物直接透過(guò)細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞內(nèi), ,大分子有機(jī)物必須在水解酶大分子有機(jī)物必須在水解酶的作用下被水解為小分子后再被攝入細(xì)胞內(nèi)的作用下被水解為小分子后再被攝入細(xì)胞內(nèi) 。第三章第一節(jié)第三章第一節(jié)n分解代謝分解代謝：微生物將一部分有機(jī)物氧化分解：微生物將一部分有機(jī)物氧化分解為為COCO2 2和和 H H2 2O O等穩(wěn)定的無(wú)機(jī)物，并提供合成等穩(wěn)定的無(wú)機(jī)物，并提供合成新細(xì)胞所需

19、要的能量。新細(xì)胞所需要的能量。式中式中CxHyOz有機(jī)污染物有機(jī)污染物 2.2.微生物的代謝微生物的代謝 第三章第一節(jié)第三章第一節(jié)n合成代謝合成代謝：另一部分有機(jī)污染物被微生物用：另一部分有機(jī)污染物被微生物用于合成新細(xì)胞，所需能量取自分解代謝。于合成新細(xì)胞，所需能量取自分解代謝。式中式中C5H7NO2微生物細(xì)胞組織的化學(xué)式微生物細(xì)胞組織的化學(xué)式2.2.微生物的代謝微生物的代謝 第三章第一節(jié)第三章第一節(jié)n內(nèi)源呼吸或自身氧化內(nèi)源呼吸或自身氧化：微生物對(duì)自身的細(xì)胞：微生物對(duì)自身的細(xì)胞物質(zhì)進(jìn)行氧化分解，并提供能量。物質(zhì)進(jìn)行氧化分解，并提供能量。2.2.微生物的代謝微生物的代謝 n其他微生物吸收或吞食未

20、分解徹底的有機(jī)物其他微生物吸收或吞食未分解徹底的有機(jī)物。第三章第一節(jié)第三章第一節(jié)泥水分離泥水分離: :在二沉池內(nèi)進(jìn)行在二沉池內(nèi)進(jìn)行, ,泥水分離效果影響出水泥水分離效果影響出水水質(zhì)。若泥水不經(jīng)分離或分離效果不好水質(zhì)。若泥水不經(jīng)分離或分離效果不好, ,由于活性由于活性污泥本身是有機(jī)體污泥本身是有機(jī)體, ,進(jìn)入自然水體后將造成二次污進(jìn)入自然水體后將造成二次污染。從沉淀池排出的活性污泥也要進(jìn)行妥善處理。染。從沉淀池排出的活性污泥也要進(jìn)行妥善處理。 3.3.活性污泥的沉淀分離活性污泥的沉淀分離 第三章第一節(jié)第三章第一節(jié)空氣空氣曝氣池曝氣池進(jìn)水進(jìn)水出水出水回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥Qw 二沉池二沉

21、池第三章第一節(jié)第三章第一節(jié)（三）好氧活性污泥法工藝（三）好氧活性污泥法工藝完全混合式活性污泥法完全混合式活性污泥法傳統(tǒng)活性污泥法傳統(tǒng)活性污泥法（Conventionalactivatedsludge，簡(jiǎn)寫(xiě)，簡(jiǎn)寫(xiě)CAS） 曝氣池曝氣池二沉池二沉池污泥回流系統(tǒng)污泥回流系統(tǒng)處理水處理水在二沉池處理后的污水與活性污泥分離，剩余污泥排出在二沉池處理后的污水與活性污泥分離，剩余污泥排出系統(tǒng)，回流污泥回流至曝氣池。系統(tǒng)，回流污泥回流至曝氣池。預(yù)處理后污預(yù)處理后污水從曝氣池水從曝氣池首端進(jìn)入池首端進(jìn)入池內(nèi)內(nèi),與由二沉與由二沉池回流污泥池回流污泥同步注入。同步注入。污水與回流污泥形污水與回流污泥形成的混合液在池

