活性污泥的膨脹

活性污泥的膨脹第1頁(yè)/共143頁(yè)1概述

一、污水處理的過(guò)程分為五個(gè)階段：預(yù)處理(preliminarytreatment)

一級(jí)處理(primarytreatment)

二級(jí)處理(secondarytreatment)

三級(jí)處理(tertiary)

污泥處理(sludgetreatment)第2頁(yè)/共143頁(yè)預(yù)處理(preliminarytreatment)去除粗砂粒和大的固體物，漂浮物和油污也在此階段去除。第3頁(yè)/共143頁(yè)一級(jí)處理(primarytreatment)又稱沉淀處理(sedimentation)懸浮固體以污泥的形式去除;去除70％~80％的懸浮固體、25％~40％的BOD5，減輕后續(xù)處理工藝的負(fù)荷和提高處理效果。第4頁(yè)/共143頁(yè)二級(jí)處理(secondarytreatment)又稱生物處理(biologicaltreatment)主要利用構(gòu)筑物內(nèi)或特定外境中的微生物去除水中溶解的或膠體狀態(tài)的有機(jī)物;去除80％~95％的BOD5，使城市污水BOD5下降到30mg/L以下。第5頁(yè)/共143頁(yè)三級(jí)處理(tertiary)又稱高級(jí)處理(advancedtreatment)通過(guò)活性炭吸附、臭氧消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。第6頁(yè)/共143頁(yè)污泥處理(sludgetreatment)將處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥經(jīng)過(guò)脫水、穩(wěn)定和處置。第7頁(yè)/共143頁(yè)第8頁(yè)/共143頁(yè)二、生物處理的優(yōu)點(diǎn)和基本類型1、生物處理的優(yōu)點(diǎn)①效率高

普通活性污泥水處理廠，每天1m3曝氣池能轉(zhuǎn)換1~2kg干有機(jī)物，100倍于森林。②效果好

BOD去除率達(dá)90%~95%，COD去除率為60%~70%。生物處理的優(yōu)點(diǎn)含酚廢水：萃取法：100mg/L生物法：≤1mg/L第9頁(yè)/共143頁(yè)③適用范圍廣（與微生物特點(diǎn)相關(guān)）④成本低、運(yùn)行費(fèi)用少；⑤可處理的水量大，方法成熟生物處理是廢水二級(jí)處理的首選方法生物處理的優(yōu)點(diǎn)第10頁(yè)/共143頁(yè)2、生物處理的基本類型生物處理的方法很多好氧處理厭氧處理活性污泥法生物膜法微生物在構(gòu)筑物中的狀態(tài)

微生物與氧的關(guān)系第11頁(yè)/共143頁(yè)三、生物處理的作用機(jī)理1、吸附作用(absorption)吸附作用在污水處理廠密集的微生物生態(tài)系統(tǒng)中可能起著主要作用。通過(guò)微生物的吸附特性得以去除廢水中的一些不可降解的污染物，如合成有機(jī)物、金屬鹽類以及一些放射性物質(zhì)。第12頁(yè)/共143頁(yè)2．生物氧化和細(xì)胞合成作用生物氧化和細(xì)胞合成作用是通過(guò)微生物酶的作用進(jìn)行的。CHON十O2

