qAA污水的生物处理

1、lmicrobiology department.lresource & environment science college. lswlliyongv水体占地球表面的79%，在生态系统中有重要的作用。v我国的水资源形势：我国的水资源形势：u城市和农业缺水十分严重城市和农业缺水十分严重;u全国全国80的水域，的水域，45的地下水，的地下水，90以上的城市水域以上的城市水域受到不同程度的污染。受到不同程度的污染。 l污水（waste water）是指在生活与生产活动中排放水的总称;无机污染物有机污染物可生物降解性污染物难生物降解性污染物按化学性质分按物理形态分悬浮固体(粒径0.10.4

2、5m以上)胶体性物质(粒径0.10.001m)溶解性物质污水中污染物的分类污水中污染物的分类污水的危害污水的危害：l氮、磷氮、磷; ;l金属与重金属金属与重金属 l可生物降解性有机污染物可生物降解性有机污染物 l难生物降解性污染物难生物降解性污染物l有机物的含量：有机物的含量：根据有机物被氧化时都需要消耗根据有机物被氧化时都需要消耗氧的共性，常以污水的氧的共性，常以污水的总有机碳量总有机碳量或或需氧量需氧量来指示来指示；l氮：氮：常用总氮（常用总氮（tntn）l磷：磷：常用总磷（常用总磷（tptp） l指水中全部有机物在被彻底氧化成h2o、co2、no3-、so42-、等无机物过程中所消耗的氧

3、。l一般情况下tod与理论需氧量（theoretical oxygen demand，thod）相近 l用强氧化剂（k2cr2o7或kmno4）使污染物氧化所消耗的氧量；l分别标记为codcr或codmn ；l在一般情况下，codmncodcr ；lcodtod。l指微生物在有足够溶解氧存在的条件下，分解有机物所消耗的氧量。 l常用bod5，即5日生化需氧量。l它表示在它表示在2020条件下培养条件下培养5 5日时的氧的消耗量日时的氧的消耗量。lbod20为20日生化需氧量。l无特殊说明的bod指bod5。l评价有机污染物中易生物降解的部分，不能全部反映污水中有机物含量 。l指污水中有机物的总

4、含碳量；l有机物都含有碳元素，toc能完全反映污水中有机物的总含量。 l指污水中所有含氮化合物（包括有机氮化合物、氨、硝酸、亚硝酸等）的总含氮量；l是表示污水被氮污染的综合指标；l有机氮、氨氮、硝酸氮和亚硝酸氮。 l指污水中所有含磷化合物（包括有机磷化合物、正磷酸根、偏磷酸根等）的总含磷量；l是表示污水被磷污染的综合指标。 自然净化自然净化：稀释、沉淀：稀释、沉淀 （强）（强）：日光、氧气等对污染物的分解：日光、氧气等对污染物的分解 （弱）（弱）：生物降解：生物降解（食物链）（食物链） （强）（强） 阳光阳光 一级生产者一级生产者 原生动物 轮虫、浮游甲壳动物轮虫、浮游甲壳动物 鱼鱼 其他动物

5、 异养细菌 废物、排泄物废物、排泄物 人人 l物理物理l净水流量、流速、污染物物理性质净水流量、流速、污染物物理性质l化学化学l地域、季节、天气地域、季节、天气l生物生物l生物种类、数量（营养物浓度、环境因子）、生物种类、数量（营养物浓度、环境因子）、代谢的极限速度代谢的极限速度 因此在因此在水体的自净速度是有限的水体的自净速度是有限的情况下，情况下，水体单位时间内通过水体单位时间内通过正常生物循环中能够同化有机污染物的最大数量称为正常生物循环中能够同化有机污染物的最大数量称为l 水体自净过程大致如下水体自净过程大致如下a.物理作用物理作用 有机污染物排入水体后被水稀释，有机和无机固体沉降到河

6、底；b.生物作用生物作用 溶氧溶氧 溶解氧溶解氧 好氧菌好氧菌 好氧菌好氧菌 有机物降解有机物降解 自然溶氧、藻类产氧自然溶氧、藻类产氧污污水水l被污染的水体都是自净水体！被污染的水体都是自净水体！l但但自净恢复自净恢复的程度不同，或称污染现状的程度不同，或称污染现状不同。不同。l水体外观水体外观l化学指标化学指标l生物种类、数量及比例关系生物种类、数量及比例关系l溶解氧等溶解氧等氧浓度氧浓度昼夜变化幅度昼夜变化幅度l氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关，氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关，因此因此与与p/h或或bip有关有关。水体外观水体外观l外观特征：外观特征：混

7、浊程度、颜色及气味等混浊程度、颜色及气味等l原原 因：水中细菌种类数量、悬浮物种类数量因：水中细菌种类数量、悬浮物种类数量 污染前污染前 净化开始净化开始 持续持续 结束结束:无色无色 灰色灰色 继续变清继续变清 无色无色 澄清透明澄清透明 混浊混浊 浊度下降浊度下降 澄清透明澄清透明 泡沫减少泡沫减少l例如例如 l 污染前污染前 污染污染 净化开始净化开始 持续持续 结束结束: 植物植物 藻类、原生藻类、原生 鱼虾鱼虾 植物植物l 鱼鱼 动物出现动物出现 出现出现 鱼鱼 可作为指示生物的生物种类很多，可作为指示生物的生物种类很多，包括细菌、包括细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、

8、真菌、藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、底栖动物有寡毛类的颤体虫、软体动物和植物底栖动物有寡毛类的颤体虫、软体动物和植物和水生昆虫等。和水生昆虫等。 类类型型外外观观bip生生物物特特征征多多污污带带1 暗暗 灰灰 色色 ， 很很 浑浑 浊浊 ， 含含大大 量量 有有 机机 物物 ， bod高高 ， 溶溶 解解 氧氧 极极 低低 ( 或或无无)，为为厌厌氧氧状状态态。2 在在 有有 机机 物物 分分 解解 过过 程程中中，产产生生 h2s、c02和和ch4等等气气体体。臭臭味味。3 水水 底底 沉沉 积积 许许 多多 由由 有有 机机和和 无无 机机 物物 形形 成成 的的 淤淤泥泥。水水面

