环境 污水的生物处理.pptx

预处理预处理(preliminary treatment)去除粗砂粒和大的固体物，漂去除粗砂粒和大的固体物，漂浮物和油污也在此阶段去除。浮物和油污也在此阶段去除。第1页/共141页一级处理一级处理(primary treatment)又称又称沉淀处理沉淀处理(sedimentation)悬浮固体以污泥的形式去除悬浮固体以污泥的形式去除;去除去除7080的悬浮固体、的悬浮固体、2540的的BOD5，减轻后续处理工艺，减轻后续处理工艺的负荷和提高处理效果。的负荷和提高处理效果。第2页/共141页二级处理二级处理(secondary treatment)又又称生物处理称生物处理(biological treatment)主要利用构筑物内或特定外境中的微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生物去除水中溶解的或胶体状态的有机物机物;去除去除8095的的BOD5，使城市污，使城市污水水BOD5下降到下降到30mg/L以下。以下。第3页/共141页三级处理三级处理(tertiary)又称高级处又称高级处理理(advanced treatment)通过活性炭吸附、臭氧消毒和生通过活性炭吸附、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、法去除氮磷营养盐、难降解物质、病原体等污染物。病原体等污染物。第4页/共141页污泥处理污泥处理(sludge treatment)将处理过程中产生的污泥经将处理过程中产生的污泥经过脱水、稳定和处置。过脱水、稳定和处置。第5页/共141页第6页/共141页二、生物处理的优点和基本类型二、生物处理的优点和基本类型1、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曝气池曝气池能转换能转换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去除率达去除率达90%95%，COD去除率去除率为为60%70%。生生物物处处理理的的优优点点含酚废水：含酚废水：萃取法：萃取法：100mg/L生物法：生物法：1mg/L第7页/共141页适用范围广（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生生物物处处理理的的优优点点第8页/共141页2、生物处理的基本类型基本类型u生物处理的方法很多生物处理的方法很多好氧处理好氧处理厌氧处理厌氧处理活性污泥法活性污泥法生物膜法生物膜法微生物在构筑物中的状态微生物在构筑物中的状态 微生物与氧的关系微生物与氧的关系第9页/共141页三、生物处理的作用机理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。态系统中可能起着主要作用。通过微生物的吸附特性得以去除废水中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。物、金属盐类以及一些放射性物质。第10页/共141页2生物氧化和细胞合成作用生物氧化和细胞合成作用生物氧化和细胞合成作用是通过微生物生物氧化和细胞合成作用是通过微生物酶的作用进行的。酶的作用进行的。CHON十十O2 C5H7O2N(有机物有机物)(新细胞新细胞)C5H7O2N 十十5 O2 5CO2十十NH3十十2H2O十十 能能量量(细细胞胞)(维维持持能能)第11页/共141页第12页/共141页一、活性污泥法一、活性污泥法的特点的特点（一）（一）活性污泥的活性污泥的概念：概念：以以好氧性细菌好氧性细菌为主体的微生物和水为主体的微生物和水中的中的悬浮物质、胶体物质悬浮物质、胶体物质混杂在一起混杂在一起形成的形成的肉眼可见的絮状颗粒肉眼可见的絮状颗粒。第第三三章章 污污水水的的生生物物处处理理第二节第二节 活性污泥法第13页/共141页l颗粒大小约颗粒大小约0.050.5mm，表面积为，表面积为20100 cm2/mL，比重约，比重约1.0021.006，静置时能立即凝聚成较大的绒粒而沉静置时能立即凝聚成较大的绒粒而沉降。降。l絮状体一般呈黄褐色，因水质不同也絮状体一般呈黄褐色，因水质不同也有呈深灰、灰褐，灰白等色。有呈深灰、灰褐，灰白等色。