——→C5H7O2N(有機(jī)物)(新細(xì)胞)C5H7O2N十5O2→5CO2十NH3十2H2O十能量(細(xì)胞)(維持能)第13頁(yè)/共143頁(yè)第14頁(yè)/共143頁(yè)一、活性污泥法的特點(diǎn)（一）活性污泥的概念：以好氧性細(xì)菌為主體的微生物和水中的懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)混雜在一起形成的肉眼可見(jiàn)的絮狀顆粒。2活性污泥法第15頁(yè)/共143頁(yè)顆粒大小約0.05~0.5mm，表面積為20~100cm2/mL，比重約1.002~1.006，靜置時(shí)能立即凝聚成較大的絨粒而沉降。絮狀體一般呈黃褐色，因水質(zhì)不同也有呈深灰、灰褐，灰白等色。第16頁(yè)/共143頁(yè)通過(guò)以活性污泥或生物膜形式存在的微生物旺盛的代謝活動(dòng)，氧化分解有機(jī)污染物，使污水凈化。（二）活性污泥法的作用特點(diǎn)第17頁(yè)/共143頁(yè)微生物的代謝，無(wú)論合成或分解，都是一系列極為復(fù)雜的生物化學(xué)變化，有分解、合成、氧化、還原、轉(zhuǎn)移、異構(gòu)等各種反應(yīng)，絕大多數(shù)是在特定的酶促作用中進(jìn)行的。第18頁(yè)/共143頁(yè)第19頁(yè)/共143頁(yè)活性污泥中的微生物不斷地氧化分解污泥所吸附的有機(jī)質(zhì)，合成新的微生物細(xì)胞?；钚晕勰嗑哂辛己玫某两敌阅埽固幚硭c污泥分開(kāi)，達(dá)到凈化的目的。第20頁(yè)/共143頁(yè)第21頁(yè)/共143頁(yè)第22頁(yè)/共143頁(yè)第23頁(yè)/共143頁(yè)初級(jí)曝氣池第24頁(yè)/共143頁(yè)SECONDARYCLARIFIER第25頁(yè)/共143頁(yè)具有很強(qiáng)的吸附能力：活性污泥的比表面積小、菌膠團(tuán)表面有豐富的粘液物質(zhì)。據(jù)研究，10~30min內(nèi)，生活污水中BOD的85%~90%可因活性污泥的作用而除去。（三）活性污泥的特征活性污泥的特征第26頁(yè)/共143頁(yè)很強(qiáng)的分解、氧化有機(jī)物的能力和pH緩沖力活性污泥是多種微生物和有機(jī)物顆粒的聚集體，分解、氧化有機(jī)物的能力和pH緩沖力巨大?；钚晕勰嗟奶卣鞯?7頁(yè)/共143頁(yè)良好的沉降性能在污水處理過(guò)程中，活性污泥能將一些金屬離子吸附，使與有機(jī)物形成絡(luò)合物而得以沉降除去。活性污泥的特征第28頁(yè)/共143頁(yè)（四）活性污泥法處理的類型1）推流式曝氣處理：采用長(zhǎng)方形曝氣池。處理時(shí)，廢水與活性污泥同時(shí)進(jìn)入曝氣池，向前方推進(jìn)，直到池末端。2）完全混合曝氣：與推流式曝氣處理不同之處在于回流污泥直接進(jìn)入曝氣池而不是同廢水混合后進(jìn)入曝氣池?；钚晕勰喾ǖ念愋偷?9頁(yè)/共143頁(yè)3）接觸氧化穩(wěn)定法。4）分段布水推流式活性污泥法。5）氧化溝式活性污泥法。活性污泥法的類型第30頁(yè)/共143頁(yè)第31頁(yè)/共143頁(yè)第32頁(yè)/共143頁(yè)第33頁(yè)/共143頁(yè)第34頁(yè)/共143頁(yè)第35頁(yè)/共143頁(yè)（五）活性污泥中的生物組分1、細(xì)菌起主導(dǎo)作用，活性污泥中有多種細(xì)菌；主要的優(yōu)勢(shì)種有：產(chǎn)堿桿菌屬、芽孢桿菌屬、黃桿菌屬、微球菌屬、假單胞菌屬和動(dòng)膠菌屬以及球衣菌屬等。第36頁(yè)/共143頁(yè)第37頁(yè)/共143頁(yè)動(dòng)膠菌屬第38頁(yè)/共143頁(yè)球衣菌屬第39頁(yè)/共143頁(yè)活性污泥中，細(xì)菌大多數(shù)以菌膠團(tuán)的形式存在，呈游離狀態(tài)的較少；生枝動(dòng)膠菌是最早發(fā)現(xiàn)的菌膠團(tuán)形成菌;現(xiàn)已知道埃希氏菌屬、假單胞菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、芽孢桿菌屬的一些菌株均可以產(chǎn)生菌膠團(tuán)。第40頁(yè)/共143頁(yè)第41頁(yè)/共143頁(yè)在活性污泥中的一些絲狀細(xì)菌，如球衣菌屬、貝日阿托氏菌屬和硫發(fā)菌屬等，附著在菌膠團(tuán)上或與之交織在一起，成為活性污泥的骨架。