9、面上上有有气气泡泡。601001 种种类类 很很 少少 ，厌厌 氧氧 菌菌 和和兼兼性性厌厌氧氧菌菌种种类类多多，数数量量大大，每每毫毫升升水水含含有有几几亿亿个个细细菌菌。有有能能分分解解复复杂杂有有机机物物的的菌菌种种，硫硫酸酸还还原原菌菌、产产甲甲烷烷菌菌等等。2 无无显显 花花 植植 物物， 鱼鱼 类类 绝绝迹迹。3 河河底底 淤淤 泥泥 中中有有 大大 量量 寡寡毛毛类类(颤颤蚯蚯蚓蚓)动动物物。*河河流流流流向向类类型型外外观观bip生生物物特特征征河河流流流流向向-中中污污带带1 水水为为灰灰色色，溶溶解解氧氧少少，为为半半厌厌氧氧状状态态，有有机机物物量量减减少少，bod 下下

10、降降；2 水水面面上上有有泡泡沫沫和和浮浮泥泥，有有 nh3、氨氨基基酸酸及及h2s。臭臭味味。 20601 生生物物种种类类比比多多污污带带稍稍多多。细细菌菌数数量量较较多多，每每毫毫升升水水约约有有几几千千万万个个。2 出出现现有有蓝蓝藻藻、裸裸藻藻、绿绿藻藻，原原生生动动物物有有天天蓝蓝喇喇叭叭虫虫、美美观观独独缩缩虫虫、椎椎尾尾水水轮轮虫虫、臂臂尾尾水水轮轮虫虫及及栉栉虾虾等等。*3 底底泥泥已已部部分分无无机机化化，滋滋生生了了很很多多颤颤蚯蚯蚓蚓。类类型型外外观观bip生生物物特特征征河河流流流流向向-中中污污带带1 有有机机物物较较少少，bod 和和悬悬浮浮物物含含量量低低，溶溶

11、解解氧氧浓浓度度升升高高；2 nh3和和h2s分分别别氧氧化化为为n03和和 s042-，两两者者含含量量均均减减少少。 8201 细细菌菌数数量量减减少少，每每毫毫升升水水只只有有几几万万个个。2 藻藻类类大大量量繁繁殖殖，水水生生植植物物出出现现。*3 原原生生动动物物有有固固着着型型纤纤毛毛虫虫如如：独独缩缩虫虫、聚聚缩缩虫虫等等活活跃跃，轮轮虫虫、浮浮游游甲甲壳壳动动物物及及昆昆虫虫出出现现。类类型型外外观观bip生生物物特特征征河河流流流流向向 寡寡污污带带1 有有机机物物全全部部无无机机化化，bod 和和悬悬浮浮物物含含量量极极低低，水水的的浑浑浊浊度度低低，溶溶解解氧氧恢恢复复到

12、到正正常常含含量量。2 h2s消消失失；3 河河流流自自净净过过程程已已完完成成的的标标志志 081 细细菌菌极极少少；2 出出现现鱼鱼腥腥藻藻、硅硅藻藻、黄黄藻藻、钟钟虫虫、变变形形虫虫、旋旋轮轮虫虫、浮浮游游甲甲壳壳动动物物、 水水生生植植物物及及鱼鱼。 *l污水综合排放标准（gb89781996），要求污水在排入水体前经净化处理到标准规定的程度。l根据污水受纳水体的功能，排放标准分一级、二级和三级等3个等级，一级标准最严。 项目一级标准二级标准三级标准ph696969bod5/(mg/l)2030cod/(mg/l)60120氨氮氨氮/(mg/l)1525磷酸盐磷酸盐(以以p计，计，mg

13、/l)1525污水处理技术可分为物理处理法、化物理处理法、化学处理法、生物处理法学处理法、生物处理法。l物理处理法物理处理法利用物理原理主要分离污水中的悬浮固体。l化学处理法化学处理法则则利用化学反应分解污水中各种形态的污染物。l生物处理法生物处理法是利用微生物的代谢作用转化污水中的胶体性或溶解性污染物，使之成为无害物质的方法。l物处理法物处理法具有投资少、成本低、工艺设备较简单、运行条件平和，特别是能彻底降解污染物而不产生二次污染等特点； l实际工作中常采用物理化学物理化学方法与生物处理相结合的组合工艺 ；l各国污水处理厂90以上采用生物处理技术。l污水处理可分为一级处理、二级处理和级处理、

14、二级处理和三级处理三级处理。 l一级处理一级处理（primary treatment）：主要通过过滤、沉淀等物理学方法去除污水中粗大固形物及部分悬浮物。浮油的刮除亦属此。悬浮固体以污泥的形式去除;去除7080的悬浮固体、2540的bod5，减轻后续处理工艺的负荷和提高处理效果。 l二级处理（secondary treatment）：在一级处理基础上，主要去除水中有有机物机物。生物法作为二级处理的主要手段，故称作生物处理或生化处理。近年来二级处理亦有采用化学或物理化学为主体的工艺。主要利用构筑物内或特定外境中的微生物去除水中溶解的或胶体状态的有机物;去除8095的bod5，使城市污水bod5下降

15、到30mg/l以下。 l三级处理（tertiary treatment）：亦称深度处理（advanced treatment）。二级处理后的出水进一步净化，使各种有机和无机污染物去除率达98以上。可采用物理、化学、生物学等各种手段。l主要通过活性炭吸附、臭氧消毒和生物脱除等物理、化学和生物学方法去除氮磷营养盐、难降解物质、病原体等污染物。生物处理的优点和基本类型生物处理的优点和基本类型1、生物处理的优点生物处理的优点效率高效率高 普通活性污泥水处理厂，每天普通活性污泥水处理厂，每天1m3曝气池能转曝气池能转换换12kg干有机物，干有机物，100倍于森林。倍于森林。效果好效果好 bod去除率达去

