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

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1、污水污水污水污水格栅除杂格栅除杂格栅除杂格栅除杂气气气气浮浮浮浮池池池池斜板过滤斜板过滤斜板过滤斜板过滤一一级级处处理理加氯消毒加氯消毒加氯消毒加氯消毒外外外外排排排排三级处理三级处理三级处理三级处理回用回用回用回用二级生物处理二级生物处理第九章第九章第九章水环境污染控制与治理的生态工程及水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理微生物学原理废水生物处理废水生物处理（好氧活性污泥法、好氧生物膜法）（好氧活性污泥法、好氧生物膜法）活性污泥丝状膨胀及对策活性污泥丝状膨胀及对策厌氧活性污泥法厌氧活性污泥法第一节第一节污（废）水生物处理中的污（废）水生物处理中的生态系统生态系统一、好氧活性污泥法一、

2、好氧活性污泥法（一）好氧活性污泥中的微生物群落（一）好氧活性污泥中的微生物群落1.1.好氧活性污泥的组成和性质好氧活性污泥的组成和性质 组成：微生物：好氧、兼性厌氧组成：微生物：好氧、兼性厌氧 有机和无机的固体杂质有机和无机的固体杂质通过生物学和化学分析，活性污泥由通过生物学和化学分析，活性污泥由活性微生物，活性微生物，微生物内源呼吸残余物，微生物内源呼吸残余物，吸附在活性污泥上的惰性的不可降解的有机物吸附在活性污泥上的惰性的不可降解的有机物虽可降解但尚未降解的有机物虽可降解但尚未降解的有机物惰性无机物惰性无机物56525500172030（2 2）性质）性质物理性质物理性质：含水率：含水率9

3、999左右，密度左右，密度1.0021.0021.0061.006，绒粒大小为绒粒大小为0.020.020.2mm0.2mm，比表面积为，比表面积为 2020100cm100cm2 2；有沉降能力，有吸附能力；有沉降能力，有吸附能力化学性质化学性质：呈弱酸性（：呈弱酸性（pHpH约为约为6.76.7），有氧化有机物），有氧化有机物 的能力的能力生化性质生化性质：有生物活性，有自我繁殖能力。：有生物活性，有自我繁殖能力。2.2.活性污泥的形成和存在状态活性污泥的形成和存在状态对含有机物和细菌的污水不断曝气，维持足对含有机物和细菌的污水不断曝气，维持足够的溶解氧，经过一定时间后，就会产生絮状的够的

4、溶解氧，经过一定时间后，就会产生絮状的污泥。污泥。在在显微镜显微镜下观察，可看到各种微生物下观察，可看到各种微生物细细菌、霉菌、原生动物、后生动物。菌、霉菌、原生动物、后生动物。从从外观外观上看，活性污泥根据废水水质不同有上看，活性污泥根据废水水质不同有不同的颜色，有褐色、黄色、灰色和铁红色等。不同的颜色，有褐色、黄色、灰色和铁红色等。轻轻搅动，易于呈悬浮物状；静止片刻，也轻轻搅动，易于呈悬浮物状；静止片刻，也易沉下。活性污泥易沉下。活性污泥无臭味无臭味，具有微微的，具有微微的土腥味土腥味。3.好氧活性污泥中的微生物群落好氧活性污泥中的微生物群落好氧活性污泥的结构和功能的中心是菌胶团好氧活性污

5、泥的结构和功能的中心是菌胶团由能起絮凝作用的细菌形成。其上生长着其他微由能起絮凝作用的细菌形成。其上生长着其他微生物，如酵母菌，霉菌、放线菌、藻类、原生动生物，如酵母菌，霉菌、放线菌、藻类、原生动物和微型后生动物，组成一个物和微型后生动物，组成一个生态系生态系。当营养条件（废水种类、化学组成、浓度）、温当营养条件（废水种类、化学组成、浓度）、温度、供氧、度、供氧、pH等环境条件改变，会导致主要细菌等环境条件改变，会导致主要细菌种群改变。种群改变。4.好氧活性污泥中微生物的浓度和数量好氧活性污泥中微生物的浓度和数量 浓度常用浓度常用1L活性污泥混合液中活性污泥混合液中含有多少毫克含有多少毫克恒重

6、恒重干固体干固体表示，表示，MLSS城市污水处理中，城市污水处理中，MLSS20003000mg/L工业废水生物处理中，工业废水生物处理中，3000mg/L左右左右高浓度工业废水生物处理，高浓度工业废水生物处理，30005000mg/L1mL好氧活性污泥中的细菌有好氧活性污泥中的细菌有107108个个（二）好氧活性污泥净化废水的作用机理（二）好氧活性污泥净化废水的作用机理好氧活性污泥绒粒吸附和生物降解有机物的过程像好氧活性污泥绒粒吸附和生物降解有机物的过程像“接力赛接力赛”，其过程分为，其过程分为3步步：第一步第一步在有氧的条件下，活性污泥绒粒中的絮凝性微生物在有氧的条件下，活性污泥绒粒中的絮

