第十二章-微生物与环境工程-环境微生物学教学课件.ppt

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1、2023/2/251第十二章第十二章 微生物与环境工程微生物与环境工程2023/2/252第十二章第十二章 微生物与环境工程微生物与环境工程第一节第一节第一节第一节 废水生物处理废水生物处理废水生物处理废水生物处理 一、废水生物处理类型一、废水生物处理类型一、废水生物处理类型一、废水生物处理类型 二、废水好氧生物处理二、废水好氧生物处理二、废水好氧生物处理二、废水好氧生物处理 三、废水厌氧生物处理三、废水厌氧生物处理三、废水厌氧生物处理三、废水厌氧生物处理 四、废水生物脱氮四、废水生物脱氮四、废水生物脱氮四、废水生物脱氮 五、废水生物除磷五、废水生物除磷五、废水生物除磷五、废水生物除磷 202

2、3/2/253第十二章第十二章 微生物与环境工程微生物与环境工程第二节第二节第二节第二节 废气生物处理废气生物处理废气生物处理废气生物处理 一、生物除臭原理一、生物除臭原理一、生物除臭原理一、生物除臭原理 二、生物除臭技术二、生物除臭技术二、生物除臭技术二、生物除臭技术第三节第三节第三节第三节 废物生物处理废物生物处理废物生物处理废物生物处理 一、高温堆肥原理一、高温堆肥原理一、高温堆肥原理一、高温堆肥原理 二、高温堆肥技术二、高温堆肥技术二、高温堆肥技术二、高温堆肥技术 2023/2/254第十二章第十二章 微生物与环境工程微生物与环境工程 根根根根据据据据污污污污染染染染物物物物的的的的形

3、形形形态态态态，环环环环境境境境污污污污染染染染可可可可分分分分为为为为废废废废水水水水污污污污染染染染、废废废废气污染气污染气污染气污染和和和和废物污染废物污染废物污染废物污染等。等。等。等。返回返回返回返回2023/2/256有机物的好氧生物代谢过程有机物的好氧生物代谢过程有机物的好氧生物代谢过程有机物的好氧生物代谢过程（引自郑平，2010）二、废水好氧生物处理二、废水好氧生物处理二、废水好氧生物处理二、废水好氧生物处理 在在在在生生生生物物物物反反反反应应应应中中中中，大大大大部部部部分分分分有有有有机机机机物物物物分分分分解解解解为为为为无无无无机机机机物物物物，小小小小部部部部分分分

4、分有有有有机机机机物物物物质质质质转转转转化化化化成成成成残残残残留留留留有有有有机机机机物物物物。若若若若以以以以CODCOD计计计计，1 1 kg kg CODCOD中中中中有有有有0.86 0.86 kg kg CODCOD分分分分解解解解为为为为无无无无机机机机物物物物，0.14 0.14 kg kg CODCOD转转转转化化化化成成成成残残残残留留留留有有有有机机机机物。物。物。物。每去除每去除每去除每去除1 kg COD1 kg COD需要消耗需要消耗需要消耗需要消耗0.86 kg DO0.86 kg DO。2023/2/257 （一）活性污泥法（一）活性污泥法（一）活性污泥法（一

5、）活性污泥法 活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥法法法法（activated activated sludge sludge processprocess）是是是是以以以以废废废废水水水水中中中中的的的的有有有有机机机机污污污污染染染染物物物物作作作作为为为为培培培培养养养养基基基基，在在在在有有有有氧氧氧氧条条条条件件件件下下下下，对对对对微微微微生生生生物物物物群群群群体体体体进进进进行行行行连连连连续续续续培培培培养养养养，形形形形成成成成活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥，再再再再利利利利用用用用活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥在在在在废废废废水水水水中中中中的的的的凝凝凝凝聚聚聚聚、吸吸

6、吸吸附附附附、氧氧氧氧化化化化、沉沉沉沉淀淀淀淀等等等等作作作作用用用用，去去去去除除除除废废废废水水水水中中中中的的的的有有有有机机机机污污污污染染染染物物物物，使废水得到净化的一种废水处理方法。使废水得到净化的一种废水处理方法。使废水得到净化的一种废水处理方法。使废水得到净化的一种废水处理方法。2023/2/258 活活活活 性性性性 污污污污 泥泥泥泥(activated(activated sludge)sludge)是是是是活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥法法法法净净净净化化化化有有有有机机机机废废废废水水水水的的的的主主主主体体体体。它它它它是是是是由由由由人人人人工工工工培培培培

7、养养养养的的的的好好好好氧氧氧氧微微微微生生生生物物物物及及及及其其其其吸吸吸吸附附附附的的的的有有有有机机机机物物物物组组组组成成成成的的的的生生生生物物物物絮絮絮絮体体体体。由由由由于于于于活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥形形形形似似似似污污污污泥泥泥泥且且且且富富富富有有有有生生生生命命命命力力力力，故而得名。故而得名。故而得名。故而得名。活性污泥活性污泥（引自郑平，个人资料）2023/2/2510 生生生生物物物物性性性性状状状状:活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥中中中中栖栖栖栖息息息息着着着着细细细细菌菌菌菌、酵酵酵酵母母母母菌菌菌菌、放放放放线线线线菌菌菌菌、霉霉霉霉菌菌菌菌、原原