第第三三章章 污污水水的的生生物物处处理理第14页/共141页通过以活性污泥或生物膜形式存在的通过以活性污泥或生物膜形式存在的微生物旺盛的代谢活动，氧化分解有微生物旺盛的代谢活动，氧化分解有机污染物，使污水净化。机污染物，使污水净化。第第三三章章 污污水水的的生生物物处处理理（二）（二）活性污泥法的作用特点的作用特点第15页/共141页微生物的代谢，无论合成或分解，都微生物的代谢，无论合成或分解，都是一系列极为复杂的生物化学变化，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、有分解、合成、氧化、还原、转移、异构等各种反应，绝大多数是在特定异构等各种反应，绝大多数是在特定的酶促作用中进行的。的酶促作用中进行的。第第三三章章 污污水水的的生生物物处处理理第16页/共141页第17页/共141页活性污泥中的微生物不断地氧化分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，合成新的解污泥所吸附的有机质，合成新的微生物细胞。微生物细胞。活性污泥具有良好的沉降性能，使活性污泥具有良好的沉降性能，使处理水与污泥分开，达到净化的目处理水与污泥分开，达到净化的目的。的。第第三三章章 污污水水的的生生物物处处理理第18页/共141页第19页/共141页第20页/共141页第21页/共141页初级曝气池初级曝气池第22页/共141页SECONDARY CLARIFIER第23页/共141页具有很强的吸附能力：具有很强的吸附能力：活性污泥的比表面积小、菌胶团表活性污泥的比表面积小、菌胶团表面有丰富的粘液物质。面有丰富的粘液物质。据研究，据研究，1030min内，生活污水中内，生活污水中BOD的的85%90%可因活性污泥的作用可因活性污泥的作用而除去。而除去。（三）活性污泥的特征（三）活性污泥的特征活活性性污污泥泥的的特特征征第24页/共141页很强的分解、很强的分解、氧化有机物的能力和氧化有机物的能力和pH缓冲力缓冲力 活性污泥是多种微生物和有机物颗粒的活性污泥是多种微生物和有机物颗粒的聚集体，分解、聚集体，分解、氧化有机物的能力和氧化有机物的能力和pH缓冲力巨大。缓冲力巨大。活活性性污污泥泥的的特特征征第25页/共141页良好的沉降性能良好的沉降性能 在污水处理过程中，活性污泥能将一在污水处理过程中，活性污泥能将一些金属离子吸附，使与有机物形成络些金属离子吸附，使与有机物形成络合物而得以沉降除去。合物而得以沉降除去。活活性性污污泥泥的的特特征征第26页/共141页（四）活性污泥法处理的类型（四）活性污泥法处理的类型1）推流式曝气处理：采用长方形曝气池。）推流式曝气处理：采用长方形曝气池。处理时，废水与活性污泥同时进入曝气处理时，废水与活性污泥同时进入曝气池，向前方推进，直到池末端。池，向前方推进，直到池末端。2）完全混合曝气：与推流式曝气处理不同）完全混合曝气：与推流式曝气处理不同之处在于回流污泥直接进入曝气池而不之处在于回流污泥直接进入曝气池而不是同废水混合后进入曝气池。是同废水混合后进入曝气池。活活性性污污泥泥法法的的类类型型第27页/共141页3）接触氧化稳定法。）接触氧化稳定法。4）分段布水推流式活性污泥法。）分段布水推流式活性污泥法。5）氧化沟式活性污泥法。）氧化沟式活性污泥法。活活性性污污泥泥法法的的类类型型第28页/共141页第29页/共141页第30页/共141页第31页/共141页第32页/共141页第33页/共141页（五）活性污泥中的生物组分（五）活性污泥中的生物组分 1、细、细 菌菌 起主导作用，活性污泥中有多种细菌；起主导作用，活性污泥中有多种细菌；主要的优势种有：产碱杆菌属、芽孢杆菌主要的优势种有：产碱杆菌属、芽孢杆菌属、黄杆菌属、微球菌属、假单胞菌属和属、黄杆菌属、微球菌属、假单胞菌属和动胶菌属以及球衣菌属等。动胶菌属以及球衣菌属等。第34页/共141页第35页/共141页动胶菌属动胶菌属第36页/共141页球衣菌属球衣菌属第37页/共141页活性污泥中，细菌大多数以菌胶团活性污泥中，细菌大多数以菌胶团的形式存在，呈游离状态的较少；的形式存在，呈游离状态的较少；生枝动胶菌生枝动胶菌是最早发现的菌胶团形是最早发现的菌胶团形成菌成菌;现已知道现已知道埃希氏菌属、假单胞菌属、埃希氏菌属、假单胞菌属、产碱杆菌属、芽孢杆菌属产碱杆菌属、芽孢杆菌属的一些菌的一些菌株均可以产生菌胶团。株均可以产生菌胶团。