12微生物在水污染控制中的应用.ppt

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1、12.1.1 概述概述 利用微生物氧化分解废水中的有机利用微生物氧化分解废水中的有机物的方法叫物的方法叫生物处理法生物处理法。 废水的生物处理可分为废水的生物处理可分为好氧生物处理好氧生物处理和和厌氧生物处理厌氧生物处理两大类。两大类。好氧处理和厌氧处理好氧处理和厌氧处理n通常低浓度（通常低浓度（COD1500mg/L）的有机污染物废水适的有机污染物废水适合用好氧处理合用好氧处理n对于高浓度有机污废水（对于高浓度有机污废水（COD1500mg/L）用厌氧处用厌氧处理更为适宜。理更为适宜。n提问：为什么过高提问：为什么过高COD的废水不宜用好氧法？的废水不宜用好氧法？n有机物浓度过高，好氧生物代

2、谢迅速，有机物浓度过高，好氧生物代谢迅速，水中溶解氧难水中溶解氧难以即时供应以即时供应，好氧生物生长受限，很难保证处理质量，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而厌氧生物则没有这种限制。废水中的溶解性有机物质透过细菌的细胞壁废水中的溶解性有机物质透过细菌的细胞壁和细胞膜而为细菌所吸收；和细胞膜而为细菌所吸收；固体的和胶体的有机物先附着在细菌体外，固体的和胶体的有机物先附着在细菌体外，由细菌所分泌的胞外酶分解为溶解性物质，由细菌所分泌的胞外酶分解为溶解性物质，再进入细胞；再进入细胞；细菌通过自身的生命活动细菌通过自身的生命活动氧化、还原、氧化、还原、合成等过程。把吸收的部

3、分有机物氧化成简合成等过程。把吸收的部分有机物氧化成简单的无机物，并获得能量；单的无机物，并获得能量；而把另一部分有机物转化成微生物体所需要而把另一部分有机物转化成微生物体所需要的营养物质，合成新的细胞物质，生长繁殖的营养物质，合成新的细胞物质，生长繁殖 生物处理工艺根据微生物的生长状态的不生物处理工艺根据微生物的生长状态的不同可分为附着生长型和悬浮生长型两类。好氧同可分为附着生长型和悬浮生长型两类。好氧处理中处理中附着生长型附着生长型以生物膜法为代表。以生物膜法为代表。悬浮生悬浮生长型长型以活性污泥法为代表以活性污泥法为代表。n原理：原理：n 活性污泥法活性污泥法模拟水体自净模拟水体自净n微

4、生物在设备中呈悬浮状态，与污废水接触使之净化的方法；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； n 生生 物物 膜膜 法法模拟土壤自净模拟土壤自净n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。方法。12.1.2 好氧活性污泥法好氧活性污泥法 好氧活性污泥法又叫好氧活性污泥法又叫曝气法曝气法，最早由英国人于，最早由英国人于1914年创建而来的处理废水方法。年创建而来的处理废水方法。n好氧活性污泥是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧好氧活性污泥是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物微生物(兼有少量的厌氧微生物

5、兼有少量的厌氧微生物)与污与污(废废)水中有机的和水中有机的和无机固体物混凝交织在一起，形成的絮状体或称绒粒。无机固体物混凝交织在一起，形成的絮状体或称绒粒。活性污泥的形成是一种自然现象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，那么经过一段时间后，就会持续维持水中的溶解氧，那么经过一段时间后，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充满了各种各样的微生物，这就是典型的好氧活性污泥。泥。n活性

6、污泥的微生物主要有细菌，另外还活性污泥的微生物主要有细菌，另外还有酵母的、霉菌、放线菌、藻类、原生有酵母的、霉菌、放线菌、藻类、原生动物和某些微型后生动物等。动物和某些微型后生动物等。n中心是能起絮凝作用的细菌形成菌胶团，中心是能起絮凝作用的细菌形成菌胶团，在其上生长着其他微生物。在其上生长着其他微生物。如酵母菌、霉菌、如酵母菌、霉菌、放线菌、藻类、原生动物和某些微型后生动物放线菌、藻类、原生动物和某些微型后生动物(轮虫及轮虫及线虫等线虫等)。n 形成了一个稳定的细菌共生体性；形成了一个稳定的细菌共生体性；n菌胶团吸附的大分子有机物被表层的细菌首先水解吸收，代菌胶团吸附的大分子有机物被表层的细

7、菌首先水解吸收，代谢后的产物降解不完全，又作为了下面细菌的食物谢后的产物降解不完全，又作为了下面细菌的食物n另一方面随着颗粒化由表及里，局部的氧浓度逐渐减少，另一方面随着颗粒化由表及里，局部的氧浓度逐渐减少，对对氧浓度有不同要求的细菌则可以各自找到最适宜的位置氧浓度有不同要求的细菌则可以各自找到最适宜的位置n 增强细菌抵抗环境变化及微型动物捕食的能力增强细菌抵抗环境变化及微型动物捕食的能力n在层层细菌的屏蔽作用下，菌胶团中的微环境要比溶液中稳在层层细菌的屏蔽作用下，菌胶团中的微环境要比溶液中稳定的多定的多n菌胶团的颗粒较大，原生动物只能蚕食很少的一部分表层的菌胶团的颗粒较大，原生动物只能蚕食很