7、凝性微生物吸附污（废）水中的有机物吸附污（废）水中的有机物第二步第二步是活性污泥绒粒中的水解大分子有机物为小分子有是活性污泥绒粒中的水解大分子有机物为小分子有机物，同时，微生物合成自身细胞，污（废）水的溶解性机物，同时，微生物合成自身细胞，污（废）水的溶解性有机物直接被细菌吸收，在细菌体内氧化分解，其中间代有机物直接被细菌吸收，在细菌体内氧化分解，其中间代谢产物被另一群细菌吸收，进而无机化。谢产物被另一群细菌吸收，进而无机化。第三步第三步是原生动物和微型后生动物吸收或吞食未分解彻底是原生动物和微型后生动物吸收或吞食未分解彻底的有机物及游离细菌。的有机物及游离细菌。（三）好氧活性污泥法的几种处理

8、工艺流程（三）好氧活性污泥法的几种处理工艺流程曝气池曝气池进水进水 沉淀池沉淀池出水出水剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥推流式活性污泥法推流式活性污泥法水流从池的一端进入，向水流从池的一端进入，向前推移，从另一端流出。前推移，从另一端流出。在曝气池的起端，回流的在曝气池的起端，回流的活性污泥与废水立刻得到活性污泥与废水立刻得到充分混合，活性污泥将大充分混合，活性污泥将大量吸附废水中的有机物。量吸附废水中的有机物。随着曝气池混合液中有机物沿池长的不断被氧化及微生物随着曝气池混合液中有机物沿池长的不断被氧化及微生物细胞的不断合成，水中有机物的浓度越来越低，到了池子细胞的不断合成，水中有机物的浓度越

9、来越低，到了池子末端和出水中，微生物的生长已进入内源呼吸阶段。末端和出水中，微生物的生长已进入内源呼吸阶段。它们的活动能力减弱，容易在沉淀池中沉淀。其中的有机它们的活动能力减弱，容易在沉淀池中沉淀。其中的有机物几乎全被物几乎全被“吃掉吃掉”，微生物细胞内所储存的物质也变得，微生物细胞内所储存的物质也变得空乏，空乏，这种处于饥饿状态的活性污泥已经充分恢复了活性，这种处于饥饿状态的活性污泥已经充分恢复了活性，回流到曝气池后，具有良好的吸附和氧化有机物的能力。回流到曝气池后，具有良好的吸附和氧化有机物的能力。推流式活性污泥法的优缺点推流式活性污泥法的优缺点优点优点：出水水质好（出水水质好（8590）

10、，剩余污泥量较少。），剩余污泥量较少。缺点缺点：耐冲击负荷差：耐冲击负荷差：根据推流原理，进水与回流污泥混合形成混合液，从池子根据推流原理，进水与回流污泥混合形成混合液，从池子起端流向末端。如果进水水质发生变化，对活性污泥影响起端流向末端。如果进水水质发生变化，对活性污泥影响较大。如果流入的废水含有有害物损害了回流污泥，引起较大。如果流入的废水含有有害物损害了回流污泥，引起的问题就更大。的问题就更大。供氧与需氧间存在不可克服的矛盾供氧与需氧间存在不可克服的矛盾沿曝气池池长需氧速度变化很大，但是沿曝气池池长的供沿曝气池池长需氧速度变化很大，但是沿曝气池池长的供氧速度是基本相同的氧速度是基本相同的

11、供需矛盾：供需矛盾：前段供氧不足而后端前段供氧不足而后端供氧过剩。供氧过剩。如果想要在曝气池前端维持足够的溶解氧，则如果想要在曝气池前端维持足够的溶解氧，则后段的氧量会太大，氧的利用滤低，增加了处理费用。后段的氧量会太大，氧的利用滤低，增加了处理费用。完全混合式活性污泥法完全混合式活性污泥法曝气池进水 沉淀池出水剩余污泥回流污泥完全混合式活性污泥法完全混合式活性污泥法混合液在曝气池内充分混合循环流动，进行吸附和氧化分解。混合液在曝气池内充分混合循环流动，进行吸附和氧化分解。特点：特点：1.耐冲击负荷性强耐冲击负荷性强，可处理浓度较高的废可处理浓度较高的废水，只要适当延长曝水，只要适当延长曝气时

12、间即可。适于处气时间即可。适于处理工业废水。理工业废水。2.可把曝气池的工况可把曝气池的工况控制在最佳的位置上。控制在最佳的位置上。接触氧化稳定法接触氧化稳定法又称吸附再生活性污泥又称吸附再生活性污泥法或生物吸附法。法或生物吸附法。接触氧化池进水 沉淀池出水剩余污泥 回流污泥稳定池接触氧化稳定法接触氧化稳定法此法主要适用于处理含此法主要适用于处理含悬浮物和胶体物较多的悬浮物和胶体物较多的废水。废水。在吸附池内，活性污泥和废水充分接触，有机物被活性污在吸附池内，活性污泥和废水充分接触，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，从沉淀池排泥吸附后，混合液流入沉淀池进行固液分离，从沉淀池

