第八章 污水的生物处理.pptx

与发达国家相比，我国面临着污水排放量大且处理率低等严峻现实。污水排放量逐年增加；工业废水排放量占一半，处理率约70，而出水率仅为1/3；城市污水处理率只有18.5.全国七大水系有一半河段污染严重；多数城市地下水受到不同程度污染，且逐年加重。第1页/共109页（二）污水中化学污染物的特点及危害按化学性质分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物理状态分悬浮固体（粒径0.10.45微米以上）胶体性物质（粒径0.10.001微米）溶解性物质第2页/共109页水中无机污染物包括氮磷等植物性营养物质、非金属、金属与重金属以及主要因无机物存在而形成的酸碱度的改变污水中 的可生物降解性有机污染物排入水体后，在微生物的作用下得到降解，从而消耗了水中的溶解氧，引起水体缺氧和水生生物的死亡，破坏水体功能。在厌氧条件下有机物被微生物降解产生H2S、NH3、低级脂肪酸等有害或恶臭物质，另外，H2S会与铁形成黑色沉淀，引起水体的（黑臭）现象。难生物降解污染物，如农药、卤代烃、芳香族化合物、聚氯联苯等，一般具有毒性大、稳定性强、易于在生物体内富集等特点；他们排入环境中后长时间滞留，可直接或通过生物链对人体健康造成危害。第3页/共109页二、污染物浓度指标及其意义根据有机物被氧化时都需要消耗氧的共性，常以污水的需氧量或总有机碳量来指示有机物的含量。对于污水中的氮、磷含量常用总氮和总磷表达（一）全需氧量（TOD）指水中全部有机物在被彻底氧化称水、二氧化碳等无机物过程中所消耗的氧第4页/共109页（二）化学需氧量（COD）是表示水体中有机物含量的一个简便的间接指标，指1L污水中所含的有机物在用强氧化剂将它氧化后，所消耗氧的毫克数。常用的化学氧化剂有K2Cr2O7和KMnO4，但前者的氧化能力更强，能使水体中80%-100%的有机物迅速氧化，由此测得的COD值应标以“CODCr”。第5页/共109页（三）“生化需氧量”或“生化耗氧量”又称生物需氧量，是水中有机物含量的一个间接指标。一般指在1L污水或待测水样中所含的一部分易被氧化的有机物，当微生物对其氧化、分解时，所消耗的水中溶解氧毫克数。BOD的测定条件一般规定在20下5昼夜，故常用BOD5表示。我国对地面水环境质量标准的规定为：一级水BOD51mg/L；二级水3mg/L；三级水4mg/L，若 10mg/L时，表示该水已严重污染。第6页/共109页指水体内所含有机物中的全部有机碳的和含量。指水体内所含有机物中的全部有机碳的和含量。可通过把水样中所有有机物全部氧化成可通过把水样中所有有机物全部氧化成COCO2 2和和H H2 2O O，然后测定生成，然后测定生成COCO2 2 的量来计算。的量来计算。（四）总有机碳（五）总氮指污水中所有含氮化合物的总氮含量，是表示污水被氮污染的综合指标（六）总磷指污水中所有含氮化合物的总磷含量，是表示污水被磷污染的综合指标第7页/共109页三、污水排放标准及处理要求分为一级标准二级标准三级标准第8页/共109页四、污水处理的一般技术途径 污水处理的基本目的是利用各种技术，将污水中的污染物分离去除或将其转化为无害物质，使污水得到净化。污水处理技术物理处理法化学处理法生物处理法第9页/共109页物理处理法：利用物理原理主要分离污水中的悬浮固体。化学处理法：利用化学反应分解污水中各种形态的污染物。生物处理法：利用微生物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。生物处理法是污水处理工艺的主流技术第10页/共109页根据处理对象与程度，污水处理可分为一级处理：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。二级处理：在一级处理的基础上，主要去除水中有机物。三级处理：也称深度处理，是使二级处理后的出水进一步净化，使各种有机物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。第11页/共109页第二节 有机污水的生物处理一、有机污水生物处理的基本原理水体自净：天然水体受到污染后，在没有人为干预的条件下，可借助水体自身的能力使之得到净化。