微生物对污染物的分解与转化及污水生物处理中的主要微生物.ppt

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1、第十章 微生物对污染物的分解与转化及污水生物处理中的主要微生物废水工业 废水生活 污水碳水化合物、蛋白质、脂肪、油脂、有机酸、醇、醛、酮、酚碳水化合物 蛋白质 脂肪 洗涤剂含氮 物质不含氮 物质微生物参与分解好氧微生物 好氧分解厌氧微生物 厌氧分解第一节 不含氮有机物的分解 第二节 含氮有机物的分解第三节 无机元素的转化第四节 废水生物处理中的微生物第五节 水体污染、自净与指示生物第一节 不含氮有机物的分解不含氮有机物： 碳水化合物、脂肪、酚、醛、酮、某些有机酸、 烃和合成洗涤剂等。碳水化合物是由碳、氢和氧3种元素组成。占到生活污水中有机物的4050%。单糖：葡萄糖 二糖：蔗糖、乳糖、麦芽糖

2、多糖：淀粉、纤维素、半纤维素碳水化合物一 碳水化合物的分解葡萄糖糖酵解作用丙酮酸发酵有氧无氧各种发酵产物三羧酸循环被彻底氧化生成CO2和水，释放大量能量。碳水化合物水解二 脂肪的转化脂肪脂肪酶甘油脂肪酸简单的酸+CO2+CH4CO2+H2O厌氧好氧水解好氧第二节 含氮有机物的分解污水中的含氮有机物：蛋白质、氨基酸、尿素、胺 类、硝基化合物等。生活污水中所含氮主要是以铵离子或尿素形式存在。氮是当今污水处理的主要去除对象。一 氮的循环自然界中除植物利用无机氮转变为有机氮外，其它各转变过程均由微生物作用氨化作用 硝化作用 反硝化作用生物体有机酸NO3-NH4+NO2-NON2O大气 N2同化作用氨化

3、作用硝化作用硝化作用反硝化作用生物固氮同化作用还原作用二 蛋白质的转化（一）氨化作用1.蛋白质是由很多氨基酸（RCHNH2COOH）分子组成。2.蛋白质生物化学转化的第一步是水解。即转变为氨基酸。3.然后氨基酸发生脱氨基作用产生氨和不含氮的化合物。4.脱氨基作用可在有氧或无氧条件下进行。5.有机氮转变为氨氮过程称为氨化作用。6.参与氨化的细菌叫做氨化菌。好氧性有：荧光假单胞菌、灵杆菌 ；厌氧性有：腐败梭菌 ；兼性菌有变形杆菌。（二）硝化作用1.氨在好氧硝化细菌的呼吸过程中转变为亚硝酸，然后转变为硝酸的过程称为硝化作用。2.硝化作用由两类细菌共同完成。分别是氨氧化菌和亚硝酸氧化菌。两类细菌总称硝

4、化菌。3.硝化菌是G（）菌、自养菌、好氧菌、偏好中性或偏碱性。对毒物敏感。（1）亚硝酸形成阶段2NH3 + 3O2亚硝酸细菌2HNO2 + 2H2O + ATP2HNO2 + O2硝酸细菌2HNO3 + ATPHNO2毒性很强，累积起来对植物有毒害。 HNO3是植物吸收利用的有效氮素养料。（2）硝酸形成阶段硝化作用进行的条件:O2 NH3 碱性物质（中和产生的亚硝酸和硝酸） 不需有机物存在蛋白质最终被氧化成： CO2、H2O、HNO3、H2SO4（硫化作用：H2S被氧化成S和H2SO4 ）（三）反硝化作用 硝酸盐在通气不良环境中（缺氧），被反硝化细菌还原成NO2或N2的过程。 1 1 反硝化过

5、程反硝化过程C C6 6H H1212O O6 6 + + 4NO4NO3 3- -6H6H2 20 + 6CO0 + 6CO2 2 + 2 + 2N N2 2 +ATP +ATP缺氧缺氧反硝化细菌反硝化细菌N N2 2NONO3 3- -NONO2 2- -NONON N2 2O O 反硝化作用发生的条件NO3- 有机物质存在 氧气 0.5 mg/L（四）生物脱氮基本原理 污水中的含氮有机物，在生物处理过程中被异养型微生物氧化分解，转化为氨氮，然后由自养型硝化细菌将其转化为NO3-，最后再由反硝化细菌将NO3-还原为N2。 含氮有机物含氮有机物氨化氨化细菌细菌NH4+-N氨化氨化 作用作用亚