第38页/共141页第39页/共141页在活性污泥中的一些丝状细菌，如球衣在活性污泥中的一些丝状细菌，如球衣菌属、贝日阿托氏菌属和硫发菌属等，菌属、贝日阿托氏菌属和硫发菌属等，附着在菌胶团上或与之交织在一起，成附着在菌胶团上或与之交织在一起，成为活性污泥的骨架。为活性污泥的骨架。第40页/共141页贝日阿托氏菌属贝日阿托氏菌属第41页/共141页2、原生动物、原生动物 纤毛虫类纤毛虫类：游泳型和固着型：游泳型和固着型鞭毛虫类鞭毛虫类 肉足虫类肉足虫类 第42页/共141页原生动物原生动物第43页/共141页3、真菌类 青霉属青霉属(Penicillium)头孢霉属头孢霉属(Cephalosporium)枝孢属枝孢属(Cladosporium)镰孢霉镰孢霉(Fusarium)地霉属地霉属(Geotrichum)假丝酵母屑假丝酵母屑(Candida)红酵母属红酵母属(Rhodotorula)第44页/共141页4 4、后生动物、后生动物 轮虫类轮虫类(rotifers)线虫类线虫类(nematodes)第45页/共141页线虫线虫第46页/共141页（五）活性污泥系统中微生物的（五）活性污泥系统中微生物的演替和指示生物演替和指示生物 1、异养细菌和原生动物的演替、异养细菌和原生动物的演替 异养细菌和两种不同类群原生动物两次异养细菌和两种不同类群原生动物两次盛衰；盛衰；初期异养细菌大量繁殖，接着原生动物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，又使异养菌大量繁殖，又造成次衰落，又使异养菌大量繁殖，又造成次生原生动物成为优势群，最后原生动物生原生动物成为优势群，最后原生动物死亡。死亡。第47页/共141页2、活性污泥系统中原生动物的演替、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 小型游泳型纤毛虫小型游泳型纤毛虫 大型游泳型纤大型游泳型纤毛虫毛虫 固着型纤毛虫固着型纤毛虫 匍匐型纤匍匐型纤毛虫毛虫 轮虫。轮虫。第48页/共141页第49页/共141页3、指示生物、指示生物 第50页/共141页（六）活性污泥法的影响因素 1.水中溶解氧水中溶解氧(DO)溶解氧太低会影响到活性污泥微生物的正常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，易于滋生丝状菌代谢活动，净化功能下降，易于滋生丝状菌产生污泥膨胀。产生污泥膨胀。混合液溶解氧浓度过高，氧转移效率降低，混合液溶解氧浓度过高，氧转移效率降低，浪费动力费用，还会引起絮凝体分散。浪费动力费用，还会引起絮凝体分散。第51页/共141页DO应保持在应保持在2.04.0 mgL左左右。右。活性污泥法消耗的活性污泥法消耗的O2是通过鼓是通过鼓风曝气系统或机械曝气系统供风曝气系统或机械曝气系统供给。给。第52页/共141页2.温度和pH 一般认为活性污泥处理中的适宜温度为一般认为活性污泥处理中的适宜温度为1530，30都会影响处理效都会影响处理效果。果。活性污泥微生物的最适活性污泥微生物的最适pH值介于值介于6.08.0之间。之间。pH9.0，微生物的代谢速率也会受到，微生物的代谢速率也会受到影响。影响。第53页/共141页营养盐浓度和平衡 活性污泥的生物合成，取决于能源活性污泥的生物合成，取决于能源物质的性质、浓度、氮和磷等的平物质的性质、浓度、氮和磷等的平衡，少量的钾、钠、硫、钙、镁、衡，少量的钾、钠、硫、钙、镁、铁以及痕量的铜、锌、钻、铝等都铁以及痕量的铜、锌、钻、铝等都是必要的。是必要的。一般认为一般认为BOD：N：P的比例为的比例为100：5：1是适宜的是适宜的 第54页/共141页食料微生物比（污泥负荷）F/M比比F/M比既影响微生物的生长和代谢活动，比既影响微生物的生长和代谢活动，又影响活性污泥系统的效率。又影响活性污泥系统的效率。通常以污泥负荷通常以污泥负荷BOD/MLSS之比来表示之比来表示第55页/共141页污泥负荷和容积负荷污泥负荷污泥负荷(sludge loading)每日每千克混合液中的悬浮固体所能承受的每日每千克混合液中的悬浮固体所能承受的BOD千千克数，其单位是克数，其单位是kg BOD(kgMLSS d)。容积负荷容积负荷(volume loading)，每立方米曝气池体积每日所承受的每立方米曝气池体积每日所承受的BODkg数，其单数，其单位是位是kg BOD(m3 d)。第56页/共141页第57页/共141页5.污泥龄 污泥龄污泥龄 c(sludge age)指曝气池中微生物细胞的停留时间。