8、原原生生生生动动动动物物物物和和和和后后后后生生生生动动动动物物物物。在在在在活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥中中中中，细细细细菌菌菌菌含含含含量量量量为为为为10107 710108 8个个个个/mL/mL，原原原原生生生生动动动动物物物物含含含含量量量量约约约约10103 3个个个个/mL/mL。这这这这些些些些微微微微生生生生物物物物构构构构成成成成了了了了具具具具有有有有特特特特定定定定功功功功能能能能的的的的微微微微生生生生物物物物生生生生态态态态系系系系统统统统，对对对对污污污污染染染染物物物物有有有有较较较较强强强强的的的的转转转转化化化化能力。能力。能力。能力。2023/2/2

9、511 沉沉沉沉淀淀淀淀和和和和浓浓浓浓缩缩缩缩性性性性状状状状：活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥具具具具有有有有沉沉沉沉淀淀淀淀和和和和浓浓浓浓缩缩缩缩性性性性能能能能，常常常常用污泥沉降比和污泥体积指数来表征。用污泥沉降比和污泥体积指数来表征。用污泥沉降比和污泥体积指数来表征。用污泥沉降比和污泥体积指数来表征。污污污污泥泥泥泥沉沉沉沉降降降降比比比比(sludge(sludge volumevolume，SV):SV):指指指指用用用用筒筒筒筒取取取取100 100 mLmL混混混混合合合合液液液液，静静静静止止止止30 30 minmin后后后后测测测测得得得得的的的的沉沉沉沉淀淀淀淀活

10、活活活性性性性污污污污泥泥泥泥的的的的体体体体积积积积与与与与混混混混合合合合液体积之比，以液体积之比，以液体积之比，以液体积之比，以(%)(%)计。计。计。计。污污污污泥泥泥泥体体体体积积积积指指指指数数数数(sludge(sludge volume volume indexindex，SVI):SVI):指指指指1 1 g g悬悬悬悬浮固体（干重）所占有的体积（湿体积），以浮固体（干重）所占有的体积（湿体积），以浮固体（干重）所占有的体积（湿体积），以浮固体（干重）所占有的体积（湿体积），以(mL/g)(mL/g)计。计。计。计。正常活性污泥特征正常活性污泥特征正常活性污泥特征正常活性污泥

11、特征：SV 30%SV 30%左右、左右、左右、左右、SVI 100 mL/gSVI 100 mL/g左右。左右。左右。左右。2023/2/2513 3.3.净化过程净化过程净化过程净化过程 （1 1）初期吸附）初期吸附）初期吸附）初期吸附 在在在在有有有有机机机机废废废废水水水水与与与与活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥放放放放在在在在一一一一起起起起曝曝曝曝气气气气后后后后，曝曝曝曝气气气气初初初初期期期期（30 30 minmin以以以以内内内内），CODCOD浓浓浓浓度度度度迅迅迅迅速速速速下下下下降降降降。废废废废水水水水与与与与活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥短短短短时时时时间间间间

12、接接接接触触触触即即即即去去去去除除除除大大大大量量量量有有有有机机机机污污污污染染染染物物物物的的的的现现现现象象象象，称称称称为为为为初初初初期期期期吸吸吸吸附附附附。初初初初期期期期吸吸吸吸附附附附的的的的CODCOD去除率可达去除率可达去除率可达去除率可达70%70%以上。以上。以上。以上。2023/2/2515 （2 2）生物转化）生物转化）生物转化）生物转化l l生生生生物物物物氧氧氧氧化化化化(biological(biological oxidation):oxidation):指指指指微微微微生生生生物物物物为为为为了了了了获获获获得得得得合合合合成成成成细细细细胞胞胞胞和和

13、和和维维维维持持持持生生生生命命命命所所所所需需需需的的的的能能能能量量量量，将将将将吸吸吸吸附附附附的的的的有有有有机机机机污污污污染染染染物物物物进进进进行行行行氧氧氧氧化化化化分分分分解的过程。解的过程。解的过程。解的过程。l l生生生生物物物物同同同同化化化化(biologiaclbiologiacl assimilation):assimilation):指指指指微微微微生生生生物物物物利利利利用用用用氧氧氧氧化化化化过过过过程中获得的能量，将有机污染物合成新的细胞物质的过程。程中获得的能量，将有机污染物合成新的细胞物质的过程。程中获得的能量，将有机污染物合成新的细胞物质的过程。程中

14、获得的能量，将有机污染物合成新的细胞物质的过程。l l内内内内源源源源呼呼呼呼吸吸吸吸(endogenous(endogenous respiration):respiration):指指指指微微微微生生生生物物物物氧氧氧氧化化化化分分分分解解解解体体体体内内内内贮贮贮贮存存存存的的的的有有有有机机机机物物物物质质质质或或或或细细细细胞胞胞胞物物物物质质质质来来来来获获获获得得得得维维维维持持持持生生生生命命命命所所所所需需需需的的的的能能能能量量量量的的的的过程。过程。过程。过程。l l稳稳稳稳定定定定化化化化过过过过程程程程:指指指指通通通通过过过过生生生生物物物物反反反反应应应应将将将将