6、硝酸亚硝酸 细菌细菌 NO2-N硝酸硝酸 细菌细菌 NO3-N硝化作用有硝化作用有O2反硝化反硝化 细菌细菌反硝化反硝化 作用无作用无O2 N2最终完成生物脱氮最终完成生物脱氮硝化影响因素：1. 泥龄：一般大于20-30d2.溶解氧：活性污泥2mg/L；生物膜法3mg/L3.温度：12-30摄氏度4.pH：氨氧化菌最适7.0-7.8；亚硝酸氧化菌最适7.7-8.15.营养物质：碳氮比越小越好；氨氮小于100-200mg/L6.毒物：对毒物敏感，见教材P238表11-10反硝化影响因素：1.溶解氧：活性污泥0.5mg/L；生物膜法3，否则需外加甲醇等碳源。第三节 无机元素的转化 磷的转化1 不溶

7、性无机磷酸盐转化成可溶性磷酸盐。 Ca3（PO4）2 CaHPO4（1） Ca3（PO4）2 +2CO2+2H2O 2CaHPO4+Ca（HCO3）2 （2） Ca3（PO4）2 +2HNO3 2CaHPO4+Ca（NO3）2 （3） Ca3（PO4）2 +H2SO4 2CaHPO4+CaSO42 有机磷化物 磷酸盐 生物除磷原理 （教材P238-240） 聚磷菌一类的细菌，可以过量地、超出其生理需要地从外部摄取磷，并将其以聚合形态储存在体内，形成高磷污泥。将高磷污泥排出系统，就可以实现污水除磷。生物除磷分两步进行： 聚磷菌的放磷（厌氧条件） 聚磷菌的磷过量摄取（好氧条件）v 聚磷菌的放磷（厌

8、氧）聚磷菌的放磷（厌氧）ATP聚磷菌细胞内的聚磷菌细胞内的 聚磷酸盐分解聚磷酸盐分解PO43-废水中废水中脂肪酸脂肪酸PHB、糖原、糖原储存在细胞内储存在细胞内PHB (聚聚羟基丁酸羟基丁酸)v 聚磷菌的磷过量摄取（好氧）聚磷菌的磷过量摄取（好氧）细胞内的细胞内的PHB分解分解ATP废水废水磷磷聚磷菌聚磷菌聚磷酸盐聚磷酸盐储存在细胞内储存在细胞内好氧时摄取的磷多于厌氧时释放的磷厌氧好氧系统生物除磷过程图（教材厌氧好氧系统生物除磷过程图（教材P239 图图11-7） 1 聚磷菌的典型特征是细胞内含有异染颗粒。一般只能利用低级脂肪酸等小分子有机物，不能直接利用和分解大分子有机质。主要有：不动杆菌、

9、假单胞菌、气单胞菌等。 除聚磷菌外，还有发酵产酸菌和异养好氧菌参与生物除磷过程。参与生物除磷的微生物影响生物除磷的因素1.溶解氧/氧化还原电位： 厌氧时Eh-200300mv。好氧时，DO2mg/L2.温度：低温影响不大3.pH：中性、弱碱性4.硝酸盐与亚硝酸盐浓度：厌氧时15306.泥龄：一般3.5-7d第四节 废水生物处理中的微生物本节主要内容一 废水处理中的几个概念 二 废水的好氧生物处理 三 废水的厌氧生物处理四 生物法处理废水对水质的要求一 废水生物处理中的一些概念v废水生物处理法：利用微生物处理废水的方法。 根据对氧气的要求好氧生物处理 厌氧生物处理v生物处理单元：处理废水的微生物

10、 处理构筑物处理系统v 生态系统：生物与生物、生物与非生物（环境）之间的相互关系。 各类处理系统中的微生物都为混合培养的微生物系统。基本概念：有机物的生物分解：通过一系列的生化反应，最终将有机物分解成小分子有机物或简单无机物的过程。根据是否有氧气存在的条件下进行，生物分解分为好氧分解和厌氧分解两种。好氧分解最终产物是稳定而无臭的物质，包括二氧化碳、水、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐等。厌氧分解最终产物主要是甲烷、二氧化碳、氨、硫化氢等。好氧处理和厌氧处理:n通常低浓度（COD1500mg/L）的有机污染物废水适合用好氧处理。n对于高浓度有机污废水（COD1500mg/L）用厌氧处理更为适宜。n为什么过

11、高COD的废水不宜用好氧法？n有机物浓度过高，好氧生物代谢迅速，水中溶解氧难以即时供应，好氧生物生长受限，很难保证处理质量，而厌氧生物则没有这种限制。活性污泥法和生物膜法：根据微生物在人工水处理设备中微生物所处状态的不同来进行的划分。原理：u活性污泥法模拟水体自净微生物在设备中呈悬浮状态，与污废水接触使之净化的方法； u生 物 膜 法模拟土壤自净微生物附着于其他物体表面上成薄膜状，与污废水接触使之净化的方法。活性污泥既有好氧活性污泥法，也有厌氧活性污泥法，生物膜法既有好氧生物膜法也有厌氧生物膜法。二 废水的好氧生物处理及处理构筑物内的微生物（一）废水的好氧生物处理1 定义 在有氧的情况下，借好

