第十章水環(huán)境污染控制與治理的生態(tài)工程及微生物學(xué)原理

1、第十章第十章 水環(huán)境污染控制與污染治理的生態(tài)工程及水環(huán)境污染控制與污染治理的生態(tài)工程及微生物學(xué)原理微生物學(xué)原理污水處理概況與類型污水處理概況與類型 根據(jù)處理對(duì)象與深度的不同，有三級(jí)處理：根據(jù)處理對(duì)象與深度的不同，有三級(jí)處理：u 一級(jí)處理：過濾、沉淀等物理方法去除污水中粗大一級(jí)處理：過濾、沉淀等物理方法去除污水中粗大固體物及懸浮物，又稱沉淀處理。固體物及懸浮物，又稱沉淀處理。u 二級(jí)處理：主要去除水中有機(jī)物，常稱生物處理或二級(jí)處理：主要去除水中有機(jī)物，常稱生物處理或生化處理。生化處理。u三級(jí)處理：亦稱深度處理，三級(jí)處理：亦稱深度處理，通過活性炭吸附、臭氧消通過活性炭吸附、臭氧消毒和生物脫除等物理

2、、化學(xué)和生物學(xué)方法去除氮磷營(yíng)養(yǎng)毒和生物脫除等物理、化學(xué)和生物學(xué)方法去除氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽、難降解物質(zhì)、病原體等污染物鹽、難降解物質(zhì)、病原體等污染物。10.1 10.1 污水生物處理中的生態(tài)系統(tǒng)污水生物處理中的生態(tài)系統(tǒng) 廢水的生物處理的方法很多，根據(jù)微生物與廢水的生物處理的方法很多，根據(jù)微生物與氧的關(guān)系可分為氧的關(guān)系可分為好氧處理好氧處理和和厭氧處理厭氧處理。根據(jù)微生。根據(jù)微生物在構(gòu)筑物中處于懸浮狀態(tài)或固著狀態(tài)，可分為物在構(gòu)筑物中處于懸浮狀態(tài)或固著狀態(tài)，可分為活性污泥法活性污泥法和和生物膜法生物膜法?；钚晕勰嗪蜕锬な莾艋钚晕勰嗪蜕锬な莾艋郏◤U）水的工作主體?；郏◤U）水的工作主體。生物處理的基本類

3、型生物處理的基本類型生物塘生物塘好氧處理的基本原理好氧處理的基本原理 有機(jī)污染物好氧微生物處理的一般途徑有機(jī)污染物好氧微生物處理的一般途徑 酮基己二酸酮基己二酸廢水生物處理中涉及的微生物代謝過程主要有：廢水生物處理中涉及的微生物代謝過程主要有： 化能異養(yǎng)型代謝：在廢水生物處理中最主要的代謝形式，主要用于對(duì)廢水中有機(jī)物的去除，包括主要的好氧細(xì)菌和厭氧細(xì)菌； 化能自養(yǎng)型代謝：也是廢水生物處理中常見的一種代謝形式，主要包括硝化細(xì)菌（將氨氮氧化為亞硝酸鹽，或進(jìn)一步氧化為硝酸鹽）、氫細(xì)菌（對(duì)其的應(yīng)用還處在研究階段）、鐵細(xì)菌等； 光合異養(yǎng)型代謝：利用光合細(xì)菌以高濃度有機(jī)廢水為基質(zhì)生產(chǎn)菌體蛋白； 光合自養(yǎng)型

4、代謝：在廢水生物處理中少有應(yīng)用。一、好氧活性污泥中的微生物群落一、好氧活性污泥中的微生物群落1.1.好氧活性污泥的組成和性質(zhì)好氧活性污泥的組成和性質(zhì)10.1.1 10.1.1 好氧活性污泥法好氧活性污泥法絮狀體絮狀體：微生物微生物（好氧、兼性厭氧、少量（好氧、兼性厭氧、少量厭氧）厭氧）+ +有機(jī)和無機(jī)固體物有機(jī)和無機(jī)固體物= =絮狀體或稱絨粒絮狀體或稱絨粒 1 1、好氧活性污泥的組成和性質(zhì)、好氧活性污泥的組成和性質(zhì)u顏色：生活污水一般為黃褐色，工業(yè)污水則與水質(zhì)有關(guān)；顏色：生活污水一般為黃褐色，工業(yè)污水則與水質(zhì)有關(guān)；u含水率在含水率在99%99%，比重，比重1.002-1.0061.002-1.

5、006；u具有沉降性能；具有沉降性能；u絮狀，大小為絮狀，大小為0.02-0.2mm0.02-0.2mm，比表面積在，比表面積在20-100cm20-100cm2 2/ml/ml；upHpH在在6-76-7，弱酸性，具一定的緩沖能力，弱酸性，具一定的緩沖能力。u生物活性生物活性u(píng)自我繁殖自我繁殖10.1.1 10.1.1 好氧活性污泥法好氧活性污泥法2 2好氧活性污泥的存在狀態(tài)好氧活性污泥的存在狀態(tài)10.1.1 10.1.1 好氧活性污泥法好氧活性污泥法推流式曝氣池推流式曝氣池隨推流方向而有變化隨推流方向而有變化完全混合式曝氣池完全混合式曝氣池以懸浮狀態(tài)存在，均勻分布以懸浮狀態(tài)存在，均勻分布活

6、性污泥法的基本流程3 3、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 菌膠團(tuán)菌膠團(tuán)：好氧活性污泥的結(jié)構(gòu)和功：好氧活性污泥的結(jié)構(gòu)和功能的中心，起絮凝作用的細(xì)菌形成能的中心，起絮凝作用的細(xì)菌形成的細(xì)菌團(tuán)塊，其上同時(shí)生長(zhǎng)著其他的細(xì)菌團(tuán)塊，其上同時(shí)生長(zhǎng)著其他微生物，組成一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。微生物，組成一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。10.1.1 10.1.1 好氧活性污泥法好氧活性污泥法在微生物學(xué)領(lǐng)域里，習(xí)慣將動(dòng)膠菌屬形在微生物學(xué)領(lǐng)域里，習(xí)慣將動(dòng)膠菌屬形成的細(xì)菌團(tuán)塊稱為菌膠團(tuán)。成的細(xì)菌團(tuán)塊稱為菌膠團(tuán)。 在水處理工程領(lǐng)域內(nèi)，則將所有具有莢在水處理工程領(lǐng)域內(nèi)，則將所有具有莢膜或粘液的絮凝性細(xì)菌互相絮凝聚集成膜或粘液的

7、絮凝性細(xì)菌互相絮凝聚集成的菌膠團(tuán)塊都稱為菌膠團(tuán)。的菌膠團(tuán)塊都稱為菌膠團(tuán)。 菌膠團(tuán)的形成是由這類細(xì)菌遺傳特性所決定的。菌菌膠團(tuán)的形成是由這類細(xì)菌遺傳特性所決定的。菌膠團(tuán)的形狀有球形、蘑菇形、橢圓形、分支狀、垂膠團(tuán)的形狀有球形、蘑菇形、橢圓形、分支狀、垂絲狀及不規(guī)則形。絲狀及不規(guī)則形。上述各種菌膠團(tuán)在活性污泥中均有，形成菌膠團(tuán)的典型細(xì)菌為。10.1.1 10.1.1 好氧活性污泥法好氧活性污泥法v 細(xì)菌：動(dòng)膠菌屬、叢毛單胞菌、假單胞菌是主要優(yōu)勢(shì)種細(xì)菌：動(dòng)膠菌屬、叢毛單胞菌、假單胞菌是主要優(yōu)勢(shì)種，大多以菌膠團(tuán)的形式存在；大多以菌膠團(tuán)的形式存在；v 原生動(dòng)物：纖毛蟲類、鞭毛蟲類和肉足蟲類原生動(dòng)物：纖毛