13、排出的回流污泥先在稳定池内进行再生，使吸附的有机物充出的回流污泥先在稳定池内进行再生，使吸附的有机物充分氧化分解，恢复污泥活性后，再引入吸附池。分氧化分解，恢复污泥活性后，再引入吸附池。分段布水推流式活性污泥法分段布水推流式活性污泥法曝气池进水 沉淀池出水剩余污泥回流污泥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不是集中在池端进入曝气池，而是沿池长分段按几个废水并不是集中在池端进入曝气池，而是沿池长分段按几个点进入曝气池。点进入曝气池。特点：特点：有机物的分配较为均匀，有机物的分配较为均匀，因而氧的需要也较为均匀，因而氧的需要也较为均匀，在一定程度上降低了池子在一定程度上降低了池子

14、前段的耗氧速度，避免后前段的耗氧速度，避免后端出现缺氧情况。端出现缺氧情况。曝气池中活性污泥浓度不均匀，前端较浓，后曝气池中活性污泥浓度不均匀，前端较浓，后端较稀，提高了空气的利用率和曝气池的效率。端较稀，提高了空气的利用率和曝气池的效率。氧化沟式活性污泥法氧化沟式活性污泥法进水 沉淀池出水剩余污泥回流污泥氧化沟充气刷氧化沟式活性污泥法氧化沟式活性污泥法混合液在沟内不断循环流动，废水在氧化沟内停留时间一般很混合液在沟内不断循环流动，废水在氧化沟内停留时间一般很长（长（1540h）。）。氧化沟具有处理流程氧化沟具有处理流程简单，机械设备少，简单，机械设备少，管理方便，出水水质管理方便，出水水质好

15、，污泥产量少而稳好，污泥产量少而稳定以及耐冲击负荷强定以及耐冲击负荷强等优点。等优点。氧化沟去除有机物的效率很高，氧化沟去除有机物的效率很高，BOD5的去除率一般可达的去除率一般可达95以上。以上。1.氧化塘（或氧化沟）中的微生物群落氧化塘（或氧化沟）中的微生物群落氧化沟是人工的、接近自然的生态系统，在氧化氧化沟是人工的、接近自然的生态系统，在氧化沟内，藻类和细菌共存在同一环境中，保持互生沟内，藻类和细菌共存在同一环境中，保持互生关系。其中还有霉菌、放线菌、原生动物、轮虫、关系。其中还有霉菌、放线菌、原生动物、轮虫、线虫、软体动物及水生动物等组成的一个生态系，线虫、软体动物及水生动物等组成的一

16、个生态系，其食物链与自然水体基本相同。其食物链与自然水体基本相同。（四）氧化塘（或氧化沟）中的微生物群落（四）氧化塘（或氧化沟）中的微生物群落及其处理污（废）水机制及其处理污（废）水机制2.氧化塘（或氧化沟）处理废水的机理氧化塘（或氧化沟）处理废水的机理一般用于三级深度处理，用于处理生活污水和富含氮、磷一般用于三级深度处理，用于处理生活污水和富含氮、磷的工业废水。的工业废水。机理：有机废水流入氧化沟，其中的细菌吸收水中溶解氧，机理：有机废水流入氧化沟，其中的细菌吸收水中溶解氧，将有机物氧化分解为将有机物氧化分解为H2O、CO2、NH3、NO3-、PO43-、SO42-。细菌利用自身分解含氮有机

17、物产生的。细菌利用自身分解含氮有机物产生的NH3和环境中和环境中的营养物合成细胞物质。藻类利用的营养物合成细胞物质。藻类利用H2O和和CO2进行光合作进行光合作用合成碳水化合物，再吸收用合成碳水化合物，再吸收NH3和和SO42-合成蛋白质、吸收合成蛋白质、吸收PO43-合成核酸。并繁殖新藻体。合成核酸。并繁殖新藻体。在在微微生生物物学学领领域域里里，习习惯惯将将动动胶胶菌菌属属形形成成的的细细菌菌团团块块称称为为菌菌胶胶团团。在在水水处处理理工工程程领领域域内内，则则将将所所有有具具有有荚荚膜膜或或粘粘液液的的絮絮凝凝性性细细菌菌互互相相絮絮凝凝聚聚集集成成的菌胶团块都称为的菌胶团块都称为菌胶

18、团菌胶团。（五）菌胶团的作用（五）菌胶团的作用吸附和氧化分解有机物；吸附和氧化分解有机物；菌菌胶胶团团是是细细菌菌的的存存在在形形式式，细细菌菌占占到到活活性性污污泥泥中中微微生生物物总总量量的的99%,有有107108个个/ml，他他们们是是生生物物处处理理的的主主力力军军，一一旦旦菌菌胶胶团团受受到到各各种种因因素素的的影影响响和和破破坏坏，则则活活性性污污泥泥法法对对有有机机物物去去除除率率明明显显下下降降，甚甚至至无无去去除能力。除能力。菌胶团对有机物的吸附和分解，为原生动物和微型后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生动物提供了良好的生存环境；例如

19、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。的细菌可以去除毒物、自身作为动物食料。菌胶团的功能菌胶团的功能 为原生动物、微型后生动物提供附着栖息场所。为原生动物、微型后生动物提供附着栖息场所。具有指示作用；具有指示作用；通过菌胶团的颜色、透明度、数量、颗粒大小及结构的松通过菌胶团的颜色、透明度、数量、颗粒大小及结构的松紧程度可衡量好氧活性污泥的性能。紧程度可衡量好氧活性污泥的性能。例如新生菌胶团颜色浅、无色透明、结构紧密，则说明菌胶团生命力例如新生菌胶团颜色浅、无色透明、结构紧密，则说