15、有有有有机机机机污污污污染染染染物物物物矿矿矿矿化化化化为为为为简简简简单单单单且且且且稳稳稳稳定的无机物的过程。定的无机物的过程。定的无机物的过程。定的无机物的过程。2023/2/2516 若若若若把把把把有有有有机机机机污污污污染染染染物物物物去去去去除除除除量量量量（BODBOD）看看看看成成成成活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥吸吸吸吸附附附附量量量量(BOD)(BOD)1 1与与与与生生生生物物物物转转转转化化化化稳稳稳稳定定定定量量量量(BOD)(BOD)2 2之之之之和和和和，则则则则在在在在前前前前3030分分分分钟钟钟钟所所所所去去去去除除除除的的的的BODBOD中中中中（82

16、%82%），稳稳稳稳定定定定量量量量占占占占12%12%，吸吸吸吸附附附附量量量量占占占占70%70%，即即即即以以以以吸吸吸吸附附附附为为为为主主主主。到到到到2424小小小小时时时时，BODBOD去去去去除除除除率率率率高高高高达达达达95%95%，其其其其中中中中稳稳稳稳定定定定量量量量升到升到升到升到80%80%，吸附量降至，吸附量降至，吸附量降至，吸附量降至15%15%，即以，即以，即以，即以稳稳稳稳定定定定为为为为主。主。主。主。生物生物生物生物转转转转化所需的化所需的化所需的化所需的时间时间时间时间一般需要一般需要一般需要一般需要6868小小小小时时时时。2023/2/2518

17、（3 3）沉淀分离）沉淀分离）沉淀分离）沉淀分离 采采采采用用用用活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥法法法法处处处处理理理理废废废废水水水水时时时时，不不不不仅仅仅仅要要要要求求求求活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥具具具具有有有有吸吸吸吸附附附附和和和和生生生生物物物物转转转转化化化化功功功功能能能能，还还还还要要要要求求求求活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥具具具具有有有有絮絮絮絮凝凝凝凝沉沉沉沉淀淀淀淀功功功功能能能能。活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥的的的的絮絮絮絮凝凝凝凝沉沉沉沉淀淀淀淀性性性性能能能能与与与与其其其其中中中中微微微微生生生生物物物物所所所所处处处处的的的的生生生生长长长长

18、阶阶阶阶段段段段有有有有关关关关。食食食食物物物物（foodfood）与与与与微微微微生生生生物物物物（microorganismmicroorganism）之之之之比比比比（称称称称F/MF/M）高高高高时时时时，微微微微生生生生物物物物处处处处于于于于对对对对数数数数生生生生长长长长期期期期，对对对对有有有有机机机机物物物物的的的的去去去去除除除除速速速速率率率率较较较较快快快快，但但但但活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥的的的的絮絮絮絮凝凝凝凝沉沉沉沉淀淀淀淀性性性性能能能能较较较较差差差差。F/MF/M逐逐逐逐渐渐渐渐变变变变小小小小后后后后，微微微微生生生生物物物物接接接接近近近近内内

19、内内源源源源呼呼呼呼吸吸吸吸期期期期，活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥的的的的吸吸吸吸附附附附、絮絮絮絮凝凝凝凝和和和和沉沉沉沉淀淀淀淀性性性性能能能能达达达达到到到到最最最最佳状态。佳状态。佳状态。佳状态。2023/2/2519 （4 4）回流与排泥）回流与排泥）回流与排泥）回流与排泥 为为为为了了了了保保保保证证证证处处处处理理理理系系系系统统统统稳稳稳稳定定定定运运运运行行行行，曝曝曝曝气气气气池池池池内内内内应应应应当当当当维维维维持持持持足足足足量量量量的的的的活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥，需需需需将将将将部部部部分分分分从从从从二二二二沉沉沉沉池池池池分分分分离离离离的的的的活

20、活活活性性性性污污污污泥泥泥泥回回回回流流流流到到到到曝曝曝曝气气气气池池池池内内内内。另另另另外外外外，为为为为了了了了保保保保证证证证曝曝曝曝气气气气池池池池内内内内活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥量量量量的的的的相相相相对对对对恒恒恒恒定定定定，也也也也需需需需将将将将部部部部分分分分剩剩剩剩余余余余活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥（excessive excessive activated activated sludgesludge）排排排排出出出出处理系统。处理系统。处理系统。处理系统。2023/2/2520 4.4.污泥膨胀污泥膨胀污泥膨胀污泥膨胀 污污污污泥泥泥泥膨膨膨膨胀胀胀

21、胀(sludge(sludge bulking):bulking):指指指指活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥密密密密度度度度很很很很低低低低而而而而沉沉沉沉淀缓慢的现象。淀缓慢的现象。淀缓慢的现象。淀缓慢的现象。(1)(1)污泥膨胀特征污泥膨胀特征污泥膨胀特征污泥膨胀特征l l丝丝丝丝状状状状菌菌菌菌性性性性污污污污泥泥泥泥膨膨膨膨胀胀胀胀(filamentous(filamentous bulking):bulking):在在在在活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥中中中中，丝丝丝丝状状状状菌菌菌菌生生生生长长长长过过过过快快快快，污污污污泥泥泥泥以以以以丝丝丝丝状状状状菌菌菌菌为为为为主主主主