水体自净过程主要包括：稀释、沉降、扩散等物理作用；氧化、还原、分解、絮凝等化学作用和生物降解作用，而生物降解即生物净化作用是水体自净的主要动力。第12页/共109页污水生物处理法：通过创造适宜的条件，使微生物高浓度的富集在特定的构筑物，即污水处理装置中，充分利用微生物的作用，高速度、高效率的分解/转化污水中的污染物，从而使污水得到净化。根据处理过程中起作用的微生物对氧气要求的不同，可将污水处理分为好氧处理与厌氧处理第13页/共109页污水生物处理法类型好氧生物处理法活性污泥法生物膜法厌氧生物处理法氧化塘法土地处理法有机污水生物处理总的生化过程见图8-2第14页/共109页二、好氧生物处理第15页/共109页（一）活性污泥法（一）活性污泥法利用含有大量好氧性微生物的活性污泥，在强利用含有大量好氧性微生物的活性污泥，在强力通气的条件下使污水净化的生物学方法。力通气的条件下使污水净化的生物学方法。1.1.活性污泥的性质和生物相活性污泥的性质和生物相活性污泥：活性污泥：以好氧性细菌为主体的微生物和水中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。可见的絮状颗粒。第16页/共109页颗粒大小约0.050.5mm，表面积为20100 cm2/mL，比重约1.0021.006，静置时能立即凝聚成较大的绒粒而沉降。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。第17页/共109页活性污泥中的生物组分活性污泥中的生物组分（1）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。第18页/共109页第19页/共109页动胶菌属第20页/共109页球衣菌属第21页/共109页活性污泥中，细菌大多数以菌胶团的形式存在，呈游离状态的较少；生枝动胶菌是最早发现的菌胶团形成菌；现已知道埃希氏菌属、假单胞菌属、产碱杆菌属、芽孢杆菌属的一些菌株均可以产生菌胶团。第22页/共109页活性污泥絮状体的作用有机物的吸附或黏附及其分解；金属离子的吸附；防止原生动物对细菌的吞食；增强污泥的沉降性，有利于污水分离。第23页/共109页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，附着在菌胶团上或与之交织在一起，成为活性污泥的骨架。第24页/共109页（2）原生动物原生动物纤毛虫类：游泳型和固着型鞭毛虫类 肉足虫类 都为好氧性生物，主要附聚在活性污泥的表面。第25页/共109页原生动物在活性污泥中的作用促进絮凝：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。净化作用：能吞食游离细菌和微小污泥，有利于该是水质；指示作用：根据出现的原生动物的种类可判断活性污泥的状态和处理水质的好坏。植鞭毛虫 肉足虫 动鞭毛虫 小型游泳型纤毛虫 大型游泳型纤毛虫 固着型纤毛虫 匍匐型纤毛虫 轮虫。第26页/共109页（3）其他微生物青霉属(Penicillium)头孢霉属(Cephalosporium)枝孢属(Cladosporium)镰孢霉(Fusarium)地霉属(Geotrichum)假丝酵母屑(Candida)红酵母属(Rhodotorula)活性污泥中的真菌主要为霉菌第27页/共109页2.活性污泥法的工艺流程及微生物学过程（1）活性污泥法的基本工艺流程及工艺参数以曝气方式的不同，分为普遍曝气法完全混合曝气法逐步曝气法旋流式曝气法纯氧曝气法第28页/共109页活性污泥系统主要由初沉池（一次沉淀池）、生物反应器和二沉池（二次沉淀池）组成。污水初沉池曝气池二沉池处理后出水剩余污泥回流污泥活性污泥的基本工艺流程如下：第29页/共109页（2）活性污泥法的微生物学过程活性污泥的比表面积大，吸附力强。废水进入曝气池与活性污泥接触后，其活性污泥的比表面积大，吸附力强。废水进入曝气池与活性污泥接触后，其中有机物在约中有机物在约1 13030分钟的短时间内被吸附到活性污泥上。分钟的短时间内被吸附到活性污泥上。大分子的有机物，先被细菌的胞外酶分解，成为较小分子化合物，然后摄入大分子的有机物，先被细菌的胞外酶分解，成为较小分子化合物，然后摄入菌体内。菌体内。第30页/共109页低分子有机物则可直接吸收。