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通通常常低低浓浓度度（COD1500mg/L）的的有有机机污污染染物物废废水水适适合用好氧处理合用好氧处理n对对于于高高浓浓度度有有机机污污废废水水（COD1500mg/L）用用厌厌氧氧处处理更为适宜。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有有机机物物浓浓度度过过高高，好

2、好氧氧生生物物代代谢谢迅迅速速，水水中中溶溶解解氧氧难难以以即即时时供供应应，好好氧氧生生物物生生长长受受限限，很很难难保保证证处处理理质质量量，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。把吸收的部分有机物氧化成

3、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。好氧处同可分为附着生长型和悬浮生长型两类。好氧处理中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。悬浮生长型悬浮生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微生物在设备中呈

4、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微微生生物物附附着着于于其其他他物物体体表表面面上上成成薄薄膜膜状状，与与污污废废水水接接触触使使之之净净化化的的方法。方法。12.1.2 好氧活性污泥法好氧活性污泥法 好好氧氧活活性性污污泥泥法法又又叫叫曝曝气气法法，最最早早由由英英国国人人于于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。什么是好氧活性污泥什么是好氧活性污泥什么是好氧活性污泥什么是好氧活性污泥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

5、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兼有少量的厌氧微生物)与污与污(废废)水中有机的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和无机固体物混凝交织在一起，形成的絮状体或称绒粒。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例例如如，如如果果向向一一桶桶含含粪粪便便污污水水中中不不断断地地加加入入空空气气，并并持持续续维维持持水水中中的的溶溶解解氧氧，那那么么经经过过一一段段时时间间后后，就就会会产产生生褐褐色色絮絮花花状状的的泥泥粒粒，在在显显微微镜镜下下会会看看到到，污污泥泥里里充充满满了了各各种种各各样样的的微微生生物物，这这就就是是典典型型

6、的的好好氧氧活活性性污污泥。泥。（1）好氧活性污泥中的微生物）好氧活性污泥中的微生物n活活性性污污泥泥的的微微生生物物主主要要有有细细菌菌，另另外外还还有有酵酵母母的的、霉霉菌菌、放放线线菌菌、藻藻类类、原原生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中中心心是是能能起起絮絮凝凝作作用用的的细细菌菌形形成成菌菌胶胶团团，在在其其上上生生长长着着其其他他微微生生物物。如如酵酵母母菌菌、霉霉菌菌、放放线线菌菌、藻藻类类、原原生生动动物物和和某某些些微微型型后后生生动动物物(轮轮虫虫及及线虫等线虫等)。菌胶团的生物意义菌胶团的生物意义n 形成了一个稳定的细菌共生体性；形成了一个稳定的细

7、菌共生体性；n菌菌胶胶团团吸吸附附的的大大分分子子有有机机物物被被表表层层的的细细菌菌首首先先水水解解吸吸收收，代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另另一一方方面面随随着着颗颗粒粒化化由由表表及及里里，局局部部的的氧氧浓浓度度逐逐渐渐减减少少，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

8、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菌菌胶胶团团中中的的结结构构多多糖糖，不不仅仅是是其其骨骨架架，还还是是细细菌菌们们的的储储备备碳碳源源。当当环环境境中中的的营营养养物物匮匮乏乏时时，这这些些多多糖糖被被细细菌菌作作为为碳碳源源使使用用，虽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因因此此菌菌胶胶团团

9、的的形形成成是是细细菌菌们们为为维维护护共共同同利利益益的的共共生生产产物物，对对于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。菌胶团中的细菌菌胶团中的细菌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

10、定工业废物起主要降解作用的细菌活性污泥中的其它微生物n在在菌菌胶胶团团上上层层居居住住的的是是放放线线菌菌、真真菌菌及及原原生生动动物物、后后生生动动物物。它它们们的的数数量量相相比比较较细细菌菌而而言言要要少少得得多多，通通常常包包括括少少量量的的球球衣衣菌菌、诺诺卡卡氏氏菌菌、发发硫硫菌菌、头头孢孢霉霉、地地霉霉菌菌、酵酵母母菌菌等等，以以及及原原生生动动物物中中的的钟钟虫虫、盖盖纤纤虫虫、等等枝枝虫虫、草草履履虫虫和和原原生生动动物物中中的的轮轮虫虫。这这些些微微生生物物与与菌菌胶胶团团细细菌菌构构成成了了稳稳定定的的生生态态体体系系，它它们们之之间间存存在在着着复复杂杂的的相相互互关关