22、，丝丝丝丝状状状状菌菌菌菌与与与与非非非非丝丝丝丝状状状状菌菌菌菌比比比比例失调，絮体变得松散，沉淀性能恶化，污泥体积膨胀。例失调，絮体变得松散，沉淀性能恶化，污泥体积膨胀。例失调，絮体变得松散，沉淀性能恶化，污泥体积膨胀。例失调，絮体变得松散，沉淀性能恶化，污泥体积膨胀。l l水水水水涨涨涨涨性性性性污污污污泥泥泥泥膨膨膨膨胀胀胀胀(viscous(viscous bulking):bulking):活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥积积积积蓄蓄蓄蓄高高高高黏黏黏黏性性性性的的的的多多多多糖糖糖糖类类类类物物物物质质质质，带带带带有有有有许许许许多多多多氢氢氢氢氧氧氧氧基基基基，与与与与水水水

23、水的的的的结结结结合合合合力力力力很很很很强强强强，是是是是一一一一种种种种十十十十分分分分稳稳稳稳定定定定的的的的亲亲亲亲水水水水胶胶胶胶体体体体。活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥被被被被高高高高黏黏黏黏性性性性多多多多糖糖糖糖类类类类物物物物质质质质覆覆覆覆盖盖盖盖后，体积显著增大，结合水比正常活性污泥高几倍。后，体积显著增大，结合水比正常活性污泥高几倍。后，体积显著增大，结合水比正常活性污泥高几倍。后，体积显著增大，结合水比正常活性污泥高几倍。2023/2/2521 (2)(2)丝状菌性污泥膨胀机理丝状菌性污泥膨胀机理丝状菌性污泥膨胀机理丝状菌性污泥膨胀机理 关于丝状菌性污泥膨胀机理，至

24、今没有取得共识。比关于丝状菌性污泥膨胀机理，至今没有取得共识。比关于丝状菌性污泥膨胀机理，至今没有取得共识。比关于丝状菌性污泥膨胀机理，至今没有取得共识。比表面学说认为：丝状细菌的比表面大于非丝状细菌，对限表面学说认为：丝状细菌的比表面大于非丝状细菌，对限表面学说认为：丝状细菌的比表面大于非丝状细菌，对限表面学说认为：丝状细菌的比表面大于非丝状细菌，对限制性营养物质的吸收具有竞争优势；营养物质供不应求时，制性营养物质的吸收具有竞争优势；营养物质供不应求时，制性营养物质的吸收具有竞争优势；营养物质供不应求时，制性营养物质的吸收具有竞争优势；营养物质供不应求时，丝状细菌的生长和繁殖可超过非丝状细菌

25、而成为活性污泥丝状细菌的生长和繁殖可超过非丝状细菌而成为活性污泥丝状细菌的生长和繁殖可超过非丝状细菌而成为活性污泥丝状细菌的生长和繁殖可超过非丝状细菌而成为活性污泥的优势菌群；丝状细菌松散，导致活性污泥密度下降，造的优势菌群；丝状细菌松散，导致活性污泥密度下降，造的优势菌群；丝状细菌松散，导致活性污泥密度下降，造的优势菌群；丝状细菌松散，导致活性污泥密度下降，造成丝状菌性污泥膨胀。成丝状菌性污泥膨胀。成丝状菌性污泥膨胀。成丝状菌性污泥膨胀。2023/2/2522 （二）生物膜法（二）生物膜法（二）生物膜法（二）生物膜法l l生生生生物物物物膜膜膜膜（biofilmbiofilm）是是是是一一一

26、一层层层层覆覆覆覆盖盖盖盖于于于于填填填填料料料料表表表表面面面面的的的的活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥。由于这层活性污泥较薄、呈膜状，因此被称为由于这层活性污泥较薄、呈膜状，因此被称为由于这层活性污泥较薄、呈膜状，因此被称为由于这层活性污泥较薄、呈膜状，因此被称为“生物膜生物膜生物膜生物膜”。l l生生生生物物物物膜膜膜膜法法法法（biofilmbiofilm processprocess）是是是是指指指指让让让让废废废废水水水水流流流流过过过过填填填填料料料料表表表表面面面面的的的的生生生生物物物物膜膜膜膜，利利利利用用用用生生生生物物物物氧氧氧氧化化化化和和和和相相相相间间间间传传传传

27、质质质质，使使使使废废废废水水水水中中中中有有有有机机机机污污污污染染染染物得到降解的方法。物得到降解的方法。物得到降解的方法。物得到降解的方法。2023/2/2524 （2 2）菌群区域性菌群区域性菌群区域性菌群区域性 在在在在活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥法法法法处处处处理理理理系系系系统统统统中中中中，活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥呈呈呈呈全全全全混混混混合合合合状状状状态态态态；而而而而在在在在生生生生物物物物膜膜膜膜法法法法处处处处理理理理系系系系统统统统中中中中，生生生生物物物物膜膜膜膜的的的的空空空空间间间间位位位位置置置置相相相相对对对对固固固固定定定定，其其其其中中中中的