在微生物胞内酶作用下，有机物的一部分同化形成微生物有机体，另一部分转化为CO2、H2O、NH3、SO42-、PO42-等简单无机物及能量释出。第31页/共109页活性污泥中的微生物不断地氧化分解污泥所吸附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。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。分开，达到净化的目的。微生物的代谢，无论合成或分解，都是一系列极微生物的代谢，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、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。定的酶促作用中进行的。第32页/共109页（3 3）活性污泥的培育及驯化）活性污泥的培育及驯化活性污泥的培育一般在曝气池中进行，步骤如下：活性污泥的培育一般在曝气池中进行，步骤如下：A A、将污水泵入曝气池，并按曝气池有效体积的、将污水泵入曝气池，并按曝气池有效体积的5%5%10%10%投入接种污泥。投入接种污泥。B B、在不进水的条件下，连续曝气数天，溶解氧控制、在不进水的条件下，连续曝气数天，溶解氧控制在在1mg/L1mg/L左右。左右。C C、继续保持曝气，以小流量进水，并逐渐提高进水、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。流量，最终达到设计流量。判断活性污泥是否成熟，可以利用镜检的方法。第33页/共109页活性污泥的驯化将取来的污泥/土壤置入含有待处理污水的培养基中进行培养，在开始驯化时先加入少量污水，然后转种扩大培养量，废水浓度逐渐增加；在此过程中，使微生物由原来不适应而驯化至适应，降解污染物能力从无到有，由弱到强。第34页/共109页3.活性污泥法的基本要求（1）养料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。一般认为BOD：N：P的比例为100：5：1是适宜的 第35页/共109页有机物的浓度:浓度过高，微生物难以适应，或感氧气供应不足；同时，进水有机物浓度高时，出水浓度也会相应提高。浓度过低，微生物缺乏营养，也会降低处理效果。一般而言，好氧性生物处理法进水有机物浓度不宜超过BOD55001000mg/L。第36页/共109页（2）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代谢活动，净化功能下降，易于滋生丝状菌产生污泥膨胀。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。DO应保持在1.53 mgL较为适宜。第37页/共109页（3）温度一般认为活性污泥处理中的适宜温度为2532，10或过高温度都会影响处理效果。（4）pH 活性污泥微生物的最适pH值介于6.58.0之间。pH9.0，微生物的代谢速率也会受到影响。第38页/共109页（5）有毒物质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，有机物有酚、醇、醛等。重金属及其盐类是蛋白质沉淀剂，其离子易与细胞蛋白质结合，使之变性。第39页/共109页4.活性污泥法运行中的问题（1）污泥膨胀：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，随水漂浮，溢出池外的异常现象，引起出水水质的恶化。第40页/共109页引起污泥膨胀的原因和条件（1）污泥膨胀类型有丝状菌性膨胀和非丝状菌性膨胀两种 非丝状菌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，出现这种污泥膨胀时，废水净化效果良好，上清液清澈，但污泥难于沉淀。第41页/共109页丝状菌性膨胀丝状菌性膨胀是由于丝状菌异常增长而引起的；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(filamentous bulking)。第42页/共109页污水处理厂常见的污泥膨胀(1)缺氮和缺磷的废水：如造纸废水、含酚废水和印缺氮和缺磷的废水：如造纸废水、含酚废水和印染废水，污泥膨胀比较严重。