第42頁(yè)/共143頁(yè)貝日阿托氏菌屬第43頁(yè)/共143頁(yè)2、原生動(dòng)物纖毛蟲(chóng)類：游泳型和固著型鞭毛蟲(chóng)類肉足蟲(chóng)類第44頁(yè)/共143頁(yè)原生動(dòng)物第45頁(yè)/共143頁(yè)3、真菌類青霉屬(Penicillium)頭孢霉屬(Cephalosporium)枝孢屬(Cladosporium)鐮孢霉(Fusarium)地霉屬(Geotrichum)假絲酵母屑(Candida)紅酵母屬(Rhodotorula)第46頁(yè)/共143頁(yè)4、后生動(dòng)物輪蟲(chóng)類(rotifers)線蟲(chóng)類(nematodes)第47頁(yè)/共143頁(yè)線蟲(chóng)第48頁(yè)/共143頁(yè)（五）活性污泥系統(tǒng)中微生物的演替和指示生物1、異養(yǎng)細(xì)菌和原生動(dòng)物的演替異養(yǎng)細(xì)菌和兩種不同類群原生動(dòng)物兩次盛衰；初期異養(yǎng)細(xì)菌大量繁殖，接著原生動(dòng)物大量繁殖，由于細(xì)菌數(shù)量下降原生動(dòng)物衰落，又使異養(yǎng)菌大量繁殖，又造成次生原生動(dòng)物成為優(yōu)勢(shì)群，最后原生動(dòng)物死亡。第49頁(yè)/共143頁(yè)2、活性污泥系統(tǒng)中原生動(dòng)物的演替植鞭毛蟲(chóng)→肉足蟲(chóng)→動(dòng)鞭毛蟲(chóng)→小型游泳型纖毛蟲(chóng)→大型游泳型纖毛蟲(chóng)→固著型纖毛蟲(chóng)→匍匐型纖毛蟲(chóng)→輪蟲(chóng)。第50頁(yè)/共143頁(yè)第51頁(yè)/共143頁(yè)3、指示生物第52頁(yè)/共143頁(yè)（六）活性污泥法的影響因素水中溶解氧(DO)溶解氧太低會(huì)影響到活性污泥微生物的正常代謝活動(dòng)，凈化功能下降，易于滋生絲狀菌產(chǎn)生污泥膨脹?；旌弦喝芙庋鯘舛冗^(guò)高，氧轉(zhuǎn)移效率降低，浪費(fèi)動(dòng)力費(fèi)用，還會(huì)引起絮凝體分散。第53頁(yè)/共143頁(yè)DO應(yīng)保持在2.0~4.0mg／L左右?；钚晕勰喾ㄏ牡腛2是通過(guò)鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)或機(jī)械曝氣系統(tǒng)供給。第54頁(yè)/共143頁(yè)溫度和pH一般認(rèn)為活性污泥處理中的適宜溫度為15~30℃，<10℃和>30℃都會(huì)影響處理效果。活性污泥微生物的最適pH值介于6.0~8.0之間。pH<4.5，原生動(dòng)物全部消失，真菌將占優(yōu)勢(shì)，容易產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象。pH>9.0，微生物的代謝速率也會(huì)受到影響。第55頁(yè)/共143頁(yè)營(yíng)養(yǎng)鹽濃度和平衡活性污泥的生物合成，取決于能源物質(zhì)的性質(zhì)、濃度、氮和磷等的平衡，少量的鉀、鈉、硫、鈣、鎂、鐵以及痕量的銅、鋅、鉆、鋁等都是必要的。一般認(rèn)為BOD：N：P的比例為100：5：1是適宜的第56頁(yè)/共143頁(yè)食料微生物比（污泥負(fù)荷）F/M比F/M比既影響微生物的生長(zhǎng)和代謝活動(dòng)，又影響活性污泥系統(tǒng)的效率。

通常以污泥負(fù)荷BOD/MLSS之比來(lái)表示第57頁(yè)/共143頁(yè)污泥負(fù)荷和容積負(fù)荷污泥負(fù)荷(sludgeloading)每日每千克混合液中的懸浮固體所能承受的BOD千克數(shù)，其單位是kgBOD／(kgMLSSd)。容積負(fù)荷(volumeloading)，每立方米曝氣池體積每日所承受的BODkg數(shù)，其單位是kgBOD／(m3d)。

第58頁(yè)/共143頁(yè)第59頁(yè)/共143頁(yè)污泥齡污泥齡

c(sludgeage)指曝氣池中微生物細(xì)胞的停留時(shí)間。有回流的活性污泥法，污泥齡就是曝氣池全池污泥平均更新一次所需要的時(shí)間(以天計(jì))。普通活性污泥法—般

c為5~15d，延時(shí)限氣法

c為20~30d，高負(fù)荷活性污泥法

c為0.3~2.5d。第60頁(yè)/共143頁(yè)有毒物質(zhì)無(wú)機(jī)物和有機(jī)物兩類

無(wú)機(jī)物有重金屬、硫化氫、鹵族元素及其化合物，有機(jī)物有酚、醇、醛等。重金屬及其鹽類是蛋白質(zhì)沉淀劑，其離子易與細(xì)胞蛋白質(zhì)結(jié)合，使之變性。第61頁(yè)/共143頁(yè)（七）活性污泥的膨脹及其控制正常的活性污泥：具有絮凝作用的菌膠團(tuán)細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)，同時(shí)有少量絲狀細(xì)菌穿插其中，上面附有鐘蟲(chóng)、楯纖蟲(chóng)和輪蟲(chóng)一類低等動(dòng)物。當(dāng)活性污泥性質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，不易沉降，絮凝物隨水漂流，致使出水BOD增高。這一現(xiàn)象稱為污泥膨脹(sludgebulking)，1、活性污泥的膨脹第62頁(yè)/共143頁(yè)2、引起污泥膨脹的原因和條件（1）污泥膨脹類型有絲狀菌性膨脹和非絲狀菌性膨脹兩種非絲狀菌膨脹因高黏性物質(zhì)大量積累而引起的膨脹。低溫季節(jié)容易產(chǎn)生，出現(xiàn)這種污泥膨脹時(shí)，廢水凈化效果良好，上清液清澈，但污泥難于沉淀。第63頁(yè)/共143頁(yè)絲狀菌性膨脹絲狀菌性膨脹是由于絲狀菌異常增長(zhǎng)而引起的；活性污泥呈棉絮狀，沉降性能變差。通常所說(shuō)的膨脹是指絲狀菌性膨脹(filamentousbulking)。第64頁(yè)/共143頁(yè)MicroscopicviewofahighlyfilamentousbulkingsludgefromanindustrialwastewatertreatmentplantBEFORE(left)andAFTER(right)treatmentwithSettle-on.Theadditiveclearlyhasrepressedthefilamentousbacteriaandgivenrisetostableactivesludgeperformance.第65頁(yè)/共143頁(yè)導(dǎo)致產(chǎn)生絲狀菌性膨脹的微生物球衣菌(Sphaerotilus)貝日阿托氏菌(Beggiatoa)硫發(fā)菌(Thiothrix)諾卡氏菌(Nocardia)芽孢桿菌(Bacillus)假單胞菌(Pseudomonas)黃桿菌(Flavobacterium)地霉(Geotrichum)木霉(Tricboderma)絲狀的酵母第66頁(yè)/共143頁(yè)污水處理廠常見(jiàn)的污泥膨脹(1)缺氮和缺磷的廢水：如造紙廢水、含酚廢水和印染廢水，污泥膨脹比較嚴(yán)重。(2)溫度過(guò)高：夏秋季膨脹現(xiàn)象頻繁。有時(shí)低水溫也會(huì)有問(wèn)題。第67頁(yè)/共143頁(yè)(3)污泥負(fù)荷過(guò)低或高：一般認(rèn)為污泥負(fù)荷超過(guò)0.35kgBOD／(kgMLSSd)就會(huì)膨脹。(4)廢水中懸浮物低，低分子糖類多；(5)有毒金屬、硫化物等毒物流入。第68頁(yè)/共143頁(yè)