8、少的一部分表层的细菌，从而提高了大多数细菌抵抗微型动物的捕食能力。细菌，从而提高了大多数细菌抵抗微型动物的捕食能力。n 菌胶团还为细菌储备了碳源菌胶团还为细菌储备了碳源n菌胶团中的结构多糖，不仅是其骨架，还是细菌们的储备碳源。菌胶团中的结构多糖，不仅是其骨架，还是细菌们的储备碳源。当环境中的营养物匮乏时，这些多糖被细菌作为碳源使用，虽当环境中的营养物匮乏时，这些多糖被细菌作为碳源使用，虽然此时菌胶团逐渐瓦解，但一定程度上延缓了细菌的衰亡。然此时菌胶团逐渐瓦解，但一定程度上延缓了细菌的衰亡。n因此菌胶团的形成是细菌们为维护共同利益的共生产物，对于因此菌胶团的形成是细菌们为维护共同利益的共生产物，

9、对于细菌的生存有着重要的生物意义。细菌的生存有着重要的生物意义。n菌胶团中的细菌来源于土壤、水和空气。它们多数是革兰氏阴菌胶团中的细菌来源于土壤、水和空气。它们多数是革兰氏阴性菌，如动胶菌属和丛毛单胞菌属，它们可占性菌，如动胶菌属和丛毛单胞菌属，它们可占70，生活污水生活污水好氧处理时菌胶团中的主要细菌见下表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

10、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，但优势菌主要优势菌主要是对特定工业废物起主要降解作用的细菌是对特定工业废物起主要降解作用的细菌n在菌胶团上层居住的是放线菌、真菌及原生动物、在菌胶团上层居住的是放线菌、真菌及原生动物、后生动物。后生动物。它们的数量相比较细菌而言要少得多，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、头孢通常包括少量的球衣菌、

11、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、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。盖纤虫、等枝虫、草履虫和原生动物中的轮虫。这这些微生物与菌胶团细菌构成了稳定的生态体系，它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、数量随营养条件随营养条件(废水种类、化学组成、浓度废水种类、化学组成、浓度)、温度、供、温度、供氧、氧、pH等环境条件改变也在不停的发生着变化。等环境条件改变也在不停的发生着变化。 活性污泥法的净化机理有活性污泥活性污泥法的净化机

12、理有活性污泥对有机物的吸附、被吸附有机物的氧化对有机物的吸附、被吸附有机物的氧化和同化、活性污泥絮体的沉淀和分离、和同化、活性污泥絮体的沉淀和分离、硝化、脱氮和除磷。硝化、脱氮和除磷。 活性污泥对有机物的吸附活性污泥对有机物的吸附 在气液、固液等相界面上，物质因在气液、固液等相界面上，物质因物理及化学作用而被浓缩，这个现象称物理及化学作用而被浓缩，这个现象称为吸附。为吸附。 活性污泥对有机物的吸附就是有机活性污泥对有机物的吸附就是有机物在活性污泥表面的浓缩现象。物在活性污泥表面的浓缩现象。 在废水与活性污泥开始接触短时间在废水与活性污泥开始接触短时间内，有机物被大量去除、这种现象称为内，有机物

13、被大量去除、这种现象称为初期吸附初期吸附。 被吸附去除的有机物经水解后，被被吸附去除的有机物经水解后，被微生物摄入体内，微生物摄入体内，接着被氧化和同化接着被氧化和同化。被吸附有机物的氧化和同化被吸附有机物的氧化和同化 被活性污泥吸附的有机物作为微生物的被活性污泥吸附的有机物作为微生物的营养源，经氧化和同化作用，被微生物所利营养源，经氧化和同化作用，被微生物所利用。用。 所谓所谓氧化氧化是指微生物为了获得合成细胞是指微生物为了获得合成细胞和维持其生命活动等所需能量，将吸附的有机和维持其生命活动等所需能量，将吸附的有机物进行分解的过程。物进行分解的过程。 所谓所谓同化同化是指微生物利用氧化所获得

14、的能是指微生物利用氧化所获得的能量，将有机物合成新的细胞物质的过程。量，将有机物合成新的细胞物质的过程。 如果废水中的有机物很少，活性污泥中的如果废水中的有机物很少，活性污泥中的微生物就会氧化体内积蓄的有机物和自身细胞微生物就会氧化体内积蓄的有机物和自身细胞物质来获得维持生命活动所需的能量。这称为物质来获得维持生命活动所需的能量。这称为内源呼吸过程内源呼吸过程。活性污泥絮体的沉淀和分离活性污泥絮体的沉淀和分离 采用活性污泥法处理废水，除应保采用活性污泥法处理废水，除应保证活性污泥对有机物的吸附、氧化和同证活性污泥对有机物的吸附、氧化和同化能顺利地进行外，为了得到澄清的出化能顺利地进行外，为了得