11、系系，它它们们的的种种类类、数数量量随随营营养养条条件件(废废水水种种类类、化化学学组组成成、浓浓度度)、温温度度、供供氧氧、pH等等环环境境条件改变也在不停的发生着变化。条件改变也在不停的发生着变化。（2）好氧活性污泥的净化机理）好氧活性污泥的净化机理 活活性性污污泥泥法法的的净净化化机机理理有有活活性性污污泥泥对对有有机机物物的的吸吸附附、被被吸吸附附有有机机物物的的氧氧化化和和同同化化、活活性性污污泥泥絮絮体体的的沉沉淀淀和和分分离离、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

12、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

13、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

14、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

15、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泥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法就是利用微生物增殖处于从衰减增殖期衰减增殖期到内源呼吸期到内源呼吸期来处理废水的。来处理废水的。n由由上上图图可可以以看看出出，活活性性污污泥泥颗颗粒粒中中微微生生物物之之间间的的关关系是食物链的关系。系是食物链的关系。n好好氧氧活活性性污污泥泥由由于于是是由由有有生生命命的的微微生生物物组组成成，能能自自我我繁繁殖殖，有有生生物物“活活性性”，因因而而可可以以连连续

16、续反反复复使使用用，而而化化学学药药剂剂只只能能一一次次使使用用，故故活活性性污污泥泥比比化化学学混混凝凝剂优越。剂优越。n可可以以降降解解水水中中的的溶溶解解性性有有机机物物，这这也也是是物物理理化化学学方方法难以做到的。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

17、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活性污泥活性污泥或或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行用于判断活性污泥的净化能力及运行管理情况的微生物称为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

18、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(中中间污泥性生物间污泥性生物)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

19、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

20、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 好好氧氧活活性性污污泥泥法法的的处处理理工工艺艺很很多多，最最为为普普遍遍使使用用的的活活性污泥法工艺如下图性污泥法工艺如下图 废废水水先先通通过过初初沉沉池池，除除掉掉一一些些悬悬浮浮固固体体，然然后后进进入入一一个个有有曝曝气气装装置置的的构构筑筑物物，活活性性污污泥泥就就在在这这种种装装置置中中将将废废水水中中的的BOD降降解解掉掉，并并产产生生新新的的活活性性污污泥泥。设设计计适适当当的的曝曝气气池池尺尺寸寸使使废废水水在在池池中中停停留留足足够够长长的的时时间间，使使BOD降降到到一一定定程程度度后后

21、，流流入入二二次次沉沉淀淀池池，进进行行固固液液分分离离，上上清清液液排排放放，沉沉淀淀下下来来的的污污泥泥一一部部分分回回流流到到曝曝气气池池中中，一一部分作为剩余污泥而排放。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。SBR SBR 工艺工艺 也也称称间间歇歇曝曝气气活活性性污污泥

22、泥法法或或序序批批式式活活性性污污泥泥法法（英英文文简简称称SBR法法）是是国国内内外外近近年年来来开发的一种活性污泥法。开发的一种活性污泥法。它它的的工工艺艺特特点点是是将将曝曝气气池池与与沉沉淀淀池池合合而而为为一一，生生化化反反应应呈呈分分批批进进行行。基基本本周周期期可可由由进进水水、反反应应、沉沉降降、排排水水和和闲闲置置五五个个阶阶段段组组成成。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。AB两