22、內(nèi)成的混合液在池內(nèi)呈推流形式流動(dòng)至呈推流形式流動(dòng)至池的末端，然后進(jìn)池的末端，然后進(jìn)入二次沉淀池入二次沉淀池第三章第一節(jié)第三章第一節(jié)氧氧 化化 溝溝 工工 藝藝n氧化溝是活性污泥處理工藝的一種變形工藝，氧化溝是活性污泥處理工藝的一種變形工藝，其結(jié)構(gòu)形式采用封閉的溝渠形，污水和活性其結(jié)構(gòu)形式采用封閉的溝渠形，污水和活性污泥混合液在其中循環(huán)流動(dòng)。污泥混合液在其中循環(huán)流動(dòng)。 氧化溝構(gòu)造和工藝流程圖第九章第一節(jié)第九章第一節(jié)第九章第一節(jié)第九章第一節(jié)光合作用光合作用風(fēng)風(fēng)有機(jī)有機(jī)污染物污染物藻類藻類新細(xì)胞新細(xì)胞O好氧分解好氧分解藻類藻類細(xì)菌細(xì)菌NH3H2OPO42CO細(xì)菌細(xì)菌新細(xì)胞新細(xì)胞處理水處理水流入污水流

23、入污水可可沉沉物物質(zhì)質(zhì)衰死細(xì)菌衰死細(xì)菌CH4CO2NH3污污泥泥層層有機(jī)污染物有機(jī)污染物厭氧發(fā)酵厭氧發(fā)酵厭氧發(fā)酵厭氧發(fā)酵有機(jī)有機(jī)酸醇酸醇甲烷甲烷厭氧分解厭氧分解好好氧氧區(qū)區(qū)兼兼性性區(qū)區(qū)厭厭氧氧區(qū)區(qū)OO陽(yáng)光陽(yáng)光穩(wěn)定塘內(nèi)典型的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定塘內(nèi)典型的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定塘生態(tài)系統(tǒng)污廢水作用機(jī)理與其藻類和細(xì)菌互生關(guān)系穩(wěn)定塘生態(tài)系統(tǒng)污廢水作用機(jī)理與其藻類和細(xì)菌互生關(guān)系n有很強(qiáng)的生物吸附能力和氧化分解有機(jī)有很強(qiáng)的生物吸附能力和氧化分解有機(jī)物的能力；物的能力； n對(duì)有機(jī)物的吸附和分解，為原生動(dòng)物和對(duì)有機(jī)物的吸附和分解，為原生動(dòng)物和微型后生動(dòng)物提供良好的生存環(huán)境；微型后生動(dòng)物提供良好的生存環(huán)境； n為原生動(dòng)物、微型后

24、生動(dòng)物提供附著場(chǎng)為原生動(dòng)物、微型后生動(dòng)物提供附著場(chǎng)所；所； n具有指示作用。具有指示作用。 （四）菌膠團(tuán)的作用（四）菌膠團(tuán)的作用第九章第一節(jié)第九章第一節(jié)菌膠團(tuán)菌膠團(tuán)將所有具有莢膜或粘液或明膠的絮凝性將所有具有莢膜或粘液或明膠的絮凝性細(xì)菌互相絮凝聚集成的細(xì)菌團(tuán)塊。細(xì)菌互相絮凝聚集成的細(xì)菌團(tuán)塊?；蛘呔褪怯筛鞣N或者就是由各種細(xì)菌及細(xì)菌所分泌的粘液物質(zhì)（如多糖、多肽類物細(xì)菌及細(xì)菌所分泌的粘液物質(zhì)（如多糖、多肽類物質(zhì)）組成的絮凝體狀團(tuán)粒。質(zhì)）組成的絮凝體狀團(tuán)粒。48活性污泥絮體活性污泥絮體顯微鏡照片顯微鏡照片活性污泥絮體活性污泥絮體電鏡照片電鏡照片菌膠團(tuán)菌膠團(tuán)n根據(jù)原生及微型后生動(dòng)物的演替及其活動(dòng)規(guī)律根

25、據(jù)原生及微型后生動(dòng)物的演替及其活動(dòng)規(guī)律判斷水質(zhì)判斷水質(zhì), ,污水處理程度污水處理程度, ,污泥培養(yǎng)成熟程度；污泥培養(yǎng)成熟程度；n根據(jù)原生動(dòng)物種類判斷活性污泥和處理水質(zhì)的根據(jù)原生動(dòng)物種類判斷活性污泥和處理水質(zhì)的好壞；好壞；n根據(jù)原生動(dòng)物遇惡劣環(huán)境改變個(gè)體形態(tài)判斷進(jìn)根據(jù)原生動(dòng)物遇惡劣環(huán)境改變個(gè)體形態(tài)判斷進(jìn)水水質(zhì)變化和運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題。水水質(zhì)變化和運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題。（五）原生動(dòng)物及微型后生動(dòng)物的作用（五）原生動(dòng)物及微型后生動(dòng)物的作用第九章第一節(jié)第九章第一節(jié)1.1.指示作用指示作用 2.2.凈化作用凈化作用 吞食游離細(xì)菌和微小顆粒；吞食游離細(xì)菌和微小顆粒； 分解代謝溶解性有機(jī)物。分解代謝溶解性有機(jī)物。

