微生物工程环境微生物工程

关于微生物工程环境微生物工程提纲污水的微生物处理污水的好氧生物处理法污水的厌氧生物处理法污水的光合细菌处理法污水的深度处理——氮、磷的去除各类工业废水处理法的应用实例第2页,共43页，2024年2月25日，星期天1.污水的微生物处理水质污染的衡量指标COD(ChemicalOxygenDemand)：化学需氧量，用强氧化剂氧化水中的污染物时，所消耗的氧量。能较全面的反映(有机)污染物的存在量。BOD(BiochemicalOxygenDemand)：生物需氧量，一定温度和时间内，微生物利用有机物进行生物氧化所消耗的氧量。BOD/COD：小于0.3时不适于用生物处理法，

大于0.5-0.7时则用生物处理非常容易。总氮、总磷：富营养化指标第3页,共43页，2024年2月25日，星期天1.污水的微生物处理微生物处理的类型好氧处理厌氧处理活性污泥法生物膜法氧化塘法厌氧消化法

厌氧生物膜法

厌氧塘法利用特定微生物生理类群的处理：光合细菌利用自然生态系统的处理：土地处理净化法利用固定化微生物或其酶处理二级处理深度处理：【去除污水中的氮、磷等营养物质】【去除水体中的

可溶性有机物】第4页,共43页，2024年2月25日，星期天1.1污水的好氧生物处理法污水好氧处理时的COD转化有机物(CODtot)难降解的有机物(CODres)可降解的有机物(CODbc)简单无机物(CODmin)细胞物质(CODcells)未降解部分(CODubd)第5页,共43页，2024年2月25日，星期天1.1污水的好氧生物处理法污水好氧处理的生化特点必需消耗氧气

——用于有机物的完全氧化、细胞物质的合成和内源性耗氧。具有较高的污泥产率

——当污水中的有机物含量高时，细胞的增殖较快，因此污泥较多；由于污泥富含有机质，所以应在经过适当处理后排放。第6页,共43页，2024年2月25日，星期天1.1污水的好氧生物处理法污水好氧处理的生物类群存在形式： 微生物积聚成絮状物（活性污泥） 曝气时悬浮，静置时沉淀。生物类型：细菌：主要的降解者，包括动胶菌、假单胞菌、杆菌、球菌等；真菌：和细菌一起，位于食物链的最底层；原生动物、后生动物：位于食物链上层，捕食游离细菌，一方面澄清水体，同时造成选择压力。第7页,共43页，2024年2月25日，星期天1.1污水的好氧处理法活性污泥法activatedsludge——经典工作流程初级

沉淀池曝气池二次

沉淀池清水污水空气回流污泥剩余污泥第8页,共43页，2024年2月25日，星期天1.1污水的好氧处理法活性污泥法——工艺要点培养基（污水的预处理）：注意C、N、P三者的比例关系，可能需要补充营养元素；溶氧（曝气）：曝气方法有鼓风曝气、机械曝气、自吸式射流曝气、纯氧曝气等，曝气应充分，提高曝气效率的方法包括多点进水、完全混合曝气、递减曝气等；温度：30-35ºC最佳，实际为15-30ºC；pH：6.5—8.5，适于细菌生长。第9页,共43页，2024年2月25日，星期天1.1污水的好氧处理法活性污泥法——其它工作流程吸附再生活性污泥法初级

沉淀池吸附曝气池二次

沉淀池清水污水回流污泥剩余污泥再生曝气池第10页,共43页，2024年2月25日，星期天1.1污水的好氧处理法活性污泥法——其它工作流程批式活性污泥法进水出水进水期反应期沉降期排水期闲置期第11页,共43页，2024年2月25日，星期天1.1污水的好氧处理法活性污泥法——其它工作流程生物吸附氧化法（AB法）（adsorption-biodegrationtechnolgy）A段

沉淀池B段曝气池B段

沉淀池清水污水回流污泥剩余污泥A段曝气池剩余污泥回流污泥第12页,共43页，2024年2月25日，星期天1.1污水的好氧处理法活性污泥法——其它工作流程连续环式反应池（氧化沟法）进水二次沉淀池回流污泥出水第13页,共43页，2024年2月25日，星期天1.1污水的好氧处理法生物膜法——原理运动水层有机物层生物膜层滤材层第14页,共43页，2024年2月25日，星期天1.1污水的好氧处理法生物膜法——生物滤池法第15页,共43页，2024年2月25日，星期天1.1污水的好氧处理法生物膜法——生物转盘法出水进水进水出水第16页,共43页，2024年2月25日，星期天1.1污水的好氧处理法生物膜法——接触氧化法和流化床法第17页,共43页，2024年2月25日，星期天1.1污水的好氧处理法氧化塘法——原理氧化塘是一种大面积、敞开式的污水处理系统；氧化塘中主要由细菌对有机物进行降解；藻类利用细菌的分解产物生长，同时通过光合作用向细菌供氧（空气溶氧是辅助性的）；藻类O2小分子

营养物细菌污染有机物N、P等

污染无机物第18页,共43页，2024年2月25日，星期天1.2污水的厌氧处理法厌氧处理中的COD转化有机物(CODtot)难降解的有机物(CODres)可降解的有机物(CODbc)甲烷(CODCH4)细胞物质(CODcells)残余部分(CODvfa)第19页,共43页，2024年2月25日，星期天1.2污水的厌氧处理法复杂有机物厌氧降解的过程水解阶段： 高分子被微生物释放的胞外酶分解为有机小分子，以便它们进入细胞

