第九章水环境污染控制与治理的生态工程及微生物原理ppt课件

1、第九章第九章 水环境污染控制水环境污染控制与治理的生态工程及微与治理的生态工程及微 生物原理生物原理一、好氧活性污泥法一、好氧活性污泥法 一好氧活性污泥中的微生物一好氧活性污泥中的微生物 1. 1. 好氧活性污泥的组成和性质好氧活性污泥的组成和性质 由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。的净化污水功能的絮绒状污泥。 废水的生物处置的方法很多，根据微生物与氧的关系可分为好氧处置和厌氧处置。根据微生物在

2、构筑物中处于悬浮形状或固着形状，可分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥和生物膜是净化污废水的任务主体。 第一节第一节 污废水生物处置中的生态系统污废水生物处置中的生态系统2、活性污泥的性质颜色黄褐色形状似矾花絮绒颗粒味道土腥味相对密度曝气池混合液：1.0021.003回流污泥：1.0041.006粒经0.020.2mm20100cm2/mL比外表积显微镜下的活性污泥显微镜下的活性污泥 按栖息着的微生物分：活性污泥的组成大量的细菌真菌原生动物后生动物 除活性微生物外，活性污泥还挟带着来自污水的有机物、无机悬浮物、胶体物；活性污泥中栖息的微生物以好氧微生物为主，是一个以细菌为主体的群体，除细菌外,还

3、有酵母菌、放线菌、霉菌以及原生动物和后生动物。 活性污泥中细菌含量普通在107108个/mL；原生动物103个/mL，原生动物中以纤毛虫居多数，固着型纤毛虫可作为指示生物，固着型纤毛虫如钟虫、等枝虫、盖纤虫、独缩虫、聚缩虫等出现且数量较多时，阐明培育成熟且活性良好。 干固体和水分含水9899干固体12%MLSSMLVSSNVSS有方法知道确切的生物量吗？ 有人曾企图经过直接测定污泥中细胞的DNA量、有机氮量、三磷酸腺苷ATP量、脱氢酶的活力等目的去反映活性污泥的活力，这种方法既复杂又不准确，而且微生物的含量不断变化。按McKinney的分析： MLSS=Ma+Me+Mi+Mii式中：Ma具备活

4、性细胞成分； Me内源代谢残留的微生物有机体； Mi未代谢的不可生化的有机悬浮固体； Mii吸附的无机悬浮固体。按有机性和无机性成分：处置生活污水的活性污泥MLVSS: 70%NVSS: 30% MLSS表示悬浮固体物质总量，MLVSS挥发性固体成分表示有机物含量，MLNVSS灼烧残量，表示无机物含量。 MLVSS包含了微生物量，但不仅是微生物的量，由于测定方便，目前还是近似用于表示微生物的量。MLVSS: 普通范围为5575NVSS: 普通范围为2545污泥沉降比：SV活性污泥的沉降浓缩性能 取混合液至1000mL或100mL量筒，静止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的体积，以占混合液体积

5、的比例%表示污泥沉降比。污泥体积指数：SVI SV不能确切表示污泥沉降性能，故人们想起用单位干泥构成湿泥时的体积来表示污泥沉降性能，简称污泥指数，单位为mL/g。 1L混合液沉淀30min的活性污泥体积mL SV(mL/L)SVI= = 1升混合液中悬浮固体干重g MLSS(g/L)活性污泥法的根本流程 活性污泥降解污水中有机物的过程 活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解去除过程可分为两个阶段：吸附阶段稳定阶段 由于活性污泥具有宏大的外表积，而外表上含有多糖类的黏性物质，导致污水中的有机物转移到活性污泥上去。 主要是转移到活性污泥上的有机物为微生物所利用。活性污泥降解污水中有机物的过程污水与污

6、泥混合曝气后BOD的变化曲线对活性污泥法曝气过程中污水中有机物的变化分析得到结论：废水中的有机物残留在废水中的有机物从废水中去除的有机物微生物不能利用的有机物微生物能利用的有机物微生物能利用而尚未利用的有机物微生物不能利用的有机物微生物已利用的有机物氧化和合成吸附量增殖的微生物体氧化产物 曲线反映污水中有机物的去除规律； 曲线反映活性污泥利用有机物的规律； 曲线反映了活性污泥吸附有机物的规律。 这三条曲线反映出，在曝气过程中： 污水中有机物的去除在较短时间( 图中是5h左右)内就根本完成了(见曲线)； 污水中的有机物先是转移到(吸附)污泥上(见曲线),然后逐渐为微生物所利用(见曲线)； 吸附作

7、用在相当短的时间(图中是45min左右)内就根本完成了(见曲线)； 微生物利用有机物的过程比较缓慢(见曲线)。 二好氧活性污泥净化废水的作用机理二好氧活性污泥净化废水的作用机理 主要有两方面的作用：吸附有主要有两方面的作用：吸附有机物机物 降解有机物降解有机物 三菌胶团的作用三菌胶团的作用 1 1对有机物进展吸附和氧化分解对有机物进展吸附和氧化分解 2 2为原生动物和微型后生动物提供良好的生为原生动物和微型后生动物提供良好的生存环境存环境 3 3为原生动物提供附着场所为原生动物提供附着场所 4 4具有指示作用具有指示作用二、好氧生物膜法二、好氧生物膜法 好氧生物膜法的构筑物有：普通滤池、高负荷