8、蟲類、鞭毛蟲類和肉足蟲類 v 真菌：不占優(yōu)勢(shì)真菌：不占優(yōu)勢(shì) v 后生動(dòng)物：輪蟲類和線蟲類，偶爾有寡毛類、甲殼類和腹后生動(dòng)物：輪蟲類和線蟲類，偶爾有寡毛類、甲殼類和腹毛類毛類 v 其它生物：藻類其它生物：藻類生物成分生物成分菌膠團(tuán)的形成機(jī)理菌膠團(tuán)的形成機(jī)理 粘液說：莢膜或黏液層是形成菌膠團(tuán)的原因粘液說：莢膜或黏液層是形成菌膠團(tuán)的原因 纖維素性質(zhì)多糖的勾連作用纖維素性質(zhì)多糖的勾連作用 將菌膠團(tuán)置于電子顯微鏡下觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)，在大莢膜增大的同時(shí)，在其外側(cè)出現(xiàn)了許多類似于纖維素網(wǎng)狀的物質(zhì)，據(jù)分析這些物質(zhì)的成分也是多糖，這些纖維素從何而來？ 他們既可能是細(xì)菌的分泌物，也可能是粘性多糖的演化產(chǎn)物。他們不但具有

9、粘著性，還具有纏繞勾連的作用，在它們的作用下，各種細(xì)菌密布在這些網(wǎng)格狀纖維之中，隨這些纖維素狀多糖的數(shù)量不斷增加，就形成了真正意義上的菌膠團(tuán)。 含能說：如果營(yíng)養(yǎng)不足，能量含量低，細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)性能減弱，含能說：如果營(yíng)養(yǎng)不足，能量含量低，細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)性能減弱，則細(xì)菌之間易以凝聚，從而形成菌膠團(tuán)。則細(xì)菌之間易以凝聚，從而形成菌膠團(tuán)。 菌膠團(tuán)中的細(xì)菌菌膠團(tuán)中的細(xì)菌動(dòng)膠團(tuán)屬動(dòng)膠團(tuán)屬 ( (優(yōu)勢(shì)菌優(yōu)勢(shì)菌) ) 短桿菌屬短桿菌屬 微球菌屬微球菌屬 叢毛單胞菌屬叢毛單胞菌屬 ( (優(yōu)勢(shì)菌優(yōu)勢(shì)菌) ) 固氮菌屬固氮菌屬 黃桿菌屬黃桿菌屬 產(chǎn)堿桿菌屬產(chǎn)堿桿菌屬 ( (較多較多) ) 亞硝化單胞菌屬亞硝化單胞菌屬 無色

10、桿菌屬無色桿菌屬 棒狀桿菌屬棒狀桿菌屬 ( (較多較多) ) 假單胞菌屬假單胞菌屬 節(jié)桿菌屬節(jié)桿菌屬 芽孢桿菌屬芽孢桿菌屬 病原細(xì)菌病原細(xì)菌( (偶爾偶爾) ) 大腸埃希氏菌大腸埃希氏菌 產(chǎn)氣桿菌屬產(chǎn)氣桿菌屬 動(dòng)膠菌屬動(dòng)膠菌屬活性污泥中的纖毛蟲活性污泥中的纖毛蟲游泳型游泳型活性污泥中的纖毛蟲活性污泥中的纖毛蟲匍匐型匍匐型活性污泥中的纖毛蟲活性污泥中的纖毛蟲固著型固著型活性污泥中的鞭毛蟲活性污泥中的鞭毛蟲原生動(dòng)物原生動(dòng)物累枝蟲（固著型纖毛蟲群體型）累枝蟲（固著型纖毛蟲群體型）后生動(dòng)物后生動(dòng)物輪蟲、顫蚓和線蟲輪蟲、顫蚓和線蟲指示生物活性污泥系統(tǒng)中原生動(dòng)物的演替活性污泥系統(tǒng)中原生動(dòng)物的演替植鞭毛蟲植

11、鞭毛蟲 肉足蟲肉足蟲 動(dòng)鞭毛蟲動(dòng)鞭毛蟲 小型游泳型纖毛蟲小型游泳型纖毛蟲 大型游大型游泳型纖毛蟲泳型纖毛蟲 匍匐型纖毛蟲匍匐型纖毛蟲固著型纖毛蟲固著型纖毛蟲 輪蟲。輪蟲。一般都以鐘蟲屬作為活性污泥法的特征指示生物。一般都以鐘蟲屬作為活性污泥法的特征指示生物。其它微生物其它微生物v真菌主要為真菌主要為霉菌霉菌，與水質(zhì)有關(guān)，常出現(xiàn)于，與水質(zhì)有關(guān)，常出現(xiàn)于pHpH偏低偏低的廢水中，與絮狀體的形成和污泥膨脹均有聯(lián)系。的廢水中，與絮狀體的形成和污泥膨脹均有聯(lián)系。 真菌在廢水處理中的應(yīng)用：真菌在廢水處理中的應(yīng)用： 處理某些特殊工業(yè)廢水；處理某些特殊工業(yè)廢水； 固體廢棄物的堆肥處理。固體廢棄物的堆肥處理。v

12、 藻類藻類較少較少v 病毒、立克次氏體病毒、立克次氏體等也混于活性污泥中。等也混于活性污泥中。4 4好氧活性污泥中微生物的濃度和數(shù)量好氧活性污泥中微生物的濃度和數(shù)量10.1.1 10.1.1 好氧活性污泥法好氧活性污泥法u 常用常用MLSSMLSS（混合液懸浮固體濃度）混合液懸浮固體濃度）或或MLVSSMLVSS（混合液揮發(fā)性懸浮固體濃混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度）來表示。度）來表示。u 一般城市污水處理中，一般城市污水處理中，MLSSMLSS在在2000-3000mg/L2000-3000mg/L，工業(yè)廢水在工業(yè)廢水在3000 3000 mg/Lmg/L左右，高濃度工業(yè)廢水在左右，高濃度工業(yè)廢水

13、在3000-3000-5000 mg/L5000 mg/L。u 1ml 1ml好氧活性污泥中的細(xì)菌數(shù)在好氧活性污泥中的細(xì)菌數(shù)在10107 7- -10108 8個(gè)。個(gè)。二、好氧活性污泥凈化廢水的作用機(jī)理二、好氧活性污泥凈化廢水的作用機(jī)理10.1.1 10.1.1 好氧活性污泥法好氧活性污泥法u 吸附階段吸附階段 物理吸附、生物吸附物理吸附、生物吸附u 降解階段降解階段 水解大分子有機(jī)物，在滲透膜水解大分子有機(jī)物，在滲透膜的作用下，進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)，并在的作用下，進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)，并在酶的作用下要么被降解，要么被酶的作用下要么被降解，要么被同化成細(xì)胞本身。同化成細(xì)胞本身。u 原生動(dòng)物和微型后生動(dòng)原生動(dòng)物

14、和微型后生動(dòng)物吞食有機(jī)物和游離細(xì)菌物吞食有機(jī)物和游離細(xì)菌好氧活性污泥的凈化作用機(jī)理示意圖好氧活性污泥的凈化作用機(jī)理示意圖三、好氧活性污泥工藝三、好氧活性污泥工藝10.1.1 10.1.1 好氧活性污泥法好氧活性污泥法 向污水注入空氣進(jìn)行曝氣，并持續(xù)一段時(shí)間以后，污水中即生向污水注入空氣進(jìn)行曝氣，并持續(xù)一段時(shí)間以后，污水中即生成一種絮凝體。這種絮凝體主要是由大量繁殖的微生物群體所構(gòu)成，成一種絮凝體。這種絮凝體主要是由大量繁殖的微生物群體所構(gòu)成，它有巨大的表面積和很強(qiáng)的吸附性能，稱為活性污泥。它有巨大的表面積和很強(qiáng)的吸附性能，稱為活性污泥。推流式活性污泥法推流式活性污泥法曝氣池曝氣池進(jìn)水進(jìn)水 沉淀