23、段活性污泥法两段活性污泥法 简简称称AB法法：A段段(吸吸附附段段)和和B段段(生生物物降降解段解段)。氧化沟氧化沟 又又称称循循环环曝曝气气池池。氧氧化化沟沟把把环环形形反反应应池池用用作作生生物物反反应应池池，污污水水混混合合液液在在该该池池中中以以一一条条闭闭合合式式曝曝气气渠渠道道进进行行连连续续循循环。环。氧氧化化沟沟通通常常在在延延时时曝曝气气条条件件下下使使用用，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好好氧氧生生物物膜膜法法依依靠靠于于让让颗颗粒粒表表面面附附着着的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世世

24、纪纪60年年代代以以后后，由由于于新新型型合合成成材材料料的的大大量量生生产产和和环环境境保保护护对对于于水水要要求求的的进进一一步步提提高高，生生物物膜膜法法又又获获得得了了新新的的发发展展。好好氧氧生生物物膜膜法法构构筑筑物物有有普普通通滤滤池池、高高负负荷荷生生物物滤滤池池、塔塔式式生生物物滤滤池池，还还有有生生物物转转盘盘、接接触触氧氧化化法法(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

25、、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。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

26、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

27、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

28、，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

29、使用人工塑料滤料，即塔式生物滤池。塔式生物滤池。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

30、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解氧含量增的过饱和溶解氧使池内的溶解氧含量增加。加。好氧生物膜的培养好氧生物膜的培养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

31、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

32、，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

33、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。氧氧化化塘塘的的工工艺艺是是特特殊殊的的活活性性污污泥泥法法，是是一一种种人人工工的的、接接近近自自然然生生态态系系统统的的活活性性污污泥泥法法。在在氧氧化化塘塘内内，藻藻类类和细菌共存于同一环境中，保持互生关系

34、。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。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

35、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

36、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n n提问：优点有哪些？提问：优点有哪些？提问：优点有哪些？提问：优点有哪些？n n1 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。以日排以日排COD10t的工厂为例，若的工厂为例，若COD去除率为去除率为80%，甲烷产量为，甲烷产量为理论的理论的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原煤，

37、可原煤，可发电发电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、和大量污泥，和大量污泥，厌氧处理在经济性上要优于好氧处理。厌氧处理在经济性上要优于好氧处理。2 2 2 2设备负荷大，占地少设备负荷大，占地少设备负荷大，占地少设备负荷大，占地少n厌厌氧氧反反应应器器容容积积负负荷荷比比好好氧氧法法要要高高得得多多，单单位位反反应应容容器器的的有有机机物物去去除除量量也也因因此此要要高高得得多多，因因此此处处理理同同样样的的废废水水，所所用用的的设设备备就可以小得多。就可以小得多。3 3 3 3对营养物的需求量少对营养物的需求量少对营养物的需求量少对营养物的需求量少n

38、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，因因此此厌厌氧氧处处理理时时可可以以不添加或少添加营养盐。不添加或少添加营养盐。4 4 4 4产生的污泥量少，运行费用低产生的污泥量少，运行费用低产生的污泥量少，运行费用低产生的污泥量少，运行费用低n由由于于厌厌氧氧菌菌产产能能效效率率很很低低，需需要要降降解解比比好好氧氧菌菌多多得得多多的的营营养养物物才才能能合合成成相相同同数数量量的的细细胞胞物物质质，因因而而产产生生的的污污泥泥量量比比其其好好氧氧处处理理少少许许多多；另另一一方方面面

39、厌厌氧氧处处理理时时不不需需要要曝曝气气，节节省省了了曝曝气气系系统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中得得到到了了广泛的应用。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n n提问：？提问：？提问：？提问：？n n1 1 1 1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；n n2 2 2 2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。n n3 3 3 3厌氧微

40、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；n较较低低的的有有毒毒物物浓浓度度就就会会引引起起厌厌氧氧处处理理的的失失败败，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对毒物的耐受力常常会极大地提高。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 n提问：？提问：？提

41、问：？提问：？n这是由于厌氧菌增殖缓慢的缘故。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

42、法处理，处理废水是可根据需要采用好氧方法或厌氧方法处理，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、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12.2.2 废水厌氧降解机理废水厌氧降解机理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 n1 1水解发酵阶段水解发酵阶段水解发酵阶段水解发酵阶段n水水解解阶阶段段