解決辦法(1)改進(jìn)污水處理工藝推流式一般不容易發(fā)生膨脹，完全混合法易發(fā)生膨脹，采用間歇式進(jìn)水可抑制膨脹發(fā)生?；钚晕勰囵囸I可抑制絲狀菌的增長(zhǎng)：菌膠團(tuán)形成菌貯存能力高，絲狀菌貯存能力低。第69頁(yè)/共143頁(yè)

解決辦法

(2)分析污泥膨脹原因，改變運(yùn)行條件廢水中含硫化物較高引起硫發(fā)菌繁衍造成的，預(yù)曝氣氧化除去硫化物，降低了硫發(fā)菌的含量，可消除膨脹；提高溶氧濃度，溶氧>21mg/L以上；降低污泥負(fù)荷，控制BOD負(fù)荷為0.2~0.3kg／(kg.MLSSd)。第70頁(yè)/共143頁(yè)

解決辦法(3)投加絮凝劑在原因不明的情況下，投入絮凝劑可起到明顯的效果。如投加鐵鹽(三氯化鐵5~50mg/L)鋁鹽(按礬土計(jì)10~100mg/L)高分子絮凝劑第71頁(yè)/共143頁(yè)

解決辦法(4)投加氧化劑絲狀細(xì)菌膨脹加氯氣或加過(guò)氧化氫有效氯濃度為10~20mg/L(>20mg/L污泥解絮)；過(guò)氧化氫濃度為100~200mg/L。球衣菌對(duì)這些物質(zhì)較敏感，而菌膠團(tuán)形成菌不敏感。濃度不能過(guò)高，避免污泥解絮。第72頁(yè)/共143頁(yè)第73頁(yè)/共143頁(yè)3好氧生物膜法