15、池沉淀池出水出水剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥推流式活性污泥法推流式活性污泥法它們的活動(dòng)能力減弱，容易在沉淀池中沉淀。其中的有機(jī)它們的活動(dòng)能力減弱，容易在沉淀池中沉淀。其中的有機(jī)物幾乎全被物幾乎全被“吃掉吃掉”，微生物細(xì)胞內(nèi)所儲(chǔ)存的物質(zhì)也變得，微生物細(xì)胞內(nèi)所儲(chǔ)存的物質(zhì)也變得空乏，空乏，這種處于饑餓狀態(tài)的活性污泥已經(jīng)充分恢復(fù)了活性，這種處于饑餓狀態(tài)的活性污泥已經(jīng)充分恢復(fù)了活性，回流到曝氣池后，具有良好的吸附和氧化有機(jī)物的能力?；亓鞯狡貧獬睾螅哂辛己玫奈胶脱趸袡C(jī)物的能力。隨著曝氣池混合液中有機(jī)隨著曝氣池混合液中有機(jī)物沿池長(zhǎng)的不斷被氧化及物沿池長(zhǎng)的不斷被氧化及微生物細(xì)胞的不斷合成，微生物細(xì)胞

16、的不斷合成，水中有機(jī)物的濃度越來越水中有機(jī)物的濃度越來越低，到了池子末端和出水低，到了池子末端和出水中，微生物的生長(zhǎng)已進(jìn)入中，微生物的生長(zhǎng)已進(jìn)入內(nèi)源呼吸內(nèi)源呼吸階段。階段。（各區(qū)段之間微生物存在種群和數(shù)量差異）（各區(qū)段之間微生物存在種群和數(shù)量差異）v 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：出水水質(zhì)好（出水水質(zhì)好（85859090），剩余污泥量較少。），剩余污泥量較少。v 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：耐沖擊負(fù)荷差：耐沖擊負(fù)荷差： 根據(jù)推流原理，進(jìn)水與回流污泥混合形成混合液，從池子起端根據(jù)推流原理，進(jìn)水與回流污泥混合形成混合液，從池子起端流向末端。如果進(jìn)水水質(zhì)發(fā)生變化，對(duì)活性污泥影響較大。如果流向末端。如果進(jìn)水水質(zhì)發(fā)生變化，對(duì)活性污泥影響較大

17、。如果流入的廢水含有有害物損害了回流污泥，引起的問題就更大。流入的廢水含有有害物損害了回流污泥，引起的問題就更大。供氧與需氧間存在不可克服的矛盾供氧與需氧間存在不可克服的矛盾 沿曝氣池池長(zhǎng)需氧速度變化很大，但是沿曝氣池池長(zhǎng)的供氧速沿曝氣池池長(zhǎng)需氧速度變化很大，但是沿曝氣池池長(zhǎng)的供氧速度是基本相同的度是基本相同的供需矛盾：供需矛盾：前段供氧不足而后端供氧過剩前段供氧不足而后端供氧過剩。如果想要在曝氣池前端維持足夠的溶解氧，則后段的氧量會(huì)太大，如果想要在曝氣池前端維持足夠的溶解氧，則后段的氧量會(huì)太大，氧的利用率低，增加了處理費(fèi)用。氧的利用率低，增加了處理費(fèi)用。推流式活性污泥法推流式活性污泥法分段布

18、水推流式活性污泥法分段布水推流式活性污泥法曝氣池進(jìn)水 沉淀池出水剩余污泥回流污泥廢水并不是集中在池端進(jìn)入曝氣池，而是沿池長(zhǎng)分段按幾個(gè)廢水并不是集中在池端進(jìn)入曝氣池，而是沿池長(zhǎng)分段按幾個(gè)點(diǎn)進(jìn)入曝氣池。點(diǎn)進(jìn)入曝氣池。特點(diǎn)：特點(diǎn)：有機(jī)物的分配較為均勻，有機(jī)物的分配較為均勻，因而氧的需要也較為均勻，因而氧的需要也較為均勻，在一定程度上降低了池子在一定程度上降低了池子前段的耗氧速度，避免前前段的耗氧速度，避免前端出現(xiàn)缺氧情況。端出現(xiàn)缺氧情況。曝氣池中活性污泥濃度不均勻，前端較濃，后端較稀，提高曝氣池中活性污泥濃度不均勻，前端較濃，后端較稀，提高了空氣的利用率和曝氣池的效率。了空氣的利用率和曝氣池的效率。

19、分段布水推流式活性污泥法分段布水推流式活性污泥法完全混合式活性污泥法完全混合式活性污泥法曝氣池進(jìn)水 沉淀池出水剩余污泥回流污泥完全混合式活性污泥法完全混合式活性污泥法混合液在曝氣池內(nèi)充分混合循環(huán)流動(dòng)，進(jìn)行吸附和氧化分解。混合液在曝氣池內(nèi)充分混合循環(huán)流動(dòng)，進(jìn)行吸附和氧化分解。特點(diǎn)：特點(diǎn)：1. 1. 耐沖擊負(fù)荷性強(qiáng)耐沖擊負(fù)荷性強(qiáng)，可處理濃度較高的廢可處理濃度較高的廢水，只要適當(dāng)延長(zhǎng)曝水，只要適當(dāng)延長(zhǎng)曝氣時(shí)間即可。適于處氣時(shí)間即可。適于處理工業(yè)廢水。理工業(yè)廢水。2. 2. 可把曝氣池的工況可把曝氣池的工況控制在最佳的位置上。控制在最佳的位置上。（微生物分布均勻）（微生物分布均勻）接觸氧化穩(wěn)定法接觸氧

20、化穩(wěn)定法 又稱吸附再生活性污又稱吸附再生活性污泥法或生物吸附法。泥法或生物吸附法。接觸氧化池進(jìn)水 沉淀池出水剩余污泥 回流污泥穩(wěn)定池接觸氧化穩(wěn)定法接觸氧化穩(wěn)定法此法主要適用于處理此法主要適用于處理含懸浮物和膠體物較含懸浮物和膠體物較多的廢水。多的廢水。在吸附池內(nèi)，活性污泥和廢水充分接觸，有機(jī)物被活性污在吸附池內(nèi)，活性污泥和廢水充分接觸，有機(jī)物被活性污泥吸附后，混合液流入沉淀池進(jìn)行固液分離，從沉淀池排泥吸附后，混合液流入沉淀池進(jìn)行固液分離，從沉淀池排出的回流污泥出的回流污泥先在穩(wěn)定池內(nèi)進(jìn)行再生先在穩(wěn)定池內(nèi)進(jìn)行再生，使吸附的有機(jī)物充，使吸附的有機(jī)物充分氧化分解，恢復(fù)污泥活性后，再引入吸附池。分氧化

21、分解，恢復(fù)污泥活性后，再引入吸附池。氧化溝式活性污泥法氧化溝式活性污泥法進(jìn)水 沉淀池出水剩余污泥回流污泥氧化溝充氣刷氧化溝式活性污泥法氧化溝式活性污泥法混合液在溝內(nèi)不斷循環(huán)流動(dòng)，廢水在氧化溝內(nèi)停留時(shí)間一般混合液在溝內(nèi)不斷循環(huán)流動(dòng)，廢水在氧化溝內(nèi)停留時(shí)間一般很長(zhǎng)（很長(zhǎng)（1540h）。）。氧化溝具有處理流程氧化溝具有處理流程簡(jiǎn)單，機(jī)械設(shè)備少，簡(jiǎn)單，機(jī)械設(shè)備少，管理方便，出水水質(zhì)管理方便，出水水質(zhì)好，污泥產(chǎn)量少而穩(wěn)好，污泥產(chǎn)量少而穩(wěn)定以及耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)定以及耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。等優(yōu)點(diǎn)。氧化溝去除有機(jī)物的效率很高，氧化溝去除有機(jī)物的效率很高，BOD5的去除率一般可達(dá)的去除率一般可達(dá)95以上。以上。四、氧

22、化塘（或氧化溝）中的微生物群落及機(jī)制四、氧化塘（或氧化溝）中的微生物群落及機(jī)制10.1.1 10.1.1 好氧活性污泥法好氧活性污泥法四、氧化塘（或氧化溝）中的微生物群落及機(jī)制四、氧化塘（或氧化溝）中的微生物群落及機(jī)制10.1.1 10.1.1 好氧活性污泥法好氧活性污泥法 氧化塘的基本原理是，利用氧化塘的基本原理是，利用菌藻互生系統(tǒng)菌藻互生系統(tǒng)來分解水中污染物質(zhì)。來分解水中污染物質(zhì)。其中，細(xì)菌吸收水中溶解氧，將有機(jī)物氧化分解為其中，細(xì)菌吸收水中溶解氧，將有機(jī)物氧化分解為H H2 2O O、COCO2 2、NHNH3 3、NONO3 3- -、POPO4 43-3-、SOSO4 42-2-。細(xì)