12、氧M的作用，对有机物进行氧化分解。能量（氧化）无机物细胞物质（合成）有机物+氧+M2 废水好氧生物处理作用对象v 溶解的有机物直接渗入细胞内被吸收 v 固体的、胶体的有机物间接吸收 附在菌体外，由细菌所分泌的胞外酶分解为溶解性物质，渗入细胞。3 废水好氧生物处理的优缺点 优点：无臭气、时间短。处理效果较好。 缺点：设备复杂，能耗大。4 废水好氧生物处理的方法 活性污泥法、生物膜法（生物滤池、生物转盘） 。 什么是活性污泥？活性污泥中起主要作用的是什么物质？曝气池中形成的污泥（微生物群）！ 菌胶团！活性污泥法是一种应用最广的废水好氧生物处理技术（二） 好氧活性污泥法中的微生物 n好氧活性污泥是在

13、曝气状态下由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物(兼有少量的厌氧微生物)与污(废)水中有机的和无机固体物混凝交织在一起，形成的絮状体。 n活性污泥的形成是一种自然现象。 n例如，如果向一桶含粪便污水中不断地加入空气，并持续维持水中的溶解氧，经过一段时间后，就会产生褐色絮花状的泥粒，在显微镜下会看到，污泥里充满了各种各样的微生物，这就是典型的好氧活性污泥。 n微生物在设备中呈悬浮状态Aeration tank of an activated sludge installation in a metropolitan sewage treatment plant n（1）组成 n好氧微生物和兼性厌

14、氧微生物(兼有少量的厌氧微生物)与其上吸附的有机的和无机的固体杂质组成。 n（2）好氧活性污泥的性质 n颜色以为佳 黑色说明厌氧、白色说明无机物过多 n含水率在99左右 密度为10021006 n大小为0.020.2mm 比表面积为20100cm2ml之间 n弱酸性(pH约为6.7) 当进水改变时，对进水pH的变化有一定的承受能力。 是能起絮凝作用的细菌形成的，在其上生长着其他微生物。如酵母菌、霉菌、放线菌、藻类、原生动物和某些微型后生动物(轮虫及线虫等)。 nA A菌胶团菌胶团 n在微生物学领域里，将动胶菌属形成的细菌团块称为菌胶团。 n在水处理工程领域内，将所有具有荚膜或粘液的絮凝性细菌互

15、相絮凝聚集成的菌胶团块都称为菌胶团。n提问：菌胶团有哪些功能？ n吸附和氧化分解有机物； n菌胶团是细菌的存在形式，细菌占到活性污泥中微生物总量的99%, 有107108个/ml ，他们是生物处理的主力军，一旦菌胶团受到各种因素的影响和破坏，则活性污泥法对有机物去除率明显下降，甚至无去除能力。 n 菌胶团对有机物的吸附和分解，为原生动物和微型后生动物提供了良好的生存环境。 n例如菌胶团本身为原生动物、微型后生动物提供附着场所；菌胶团中的细菌可以去除毒物、自身作为动物食料。 为什么细菌会形成菌胶团？n 粘性多糖的粘着作用 n很多细菌荚膜相互间粘着时就会形成一个由许多细菌共有的大荚膜，当细菌进入老

16、龄后，细菌分泌的粘稠多糖聚合物增多，更加速了细菌大荚膜的增大，这样就形成了菌胶团的雏形。b. 菌胶团的形成机理n 纤维素性质多糖的勾连作用 n将菌胶团置于电子显微镜下观察时发现，在大荚膜增大的同时，在其外侧出现了许多类似于纤维素网状的物质，据分析这些物质的成分也是多糖，如图所示活性污泥菌胶团外的纤维丝电镜照片 n提问：这些纤维素从何而来？ 细菌的胞外分泌物 原生动物分泌的胞外粘液的粘着作用。 实验证明小口钟虫、累枝虫和尾草履虫等纤毛虫能分泌一些促进凝聚的糖类，在促进自身粘附在活性污泥上的同时，加速菌胶团的进一步增大； 小口钟虫小口钟虫c. 菌胶团中的细菌 n菌胶团中的细菌来源于土壤、水和空气。