16、除率达90%95%，cod去除率为去除率为60%70%。含酚废水：含酚废水：萃取法：萃取法：100mg/l生物法：生物法：1mg/l适用范围广（与微生物特点相关）适用范围广（与微生物特点相关）成本低、运行费用少；成本低、运行费用少；可处理的水量大，方法成熟可处理的水量大，方法成熟 生物处理是废水二级处理的首选方法l污水生物处理法是天然水体生物自净原理的人工污水生物处理法是天然水体生物自净原理的人工强化和具体应用。强化和具体应用。 l通过适宜的条件，在特定的污水处理装置，充分通过适宜的条件，在特定的污水处理装置，充分利用微生物高速度高效率地分解利用微生物高速度高效率地分解/ /转化污染物，转化污

17、染物，使污水得到净化。使污水得到净化。1、吸附作用、吸附作用(absorption) 吸附作用在污水处理厂密集的微生物生态系统中可能起着吸附作用在污水处理厂密集的微生物生态系统中可能起着主要作用。主要作用。通过微生物的吸附特性得以去除废水中的一些不可降解的通过微生物的吸附特性得以去除废水中的一些不可降解的污染物，如合成有机物、金属盐类以及一些放射性物质。污染物，如合成有机物、金属盐类以及一些放射性物质。2生物氧化和细胞合成作用l生物氧化和细胞合成作用是通过微生物酶的作用进行生物氧化和细胞合成作用是通过微生物酶的作用进行的。的。 chon十十o2 c5h7o2n(有机物有机物) (新细胞新细胞)

18、c5h7o2n 十十5 o2 5co2十十nh3十十2h2o十十 能量能量(细胞细胞) (维持能维持能)有机体分解有机体分解(内源呼吸内源呼吸)微生物微生物体生物生物污泥分解产物分解产物能量+合成分解生物不可降解残留物生物不可降解残留物污染物、细胞构成物污染物、细胞构成物矿质元素、维生素等c、h、o、n、 p、s、能源受氢体化学能化学能(污染物等污染物等)、光能、光能微生物热能o2、co2、so2- 、43no- 等随水排出co2、h2o、nh4、+no2、-no3、-so2- 、4po3- 、4h2、n2、h2s、ch4、乙醇、有机酸、硫醇等简单化合物 有机污水生物处理的生化过程对氧气要求的

19、不同 ：l好氧生物处理法好氧生物处理法：活性污泥法、生物膜活性污泥法、生物膜法法等；l厌氧生物处理法厌氧生物处理法：氧化塘法、土地处理氧化塘法、土地处理法法l活性污泥（activated sludge）是一种绒絮状小泥粒，l好氧菌为主体的微型生物群以及胶体、悬浮物等组成。l颗粒大小约为0.020.2mm，表面积为20100cm2ml，l相对密度约为1.0021.006。静置时，能凝聚成较大的绒粒而沉降。l外观呈黄褐色，有时亦呈深灰、灰褐、灰白等色。l有很强的吸附及分解有机物的能力。概念：以好氧性细菌为主体的微生物和水中的悬浮物质、胶体物质混杂在一起形成的肉眼可见的絮状颗粒。 通过以活性污泥或生

20、物膜形式存在的微生物旺盛的代谢活动，氧化分解有机污染物，使污水净化。微生物的代谢，无论合成或分解，都是一系列极为复杂的生物化学变化，有分解、合成、氧化、还原、转移、异构等各种反应，绝大多数是在特定的酶促作用中进行的。活性污泥中的微生物不断地氧化分解污泥所吸附的有机质，合成新的微生物细胞。活性污泥具有良好的沉降性能，使处理水与污泥分开，达到净化的目的。 活性污泥法的微生物学过程活性污泥法的微生物学过程：l废水中有机物在约l30 min的短时间内被吸附吸附到活性污泥上。l大分子的有机物，先被细菌的胞外酶分解分解，成为较小分子化合物，然后摄入菌体内。l低分子有机物则可直接吸收。l在微生物胞内酶作用下

21、，有机物的一部分被同化形成微生物有机体，l另一部分转化成co2、h2o、nh3等简单元机物及能量释出。 l细菌细菌l原生动物原生动物l霉菌、酵母菌霉菌、酵母菌l单细胞藻类等微生物单细胞藻类等微生物l后生动物如轮虫、线虫等后生动物如轮虫、线虫等 （1）细菌：l细菌细菌在活性污泥中起主导作用，是去除污水中有机污染物在活性污泥中起主导作用，是去除污水中有机污染物的主力军。的主力军。l其数量约其数量约10108 810109 9个个mlmll活性污泥中有多种细菌，随条件不同而出现不同的优势菌活性污泥中有多种细菌，随条件不同而出现不同的优势菌群。群。l动胶菌属、动胶菌属、丛毛单胞菌属、产碱杆菌属、微球菌

22、属、假单丛毛单胞菌属、产碱杆菌属、微球菌属、假单胞菌属、黄杆菌属、芽孢杆菌属、无色杆菌属、棒状杆菌胞菌属、黄杆菌属、芽孢杆菌属、无色杆菌属、棒状杆菌属、不动杆菌属、属、不动杆菌属、球衣菌属球衣菌属、诺卡氏菌属、短杆菌属、八、诺卡氏菌属、短杆菌属、八叠球菌属和螺菌属等。叠球菌属和螺菌属等。动胶菌属动胶菌属l活性污泥中的细菌大多数包括在胶质中，以活性污泥中的细菌大多数包括在胶质中，以菌胶团菌胶团（zooglea）形式存在。）形式存在。l胶质是菌胶团生成菌分泌的蛋白质、多糖及核酸等胶质是菌胶团生成菌分泌的蛋白质、多糖及核酸等胞胞外聚合物外聚合物。l在活性污泥形成初期，细菌多以在活性污泥形成初期，细菌

23、多以游离态游离态存在，随着活存在，随着活性污泥成熟，细菌增多而聚集成性污泥成熟，细菌增多而聚集成菌胶团菌胶团，进而形成活，进而形成活性污泥性污泥絮状体絮状体（flocfloc）。）。l絮状体形成过程称作絮状体形成过程称作生物絮凝作用生物絮凝作用（bioflocculation）。l据研究，1030min内，生活污水中bod的85%90%可因活性污泥的作用而除去。l已知的菌胶团形成菌有枝动胶菌已知的菌胶团形成菌有枝动胶菌（zoogloea ramigera）等等数十种。菌胶团絮状体可有球形、分枝、蘑菇、片数十种。菌胶团絮状体可有球形、分枝、蘑菇、片状、椭圆及指形等各种形状状、椭圆及指形等各种形状