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。有时低水温也温度过高：夏秋季膨胀现象频繁。有时低水温也会有问题。会有问题。第43页/共109页(3)污泥负荷过低或高：一般认为污泥污泥负荷过低或高：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44页/共109页抑制丝状菌生长的方法投加化学药剂调节水的酸碱度调整其他工艺条件，如改变供氧量、排泥量、进水流量等。镜检时，丝状菌已伸出絮状体外或原生动物种类与数量发生急剧变化，则预示污泥可能发生膨胀。第45页/共109页（2）污泥的解体（不絮凝）：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。引起的原因：曝气过量、污水中混入有毒物质等。解决方法：通过控制曝气量、或对污水进行适当的预处理。第46页/共109页（3）起泡沫现象：在曝气池运转过程中，有时会出现起泡现象。原因：污水中含有合成洗涤剂或由微生物产生的表面活性物质。解决方法：适当减少曝气量或喷洒消泡剂可缓解泡沫现象。（4）剩余污泥：经焚烧或堆肥处理掉。第47页/共109页5.活性污泥法的新发展传统活性污泥法的缺点：基建投资高、运行费用高、负荷小、污泥产生量大、易发生污泥膨胀、氮磷去除率低等。新方法：序批式活性污泥法 吸附-生物降解工艺等第48页/共109页（1）序批式活性污泥法（SBR）SBR是活性污泥法的一个变型，它的反应机理以及污染物质的去除机制与传统活性污泥基本相同，仅运行操作不同，操作模式由进水反应沉淀排水静置5个程序，在一个周期均在一个设有曝气和搅拌装置的反应器（池）中进行，这种操作周而复始进行，以达到不断进行污水处理的目的，省却二沉池和污水、污泥回流系统。第49页/共109页在SBR工艺中，因污水一次性投入反应器，有机物浓度随时间变化而减少，到反应后期污染物浓度降低，这种变化能较好的控制丝状细菌，而有利于菌胶团形成菌的生长通过控制曝气可实现厌氧与好氧交替的状态，可抑制好氧丝状菌的繁殖。因此，可有效防止污泥膨胀的发生，从而提高污泥的沉降性。优点第50页/共109页通过控制反应工序的曝气时间和其他工序的持续时间，在反应器内可实现厌氧-缺氧-好氧条件的交替，又可获得脱氮除磷的效果。与传统方法比，具有投资少，处理效率高等特点。第51页/共109页（2）吸附-生物降解工艺（AB）AB工艺是两段活性污泥工艺，分为A段和B段，A段为吸附段，B段为生物氧化段。AB工艺的主要处理构筑物有A段曝气池中间池、B段曝气池和二沉池等，通常不设初沉池，以A段为一级处理系统。A段和B段拥有各自独立的污泥回流系统，因此有各自独特的微生物种群，有利于系统功能的稳定。第52页/共109页AB工艺基本原理 AB工艺是污水生物处理技术的重大突破，它实际上是一个开放性的处理系统。A段连续不断地从排水管网系统接种在管网系统中已存活地大量地细菌，对此，可以把排水系统看成是一个巨大地中间反应器，其中存活大量细菌，而且还不断地进行增值、适应、淘汰、优选等过程，从而能够培育出适应性和活性都很强地微生物群体。本工艺不设初沉池，使原水中地微生物全部进入系统，使A段成为一个开放性地生物动力学系统。第53页/共109页A段负荷较高，有利于增值速度快的微生物生长繁殖，而且在这里成活的只能使抗冲击负荷能力强的原核细菌，其他微生物都不能存活。废水经A段处理后，BOD去处4070；可生化性也有所提高，有利于B段的工作。A段污泥产率较高，吸附能力强，重金属、难降解物质以及氮、磷等植物性营养物质等，都可通过污泥的吸附作用，二得到去处。第54页/共109页A段对有机物的去除，主要是靠污泥絮体的吸附作用，生物降解作用只占1/3左右，由于物理化学作用占主导作用，因此，A段对污水中的有毒物质、PH值、有机负荷以及温度的变化具有一定的适应性。B段的各项反映使以A段的正常工作为基础的，其中，A段对有机物的吸附作用是常重要的。B段的生物系统主要由世代期长的真核微生物组成，并根据具体工艺情况有所变化。B段接受的污水水质水量都基本稳定，几乎不用考虑冲击负荷，得以充分发挥净化功能。由于A段具有除氮的功能，BOD/N值有所降低，因此，B段具有进行消化反应的工艺条件。