43、大大分分子子的的有有机机物物在在细细菌菌胞胞外外酶酶的的作作用用下下水水解解为为小小分分子子的的有有机机物物的的阶阶段段，如如蛋蛋白白质质被被水水解解为为氨氨基基酸酸，淀淀粉粉、纤纤维维酸酸被被水水解解为为葡葡萄萄糖糖等等；被被梭梭状状芽芽孢孢杆杆菌菌、拟拟杆杆菌菌等等等等酸酸化化细细菌菌吸吸收收并并转转化化为为更更为为简简单单的的化化合合物物分分泌泌到到细细胞胞外外，产产物物有有挥挥发发性性脂脂肪肪酸酸、醇醇类类、乳乳酸酸、二二氧氧化化碳碳、氢氢气气、氨氨、硫硫化化氢氢等等，与与此此同同时时酸酸化化细细菌菌也也利利用用部部分分物物质质化化成成新新的的细细胞胞物物质质。硫硫酸酸盐盐还还原原菌菌

44、利利用用其其它它细细菌菌产产生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。2 2 2 2产乙酸阶段产乙酸阶段 在在此此阶阶段段，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，还会有硫酸盐还原菌参与产乙酸过程。还会有硫酸盐还原菌参与产乙酸过程。3 3 3 3产甲烷阶段产甲烷阶段 这这一一阶阶段段，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为甲烷和以及甲

45、烷菌细胞物质。化为甲烷和以及甲烷菌细胞物质。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。12.2.3 废水厌氧生物处理工艺废水厌氧生物处理工艺(1)厌氧生物滤池厌氧生物滤池（AF）厌厌氧氧生生物物滤滤池池与与好好氧氧生生物物滤滤池池结结构构和和原原理理十十分分相相似似，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，

46、在在填填料料表表面面形形成成生生物物膜膜，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、产产甲甲烷烷三三个个阶阶段段完完成成有有机机物物的转化。的转化。厌厌氧氧生生物物滤滤池池包包括括上上流流式式生生物物滤滤池池和和下下流流式式生生物物滤池。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

47、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

48、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）这这种种反反应应器器中中，废废水水从从底底部部均均匀匀进进入入，向向上上运运动动。反反应应器器下下部部是是浓浓度度较较高高的的污污泥泥床床，上上部部是是浓浓度度较较低低的的悬悬浮浮污污泥泥床床。有有机机污污染染物物在在污污泥泥床床转转化化为为甲甲烷烷和和二二氧氧化化碳碳。反反应应器器上上部部设设置置一一个个专专门门的的气气液液固固三三相相分分离离器器，使使污污泥泥回回到到下下面面的的反反应应区区内内，上上清清液液从从上上部部排排出出，气气体体则则在在三三相

49、相分分离离器器下下面面进进入入气气室室而而排排出出。这这种种反反应应器器不不需需要要搅搅拌拌装装置置，反反应应产产生生的的甲甲烷烷气气体体的的微微小小气气泡泡对对体体系系起起着着缓缓和和的的搅搅拌拌作作用用，这这种种方方法法三三相相分分离离效效果果较较好好，同同时时可可以以进进行行很很高高有有机机负负荷荷的的废废水水处处理理且且去除效率高，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。采用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，反应器较大的高度与直径比和大的回流比，反应器中颗粒污泥床

50、处于部分或全部中颗粒污泥床处于部分或全部“膨胀化膨胀化”的的状态。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。EGSB反应反应器正在研制中，尚未有生产规模的器正在研制中，尚未有生产规模的EGSB投投入使用。入使用。12.3.1 水体的富营养化概述水体的富营养化概述 (1)水体富营养化及其机理水体富营养化及其机理 水体富营养化水体富营养化是水体中摄入过多营养物质是水体中摄入过多营养物质而造成富营养的过程，既发生在淡水湖和水库而造成富营养的过程，既发生在淡水湖和水库中，也发生在流动水体、江河、沿海海水中。中，也发生在流动水体、江河、沿海海水中。水体富营养化发生在近海，藻类大水体富营养