第九章第二節(jié)活性污泥絲狀膨脹第三節(jié)厭氧消化

第二節(jié)活性污泥膨脹和控制對(duì)策1、提問：什么是活性污泥膨脹？正常的活性污泥顆粒體積膨脹，活性污泥松散，繼而分裂為沉降性很差的小顆粒污泥，引起二沉池池面飄泥嚴(yán)重，泥水分離困難，出水水質(zhì)急劇變差的現(xiàn)象。本質(zhì)—污泥密度變小或黏附能力下降。分非絲狀菌污泥膨脹與絲狀菌污泥膨脹兩類指標(biāo)—SVI(污泥體積指數(shù))<200ml/g正常2、活性污泥絲狀膨脹成因絲狀菌過度生長(zhǎng)環(huán)境因素溫度活性污泥菌最適生長(zhǎng)溫度30度左右，在這一范圍內(nèi)絲狀菌也有可能大量繁殖。DO引起活性污泥膨脹細(xì)菌大多是微量好氧菌或好氧菌，但即使好氧菌其適應(yīng)性也較強(qiáng)，廢水中DO較少時(shí)，絲狀菌可競(jìng)爭(zhēng)性利用氧，優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)?？扇苄杂袡C(jī)物有機(jī)物由于缺氧分解不徹底，生成大量有機(jī)酸、低分子糖類等可溶性物,適合絲狀菌生長(zhǎng)。有機(jī)物濃度廢水C/N比高，N少，菌絲體儲(chǔ)備營(yíng)養(yǎng)物稀少、表面積大，在稀溶液中爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力強(qiáng)，更適合于貧瘠環(huán)境（包括溶解氧、各種營(yíng)養(yǎng)物）的生長(zhǎng)；3.污泥膨脹的預(yù)防與控制對(duì)策如何預(yù)防污泥膨脹A.設(shè)調(diào)節(jié)池(及事故池)控制高負(fù)荷（BOD、毒物）沖擊B.

控制溶解氧溶解氧濃度必須控制在3～4mg/L。C

調(diào)節(jié)廢水的營(yíng)養(yǎng)配比盡量逼近BOD5與N和P的比例BOD5：N：P＝100：5：1。補(bǔ)N——尿素或含氮量高的污泥消化池上清液補(bǔ)P——磷酸鈉D.

改革工藝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SBR(即序批式間歇曝氣反應(yīng)器)法第三節(jié)厭氧環(huán)境中活性污泥和生物膜的微生物群落廢水的厭氧處理主要用于高濃度有機(jī)廢水的前處理;一、厭氧法的優(yōu)點(diǎn)1．產(chǎn)生的沼氣可用于發(fā)電或作為能源沼氣中的主要成分是甲烷，含量50~75%之間，是一種很好的燃料。以日排COD10t的工廠為例，若COD去除率為80%，甲烷產(chǎn)量為理論的80%時(shí)，則可日產(chǎn)甲烷2240m3,其熱值相當(dāng)于3.85t原煤，可發(fā)電5400度電。2．對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的需求量少好氧方法BOD：N：P=100：5：1，而厭氧方法為（350~500）：5：1，相比而言對(duì)N、P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。3．產(chǎn)生的污泥量少，運(yùn)行費(fèi)用低?繁殖慢；不需要曝氣基于這些優(yōu)點(diǎn)，厭氧處理在食品、釀造、制糖等工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。但厭氧處理也存在缺點(diǎn)1．出水的有機(jī)物濃度高于好氧處理；發(fā)酵分解有機(jī)物不完全；2．對(duì)溫度變化較為敏感；工業(yè)中需要設(shè)置進(jìn)水的控溫裝置，37℃。3．厭氧微生物對(duì)有毒物質(zhì)較為敏感；但經(jīng)過毒物馴化處理的厭氧菌對(duì)毒物的耐受力常常會(huì)極大地提高。二、厭氧法的缺點(diǎn)4.

初次啟動(dòng)過程緩慢,處理時(shí)間長(zhǎng)好氧處理體系的活性污泥或生物膜通常只需要7天就可以培育成功，而厭氧處理體系的活性污泥或生物膜一般需要8~12周才可以培育成功。5．處理過程中產(chǎn)生臭氣和有色物質(zhì)臭氣主要是SRB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，使處理后的廢水顏色較深，需要添加后處理設(shè)施，進(jìn)一步脫色脫臭。

三、厭氧活性污泥法（一）．厭氧活性污泥的性質(zhì)和組成由兼性厭氧菌和專性厭氧菌與廢水中的有機(jī)雜質(zhì)形成的污泥顆粒。呈灰色至黑色，有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用，有一定的沉降性能；顆粒厭氧活性污泥的直徑在0．5mm以上。微生物的組成主要有六種：由外到內(nèi)水解細(xì)菌、發(fā)酵細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、產(chǎn)甲烷菌、硫酸鹽還原菌、同型產(chǎn)乙酸菌其中產(chǎn)甲烷菌是厭氧活性污泥的中心骨架。（二）厭氧活性污泥凈化廢水的作用機(jī)理復(fù)雜污染物的厭氧降解過程可以分為四個(gè)階段水解、發(fā)酵階段（又稱酸化階段）、產(chǎn)乙酸階段、產(chǎn)甲烷階段、同型產(chǎn)乙酸階段。1．水解、發(fā)酵階段在水解性細(xì)菌作用下大分子的有機(jī)物水解為小分子的有機(jī)物梭狀芽孢桿菌、擬桿菌等酸化細(xì)菌將水解產(chǎn)物進(jìn)一步吸收并轉(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、氫氣、氨等。氨的作用？可中和產(chǎn)生的酸，為甲烷菌創(chuàng)造適宜的弱堿性環(huán)境，同時(shí)也可做甲烷菌的氮源。２．產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸階段上一階段的產(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)菌是產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸菌。同時(shí)水中有硫酸鹽時(shí)，還會(huì)有硫酸鹽還原菌參與產(chǎn)乙酸過程。３．產(chǎn)甲烷階段兩組不同生理特性的專性厭氧的產(chǎn)甲烷菌，一組將氫氣、ＣＯ２合成甲烷或?qū)ⅲ茫虾停龋埠铣杉淄?。一組將乙酸脫羧生成甲烷和ＣＯ２，或?qū)⒓姿?、甲醇、及甲基胺裂解成甲烷。?jīng)過這些階段大分子的有機(jī)物就被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳、氫氣、硫化氫等小分子物質(zhì)和少量的厭氧污泥。４．同型產(chǎn)乙酸階段同型產(chǎn)乙酸菌將Ｈ２和ＣＯ２轉(zhuǎn)化為乙酸。復(fù)雜有機(jī)物1水解、發(fā)酵脂肪酸