15、到澄清的出水，还需要活性污泥具有良好的混凝和水，还需要活性污泥具有良好的混凝和沉淀性能。沉淀性能。 在对数增殖期，有机物与微生物之比在对数增殖期，有机物与微生物之比(称称FM比比)高，微生物对有机物的去除速高，微生物对有机物的去除速度虽然很快，但微生物的混凝沉淀性能较度虽然很快，但微生物的混凝沉淀性能较差。当微生物增殖接近内源呼吸期时，活差。当微生物增殖接近内源呼吸期时，活性污泥的吸附、混凝和沉淀性能都较高。性污泥的吸附、混凝和沉淀性能都较高。 城市污水处理厂广泛采用的普通活性污城市污水处理厂广泛采用的普通活性污泥法就是利用微生物增殖处于从泥法就是利用微生物增殖处于从衰减增殖衰减增殖期到内源呼

16、吸期期到内源呼吸期来处理废水的。来处理废水的。n由上图可以看出，活性污泥颗粒中微生物之间的关由上图可以看出，活性污泥颗粒中微生物之间的关系是食物链的关系。系是食物链的关系。n好氧活性污泥由于是由有生命的微生物组成，能自好氧活性污泥由于是由有生命的微生物组成，能自我繁殖，有生物我繁殖，有生物“活性活性”，因而可以连续反复使用，因而可以连续反复使用，而化学药剂只能一次使用，故活性污泥比化学混凝而化学药剂只能一次使用，故活性污泥比化学混凝剂优越。剂优越。n可以降解水中的溶解性有机物可以降解水中的溶解性有机物，这也是物理化学方，这也是物理化学方法难以做到的。法难以做到的。(3)活性污泥中微生物的活性污

17、泥中微生物的指标性指标性作用作用n一般活性污泥中原生动物总数为一般活性污泥中原生动物总数为5000一一20000个个mL 。 MLSS (混合液悬浮固体混合液悬浮固体) 每每L活性污泥混合液活性污泥混合液（ML）中含有多少毫克恒重的干固体（中含有多少毫克恒重的干固体（SS） 或或MLVSS (混合液挥发性悬浮固体混合液挥发性悬浮固体)n生物体个数是指生物体个数是指1mL活性污泥混合液中所具有活性污泥混合液中所具有的个体数但也有用沉降的个体数但也有用沉降30min的的1mL活性污活性污泥或泥或1mg的的MLSS所含所含生物体个数来生物体个数来表示。表示。 用于判断活性污泥的净化能力及运用于判断活

18、性污泥的净化能力及运行管理情况的微生物称为行管理情况的微生物称为指标微生物指标微生物。 原生动物中特别是纤毛虫可分为如原生动物中特别是纤毛虫可分为如下三类：下三类： 活性污泥性纤毛虫活性污泥性纤毛虫 中间污泥性纤毛虫中间污泥性纤毛虫 非活性污泥性纤毛虫非活性污泥性纤毛虫 一般活性污泥净化能力高时，活性污一般活性污泥净化能力高时，活性污泥性纤毛虫约占泥性纤毛虫约占8090，中间污泥，中间污泥性纤毛虫性纤毛虫520，非活性污泥性纤毛，非活性污泥性纤毛虫占虫占05左右。左右。活性污泥净化能力良好时出现的微个物活性污泥净化能力良好时出现的微个物(活性活性污泥性生物污泥性生物)有：钟虫等有：钟虫等 活性

19、污泥净化性能恶化时出现的生物活性污泥净化性能恶化时出现的生物(非活性非活性污泥性生物污泥性生物)有多波虫等有多波虫等活性污泥由恶化状态进行恢复时出现的生物活性污泥由恶化状态进行恢复时出现的生物(中间污泥性生物中间污泥性生物)为漫游虫等为漫游虫等 活性污泥解体时出现的生物为辐射变形虫等活性污泥解体时出现的生物为辐射变形虫等活性污泥膨胀时出现的微生物为球衣菌等活性污泥膨胀时出现的微生物为球衣菌等溶解氧不足时出现的微生物为贝氏硫磺细菌等，溶解氧不足时出现的微生物为贝氏硫磺细菌等，这些微生物出现时，活性污泥呈黑色、腐败发这些微生物出现时，活性污泥呈黑色、腐败发臭臭若过度曝气持续很长时间时，各种变形虫和

20、轮若过度曝气持续很长时间时，各种变形虫和轮虫为优势生物虫为优势生物废水浓度过低时大旦出现的微生物为游仆虫废水浓度过低时大旦出现的微生物为游仆虫BOD负荷低时，轮虫、寡毛虫等为优势生物，负荷低时，轮虫、寡毛虫等为优势生物，硝化进行的指标硝化进行的指标冲击负荷和有毒物质流人时，楯纤虫急剧减少，冲击负荷和有毒物质流人时，楯纤虫急剧减少，说明发生了冲击负荷和流入有毒物质。说明发生了冲击负荷和流入有毒物质。n普通活性污泥法普通活性污泥法n 好氧活性污泥法的处理工艺很多，最为普遍使用的活好氧活性污泥法的处理工艺很多，最为普遍使用的活性污泥法工艺如下图性污泥法工艺如下图 空气空气 清水清水 初沉池初沉池 二