利用固著在惰性材料表面的膜狀生物群落處理污水的方法稱為生物膜法(biofilmprocess)，是一種重要的生物處理方法。亦稱固著膜法(fixed-filmprocess)，主要結(jié)構(gòu)是生物濾池(biologicalfilter)英國(guó)稱為溶濾池(percolatingfilter)，美國(guó)稱為滴濾池(tricklingfilter)。第74頁(yè)/共143頁(yè)第75頁(yè)/共143頁(yè)生物濾池第76頁(yè)/共143頁(yè)生物濾池第77頁(yè)/共143頁(yè)一、基本特點(diǎn)和類型生物濾池的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：耗能少、維持費(fèi)用低、運(yùn)轉(zhuǎn)管理方便，抗毒物沖擊能力強(qiáng)，污泥量少。缺點(diǎn)：規(guī)模較小，占地多如果建立生物濾池污水處理廠的處理能力超過(guò)5萬(wàn)人污水的規(guī)模，占地太多，不適于城市和土地緊缺地區(qū)使用第78頁(yè)/共143頁(yè)生物膜法類型生物濾池生物濾池分普通生物濾池(conventionalbiologicalfilter)和高負(fù)荷生物濾池(highratebiologicalfilter)。長(zhǎng)方形或圓形池子(鋼筋混凝土或磚石結(jié)構(gòu))，池內(nèi)裝有濾料(石子、爐渣或塑料濾料等)，濾料層上有布水裝置，下有排水系統(tǒng)。第79頁(yè)/共143頁(yè)塔式生物濾池(biologicaltower)塔高7~24m，采用塑料濾料(聚氯乙烯和聚丙烯)，內(nèi)部通風(fēng)良好，水流紊動(dòng)劇烈，水力沖刷較強(qiáng)。生物轉(zhuǎn)盤(pán)(biologicaldisc)1960年德國(guó)斯圖加特工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)的一種方法，在廢水池子中安裝轉(zhuǎn)盤(pán)，像水車一樣旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤(pán)浸入水中吸附有機(jī)物獲得營(yíng)養(yǎng)，轉(zhuǎn)盤(pán)離開(kāi)水后獲得氧氣。第80頁(yè)/共143頁(yè)第81頁(yè)/共143頁(yè)第82頁(yè)/共143頁(yè)塔式生物濾池第83頁(yè)/共143頁(yè)塔式生物濾池第84頁(yè)/共143頁(yè)生物轉(zhuǎn)盤(pán)第85頁(yè)/共143頁(yè)生物接觸氧化(biologicalcontactoxidation)池中裝填一定數(shù)量的填料，附著在填料上的微生物依靠機(jī)械充氧獲氧，氧化分解有機(jī)物，又稱淹沒(méi)式生物濾池，是介于活性污泥法和生物濾池法之間的處理工藝。停留時(shí)間為0.5h~15h，BOD負(fù)荷1~6BODkg/(m3d)，去除效率80％~90％(BOD5)。第86頁(yè)/共143頁(yè)生物流化床(biologicalfluidizedbed)以砂、焦炭或活性炭等細(xì)小惰性材料作為生物膜載體，廢水(先經(jīng)充氧或床內(nèi)充氧)自下向上流過(guò)濾床使載體層呈流動(dòng)狀態(tài)，加大了生物膜表面積與廢水和氧的接觸，提高了處理效率。MLSS為8~40mg/L，有機(jī)負(fù)荷16BODkg/(m3d)。停留時(shí)間15~45min，BOD和氮去除率＞90％。第87頁(yè)/共143頁(yè)生物流化床第88頁(yè)/共143頁(yè)Thebiologicalfluidizedbedreactorisanimportantpartofbreakingdownperchloratecontamination.(PhotocourtesyofTulsaDistrict)第89頁(yè)/共143頁(yè)二、生物膜的凈化原理污水從上部均勻噴灑到生物濾池表面，薄膜狀吸附于濾料周圍形成附著水(adhesivewater)，沿薄膜流過(guò)濾料即流動(dòng)水(flowingwater)。濾料表面微生物迅速繁殖，形成一層充滿微生物的生物膜。革蘭氏陰性菌絲狀細(xì)菌，并有糖萼的形成，有助于生物膜微生物黏結(jié)在濾料表面。第90頁(yè)/共143頁(yè)生物膜的凈化原理生物膜具有強(qiáng)烈的吸附、吸收、分解作用，微生物合成新細(xì)胞，膜不斷加厚。生物膜達(dá)到一定厚度時(shí)，生物膜內(nèi)層形成厭氧層，厭氧層逐漸擴(kuò)大增厚，隨后造成生物膜整塊脫落。濾料表面又生成新的生物膜，如此循環(huán)往復(fù)不斷更新。第91頁(yè)/共143頁(yè)第92頁(yè)/共143頁(yè)第93頁(yè)/共143頁(yè)

