第九章 水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理.ppt

1、污水、格栅除去、气浮池、斜板过滤、一次处理、氯元素消毒、外排、三次处理、资源再生、二次生物处理、第9章、第9章第一节污水生物处理中的生态系统、一、好氧活性污泥法(一)好氧活性污泥中的微生物群落1 .好氧活性污泥的组成和性质组成：微生物：好氧、 兼性厌氧有机和无机固体杂质通过生物科学和化学分析，发现活性污泥是活性微生物，吸附在微生物内源呼吸残留物活性污泥上的不可分解的有机物是可分解但尚未分解的有机物不活性无机物，565，2550，017，2030，(2)性质，物理性质：含水率99左右， 密度1.0021.006，绒毛大小0沉降能力，具有吸附能力的化学性质：弱酸性(pH约6.7 )，氧化有机物的生

2、化性质：具有生物活性，具有自我繁殖能力。 2 .活性污泥的形成和存在状态对有机物和含有细菌的污水不断曝气，维持一盏茶的溶解氧，经过一定时间就会产生棉状污泥。 用显微镜观察，可见各种微生物细菌、霉菌、原生动物、年轻动物。 外观上，活性污泥因废水水质而异，有褐色、黄色、灰色、铁元素红色等。 轻轻搅拌，容易形成漂浮物状，即使有会儿静止，也容易下沉。 活性污泥没有臭味，有一点土腥味。 3、好氧活性污泥中微生物群落、好氧活性污泥的结构和功能中心由菌胶团能发挥絮凝作用的细菌形成。 酵母菌、霉菌、放线菌、藻类、原生动物、微年轻动物等其他微生物生长、构成生态系统。 营养条件(废水的种类、化学组成、浓度)、温度

3、、供氧、pH等环境条件变化，主要细菌种群发生变化。 4、好氧活性污泥中微生物的浓度和数量，常用浓度1L活性污泥混合液中含有多少毫克的恒重干固体成分，在MLSS城市污水处理中、MLSS 20003000mg/L工业废水生物处理中、3000mg/L左右的高浓度工业废水生物处理、30005000mg/(二) 好氧活性污泥净化废水的作用反应历程、好氧活性污泥堆粒吸附和生物降解有机物的过程如同“接力赛”，其过程可分为3个步骤：第一步是在氧气条件下，活性污泥堆粒中的絮凝性微生物污染(废) 吸附水中有机物的第二步是云同步活性污泥堆粒中的水解作用大分子有机物为小分子有机物，第三步是原生动物和微小的动物吸收或吞

4、食未分解的完全有机物和游离细菌。 (3)好氧活性污泥法的某些处理工艺流程，云推送式活性污泥法，水流从池的一端进入，前进，从另一端流出。 在负感作用池的始端，回流的活性污泥和废水立即混合到一盏茶中，活性污泥大量吸附废水中的有机物。 负感作用池混合液中有机物沿池长氧化，随着微生物细胞球合成的进行，水中有机物浓度越来越低，到池端和出水中，微生物的生长已进入内源呼吸阶段。 这些个活动能力弱，在沉淀池容易沉淀。 其中的有机物基本上“可以吃”，微生物细胞球内积蓄的物质也耗尽化，处于饥饿状态的活性污泥在一盏茶恢复活性，回流到负感作用池后，有机物的吸附氧化能力变得良好。 挤流式活性污泥法的优点是出水水质好(8

5、590 )，剩馀的佘污泥量少。缺点：耐冲击负荷差：根据冲流原理，供水和回流污泥混合形成混合液，从池的始端流向末端。 入水水质变化对活性污泥的影响很大。 流入的废水中含有有害物质损害回流污泥的话，会引起更大的问题。 供氧和好氧之间有不可克服的不符点，随负感作用池的长需氧速度变化很大，而负感作用池的长需氧速度基本上是相同的供求不符点：前段的供氧不足，后端的供氧过剩。 在负感作用池的前端想要维持一盏茶的溶解氧，后段的氧量就会过大，氧的利用就会降低，处理费用就会增加。 完全混合式活性污泥法、完全混合式活性污泥法、混合液在负感作用池内向一盏茶混合循环流动，进行吸附和氧化分解。 特点：1.能处理耐冲击负荷

6、性强、浓度高的废水，适当延长曝气时间即可。 适于处理工业废水。 2 .可将负感作用池的情况控制在最佳位置。 接触氧化稳定法也被称为吸附再生活性污泥的法和生物吸附法。 接触氧化稳定法主要适用于处理含有漂浮物和胶体的废水。 在吸附槽内活性污泥和废水与一盏茶接触，有机物被活性污泥吸附后，混合液流入沉淀池进行固液分离，从沉淀池排出的回流污泥先在稳定池内再生，将吸附的有机物氧化分解为一盏茶，恢复污泥活性后，导入吸附槽。分段布水推流式活性污泥法、分段布水推流式活性污泥法、废水并非集中在池端进入负感作用池，而是沿池长在几个点进入负感作用池。 特点：由于有机物的分配比较均匀，对氧的需求也比较均匀，一定程度上降