21、沉池二沉池 回流污泥回流污泥 剩余污泥剩余污泥 曝气池曝气池 废水先通过初沉池，除掉一些悬浮固体，然后进入废水先通过初沉池，除掉一些悬浮固体，然后进入一个有曝气装置的构筑物，活性污泥就在这种装置中将一个有曝气装置的构筑物，活性污泥就在这种装置中将废水中的废水中的BOD降解掉，并产生新的活性污泥。设计适降解掉，并产生新的活性污泥。设计适当的曝气池尺寸使废水在池中停留足够长的时间，使当的曝气池尺寸使废水在池中停留足够长的时间，使BOD降到一定程度后，流入二次沉淀池，进行固液分降到一定程度后，流入二次沉淀池，进行固液分离，上清液排放，沉淀下来的污泥一部分回流到曝气池离，上清液排放，沉淀下来的污泥一部

22、分回流到曝气池中，一部分作为剩余污泥而排放。中，一部分作为剩余污泥而排放。完全混合活性污泥法完全混合活性污泥法 完全混合式污泥法则是废水一进入完全混合式污泥法则是废水一进入曝气池就迅速与池中已有的混合液充分曝气池就迅速与池中已有的混合液充分混合均匀，曝气池中各处的水质基本相混合均匀，曝气池中各处的水质基本相同。同。系统的负荷较高，构筑物占地较省。系统的负荷较高，构筑物占地较省。出水水质较差。出水水质较差。 也称也称间歇曝气活性污泥法或序间歇曝气活性污泥法或序批式活性批式活性污泥法（污泥法（英文简称英文简称SBR法法）是国内外近年来）是国内外近年来开发的一种活性污泥法。开发的一种活性污泥法。 它

23、的工艺特点是将曝气池与沉淀池合而为它的工艺特点是将曝气池与沉淀池合而为一，生化反应呈分批进行。一，生化反应呈分批进行。基本周期可由进基本周期可由进水、反应、沉降、排水和闲置五个阶段组成。水、反应、沉降、排水和闲置五个阶段组成。如下图所示。如下图所示。n这种方法由于较其它活性污泥法这种方法由于较其它活性污泥法构造简单构造简单，投资少投资少、操作灵活、污泥产率低、脱氮效果好操作灵活、污泥产率低、脱氮效果好等特点越来越得等特点越来越得到广泛的重视。到广泛的重视。 简称简称AB法：法：A段段(吸附段吸附段)和和B段段(生物降生物降解段解段)。氧化沟氧化沟 又称循环曝气池。又称循环曝气池。氧化沟把环形反

24、氧化沟把环形反应池用作生物反应池，污水混合液在该应池用作生物反应池，污水混合液在该池中以一条闭合式曝气渠道进行连续循池中以一条闭合式曝气渠道进行连续循环。环。 氧化沟通常在延时曝气条件下使用，氧化沟通常在延时曝气条件下使用，污水停留时间较长，污泥负荷较低。污水停留时间较长，污泥负荷较低。n好氧生物膜法依靠于让颗粒表面附着的好氧生物膜法依靠于让颗粒表面附着的生物薄膜进行污染物降解的生物处理法。生物薄膜进行污染物降解的生物处理法。n于于19世纪世纪60年代以后，由于新型合成材料的年代以后，由于新型合成材料的大量生产和环境保护对于水要求的进一步提大量生产和环境保护对于水要求的进一步提高，生物膜法又获

25、得了新的发展。好氧生物高，生物膜法又获得了新的发展。好氧生物膜法构筑物有普通滤池、高负荷生物滤池、膜法构筑物有普通滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池，还有生物转盘、接触氧化法塔式生物滤池，还有生物转盘、接触氧化法(即浸没滤池法即浸没滤池法)等。等。 好氧生物膜是由好氧微生物和兼性厌氧微生物粘好氧生物膜是由好氧微生物和兼性厌氧微生物粘附在生物滤池滤料上或粘附在生物转盘盘片上的一层附在生物滤池滤料上或粘附在生物转盘盘片上的一层粘性、薄膜状的微生物混合群体。粘性、薄膜状的微生物混合群体。 细菌与其他菌类细菌与其他菌类 藻类藻类 原生动物原生动物 后生动物后生动物 n若处理含低浓度有机物、高若处理含低