20、明菌胶团生命力旺盛，吸附和氧化能力强，再生能力强。老化的菌胶团，颜色深，结旺盛，吸附和氧化能力强，再生能力强。老化的菌胶团，颜色深，结构松散，活性不强，吸附和氧化能力差。构松散，活性不强，吸附和氧化能力差。（六）原生动物及微型后生动物的作用（六）原生动物及微型后生动物的作用指示作用指示作用 低等生物对环境适应性强，对环境因素的改变不低等生物对环境适应性强，对环境因素的改变不敏感。较高等生物则相反。原生动物和微型后生敏感。较高等生物则相反。原生动物和微型后生动物在水体中较高等生物。可根据它们的活动规动物在水体中较高等生物。可根据它们的活动规律律判断水质和污水处理程度判断水质和污水处理程度；根据原

21、生动物种类；根据原生动物种类判断活性污泥和处理水质的好坏判断活性污泥和处理水质的好坏；还可根据原生；还可根据原生动物遇恶劣环境改变个体形态及其变化过程动物遇恶劣环境改变个体形态及其变化过程判断判断进水水质变化和运行中出现的问题进水水质变化和运行中出现的问题。净化作用净化作用试验证明原生动物有摄取溶解性有机物试验证明原生动物有摄取溶解性有机物的作用，起了净化作用。的作用，起了净化作用。促进絮凝和沉淀作用促进絮凝和沉淀作用原生动物分泌一定的粘液物协同和促进原生动物分泌一定的粘液物协同和促进细菌发生絮凝作用。细菌发生絮凝作用。（七）好氧活性污泥的培养（七）好氧活性污泥的培养1.间歇式曝气培养间歇式曝

22、气培养获取菌种获取菌种间歇式曝气培养法进行间歇式曝气培养法进行驯化驯化先近低浓度废水培养，以后逐级提高废水浓度，直到提高先近低浓度废水培养，以后逐级提高废水浓度，直到提高到原废水浓度为止到原废水浓度为止驯化初期驯化初期活性污泥结构松散，游离细菌较多，出现鞭毛虫活性污泥结构松散，游离细菌较多，出现鞭毛虫和游动性纤毛虫。此时的活性污泥有一定的沉降效果。和游动性纤毛虫。此时的活性污泥有一定的沉降效果。驯化后期驯化后期以游动性纤毛虫为主，出现少量的、有一定耐污以游动性纤毛虫为主，出现少量的、有一定耐污能力的纤毛虫，沉降性能较好，上清夜与沉降污泥可看出能力的纤毛虫，沉降性能较好，上清夜与沉降污泥可看出界

23、限。界限。用连续曝气培养法继续用连续曝气培养法继续培养培养将驯化好的活性污泥改用连续曝气培养法继将驯化好的活性污泥改用连续曝气培养法继续培养。续培养。判断活性污泥是否培养成熟，还要依靠镜检核判断活性污泥是否培养成熟，还要依靠镜检核化学测定分析指标。化学测定分析指标。SV30，SVI，COD，BOD，DO，MLSS2.连续曝气培养连续曝气培养采用与水厂相同的活性污泥做菌种，按曝气池采用与水厂相同的活性污泥做菌种，按曝气池有效体积有效体积5%10%投入，启动的最初几天先闷曝，投入，启动的最初几天先闷曝，溶解氧维持在溶解氧维持在1mg/L左右，然后以小流量逐渐增加，左右，然后以小流量逐渐增加，每调整

24、一个流量梯度要维持约一周的运行时间。随每调整一个流量梯度要维持约一周的运行时间。随着进水流量逐渐增加，着进水流量逐渐增加，DO浓度逐渐提高。浓度逐渐提高。当进水流量达到设计流量时，若工业废水的进当进水流量达到设计流量时，若工业废水的进水水BOD5在在200300mg/L，MLSS维持在维持在3000mg/L左右，左右，DO要维持在要维持在23mg/L。若生活废水的进水。若生活废水的进水BOD5在在150250mg/L，MLSS维持在维持在2000mg/L左左右，右，DO要维持在要维持在12mg/L。判断活性污泥是否培养成熟，还要依靠镜检核判断活性污泥是否培养成熟，还要依靠镜检核化学测定分析指标

25、。化学测定分析指标。SV30，SVI，COD，BOD，DO，MLSS二、好氧生物膜法二、好氧生物膜法好氧生物膜法的构筑物有：普通滤池、高负荷生好氧生物膜法的构筑物有：普通滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池，以及生物转盘、接触氧物滤池、塔式生物滤池，以及生物转盘、接触氧化法（即浸没式滤池法）化法（即浸没式滤池法）（一）好氧生物膜中的微生物群落（一）好氧生物膜中的微生物群落1.好氧生物膜介绍好氧生物膜介绍生物膜主要由细菌的菌胶团和大量的真菌菌生物膜主要由细菌的菌胶团和大量的真菌菌丝组成，其中还有许多原生动物和较高等动物生丝组成，其中还有许多原生动物和较高等动物生长。它们粘附在生物滤池滤料上或生物转