24、；作用为：有机物的吸附或黏附及其分解；有机物的吸附或黏附及其分解；金属离子的吸附；金属离子的吸附；防止原生动物对细菌的吞食；防止原生动物对细菌的吞食；增强污泥的沉降性，有利于泥水分离。增强污泥的沉降性，有利于泥水分离。 l活性污泥中还有一些活性污泥中还有一些丝状细菌丝状细菌，如，如球衣菌球衣菌、贝氏硫菌、贝氏硫菌、发硫菌等，往往附着在菌胶团上或与之交织一起，成发硫菌等，往往附着在菌胶团上或与之交织一起，成为活性污泥的为活性污泥的骨架骨架。l球衣菌球衣菌对有机物的分解氧化能力很强，但繁殖过多时，对有机物的分解氧化能力很强，但繁殖过多时，往往引起往往引起污泥膨胀污泥膨胀。l硫磺细菌硫磺细菌能将水中

25、硫化氢氧化为硫，并以硫粒形式存能将水中硫化氢氧化为硫，并以硫粒形式存于菌体内。当水中溶解氧高时（大于于菌体内。当水中溶解氧高时（大于l mgl mgl l），体内），体内硫粒可进一步氧化而消失。硫粒可进一步氧化而消失。l在活性污泥中的一些丝状细菌，如在活性污泥中的一些丝状细菌，如球衣菌属、球衣菌属、贝日阿托氏菌属和硫发菌属贝日阿托氏菌属和硫发菌属等，附着在菌胶团等，附着在菌胶团上或与之交织在一起，成为活性污泥的骨架。上或与之交织在一起，成为活性污泥的骨架。 贝日阿托氏菌属贝日阿托氏菌属（2）原生动物：）原生动物：l225种以上，l纤毛虫类纤毛虫类 ：游泳型和固着型鞭：游泳型和固着型鞭l毛虫类毛

26、虫类 l肉足虫类肉足虫类l原生动物是好氧性的生物，主要附聚在活性污泥的表面，数量约在500020000个ml。原生动物原生动物作用有：l促进絮凝促进絮凝：有的原生动物能分泌黏液，促进生物絮凝，有的原生动物能分泌黏液，促进生物絮凝，从而改善活性污泥的泥水分离特性。从而改善活性污泥的泥水分离特性。l净化作用净化作用：大部分原生动物是动物性营养，能吞食游离大部分原生动物是动物性营养，能吞食游离细菌和微小污泥，有利于改善水质。腐生鞭毛虫等可吸收污细菌和微小污泥，有利于改善水质。腐生鞭毛虫等可吸收污水中的有机物。水中的有机物。l指示作用指示作用：根据出现的原生动物的种类可以判断活性污根据出现的原生动物的

27、种类可以判断活性污泥的状态和处理水质的好坏。泥的状态和处理水质的好坏。 l在活性污泥的运行在活性污泥的运行初期初期，先出现以有机物颗粒为，先出现以有机物颗粒为食的食的鞭毛虫和肉足虫鞭毛虫和肉足虫；l随着细菌增殖，开始出现以细菌为食的随着细菌增殖，开始出现以细菌为食的纤毛虫纤毛虫；l随着菌胶团的增加，随着菌胶团的增加，固着型固着型纤毛虫逐渐代替纤毛虫逐渐代替泳动泳动纤毛虫纤毛虫；l污水处理正常运转时，以污水处理正常运转时，以有柄有柄纤毛虫为优势纤毛虫为优势 ；细菌细菌游动纤毛虫游动纤毛虫毛虫有柄纤轮虫培养时间相对数目肉足虫类植鞭毛虫类动鞭毛虫类 活性污泥培养过程中微生物的演替图l一般认为当曝气池

28、中出现一般认为当曝气池中出现大量钟虫大量钟虫等固等固着型纤毛虫时，说明污水处理运转正常，着型纤毛虫时，说明污水处理运转正常，处理水质良好；处理水质良好；l当出现大量当出现大量鞭毛虫鞭毛虫、根足虫根足虫等时，说明等时，说明运转不正常，处理水质变差。运转不正常，处理水质变差。（3）其他微生物：l活性污泥中的真菌主要为霉菌。活性污泥中的真菌主要为霉菌。l已报道的有已报道的有毛霉属、根霉属、曲霉属、青霉属、毛霉属、根霉属、曲霉属、青霉属、镰孢霉属、枝孢霉属、木霉属、地霉属等。镰孢霉属、枝孢霉属、木霉属、地霉属等。l霉菌的出现与水质有关，常出现于霉菌的出现与水质有关，常出现于phph偏低偏低的污水中。的

29、污水中。l霉菌与絮状体的形成和污泥膨胀均有联系。霉菌与絮状体的形成和污泥膨胀均有联系。 l轮虫类(rotifers)l线虫类(nematodes)线虫线虫污水初沉池曝气池二沉池处 理 后 出水回流污泥剩余污泥 普通活性污泥法的工艺流程普通活性污泥法的工艺流程活性污泥系统中微生物的演替和指示生物活性污泥系统中微生物的演替和指示生物1、异养细菌和原生动物的演替 异养细菌和两种不同类群原生动物异养细菌和两种不同类群原生动物两次盛衰两次盛衰；初期异养细菌大量繁殖，接着原生动物大量繁殖，初期异养细菌大量繁殖，接着原生动物大量繁殖，由于细菌数量下降原生动物衰落，又使异养菌大量由于细菌数量下降原生动物衰落，

30、又使异养菌大量繁殖，又造成次生原生动物成为优势群，最后原生繁殖，又造成次生原生动物成为优势群，最后原生动物死亡。动物死亡。2、活性污泥系统中原生动物的演替 植鞭毛虫植鞭毛虫 肉足虫肉足虫 动鞭毛虫动鞭毛虫 小型游小型游泳型纤毛虫泳型纤毛虫 大型游泳型纤毛虫大型游泳型纤毛虫 固着固着型纤毛虫型纤毛虫 匍匐型纤毛虫匍匐型纤毛虫 轮虫。轮虫。l水力停留时间：曝气池有效容积与污水流量之比值，表示污水在曝气池中的平均停留时间。普通活性污泥法一般为6 610h10h。l污染物容积负荷：单位曝气池有效容积在单位时间内流入的污染物的量，以kg bod5(m3d)表示。普通活性污泥法一般为0.30.30.80.