26、浓度有机物、高NH3的微污染水源水时，生物膜薄，的微污染水源水时，生物膜薄，且上层除菌胶团外，还长有较多的藻类且上层除菌胶团外，还长有较多的藻类(因上层阳光充足因上层阳光充足)，以及，以及较多的钟虫、盖纤虫、独缩虫和聚缩虫等。较多的钟虫、盖纤虫、独缩虫和聚缩虫等。 上上层层 中中层层 下下层层 营营养养物物 浓浓度度高高上上层层微微生生物物的的代代谢谢产产物物及及较较低低的的有有机机物物浓浓度度有有机机物物浓浓度度很很低低，低低分分子子上上层层微微生生物物的的代代谢谢产产物物较较多多 微微生生物物种种类类细细菌菌及及少少数数鞭鞭毛毛虫虫菌菌胶胶团团、浮浮游游球球衣衣菌菌、鞭鞭毛毛虫虫、变变形形

27、虫虫、豆豆形形虫虫、肾肾形形虫虫等等菌菌胶胶团团、浮浮游游球球衣衣菌菌、钟钟虫虫为为主主的的固固着着型型纤纤毛毛虫虫和和少少数数游游泳泳型型纤纤毛毛虫虫以一滴水为例，水以一滴水为例，水滴从上到下与生物滴从上到下与生物膜接触，几分钟内膜接触，几分钟内废水中的有机和无废水中的有机和无机杂质逐级被生物机杂质逐级被生物膜吸附。滤池内不膜吸附。滤池内不同高度同高度(不同层次不同层次)的生物膜所得到的的生物膜所得到的营养营养(有机物的组分有机物的组分和浓度和浓度)不同，致使不同，致使不同高度的微生物不同高度的微生物种群和数量不同。种群和数量不同。促进细菌间的凝聚作用，提高细菌的沉淀效果；促进细菌间的凝聚作

28、用，提高细菌的沉淀效果；微型动物捕食细菌，处于分散游离状态的细菌微型动物捕食细菌，处于分散游离状态的细菌可能全部被去除，病原菌也可能被微型动物所可能全部被去除，病原菌也可能被微型动物所捕食，使处理水进一步澄清；捕食，使处理水进一步澄清；微型动物，特别是固着型和匍匐型的微型动物微型动物，特别是固着型和匍匐型的微型动物沉淀迅速，在其沉淀的过程中能够裹挟细菌一沉淀迅速，在其沉淀的过程中能够裹挟细菌一同下沉，其分泌物对细菌有吸附作用，因此能同下沉，其分泌物对细菌有吸附作用，因此能够提高细菌的去除效果；够提高细菌的去除效果；微型动物对细菌的捕食起着淘汰老弱细菌的作微型动物对细菌的捕食起着淘汰老弱细菌的作

29、用，从总体上来看，能够使细菌的活性增强，用，从总体上来看，能够使细菌的活性增强，这样提高了细菌对溶解性有机物的摄取能力，这样提高了细菌对溶解性有机物的摄取能力，微型动物的分泌物也能够有助于提高细菌的活微型动物的分泌物也能够有助于提高细菌的活性。性。微型动物本身能摄食废水中的溶解性有机物；微型动物本身能摄食废水中的溶解性有机物；由于微型动物的呼吸作用，能量减消，使污泥由于微型动物的呼吸作用，能量减消，使污泥的产量降低。的产量降低。生物滤池生物滤池 生物滤池是使微生物固着在不动的滤料上，生物滤池是使微生物固着在不动的滤料上，而废水则是流动滴落与生物膜接触，从而使废而废水则是流动滴落与生物膜接触，从

30、而使废水得到净化的。水得到净化的。 早期应用的生物滤池，使用的是石料滤早期应用的生物滤池，使用的是石料滤料，称为料，称为普通生物滤他普通生物滤他。后来采取处理水回流。后来采取处理水回流措施提高水量负荷，称为措施提高水量负荷，称为高负荷生物滤池。高负荷生物滤池。 化学上业填料塔相类似的生物处理构筑物化学上业填料塔相类似的生物处理构筑物使用人工塑料滤料，即使用人工塑料滤料，即塔式生物滤池。塔式生物滤池。布水横管布水横管 滤料滤料 渗水装置及排沟渗水装置及排沟 至二沉池至二沉池 生物滤池生物滤池生物转盘生物转盘 生物转盘是使微生物生物转盘是使微生物(生物膜生物膜)固着在固着在能够转动的圆板上，而废水

31、处于半静止能够转动的圆板上，而废水处于半静止状态，借水流的推动和外加驱动力使圆状态，借水流的推动和外加驱动力使圆盘在水中转动与废水接远，从而使废水盘在水中转动与废水接远，从而使废水得到净化。得到净化。 在中心轴上固定着多数轻质高强度在中心轴上固定着多数轻质高强度的薄圆板，并有的薄圆板，并有40的表面积浸没在呈的表面积浸没在呈半圆状的接触反应池中，通过驱动装置半圆状的接触反应池中，通过驱动装置(机械或空气机械或空气)进行低速回转。进行低速回转。 由于转盘的回转，废水在接触反应由于转盘的回转，废水在接触反应槽内得到搅拌，在生物膜上附着水层中槽内得到搅拌，在生物膜上附着水层中的过饱和溶解氧使池内的溶