指曝气池中微生物细胞的停留时间。有回流的活性污泥法，污泥龄就是曝有回流的活性污泥法，污泥龄就是曝气池全池污泥平均更新一次所需要的气池全池污泥平均更新一次所需要的时间时间(以天计以天计)。普通活性污泥法普通活性污泥法般般 c 为为515d，延，延时限气法时限气法 c为为2030d，高负荷活性，高负荷活性污泥法污泥法 c为为0.32.5d。第58页/共141页6.有毒物质 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。其化合物，有机物有酚、醇、醛等。重金属及其盐类是蛋白质沉淀剂，其离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。子易与细胞蛋白质结合，使之变性。第59页/共141页（七）活性污泥的膨胀及其控制（七）活性污泥的膨胀及其控制 正常的活性污泥：具有絮凝作用的菌胶正常的活性污泥：具有絮凝作用的菌胶团细菌占优势，同时有少量丝状细菌穿团细菌占优势，同时有少量丝状细菌穿插其中，上面附有钟虫、楯纤虫和轮虫插其中，上面附有钟虫、楯纤虫和轮虫一类低等动物。一类低等动物。当活性污泥性质发生变化时，不易沉降，当活性污泥性质发生变化时，不易沉降，絮凝物随水漂流，致使出水絮凝物随水漂流，致使出水BOD增高。增高。这一现象称为污泥膨胀这一现象称为污泥膨胀(sludge bulking)，1 1、活性污泥的膨胀、活性污泥的膨胀第60页/共141页2、引起污泥膨胀的原因和条件（1）污泥膨胀类型）污泥膨胀类型有丝状菌性膨胀和非丝状菌性膨胀两种有丝状菌性膨胀和非丝状菌性膨胀两种 非丝状菌膨胀非丝状菌膨胀因高黏性物质大量积累而引起的膨胀。因高黏性物质大量积累而引起的膨胀。低温季节容易产生，出现这种污泥膨胀低温季节容易产生，出现这种污泥膨胀时，废水净化效果良好，上清液清澈，时，废水净化效果良好，上清液清澈，但污泥难于沉淀。但污泥难于沉淀。第61页/共141页丝状菌性膨胀丝状菌性膨胀丝状菌性膨胀是由于丝状菌异常增长丝状菌性膨胀是由于丝状菌异常增长而引起的；而引起的；活性污泥呈棉絮状，沉降性能变差。活性污泥呈棉絮状，沉降性能变差。通常所说的膨胀是指丝状菌性膨胀通常所说的膨胀是指丝状菌性膨胀(filamentous bulking)。第62页/共141页Microscopic view of a highly filamentous bulking sludge Microscopic view of a highly filamentous bulking sludge from an industrial wastewater treatment plant from an industrial wastewater treatment plant BEFORE(left)and AFTER(right)treatment with BEFORE(left)and AFTER(right)treatment with Settle-on.The additive clearly has repressed the Settle-on.The additive clearly has repressed the filamentous bacteria and given rise to stable active filamentous bacteria and given rise to stable active sludge performance.sludge performance.第63页/共141页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球衣菌球衣菌(Sphaerotilus)贝日阿托氏菌贝日阿托氏菌(Beggiatoa)硫发菌硫发菌(Thiothrix)诺卡氏菌诺卡氏菌(Nocardia)芽孢杆菌芽孢杆菌(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第64页/共141页污水处理厂常见的污泥膨胀污水处理厂常见的污泥膨胀(1)缺氮和缺磷的废水缺氮和缺磷的废水：如造纸废水、：如造纸废水、含酚废水和印染废水，污泥膨胀比含酚废水和印染废水，污泥膨胀比较严重。较严重。(2)温度过高温度过高：夏秋季膨胀现象频繁。：夏秋季膨胀现象频繁。有时低水温也会有问题。有时低水温也会有问题。