7、低了水池前段的耗氧速度，使后端不产生氧亏损。 负感作用池中活性污泥浓度不均匀，前端浓，后端淡，提高了空气利用率和负感作用池效率。 氧化槽式活性污泥法、氧化槽式活性污泥法、混合液在槽内持续循环流动，废水在氧化槽内滞留的时间一般较长(1540h )。 氧化沟具有处理流程简单、机械设备少、管理方便、出水水质好、污泥产量少、稳定、抗冲击负荷强等优点。 氧化槽除去有机物的效率高，BOD5的除去率达到95以上。 1、氧化池(或氧化槽)中的微生物群落，氧化槽是人造的接近自然的生态系统，在氧化槽内藻类和细菌共同存在于同一环境，保持相互关系。 其中也有霉菌、放线菌、原生动物、轮虫、线虫、软体动物和水生动物等组成

8、的生态系统，食物链与自然水体基本相同。 (四)氧化池(或氧化沟)中的微生物群落和处理其污染(废水)水的反应历程，2 .氧化池(或氧化沟)处理废水的反应历程，通常用于三阶段的深度处理，用于处理生活污水、富含氮、磷的工业废水。 反应历程：有机废水流入氧化槽，其中细菌吸收水中溶解氧，将有机物氧化分解，生成H2O、CO2、NH3、NO3-、PO43-、SO42-。 细菌利用自分解含氮有机物产生的NH3和环境中的营养素合成细胞球物质。 藻类使用H2O和CO2进行光合成碳水化合物，吸收NH3和SO42-合成蛋白质，吸收PO43-合成核酸。 在繁殖新藻类的微生物学领域，动胶菌属形成的细菌块被称为菌胶团。 在

9、水处理工程领域，荚膜和含有粘液的絮凝性细菌相互凝集聚集而成的菌团全部称为菌团。 (5)菌胶团的作用、有机物的吸附和氧化降解菌的胶体为细菌的存在形态，细菌占活性污泥中微生物总量的99%，为107108个/ml，他们是生物处理的主力军，菌胶体受到各种因素的影响和破坏，活性污泥法有机物去除率显着降低，也没有去除能力。菌胶团对有机物的吸附和分解为原生动物和微型年轻动物提供了良好的生存环境，如菌胶团本身为原生动物、微型年轻动物提供了附着场所，菌胶团中的细菌可以去毒，以自个儿为动物的食材。 菌胶团的功能为原生动物、微型年轻动物提供了附着栖息场所。 可根据具有指示作用的菌胶团的颜色、透明度、数量、粒子大小及

10、结构松弛程度测定好氧活性污泥的性能。 例如新生菌凝胶颜色浅、无色透明、结构致密，表明菌凝胶生活力旺盛、吸附和氧化能力强、再生能力强。 老化菌胶团颜色深，结构松散，活性不强，吸附和氧化能力差。 (6)原生动物及微小年轻动物作用、指示作用低的生物环境适应性强，对环境要素变化不敏感。 高等生物则相反。 原生动物和微型年轻动物是水体中较高的生物。 根据能够基于这些活动规则判断水质和污水处理的程度的原生动物的种类，判断活性污泥和处理水质的好坏的原生动物遭遇恶劣环境，通过改变个体形态及其变化过程，也能够判断进水水质的变化和运行中发生的问题。 净化作用试验证明原生动物具有摄取溶解性有机物的作用，发挥了净化作

11、用。 促进凝集和沉淀作用的原生动物分泌细胞一定黏液物的协同和促进细菌的絮凝作用. (7)好氧活性污泥培养1 .间歇曝气培养菌种的间歇曝气培养法在驯化前先进行低浓度废水培养，然后逐步提高废水浓度，直至提高到原废水浓度，驯化初期活性污泥结构松散，游离细菌多，出现鞭毛虫和游离性纤毛虫。 此时的活性污泥有一定的沉降效果。 驯化后期以游离性纤毛虫为主，出现少量具有一定耐污性的纤毛虫，沉降性能好，上清夜和沉降污泥有限。 用连续曝气培养法继续培养，用连续曝气培养法继续培养驯化的活性污泥。 判断活性污泥是否成熟，需依靠镜检核化学测定分析指标。 SV30、SVI、COD、BOD、DO、MLSS、2 .连续曝气培