28、的的的菌菌菌菌群群群群具具具具有有有有区区区区域域域域性性性性；沿沿沿沿废废废废水水水水流流流流向向向向，净净净净化化化化程程程程度度度度不不不不同同同同，优优优优势微生物菌群也不同。势微生物菌群也不同。势微生物菌群也不同。势微生物菌群也不同。2023/2/2525 （3 3）食物链较长食物链较长食物链较长食物链较长 生生生生物物物物膜膜膜膜上上上上不不不不仅仅仅仅栖栖栖栖息息息息着着着着捕捕捕捕食食食食细细细细菌菌菌菌的的的的原原原原生生生生动动动动物物物物，也也也也存存存存在在在在高高高高营营营营养养养养级级级级的的的的后后后后生生生生动动动动物物物物，生生生生物物物物膜膜膜膜中中中中的的

29、的的原原原原生生生生动动动动物物物物和和和和后后后后生生生生动动动动物物物物比比比比例例例例明明明明显显显显高高高高于于于于活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥，生生生生物物物物膜膜膜膜中中中中的的的的食食食食物物物物链链链链也也也也明明明明显显显显长长长长于于于于活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥。由由由由于于于于高高高高营营营营养养养养级级级级的的的的原原原原生生生生动动动动物物物物多多多多，食食食食物物物物链链链链传传传传递递递递中中中中的的的的能能能能量量量量消消消消耗耗耗耗大大大大，故故故故污污污污泥泥泥泥产产产产量量量量较较较较低低低低。生生生生物物物物膜膜膜膜法法法法的的的的污污污污泥

30、泥泥泥产产产产量量量量可可可可比比比比活活活活性性性性污污污污泥法少泥法少泥法少泥法少2020左右。左右。左右。左右。2023/2/2526 （4 4）脱氮菌被固定脱氮菌被固定脱氮菌被固定脱氮菌被固定 硝硝硝硝化化化化细细细细菌菌菌菌生生生生长长长长缓缓缓缓慢慢慢慢。在在在在活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥法法法法处处处处理理理理系系系系统统统统中中中中，这这这这类类类类细细细细菌菌菌菌很很很很容容容容易易易易流流流流失失失失；而而而而在在在在生生生生物物物物膜膜膜膜法法法法处处处处理理理理系系系系统统统统中中中中，硝硝硝硝化化化化细细细细菌菌菌菌被被被被持持持持留留留留在在在在生生生生物物物

31、物膜膜膜膜内内内内，不不不不易易易易流流流流失失失失。在在在在生生生生物物物物膜膜膜膜内内内内常常常常有有有有厌厌厌厌氧氧氧氧微微微微域域域域，可可可可发发发发生生生生脱脱脱脱氮氮氮氮作作作作用用用用。生生生生物物物物膜膜膜膜法法法法的的的的脱脱脱脱氮氮氮氮效效效效率率率率明明明明显显显显高高高高于于于于活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥法。法。法。法。2023/2/2528 2.2.生物膜微生物组成生物膜微生物组成生物膜微生物组成生物膜微生物组成l l 生生生生物物物物膜膜膜膜生生生生物物物物：以以以以菌菌菌菌胶胶胶胶团团团团细细细细菌菌菌菌为为为为主主主主，辅辅辅辅以以以以浮浮浮浮游游游游球

32、球球球衣衣衣衣菌菌菌菌、藻藻藻藻类等，具有净化废水的功能。类等，具有净化废水的功能。类等，具有净化废水的功能。类等，具有净化废水的功能。l l 生生生生物物物物膜膜膜膜面面面面生生生生物物物物：主主主主要要要要由由由由固固固固着着着着型型型型纤纤纤纤毛毛毛毛虫虫虫虫（如如如如钟钟钟钟虫虫虫虫）及及及及游游游游泳泳泳泳型型型型纤纤纤纤毛毛毛毛虫虫虫虫（如如如如斜斜斜斜管管管管虫虫虫虫）组组组组成成成成，具具具具有有有有加加加加快快快快净净净净化化化化速速速速度度度度，提提提提高高高高处处处处理效率的功能。理效率的功能。理效率的功能。理效率的功能。l l 滤滤滤滤池池池池扫扫扫扫除除除除生生生生物

33、物物物：主主主主要要要要由由由由轮轮轮轮虫虫虫虫、纤纤纤纤毛毛毛毛虫虫虫虫、寡寡寡寡毛毛毛毛虫虫虫虫等等等等组组组组成成成成，具有去除滤池污泥、防止污泥集聚和堵塞的功能。具有去除滤池污泥、防止污泥集聚和堵塞的功能。具有去除滤池污泥、防止污泥集聚和堵塞的功能。具有去除滤池污泥、防止污泥集聚和堵塞的功能。2023/2/2529 3.3.生物膜的净化机理生物膜的净化机理生物膜的净化机理生物膜的净化机理 生生生生物物物物膜膜膜膜表表表表面面面面吸吸吸吸持持持持着着着着一一一一层层层层薄薄薄薄薄薄薄薄的的的的污污污污水水水水，称称称称为为为为附附附附着着着着水水水水层层层层或或或或结结结结合合合合水水水