乙酸H2+CO2２產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸CH4+CO2H2S+CO2硫酸鹽還原硫酸鹽還原３產(chǎn)甲烷３產(chǎn)甲烷硫酸鹽還原（４同型產(chǎn)乙酸）（三）厭氧活性污泥處理的工藝流程其中厭氧活性污泥反應(yīng)器是工藝中的核心廢水調(diào)節(jié)池?zé)峤粨Q器↑37℃厭氧活性污泥反應(yīng)器氣柜沉淀池出水回流污泥剩余污泥四、厭氧生物膜法主要指厭氧濾器（AF）沼氣出水進(jìn)水AF五、厭氧生物反應(yīng)器發(fā)展工作原理2級(jí)(平流沉淀+厭氧污泥消化)全國(guó)各地使用廣泛，為生活污水的預(yù)處理——液固分離處理污泥及厭氧殺寄生蟲及病菌第一代厭氧反應(yīng)器——化糞池缺點(diǎn)：污泥量少、易被帶出，靜態(tài)消化

克服了第一代的缺點(diǎn)，且處理污水第二代厭氧反應(yīng)器UASB反應(yīng)器（上流式厭氧污泥床）influentSludgebed污泥沉降沼氣阻擋收集effluent工業(yè)級(jí)UASB裝置http://www.fkk.co.jp/e/ourbusiness/water-body2-e.htmlhttp:///uasb.htmhttp://www.biogas.ch/emmi.htm鋼制圓形結(jié)構(gòu)混凝土方形結(jié)構(gòu)（便于施工及分離器設(shè)置）全世界有幾千座UASB反應(yīng)器，占所有厭氧反應(yīng)器（第二代以上）總數(shù)的64%，應(yīng)用廣泛

64％(2)AnaerobicFilter厭氧濾床(AF)(3)Anaerobicfluidizedbedbiofilmreactor厭氧流化床生物膜反應(yīng)器（AFB)①化工流化床原理

②爐灰等作生物膜載體，生物顆粒流化

③出水外回流

第三代厭氧生物反應(yīng)器厭氧膨脹顆粒污泥床內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器升流式污泥床過濾器填料EGSBICUBF六、光合細(xì)菌處理高濃度有機(jī)廢水BOD5>10000mg/L的高濃度有機(jī)廢水，傳統(tǒng)的好氧生物處理法動(dòng)力消耗較大，需添加較多的營(yíng)養(yǎng)鹽，產(chǎn)生大量的生物污泥，運(yùn)行費(fèi)用較高；厭氧處理法則存在處理系統(tǒng)啟動(dòng)周期長(zhǎng)，要求較嚴(yán)格的操作條件，且CODcr去除率不及好氧處理法的缺點(diǎn)，可用有機(jī)光合細(xì)菌處理。其細(xì)胞內(nèi)具有能進(jìn)行光合作用的載色體，可進(jìn)行光合磷酸化反應(yīng)和光氧化還原反應(yīng)。在好氧黑暗條件下，紅螺菌的這種載色體不起作用，此時(shí)它通過三羧酸循環(huán)（即TCA循環(huán)）來進(jìn)行有機(jī)酸代謝。在厭氧光照時(shí)又很快激活載色體，上述循環(huán)受阻，迅速轉(zhuǎn)換代謝途徑，并將有機(jī)酸異化的氧化還原反應(yīng)與同化的光氧化還原反應(yīng)緊密地銜接起來。優(yōu)點(diǎn)：不像好氧活性污泥那樣易受溶解氧的影響，可利用光能進(jìn)行高效的基質(zhì)代謝，也不像厭氧甲烷細(xì)菌對(duì)氧的存在非常敏感，即使環(huán)境中的氧增加，其降解活性不受影響。有機(jī)污染物去除率高，設(shè)備簡(jiǎn)單，基建投資少，占地面積小，管理容易，運(yùn)行費(fèi)用低，而且菌體污泥是對(duì)人畜無毒性、富含維生素的蛋白飼料。有機(jī)光合細(xì)菌特點(diǎn)需先由水解性細(xì)菌把水中大分子有機(jī)物水解成脂肪酸、氨基酸、單糖等小分子有機(jī)物。水解池PSB處理池沉淀或離心PSB培養(yǎng)池進(jìn)水出水陽光陽光光合細(xì)菌種類：紅螺菌屬，紅假單胞菌屬，紅微菌屬等因?yàn)楣夂霞?xì)菌只能利用低分子化合物，以此合成大量自身所需物質(zhì)，進(jìn)行大量繁殖，從而減少水中BOD。有機(jī)光合細(xì)菌法工藝？七、含硫酸鹽廢水的厭氧微生物處理

化學(xué)