第65页/共141页(3)污泥负荷过低或高污泥负荷过低或高：一般认为污泥：一般认为污泥负荷超过负荷超过0.35kgBOD(kgMLSS d)就会膨胀。就会膨胀。(4)废水中悬浮物低，低分子糖类多废水中悬浮物低，低分子糖类多；(5)有毒金属、硫化物等毒物流入有毒金属、硫化物等毒物流入。第66页/共141页 解决办法解决办法(1)改进污水处理工艺改进污水处理工艺推流式推流式一般不容易发生膨胀，一般不容易发生膨胀，完全混合法完全混合法易发生膨胀，采用间易发生膨胀，采用间歇式进水可抑制膨胀发生。歇式进水可抑制膨胀发生。活性污泥饥饿活性污泥饥饿可抑制丝状菌的增可抑制丝状菌的增长：菌胶团形成菌贮存能力高，长：菌胶团形成菌贮存能力高，丝状菌贮存能力低。丝状菌贮存能力低。第67页/共141页u 解决办法(2)分析污泥膨胀原因，改变运行条件分析污泥膨胀原因，改变运行条件废水中含废水中含硫化物硫化物较高引起硫发菌繁衍造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；硫发菌的含量，可消除膨胀；提高溶氧浓度，溶氧提高溶氧浓度，溶氧 21mg/L以上；以上；降低污泥负荷降低污泥负荷，控制，控制BOD负荷为负荷为0.20.3kg(kg.MLSS d)。第68页/共141页u 解决办法 (3)投加絮凝剂投加絮凝剂在原因不明的情况下，投入絮凝在原因不明的情况下，投入絮凝剂可起到明显的效果。剂可起到明显的效果。如投加铁盐如投加铁盐(三氯化铁三氯化铁550mg/L)铝盐铝盐(按矾土计按矾土计10100 mg/L)高分子絮凝剂高分子絮凝剂第69页/共141页u 解决办法(4)投加氧化剂投加氧化剂丝状细菌膨胀加氯气或加过氧化氢丝状细菌膨胀加氯气或加过氧化氢有效氯浓度为有效氯浓度为1020 mg/L(20 mg/L污泥解絮污泥解絮)；过氧化氢浓度为；过氧化氢浓度为100200 mg/L。球衣菌对这些物质较敏感，而菌胶团形球衣菌对这些物质较敏感，而菌胶团形成菌不敏感。浓度不能过高，避免污泥成菌不敏感。浓度不能过高，避免污泥解絮。解絮。第70页/共141页第71页/共141页第三节第三节 好氧生物膜法好氧生物膜法 利用固着在惰性材料表面的膜状生物群落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处理污水的方法称为生物膜法(biofilm process)，是一种重要的生物处理方法。，是一种重要的生物处理方法。亦称固着膜法亦称固着膜法(fixed-film process)，主要，主要结构是生物滤池结构是生物滤池(biological filter)英国称为溶滤池英国称为溶滤池(percolating filter)，美，美国称为滴滤池国称为滴滤池(trickling filter)。第72页/共141页第73页/共141页生物滤池生物滤池第74页/共141页生物滤池生物滤池第75页/共141页一、基本特点和类型一、基本特点和类型1.生物滤池的优缺点：生物滤池的优缺点：优点：耗能少、维持费用低、运转管理优点：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。方便，抗毒物冲击能力强，污泥量少。缺点：规模较小，占地多缺点：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如果建立生物滤池污水处理厂的处理能力超过超过5万人污水的规模，占地太多，不适于万人污水的规模，占地太多，不适于城市和土地紧缺地区使用城市和土地紧缺地区使用 第76页/共141页2.生物膜法类型 生物滤池生物滤池 生物滤池分普通生物滤池生物滤池分普通生物滤池(conventional biological filter)和高和高负荷生物滤池负荷生物滤池(high rate biological filter)。长方形或圆形池子长方形或圆形池子(钢筋混凝土或砖石钢筋混凝土或砖石结构结构)，池内装有滤料，池内装有滤料(石子、炉渣或塑石子、炉渣或塑料滤料等料滤料等)，滤料层上有布水装置，下，滤料层上有布水装置，下有排水系统。有排水系统。第77页/共141页塔式生物滤池塔式生物滤池(biological tower)塔高塔高724m，采用塑料滤料，采用塑料滤料(聚氯乙烯聚氯乙烯和聚丙烯和聚丙烯)，内部通风良好，水流紊动，内部通风良好，水流紊动剧烈，水力冲刷较强。剧烈，水力冲刷较强。