34、水层层层层，其其其其外外外外是是是是自自自自由由由由流流流流动动动动的的的的污污污污水水水水，称称称称为为为为运运运运动水层动水层动水层动水层。生物膜净化机理生物膜净化机理生物膜净化机理生物膜净化机理（引自郑平，2002）2023/2/2531l l 生生生生物物物物膜膜膜膜成成成成长长长长。随随随随着着着着有有有有机机机机物物物物的的的的降降降降解解解解，生生生生物物物物膜膜膜膜得得得得到到到到发发发发展展展展。初初初初期期期期生生生生物物物物膜膜膜膜呈呈呈呈好好好好氧氧氧氧性性性性。生生生生物物物物膜膜膜膜增增增增厚厚厚厚后后后后，氧氧氧氧气气气气向向向向膜膜膜膜内内内内的的的的扩扩扩扩散

35、散散散受受受受到到到到限限限限制制制制。生生生生物物物物膜膜膜膜分分分分化化化化出出出出外外外外部部部部的的的的好好好好氧氧氧氧层层层层和和和和内内内内部部部部的的的的厌厌厌厌氧氧氧氧层层层层。生生生生物膜的分化有利于多种生物共存。物膜的分化有利于多种生物共存。物膜的分化有利于多种生物共存。物膜的分化有利于多种生物共存。2023/2/2532l l 生生生生物物物物膜膜膜膜老老老老化化化化。随随随随着着着着生生生生物物物物膜膜膜膜不不不不断断断断增增增增厚厚厚厚，厌厌厌厌氧氧氧氧区区区区逐逐逐逐渐渐渐渐扩扩扩扩大大大大，微微微微生生生生物物物物获获获获得得得得营营营营养养养养物物物物质质质质越

36、越越越加加加加困困困困难难难难，最最最最后后后后导导导导致致致致生生生生物物物物膜膜膜膜老老老老化化化化、剥剥剥剥落，重新形成生物膜。落，重新形成生物膜。落，重新形成生物膜。落，重新形成生物膜。2023/2/2533返回返回返回返回细胞细胞多糖固体表面附着附着一部分细胞黏附于固体表面生长生长细胞繁殖生长分泌多糖类物质发展发展细胞数量变多多糖类物质增多生物膜的形成与发展生物膜的形成与发展生物膜的形成与发展生物膜的形成与发展（引自Madigan M T et al,2006）2023/2/2534 三、废水厌氧生物处理三、废水厌氧生物处理三、废水厌氧生物处理三、废水厌氧生物处理 （一）厌氧生物处理

37、过程（一）厌氧生物处理过程（一）厌氧生物处理过程（一）厌氧生物处理过程 厌厌厌厌氧氧氧氧生生生生物物物物处处处处理理理理(又又又又称称称称厌厌厌厌氧氧氧氧消消消消化化化化)过过过过程程程程实实实实质质质质上上上上是是是是厌厌厌厌氧氧氧氧微微微微生生生生物物物物以以以以生生生生理理理理群群群群为为为为单单单单位位位位组组组组成成成成食食食食物物物物网网网网，对对对对有有有有机机机机物物物物进进进进行行行行协协协协同同同同代代代代谢谢谢谢的的的的过过过过程。程。程。程。2023/2/2535 1.1.水解发酵作用水解发酵作用水解发酵作用水解发酵作用 糖糖糖糖类类类类、蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质和和和

38、和脂脂脂脂肪肪肪肪是是是是常常常常见见见见的的的的有有有有机机机机污污污污染染染染物物物物。能能能能够够够够分分分分解解解解这这这这些些些些有有有有机机机机物物物物的的的的微微微微生生生生物物物物种种种种类类类类很很很很多多多多，主主主主要要要要有有有有淀淀淀淀粉粉粉粉分分分分解解解解菌菌菌菌、纤纤纤纤维维维维素素素素分分分分解解解解菌菌菌菌、脂脂脂脂肪肪肪肪分分分分解解解解菌菌菌菌、蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质分分分分解解解解菌菌菌菌、丙丙丙丙酸酸酸酸产产产产生生生生菌菌菌菌、丁丁丁丁酸酸酸酸产产产产生生生生菌菌菌菌、乳乳乳乳酸酸酸酸产产产产生生生生菌菌菌菌、酒酒酒酒精精精精产产产产生生生生菌菌

39、菌菌等等等等。它它它它们们们们可可可可合合合合成成成成水水水水解解解解酶酶酶酶（淀淀淀淀粉粉粉粉酶酶酶酶、纤纤纤纤维维维维素素素素酶酶酶酶、脂脂脂脂肪肪肪肪酶酶酶酶、蛋蛋蛋蛋白白白白酶酶酶酶等等等等），在在在在体体体体外外外外将将将将这些大分子分解为单体，再吸收至体内进行发酵作用。这些大分子分解为单体，再吸收至体内进行发酵作用。这些大分子分解为单体，再吸收至体内进行发酵作用。这些大分子分解为单体，再吸收至体内进行发酵作用。2023/2/2536 2.2.产氢产乙酸作用产氢产乙酸作用产氢产乙酸作用产氢产乙酸作用 乙乙乙乙酸酸酸酸是是是是产产产产甲甲甲甲烷烷烷烷的的的的重重重重要要要要前前前前体体