23、菌利用自身分解含氮有機(jī)物產(chǎn)生的。細(xì)菌利用自身分解含氮有機(jī)物產(chǎn)生的NHNH3 3和環(huán)境和環(huán)境中的營(yíng)養(yǎng)物合成細(xì)胞物質(zhì)。藻類利用中的營(yíng)養(yǎng)物合成細(xì)胞物質(zhì)。藻類利用H H2 2O O、COCO2 2進(jìn)行光合作用合成碳進(jìn)行光合作用合成碳水化合物，再吸收水化合物，再吸收NHNH3 3和和SOSO4 42-2-合成蛋白質(zhì)、吸收合成蛋白質(zhì)、吸收POPO4 43-3-合成核酸，并繁合成核酸，并繁殖新藻體。殖新藻體。五、菌膠團(tuán)的作用五、菌膠團(tuán)的作用10.1.1 10.1.1 好氧活性污泥法好氧活性污泥法u 生物絮凝、吸附和氧化分解能力生物絮凝、吸附和氧化分解能力u 為原生動(dòng)物、微型后生動(dòng)物提供了良好的生存環(huán)境和棲息

24、場(chǎng)所為原生動(dòng)物、微型后生動(dòng)物提供了良好的生存環(huán)境和棲息場(chǎng)所u指示作用指示作用u 菌體包埋在菌膠團(tuán)中，可以防止原生動(dòng)物對(duì)細(xì)菌的吞食菌體包埋在菌膠團(tuán)中，可以防止原生動(dòng)物對(duì)細(xì)菌的吞食u 可以吸附其它不可降解的污染物可以吸附其它不可降解的污染物u 發(fā)育良好的活性污泥絮狀體具有良好的沉降性能發(fā)育良好的活性污泥絮狀體具有良好的沉降性能六、原生動(dòng)物與微型后生動(dòng)物的作用六、原生動(dòng)物與微型后生動(dòng)物的作用10.1.1 10.1.1 好氧活性污泥法好氧活性污泥法1 1、指示作用、指示作用 原生動(dòng)物：肉足蟲，鞭毛蟲和纖毛蟲原生動(dòng)物：肉足蟲，鞭毛蟲和纖毛蟲3類、捕食游離細(xì)菌。類、捕食游離細(xì)菌。其出現(xiàn)的順序反映了處理水質(zhì)

25、的好壞（這里的好壞是指有機(jī)物其出現(xiàn)的順序反映了處理水質(zhì)的好壞（這里的好壞是指有機(jī)物的去除），最初是肉足蟲，繼之鞭毛蟲和游泳型纖毛蟲；當(dāng)處的去除），最初是肉足蟲，繼之鞭毛蟲和游泳型纖毛蟲；當(dāng)處理水質(zhì)良好時(shí)出現(xiàn)固著型纖毛蟲，如鐘蟲、等枝蟲、獨(dú)縮蟲、理水質(zhì)良好時(shí)出現(xiàn)固著型纖毛蟲，如鐘蟲、等枝蟲、獨(dú)縮蟲、聚縮蟲、蓋纖蟲等。聚縮蟲、蓋纖蟲等。 后生動(dòng)物后生動(dòng)物(主要指輪蟲），捕食菌膠團(tuán)和原生動(dòng)物，是水質(zhì)主要指輪蟲），捕食菌膠團(tuán)和原生動(dòng)物，是水質(zhì)穩(wěn)定的標(biāo)志。因而利用鏡檢生物相評(píng)價(jià)活性污泥質(zhì)量與污水處穩(wěn)定的標(biāo)志。因而利用鏡檢生物相評(píng)價(jià)活性污泥質(zhì)量與污水處理的質(zhì)量。理的質(zhì)量。六、原生動(dòng)物與微型后生動(dòng)物的作用六

26、、原生動(dòng)物與微型后生動(dòng)物的作用10.1.1 10.1.1 好氧活性污泥法好氧活性污泥法2 2、凈化作用、凈化作用 原生動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)類型多樣，腐生性營(yíng)養(yǎng)的鞭毛蟲通過滲透原生動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)類型多樣，腐生性營(yíng)養(yǎng)的鞭毛蟲通過滲透作用吸收溶解性有機(jī)物，作用吸收溶解性有機(jī)物，動(dòng)物性營(yíng)養(yǎng)吞食有機(jī)顆粒和游離細(xì)動(dòng)物性營(yíng)養(yǎng)吞食有機(jī)顆粒和游離細(xì)菌及其它微小生物。菌及其它微小生物。3 3、促進(jìn)絮凝和沉淀作用、促進(jìn)絮凝和沉淀作用 原生動(dòng)物分泌一定的粘液物協(xié)同和促使細(xì)菌發(fā)生絮凝作用。原生動(dòng)物分泌一定的粘液物協(xié)同和促使細(xì)菌發(fā)生絮凝作用。 固著型纖毛蟲本身有沉降性能，加上和細(xì)菌形成絮體，更固著型纖毛蟲本身有沉降性能，加上和細(xì)菌形成絮體

27、，更完善了二沉池的泥水分離效果。完善了二沉池的泥水分離效果。七、評(píng)價(jià)活性污泥的指標(biāo)七、評(píng)價(jià)活性污泥的指標(biāo)10.1.1 10.1.1 好氧活性污泥法好氧活性污泥法1 1、混合液懸浮固體濃度、混合液懸浮固體濃度(MLSS)(MLSS)，也稱為污泥濃度，也稱為污泥濃度。u混合液固體懸浮物濃度是指曝氣池中單位體積混合液所含懸浮固體的質(zhì)量，混合液固體懸浮物濃度是指曝氣池中單位體積混合液所含懸浮固體的質(zhì)量，單位為單位為mg/Lmg/L或或g/Lg/L。u計(jì)量曝氣池中活性污泥數(shù)量多少的指標(biāo)。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，MLSSMLSS濃度一般濃度一般為為2 23g

28、/L3g/L。2 2、混合液揮發(fā)性懸浮固體、混合液揮發(fā)性懸浮固體 (MLVSS)(MLVSS)u指活性污泥中有機(jī)固體物質(zhì)的濃度，單位為指活性污泥中有機(jī)固體物質(zhì)的濃度，單位為mg/Lmg/L或或g/Lg/L。u把混合液懸浮固體在把混合液懸浮固體在600600焙燒，能揮發(fā)的部分即是揮發(fā)性懸浮固體，剩下焙燒，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)性懸浮固體（的部分稱為非揮發(fā)性懸浮固體（MLNVSSMLNVSS）。）。 u一般在活性污泥法中用一般在活性污泥法中用MLVSSMLVSS表示活性污泥中生物的含量。在一般情況下，表示活性污泥中生物的含量。在一般情況下，MLVSS/MLSSMLVS

29、S/MLSS的比值較固定，對(duì)于生活污水，常在的比值較固定，對(duì)于生活污水，常在0.750.750.850.85左右左右。對(duì)于工業(yè)。對(duì)于工業(yè)廢水，其比值視水質(zhì)不同而異。廢水，其比值視水質(zhì)不同而異。10.1.1 10.1.1 好氧活性污泥法好氧活性污泥法3 3、污泥沉降比污泥沉降比(SV) (SV) u是指曝氣池混合液在是指曝氣池混合液在l00mLl00mL量筒中，靜置沉降量筒中，靜置沉降30min30min后，沉降污泥所占的體積與混合后，沉降污泥所占的體積與混合液總體積之比的百分?jǐn)?shù)。液總體積之比的百分?jǐn)?shù)。u正常的活性污泥在沉降正常的活性污泥在沉降30min30min后，可以接近它的最大密度，故污泥