31、8 bod5(m3d)。l污泥负荷率：又称有机底物（f）与微生物量（m）的比值（food to microorganism ratio，fm）。是指每日有机污染物进入量与曝气池内活性污泥总量的比值。是表示活性污泥处理系统污染物负荷量大小的重要参数。单位一般为kg bod5(kg mlssd)。普通活性污泥法控制在0.20.4kgbod5(kg mlssd)。l污泥龄污泥龄：又称污泥平均停留时间污泥平均停留时间。指曝气池内活性污泥总量与每日污泥排放总量之比值。此值越大说明污泥龄越长。污泥龄的长短直接影响曝气池内活性污泥的活性和其他性质。普通活性污泥法一般为24天。l污泥产率系数：活性污泥每降解活

32、性污泥每降解1 kg bod51 kg bod5所所新生成的活性污泥的新生成的活性污泥的kgkg数。生活污水的污泥产率系数数。生活污水的污泥产率系数一般为一般为0.40.40.70.7。活性污泥指标 污泥干重：亦称污泥浓度或混合液悬浮固体（mixed liquor suspendedsolids，mlss）浓度。指每升混合液所含污泥的干重(mgl)，一般活性污泥法的mlss控制在2 0002 0004 000mg4 000mgl。挥发性污泥：亦称混合液挥发性悬浮固体（mixed liquor volatile suspendedso1ids，mlvss）浓度。系上述干污泥经600灼烧后所失质量

33、（gl）。它是活性污泥中所含有机物的量，能更准确地反映微生物量。在一般情况下，mlvssmlss值比较固定，如生活污水为0.7左右。l污泥沉降比（污泥沉降比（sludge volumesludge volume，svsv）：又称）：又称30 min30 min沉沉降率。指混合水样静置降率。指混合水样静置30 min30 min后，污泥体积占混合水样体后，污泥体积占混合水样体积的百分数，以表示。积的百分数，以表示。l污泥指数：又称污泥容积指数（污泥指数：又称污泥容积指数（sludge volume indexsludge volume index，svisvi）。是混合液经）。是混合液经30 m

34、in30 min静沉后，每克干污泥形成的沉静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占的容积，计算公式如下：淀污泥所占的容积，计算公式如下：)(100)(min30100gmlmlml混合水样的污泥干重后的污泥体积混合水样静置污泥指数l活性污泥培育活性污泥培育（cultivation of activated sludge）是活性污泥法启动运行的首要环节。l一般步骤如下：将污水泵入曝气池，并按曝气池有效体积的510投入接种污泥。在不进水的条件下，连续曝气（即闷曝）数天，溶解氧控制在1 mgl左右继续保持曝气，以小流量进水，并逐渐提高进水流量，最终达到设计流量 l驯化（驯化（acclimation）是利

35、用待处理的污水对微生物种群进行自然筛选并使微生物对污染物质逐步适应的过程；一般步骤如下：l将取来的污泥土壤置入含有待处理废水的培养基中进行培养。l在开始驯化时该污水在培养液中的浓度宜低（比如10或更低），然后逐渐转种扩大培养量，废水浓度逐步增大甚至达100 l微生物由不适应而驯化至适应，降解污染物能力从无到有，由弱而强 l污泥驯化是处理难降解工业废水的重要先行环节 ；l特定菌株；l分离并筛选高效菌株、l诱变育种、基因工程构建新菌株；1.水中溶解氧(do) l溶解氧太低会影响到活性污泥微生物的正常代谢活动，净化功能下降，易于滋生丝状菌产生污泥膨胀。l混合液溶解氧浓度过高，氧转移效率降低，浪费动力

36、费用，还会引起絮凝体分散。ldo应保持在2.04.0 mgl左右。 l活性污泥法消耗的o2是通过鼓风曝气系统或机械曝气系统供给。2.温度和phl一般认为活性污泥处理中的适宜温度为1530，30都会影响处理效果。 l活性污泥微生物的最适ph值介于6.08.0之间。 ph9.0，微生物的代谢速率也会受到影响。l活性污泥的生物合成，取决于能源物质的性质、浓度、氮和磷等的平衡，少量的钾、钠、硫、钙、镁、铁以及痕量的铜、锌、钻、铝等都是必要的。 l一般认为bod：n：p的比例为100：5：1是适宜的 4.有毒物质：l当有毒物质达到一定浓度时，能破坏微生物结构或影响微生物正常代谢作用，影响污水生物处理效果

37、。 无机物和有机物两类无机物和有机物两类 无机物有重金属、硫化氢、卤族元素及其化合物，无机物有重金属、硫化氢、卤族元素及其化合物，有机物有酚、醇、醛等。有机物有酚、醇、醛等。重金属及其盐类是蛋白质沉淀剂，其离子易与细胞重金属及其盐类是蛋白质沉淀剂，其离子易与细胞蛋白质结合，使之变性。蛋白质结合，使之变性。1.污泥膨胀（bulking of activated sludge）l在曝气池运转过程中，有时会出现污泥结构松散，沉降性能恶化，随水飘浮，溢出池外的异常现象，引起出水水质的恶化。l从污泥膨胀时的生物相看，有丝状菌膨胀与非丝状菌膨胀， 导致产生丝状菌性膨胀的微生物导致产生丝状菌性膨胀的微生物l