三、生物膜中的微生物普通濾池內(nèi)生物膜的微生物群落有：生物膜生物：起凈化和穩(wěn)定污、廢水水質(zhì)的功能。菌膠團(tuán)為主要組分，輔以浮游球衣菌、藻類等。第94頁(yè)/共143頁(yè)生物膜面生物：促進(jìn)濾池凈化速度，提高濾池整體的處理效率的功能。固著型纖毛蟲(chóng)(例如鐘蟲(chóng)、累（等)枝蟲(chóng)、獨(dú)縮蟲(chóng)等)及游泳型纖毛蟲(chóng)(例如楯纖蟲(chóng)、斜管蟲(chóng)、尖毛蟲(chóng)、豆形蟲(chóng)等，濾池掃除生物：去除濾池內(nèi)的污泥、防止污泥積聚堵塞的功能。有輪蟲(chóng)、線蟲(chóng)、寡毛類的沙蠶、顠體蟲(chóng)等，第95頁(yè)/共143頁(yè)具體來(lái)說(shuō)，生物膜由細(xì)菌、真菌、藻類、原生動(dòng)物和其它動(dòng)物構(gòu)成的食物鏈，對(duì)有效地去除水中有機(jī)物起著十分重要的作用。同活性污泥相比，生物膜的食物鏈長(zhǎng)而復(fù)雜，還有環(huán)節(jié)動(dòng)物、昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)等第96頁(yè)/共143頁(yè)1、細(xì)菌細(xì)菌在數(shù)目上和生物量上占優(yōu)勢(shì)，種類和活性污泥的細(xì)菌種類相似好氧菌(專性或兼性的)主要有動(dòng)膠菌、假單胞菌、產(chǎn)堿桿菌和黃桿菌，硝化細(xì)菌、亞硝化單細(xì)菌和硝化桿菌，專性厭氧菌有脫硫弧菌和產(chǎn)甲烷菌等。絲狀細(xì)菌如浮游球衣菌、貝日阿托氏菌等，但很少占優(yōu)勢(shì)，其數(shù)量直接與濾池的有機(jī)負(fù)荷有關(guān)，但不會(huì)引起污泥膨脹。第97頁(yè)/共143頁(yè)2、真菌真菌在生物膜中比在活性污泥中多，首先定殖在基質(zhì)上主要的真菌有白地霉、水生鐮孢、瘤孢、紅漿霉和多胞絲胞酵母。絲狀生長(zhǎng)有助于氧向生物膜深處擴(kuò)散。第98頁(yè)/共143頁(yè)3、藻類生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤(pán)等受到陽(yáng)光照射的部分會(huì)有藻類生長(zhǎng)。如果藻類過(guò)度生長(zhǎng)覆蓋濾池表面，可引起濾池堵塞。常見(jiàn)藻類：小球藻、綠球藻、裸藻、絲藻、席藻、毛枝藻以及顫藍(lán)菌等。第99頁(yè)/共143頁(yè)4、原生動(dòng)物大量原生動(dòng)物存在，其種類比活性污泥多1mL生物濾池污泥中：肉足類100~4600個(gè)，鞭毛蟲(chóng)類200~13000個(gè)，纖毛蟲(chóng)500~10000個(gè)。纖毛蟲(chóng)類在生物濾池中占很大比例，但比活性污泥法少。出現(xiàn)頻率最高有植鞭毛蟲(chóng)類屋滴蟲(chóng)，肉足蟲(chóng)類變形蟲(chóng)、簡(jiǎn)便蟲(chóng)、表殼蟲(chóng)，纖毛蟲(chóng)類獨(dú)縮蟲(chóng)、蓋蟲(chóng)、斜管蟲(chóng)等。第100頁(yè)/共143頁(yè)不同的構(gòu)筑物類型、不同的廢水和不同的季節(jié)，原生動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)種不同。通常，植鞭毛蟲(chóng)常存在于上層；纖毛蟲(chóng)在各部位均分布，游泳型纖毛蟲(chóng)在上，柄纖毛蟲(chóng)在下。第101頁(yè)/共143頁(yè)5、后生動(dòng)物輪蟲(chóng)類、線蟲(chóng)類、環(huán)節(jié)動(dòng)物、昆蟲(chóng)類、甲殼類等，旋輪蟲(chóng)較多，有時(shí)比原生動(dòng)物生長(zhǎng)還快而成為優(yōu)勢(shì)種屬。后生動(dòng)物在生物膜中的運(yùn)動(dòng)和覓食，導(dǎo)致生物膜松動(dòng)，控制生物膜厚度，促進(jìn)了物質(zhì)交換和氧的供應(yīng)。第102頁(yè)/共143頁(yè)線蟲(chóng)，占全部生物的2％~10％，數(shù)量與季節(jié)變化沒(méi)有多大關(guān)系。環(huán)節(jié)動(dòng)物主要是寡毛類，如愛(ài)勝蚓、顫蚓、水絲蚓等。昆蟲(chóng)類中最多的是毛蠓，在濾池中很普遍，可達(dá)3萬(wàn)個(gè)/m2以上，幼蟲(chóng)吞食生物膜，可抑制生物膜的過(guò)度發(fā)展，并使生物膜疏松。第103頁(yè)/共143頁(yè)4氧化塘法(氧化溝）被世界廣泛采用的主要處理方法。規(guī)?？蓮奶幚硇∮?000人的污水到大于10萬(wàn)人的污水。美國(guó)約有3500個(gè)氧化塘，約占人口的7％。我國(guó)從1950年初開(kāi)始應(yīng)用氧化塘處理城市污水和工業(yè)廢水。1950年代西安利用古運(yùn)河建立了污水庫(kù)，70年代武漢修建了鴨兒湖氧化塘處理化工廢水，到90年代初發(fā)展到100多座。第104頁(yè)/共143頁(yè)特殊的活性污泥法。氧化塘是人工的、接近自然水生生態(tài)系統(tǒng)，在氧化塘(或氧化溝)內(nèi)，各種生物共存于同一環(huán)境中，保持互生關(guān)系。其食物鏈與自然水體基本相同。氧化塘(或氧化溝)第105頁(yè)/共143頁(yè)一、氧化塘的特點(diǎn)和類型1、氧化塘和活性污泥法的不同點(diǎn)①停留時(shí)間很長(zhǎng)，②負(fù)荷較低，③微生物量較低，④不需要曝氣，⑤下層有厭氧分解，⑥生物以藻菌共生為主，并起主要的凈化作用。第106頁(yè)/共143頁(yè)2、氧化塘的基本形式厭氧塘、好氧塘、兼性塘和曝氣塘厭氧塘(anaerobicpond)一般表面積小、深度大(可達(dá)4.5m)，使池塘處于厭氧狀態(tài)，主要反應(yīng)是酸化和甲烷發(fā)酵，一般作為高溫高負(fù)荷污水的預(yù)處理，停留20~50d。第107頁(yè)/共143頁(yè)氧化塘的基本形式好氧塘(oxidationpond)完全依靠藻類化合作用供氧，池很淺，塘深30~40cm，水力停留時(shí)間3~5d?？煞譃楦咚俾屎醚跆?highrateoxidationpond)及深度處理塘(polishedpond)或熟化塘(maturationpond)。第108頁(yè)/共143頁(yè)第109頁(yè)/共143頁(yè)氧化塘的基本形式兼性塘(facultativepond)最常見(jiàn)的塘型，塘深1.2~2.5m，上層為好氧層，下層為厭氧層。停留時(shí)間5~30d。曝氣塘(aeratedpond)由超負(fù)荷的兼性塘演化而來(lái)，塘深一般2~6m，停留時(shí)間3~10d，采用人工曝氣，所需土地面積較少。第110頁(yè)/共143頁(yè)二、氧化塘凈化污水的原理1、表層好氧菌或兼性厭氧菌氧化分解有機(jī)物，釋放出氮、磷和CO2。表層的藻類利用氮、磷和CO2，光合作用，釋放出氧氣。溶解氧又為好氧菌所利用，這樣構(gòu)成藻菌“共生”體系。2、塘下層和污泥層進(jìn)行厭氧過(guò)程，形成CH4、CO2、NH3，和H2S，還有多種可溶性降解產(chǎn)物。第111頁(yè)/共143頁(yè)第112頁(yè)/共143頁(yè)三、氧化塘中的生物類群1．細(xì)菌好氧生物處理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)種相似，主要有假單胞菌、黃桿菌、微球菌等。藻類生長(zhǎng)層以下和厭氧層以上區(qū)域生活著大量的光合紫色硫細(xì)菌，將產(chǎn)生的硫顆粒沉積在細(xì)胞中。降低塘中硫化氫的濃度，減弱臭味；在塘底層進(jìn)行厭氧過(guò)程。梭菌、假單胞菌、脫硫弧菌、脫硫菌、甲烷八疊球菌和甲烷絲菌等。第113頁(yè)/共143頁(yè)2、藻類穩(wěn)定塘中另一類重要微生物常見(jiàn)的藻類有：小球藻、柵藻、衣藻、纖維藻、實(shí)球藻、空星藻、裸藻、扁裸藻以及顫藍(lán)菌和微囊藍(lán)菌等。藻類的主要功能是產(chǎn)氧，維持塘的好氧條件。藻類另一個(gè)主要功能是去除植物營(yíng)養(yǎng)鹽氮和磷。第114頁(yè)/共143頁(yè)3、原生動(dòng)物占優(yōu)勢(shì)，以順序出現(xiàn)下列原生動(dòng)物：植鞭毛蟲(chóng)如眼蟲(chóng)；游泳型纖毛蟲(chóng)如豆形蟲(chóng)、草履蟲(chóng)和游仆蟲(chóng)等。有柄纖毛蟲(chóng)如鐘蟲(chóng)和累枝蟲(chóng)等出現(xiàn)。甲殼類蚤和輪蟲(chóng)出現(xiàn)。第115頁(yè)/共143頁(yè)4．水生維管束植物鳳眼蓮、水浮洼、水鱉、綠蔭等漂浮植物有很強(qiáng)的耐污能力，蘆葦、水蔥、香蒲等挺水植物有中等耐污能力，眼子菜、茨藻和金魚(yú)藻等沉水植物適于生長(zhǎng)在寡污帶水中。第116頁(yè)/共143頁(yè)5厭氧處理法