第55页/共109页AB工艺特点 AB工艺利用了系统工程的基本理论，省去了传统污水生物处理工艺中的初沉池，采用合理的两段处理工艺流程，根据微生物生长核繁殖的规律，以及对有机基质的代谢关系，使A段和B段分别在两种不同的而且相差较为悬殊的负荷条件下运行，两段的污泥回流系统分开，保证处理过程中的生物相稳定性。因此，AB工艺具有许多优良的性能特点。第56页/共109页（二）生物膜法指以生长在固体表面上的生物膜为净化主体的生物处理法。1.生物膜中的生物：生物膜由细菌、真菌、藻类、原生动物和其它动物构成。但生物膜主要由菌胶团和丝状菌菌胶团和丝状菌组成。组成。第57页/共109页细 菌好氧菌(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、贝日阿托氏菌第58页/共109页真菌在生物膜中比在活性污泥中多，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。真 菌第59页/共109页藻 类常见藻类：小球藻、绿球藻、裸藻、丝藻、席藻、毛枝藻以及颤蓝菌等。原生动物肉眼可见的动物最重要的是蛾蝇。第60页/共109页2.生物膜的净化原理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(adhesive water)，沿薄膜流过滤料即流动水(flowing water)。滤料表面微生物迅速繁殖，形成一层充满微生物的生物膜。革兰氏阴性菌 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表面。第61页/共109页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。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，如此循环往复不断更新。第62页/共109页第63页/共109页第64页/共109页3.生物膜的培育（1）自然挂膜法：利用待处理污水中的自然菌种进行生物膜培养的方法。将待处理的污水一次性通入生物膜反应器，在不进水的情况下连续循环37天。之后改为连续进水，流量从小到大，最终达到设计流量。在此过程中污水和空气中的微生物附着在填料的表面，生长繁殖，生物量逐渐增加，形成微生物膜第65页/共109页（2）菌种添加挂膜法：为加速生物膜的形成或提高生物膜的降解能力，向污水中投加优良菌种。具体做法：将待处理污水与接种菌种在生物膜反应器内混合，连续循环37天，之后改为连续加水，流量从小到大，最终达到设计流量。第66页/共109页4.生物膜反应器类型及其应用进展常用的有生物滤池、接触氧化、生物转盘和生物流化床。面积负荷：单位时间内单位滤池面积所能承受的废水量或有机污染物。第67页/共109页（1）生物滤池：分为普通生物滤池、塔式生物滤池和曝气生物滤池。普通生物滤池：污水通过一层表面布满生物膜的滤料，使之得以净化。多采用自然通风；特点是结构简单，管理方便；存在问题：卫生条件差，容易滋生蚊蝇，处理效率较低。第68页/共109页塔式生物滤池：特点是占地少，基建费用省，净化效果好。高度一般在20m以上，形似高塔。第69页/共109页塔式生物滤池第70页/共109页曝气生物滤池：需进行人工曝气，污水流向可从上到下，也可从下到上。第71页/共109页（2）生物接触氧化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16 BODkg/(m3 d)，去除效率8090(BOD5)。第72页/共109页（3）流化床生物膜法：是一种固体颗粒流态化技术，使生物膜挂在运动的颗粒上处理废水。流化床生物膜法的主体结构是塔式或柱式反应器，里面填一定高度的砂、无烟煤或活性炭，微生物以此为载体形成生物膜构成生物粒子。反应器底部通入污水与空气，从而形成了气、液固三相反应系统。当污水流速达到某一定值时，生物粒子可在反应器内自动运动，此时整个反应器出现硫化状态，形成流化床。第73页/共109页生物流化床作用过程经历液固接触、营养物与氧气转入、微生物吸附及代谢作用、污染物降解转化、代谢物传出等阶段，包括一系列复杂的生化、物理、化学变化。脱落的生物膜与出水、在二次沉淀池中分离。