30、沉降比可以反映曝后，可以接近它的最大密度，故污泥沉降比可以反映曝氣池正常運(yùn)行時(shí)的污泥量。可用于控制剩余污泥的排放。它還能及時(shí)反映出污泥膨脹氣池正常運(yùn)行時(shí)的污泥量。可用于控制剩余污泥的排放。它還能及時(shí)反映出污泥膨脹等異常情況，便于及早查明原因，采取措施。等異常情況，便于及早查明原因，采取措施。4 4、污泥體積指數(shù)、污泥體積指數(shù)(SVI)(SVI) u也稱污泥容積指數(shù)，是指曝氣池出口處混合液，經(jīng)也稱污泥容積指數(shù)，是指曝氣池出口處混合液，經(jīng)30min30min靜置沉降后，沉降污泥體積靜置沉降后，沉降污泥體積中中1g1g干污泥所占的容積的毫升數(shù)，單位為干污泥所占的容積的毫升數(shù)，單位為mL/gmL/g，

31、但一般不標(biāo)出。，但一般不標(biāo)出。 u與污泥沉降比有如下關(guān)系：與污泥沉降比有如下關(guān)系： SVI=(SVSVI=(SV100)/X 100)/X 式中：式中：X X的單位為的單位為g/Lg/L，SVSV以百分?jǐn)?shù)代入。以百分?jǐn)?shù)代入。5 5、污泥負(fù)荷（、污泥負(fù)荷（LsLs）單位時(shí)間內(nèi)，單位重量的活性污泥能處理的有機(jī)物的數(shù)量，單位時(shí)間內(nèi)，單位重量的活性污泥能處理的有機(jī)物的數(shù)量，用用kgkg（BODBOD）/ /kg(MLSS)kg(MLSS)d d表示。又稱有機(jī)負(fù)荷率，表示。又稱有機(jī)負(fù)荷率，F(xiàn)/MF/M值。值。八、活性污泥的培養(yǎng)八、活性污泥的培養(yǎng)10.1.1 10.1.1 好氧活性污泥法好氧活性污泥法u間

32、歇式曝氣培養(yǎng)間歇式曝氣培養(yǎng) 獲取活性污泥獲取活性污泥 先近低濃度廢水培養(yǎng)，以后逐級(jí)提高廢水濃度，直到提高到先近低濃度廢水培養(yǎng)，以后逐級(jí)提高廢水濃度，直到提高到原廢水濃度為止原廢水濃度為止 馴化初期馴化初期 活性污泥結(jié)構(gòu)松散，游離細(xì)菌較多，出現(xiàn)鞭毛蟲和活性污泥結(jié)構(gòu)松散，游離細(xì)菌較多，出現(xiàn)鞭毛蟲和游動(dòng)性纖毛蟲。此時(shí)的活性污泥有一定的沉降效果。游動(dòng)性纖毛蟲。此時(shí)的活性污泥有一定的沉降效果。 馴化后期馴化后期 以游動(dòng)性纖毛蟲為主，出現(xiàn)少量的、有一定耐污能以游動(dòng)性纖毛蟲為主，出現(xiàn)少量的、有一定耐污能力的纖毛蟲，沉降性能較好，上清夜與沉降污泥可看出界限。力的纖毛蟲，沉降性能較好，上清夜與沉降污泥可看出界限

33、。 用連續(xù)曝氣培養(yǎng)法繼續(xù)培養(yǎng)用連續(xù)曝氣培養(yǎng)法繼續(xù)培養(yǎng)u連續(xù)曝氣培養(yǎng)連續(xù)曝氣培養(yǎng)獲取活性污泥后，連續(xù)曝氣進(jìn)行馴化和培養(yǎng)。獲取活性污泥后，連續(xù)曝氣進(jìn)行馴化和培養(yǎng)?；钚晕勰嗯蛎泇 正常的活性污泥顆正常的活性污泥顆粒體積膨脹，繼而分裂粒體積膨脹，繼而分裂為沉降性很差的小顆為沉降性很差的小顆粒污泥，引起二沉池粒污泥，引起二沉池池面飄泥嚴(yán)重，出水池面飄泥嚴(yán)重，出水水質(zhì)急劇變差的現(xiàn)象。水質(zhì)急劇變差的現(xiàn)象。本質(zhì)本質(zhì)污泥密度變小污泥密度變小或黏附能力下降。或黏附能力下降。污泥體積指數(shù)（污泥體積指數(shù)（SVISVI）200mL/g200mL/g非絲狀和絲狀污泥膨脹非絲狀和絲狀污泥膨脹非絲狀污泥膨脹：菌膠團(tuán)細(xì)菌的假絲

34、狀生長(zhǎng)或后生動(dòng)物鉆噬而形成的膨脹污泥。這種污泥很少見，研究的不多。絲狀污泥膨脹：正常活性污泥中的絲狀細(xì)菌過度生長(zhǎng)引起的污泥膨脹。 通常所說的膨脹是指絲狀菌性膨脹通常所說的膨脹是指絲狀菌性膨脹(filamentous bulking)(filamentous bulking)。 導(dǎo)致產(chǎn)生絲狀菌性膨脹的微生物導(dǎo)致產(chǎn)生絲狀菌性膨脹的微生物v 球衣菌球衣菌( (SphaerotilusSphaerotilus) )v 貝日阿托氏菌貝日阿托氏菌( (BeggiatoaBeggiatoa) )v 發(fā)硫菌發(fā)硫菌( (ThiothrixThiothrix) )v 諾卡氏菌諾卡氏菌( (NocardiaNoca

35、rdia) )v 芽孢桿菌芽孢桿菌( (BacillusBacillus) ) 假單胞菌假單胞菌( (PseudomonasPseudomonas) ) 黃桿菌黃桿菌( (FlavobacteriumFlavobacterium) ) 地霉地霉( (GeotrichumGeotrichum) ) 木霉木霉( (TricbodermaTricboderma) ) 絲狀的酵母絲狀的酵母貝日阿托氏菌屬貝日阿托氏菌屬 曝氣力度過大，污泥碎裂膨脹原因-氣泡夾帶,密度降低；氣泡機(jī)械破碎；細(xì)菌處于對(duì)數(shù)期多糖分泌減少，粘性降低。缺氧、厭氧膨脹漂泥原因-二沉池底部淤泥厭氧產(chǎn)氣（反硝化N2；CH4)進(jìn)水水質(zhì)有過量

36、的表面活性物質(zhì)和油脂類化合物；原因-油及泡沫降低污泥密度生物中毒（pH波動(dòng)大、補(bǔ)堿過量、溫度過高、CODcr濃度驟然升高、含酚及其衍生物，醇、醛和某些有機(jī)酚、硫化物、重金屬及鹵化物過高等）污泥膨脹原因-細(xì)菌休克死亡、粘液分泌減少新污泥膨脹現(xiàn)象未馴化污泥對(duì)新類型廢水不適應(yīng)，不沉降或沉降極慢，長(zhǎng)時(shí)間曝氣馴化后恢復(fù)正常；原因-類似中毒絲狀污泥膨脹成因絲狀污泥膨脹成因 有環(huán)境因素環(huán)境因素和微生物因素微生物因素。 主導(dǎo)因素是絲狀微生物過度生長(zhǎng)。 環(huán)境因素促進(jìn)絲狀微生物過度生長(zhǎng)。環(huán)境因素包括： 溫度溫度 溶解氧溶解氧 可溶性有機(jī)物及其種類可溶性有機(jī)物及其種類 有機(jī)物濃度有機(jī)物濃度( (或有機(jī)負(fù)荷或有機(jī)負(fù)荷

37、) )引起活性污泥絲狀膨脹的原因是比較復(fù)雜的，要具體問題具體分析，引起活性污泥絲狀膨脹的原因是比較復(fù)雜的，要具體問題具體分析，然后采取相應(yīng)的措施予以控制。然后采取相應(yīng)的措施予以控制。溫度溫度 構(gòu)成活性污泥的各種細(xì)菌最適生長(zhǎng)溫度在30左右； 在春、夏之交和秋季，溫度在25-28之間，絲狀微生物能競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)。低溶解氧低溶解氧菌膠團(tuán)細(xì)菌和絲狀菌對(duì)溶解氧的需要量差別很大，菌膠團(tuán)細(xì)菌是嚴(yán)格好氧。菌膠團(tuán)細(xì)菌和絲狀菌對(duì)溶解氧的需要量差別很大，菌膠團(tuán)細(xì)菌是嚴(yán)格好氧。而絲狀菌適應(yīng)性強(qiáng)，在微量好氧條件下，仍正常生長(zhǎng)；而絲狀菌適應(yīng)性強(qiáng)，在微量好氧條件下，仍正常生長(zhǎng)； 如果曝氣池溶解如果曝氣池溶解氧長(zhǎng)期維持在較低的