17、它们多数是革兰氏阴性菌，如动胶菌属和丛毛单胞菌属，它们可占70，生活污水好氧处理时菌胶团中的主要细菌见下表细细菌菌名名称称细细菌菌名名称称细细菌菌名名称称动动胶胶团团属属 (优优势势菌菌)短短杆杆菌菌属属微微球球菌菌属属丛丛毛毛单单胞胞菌菌属属 (优优势势菌菌)固固氮氮菌菌属属黄黄杆杆菌菌属属产产碱碱杆杆菌菌属属 (较较多多)亚亚硝硝化化单单胞胞菌菌属属无无色色杆杆菌菌属属棒棒状状杆杆菌菌属属 (较较多多)假假单单胞胞菌菌属属节节杆杆菌菌属属芽芽孢孢杆杆菌菌属属病病原原细细菌菌 （偶偶尔尔） 大大肠肠埃埃希希氏氏菌菌产产气气杆杆菌菌属属工业废水处理中的菌胶团细菌组成与之类似，但优势菌主要是对特

18、定工业废物起主要降解作用的细菌 B活性污泥中的其它微生物 n在菌胶团上层居住的是放线菌、真菌及原生动物、后生动物。它们的数量相比较细菌而言要少得多，通常包括少量的球衣菌、诺卡氏菌、发硫菌、头孢霉、地霉菌、酵母菌等，以及原生动物中的钟虫、盖纤虫、等枝虫、草履虫和原生动物中的轮虫。这些微生物与菌胶团细菌构成了稳定的生态体系，它们之间存在着复杂的相互关系，它们的种类、数量随营养条件(废水种类、化学组成、浓度)、温度、供氧、pH等环境条件改变也在不停的发生着变化。(三) 好氧活性污泥净化废水的作用机理 n 好氧活性污泥的净化作用机理n用框图表示 n 后处理后处理生物处理生物处理（二级处理）（二级处理）

19、 化学营养物化学营养物曝气池沉淀池污泥回流污泥回流净水外排净水外排预处理预处理 （一级处理）（一级处理） 污泥及余渣消化罐n活性污泥的优势： n（1）可以连续反复使用 n好氧活性污泥由于是由有生命的微生物组成，能自我繁殖，且易于分离，而化学药剂只能一次使用，故活性污泥比化学混凝剂优越。 n（2）可以降解水中的溶解性有机物，这也是物理化学方法难以做到的。 泥水分离良好，出水清澈常见故障：二次沉淀池中固液分离（泥水分离）出现问题。 起因：污泥絮状体的结构不正常。絮状体的结构有两类：微结构：直径18，长泥龄（9天）利于该菌生长。 微结构絮体造成 A 不凝聚 B 起泡沫（厚、棕色泡沫） 在过度曝气时，

20、紊流剪切絮块成碎块。概念：活性污泥的性能发生变化，絮块漂浮水面，比重减轻，随着水流而排出。由丝状细菌和其它丝状微生物大量增殖引起。造成的结果：稀薄污泥回流至曝气池。 出水BOD5升高。 C 污泥膨胀BOD:N及BOD:P很高， 特别N不足 （BOD:N:P=100:5:1) 进水中低分子碳水化合 物过多 水温低 溶氧低 低pH 重金属等有毒物流入多。控制营养比例控制污泥负荷率 添加氯、H2O2、O3，控制丝状菌的生长 降低溶解氧浓度（曝气池2mg/L) 投加混凝剂，改善污泥的絮凝调节水的酸碱度产生原因：防止措施：（五）生物滤池中的微生物（生物膜法）包括：生物滤池（以此为例） 生物转盘 生物接触

21、氧化法 生物流化床生物膜法又称固定膜法。主要去除废水中溶解的和胶体的有机污染物。微生物为附着型1 生物滤池工作的基本原理 在滤池内在滤池内设置设置固定的固定的滤料滤料，当废，当废水自上而下滤过时，由于废水不断水自上而下滤过时，由于废水不断与滤料接触，与滤料接触，微生物在滤料表面繁微生物在滤料表面繁殖殖，逐渐形成，逐渐形成生物膜生物膜。生物膜是由。生物膜是由多种微生物组成的一个生态系统。多种微生物组成的一个生态系统。 当生物膜形成并达到一定厚度时，当生物膜形成并达到一定厚度时，氧就无法透入生物膜内层，造成内氧就无法透入生物膜内层，造成内层的厌氧状态，使生物膜的附着力层的厌氧状态，使生物膜的附着力