生物转盘生物转盘(biological disc)1960年德国斯图加特工业大学设计的一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。获得营养，转盘离开水后获得氧气。第78页/共141页第79页/共141页第80页/共141页塔式生物滤池塔式生物滤池第81页/共141页塔式生物滤池塔式生物滤池第82页/共141页生物转盘生物转盘第83页/共141页生物接触氧化生物接触氧化(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于活性污泥法和生物滤池法之间的处理工艺。工艺。停留时间为停留时间为0.5h15h，BOD负荷负荷16 BODkg/(m3 d)，去除效率，去除效率8090(BOD5)。第84页/共141页生物流化床生物流化床(biological fluidized bed)u以砂、焦炭或活性炭等细小惰性材料作以砂、焦炭或活性炭等细小惰性材料作为生物膜载体，废水为生物膜载体，废水(先经充氧或床内充先经充氧或床内充氧氧)自下向上流过滤床使载体层呈流动状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，提高了处理效率接触，提高了处理效率。uMLSS为为840mg/L，有机负荷，有机负荷16 BODkg/(m3 d)。停留时间。停留时间1545min，BOD和氮去除率和氮去除率90。第85页/共141页生生物物流流化化床床第86页/共141页The biological fluidized bed reactor is an important part of breaking down perchlorate contamination.(Photo courtesy of Tulsa District)第87页/共141页二、生物膜的净化原理污水从上部均匀喷洒到生物滤池表面，污水从上部均匀喷洒到生物滤池表面，薄膜状吸附于滤料周围形成附着水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，沿薄膜流过滤料即流动水动水(flowing water)。滤料表面微生物迅速繁殖，形成一层充滤料表面微生物迅速繁殖，形成一层充满微生物的生物膜。满微生物的生物膜。革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌 丝状细菌，并有糖萼的丝状细菌，并有糖萼的形成，有助于生物膜微生物黏结在滤料形成，有助于生物膜微生物黏结在滤料表面。表面。第88页/共141页生生物物膜膜的的净净化化原原理理生物膜具有强烈的吸附、吸收、分生物膜具有强烈的吸附、吸收、分解作用，微生物合成新细胞，膜不解作用，微生物合成新细胞，膜不断加厚。断加厚。生物膜达到一定厚度时，生物膜内生物膜达到一定厚度时，生物膜内层形成厌氧层，厌氧层逐渐扩大增层形成厌氧层，厌氧层逐渐扩大增厚，随后造成生物膜整块脱落。厚，随后造成生物膜整块脱落。滤料表面又生成新的生物膜，如此滤料表面又生成新的生物膜，如此循环往复不断更新。循环往复不断更新。第89页/共141页第90页/共141页第91页/共141页 三、生物膜中的微生物三、生物膜中的微生物 普通滤池内生物膜的微生物群落有：普通滤池内生物膜的微生物群落有：u生物膜生物生物膜生物：起净化和稳定污、废水：起净化和稳定污、废水水质的功能。菌胶团为主要组分，辅水质的功能。菌胶团为主要组分，辅以浮游球衣菌、藻类等。以浮游球衣菌、藻类等。第92页/共141页u生物膜面生物生物膜面生物：促进滤池净化速度，提高：促进滤池净化速度，提高滤池整体的处理效率的功能。固着型纤毛滤池整体的处理效率的功能。固着型纤毛虫虫(例如钟虫、累（等例如钟虫、累（等)枝虫、独缩虫等枝虫、独缩虫等)及及游泳型纤毛虫游泳型纤毛虫(例如楯纤虫、斜管虫、尖毛例如楯纤虫、斜管虫、尖毛虫、豆形虫等虫、豆形虫等，u滤池扫除生物滤池扫除生物：去除滤池内的污泥、防止：去除滤池内的污泥、防止污泥积聚堵塞的功能。有轮虫、线虫、寡污泥积聚堵塞的功能。有轮虫、线虫、寡毛类的沙蚕、顠体虫等，毛类的沙蚕、顠体虫等，第93页/共141页具体来说，生物膜由细菌、真菌、藻类、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有效地去除水中有机物起着十分重要的作用。作用。