32、解氧含量增的过饱和溶解氧使池内的溶解氧含量增加。加。n自然挂膜法自然挂膜法n活性污泥挂膜法活性污泥挂膜法n优势菌挂膜法优势菌挂膜法 生物接触氧化处理工艺生物接触氧化处理工艺 在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上的微生物新陈代谢功能的作用下，污水中有机污染物得膜上的微生物新陈代谢功能的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。因此生物接触氧化处理技术，又称到去除，污水得到净化。因此生物接触氧化处理技术，又称“淹没式生物滤池淹没式生物滤池”。 生物接触氧化处理技术的另一项技术实质生物接触氧化处理技术的另一项技术实质是采用与曝气池

33、相同的曝气方法，向微生物提是采用与曝气池相同的曝气方法，向微生物提供其所需的氧，并起到搅拌与混合作用微生物供其所需的氧，并起到搅拌与混合作用微生物栖息的填料，因此又称为栖息的填料，因此又称为“接触曝气法接触曝气法”。 从上可以看出生物接触氧化是一种介于活从上可以看出生物接触氧化是一种介于活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术，性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术，也可以说是也可以说是具有活性污泥法特点的生物膜法，具有活性污泥法特点的生物膜法，兼具两者的优点。兼具两者的优点。生物流化床生物流化床 进一步强化生物处理技术，其关键的进一步强化生物处理技术，其关键的技术条件是：第一提高处理设备

34、单位容技术条件是：第一提高处理设备单位容积内的生物量，第二强化传质作用，加积内的生物量，第二强化传质作用，加速有机物从污水中向微生物细胞的传递速有机物从污水中向微生物细胞的传递过程。过程。 流化床是以砂、活性炭、焦炭一类流化床是以砂、活性炭、焦炭一类的较小的惰性颗粒为载体充填在床内，的较小的惰性颗粒为载体充填在床内，载体表面覆盖着生物膜，其质变轻，污载体表面覆盖着生物膜，其质变轻，污水以一定流速从下向上流动，使载体处水以一定流速从下向上流动，使载体处于流化状态。于流化状态。 载体颗粒小在床内比较密集，互相载体颗粒小在床内比较密集，互相摩擦碰撞，因此生物膜的活性也比较高。摩擦碰撞，因此生物膜的活

35、性也比较高。又由于载体在不停地在流动，还能够有又由于载体在不停地在流动，还能够有效地防止堵塞现象。效地防止堵塞现象。氧化塘氧化塘 氧化塘是一种大面积、敞开式的污水处理系统。氧化塘是一种大面积、敞开式的污水处理系统。 氧化塘的工艺是特殊的活性污泥法，是一种人工氧化塘的工艺是特殊的活性污泥法，是一种人工的、接近自然生态系统的活性污泥法。在氧化塘内，的、接近自然生态系统的活性污泥法。在氧化塘内，藻类和细菌共存于同一环境中，保持互生关系。藻类和细菌共存于同一环境中，保持互生关系。 氧化塘的特点是构筑物简单，能耗低，管理方便。氧化塘的特点是构筑物简单，能耗低，管理方便。起初，氧化塘仅用于生活污水的处理。

36、现在已逐渐推起初，氧化塘仅用于生活污水的处理。现在已逐渐推广到食品、制革、造纸、石化、农药等行业的废水处广到食品、制革、造纸、石化、农药等行业的废水处理中。理中。(2)土地处理土地处理 污水的土地处理系统也属污水自然处理范污水的土地处理系统也属污水自然处理范畴。就是在人工控制的条件下，将污水投配在畴。就是在人工控制的条件下，将污水投配在土地上，通过土壤土地上，通过土壤植物系统，进行一系列物植物系统，进行一系列物理、化学、物理化学和生物化学的净化过程，理、化学、物理化学和生物化学的净化过程，使污水得到净化的一种污水处理工艺。使污水得到净化的一种污水处理工艺。 当前在污水土地处理系统方面常用的有下

37、当前在污水土地处理系统方面常用的有下列几种工艺：慢速渗滤处理系统、快速渗滤系列几种工艺：慢速渗滤处理系统、快速渗滤系统、地表漫流处理系统、湿地处理系统、污水统、地表漫流处理系统、湿地处理系统、污水地下渗滤处理系统等。地下渗滤处理系统等。12.2.1 概述概述 废水的厌氧处理主要废水的厌氧处理主要用于高浓度有机用于高浓度有机废水的处理废水的处理，除了更适于进行高浓度有机，除了更适于进行高浓度有机废水处理的特点之外，这种处理方式与好废水处理的特点之外，这种处理方式与好氧法相比还有许多其他的独特之处。氧法相比还有许多其他的独特之处。一一、厌氧法的优点一、厌氧法的优点产生的沼气可用于发电或作为能源产生

38、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，是一种很好的燃之间，是一种很好的燃料。以日排料。以日排COD10t的工厂为例，若的工厂为例，若COD去除率为去除率为80%，甲烷产，甲烷产量为理论的量为理论的80%时，则可日产甲烷时，则可日产甲烷2240m3,其热值相当于其热值相当于3.85t原原煤，可发电煤，可发电5400度电。好氧处理时，则只会有度电。好氧处理时，则只会有CO2、H2O、和大和大量污泥，厌氧处理在经济性上要优于好氧处理。量污泥，厌氧处理在经济性上要优于好氧处理。n厌氧反应器容积负荷比好氧法要高得多，单位反应容器的有机厌氧反应