8、生物滤池、塔式生物滤池，以及生物转盘、接触氧化法即浸没式滤池法等。 一好氧生物膜中的微生物 1好氧生物膜 好氧生物膜是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物粘附在生物滤池滤料上或生物转盘盘片上的一层带粘性、薄膜状的微生物混合群体。是生物膜法净化污水的任务主体。2 2好氧生物膜中的微生物及其功能好氧生物膜中的微生物及其功能 生物膜生物：以菌胶团为主；净化和降解作用；生物膜生物：以菌胶团为主；净化和降解作用； 膜面生物：固着型纤毛虫和游泳型纤毛虫，起促进膜面生物：固着型纤毛虫和游泳型纤毛虫，起促进滤池净化滤池净化 速度，提高整体效率的作用；速度，提高整体效率的作用； 滤池扫除生物：轮虫、线虫、寡毛

9、类的沙蚕、票页体滤池扫除生物：轮虫、线虫、寡毛类的沙蚕、票页体虫等，虫等， 起去除滤池内的污泥、防止污泥积聚和堵塞起去除滤池内的污泥、防止污泥积聚和堵塞的功能。的功能。3 3好氧生物膜的构造好氧生物膜的构造 好氧生物膜在滤池内分布不同于活性污泥，生物好氧生物膜在滤池内分布不同于活性污泥，生物膜附着在滤料上不动，废水自上而下淋洒在生物膜上。膜附着在滤料上不动，废水自上而下淋洒在生物膜上。因此，在滤池的不同高度位置，由于微生物得到的营因此，在滤池的不同高度位置，由于微生物得到的营养不同，呵斥微生物种类和数量的不同。养不同，呵斥微生物种类和数量的不同。生物填料投加量投加量 普通接触氧化普通接触氧化

10、水解调理池水解调理池 好氧或厌氧流化床好氧或厌氧流化床 好氧好氧 好氧好氧 或厌生物塘或厌生物塘 或厌氧滤池或厌氧滤池 反响池体积反响池体积% 8-13 5 15-25 3-5 40-60 % 8-13 5 15-25 3-5 40-60 生物填料上的生物膜二好氧生物膜净化废水的作用机理二好氧生物膜净化废水的作用机理 在生物滤池中，上层生物膜中的生物膜生物在生物滤池中，上层生物膜中的生物膜生物絮凝性细菌及其他微生物和生物膜面生物絮凝性细菌及其他微生物和生物膜面生物固着型纤毛虫、游泳型纤毛虫及微型后生动固着型纤毛虫、游泳型纤毛虫及微型后生动物吸附废水中的大分子有机物，将其水解为物吸附废水中的大分

11、子有机物，将其水解为小分子有机物。同时吸收溶解性有机物和经水小分子有机物。同时吸收溶解性有机物和经水解的小分子有机物进入体内，并氧化分解之，解的小分子有机物进入体内，并氧化分解之，微生物利用吸收的营养构建本身细胞。上一层微生物利用吸收的营养构建本身细胞。上一层生物膜的代谢产物流向下一层，被下一层的生生物膜的代谢产物流向下一层，被下一层的生物膜生物吸收氧化。分解为二氧化碳和水。老物膜生物吸收氧化。分解为二氧化碳和水。老化的生物膜和游离细菌被滤池扫除生物吞食。化的生物膜和游离细菌被滤池扫除生物吞食。第二节 活性污泥丝状膨胀及其控制对策 用活性污泥法处置废水，曝气池中的活性污泥，正常情况下是由许多具

12、有絮凝作用的絮凝细菌菌胶团细菌占优势，辅以少量的丝状细菌，大量钟虫类的固着型纤毛虫、旋转虫等组成。 由于某些环境条件的变化，污泥会发生膨胀景象可分为由丝状细菌引起的丝状膨胀污泥和由非丝状细菌引起的菌胶团膨胀污泥，而又以丝状膨胀污泥较为普遍，此时，二沉池中会发生泥水分别困难，池面飘泥严重，呵斥出水水质极差。一活性污泥丝状膨胀的致因微生物 由于丝状细菌极度生长引起的活性污泥膨胀称为活性污泥丝状膨胀。活性污泥丝状膨胀的致因微生物种类很多，常见的有：诺卡氏菌属、浮游球衣菌、微丝菌属、发硫菌属、贝日阿托氏菌属等。二活性污泥丝状膨胀的成因 活性污泥丝状膨胀的成因有环境要素和微生物要素。主导要素是丝状微生物