一、厭氧處理法的特點(diǎn)和類型厭氧處理法是在缺氧條件下利用厭氧微生物(包括兼性厭氧微生物)分解污水中有機(jī)物的方法，也稱厭氧消化法。其代謝產(chǎn)物沼氣主要成分是甲烷，故又稱作沼氣發(fā)酵法或甲烷發(fā)酵法。第117頁(yè)/共143頁(yè)人工沼氣發(fā)酵研究已有100多年的歷史，從19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，許多國(guó)家的微生物學(xué)者對(duì)纖維素的發(fā)酵進(jìn)行研究。前蘇聯(lián)微生物學(xué)者奧梅梁斯基發(fā)現(xiàn)奧氏甲烷桿菌，提出沼氣發(fā)酵理論，并為開(kāi)辟沼氣應(yīng)用的途徑奠定了基礎(chǔ)。產(chǎn)甲烷菌有很強(qiáng)的抗菌作用，能使痢疾桿菌、傷寒桿菌、霍亂弧菌等致病菌無(wú)法生存。第118頁(yè)/共143頁(yè)1．主要優(yōu)缺點(diǎn)有機(jī)負(fù)荷高，去除率高。可以直接處理高濃度有機(jī)廢水，不需要大量水稀釋。BOD去除率可達(dá)90%以上，COD去除率約為70％~90％。能降解許多在好氧條件下難以降解的合成化學(xué)品。如原配類染料、偶氮染料、含氯農(nóng)藥等。第119頁(yè)/共143頁(yè)2．主要類型：有四種常規(guī)消化池或普通消化池（conventionaldigester）污水間歇地或連續(xù)地進(jìn)入消化池，上部排水，頂部排沼氣，水力或機(jī)械攪拌裝置充分混合，水力停留時(shí)間等于固體停留時(shí)間，無(wú)污泥回流?；钚晕勰酀舛炔桓撸话?％。停留時(shí)間25~30d。第120頁(yè)/共143頁(yè)厭氧接觸消化池(anaerobiccontactdigester)在常規(guī)消化池的基礎(chǔ)上增設(shè)了污泥回流裝置，污泥濃度增至10％甚至20％左右，效率較高，停留時(shí)間約為1~10d。第121頁(yè)/共143頁(yè)厭氧濾池(anaerobicfilter,AF)反應(yīng)器內(nèi)全部或部分填充填料供微生物附著生長(zhǎng)，填料有較大的比表面積和較高的孔隙度。一般為上升式，需要在過(guò)濾器后設(shè)沉淀分離裝置分離生物膜。停留時(shí)間一般約0.5~3d。第122頁(yè)/共143頁(yè)升流式厭氧污泥床(upflowanaerobicsludgeblanket，UASB)反應(yīng)器是一個(gè)無(wú)填料的空容器，運(yùn)行時(shí)污水以一定流速自下進(jìn)入反應(yīng)器，通過(guò)一個(gè)懸浮的污泥層，料液和污泥菌體接觸反應(yīng)并產(chǎn)生沼氣小氣泡，氣泡托起使污泥上升，在上部有一個(gè)關(guān)鍵裝置氣—液—固三相分離器，使污泥下沉，氣水分離。折流式厭氧反應(yīng)器(ABR)，效率更高。第123頁(yè)/共143頁(yè)第124頁(yè)/共143頁(yè)第125頁(yè)/共143頁(yè)二、甲烷發(fā)酵理論與機(jī)制甲烷發(fā)酵理論先后提出了二階段、三階段和四階段發(fā)酵理論。目前應(yīng)用較多的仍是布賴恩特(Bryant)于1979年提出的四階段的發(fā)酵理論：第126頁(yè)/共143頁(yè)水解和發(fā)酵性細(xì)菌群將復(fù)雜有機(jī)物轉(zhuǎn)化成有機(jī)酸：纖維素、淀粉等水解為單糖，再酵解為丙酮酸；將蛋白質(zhì)水解為氨基酸，脫氨基成有機(jī)酸和氨；脂類水解為各種低級(jí)脂肪酸和醇，例如乙酸、丙酸、丁酸、長(zhǎng)鏈脂肪酸、乙醇、二氧化碳、氫、氨和硫化氫等。