38、水平，不利于菌膠團(tuán)細(xì)菌的生長(zhǎng)，絲狀菌優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)，很氧長(zhǎng)期維持在較低的水平，不利于菌膠團(tuán)細(xì)菌的生長(zhǎng)，絲狀菌優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)，很容易引起活性污泥膨脹。容易引起活性污泥膨脹。 低分子糖類和有機(jī)酸過多低分子糖類和有機(jī)酸過多幾乎所有的絲狀細(xì)菌都能吸收可溶性有機(jī)物，尤其是低分子糖類和有機(jī)幾乎所有的絲狀細(xì)菌都能吸收可溶性有機(jī)物，尤其是低分子糖類和有機(jī)酸。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)證明：低分子糖類和有機(jī)酸過多有利于絲狀酸。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)證明：低分子糖類和有機(jī)酸過多有利于絲狀細(xì)菌生長(zhǎng)，容易發(fā)生活性污泥絲狀膨脹。細(xì)菌生長(zhǎng)，容易發(fā)生活性污泥絲狀膨脹。廢水廢水C/NC/N比高比高絲狀細(xì)菌適合于高絲狀細(xì)菌適合于高C/NC/N比廢

39、水，而菌膠團(tuán)細(xì)菌正好相反，需要較低比廢水，而菌膠團(tuán)細(xì)菌正好相反，需要較低C/NC/N比廢水。比廢水。 由于由于C C是絲狀細(xì)菌衣鞘的主要成分，過量的是絲狀細(xì)菌衣鞘的主要成分，過量的C C源可為絲狀菌吸收，并以源可為絲狀菌吸收，并以-羥基丁酸羥基丁酸(PHB)(PHB)的形式儲(chǔ)存，使絲狀菌進(jìn)一步生長(zhǎng)，而菌膠團(tuán)細(xì)菌的形式儲(chǔ)存，使絲狀菌進(jìn)一步生長(zhǎng)，而菌膠團(tuán)細(xì)菌對(duì)于對(duì)于N N源的需求量要比絲狀菌大得多，一旦水中氮源貧乏，菌膠團(tuán)細(xì)菌源的需求量要比絲狀菌大得多，一旦水中氮源貧乏，菌膠團(tuán)細(xì)菌的生長(zhǎng)將嚴(yán)重受到抑制。的生長(zhǎng)將嚴(yán)重受到抑制?？刂平z狀膨脹措施控制絲狀膨脹措施A A. .設(shè)調(diào)節(jié)池設(shè)調(diào)節(jié)池( (及事故池

40、及事故池) )控制高負(fù)荷（控制高負(fù)荷（BODBOD、毒物）沖擊、毒物）沖擊B. B. 控制溶解氧控制溶解氧 溶解氧濃度必須控制在溶解氧濃度必須控制在3 34mg/L4mg/L。C C . .調(diào)節(jié)廢水的營(yíng)養(yǎng)配比調(diào)節(jié)廢水的營(yíng)養(yǎng)配比 盡量逼近盡量逼近BODBOD5 5與與N N和和P P的比例的比例BODBOD5 5：N N：P P100100：5 5：1 1。尿素或含氮量高的污泥消化池上清液尿素或含氮量高的污泥消化池上清液磷酸鈉磷酸鈉D. D. 改革工藝改革工藝 將活性污泥法改為生物膜法將活性污泥法改為生物膜法 在曝氣池中加填料改為生物接觸氧化法在曝氣池中加填料改為生物接觸氧化法 SBR(SBR(

41、即序批式間歇曝氣反應(yīng)器即序批式間歇曝氣反應(yīng)器) )法法A.投加次氯酸鈉（H2O2臭氧 球衣菌對(duì)這些物質(zhì)較敏感，而菌膠團(tuán)形成菌不敏感。有選擇的控制絲狀微生物的過渡生長(zhǎng)。B.投加混凝劑FeSO4和FeCl3、干污泥或濃縮消化污泥 增加絮體密度、強(qiáng)度，使已膨脹的污泥恢復(fù)正常C.強(qiáng)化補(bǔ)氮（C:N100：2030）D.替換污泥 最直接的方法生物膜（生物膜（biological membranebiological membrane）10.1.2 10.1.2 好氧生物膜法好氧生物膜法生物填料表面附著的生物薄膜進(jìn)行污染物降解的生物處理方法。生物填料表面附著的生物薄膜進(jìn)行污染物降解的生物處理方法。懸浮型生物

42、填料懸浮型生物填料軟性填料軟性填料10.1.2 10.1.2 好氧生物膜法好氧生物膜法網(wǎng)片式立體填料網(wǎng)片式立體填料彈性立體填料彈性立體填料生物膜及其載體生物填料上的生物膜一、好氧生物膜中的微生物群落一、好氧生物膜中的微生物群落10.1.2 10.1.2 好氧生物膜法好氧生物膜法根據(jù)位置與功能不同根據(jù)位置與功能不同生物膜生物、生物膜面生物及濾池掃除生物膜生物、生物膜面生物及濾池掃除生物。生物。好氧生物膜的結(jié)構(gòu)好氧生物膜的結(jié)構(gòu)10.1.2 10.1.2 好氧生物膜法好氧生物膜法濾濾掃掃生生物物膜膜面面生生物物膜膜生生物物23mm 0.3mm好氧區(qū)好氧區(qū)生物膜凈化原理示意圖生物膜凈化原理示意圖好氧生

43、物膜的凈化作用機(jī)理好氧生物膜的凈化作用機(jī)理10.1.2 10.1.2 好氧生物膜法好氧生物膜法有機(jī)有機(jī)污染物污染物吸附吸附吸收吸收生物膜生物生物膜生物生物膜面生物生物膜面生物吸吸附附力力再再生生剩余污泥剩余污泥濾池掃除生物濾池掃除生物脫落物脫落物10.1.2 10.1.2 好氧生物膜法好氧生物膜法 好氧生物膜法構(gòu)筑物有普通濾池、高負(fù)荷生物濾池、好氧生物膜法構(gòu)筑物有普通濾池、高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池，還有生物轉(zhuǎn)盤、流化床等。塔式生物濾池，還有生物轉(zhuǎn)盤、流化床等。普通生物濾池普通生物濾池生物濾池（塔）中的分層特征表生物濾池（塔）中的分層特征表相當(dāng)于多污帶相當(dāng)于中污帶相當(dāng)于寡污帶10.1.2 1

44、0.1.2 好氧生物膜法好氧生物膜法生物轉(zhuǎn)盤生物轉(zhuǎn)盤10.1.2 10.1.2 好氧生物膜法好氧生物膜法生物流化床反應(yīng)器生物流化床反應(yīng)器10.1.2 10.1.2 好氧生物膜法好氧生物膜法二、好氧生物膜的培養(yǎng)二、好氧生物膜的培養(yǎng)u 自然掛膜自然掛膜u 活性污泥掛膜活性污泥掛膜u 優(yōu)勢(shì)菌種掛膜優(yōu)勢(shì)菌種掛膜10.3 10.3 厭氧環(huán)境中活性污泥和生物膜的微生物群落厭氧環(huán)境中活性污泥和生物膜的微生物群落 厭氧處理法（厭氧處理法（anaerobic treatment）在厭氧條件下，利用厭氧微生物分在厭氧條件下，利用厭氧微生物分解廢水中的有機(jī)物并產(chǎn)生甲烷、二氧化碳的過程，又稱解廢水中的有機(jī)物并產(chǎn)生甲烷