39、器容积负荷比好氧法要高得多，单位反应容器的有机物去除量也因此要高得多，因此处理同样的废水，所用的设备物去除量也因此要高得多，因此处理同样的废水，所用的设备就可以小得多。就可以小得多。n好氧方法好氧方法BOD：N：P=100：5：1，而厌氧方法为（而厌氧方法为（350500）：）：5：1，相比而言对相比而言对N、P的需求要小的多的需求要小的多，因此厌氧处理时可以，因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐。不添加或少添加营养盐。n由于厌氧菌产能效率很低，需要降解比好氧菌多得多的营养物由于厌氧菌产能效率很低，需要降解比好氧菌多得多的营养物才能合成相同数量的细胞物质，因而产生的污泥量比其好氧处才能合成相

40、同数量的细胞物质，因而产生的污泥量比其好氧处理少许多；另一方面厌氧处理时不需要曝气，节省了曝气系统理少许多；另一方面厌氧处理时不需要曝气，节省了曝气系统的费用消耗因此运行费用比好氧处理节省很多；的费用消耗因此运行费用比好氧处理节省很多；n基于这些优点，厌氧处理在食品、酿造、制糖等工业中得到了基于这些优点，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广泛的应用。但厌氧处理也存在缺点出水的有机物浓度高于好氧处理；出水的有机物浓度高于好氧处理；对温度变化较为敏感；对温度变化较为敏感；n因而在工业中需要设置进水的控温装置。因而在工业中需要设置进水的控温装置。厌氧微生物对有毒

41、物质较为敏感；厌氧微生物对有毒物质较为敏感；n较低的有毒物浓度就会引起厌氧处理的失败，但经过毒物驯化处理的厌较低的有毒物浓度就会引起厌氧处理的失败，但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。氧菌对毒物的耐受力常常会极大地提高。n4. 4.厌氧反应器初次启动过程缓慢厌氧反应器初次启动过程缓慢,处理时间长处理时间长n好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要7天天就可以培育成功，而厌就可以培育成功，而厌氧处理体系的活性污泥或生物膜一般需要氧处理体系的活性污泥或生物膜一般需要812周周才可以培育成功，才可以培育成功，n这是由于厌氧菌增殖缓慢的缘故

42、。这是由于厌氧菌增殖缓慢的缘故。n5 5处理过程中产生臭气和有色物质处理过程中产生臭气和有色物质n提问：是什么？提问：是什么？n臭气主要是硫酸盐还原菌形成的具有臭味的臭气主要是硫酸盐还原菌形成的具有臭味的硫化氢气体硫化氢气体以及以及硫醇硫醇、氨气氨气等臭气。同时硫化氢还会与水中的铁离子等金属离子反应形等臭气。同时硫化氢还会与水中的铁离子等金属离子反应形成成黑色的硫化物黑色的硫化物沉淀，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。理设施，进一步脱色脱臭。n处理废水是可根据需要采用好氧方法或厌氧方法处理，处理废水是可根据需要采用好氧方法或厌

43、氧方法处理，必要时结合厌氧处理与好氧处理结合处理。必要时结合厌氧处理与好氧处理结合处理。n厌氧处理中的微生物组成有五种：厌氧处理中的微生物组成有五种：n水解细菌水解细菌、发酵细菌发酵细菌、氢细菌和乙酸菌氢细菌和乙酸菌、甲烷菌甲烷菌、厌厌氧的原生动物氧的原生动物n其中丝状的产甲烷丝菌是厌氧活性污泥的中心骨架其中丝状的产甲烷丝菌是厌氧活性污泥的中心骨架n复杂污染物的厌氧降解过程可以分为三个阶段复杂污染物的厌氧降解过程可以分为三个阶段n水解阶段大分子的有机物在细菌胞外酶的作用下水解为小分子的水解阶段大分子的有机物在细菌胞外酶的作用下水解为小分子的有机物的阶段，如蛋白质被水解为氨基酸，淀粉、纤维酸被水

44、解有机物的阶段，如蛋白质被水解为氨基酸，淀粉、纤维酸被水解为葡萄糖等；被梭状芽孢杆菌、拟杆菌等等酸化细菌吸收并转化为葡萄糖等；被梭状芽孢杆菌、拟杆菌等等酸化细菌吸收并转化为更为简单的化合物分泌到细胞外，产物有挥发性脂肪酸、醇类、为更为简单的化合物分泌到细胞外，产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等，与此同时酸化细菌也利乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等，与此同时酸化细菌也利用部分物质化成新的细胞物质。硫酸盐还原菌利用其它细菌产生用部分物质化成新的细胞物质。硫酸盐还原菌利用其它细菌产生的氢气和乳酸还原硫酸盐，产生硫化氢气体。的氢气和乳酸还原硫酸盐，产生硫化氢气体。产乙酸阶段