26、盘盘片长。它们粘附在生物滤池滤料上或生物转盘盘片上，形成一层带粘性、薄膜状的微生物混合群体。上，形成一层带粘性、薄膜状的微生物混合群体。2.生物膜中的微生物群落及其功能生物膜中的微生物群落及其功能滤滤扫扫生生物物膜膜面面生生物物膜膜生生物物23mm0.3mm好氧区好氧区3.好氧生物膜的结构好氧生物膜的结构相当于多污带相当于中污带相当于寡污带4.生物膜的净化机理生物膜的净化机理 生物膜在滤池中是分层的，上层生物膜中生物膜生物和生物膜在滤池中是分层的，上层生物膜中生物膜生物和生物膜面生物及微型后生动物生物膜面生物及微型后生动物吸附污（废）水中的大分子有吸附污（废）水中的大分子有机物将其水解为小分子

27、有机物。机物将其水解为小分子有机物。同时生物膜生物吸收溶解性有机物和经水解的小分子同时生物膜生物吸收溶解性有机物和经水解的小分子有机物有机物进入体内，并进行氧化分解进入体内，并进行氧化分解，利用吸收的营养构建自，利用吸收的营养构建自身细胞。上一层生物膜的代谢产物流向下层，被身细胞。上一层生物膜的代谢产物流向下层，被下一层生物下一层生物膜生物吸收，进一步被氧化分解膜生物吸收，进一步被氧化分解为二氧化碳和水。为二氧化碳和水。老化的生物膜和游离细菌被老化的生物膜和游离细菌被滤池扫除生物吞食滤池扫除生物吞食。通过。通过以上微生物生物化学和吞食作用，污（废）水得到净化。以上微生物生物化学和吞食作用，污（

28、废）水得到净化。同一类型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优缺点对比优缺点对比自然挂膜法自然挂膜法用泵将自然菌种的污废水慢速通入空的滤池内，用泵将自然菌种的污废水慢速通入空的滤池内，不断驯化，周期不断驯化，周期37天，之后改为慢速连续进水。膜天，之后改为慢速连续进水。膜料上的微生物量由少变多，逐渐形成一层自上而下带料上的微生物量由少变多，逐渐形成一层自上而下带黏性的微生物薄膜。黏性的微生物薄膜。活性污泥挂膜法活性污泥挂膜法优势菌挂膜法优势菌挂膜法（二）好氧生物膜的培养（二）好氧生物膜的培养曝气池中有正常活性污泥和膨胀污泥。曝气池中有正常

29、活性污泥和膨胀污泥。正常活性污泥正常活性污泥絮凝细菌（絮凝作用）絮凝细菌（絮凝作用）大量钟虫类微生物大量钟虫类微生物膨胀的活性污泥膨胀的活性污泥丝状膨胀污泥（由丝状细菌引起）丝状膨胀污泥（由丝状细菌引起）菌胶团膨胀污泥（非丝状细菌引起）菌胶团膨胀污泥（非丝状细菌引起）菌胶团 （多）丝状细菌 （少）衡量指标衡量指标可用污泥体积指数可用污泥体积指数SVI作为衡量污泥沉降性能好与坏的指标。作为衡量污泥沉降性能好与坏的指标。SVI在在200mL/g以下为正常活性污泥，一般在以下为正常活性污泥，一般在50150mL/g，最好在最好在100mL/g左右左右SVI在在200mL/g以上说明活性污泥发生膨胀。

30、以上说明活性污泥发生膨胀。污泥体积指数（污泥体积指数（SVI）污泥的体积指数是指曝气池出口处的混合液在静污泥的体积指数是指曝气池出口处的混合液在静置置30min后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占的容积，以的容积，以mL/g计。计。SVI的计算式为：的计算式为：SVI100 污泥的沉降性能好污泥的沉降性能好100SVI200污泥的沉降性能一般污泥的沉降性能一般SVI200 污泥的沉降性能不好污泥的沉降性能不好正常情况下，正常情况下，SVI值在值在50150之间为宜。之间为宜。一、活性污泥丝状膨胀的成因（一）活性污泥丝状膨胀的致因微生物（一）活性污泥丝状膨胀的致因

31、微生物丝状菌极度生长引起的丝状菌极度生长引起的浮游球衣菌、发硫菌属、贝日阿托氏菌属、亮发菌属、浮游球衣菌、发硫菌属、贝日阿托氏菌属、亮发菌属、纤发菌属、微丝菌属纤发菌属、微丝菌属（二）活性污泥丝状膨胀的成因（二）活性污泥丝状膨胀的成因环境因素促进丝状微生物过渡生长环境因素促进丝状微生物过渡生长1.温度温度菌胶团细菌最适生长温度在菌胶团细菌最适生长温度在2830，浮游球衣菌最适，浮游球衣菌最适温度在温度在2530。活性污泥丝状膨胀通常发生在春、夏之交和秋季，温度活性污泥丝状膨胀通常发生在春、夏之交和秋季，温度在在2528，不同地域，发生的季节也会有所不同。，不同地域，发生的季节也会有所不同。2.