38、球衣菌(sphaerotilus)l贝日阿托氏菌(beggiatoa)l硫发菌(thiothrix)l诺卡氏菌(nocardia)l芽孢杆菌(bacillus) 假单胞菌假单胞菌(pseudomonas) 黄杆菌黄杆菌(flavobacterium) 地霉地霉(geotrichum) 木霉木霉(tricboderma) 丝状的酵母丝状的酵母l正常活性污泥的絮状体中，仅少量丝状菌作为骨架；l而膨胀时的絮状体在镜检下可见许多菌丝伸展至絮状体外，因而使之密度减轻，体积加大，轻飘难以沉降；l25种丝状细菌与霉菌，如浮游球衣菌（sphaerotilus natans）、贝氏硫菌、丝硫细菌、放线菌、镰孢霉

39、、地霉、根霉、毛霉等，其中又以球衣菌为多见 ；污泥膨胀的本质原因：l多数归因于曝气池中多数归因于曝气池中生态平衡生态平衡突然遭到突然遭到破坏，污泥、营养、供氧三要素发生紊破坏，污泥、营养、供氧三要素发生紊乱；乱；(1)缺氮和缺磷的废水：如造纸废水、含酚废水和印染废水，污泥膨胀比较严重。(2)温度过高：夏秋季膨胀现象频繁。有时低水温也会有问题。(3)污泥负荷过低或高：一般认为污泥负荷超过0.35kgbod(kgmlssd)就会膨胀。(4)废水中悬浮物低，低分子糖类多；(5)有毒金属、硫化物等毒物流入。抑制丝状菌生长的方法：投加化学药剂，如漂白粉、次氯酸钠、双氧水等；投加化学药剂，如漂白粉、次氯酸

40、钠、双氧水等；调节水的酸碱度，如球衣菌的适宜调节水的酸碱度，如球衣菌的适宜phph为为5.25.29 9，可在，可在几天内将池水几天内将池水phph维持在维持在9 99.49.4或或ph 5ph 5，以抑制该菌之，以抑制该菌之增殖；增殖；调整其他工艺条件，如改变供氧量、排泥量、进水流调整其他工艺条件，如改变供氧量、排泥量、进水流量等。量等。 分析污泥膨胀原因，改变运行条件废水中含硫化物较高引起硫发菌繁衍造成的，预曝气氧化除去硫化物，降低了硫发菌的含量，可消除膨胀；提高溶氧浓度，溶氧21mg/l以上；降低污泥负荷，控制bod负荷为0.20.3kg(kg.mlssd)。（2）污泥的解体（不絮凝）：

41、l在曝气池运转过程中，有时会出现污泥絮凝体微细化，导致处理水质浑浊，处理效果变坏的现象。这种现象称“污泥解体污泥解体”。l引起这种现象的原因有曝气过量、污水中混入有毒物质等，因此可以通过控制曝气量，或对废水进行适当的预处理等解决。（3）起泡沫现象：l在曝气池运转过程中，有时会出现起泡现象。在曝气池运转过程中，有时会出现起泡现象。l主要原因是污水中含有主要原因是污水中含有合成洗涤合成洗涤剂或由微生物产生的剂或由微生物产生的表面活性物质等。表面活性物质等。l适当减少曝气量或喷洒适当减少曝气量或喷洒消泡剂消泡剂可以在一定程度上减缓可以在一定程度上减缓起泡沫现象。起泡沫现象。（4）剩余污泥：l活性污泥

42、在分解污染物的同时，合成菌体细胞，因而生物量增加。在运转过程中必须定期排出排出剩余污泥剩余污泥。l经脱水：浓缩法、日晒、风干和机械脱水； l焚烧、堆肥l生物膜法:以利用固着在惰性材料表面的膜状生物群落处理污水的方法称为生物膜法（biologicalfilm或biofilm）,是一种重要的生物处理方法。l亦称固着膜法(fixed-film process)，主要结构是生物滤池 (biological filter)l英国称为溶滤池(percolating filter)，美国称为滴滤池(trickling filter)。l生物膜法比活性污泥法具有生物密度大、耐污力强、动力消耗较小、无需污泥回流

43、与不发生污泥膨胀等特点，其运转管理较方便；l已广泛用于石油、印染、制革、造纸、食品、医药、农药以及化纤等工业废水的处理，特别是中、小流量污水小流量污水的处理1.生物滤池的优缺点：生物滤池的优缺点：l优点：耗能少、维持费用低、运转管理方便，抗毒物冲击能力强，污泥量少。l缺点：规模较小，占地多如果建立生物滤池污水处理厂的处理能力超过5万人污水的规模，占地太多，不适于城市和土地紧缺地区使用 生物滤池 生物滤池分普通生物滤池(conventional biological filter)和高负荷生物滤池(high rate biological filter)。塔式生物滤池(biological to

44、wer) l塔高724m，采用塑料滤料(聚氯乙烯和聚丙烯)，内部通风良好，水流紊动剧烈，水力冲刷较强。生物转盘(biological disc) 1960年德国斯图加特工业大学设计的一种方法，在废水池子中安装转盘，像水车一样旋转，转盘浸入水中吸附有机物获得营养，转盘离开水后获得氧气。塔式生物滤池塔式生物滤池塔式生物滤池塔式生物滤池生物转盘生物转盘生物接触氧化(biological contact oxidation) 池中装填一定数量的填料，附着在填料上的微生物依靠机械充氧获氧，氧化分解有机物，又称淹没式生物滤池，是介于活性污泥法和生物滤池法之间的处理工艺。停留时间为0.5h15h，bod负荷

45、16 bodkg /(m3d)，去除效率8090(bod5)。生物流化床(biological fluidized bed) u以砂、焦炭或活性炭等细小惰性材料作为生物膜载体，废水(先经充氧或床内充氧)自下向上流过滤床使载体层呈流动状态，加大了生物膜表面积与废水和氧的接触，提高了处理效率 。umlss为840mg/l，有机负荷16 bodkg /(m3d)。停留时间1545min，bod和氮去除率90。 生生物物流流化化床床the biological fluidized bed reactor is an important part of breaking down perchlorate