45、、二氧化碳的過程，又稱厭氧發(fā)酵厭氧發(fā)酵、厭氧厭氧消化、沼氣發(fā)酵法或甲烷發(fā)酵法消化、沼氣發(fā)酵法或甲烷發(fā)酵法。 與好氧生物處理的區(qū)別：不以分子氧為受氫體（最終電子受體），以無機(jī)與好氧生物處理的區(qū)別：不以分子氧為受氫體（最終電子受體），以無機(jī)物、化合態(tài)鹽、碳、硫、氮為受氫體，如物、化合態(tài)鹽、碳、硫、氮為受氫體，如COCO、CO2CO2、SO42SO42、NO3NO3等。等。v 厭氧消化法也有活性污泥法和生物膜法厭氧消化法也有活性污泥法和生物膜法。但微生物群落與。但微生物群落與有氧環(huán)境中的不同有氧環(huán)境中的不同 專性厭氧菌專性厭氧菌 兼性厭氧菌兼性厭氧菌 厭氧或兼性厭氧的游泳型纖毛蟲厭氧或兼性厭氧的游泳

46、型纖毛蟲厭氧生物處理的優(yōu)缺點(diǎn)厭氧生物處理的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：耐有機(jī)負(fù)荷高；可生成甲烷；剩余污泥量少；無需充氧，能耗低；優(yōu)點(diǎn)：耐有機(jī)負(fù)荷高；可生成甲烷；剩余污泥量少；無需充氧，能耗低；缺點(diǎn)：污泥量增長(zhǎng)慢，工藝過程啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)；對(duì)負(fù)荷變化、毒物敏感；故缺點(diǎn)：污泥量增長(zhǎng)慢，工藝過程啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)；對(duì)負(fù)荷變化、毒物敏感；故厭厭氧處理一般只用于預(yù)處理氧處理一般只用于預(yù)處理，要使廢水達(dá)標(biāo)排放，還需要進(jìn)一步處理，要使廢水達(dá)標(biāo)排放，還需要進(jìn)一步處理.10.3 10.3 厭氧環(huán)境中活性污泥和生物膜的微生物群落厭氧環(huán)境中活性污泥和生物膜的微生物群落n沼氣中的主要成分是甲烷，含量沼氣中的主要成分是甲烷，含量5075%之間，之間

47、，是一種很好的燃料。是一種很好的燃料。以日排以日排COD10t的工廠為的工廠為例，若例，若COD去除率為去除率為80%，甲烷產(chǎn)量為理論的，甲烷產(chǎn)量為理論的80%時(shí)，則可日產(chǎn)甲烷時(shí)，則可日產(chǎn)甲烷2240m3,其熱值相當(dāng)于其熱值相當(dāng)于3.85t原煤，可發(fā)電原煤，可發(fā)電5400度電。度電。一、厭氧法的優(yōu)點(diǎn)一、厭氧法的優(yōu)點(diǎn)產(chǎn)生的沼氣可用于發(fā)電或作為能源產(chǎn)生的沼氣可用于發(fā)電或作為能源10.3 10.3 厭氧環(huán)境中活性污泥和生物膜的微生物群落厭氧環(huán)境中活性污泥和生物膜的微生物群落u2 2對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的需求量少對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的需求量少 好氧方法好氧方法BODBOD：N N：P=100P=100：5 5：1 1，而厭氧

48、方法為（而厭氧方法為（350350500500）：）：5 5：1 1，相比而言對(duì)，相比而言對(duì)N N、P P的需求要小的多，因此厭氧的需求要小的多，因此厭氧處理時(shí)可以不添加或少添加營(yíng)養(yǎng)鹽。處理時(shí)可以不添加或少添加營(yíng)養(yǎng)鹽。u3 3產(chǎn)生的污泥量少，運(yùn)行費(fèi)用低產(chǎn)生的污泥量少，運(yùn)行費(fèi)用低 繁殖慢；不需要曝氣繁殖慢；不需要曝氣 u4. 4. 厭氧微生物有可能對(duì)好氧微生物不能降解的一些有機(jī)物厭氧微生物有可能對(duì)好氧微生物不能降解的一些有機(jī)物進(jìn)行降解或部分降解進(jìn)行降解或部分降解 10.3 10.3 厭氧環(huán)境中活性污泥和生物膜的微生物群落厭氧環(huán)境中活性污泥和生物膜的微生物群落u 出水的有機(jī)物濃度高于好氧處理；出水

49、的有機(jī)物濃度高于好氧處理； 去除率雖高，但進(jìn)水濃度高、發(fā)酵分解有機(jī)物不完全；去除率雖高，但進(jìn)水濃度高、發(fā)酵分解有機(jī)物不完全；u 厭氧生物處理過程中所涉及到的生化反應(yīng)過程較為復(fù)雜厭氧生物處理過程中所涉及到的生化反應(yīng)過程較為復(fù)雜 u 厭氧微生物對(duì)環(huán)境因素厭氧微生物對(duì)環(huán)境因素( (如：如：溫度溫度3737) )較為敏感，使得厭氧反較為敏感，使得厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行和應(yīng)用受到很多限制和困難應(yīng)器的運(yùn)行和應(yīng)用受到很多限制和困難u 初次啟動(dòng)過程緩慢初次啟動(dòng)過程緩慢, ,處理時(shí)間長(zhǎng)處理時(shí)間長(zhǎng)u 對(duì)氨氮的去除效果不好對(duì)氨氮的去除效果不好 u 處理過程中產(chǎn)生臭氣和有色物質(zhì)處理過程中產(chǎn)生臭氣和有色物質(zhì)臭氣主要是臭氣主要

50、是SRBSRB形成的具有臭味的硫化氫氣體以及硫醇、氨氣、有機(jī)酸等的臭氣。形成的具有臭味的硫化氫氣體以及硫醇、氨氣、有機(jī)酸等的臭氣。同時(shí)硫化氫還會(huì)與水中的鐵離子等金屬離子反應(yīng)形成黑色的硫化物沉淀。同時(shí)硫化氫還會(huì)與水中的鐵離子等金屬離子反應(yīng)形成黑色的硫化物沉淀。10.3.1 10.3.1 厭氧消化厭氧消化甲烷發(fā)酵甲烷發(fā)酵一、厭氧消化甲烷發(fā)酵一、厭氧消化甲烷發(fā)酵u沼氣發(fā)酵，已有多年的研究歷史，常用于將城市的垃圾、糞沼氣發(fā)酵，已有多年的研究歷史，常用于將城市的垃圾、糞便、污水、工業(yè)廢水及生物處理的剩余污泥等的處理，并從便、污水、工業(yè)廢水及生物處理的剩余污泥等的處理，并從中獲得可燃性氣體中獲得可燃性氣體

51、沼氣（甲烷，沼氣（甲烷，CHCH4 4）。）。常用的構(gòu)筑物常用的構(gòu)筑物為發(fā)酵罐或消化池。為發(fā)酵罐或消化池。u甲烷發(fā)酵的微生物群落與有氧環(huán)境中的不同，它們是由分解甲烷發(fā)酵的微生物群落與有氧環(huán)境中的不同，它們是由分解蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、纖維素等的專性厭氧菌和兼性厭氧菌蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、纖維素等的專性厭氧菌和兼性厭氧菌及專性厭氧的產(chǎn)甲烷菌等組成。及專性厭氧的產(chǎn)甲烷菌等組成。 10.3.1 10.3.1 厭氧消化厭氧消化甲烷發(fā)酵甲烷發(fā)酵v 復(fù)雜污染物的厭氧降解過程可以分為四個(gè)階段復(fù)雜污染物的厭氧降解過程可以分為四個(gè)階段水解階段、水解階段、發(fā)酵階段（又稱酸化階段）、發(fā)酵階段（又稱酸化階段）、 產(chǎn)乙酸階