22、减弱。此时，在水流的冲刷下，减弱。此时，在水流的冲刷下，生生物膜物膜开始开始脱落脱落。随后在滤料上又会。随后在滤料上又会生长新的生物膜生长新的生物膜。如此循环往复，。如此循环往复，废水流经生物膜后得以净化。废水流经生物膜后得以净化。生物滤池的结构图生物滤池的结构图2 什么是生物膜？ 微生物在滤料表面繁殖形成的膜状结构。是一个生态系统。 结构由两部分组成附着生物体 液膜好氧微生物（膜外层） 厌氧微生物（接触滤料）附着水层 流动水层 大量有机物在好氧区被分解。 厌氧区增厚使膜脱落，新膜形成滤料滤料生物滤料上的生物膜生物滤料投加量投加量 普通接触氧化普通接触氧化 水解调节池水解调节池 好氧或厌氧流化

23、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 反应池体积反应池体积% % 8-13 5 15-25 3-5 40-60 8-13 5 15-25 3-5 40-60 3 生物滤池中的微生物污水中含有生物膜所需的各种微生物。夏季24周形成生物膜。冬季需2个月。 细菌：多数为G-，能形成菌胶团。无色杆菌、黄 杆菌、极毛杆菌、球衣细菌、贝氏硫杆菌 真菌：镰刀菌、青霉、毛霉、地霉、多种酵母菌 藻类：小球藻、蓝藻、绿藻（仅在滤池表面） 原生动物：钟虫、盖纤虫、等枝虫、草履虫 后生动物：轮虫、线虫。 普通滤池内生物膜的微生物群落表普通滤池内生物膜的微生物群落表同一类型

24、废水同一类型废水好氧活性污泥法好氧活性污泥法与与生物滤池法生物滤池法处理效果对比处理效果对比项项目目BODCODSS(悬悬浮浮物物)细细菌菌病病毒毒活性污泥法95%69.2%95%98%98%去 除率生物滤池95%69.2%95%95%50%据据微生物生态学微生物生态学优缺点对比优缺点对比生生物物量量耐耐冲冲击击负负荷荷污污泥泥产产生生量量污污泥泥膨膨胀胀动动力力消消耗耗管管路路堵堵塞塞活性污泥法较较小小较较差差多多发发生生较较合合理理否否生物滤池较较大大较较强强少少不不发发生生较较大大是是三 废水的厌氧生物处理（一） 厌氧生物处理的基本原理及厌氧微生物 （二） 厌氧生物处理的影响因素 （三）

25、 厌氧法处理废水的特征 （四） 厌氧法处理废水的应用（一） 厌氧生物处理的基本原理及参加的微生物废水的厌氧生物处理： 在无氧的条件下，借多种厌氧微生 物的作用处理废水。又叫厌氧消化。1979年布利安特（Bryant）等人提出厌氧消化的三阶段4类群理论。 P195&P2353阶段： 1）发酵细菌作用阶段（水解发酵阶段） 2）产醋酸细菌作用阶段（产氢、产乙酸阶段） 3）产甲烷阶段4类群： 1）发酵细菌 2）产氢产乙酸细菌 3）同型产乙酸细菌群 4）产甲烷细菌厌氧生物分解基本理论：3阶段4 类群理论厌氧消化三阶段四类群厌氧消化三阶段四类群废水中有机物废水中有机物脂肪酸（丙酸、丁酸）、醇类脂肪酸（丙酸

26、、丁酸）、醇类乙酸乙酸H2 + CO2发酵性细菌发酵性细菌产氢产乙酸细菌产氢产乙酸细菌同型产乙酸细菌同型产乙酸细菌产甲烷细菌产甲烷细菌CH4对厌氧生物及厌氧消化的影响尤为显著。厌氧消化 最佳温度55左右嗜热菌（高温消化） 35左右嗜温菌（中温消化）取舍： 高温消化的反应速率为中温消化的1.51.9倍，但甲烷在气体中占比例低。消化不彻底。 高温消化需较多的能量，不经济。1 温度温度对厌氧消化的影响温度对厌氧消化的影响（二） 厌氧生物处理的影响因素不产甲烷细菌适宜pH 4.58 产甲烷细菌适宜pH 6.87.2在pH8.2的环境中，厌氧消化会受到严重抑制。主要对甲烷细菌的抑制。厌氧消化的最佳pH

27、值为6.87.2.2 pH 值（三） 厌氧生物处理的影响因素有机污泥不溶性有机质、纤维素含量高。 高浓度有机废水一般先厌氧处理，后好氧处理。 若直接好氧需大量稀释或降低进水量，处理费用较高。处理对象：有机污泥和高浓度的有机废水（四） 厌氧法处理废水的特征1、厌氧法的优点）产生的沼气可用于发电或作为能源n沼气中的主要成分是甲烷，含量沼气中的主要成分是甲烷，含量5075%之间，之间，是一种很好的燃料。是一种很好的燃料。以日排以日排COD10t的工厂为的工厂为例，若例，若COD去除率为去除率为80%，甲烷产量为理论的，甲烷产量为理论的80%时，则可日产甲烷时，则可日产甲烷2240m3，其热值相当于，