40、体体，它它它它除除除除了了了了来来来来自自自自发发发发酵酵酵酵细细细细菌菌菌菌对对对对复复复复杂杂杂杂有有有有机机机机物物物物的的的的水水水水解解解解发发发发酵酵酵酵外外外外，主主主主要要要要来来来来自自自自产产产产氢氢氢氢产产产产乙乙乙乙酸酸酸酸菌菌菌菌对对对对各各各各种种种种水水水水解解解解发发发发酵酵酵酵产产产产物物物物的的的的继继继继续续续续分分分分解解解解。产产产产氢氢氢氢产产产产乙乙乙乙酸酸酸酸菌菌菌菌可可可可把把把把含含含含偶偶偶偶数数数数碳碳碳碳的的的的脂脂脂脂肪肪肪肪酸酸酸酸降降降降解解解解为为为为乙乙乙乙酸酸酸酸和和和和氢氢氢氢，把把把把含含含含奇奇奇奇数数数数碳碳碳碳的的

41、的的脂脂脂脂肪肪肪肪酸酸酸酸降降降降解解解解为为为为乙乙乙乙酸酸酸酸、丙丙丙丙酸酸酸酸和和和和氢氢氢氢。沃沃沃沃氏氏氏氏互互互互营营营营杆杆杆杆菌菌菌菌（Syntrophobacter Syntrophobacter woliniiwolinii）则则则则可把丙酸进一步降解为乙酸。可把丙酸进一步降解为乙酸。可把丙酸进一步降解为乙酸。可把丙酸进一步降解为乙酸。2023/2/2537 厌氧生物处理过程中的电子流（以厌氧生物处理过程中的电子流（以厌氧生物处理过程中的电子流（以厌氧生物处理过程中的电子流（以CODCOD计）计）计）计）（引自郑平，2010）2023/2/2538 3.3.产甲烷作用产甲

42、烷作用产甲烷作用产甲烷作用 产产产产甲甲甲甲烷烷烷烷菌菌菌菌位位位位于于于于食食食食物物物物网网网网末末末末端端端端，在在在在有有有有机机机机物物物物的的的的厌厌厌厌氧氧氧氧生生生生物物物物处处处处理理理理中中中中起起起起着着着着关关关关键键键键作作作作用用用用。经经经经过过过过产产产产甲甲甲甲烷烷烷烷作作作作用用用用，各各各各种种种种基基基基质质质质上上上上脱脱脱脱下下下下的的的的氢氢氢氢被被被被汇汇汇汇入入入入甲甲甲甲烷烷烷烷中中中中，不不不不仅仅仅仅为为为为发发发发酵酵酵酵细细细细菌菌菌菌和和和和产产产产氢氢氢氢产产产产乙乙乙乙酸酸酸酸菌菌菌菌解解解解除除除除了了了了氢氢氢氢抑抑抑抑制制

43、制制，从从从从而而而而保保保保证证证证了了了了上上上上游游游游反反反反应应应应的的的的顺顺顺顺利利利利进进进进行行行行，而而而而且且且且通通通通过过过过对对对对甲甲甲甲烷烷烷烷的简易分离实现了对有机污染物的彻底去除。的简易分离实现了对有机污染物的彻底去除。的简易分离实现了对有机污染物的彻底去除。的简易分离实现了对有机污染物的彻底去除。2023/2/2539 产甲烷菌产甲烷菌产甲烷菌产甲烷菌（引自Madigan M T et al,2006）2023/2/2540 4.4.同型产乙酸作用同型产乙酸作用同型产乙酸作用同型产乙酸作用 一一一一些些些些同同同同型型型型产产产产乙乙乙乙酸酸酸酸细细细细菌

44、菌菌菌可可可可将将将将二二二二氧氧氧氧化化化化碳碳碳碳和和和和氢氢氢氢气气气气合合合合成成成成乙乙乙乙酸酸酸酸。理理理理论论论论上上上上，同同同同型型型型产产产产乙乙乙乙酸酸酸酸作作作作用用用用也也也也是是是是厌厌厌厌氧氧氧氧生生生生物物物物处处处处理理理理过过过过程程程程的的的的一一一一个个个个环环环环节节节节。但迄今为止，这方面的研究尚不多见。但迄今为止，这方面的研究尚不多见。但迄今为止，这方面的研究尚不多见。但迄今为止，这方面的研究尚不多见。2023/2/2541温度温度温度温度对厌对厌对厌对厌氧生物氧生物氧生物氧生物处处处处理的影响理的影响理的影响理的影响（引自郑平和冯孝善，2006）