32、溶解氧溶解氧菌胶团细菌是严格好氧，浮游球衣菌是微量好氧菌，其适菌胶团细菌是严格好氧，浮游球衣菌是微量好氧菌，其适应性强。当有机废水中溶解氧缺乏时，菌胶团细菌的活性应性强。当有机废水中溶解氧缺乏时，菌胶团细菌的活性受到抑制，但丝状菌如浮游球衣菌、贝日阿托氏菌、发硫受到抑制，但丝状菌如浮游球衣菌、贝日阿托氏菌、发硫菌等仍能正常生长，这些丝状菌的优势生长很容易引起活菌等仍能正常生长，这些丝状菌的优势生长很容易引起活性污泥丝状膨胀。性污泥丝状膨胀。3.可溶性有机物及其种类可溶性有机物及其种类有机物因缺氧不能降解彻底，积累大量有机酸，为丝状细有机物因缺氧不能降解彻底，积累大量有机酸，为丝状细菌创造营养条

33、件，使丝状细菌优势生长。菌创造营养条件，使丝状细菌优势生长。4.有机物浓度（或有机负荷）有机物浓度（或有机负荷）生活污水和食品类等有机废水中，生活污水和食品类等有机废水中，BOD5在在100200mg/L，往往会使浮游球衣菌和菌胶团细菌的数量比例增大，浮，往往会使浮游球衣菌和菌胶团细菌的数量比例增大，浮游球衣菌的数量超过游球衣菌的数量超过60以上，占优势而导致活性污泥丝以上，占优势而导致活性污泥丝状膨胀。状膨胀。（三）活性污泥丝状膨胀的机理（三）活性污泥丝状膨胀的机理呈丝状扩展生长的丝状菌，比表面积大于菌胶团的，对有呈丝状扩展生长的丝状菌，比表面积大于菌胶团的，对有限的营养条件和环境条件的竞争

34、占优势。限的营养条件和环境条件的竞争占优势。优势竞争表现在：优势竞争表现在：1.对溶解氧的竞争对溶解氧的竞争溶解氧水平低时，只有在絮状体表面的微生物得到较多的溶解氧水平低时，只有在絮状体表面的微生物得到较多的溶解氧，絮状体内部多数微生物处于缺氧状态。如果曝气溶解氧，絮状体内部多数微生物处于缺氧状态。如果曝气池溶解氧长期维持在较低水平，明显有利于丝状细菌优势池溶解氧长期维持在较低水平，明显有利于丝状细菌优势生长。生长。2.对可溶性有机物的竞争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生长，容易发生活性低分子糖类和有机酸有利于丝状细菌生长，容易发生活性污泥丝状膨胀。污泥丝状膨胀。3.对氮

35、、磷的竞争对氮、磷的竞争处理生活污水按处理生活污水按BOD5与氮、磷的比为与氮、磷的比为100:5:1进行设计进行设计和运行。如果氮磷比小于此值，丝状细菌大的比表面积和运行。如果氮磷比小于此值，丝状细菌大的比表面积又有利于它与菌胶团争夺氮和磷而优势生长。又有利于它与菌胶团争夺氮和磷而优势生长。4.有机物冲击负荷的影响有机物冲击负荷的影响废水中有机物浓度、组成和流量等发生急剧变化，供氧废水中有机物浓度、组成和流量等发生急剧变化，供氧量不变，氧被大量消耗，溶解氧量降低，丝状细菌处于量不变，氧被大量消耗，溶解氧量降低，丝状细菌处于竞争优势生长。竞争优势生长。二、控制活性污泥丝状膨胀的对策基于上述原理

36、如何基于上述原理如何预防预防污泥膨胀污泥膨胀1.控制溶解氧控制溶解氧溶溶解解氧氧浓浓度度必必须须控控制制2mg/L以以上上。当当水水温温的的变变化化时时，改改变变水水中中溶溶解解性性有有机机物物的的浓浓度度可可以以保保持持溶溶解解氧氧浓浓度度在在2mg/L条条件件。但但在在实实践践中中，这这种种方方法法是是很很难难做做到到的的。通通常常通通过过提提高高曝曝气气力度或从其它角度抑制丝状菌的生长力度或从其它角度抑制丝状菌的生长.2.2.控制有机负荷控制有机负荷活性污泥要保持正常状态，活性污泥要保持正常状态，BOD5污泥负荷在污泥负荷在0.20.3kg/(kgMLSSd)为宜。为宜。3.改革工艺改革

37、工艺将活性污泥法改为生物膜法。将活性污泥法改为生物膜法。浮游球衣菌等丝状微生物去除有机物的能力比较强，浮游球衣菌等丝状微生物去除有机物的能力比较强，对去除有机物是有积极意义的。只是在二次沉淀池中泥水对去除有机物是有积极意义的。只是在二次沉淀池中泥水分离有困难，影响出水水质。分离有困难，影响出水水质。从现在的研究成果来看，控制活性污泥丝状膨胀的最从现在的研究成果来看，控制活性污泥丝状膨胀的最佳办法仍然是：根据活性污泥丝状膨胀致因微生物的生理佳办法仍然是：根据活性污泥丝状膨胀致因微生物的生理特性，用合理的优化工艺创造条件特性，用合理的优化工艺创造条件遏制活性污泥丝状膨胀遏制活性污泥丝状膨胀致因微生