28、其热值相当于3.85t原煤，可发电原煤，可发电5400度电。度电。（2）对营养物的需求量少好氧方法BOD：N：P=100：5：1，而厌氧方法为（350500）：5：1，相比而言对N、P的需求要小的多，因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐。（3）产生的污泥量少，运行费用低?繁殖慢；不需要曝气 基于这些优点，厌氧处理在食品、酿造、制糖等工业中得到了广泛的应用。但厌氧处理也存在缺点2、厌氧法的缺点出水的有机物浓度高于好氧处理；发酵分解有机物不完全；对温度变化较为敏感；工业中需要设置进水的控温装置，37。厌氧微生物对有毒物质较为敏感；经过毒物驯化处理的厌氧菌对毒物的耐受力常常会极大地提高。4. 初次

29、启动过程缓慢,处理时间长好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要7天就可以培育成功，而厌氧处理体系的活性污泥或生物膜一般需要812周才可以培育成功 5处理过程中产生臭气和有色物质提问：是什么？臭气主要是SRB形成的具有臭味的硫化氢气体以及硫醇、氨气、有机酸等的臭气。同时硫化氢还会与水中的铁离子等金属离子反应形成黑色的硫化物沉淀，使处理后的废水颜色较深，需要添加后处理设施，进一步脱色脱臭。（四） 厌氧法处理废水的应用 工作原理工作原理 2 2级级( (平流沉淀平流沉淀+ +厌氧污泥消厌氧污泥消化化) )全国各地使用广泛，为生活污水的预处理液固分离及厌氧杀寄生虫及病菌第一代厌氧反应器第一代厌氧反应

30、器化粪池化粪池n缺点：缺点：污泥量少、污泥量少、易被带出，静态易被带出，静态消化消化 第二代厌氧反应器(1)(1)UASBUASB反应器反应器工业级UASB装置http:/www.fkk.co.jp/e/ourbusiness/water-body2-e.htmlhttp:/ fluidized bed biofilm reactor化工流化床化工流化床原理原理炉灰炉灰等作生物膜等作生物膜载体，载体，生物颗粒流生物颗粒流化化出水外出水外回流回流 第三代厌氧生物反应器厌氧膨胀颗粒污泥床厌氧膨胀颗粒污泥床 内循环反应器内循环反应器 升流式污泥床过滤器升流式污泥床过滤器EGSB IC UBF四 生物

31、法处理废水对水质的要求由于生物法中的各种微生物生长与水质关系密切，因而必须控制适宜的由于生物法中的各种微生物生长与水质关系密切，因而必须控制适宜的水质指标以保证微生物能够正常的生长和工作。水质指标以保证微生物能够正常的生长和工作。 好好氧氧生生物物处处理理 厌厌氧氧生生物物处处理理 备备注注 氧氧气气 需需 不不需需 温温度度 1040 3040 只只代代表表常常用用的的中中温温细细菌菌特特点点 pH 69 6.57.5 BOD5 5001500mg/L 之之间间 ， 不不 低低 于于50100mg/L 1500 mg/L 以以上上 BOD：N：P 100：5：1 （350500） ：5：1

32、工工业业废废水水常常需需要要额额外外补补充充氮氮磷磷源源 第五节 水体污染、自净和指示生物 1、生物循环与生态平衡 天然有机物无机物细菌、藻类废物原生动物人、动物后生动物 鱼 向水体排放的污染物质在没有超过一定限度的情况下，水体中存在着一种正常的生物循环。食物链一、水体污染和生态平衡 在一般情况下，DO是维持河川正常生态平衡的关键。 生态平衡：生物与生物、生物与环境之间的相互关系（称为生态系统），在一定的时间内和一定条件下的动态平衡，叫生态平衡。 2、自净容量 自净容量:水体正常生态循环中能够同化有机污染物的最大数量。 水中污染物浓度低于自净容量时，水体维持正常的生态平衡；当超过自净容量时，水

33、体生态平衡被破坏，水体处于被污染状态。3、DO二、水体自净 1水体自净 水体受到废水污染后，经过一系列的物理、化学及生物反应，逐渐由不洁变清的过程。自然净化物理作用：稀释、沉淀 （强）化学作用：日光、氧气等对污染物的分解 （弱）生物作用：生物降解（食物链） （强） 水体自净过程大致如下 a.物理作用物理作用有机污染物排入水体后被水稀释，有机和无机固体沉降到河底； b.生物作用生物作用 溶氧溶氧 溶解氧溶解氧 好氧菌好氧菌 好氧菌好氧菌 有机物降解有机物降解 自然溶氧、藻类产氧自然溶氧、藻类产氧污污水水自自 净净 被污染的水体都是自净水体！被污染的水体都是自净水体！ 但但自净恢复自净恢复的程度不