26、 3.3.促進(jìn)絮凝和沉淀作用促進(jìn)絮凝和沉淀作用 某些原生動(dòng)物分泌粘性物質(zhì)，協(xié)同和促使細(xì)菌某些原生動(dòng)物分泌粘性物質(zhì)，協(xié)同和促使細(xì)菌發(fā)生絮凝作用。發(fā)生絮凝作用。第九章第一節(jié)第九章第一節(jié)519-552原生動(dòng)物在活性污泥反應(yīng)過(guò)程中的遞變規(guī)律原生動(dòng)物在活性污泥反應(yīng)過(guò)程中的遞變規(guī)律n1.啟動(dòng)初期：?jiǎn)?dòng)初期：活性污泥尚未形成，混合液中以活性污泥尚未形成，混合液中以游離細(xì)游離細(xì)菌居多菌居多，處理水質(zhì)欠佳，此時(shí)出現(xiàn)的，處理水質(zhì)欠佳，此時(shí)出現(xiàn)的原生動(dòng)物最初為原生動(dòng)物最初為肉足類（變形蟲(chóng)）占優(yōu)勢(shì)肉足類（變形蟲(chóng)）占優(yōu)勢(shì)，繼之出現(xiàn)的是，繼之出現(xiàn)的是游泳型纖毛游泳型纖毛中（豆形蟲(chóng)、腎形蟲(chóng)、草履蟲(chóng)中（豆形蟲(chóng)、腎形蟲(chóng)、草履蟲(chóng)

27、）。）。n2.當(dāng)活性污泥菌膠團(tuán)成熟時(shí)當(dāng)活性污泥菌膠團(tuán)成熟時(shí)，處理水水良好，此時(shí)以，處理水水良好，此時(shí)以帶柄固著型的帶柄固著型的纖毛蟲(chóng)（鐘蟲(chóng)、等枝蟲(chóng)、獨(dú)縮蟲(chóng)和蓋線纖毛蟲(chóng)（鐘蟲(chóng)、等枝蟲(chóng)、獨(dú)縮蟲(chóng)和蓋線蟲(chóng)）蟲(chóng)）。原生動(dòng)物不斷攝食水中的。原生動(dòng)物不斷攝食水中的游離細(xì)菌，起到凈游離細(xì)菌，起到凈化水質(zhì)的作用?；|(zhì)的作用。二、好氧生物膜法二、好氧生物膜法n實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)：使細(xì)菌、原生動(dòng)物、微型后生動(dòng)物：使細(xì)菌、原生動(dòng)物、微型后生動(dòng)物等附著在某些載體上生長(zhǎng)繁殖，并在其上等附著在某些載體上生長(zhǎng)繁殖，并在其上形成膜狀生物污泥形成膜狀生物污泥生物膜。污水與生物生物膜。污水與生物膜接觸，污水中的有機(jī)物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被膜接觸，

28、污水中的有機(jī)物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被生物膜上的微生物所攝取，污水得到凈化，生物膜上的微生物所攝取，污水得到凈化，微生物自身得到繁衍增殖。微生物自身得到繁衍增殖。 第九章第一節(jié)第九章第一節(jié)No. 54生物膜的構(gòu)造（剖面圖）生物膜的構(gòu)造（剖面圖）料料濾濾生物膜生物膜厭氧厭氧 好氧好氧空空氣氣流流動(dòng)動(dòng)水水層層O O2 2O O2 2BODBODBODBODNHNH3 3H H2 2S SCOCO2 2NHNH3 3COCO2 2H H2 2O OCOCO2 2H H2 2O OO O2 2BODBODO O2 2BODBOD附附著著水水層層 在生物膜內(nèi)、外，生物膜與水在生物膜內(nèi)、外，生物膜與水層之間進(jìn)行多種