38、物的极度生长致因微生物的极度生长，达到有效控制活性污泥丝状膨胀，达到有效控制活性污泥丝状膨胀的目的。的目的。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废水的处理用于高浓度有机废水的处理，除了更，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，这种处理方式与好氧法相比还有许多其他的独特之处。与好氧法相比还有许多其他的独特之处。厌氧消化法也有活性污泥法和生物膜法厌氧消化法也有活性污泥法和生物膜法。但微生物群落与。但微生物群落与有氧环境中的不同：有氧环境中的不同：专性厌氧菌专性厌氧菌 兼性厌氧菌兼性厌氧菌 厌氧或兼性厌氧的游泳型纤毛虫厌氧或兼性厌

39、氧的游泳型纤毛虫废水的厌氧处理主要用于废水的厌氧处理主要用于高浓度有机废水的前处理高浓度有机废水的前处理;（一）（一）、厌氧法的优点、厌氧法的优点1 1产生的沼气可用于发电或作为能源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，是一种很好的燃料。之间，是一种很好的燃料。以以日排日排COD10t的工厂为例，若的工厂为例，若COD去除去除率为率为80%，甲烷产量为理论的，甲烷产量为理论的80%时，时，则可日产甲烷则可日产甲烷2240m3,其热值相当于其热值相当于3.85t原煤，可发电原煤，可发电5400度电。度电。一、厌氧法的特点一、厌氧法

40、的特点2 2对营养物的需求量少对营养物的需求量少好好氧氧方方法法BOD：N：P=100：5：1，而而厌厌氧氧方方法法为为（350500）：5：1，相相比比而而言言对对N、P的的需需求求要要小小的的多多，因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐。，因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐。3 3产生的污泥量少，运行费用低产生的污泥量少，运行费用低繁殖慢；不需要曝气繁殖慢；不需要曝气 基基于于这这些些优优点点，厌厌氧氧处处理理在在食食品品、酿酿造造、制制糖糖等等工工业业中得到了广泛的应用。但厌氧处理也存在缺点中得到了广泛的应用。但厌氧处理也存在缺点1 1 1 1出水的有机物浓度高于好氧处理；出水的有机

41、物浓度高于好氧处理；发酵分解有机物不完全发酵分解有机物不完全；2 2 2 2对温度变化较为敏感；对温度变化较为敏感；工业中需要设置进水的控温装置，工业中需要设置进水的控温装置，37。3 3 3 3厌氧微生物对有毒物质较为敏感；厌氧微生物对有毒物质较为敏感；但但经经过过毒毒物物驯驯化化处处理理的的厌厌氧氧菌菌对对毒毒物物的的耐耐受受力力常常常常会会极大地提高。极大地提高。4.4.初次启动过程缓慢初次启动过程缓慢,处理时间长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成功，而厌氧处

42、理体系的活性污泥或生物膜一般需要812周周才才可以培育成功可以培育成功 5 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臭气主要是臭气主要是SRB形成的具有臭味的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、有机酸氨气、有机酸等的臭气。同时硫化氢还会与等的臭气。同时硫化氢还会与水中的铁离子等金属离子反应形成水中的铁离子等金属离子反应形成黑色的硫化物黑色的硫化物沉沉淀，使处理后的废水颜色较深，需要添加后处理设淀，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。施，进一步脱色脱臭。（三）、（三）、厌氧活性污泥法厌氧活性污泥法1.厌氧活性污泥的性质和组成厌氧活

43、性污泥的性质和组成由由兼兼性性厌厌氧氧菌菌和和专专性性厌厌氧氧菌菌与与废废水水中中的的有有机机杂杂质质形形成成的的污污泥颗粒。泥颗粒。呈呈灰色灰色至黑色，至黑色，有有生生物物吸吸附附作作用用、生生物物降降解解作作用用和和絮絮凝凝作作用用，有有一一定定的的沉沉降性能；降性能；颗粒厌氧活性污泥的直径在颗粒厌氧活性污泥的直径在0.5mm以上。以上。微生物的组成主要有六种：微生物的组成主要有六种：由由外外到到内内水水解解细细菌菌、发发酵酵细细菌菌、氢氢细细菌菌和和乙乙酸酸菌菌、甲甲烷烷菌菌、硫硫酸酸盐盐还还原原菌菌、厌厌氧氧原原生生动动物物其其中中产产甲甲烷烷丝丝菌菌是是厌厌氧氧活活性性污泥的中心骨架

44、污泥的中心骨架2.厌氧活性污泥净化废水的作用机理厌氧活性污泥净化废水的作用机理复复杂杂污污染染物物的的厌厌氧氧降降解解过过程程可可以以分分为为四四个个阶阶段段水水解解阶阶段段、发发酵酵阶阶段段（又又称称酸酸化化阶阶段段）、产产乙乙酸酸阶阶段段、产产甲甲烷烷阶阶段段（1）水解阶段）水解阶段在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物水解为小分子的有机物在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物水解为小分子的有机物（2 2）发酵阶段发酵阶段 梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌、拟杆菌等拟杆菌等酸化细菌酸化细菌吸收并转化为更为简单的化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、乳酸、二氧合物分泌到细胞外