46、 contamination. (photo courtesy of tulsa district)l污水从上部均匀喷洒到生物滤池表面，l薄膜状吸附于滤料周围形成附着水(adhesive water)，沿薄膜流过滤料即流动水(flowing water)。l滤料表面微生物迅速繁殖，形成一层充满微生物的生物膜。l革兰氏阴性菌 丝状细菌，并有糖被的形成，有助于生物膜微生物黏结在滤料表面。l生物膜具有强烈的吸附、吸收、分解作用，微生物合成新细胞，膜不断加厚。l生物膜达到一定厚度时，生物膜内层形成厌氧厌氧层层，厌氧层逐渐扩大增厚，随后造成生物膜整块脱落。l滤料表面又生成新的生物膜，如此循环往复不断更新

47、。污水有机物o2co2无机物有机酸等生物膜运动水空 气好 氧 层厌 氧 层附 着 水生物膜净化原理示意图l生物膜生物：起净化和稳定污、废水水质的功能。菌胶团为主要组分，辅以浮游球衣菌、藻类等生物膜面生物生物膜面生物：促进滤池净化速度，提高滤池整：促进滤池净化速度，提高滤池整体的处理效率的功能。固着型纤毛虫体的处理效率的功能。固着型纤毛虫(例如钟虫、例如钟虫、累（等累（等)枝虫、独缩虫等枝虫、独缩虫等)及游泳型纤毛虫及游泳型纤毛虫(例如楯例如楯纤虫、斜管虫、尖毛虫、豆形虫等，纤虫、斜管虫、尖毛虫、豆形虫等，滤池扫除生物滤池扫除生物：去除滤池内的污泥、防止污泥积：去除滤池内的污泥、防止污泥积聚堵塞

48、的功能。有轮虫、线虫、寡毛类的沙蚕、聚堵塞的功能。有轮虫、线虫、寡毛类的沙蚕、顠体虫等，顠体虫等，l具体来说，生物膜由细菌、真菌、藻类、原生动物和其它动物构成的食物链，对有效地去除水中有机物起着十分重要的作用。l同活性污泥相比，生物膜的食物链长而复杂，还有环节动物、昆虫幼虫等 。l细菌在数目上和生物量上占优势，种类和活性污泥的细菌种类相似好氧菌(专性或兼性的)主要有动胶菌、假单胞菌、产碱杆菌和黄杆菌，硝化细菌、亚硝化单细菌和硝化杆菌，专性厌氧菌有脱硫弧菌和产甲烷菌等。丝状细菌如浮游球衣菌、贝日阿托氏菌等，但很少占优势，其数量直接与滤池的有机负荷有关，但不会引起污泥膨胀。l真菌在生物膜中比在活性

49、污泥中多，首先定殖在基质上主要的真菌有白地霉、水生镰孢、瘤孢、红浆霉和多胞丝胞酵母。丝状生长有助于氧向生物膜深处扩散。l生物滤池、生物转盘等受到阳光照射的部分会有藻类生长。如果藻类过度生长覆盖滤池表面，可引起滤池堵塞。l常见藻类：小球藻、绿球藻、裸藻、丝藻、席藻、毛枝藻以及颤蓝菌等。l大量原生动物存在，其种类比活性污泥多1ml生物滤池污泥中：肉足类1004600个，鞭毛虫类20013000个，纤毛虫50010000个。纤毛虫类在生物滤池中占很大比例，但比活性污泥法少。出现频率最高有植鞭毛虫类屋滴虫，肉足虫类变形虫、简便虫、表壳虫，纤毛虫类独缩虫、盖虫、斜管虫等。l不同的构筑物类型、不同的废水和

50、不同的季节，原生动物的优势种不同。l通常，植鞭毛虫常存在于上层；l纤毛虫在各部位均分布，游泳型纤毛虫在上，柄纤毛虫在下。l轮虫类、线虫类、环节动物、昆虫类、甲壳类等，旋轮虫较多，有时比原生动物生长还快而成为优势种属。后生动物在生物膜中的运动和觅食，导致生物膜松动，控制生物膜厚度，促进了物质交换和氧的供应。l线虫，占全部生物的210，数量与季节变化没有多大关系。l环节动物主要是寡毛类，如爱胜蚓、颤蚓、水丝蚓等。l昆虫类中最多的是毛蠓，在滤池中很普遍，可达3万个/m2以上，幼虫吞食生物膜，可抑制生物膜的过度发展，并使生物膜疏松。生物填料上的生物膜l厌氧生物处理法（anaerobic bio1ogi

51、cal treatment）l厌氧条件:氧化还原电位（e)-200-300 mv；l缺氧条件：氧化还原电位不低于-100 mv）下l厌氧性微生物l也称厌氧消化（anaerobic digestion）或厌氧发酵法 ;l被世界广泛采用的主要处理方法。规模可从处理小于1000人的污水到大于10万人的污水。美国约有3500个氧化塘，约占人口的7。z我国从1950年初开始应用氧化塘处理城市污水和工业废水。z1950年代西安利用古运河建立了污水库，z70年代武汉修建了鸭儿湖氧化塘处理化工废水，z到90年代初发展到100多座。l特殊的活性污泥法。l氧化塘是人工的、接近自然水生生态系统，在氧化塘(或氧化沟)

52、内，各种生物共存于同一环境中，保持互生关系。其食物链与自然水体基本相同。 1、氧化塘和活性污泥法的不同点、氧化塘和活性污泥法的不同点停留时间很长，停留时间很长，负荷较低，负荷较低，微生物量较低，微生物量较低，不需要曝气，不需要曝气，下层有厌氧分解，下层有厌氧分解，生物以藻菌共生为主，并起主要的净化作用。生物以藻菌共生为主，并起主要的净化作用。l厌氧塘、好氧塘、兼性塘和曝气塘厌氧塘(anaerobic pond) 一般表面积小、深度大(可达4.5m)，使池塘处于厌氧状态，主要反应是酸化和甲烷发酵，一般作为高温高负荷污水的预处理，停留2050d。好氧塘(oxidation pond) l完全依靠藻

53、类化合作用供氧，池很浅，塘深3040cm，水力停留时间35d。l可分为高速率好氧塘(high rate oxidation pond)及深度处理塘(polished pond)或熟化塘(maturation pond)。兼性塘(facultative pond) 最常见的塘型，塘深1.22.5m，上层为好氧层，下层为厌氧层。停留时间530d。曝气塘(aerated pond) 由超负荷的兼性塘演化而来，塘深一般26m，停留时间 310d，采用人工曝气，所需土地面积较少。1、表层好氧菌或兼性厌氧菌氧化分解有机物，释放出氮、磷和co2。l表层的藻类利用氮、磷和co2，光合作用，释放出氧气。l溶解氧