29、物質(zhì)的傳遞過(guò)程。層之間進(jìn)行多種物質(zhì)的傳遞過(guò)程。空氣中的氧溶解于流動(dòng)水層中，通空氣中的氧溶解于流動(dòng)水層中，通過(guò)附著水層傳遞給生物膜，供微生過(guò)附著水層傳遞給生物膜，供微生物呼吸；污水中有機(jī)污染物則由流物呼吸；污水中有機(jī)污染物則由流動(dòng)水層傳遞給附著水層，然后進(jìn)入動(dòng)水層傳遞給附著水層，然后進(jìn)入生物膜，并通過(guò)細(xì)菌的代謝活動(dòng)而生物膜，并通過(guò)細(xì)菌的代謝活動(dòng)而被降解。這樣就使污水在其流動(dòng)過(guò)被降解。這樣就使污水在其流動(dòng)過(guò)程中逐步凈化。微生物的代謝產(chǎn)物程中逐步凈化。微生物的代謝產(chǎn)物如如H H2 2O O等則通過(guò)附著水層進(jìn)入流動(dòng)水等則通過(guò)附著水層進(jìn)入流動(dòng)水層，并隨其排走，而層，并隨其排走，而COCO2 2和厭氧層分

30、和厭氧層分解產(chǎn)物如解產(chǎn)物如H H2 2S S、NHNH3 3以及以及CHCH4 4等體則從等體則從水層逸出進(jìn)入空氣中。水層逸出進(jìn)入空氣中。生物膜構(gòu)造及其對(duì)有機(jī)物的降解生物膜構(gòu)造及其對(duì)有機(jī)物的降解好氧生物膜工藝好氧生物膜工藝 1.1. 普通濾池普通濾池 工作原理工作原理：污水通過(guò)布水器均勻分布在濾池表面，：污水通過(guò)布水器均勻分布在濾池表面，在重力作用下，以滴流形式下落，一部分吸附于在重力作用下，以滴流形式下落，一部分吸附于濾料表面（附著水層），另一部分則滲流過(guò)濾料濾料表面（附著水層），另一部分則滲流過(guò)濾料（流動(dòng)水層），流出池外。（流動(dòng)水層），流出池外。 普通生物濾池普通生物濾池，又名滴濾池，是生

31、物濾池早期出，又名滴濾池，是生物濾池早期出現(xiàn)的類型，即第一代的生物濾池?，F(xiàn)的類型，即第一代的生物濾池。 普通生物濾池負(fù)荷低普通生物濾池負(fù)荷低，水力負(fù)荷只有，水力負(fù)荷只有1-4m1-4m3 3/ /m m2 2( (濾池濾池) )d d，有機(jī)負(fù)荷也僅為，有機(jī)負(fù)荷也僅為0.1-0.4kg/0.1-0.4kg/m m3 3 ( (濾池濾池) )d d。n普通生物濾池由池體、濾料、布水裝置和排水系統(tǒng)等普通生物濾池由池體、濾料、布水裝置和排水系統(tǒng)等四部分所組成四部分所組成( (參見(jiàn)下圖參見(jiàn)下圖) )。 普通生物濾池的組成普通生物濾池的組成配水虹吸配水干管噴嘴及支管濾料滲水裝置 排水通氣道圖14-3 普通

32、生物濾池的組成2.2.生物轉(zhuǎn)盤(pán)生物轉(zhuǎn)盤(pán)第九章第一節(jié)第九章第一節(jié)構(gòu)造特征構(gòu)造特征塔式生物濾池塔式生物濾池 包括塔身、濾包括塔身、濾料、布水裝置、通風(fēng)系統(tǒng)四部分。料、布水裝置、通風(fēng)系統(tǒng)四部分。如圖所示：如圖所示： 1-1-塔身；塔身；2-2-濾料；濾料；3-3-格柵格柵4-4-檢修口；檢修口；5-5-布水器；布水器； 6-6-通風(fēng)口；通風(fēng)口；7-7-集水槽集水槽 塔式生物濾池構(gòu)造示意圖塔式生物濾池構(gòu)造示意圖21354673.3.塔式生物濾池塔式生物濾池 工藝特征工藝特征l) l) 高負(fù)荷率高負(fù)荷率塔式生物濾池的水力負(fù)荷率可達(dá)塔式生物濾池的水力負(fù)荷率可達(dá)80-200m80-200m3 3/(m/(m