45、产乙酸阶段 在此阶段，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以在此阶段，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质，这一阶段的主导细菌是乙酸菌。同时水中有硫酸盐及新的细胞物质，这一阶段的主导细菌是乙酸菌。同时水中有硫酸盐时，还会有硫酸盐还原菌参与产乙酸过程。时，还会有硫酸盐还原菌参与产乙酸过程。产甲烷阶段产甲烷阶段 这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被转这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被转化为甲烷和以及甲烷菌细胞物质。化为甲烷和以及甲烷菌细胞物质。 经过这些阶段大分子的有机物就被转化为甲烷、二氧化碳、氢气、经过这些阶段大分子的有机物

46、就被转化为甲烷、二氧化碳、氢气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥。硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥。(1)厌氧生物滤池厌氧生物滤池（AF） 厌氧生物滤池与好氧生物滤池结构和原理十分相厌氧生物滤池与好氧生物滤池结构和原理十分相似，似，依靠反应器内填料上生长的生物膜与废水的接触依靠反应器内填料上生长的生物膜与废水的接触降解污染物降解污染物。反应器内的厌氧细菌相互合作形成一种。反应器内的厌氧细菌相互合作形成一种共生关系，在填料表面形成生物膜，这其中的微生物共生关系，在填料表面形成生物膜，这其中的微生物经过经过水解发酵、产乙酸、产甲烷水解发酵、产乙酸、产甲烷三个阶段完成有机物三个阶段完成有机物的转

47、化。的转化。 厌氧生物滤池包括厌氧生物滤池包括上流式上流式生物滤池和生物滤池和下流式下流式生物生物滤池。滤池。 厌氧生物滤池采用的填充材料是多种多样的，通厌氧生物滤池采用的填充材料是多种多样的，通常使用孔隙度大、价格便宜的材料，例如常使用孔隙度大、价格便宜的材料，例如多孔陶瓷与多孔陶瓷与塑料。塑料。上(2)厌氧流化床厌氧流化床 采用微粒状填科采用微粒状填科(例如砂粒例如砂粒)作为微生物固定化的材作为微生物固定化的材料，厌氧微生物附着在这些微粒上形成生物膜。反应料，厌氧微生物附着在这些微粒上形成生物膜。反应器内采用一定范围的器内采用一定范围的较高升流速度较高升流速度，同时采用，同时采用较大的较大

48、的回流比回流比。但实际上，生物膜的形成与剥落是难以控制。但实际上，生物膜的形成与剥落是难以控制的，在反应器内将会有各种大小和密度不同的颗粒。的，在反应器内将会有各种大小和密度不同的颗粒。形似形似“膨胀床膨胀床”。工艺控制较困难、投资和运行成本。工艺控制较困难、投资和运行成本高。高。 这种方法的优点是流体与这种特殊的活性污泥颗这种方法的优点是流体与这种特殊的活性污泥颗粒之间的接触时间长，颗粒外的液膜扩散阻力小，生粒之间的接触时间长，颗粒外的液膜扩散阻力小，生物量大，污泥年龄长，处理效果较好。物量大，污泥年龄长，处理效果较好。回（3）上流式厌氧污泥床（）上流式厌氧污泥床（UASB） 这种反应器中，

49、废水这种反应器中，废水从底部均匀进入从底部均匀进入，向上运，向上运动。反应器动。反应器下部是浓度较高的污泥床下部是浓度较高的污泥床，上部是浓度较上部是浓度较低的悬浮污泥床低的悬浮污泥床。有机污染物在污泥床转化为甲烷和。有机污染物在污泥床转化为甲烷和二氧化碳。反应器上部设置一个专门的二氧化碳。反应器上部设置一个专门的气液固三相分气液固三相分离器离器，使污泥回到下面的反应区内，上清液从上部排，使污泥回到下面的反应区内，上清液从上部排出，气体则在三相分离器下面进入气室而排出。这种出，气体则在三相分离器下面进入气室而排出。这种反应器反应器不需要搅拌装置不需要搅拌装置，反应产生的甲烷气体的微小，反应产生

50、的甲烷气体的微小气泡对体系起着缓和的搅拌作用，这种方法三相分离气泡对体系起着缓和的搅拌作用，这种方法三相分离效果较好，同时可以进行很高有机负荷的废水处理且效果较好，同时可以进行很高有机负荷的废水处理且去除效率高，因而应用最为广泛。去除效率高，因而应用最为广泛。 (4)膨胀颗粒污泥床反应器膨胀颗粒污泥床反应器(EGSB) 与与UASB反应器的结构非常相似。采反应器的结构非常相似。采用较大的高度与直径比和大的回流比，反应用较大的高度与直径比和大的回流比，反应器中颗粒污泥床处于部分或全部器中颗粒污泥床处于部分或全部“膨胀化膨胀化”的状态。的状态。 可处理较低浓度的有机废水。可处理较低浓度的有机废水。