34、同，或称的程度不同，或称污染现状污染现状不同。不同。2衡量水体污染与自净的指标 提问：提问：用什么指标可以衡量河段水体污染与自净所处用什么指标可以衡量河段水体污染与自净所处的阶段的阶段? 水体外观、水体外观、化学化学指标、指标、生物种类、生物种类、数量及比例关系、数量及比例关系、溶解氧溶解氧等等等等山东小清河P PH HBIBI代表代表微生物（如藻类）微生物（如藻类）代表代表微生物（如细菌等），两者的比即微生物（如细菌等），两者的比即PH指数。指数。 =（有叶绿素的微生物数量）（有叶绿素的微生物数量）/（异养微生物数量）（异养微生物数量） =（无叶绿素的微生物数量）（无叶绿素的微生物数量）/（

35、全部微生物数量）（全部微生物数量）H/（P+H）100% 污染前污染前 净化开始净化开始 持续持续 结束结束： 高高 下降下降 最低点最低点 上升上升 高高： 08 上升上升 60100 下降下降 08 通常使用的是通常使用的是BIP指数指数。 氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关，氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关，因此因此与与P/H或或BIP有关有关。 污染前污染前 净化开始净化开始 持续持续 结束结束 溶氧变化溶氧变化： 幅度幅度 0 0 增大增大 减小减小 这种指标与这种指标与BIP从根本上是相同的从根本上是相同的 但由于溶解氧可以用溶解氧测定仪随时测定并迅速

36、地但由于溶解氧可以用溶解氧测定仪随时测定并迅速地得出结果，而得出结果，而BIPBIP指标需要细菌鉴定、培养、显微镜观指标需要细菌鉴定、培养、显微镜观察，周期长操作不便，察，周期长操作不便，因此实际操作中溶解氧变化幅因此实际操作中溶解氧变化幅度比度比BIPBIP指标更为实用指标更为实用。 外观特征：外观特征：混浊程度、颜色及气味等混浊程度、颜色及气味等 原原 因：因：水中细菌种类数量、悬浮物种类数量水中细菌种类数量、悬浮物种类数量 污染前污染前 净化开始净化开始 持续持续 结束结束:无色无色 灰色灰色 继续变清继续变清 无色无色 澄清透明澄清透明 混浊混浊 浊度下降浊度下降 澄清透明澄清透明 泡

37、沫减少泡沫减少 例如例如 污染前污染前 污染污染 净化开始净化开始 持续持续 结束结束: 植物植物 藻类、原生藻类、原生 鱼虾鱼虾 植物植物 、鱼、鱼 动物出现动物出现 出现出现 、鱼、鱼 可作为指示生物的生物种类很多，可作为指示生物的生物种类很多，包括细菌、真菌、包括细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、底栖动物有藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、底栖动物有寡毛类的颤体虫、软体动物和植物和水生昆虫等。寡毛类的颤体虫、软体动物和植物和水生昆虫等。 三、污化系统与指示生物污化系统分区原理 （1）有机污染物进入河流后，其下游河段中发生正常的水体自净过程，河段在自净中形成一系列连续的带。

38、 （2）各种水生生物需要不同的生存条件，对各种有害物有不同的耐受力。所以随着水体自净程度的变化，各区带中都可找到一些有代表性的动植物。 污化系统污化系统将污染水体划属为不同的污染带类型。分分多多污带、污带、中中污带、污带、中中污带、污带、寡寡污带污带类类型型外外观观BIP生生物物特特征征多多污污带带1 暗暗灰灰色色，很很浑浑浊浊，含含大大量量有有机机物物， BOD高高，溶溶解解氧氧极极低低(或或无无)，为为厌厌氧氧状状态态。2 在在有有机机物物分分解解过过程程中中，产产生生 H2S、C02和和CH4等等气气体体。臭臭味味。3 水水底底沉沉积积许许多多由由有有机机和和无无机机物物形形成成的的淤淤

39、泥泥。水水面面上上有有气气泡泡。601001 种种类类很很少少，厌厌氧氧菌菌和和兼兼性性厌厌氧氧菌菌种种类类多多，数数量量大大，每每毫毫升升水水含含有有几几亿亿个个细细菌菌。有有能能分分解解复复杂杂有有机机物物的的菌菌种种，硫硫酸酸还还原原菌菌、产产甲甲烷烷菌菌等等。2 无无显显花花植植物物，鱼鱼类类绝绝迹迹。3 河河底底淤淤泥泥中中有有大大量量寡寡毛毛类类(颤颤蚯蚯蚓蚓)动动物物。*河河流流流流向向 注：*颤蚯蚓属后生动物，与陆地上的蚯蚓从体态和习性上都十分相似，他们也是环节动物，栖息于水底污泥中，与蚯蚓类似吞食污泥故俗称水蚯蚓，与蚯蚓不同的是，他们体表多毛。类类型型外外观观BIP生生物物特