13、过度生长，环境要素促进丝状微生物过度生长。包括：温度、溶解氧、可溶性有机物及其种类 、有机物浓度或有机负荷等。此外，pH值的变化也能够会引起活性污泥丝状膨胀。总之，引起活性污泥丝状膨胀的缘由是比较复杂的，要详细问题详细分析，然后采取相应的措施予以控制。二、控制活性污泥丝状膨胀的对策处理活性污泥丝状膨胀的问题，从根本上说是要控制引起丝状微生物的过度生长的详细环境因子。1控制溶解氧2控制有机负荷3改革工艺 第三节 厌氧生物处置中的微生物群落 高浓度有机废水或剩余活性污泥多用厌氧消化法处置。高浓度有机废水还可用有机光合细菌处置。一、厌氧消化甲烷发酵沼气发酵，已有多年的研讨历史，常用于将城市的渣滓、粪

14、便、污水、工业废水及生物处置的剩余污泥等的处置，并从中获得可燃性气体沼气甲烷，CH4。常用的构筑物为发酵罐或消化池。甲烷发酵的微生物群落与有氧环境中的不同，它们是由分解蛋白质、脂肪、淀粉、纤维素等的专性厌氧菌和兼性厌氧菌及专性厌氧的产甲烷菌等组成。 甲烷发酵实际与机制四阶段实际：第一阶段：水解和发酵性细菌群第二阶段：产氢和产乙酸细菌群第三阶段：两组生理特性不同的专性厌氧的产甲烷菌群第四阶段：同型产乙酸细菌厌氧活性污泥：由兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质交错在一同构成的颗粒污泥。厌氧活性污泥的微生物种类、组成、构造及污泥颗粒等性质，与厌氧消化处置的效果好坏有很大关系。 高浓度有机废水或剩

15、余活性污泥多用厌氧消化法处置。高浓度有机废水还可用有机光合细菌处置。 一厌氧消化甲烷发酵 沼气发酵，已有年的研讨历史，常用于将城市的渣滓、粪便、污水、工业废水及生物处置的剩余污泥等的处置，并从中获得可燃性气体沼气甲烷，CH4。常用的构筑物为发酵罐或消化池。 甲烷发酵的微生物群落与有氧环境中的不同，它们是由分解蛋白质、脂肪、淀粉、纤维素等的专性厌氧菌和兼性厌氧菌及专性厌氧的产甲烷菌等组成。 复杂有机物复杂有机物1 1水解水解 2 2发酵发酵3 3产乙酸产乙酸硫酸盐复原硫酸盐复原硫酸盐复原硫酸盐复原4 4产甲烷产甲烷4 4产甲烷产甲烷硫酸盐复原硫酸盐复原三厌氧活性污泥处置的工艺流程三厌氧活性污泥处

16、置的工艺流程 其中厌氧活性污泥反响器是工艺中的中心其中厌氧活性污泥反响器是工艺中的中心废废水水调理池调理池热热交交换换器器37厌氧活性厌氧活性污泥反响器污泥反响器气柜气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(四四)、厌氧生物反响器开展、厌氧生物反响器开展任务原理任务原理2 2级级( (平流沉淀平流沉淀+ +厌氧污泥消化厌氧污泥消化) )全国各地运用广泛，为生活污水的预处置全国各地运用广泛，为生活污水的预处置液固分别处置污泥及厌氧杀寄生虫及病菌液固分别处置污泥及厌氧杀寄生虫及病菌第一代厌氧反响器第一代厌氧反响器化粪池化粪池 缺陷：污泥量少、缺陷：污泥量少、易易 被带出，静态消化被

17、带出，静态消化 抑制了第一代的缺陷，且处置污水抑制了第一代的缺陷，且处置污水 第二代厌氧反响器 UASBUASB反响器反响器influentSludge bed污污泥泥沉沉降降沼气沼气阻挠阻挠搜集搜集工业级工业级UASB安装安装钢制圆形构造钢制圆形构造混凝土方形构造混凝土方形构造便于施工及分便于施工及分别器设置别器设置全世界有几千座全世界有几千座UASBUASB反响器，占一切厌氧反响器反响器，占一切厌氧反响器第二代以上总数的第二代以上总数的64%64%，运用广泛，运用广泛 UASB 反应器完全混合型EGSB反应器厌氧滤池厌氧塘流化床-复合床 第三代厌氧生物反响器第三代厌氧生物反响器厌氧膨胀颗粒

18、污泥床厌氧膨胀颗粒污泥床 内循环反响器内循环反响器 升流式污泥床过滤器升流式污泥床过滤器EGSB IC UBF厌氧活性污泥：厌氧活性污泥： 由兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质交错由兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质交错在一同构成的颗粒污泥。在一同构成的颗粒污泥。 二、光合细菌处置高浓度有机废水二、光合细菌处置高浓度有机废水 BOD5在在10000mg/L以上的高浓度有机废水浓以上的高浓度有机废水浓粪便水、豆制品废水、食品加工废水、屠宰废水等可用粪便水、豆制品废水、食品加工废水、屠宰废水等可用有机光合细菌处置。因有机光合细菌只能利用脂肪酸等低有机光合细菌处置。因有机光合细菌只能利用脂肪酸等低分子化合物，所以，先要用水解性细菌将碳水化合物、蛋分子化合物，所以，先要用水解性细菌将碳水化合物、蛋白质和脂肪水解为脂肪酸、氨基酸、氨等物质。利用光合白质和脂肪水解为脂