酸化阶段： 小分子有机物在胞内被产酸菌转化成简单化合物后，被产乙酸菌进一步转化成乙酸

产甲烷阶段：乙酸、二氧化碳、氢气转化为甲烷第20页,共43页，2024年2月25日，星期天1.2污水的厌氧处理法厌氧生物处理中的微生物类群水解、酸化由多种严格厌氧的发酵细菌完成，最重要的是梭状芽孢杆菌、拟杆菌；产乙酸是由乙酸杆菌、乙酸梭菌等完成的；产甲烷主要是有甲烷杆菌、甲烷短杆菌、甲烷球菌完成的，这些菌的增殖缓慢，且对pH极端敏感（最适pH为6.5-7.8），是需要重点关注的对象。第21页,共43页，2024年2月25日，星期天1.2污水的厌氧处理法影响厌氧处理的因素温度：20-40ºC，比好氧处理稍高；溶氧：严格厌氧；pH： 6.5-7.8，且要求有较高的缓冲能力；营养：对N、P的需求比好氧处理低3-5倍。第22页,共43页，2024年2月25日，星期天1.2污水的厌氧处理法厌氧处理与好氧处理的比较优点：运行成本低（能耗、药品用量少）、 污泥少、甲烷可作燃料；缺点：出水质量较差，需后处理，

运行时间（启动时间）长，对毒物更敏感第23页,共43页，2024年2月25日，星期天1.2污水的厌氧处理法厌氧生物膜法——厌氧滤器法第24页,共43页，2024年2月25日，星期天1.3污水的光合细菌处理法光合细菌（PhotosyntheticBacteria,PSB)能进行光合作用的原核生物的总称，除蓝藻外，都能在厌氧条件下进行不产氧的光合作用；在厌氧光照和好氧黑暗条件下均能异养生长；降解能力强，效果稳定第25页,共43页，2024年2月25日，星期天1.3污水的光合细菌处理法光合细菌法一般工艺流程异养菌将大分子降解

成为小分子的有机物光合细菌将小分子

有机物进一步降解藻类或好氧处理使

废水达到排放标准可溶化处理PSBNo.1PSBNo.2PSBNo.3PSBNo.4沉淀池氧化池进水BOD10000mg/L回

流低负荷废水出水菌种槽菌体利用第26页,共43页，2024年2月25日，星期天1.4污水的深度处理水体中N、P过多的危害造成水体富营养化现象，引发藻类“水华”（Bloom），产生毒素，使水体严重缺氧；大量藻类遗体的积累会使湖、河退化为沼泽；增加水处理成本（如自来水净化）；化合态氮、磷的积累对人和动物具有毒性。第27页,共43页，2024年2月25日，星期天1.4污水的深度处理生物脱氮原理含氮有机物NH4+NO2—、NO3—N2氨化作用硝化作用反硝化作用第28页,共43页，2024年2月25日，星期天1.4污水的深度处理影响反硝化作用的因素碳源浓度：BOD5:TN>3硝酸盐浓度：大于0.1mg/L氧：缺、厌氧环境，溶氧低于1mg/L温度：不低于15°C，最适20-35°CpH：最适为7.0-8.5第29页,共43页，2024年2月25日，星期天1.4污水的深度处理生物脱氮工艺流程悬浮污泥法生物膜法第30页,共43页，2024年2月25日，星期天1.4污水的深度处理生物脱氮工艺流程——单级悬浮污泥系统进水去碳、硝化反硝化曝气沉淀出水排放提供反硝化的碳源消耗

剩余

的碳源第31页,共43页，2024年2月25日，星期天1.4污水的深度处理生物脱氮工艺流程——反硝化滤池进水去碳和硝化

滤池反硝化

滤池出水第32页,共43页，2024年2月25日，星期天1.4污水的深度处理生物除磷原理聚磷菌在好氧条件下大量吸收磷酸盐合成多聚磷酸盐颗粒（异染颗粒），在厌氧时又能释放磷酸盐于体外。通过创造厌氧、缺氧和好氧环境，使菌类先厌氧放磷，再好氧贮磷，最后通过排泥从污水中去除磷素。第33页,共43页，2024年2月25日，星期天1.4污水的深度处理生物除磷的影响因素碳源浓度：有机物浓度越高越好；溶氧：厌氧池（<0.2mg/L）、好氧池（3-4mg/L）硝酸盐：干扰厌氧放磷；温度：积磷菌本身对温度不敏感；pH：中性或弱碱性第34页,共43页，2024年2月25日，星期天1.4污水的深度处理生物除磷工艺流程——A/A/O工艺

——Anaerobic/Anoxic/Oxic工艺进水厌氧池缺氧池好氧池沉淀出水排放第35页,共43页，2024年2月25日，星期天1.4污水的深度处理

——人工湿地和土地污水处理系统原理具有物理、化学和生物的综合效力；主要是依靠细菌的分解和转化作用； 而植物起着供氧和消耗营养的作用。进水排水第36页,共43页，2024年2月25日，星期天生物净化的下游处理问题——在生物净化中得到的富含营养 物质的污泥或藻类如何处理？解决方案之一

污泥（藻类）

浓缩发酵肥料（饲料）第37页,共43页，2024年2月25日，星期天生物净化的下游处理滇池中微囊藻的下游处理自然发酵脱毒后用作饲料和农肥第38页,共43页，2024年2月25日，星期天豆制品废水的微生物处理黄泔水加热器厌氧塔污泥分离罐溢流液污泥贮罐蒸汽甲烷用户厌氧

溢流液低浓度

有机废水生物转盘二次沉淀煤渣过滤排放板框压滤干污泥沉

淀鼓风第39页,共43页，2024年2月25日，星期天造纸废水的处理中段废水的处理初沉池曝气池澄清池清水排放空气

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