第74页/共109页（4）微污染水源水的生物膜预处理微污染水：指受到轻度污染的水体，供自来水厂引进作为源水使用，是饮用水的源水。危害：一方面，该水中有机物可能促进异养菌生长而影响水质，氨氮可能导致亚硝化细菌活动而致水中产生亚硝酸；另一方面源水中的微量有机物经自来水厂家氯消毒后，会生成具有致突变性和致癌性的化合物。采用生物膜预处理微污染水去除微量有机物保证饮水的卫生安全。第75页/共109页三、厌氧生物处理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。第76页/共109页厌氧生物处理法的主要优点有：能耗低；可回收生物能源(沼气)；每去除单位质量底物产生的微生物(污泥)量少；而且由于处理过程不需要氧，所以不受传氧能力的限制，因而具有较高的有机物负荷的潜力。其缺点是处理后出水的COD、BOD值较高，水力停留时间较长并产生恶臭等。第77页/共109页（一）沼气发酵的生物化学在厌氧条件下，污水中各种复杂有机物受到多种微生物的分解作用，最后生成CH4和CO2。，其过程复杂，目前，普遍接受的认识是沼气发酵包括3个阶段以及5种菌群。第78页/共109页第一阶段：有机酸的产生第一阶段：有机酸的产生水解和发酵性细菌群将复杂有机物转化成有机水解和发酵性细菌群将复杂有机物转化成有机酸：酸：纤维素、淀粉等水解为单糖，再酵解为丙酮酸；纤维素、淀粉等水解为单糖，再酵解为丙酮酸；将蛋白质水解为氨基酸，脱氨基成有机酸和氨；将蛋白质水解为氨基酸，脱氨基成有机酸和氨；脂类水解为各种低级脂肪酸和醇，例如乙酸、丙酸、丁酸、长链脂肪酸、乙脂类水解为各种低级脂肪酸和醇，例如乙酸、丙酸、丁酸、长链脂肪酸、乙醇、二氧化碳、氢等。醇、二氧化碳、氢等。第79页/共109页第二阶段：乙酸和氢气的产生u产氢和产乙酸细菌群进一步把第一阶段的产物分解为乙酸和氢气；乙酸和氢气；u硫酸还原菌和其他产乙酸和氢气的细菌将第一阶段发酵的三碳以上的有机酸、长链脂肪酸、芳香族酸及醇等分解为乙酸和氢气。第80页/共109页第三阶段：甲烷的产生第三阶段：甲烷的产生将乙酸，包括甲酸、CO2、H2、等转化为CH4。微生物：两组生理不同的专性厌氧的产甲烷菌群第81页/共109页不溶性有机物和大分子溶性有机物水解阶段（胞外酶作用）简单溶性有机物产酸脱氢阶段（产酸细菌作用）细菌细胞其它产物挥发酸CO2+H2产甲烷阶段（产甲烷细菌作用）细菌细胞CH4+CO2厌氧处理的连续反应过程 第82页/共109页（二）厌氧污泥的性质及微生物特征厌氧活性污泥一般呈灰色至黑色，大多以细菌为主，还有少量真菌、藻类和原生动物。细菌以兼性或专性厌氧菌为主。第83页/共109页在沼气发酵型的厌氧处理中，以下述 5种菌群为主1.初级发酵菌：主要为兼性与专性厌氧型异氧微生物，其优势菌随水质和环境条件，特别是温度不同而异。主要有梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、真杆菌属、双歧杆菌属等。第84页/共109页2.产氢产酸细菌：也称二级发酵菌。该类菌产氢及乙酸，可供甲烷菌利用，其生长过程需要吸收大量能量，有赖于甲烷细菌同化H2释放能量供其利用，因此二者形成共养关系。常见的有沃氏共养单胞菌、沃氏共养杆菌及脱硫弧菌属的某些种。第85页/共109页3.同型产乙酸菌：是有机无机混合营养型的专性厌氧菌，以CO2为最终氢受体生成乙酸，因厌氧呼吸的唯一产物为乙酸，故称为同型乙酸细菌。主要有伍氏醋酸杆菌、威氏醋酸杆菌、热自养梭菌等。第86页/共109页4.产甲烷菌：是兼性厌氧古细菌。在沼气发酵中包括两类细菌，即氧化氢的产甲烷菌和利用乙酸的产甲烷菌，反应如下：4H2+CO2CH4+2H2OCH3COOH CH4+CO2第87页/共109页（三）厌氧污泥的培育方法由于厌氧菌生长速度慢，世代时间长，最好取同类水质污水厌氧处理装置的污泥作为接种污泥；另外，城市污水处理厂的浓缩污泥也可作为接种源；厌氧活性污泥的驯化/培育在厌氧反应器内进行。第88页/共109页（四）厌氧处理法的基本要求1.菌种：一般采用混合菌种；2.氧化还原电位：严格的厌氧环境，氧化还原电位E值一般要求-200mV；3.发酵温度：沼气发酵多温度及其敏感，污水最适发酵温度，中温型为 2040，最佳3738,；高温型发酵以5354为宜。第89页/共109页4.