45、（二）厌氧生物处理条件（二）厌氧生物处理条件（二）厌氧生物处理条件（二）厌氧生物处理条件 1.1.温度温度温度温度l l 中中中中温温温温性性性性厌厌厌厌氧氧氧氧消消消消化化化化菌菌菌菌的的的的最最最最适适适适生长温度约为生长温度约为生长温度约为生长温度约为3535。l l 高高高高温温温温性性性性厌厌厌厌氧氧氧氧消消消消化化化化菌菌菌菌的的的的最最最最适适适适生长温度约为生长温度约为生长温度约为生长温度约为5353。/g g L L-1 1 d d-1 12023/2/2542微生物最适生微生物最适生微生物最适生微生物最适生长长长长pHpH与最适代与最适代与最适代与最适代谢谢谢谢pHpH（菌

46、体比生菌体比生菌体比生菌体比生长长长长速率；速率；速率；速率；Q Qp p产产产产物比生成速率）物比生成速率）物比生成速率）物比生成速率）（引自郑平和冯孝善，2006）2.pH 2.pH 在在在在厌厌厌厌氧氧氧氧消消消消化化化化微微微微生生生生物物物物中中中中，产产产产甲甲甲甲烷烷烷烷菌菌菌菌对对对对 pHpH敏敏敏敏 感感感感，如如如如 果果果果pHpH低低低低于于于于6.86.8或或或或高高高高于于于于7.87.8，产产产产 甲甲甲甲 烷烷烷烷 菌菌菌菌 的的的的生生生生长长长长就就就就会会会会受受受受到到到到抑抑抑抑制制制制。应应应应 将将将将 pHpH控控控控 制制制制 在在在在6.8

47、7.86.87.8范围范围范围范围。2023/2/2543 3.3.养分养分养分养分 厌厌厌厌氧氧氧氧消消消消化化化化微微微微生生生生物物物物对对对对碳碳碳碳、氮氮氮氮、磷磷磷磷等等等等营营营营养养养养物物物物质质质质的的的的要要要要求求求求低低低低于于于于好好好好氧氧氧氧微微微微生生生生物物物物。BODBOD5 5:N:P:N:P可可可可控控控控制制制制在在在在200:5:1200:5:1。但但但但是是是是，许许许许多多多多厌厌厌厌氧氧氧氧消消消消化化化化菌菌菌菌含含含含有有有有独独独独特特特特的的的的辅辅辅辅酶酶酶酶，对对对对微微微微量量量量元元元元素素素素有有有有特特特特殊殊殊殊要要要要

48、求求求求，宜宜宜宜补补补补充镍、钴、钼等微量元素充镍、钴、钼等微量元素充镍、钴、钼等微量元素充镍、钴、钼等微量元素。2023/2/2544毒物毒物毒物毒物浓浓浓浓度度度度对对对对生物反生物反生物反生物反应应应应速率的影响速率的影响速率的影响速率的影响（引自郑平和冯孝善，2006）4.4.毒物毒物毒物毒物 许许许许多多多多毒毒毒毒物物物物会会会会抑抑抑抑制制制制厌厌厌厌氧氧氧氧菌菌菌菌的的的的生生生生长长长长和和和和代代代代谢谢谢谢，使使使使厌厌厌厌氧氧氧氧消消消消化化化化过过过过程程程程遭遭遭遭到到到到损损损损害害害害。毒毒毒毒物物物物可可可可以以以以是是是是无无无无机机机机物物物物，可可可可

49、以以以以是是是是有有有有机机机机物物物物，也也也也可可可可以以以以是是是是某某某某些些些些人人人人工工工工合合合合成成成成的的的的有有有有机机机机物物物物。硫硫硫硫化化化化物物物物和和和和氨氨氨氨是是是是厌厌厌厌氧氧氧氧系系系系统统统统中最常见的毒物中最常见的毒物中最常见的毒物中最常见的毒物。2023/2/2545 5.5.厌氧环境厌氧环境厌氧环境厌氧环境 厌厌厌厌氧氧氧氧消消消消化化化化微微微微生生生生物物物物对对对对氧氧氧氧敏敏敏敏感感感感。厌厌厌厌氧氧氧氧生生生生物物物物处处处处理理理理装装装装置置置置必必必必须须须须密密密密封封封封，防防防防止止止止空空空空气气气气进进进进入入入入。在

50、在在在密密密密封封封封装装装装置置置置内内内内，兼兼兼兼性性性性厌厌厌厌氧氧氧氧菌菌菌菌消消消消耗耗耗耗溶溶溶溶解解解解氧氧氧氧可可可可形形形形成成成成厌厌厌厌氧氧氧氧环环环环境境境境。通通通通常常常常，高高高高温温温温发发发发酵酵酵酵的的的的氧氧氧氧化化化化还还还还原原原原电电电电势势势势为为为为560 560 600mV600mV，中温发酵为，中温发酵为，中温发酵为，中温发酵为300 300 350mV350mV。2023/2/2546 （三）上流式厌氧污泥床工艺（三）上流式厌氧污泥床工艺（三）上流式厌氧污泥床工艺（三）上流式厌氧污泥床工艺 上上上上 流流流流 式式式式 厌厌厌厌 氧氧氧氧