52、段、產(chǎn)甲烷階段產(chǎn)乙酸階段、產(chǎn)甲烷階段v 框圖表示見下圖框圖表示見下圖 u1 1水解階段水解階段 在細(xì)菌胞外酶的作用下大分子的有機(jī)物水解為小分子的有機(jī)物在細(xì)菌胞外酶的作用下大分子的有機(jī)物水解為小分子的有機(jī)物u2 2發(fā)酵階段發(fā)酵階段 梭狀芽孢桿菌梭狀芽孢桿菌、擬桿菌等酸化細(xì)菌擬桿菌等酸化細(xì)菌吸收并轉(zhuǎn)化為更為簡(jiǎn)單的化合物吸收并轉(zhuǎn)化為更為簡(jiǎn)單的化合物分泌到細(xì)胞外，產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫分泌到細(xì)胞外，產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨等氣、氨等甲烷發(fā)酵理論與機(jī)制甲烷發(fā)酵理論與機(jī)制產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸+ +同型產(chǎn)乙酸同型產(chǎn)乙酸) ) 上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、

53、氫氣、碳酸以及新的細(xì)上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)，這一階段的主導(dǎo)細(xì)菌是胞物質(zhì)，這一階段的主導(dǎo)細(xì)菌是乙酸菌乙酸菌。同時(shí)水中有硫酸鹽時(shí)，。同時(shí)水中有硫酸鹽時(shí)，還會(huì)有還會(huì)有硫酸鹽還原菌硫酸鹽還原菌參與產(chǎn)乙酸過程。參與產(chǎn)乙酸過程。 乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被轉(zhuǎn)化為甲烷乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被轉(zhuǎn)化為甲烷和以及和以及甲烷菌甲烷菌細(xì)胞物質(zhì)。細(xì)胞物質(zhì)。v 經(jīng)過這些階段大分子的有機(jī)物就被轉(zhuǎn)化為經(jīng)過這些階段大分子的有機(jī)物就被轉(zhuǎn)化為甲烷、二甲烷、二氧化碳、氫氣、硫化氫氧化碳、氫氣、硫化氫等小分子物質(zhì)和少量的厭氧等小分子物質(zhì)和少量的厭氧污泥。污泥。

54、10.3.1 10.3.1 厭氧消化厭氧消化甲烷發(fā)酵甲烷發(fā)酵復(fù)雜有機(jī)物復(fù)雜有機(jī)物1 1水解水解 2 2發(fā)酵發(fā)酵3 3產(chǎn)乙酸產(chǎn)乙酸硫酸鹽還原硫酸鹽還原4 4產(chǎn)甲烷產(chǎn)甲烷4 4產(chǎn)甲烷產(chǎn)甲烷硫酸鹽還原脂肪酸、丙酸、脂肪酸、丙酸、丁酸、乙醇、乳丁酸、乙醇、乳酸等酸等同型產(chǎn)乙酸菌同型產(chǎn)乙酸菌產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌( (碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂類等碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂類等) )簡(jiǎn)單溶解性有機(jī)物簡(jiǎn)單溶解性有機(jī)物v 污泥硝化是指在污泥硝化是指在 環(huán)境下微生物最終將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為環(huán)境下微生物最終將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為 和和 等氣體的過程，這一過程也可稱為沼氣等氣體的過程，這一過程也可稱為沼氣發(fā)酵

55、。在這一過程中微生物經(jīng)歷了發(fā)酵。在這一過程中微生物經(jīng)歷了4 4個(gè)階段將有機(jī)物轉(zhuǎn)化個(gè)階段將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為氣體，即為氣體，即 、 、 、和、和 階段。階段。v 有機(jī)廢水的厭氧生物處理，主要依有機(jī)廢水的厭氧生物處理，主要依靠靠 、 、 和和 等四等四大類群微生物作用完成的。大類群微生物作用完成的。v 主要的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸反應(yīng)有：主要的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸反應(yīng)有：v 乙醇：乙醇：v 丙酸：丙酸： v 丁酸：丁酸：232232HCOOHCHOHOHCHCH22322332COHCOOHCHOHCOOHCHCH232223222HCOOHCHOHCOOHCHCHCH產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生甲烷的機(jī)制：產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生甲烷的機(jī)制：1434

56、2143422CH COOHCHCO4 CH OH3CHCO2H O 10.3.1 10.3.1 厭氧消化厭氧消化甲烷發(fā)酵甲烷發(fā)酵372243C H COOHCO2H OCH4CH COOH 14143224314143722437CH CH OHCOCHCH COOH2C H CH OHCOCH2C H COOH 1 1、酸和醇的甲基形成甲烷、酸和醇的甲基形成甲烷2 2、醇的氧化使、醇的氧化使COCO2 2還原形成甲烷及有機(jī)酸還原形成甲烷及有機(jī)酸3 3、脂肪酸用水作還原劑或供氫體產(chǎn)生甲烷、脂肪酸用水作還原劑或供氫體產(chǎn)生甲烷最新的分類最新的分類BergysBergys細(xì)菌手冊(cè)第九版，共分為：三

57、目、七科、十九屬、細(xì)菌手冊(cè)第九版，共分為：三目、七科、十九屬、6565種種；產(chǎn)甲烷菌有各種不同的形態(tài)，常見的有：產(chǎn)甲烷菌有各種不同的形態(tài)，常見的有：產(chǎn)甲烷桿菌產(chǎn)甲烷桿菌；產(chǎn)甲烷球菌產(chǎn)甲烷球菌；產(chǎn)甲烷八疊球菌產(chǎn)甲烷八疊球菌；產(chǎn)甲烷絲菌產(chǎn)甲烷絲菌；等等。；等等。產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生甲烷的機(jī)制：產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生甲烷的機(jī)制：22424HCOCH2H O 10.3.1 10.3.1 厭氧消化厭氧消化甲烷發(fā)酵甲烷發(fā)酵242242HCOCHH O2H OCOCH3CO 4 4、氫還原、氫還原COCO2 2形成甲烷形成甲烷5 5、COCO還原形成甲烷還原形成甲烷二、厭氧消化的工藝與設(shè)備二、厭氧消化的工藝與設(shè)備10.3.1

58、 10.3.1 厭氧消化厭氧消化u按微生物生長(zhǎng)狀態(tài)分為厭氧活性污泥法按微生物生長(zhǎng)狀態(tài)分為厭氧活性污泥法( (anaerobic activated anaerobic activated sludge)sludge)和厭氧生物膜法和厭氧生物膜法( (anaerobic membrane)anaerobic membrane)；u按投料、出料及運(yùn)行方式分為分批式按投料、出料及運(yùn)行方式分為分批式( (batch)batch)、連續(xù)式連續(xù)式( (continuous)continuous)和半連續(xù)式和半連續(xù)式( (semi-continuous)semi-continuous)； u根據(jù)厭氧消化中物

59、質(zhì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)的總過程是否在同一反應(yīng)器中并根據(jù)厭氧消化中物質(zhì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)的總過程是否在同一反應(yīng)器中并在同一工藝條件下完成，又可分為一步厭氧消化在同一工藝條件下完成，又可分為一步厭氧消化( (one stage one stage digestion)digestion)與兩步厭氧消化與兩步厭氧消化( (two stage digestion)two stage digestion)等等 u厭氧活性污泥法包括厭氧活性污泥法包括普通消化池、厭氧接觸工藝、上流式厭氧普通消化池、厭氧接觸工藝、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器等。污泥床反應(yīng)器等。 厭氧活性污泥處理的工藝流程厭氧活性污泥處理的工藝流程其中厭氧活性污泥反應(yīng)器

60、是工藝中的核心其中厭氧活性污泥反應(yīng)器是工藝中的核心廢廢水水調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)池?zé)釤峤唤粨Q換器器37厭氧活性厭氧活性污泥反應(yīng)器污泥反應(yīng)器氣柜氣柜沉淀池沉淀池出出水水回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥10.3.1 10.3.1 厭氧消化厭氧消化10.3.1 10.3.1 厭氧消化厭氧消化u 厭氧接觸法工藝的最大的特點(diǎn)是污泥回流；厭氧接觸法工藝的最大的特點(diǎn)是污泥回流； u 最大的問題是污泥的沉淀。最大的問題是污泥的沉淀。10.3.1 10.3.1 厭氧消化厭氧消化2 2、厭氧接觸法、厭氧接觸法anaerobic contact digester2 2、厭氧接觸法、厭氧接觸法 在消化池后設(shè)沉淀池，將沉淀污泥回流