45、，产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨等化碳、氢气、氨等（3 3 3 3）产乙酸阶段产乙酸阶段产乙酸阶段产乙酸阶段上上一一阶阶段段的的产产物物被被进进一一步步转转化化为为乙乙酸酸、氢氢气气、碳碳酸酸以以及及新新的的细细胞胞物物质质，这这一一阶阶段段的的主主导导细细菌菌是是乙乙酸酸菌菌。同同时时水水中中有有硫硫酸酸盐盐时时，还会有还会有硫酸盐还原菌硫酸盐还原菌参与产乙酸过程。参与产乙酸过程。（4 4 4 4）产甲烷阶段产甲烷阶段产甲烷阶段产甲烷阶段乙乙酸酸、氢氢气气、碳碳酸酸、甲甲酸酸和和甲甲醇醇等等被被甲甲烷烷菌菌利利用用被被转转化化为为甲甲烷烷和以及和以及甲烷菌甲烷菌细胞物质。

46、细胞物质。经经过过这这些些阶阶段段大大分分子子的的有有机机物物就就被被转转化化为为甲甲烷烷、二二氧氧化化碳碳、氢氢气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥。气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥。复杂有机物复杂有机物1 1水解水解 2 2发酵发酵脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸 乙酸乙酸乙酸乙酸 HH2 2+CO+CO2 23 3产乙酸产乙酸 CHCH4 4+CO+CO2 24 4产甲烷产甲烷4 4产甲烷产甲烷3.厌氧活性污泥处理的工艺流程其中厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心其中厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心废废水水调节池调节池热热交交换换器器37厌氧活性厌氧活性污泥反应器污泥反应器气柜气柜沉淀池沉淀

47、池出出水水回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥4.产甲烷菌产生甲烷的机制产甲烷菌产生甲烷的机制（1 1）由酸和醇的甲基形成甲烷）由酸和醇的甲基形成甲烷（2 2）由醇的氧化使二氧化碳还原形成甲烷及有机酸）由醇的氧化使二氧化碳还原形成甲烷及有机酸（3 3）脂肪酸有时用水作还原剂产生甲烷）脂肪酸有时用水作还原剂产生甲烷（4 4）利用氢使二氧化碳还原成甲烷）利用氢使二氧化碳还原成甲烷（5 5）在氢和水存在时，一氧化碳被还原成甲烷。）在氢和水存在时，一氧化碳被还原成甲烷。（四）厌氧生物膜法（四）厌氧生物膜法厌厌氧氧生生物物膜膜反反应应器器主主要要指指厌厌氧氧滤滤器器（AF），它它是是60年年代代末末在在美美

48、国国率率先先发发展展起起来来的的一一种种高高效效厌厌氧氧反反应应器器，反反应器结构如图所示应器结构如图所示1.1.原理原理原理原理厌厌氧氧生生物物膜膜反反应应器器形形式式上上与与好好氧氧生生物物膜膜反反应应器器十十分分相相似似，依依靠靠反反应应器器内内填填料料上上生生长长的的生生物物膜膜与与废废水水的的接接触触降降解解污污染染物物。反反应应器器内内的的厌厌氧氧细细菌菌相相互互合合作作形形成成一一种种共共生生关关系系，在在填填料料表表面面形形成成生生物物膜膜，在在填填料料之之间间形形成成厌厌氧氧污污泥泥，这这其其中中的的微微生生物物经经过过水水解解、发发酵酵、产产乙乙酸酸、产产甲甲烷烷四四个个阶

49、阶段段完完成成有有机机物物的的转转化化。反反应应器器上上部部主主要要是是水水解解细细菌菌和和发发酵酵细细菌菌，下下部部则则主主要要是产乙酸菌和甲烷菌。是产乙酸菌和甲烷菌。2.特点特点（1）处理效率高）处理效率高单单位位体体积积中中的的细细菌菌浓浓度度比比普普通通污污泥泥法法高高出出许许多多，因因而使得反应器的处理能力大为提高，效率大为提高。而使得反应器的处理能力大为提高，效率大为提高。（2）无需污泥分离）无需污泥分离AF内内形形成成的的污污泥泥比比厌厌氧氧活活性性污污泥泥形形成成的的污污泥泥密密度度大、沉降性好，沉淀性较好，很容易分离。大、沉降性好，沉淀性较好，很容易分离。（3）对有毒物质适应

50、能力较强）对有毒物质适应能力较强1.细菌数量很大细菌数量很大，每个细菌所吸附的毒物相对较少，因而总体对于毒物，每个细菌所吸附的毒物相对较少，因而总体对于毒物的耐受能力较强的耐受能力较强2.相对低剂量的毒物浓度比较相对低剂量的毒物浓度比较容易驯化容易驯化出与之相适应的厌氧细菌，从而出与之相适应的厌氧细菌，从而使整个系统耐受有毒物质的能力大为提高。使整个系统耐受有毒物质的能力大为提高。（4）成本高，局部容易堵塞）成本高，局部容易堵塞由于要使用大量的填料，由于要使用大量的填料，因而这种反应器成本较高因而这种反应器成本较高产生的污泥量较大，常常在反应器下部堆积，经常使反应器出现局部的产生的污泥量较大，