12、养采用与水厂相同的活性污泥为菌种，投入负感作用池有效体积的5%，在启动的最初数日内先窒息，溶解氧维持在1mg/L左右，然后在小产水量下逐渐增加供水产水量逐渐增加在输入水产水量达到设定修正产水量时，如果工业废水的输入水BOD5为200300mg/L，则MLSS维持在3000mg/L左右，DO维持在23mg/L。 如果生活废水的进水BOD5为150250mg/L，则MLSS维持在2000mg/L左右，DO维持在12mg/L。 判断活性污泥是否成熟，需依靠镜检核化学测定分析指标。 SV30、SVI、COD、BOD、DO、MLSS、二、好氧生物膜法、好氧生物膜法的建筑物为普通滤池、高负荷生物滤池、塔式

13、生物滤池和生物回转盘、接触氧化法(即浸渍式滤池法)，这些个是附着在生物过滤烟嘴过滤材料或生物回转盘盘上的具有粘性的薄膜状微生物混合组2、生物膜中的微生物群落及其功能、过滤生物、膜面生物、膜面生物、3 .好氧生物膜的结构、生物滤池(塔)中的分层特征表、相当于多污带、相当于中污带、相当于低污带、4 .生物膜的分层特征表云同步中生物膜生物吸收被溶解性有机物水解作用的小分子有机物，进入体内进行氧化分解、吸收上层生物膜的代谢产物流向下层，被下层生物膜生物所吸收，进一步被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没。 以上微生物生化和吞咽作用可净化污水(废)。对同类废水好氧活性污泥法

14、与生物滤池法的处理效果进行比较，比较优缺点，自然挂膜法采用泵将自然菌种污水缓慢流至空滤池，不断驯化，周期37天，随后缓慢改连续供水。 膜材料上的微生物量从少到多，从上到下形成了具有粘性的微生物薄膜。 活性污泥挂膜法优势菌挂膜法，(2)好氧生物膜培养，负感作用池有正常活性污泥和膨胀污泥。 正常活性污泥凝聚细菌(絮凝作用)大量钟虫类微生物膨胀的活性污泥丝状膨胀污泥(丝状细菌引起的)菌胶体膨胀污泥(非丝状细菌引起的)、菌胶体(多)、丝状细菌(少)，第二节活性污泥法丝状膨胀和控制对策，测定指标可以使用污泥体积指数SVI，SVI为200mL/g以下为正常活性污泥，一般为50150mL/g，最好为100m

15、L/g左右的SVI为200mL/g以上，说明活性污泥的膨胀。 污泥体积指数(SVI )污泥的体积指数是指在负感作用池出口的混合液静置30分钟后，每克干污泥的沉淀污泥所占的容积，为mL/g。 如果SVI100污泥的沉降性能为100SVI200污泥的沉降性能一般为SVI200污泥的沉降性能不正常，则SVI的修正公式可以在50150之间。 一、活性污泥丝状膨胀的原因，(一)活性污泥丝状膨胀的原因微生物丝状菌极度生长引起的浮游球服菌、硫发生菌属、贝氏菌属、发明菌属、丝状体菌属、微丝状体菌属，(二)活性污泥丝状膨胀的原因环境要素促进丝状微生物的过渡生长1 .温度菌凝胶活性污泥的丝状膨胀通常为春天溶氧菌胶

16、体菌严格好氧，浮游球衣菌微量好氧菌，适应性强。 有机废水中溶氧不足，菌块细菌的活性受到抑制，而丝状菌，如浮游球衣菌、贝氏菌、产硫菌等仍能正常生长，这些个丝状菌的优势生长容易引起活性污泥丝状膨胀。 3、可溶性有机物及其种类的有机物因缺氧不能完全分解，积累大量有机酸，创造丝状细菌的营养条件，使丝状细菌优势生长。 4 .在有机物浓度(或有机负荷)生活污水和食品类等有机废水中，BOD5为100200mg/L，多使浮游球衣菌和菌胶体菌的数量比例增大，浮游球衣菌的数量超过60以上，占优势导致活性污泥的丝状膨胀。 (3)活性污泥丝状膨胀的反应历程丝状扩展生长的丝状菌，比表面积大于菌块，相对于有限的营养条件和环境条件的竞争占优势。 优势竞争表现为：1.对溶解氧的竞争溶解氧水平低时，只有棉状体表面的微生物能得到很多溶解氧，棉状体内部的许多微生物处于氧亏损状态。 如果负感作用池的溶解氧长期维持在低水平，对丝状细菌的优势生长显着有利。 2 .对可溶性有机物的竞争低分子糖类和有机酸有利于丝状细菌的生长，容易发生活性污泥丝状膨胀。 3、氮、磷竞争处理生活污水按BOD5与氮、磷之比修订为100:5:1运行。 氮磷比小于该值时，丝状细菌的大比表面积有利于菌胶团、氮和磷的竞争优势生长。 4、有机物冲击负荷的影响废水中有机物浓度、组成和产水量等急剧变化，氧供应量不变，