40、特征征河河流流流流向向-中中污污带带1 水水为为灰灰色色，溶溶解解氧氧少少，为为半半厌厌氧氧状状态态，有有机机物物量量减减少少，BOD 下下降降；2 水水面面上上有有泡泡沫沫和和浮浮泥泥，有有 NH3、氨氨基基酸酸及及H2S。臭臭味味。 20601 生生物物种种类类比比多多污污带带稍稍多多。细细菌菌数数量量较较多多，每每毫毫升升水水约约有有几几千千万万个个。2 出出现现有有蓝蓝藻藻、裸裸藻藻、绿绿藻藻，原原生生动动物物有有天天蓝蓝喇喇叭叭虫虫、美美观观独独缩缩虫虫、椎椎尾尾水水轮轮虫虫、臂臂尾尾水水轮轮虫虫及及栉栉虾虾等等。*3 底底泥泥已已部部分分无无机机化化，滋滋生生了了很很多多颤颤蚯蚯蚓

41、蚓。* 有关生物的形态见下图天蓝喇叭虫、椎尾水有关生物的形态见下图天蓝喇叭虫、椎尾水轮虫、栉虾。轮虫、栉虾。天蓝喇叭虫天蓝喇叭虫椎尾水轮虫椎尾水轮虫栉虾栉虾类类型型外外观观BIP生生物物特特征征河河流流流流向向-中中污污带带1 有有机机物物较较少少，BOD 和和悬悬浮浮物物含含量量低低，溶溶解解氧氧浓浓度度升升高高；2 NH3和和H2S分分别别氧氧化化为为N03和和 S042-，两两者者含含量量均均减减少少。 8201 细细菌菌数数量量减减少少，每每毫毫升升水水只只有有几几万万个个。2 藻藻类类大大量量繁繁殖殖，水水生生植植物物出出现现。*3 原原生生动动物物有有固固着着型型纤纤毛毛虫虫如如：

42、独独缩缩虫虫、聚聚缩缩虫虫等等活活跃跃，轮轮虫虫、浮浮游游甲甲壳壳动动物物及及昆昆虫虫出出现现。*-中污带的藻类见下图中污带的藻类见下图。变异直链硅藻变异直链硅藻短棘盘星藻短棘盘星藻水花束丝藻水花束丝藻梭裸藻梭裸藻类类型型外外观观BIP生生物物特特征征河河流流流流向向 寡寡污污带带1 有有机机物物全全部部无无机机化化，BOD 和和悬悬浮浮物物含含量量极极低低，水水的的浑浑浊浊度度低低，溶溶解解氧氧恢恢复复到到正正常常含含量量。2 H2S消消失失；3 河河流流自自净净过过程程已已完完成成的的标标志志 081 细细菌菌极极少少；2 出出现现鱼鱼腥腥藻藻、硅硅藻藻、黄黄藻藻、钟钟虫虫、变变形形虫虫、

43、旋旋轮轮虫虫、浮浮游游甲甲壳壳动动物物、 水水生生植植物物及及鱼鱼。 *寡污带的指示生物见附图轮虫、水蚤、鱼腥藻、玫寡污带的指示生物见附图轮虫、水蚤、鱼腥藻、玫瑰旋轮虫。瑰旋轮虫。蚤状水蚤蚤状水蚤大型水蚤大型水蚤 鱼腥藻鱼腥藻玫玫瑰瑰旋旋轮轮虫虫前节晶囊轮虫前节晶囊轮虫 提问：提问：水体能自净我们为什么还要进行废水的控制与水体能自净我们为什么还要进行废水的控制与处理呢？处理呢？ 自净自净速度有限速度有限，我们常常没有足够的时间去等待我们常常没有足够的时间去等待，各，各行各业都需要合格的水源，而可供选择的水源又是十行各业都需要合格的水源，而可供选择的水源又是十分有限的分有限的。 预防为主预防为主各国制定的污废水排放标准主要各国制定的污废水排放标准主要依据就依据就是自然水体中微生物的净化能力是自然水体中微生物的净化能力。 微生物净化不同污染物的具体机理是人工强化微生物净化不同污染物的具体机理是人工强化的依据的依据 需要人工手段控制污染物排量及强化水需要人工手段控制污染物排量及强化水体污染物去除速度。体污染物去除速度。