废水组成：以BOD：N：P=100：6：1为佳，含N低于2%时，菌体不易繁殖。5.pH和有机酸浓度：一般pH维持在6.57.5为宜，有机酸控制在2000mg/L；6.CO2产生状况：发酵过程中产生的CO2以占沼气的25%35%为宜。第90页/共109页（五）厌氧反应器类型一、普通厌氧消化池 污水、污泥间歇地或连续地进入消化池，经消化后的污泥和污水由消化池的上部排水，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720d。第91页/共109页2.厌氧接触法u在常规消化池的基础上增设了污泥回流装置，污泥从沉淀池回流到消化池。u污泥浓度增至10甚至20左右，效率较高，停留时间约为0.56d。u厌氧接触法适用于处理悬浮物浓度较高的高浓度有机废水。第92页/共109页3.厌氧生物滤池反应器内全部或部分填充填料供微生物附着生长，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18d。第93页/共109页4.升流式厌氧污泥床反应器（UASB）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。第94页/共109页5.厌氧流化床其特点是颗粒污泥随污水的流动而流动，形成所谓的固体流态化，不形成污泥床。第95页/共109页四、其他处理技术（一）氧化塘法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。第96页/共109页特殊的活性污泥法。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)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。第97页/共109页1.净化原理表层好氧菌或兼性厌氧菌氧化分解有机物，释放表层好氧菌或兼性厌氧菌氧化分解有机物，释放出氮、磷和出氮、磷和COCO2 2。表层的藻类利用氮、磷和表层的藻类利用氮、磷和COCO2 2，光合作用，释，光合作用，释放出氧气。放出氧气。溶解氧又为好氧菌所利用，这样构成藻菌溶解氧又为好氧菌所利用，这样构成藻菌“共共生生”体系。体系。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CHCH4 4、COCO2 2、NHNH3 3，和，和H H2 2S S，还有多种可溶性降解产物。，还有多种可溶性降解产物。第98页/共109页第99页/共109页2.氧化塘的类型根据供氧情况分为好氧塘、兼性塘、厌氧塘河通气塘。好氧塘：主要由藻类供氧，塘内完全处于好氧状态。兼性塘：上部主要由藻类供氧，底部呈厌氧条件。厌氧塘：几乎没有藻类，主要靠大气供氧。因此好氧分解仅限上面一薄层表层水，塘内部主要为厌氧分解。通气塘：常称曝气氧化塘，主要靠机械供氧，全部水层都保持通气状态。第100页/共109页（二）土地处理法将污水按一定方式投配到土壤中，凭借土壤植物微生物系统的物理、化学、与生物作用使水质得到精华的一种污水生态处理技术。常用的有土壤灌溉法、土壤渗滤系统和湿地处理系统。第101页/共109页1.土壤灌溉法主要是经过一定处理后生活污水或供氧废水排放到土壤，灌溉农田、草地和森林，并凭借土壤中物理、化学与生物的作用使水质进一步得到净化，其处理效果有时可达三级处理的程度。第102页/共109页2.湿地处理系统将污水有控制的投配到水分处于饱和状态、生长有像芦苇以及香蒲等沼泽生植物的土地上，污水在沿一定方向流动过程中，经耐水植物和土壤联合作用得到净化的一种土地处理系统。第103页/共109页（二）硝化-反硝化菌的培养硝化菌：将含有硝化菌的活性污泥接种到不含有机物的适于硝化菌的选择培养基中，在通气条件下培养，培养过程中补充NH4+-N和调节pH值，在此条件下只有硝化菌可生长。反硝化菌广泛存在于活性污泥中，在富含有机物培养液，厌氧条件下培养，可获得大量反硝化菌。第105页/共109页（三）生物脱氮工艺第106页/共109页二、生物除磷技术（一）生物除磷的基本原理利用活性污泥中产生的“聚磷菌”，形成高磷污泥，从而达到污水中去除磷的效果。第107页/共109页（二）生物除磷工艺第108页/共109页感谢您的观看！第109页/共109页