同活性污泥相比，生物膜的食物链长而同活性污泥相比，生物膜的食物链长而复杂，还有环节动物、昆虫幼虫等复杂，还有环节动物、昆虫幼虫等 第94页/共141页1、细 菌细菌在数目上和生物量上占优势，种类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和活性污泥的细菌种类相似好氧菌好氧菌(专性或兼性的专性或兼性的)主要有动胶菌、假主要有动胶菌、假单胞菌、产碱杆菌和黄杆菌，硝化细菌、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，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。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，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。负荷有关，但不会引起污泥膨胀。第95页/共141页2、真 菌真菌在生物膜中比在活性污泥中多，真菌在生物膜中比在活性污泥中多，首先定殖在基质上首先定殖在基质上主要的真菌有白地霉、水生镰孢、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。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丝状生长有助于氧向生物膜深处扩散。扩散。第96页/共141页3、藻 类生物滤池、生物转盘等受到阳光照射生物滤池、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。生长覆盖滤池表面，可引起滤池堵塞。常见藻类：小球藻、绿球藻、裸藻、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。丝藻、席藻、毛枝藻以及颤蓝菌等。第97页/共141页4、原生动物大量原生动物存在，其种类比活性污泥多大量原生动物存在，其种类比活性污泥多1mL生物滤池污泥中：肉足类生物滤池污泥中：肉足类1004600个，个，鞭毛虫类鞭毛虫类20013000个，纤毛虫个，纤毛虫50010000个。个。纤毛虫类在生物滤池中占很大比例，但比活性纤毛虫类在生物滤池中占很大比例，但比活性污泥法少。污泥法少。出现频率最高有植鞭毛虫类屋滴虫，肉足虫类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、变形虫、简便虫、表壳虫，纤毛虫类独缩虫、盖虫、斜管虫等。盖虫、斜管虫等。第98页/共141页不同的构筑物类型、不同的废水和不同的构筑物类型、不同的废水和不同的季节，原生动物的优势种不不同的季节，原生动物的优势种不同。同。通常，植鞭毛虫常存在于上层；通常，植鞭毛虫常存在于上层；纤毛虫在各部位均分布，游泳型纤纤毛虫在各部位均分布，游泳型纤毛虫在上，柄纤毛虫在下。毛虫在上，柄纤毛虫在下。第99页/共141页5、后生动物轮虫类、线虫类、环节动物、昆虫类、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。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，促进了物生物膜松动，控制生物膜厚度，促进了物质交换和氧的供应。质交换和氧的供应。第100页/共141页线虫，占全部生物的线虫，占全部生物的210，数量与，数量与季节变化没有多大关系。季节变化没有多大关系。环节动物主要是寡毛类，如爱胜蚓、颤环节动物主要是寡毛类，如爱胜蚓、颤蚓、水丝蚓等。蚓、水丝蚓等。昆虫类中最多的是毛蠓，在滤池中很普昆虫类中最多的是毛蠓，在滤池中很普遍，可达遍，可达3万个万个/m2以上，幼虫吞食生物以上，幼虫吞食生物膜，可抑制生物膜的过度发展，并使生膜，可抑制生物膜的过度发展，并使生物膜疏松。物膜疏松。第101页/共141页第四节 氧化塘法被世界广泛采用的主要处理方法。规模可从处被世界广泛采用的主要处理方法。规模可从处理小于理小于1000人的污水到大于人的污水到大于10万人的污水。万人的污水。美国约有美国约有3500个氧化塘，约占人口的个氧化塘，约占人口的7。z我国从我国从1950年初开始应用氧化塘处理城市污水年初开始应用氧化塘处理城市污水和工业废水。和工业废水。