33、2 2d)d)，為一，為一般高負(fù)荷生物濾池的般高負(fù)荷生物濾池的2-102-10倍，倍，BODBOD容積負(fù)荷率達(dá)容積負(fù)荷率達(dá)1000-1000-2000gBOD2000gBOD5 5/(m/(m3 3d)d)，較高負(fù)荷生物濾池高，較高負(fù)荷生物濾池高2-32-3倍。倍。2)2)濾層內(nèi)部的分層濾層內(nèi)部的分層有助于微生物的增殖、代謝等生理活動(dòng)，塔濾能夠承受有助于微生物的增殖、代謝等生理活動(dòng)，塔濾能夠承受較高的有機(jī)污染物的沖擊負(fù)荷較高的有機(jī)污染物的沖擊負(fù)荷. .生生物物接接觸觸氧氧化化第二節(jié)第二節(jié)活性污泥絲狀膨脹和活性污泥絲狀膨脹和絲狀膨脹控制對(duì)策絲狀膨脹控制對(duì)策 1.1.膨脹的活性污泥有兩種膨脹的活性

34、污泥有兩種：由絲狀細(xì)菌引起由絲狀細(xì)菌引起的絲狀膨脹污泥和由非絲狀細(xì)菌引起的菌膠團(tuán)的絲狀膨脹污泥和由非絲狀細(xì)菌引起的菌膠團(tuán)膨脹污泥。膨脹污泥。 2.2.衡量污泥膨脹的指標(biāo)：衡量污泥膨脹的指標(biāo)：污泥體積指數(shù)污泥體積指數(shù)（SVISVI） 污泥體積指數(shù)（污泥體積指數(shù)（SVISVI）：曝氣池出口處混合：曝氣池出口處混合液經(jīng)液經(jīng)30min30min凈沉后，每克干污泥所形成的沉淀凈沉后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占的體積，污泥所占的體積，mL/gmL/g SVISVI在在200mL/g200mL/g為正常污泥，最好在為正常污泥，最好在100mL/g100mL/g，SVISVI在在200mL/g200mL/

35、g以上標(biāo)志著活性污泥發(fā)生膨脹以上標(biāo)志著活性污泥發(fā)生膨脹. . 活性污泥絲狀膨脹的機(jī)理活性污泥絲狀膨脹的機(jī)理表面積與容積比假說(shuō)表面積與容積比假說(shuō)絲狀菌與菌膠團(tuán)的競(jìng)爭(zhēng)表現(xiàn)在：絲狀菌與菌膠團(tuán)的競(jìng)爭(zhēng)表現(xiàn)在：對(duì)溶解氧的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)溶解氧的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)可溶性有機(jī)物的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)可溶性有機(jī)物的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)氮、磷的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)氮、磷的競(jìng)爭(zhēng)有機(jī)物沖擊負(fù)荷的影響有機(jī)物沖擊負(fù)荷的影響第九章第二節(jié)第九章第二節(jié) Nocardia spp.(諾卡氏菌屬諾卡氏菌屬); ; Sphaerotilus natans ( (浮游球衣菌浮游球衣菌);); Thiothrix spp.(.(發(fā)硫菌屬發(fā)硫菌屬); ); Beggiatoa( (貝日阿托氏菌屬貝日阿

36、托氏菌屬) ) Microthrix parvicella（微絲菌）（微絲菌） 控制活性污泥絲狀膨脹的對(duì)策控制活性污泥絲狀膨脹的對(duì)策控制溶解氧控制溶解氧 溶解氧必須控制在溶解氧必須控制在2mg/L2mg/L以上以上控制有機(jī)負(fù)荷控制有機(jī)負(fù)荷 污泥的有機(jī)負(fù)荷：污泥的有機(jī)負(fù)荷：0.2-0.3kgBOD0.2-0.3kgBOD5 5/kgMLSS/kgMLSS d d，在，在0.38 kg BOD/kg MLSS0.38 kg BOD/kg MLSS d d以上時(shí)就容易發(fā)生膨脹。以上時(shí)就容易發(fā)生膨脹。改革工藝改革工藝 1 1）采取生物膜工藝）采取生物膜工藝 2 2）二沉池的沉淀改為氣?。┒脸氐某恋砀?/p>