54、又为好氧菌所利用，这样构成藻菌“共生”体系。 2、塘下层和污泥层进行厌氧过程，形成ch4、co2、nh3，和h2s，还有多种可溶性降解产物。l好氧生物处理系统的优势种相似，主要有假单胞菌、黄杆菌、微球菌等。 l藻类生长层以下和厌氧层以上区域生活着大量的光合紫色硫细菌，将产生的硫颗粒沉积在细胞中。降低塘中硫化氢的浓度，减弱臭味 ；l在塘底层进行厌氧过程。梭菌、假单胞菌、脱硫弧菌、脱硫菌、甲烷八叠球菌和甲烷丝菌等。 l稳定塘中另一类重要微生物l常见的藻类有：小球藻、栅藻、衣藻、纤维藻、实球藻、空星藻、裸藻、扁裸藻以及颤蓝菌和微囊蓝菌等。 藻类的主要功能是产氧，维持塘的好氧条件。 藻类另一个主要功能

55、是去除植物营养盐氮和磷。 l占优势，以顺序出现下列原生动物：l植鞭毛虫如眼虫；l游泳型纤毛虫如豆形虫、草履虫和游仆虫等。l有柄纤毛虫如钟虫和累枝虫等出现。l甲壳类蚤和轮虫出现。l凤眼莲、水浮洼、水鳖、绿荫等漂浮植物有很强的耐污能力，l芦苇、水葱、香蒲等挺水植物有中等耐污能力，l眼子菜、茨藻和金鱼藻等沉水植物适于生长在寡污带水中。4水生维管束植物l厌氧处理法的特点和类型厌氧处理法是在缺氧条件下利用厌氧微生物(包括兼性厌氧微生物)分解污水中有机物的方法，也称厌氧消化法。其代谢产物沼气主要成分是甲烷，故又称作沼气发酵法或甲烷发酵法。l人工沼气发酵研究已有100多年的历史，从19世纪末到20世纪初，许

56、多国家的微生物学者对纤维素的发酵进行研究。l前苏联微生物学者奥梅梁斯基发现奥氏甲烷杆菌，提出沼气发酵理论，并为开辟沼气应用的途径奠定了基础。l有机负荷高，去除率高。可以直接处理高浓度有机废水，不需要大量水稀释。bod去除率可达90%以上，cod去除率约为7090。l能降解许多在好氧条件下难以降解的合成化学品。如原配类染料、偶氮染料、含氯农药等。常规消化池或普通消化池（conventional digester）污水间歇地或连续地进入消化池，上部排水，顶部排沼气，水力或机械搅拌装置充分混合，水力停留时间等于固体停留时间，无污泥回流。活性污泥浓度不高，一般5。停留时间2530d。厌氧接触消化池(a

57、naerobic contact digester)u在常规消化池的基础上增设了污泥回流装置污泥回流装置，u污泥浓度增至10甚至20左右，效率较高，停留时间约为110d。厌氧滤池(anaerobic filter, af)反应器内全部或部分填充填料供微生物附着生长，填料填料有较大的比表面积和较高的孔隙度。一般为上升式，需要在过滤器后设沉淀分离装置分离生物膜。停留时间一般约0.53d。升流式厌氧污泥床(upflow anaerobic sludge blanket，uasb)l反应器是一个无填料的空容器，运行时污水以一定流速自下进入反应器，通过一个悬浮的污泥层，料液和污泥菌体接触反应并产生沼气小

58、气泡，气泡托起使污泥上升，在上部有一个关键装置气液固三相分离器，使污泥下沉，气水分离。l折流式厌氧反应器(abr)，效率更高。l甲烷发酵理论先后提出了二阶段、三阶段和四阶段发酵理论。l目前应用较多的仍是布赖恩特(bryant)于1979年提出的三阶段的发酵理论：复杂有机物复杂有机物1 1水解水解 2 2发酵发酵3 3产乙酸产乙酸4 4产甲烷产甲烷4 4产甲烷产甲烷沼气发酵包括3个阶段以及5种菌群。具体阶段如下：l第一阶段：是将复杂有机物如多糖、蛋白质、核酸、脂肪等经微生物水解成单体，进而发酵生成简单化合物，如脂肪酸、醇、醛等。同时也可有乙酸、h2、co2产生。l此阶段由初级发酵菌群引起。l第二

59、阶段：是将第一阶段中产生的脂肪酸、乙醇等简单有机物转化为乙酸、h2及co2等。l此阶段由产氢产乙酸细菌及同型产乙酸细菌等两类菌群参与。l第三阶段：是将乙酸（包括甲酸）、co2、h2等转化为ch4。l此阶段包括两类产甲烷菌群。1初级发酵菌l初级发酵菌主要为兼性及专性厌氧型异养微生物，其优势菌随水质和环境条件，特别是温度不同而异。l主要有梭菌属（clostridium）、拟杆菌属（bactriodes）、丁酸弧菌属（butyriuibrio）、真杆菌属（eubactrium）、双歧杆菌属（bifidobacterium）等。2产氢产酸细菌l亦称二级发酵菌。该类菌产氢及乙酸，可供产甲烷菌利用。l沼气

60、发酵中常见的有沃氏共养单胞菌（symtrophomomomas wolfei）、沃氏共养杆菌（syntrophobacter wolinii）及脱硫弧菌属的某些种。3同型产乙酸菌l是有机无机混合营养型的专性厌氧菌，以co2作为最终受氢体生成乙酸。l这类细菌不论利用何种基质，其厌氧呼吸的唯一产物为乙酸，故称之为同型产乙酸细菌。l报道的有：伍氏醋酸杆菌（acetobacterium woodii）、威氏醋酸杆菌（acetobacterium wieringae）、热自养梭菌（clostridium thermoautotrophicum）等。4产甲烷菌l是兼性厌氧古细菌。在沼气发酵中包括两类细菌，即：氧化