z1950年代西安利用古运河建立了污水库，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，年代武汉修建了鸭儿湖氧化塘处理化工废水，z到到90年代初发展到年代初发展到100多座。多座。第102页/共141页特殊的活性污泥法。特殊的活性污泥法。氧化塘是人工的、接近自然水生生态氧化塘是人工的、接近自然水生生态系统，在氧化塘系统，在氧化塘(或氧化沟或氧化沟)内，各种内，各种生物共存于同一环境中，保持互生关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。系。其食物链与自然水体基本相同。氧氧化化塘塘(或或氧氧化化沟沟)第103页/共141页一、氧化塘的特点和类型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，并起主要的生物以藻菌共生为主，并起主要的净化作用。净化作用。第104页/共141页2、氧化塘的基本形式厌氧塘、好氧塘、兼性塘和曝气塘厌氧塘、好氧塘、兼性塘和曝气塘厌氧塘厌氧塘(anaerobic pond)一般表面积小、深度大一般表面积小、深度大(可达可达4.5m)，使，使池塘处于厌氧状态，主要反应是酸化和池塘处于厌氧状态，主要反应是酸化和甲烷发酵，一般作为高温高负荷污水的甲烷发酵，一般作为高温高负荷污水的预处理，停留预处理，停留2050d。第105页/共141页氧化塘的基本形式好氧塘好氧塘(oxidation pond)完全依靠藻类化合作用供氧，池很浅，完全依靠藻类化合作用供氧，池很浅，塘深塘深3040cm，水力停留时间，水力停留时间35d。可分为高速率好氧塘可分为高速率好氧塘(high rate oxidation pond)及深度处理塘及深度处理塘(polished pond)或熟化塘或熟化塘(maturation pond)。第106页/共141页第107页/共141页氧化塘的基本形式兼性塘兼性塘(facultative pond)最常见的塘型，塘深最常见的塘型，塘深1.22.5m，上层，上层为好氧层，下层为厌氧层。停留时间为好氧层，下层为厌氧层。停留时间530d。曝气塘曝气塘(aerated pond)由超负荷的兼性塘演化而来，塘深一由超负荷的兼性塘演化而来，塘深一般般26m，停留时间，停留时间 310d，采用人，采用人工曝气，所需土地面积较少。工曝气，所需土地面积较少。第108页/共141页二、氧化塘净化污水的原理1、表层好氧菌或兼性厌氧菌氧化分解有、表层好氧菌或兼性厌氧菌氧化分解有机物，释放出氮、磷和机物，释放出氮、磷和CO2。表层的藻类利用氮、磷和表层的藻类利用氮、磷和CO2，光合作，光合作用，释放出氧气。用，释放出氧气。溶解氧又为好氧菌所利用，这样构成溶解氧又为好氧菌所利用，这样构成藻菌藻菌“共生共生”体系。体系。2、塘下层和污泥层进行厌氧过程，形成、塘下层和污泥层进行厌氧过程，形成CH4、CO2、NH3，和，和H2S，还有多种，还有多种可溶性降解产物。可溶性降解产物。第109页/共141页第110页/共141页三、氧化塘中的生物类群1细细 菌菌好氧生物处理系统的优势种相似，主要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。有假单胞菌、黄杆菌、微球菌等。藻类生长层以下和厌氧层以上区域生活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。降低塘中硫化氢的颗粒沉积在细胞中。降低塘中硫化氢的浓度，减弱臭味浓度，减弱臭味；在塘底层进行厌氧过程。梭菌、假单胞在塘底层进行厌氧过程。梭菌、假单胞菌、脱硫弧菌、脱硫菌、甲烷八叠球菌菌、脱硫弧菌、脱硫菌、甲烷八叠球菌和甲烷丝菌等。和甲烷丝菌等。第111页/共141页2、藻类稳定塘中另一类重要微生物稳定塘中另一类重要微生物常见的藻类有：小球藻、栅藻、衣常见的藻类有：小球藻、栅藻、衣藻、纤维藻、实球藻、空星藻、裸藻、纤维藻、实球藻、空星藻、裸藻、扁裸藻以及颤蓝菌和微囊蓝菌藻、扁裸藻以及颤蓝菌和微囊蓝菌等。等。藻类的主要功能是产氧，维持塘的好氧条藻类的主要功能是产氧，维持塘的好氧条件。件。藻类另一个主要功能是去除植物营养盐氮藻类另一个主要功能是去除植物营养盐氮和磷。和磷。第112页/共141页3、原生动物占优势，以顺序出现下列原生动物：占优势，以顺序出现下列原生动物：植鞭毛虫如眼虫；植鞭毛虫如眼虫；游泳型纤毛虫如豆形虫、草履虫和游仆游泳型纤毛虫如豆形虫、草履虫和游仆虫等。虫等。有柄纤毛虫如钟虫和累枝虫等出现。