37、為氣浮 3 3）采用）采用A/OA/O（缺氧（缺氧好氧）工藝、好氧）工藝、A A2 2/O/O（缺氧（缺氧缺缺氧氧好氧）工藝、好氧）工藝、SBRSBR工藝等工藝等第九章第二節(jié)第九章第二節(jié)第三節(jié)第三節(jié) 厭氧環(huán)境中活性污泥和厭氧環(huán)境中活性污泥和生物膜的微生物群落生物膜的微生物群落 厭氧生物處理：厭氧生物處理：在無(wú)氧條件下，由厭氧微生物在無(wú)氧條件下，由厭氧微生物作用的結(jié)果。厭氧微生物包括發(fā)酵細(xì)菌（產(chǎn)酸菌）作用的結(jié)果。厭氧微生物包括發(fā)酵細(xì)菌（產(chǎn)酸菌）和產(chǎn)甲烷菌。廢水中的有機(jī)物在這些微生物的聯(lián)和產(chǎn)甲烷菌。廢水中的有機(jī)物在這些微生物的聯(lián)合作用下，通過(guò)酸性發(fā)酵階段和產(chǎn)甲烷階段，最合作用下，通過(guò)酸性發(fā)酵階段和

38、產(chǎn)甲烷階段，最終被轉(zhuǎn)化生成終被轉(zhuǎn)化生成CHCH4 4、COCO2 2等氣體，同時(shí)使污水得到等氣體，同時(shí)使污水得到凈化。凈化。第三章第三節(jié)第三章第三節(jié)作用與目的作用與目的：穩(wěn)定污泥；回收能源：穩(wěn)定污泥；回收能源CH4分類：分類：（1）按溫度分類：中溫：）按溫度分類：中溫：3036；高溫：；高溫：5053。（2）按機(jī)理及運(yùn)行方式：兩級(jí)消化和兩相消化。）按機(jī)理及運(yùn)行方式：兩級(jí)消化和兩相消化。二、二、厭氧消化的機(jī)理厭氧消化的機(jī)理2.厭氧消化的厭氧消化的三階段理論三階段理論1979，Bryant根據(jù)微生物的生理種群提出三階段理論。根據(jù)微生物的生理種群提出三階段理論。（1）模式示意圖）模式示意圖極為重要作

39、用極為重要作用控速步驟控速步驟1）60年代以前，人們認(rèn)為厭氧消化過(guò)程可分為兩階段。年代以前，人們認(rèn)為厭氧消化過(guò)程可分為兩階段。n第一階段為酸性發(fā)酵階段；第一階段為酸性發(fā)酵階段；n第二階段稱為甲烷發(fā)酵階段；第二階段稱為甲烷發(fā)酵階段；2）隨著人們對(duì)厭氧消化過(guò)程及微生物的認(rèn)識(shí)，發(fā)現(xiàn)了另）隨著人們對(duì)厭氧消化過(guò)程及微生物的認(rèn)識(shí)，發(fā)現(xiàn)了另一類一類產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌，產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌，人們逐漸發(fā)展了厭氧消化三階段人們逐漸發(fā)展了厭氧消化三階段理論。理論。3）目前公認(rèn)的厭氧反應(yīng)的理論模式是三階段理論：目前公認(rèn)的厭氧反應(yīng)的理論模式是三階段理論：水解水解發(fā)酵階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段、產(chǎn)甲烷階段。發(fā)酵階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段、產(chǎn)甲烷階

40、段。1.厭氧消化厭氧消化理論發(fā)展過(guò)程理論發(fā)展過(guò)程一、厭氧發(fā)酵一、厭氧發(fā)酵甲烷發(fā)酵甲烷發(fā)酵第九章第三節(jié)一組：氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷（一組：氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷（1/3）4H2+CO2CH4+2H2O一組：乙酸脫羧產(chǎn)生甲烷（一組：乙酸脫羧產(chǎn)生甲烷（2/3）2CH3COOH2CH4+2CO2（2）三個(gè)階段的作用）三個(gè)階段的作用1）水解與發(fā)酵階段）水解與發(fā)酵階段專性厭氧、兼性菌專性厭氧、兼性菌，如纖維素、碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪分解菌。，如纖維素、碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪分解菌。2）產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段）產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌及同型乙酸菌屬產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌及同型乙酸菌屬專性厭氧和兼性厭氧專性厭氧和兼性厭氧3）產(chǎn)甲烷階段）產(chǎn)甲烷階段甲烷菌或稱產(chǎn)甲烷菌，甲烷菌或稱產(chǎn)甲烷菌，絕對(duì)厭氧菌絕對(duì)厭氧菌，產(chǎn)物甲烷。，產(chǎn)物甲烷。污泥厭氧消