第一階段：有機(jī)酸的產(chǎn)生第127頁(yè)/共143頁(yè)微生物群落是水解、發(fā)酵性細(xì)菌群，有專性厭氧的:梭菌屬(Clostridium)擬桿菌屬(Bacteriodes)丁酸弧菌屬(Butyrivibrio)真細(xì)菌(Eubacterium)雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)革蘭氏陰性桿菌兼性厭氧的有:鏈球菌腸道菌第128頁(yè)/共143頁(yè)據(jù)研究，每mL下水污泥中含有水解、發(fā)酵性細(xì)菌108~109個(gè)，每克揮發(fā)性固體含1010~1011個(gè)，其中蛋白質(zhì)水解菌有107個(gè)，纖維素水解菌有105個(gè)。第129頁(yè)/共143頁(yè)微生物群落：微生物群落為產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸細(xì)菌；只有少數(shù)被分離出來(lái)。硫酸還原菌和其他產(chǎn)乙酸和氫氣的細(xì)菌；第二階段：乙酸和氫氣的產(chǎn)生第130頁(yè)/共143頁(yè)產(chǎn)生過(guò)程產(chǎn)氫和產(chǎn)乙酸細(xì)菌群進(jìn)一步把第一階段的產(chǎn)物分解為乙酸和氫氣；硫酸還原菌和其他產(chǎn)乙酸和氫氣的細(xì)菌將第一階段發(fā)酵的三碳以上的有機(jī)酸、長(zhǎng)鏈脂肪酸、芳香族酸及醇等分解為乙酸和氫氣。

第二階段：乙酸和氫氣的產(chǎn)生第131頁(yè)/共143頁(yè)第三階段：甲烷的產(chǎn)生微生物：兩組生理不同的專性厭氧的產(chǎn)甲烷菌群一組將H2和CO2合成CH4或CO和H2合成CH4；另一組將乙酸脫羧生成CH4和CO2；或利用甲酸、甲醇、及甲基胺裂解為CH4。第132頁(yè)/共143頁(yè)有28％的甲烷來(lái)自H2的氧化和CO2的還原。72％的甲烷來(lái)自乙酸鹽的裂解。由于大部分甲烷和