环境微生物学讲.ppt

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1、第八章第八章污水的生物处理污水的生物处理第一节第一节概述概述一、水体污染及其危害一、水体污染及其危害（一）我国水体污染的现状（一）我国水体污染的现状污水是指生活与生产活动中排放水的总称，是水环境污水是指生活与生产活动中排放水的总称，是水环境污染的主要污染源之一。污染的主要污染源之一。（二）污水中化学污染物的特点及其危害（二）污水中化学污染物的特点及其危害特点特点:种类多、成分复杂多变、物理化学性质多样、可种类多、成分复杂多变、物理化学性质多样、可生物处理性差异大等生物处理性差异大等.污水引起水体缺氧和水生生物的死亡，破坏水体功能。污水引起水体缺氧和水生生物的死亡，破坏水体功能。在厌氧条件下有机

2、物被微生物降解产生在厌氧条件下有机物被微生物降解产生H2S、NH3、低级脂肪酸等有害或恶臭物质。低级脂肪酸等有害或恶臭物质。另外另外H2S会与铁形成黑色沉淀，引起水体的会与铁形成黑色沉淀，引起水体的“黑臭黑臭”现象现象。二、污染物浓度指标及其意义二、污染物浓度指标及其意义 （一）全需氧量（一）全需氧量（TODTOD）它它是是指指水水中中全全部部有有机机物物和和无无机机物物在在被被彻彻底底氧氧化化成成COCO2 2、H H2 2O O、NONO-3 3 等无机物过程中所消耗的氧。等无机物过程中所消耗的氧。（二）化学需氧量（二）化学需氧量(COD)(COD)它它是是指指强强氧氧化化剂剂使使污污染染

3、物物氧氧化化所所消消耗耗的的氧氧量量，所所有能被氧化剂氧化的有机物与无机物均包括在内。有能被氧化剂氧化的有机物与无机物均包括在内。（三）生化需氧量（三）生化需氧量(BOD)(BOD)它它是是指指微微生生物物在在有有足足够够溶溶解解氧氧的的情情况况下下，分分解解有有机物所消耗的氧量。常用机物所消耗的氧量。常用BODBOD5 5，即为，即为5 5日生化需氧量。日生化需氧量。四）总有机碳四）总有机碳(TOC)它它是是指指污污水水中中有有机机物物的的总总含含碳碳量量。它它能能反反映映污污水水中中有机物的总含量。有机物的总含量。（五）总氮（五）总氮(TN)它它是是指指污污水水中中所所有有含含氮氮化化合合

4、物物的的总总含含氮氮量量，表表示示污污水被氮污染的综合指标。水被氮污染的综合指标。（六）总磷（六）总磷(TP)它它是是指指污污水水中中所所有有含含磷磷化化合合物物的的总总含含磷磷量量，表表示示污污水被磷污染的综合指标。水被磷污染的综合指标。三、污水排放标准及处理要求三、污水排放标准及处理要求表表8-1项目项目一级标准一级标准二级标准二级标准三级标准三级标准 pH 6-9 6-9 6-9 pH 6-9 6-9 6-9 BOD BOD5 5 /mg/L 20 30 /mg/L 20 30 COD /mg/L 60 120 COD /mg/L 60 120 氨盐氨盐 /mg/L 15 25 /mg/

5、L 15 25 磷酸盐磷酸盐/mg/L 0.5 1.0 /mg/L 0.5 1.0 一级标准最严。排入饮用水源水体的污水应达到一级标准。一级标准最严。排入饮用水源水体的污水应达到一级标准。要求熟记四、污水处理的一般技术途径四、污水处理的一般技术途径污水处理技术污水处理技术为物理处理法、化学处理法、生物化学或生物处理法。为物理处理法、化学处理法、生物化学或生物处理法。根据处理对象与程度，污水处理可分为根据处理对象与程度，污水处理可分为一一级级处处理理：主主要要通通过过过过滤滤、沉沉淀淀等等物物理理方方法法去去除除污污水水中中粗大固型物及部分悬浮物。粗大固型物及部分悬浮物。二级处理：在一级处理基础

6、上，主要去除水中的有机物。二级处理：在一级处理基础上，主要去除水中的有机物。三三级级处处理理：使使二二级级处处理理后后的的出出水水进进一一步步净净化化，使使各各种种有有机和无机污染物去除率达机和无机污染物去除率达98以上。以上。第二节第二节有机污水的生物处理有机污水的生物处理一、有机污水生物处理的基本原理一、有机污水生物处理的基本原理水水体体自自净净污污染染水水体体后后借借助助水水体体自自身身的的能能力力使使之之得得到净化，这种现象称作到净化，这种现象称作。其其过过程程主主要要包包括括稀稀释释、沉沉淀淀、扩扩散散等等物物理理作作用用，氧化、还原、分解等化学作用和生物降解作用。氧化、还原、分解等

7、化学作用和生物降解作用。污污水水生生物物处处理理法法使使微微生生物物高高浓浓度度的的富富集集在在特特定定的的构构筑筑物物，即即污污水水处处理理装装置置中中，充充分分利利用用微微生生物物的的作作用用，高速度的分解污水中的污染物。高速度的分解污水中的污染物。污污水水生生物物处处理理概概分分为为好好氧氧处处理理和和厌厌氧氧处处理理两两大大类类。常常用用的的方方法法有有好好氧氧生生物物处处理理法法、厌厌氧氧生生物物处处理理法法、氧氧化塘法、土地处理法。化塘法、土地处理法。污污水水中中的的可可溶溶性性有有机机物物透透过过微微生生物物细细胞胞壁壁和和细细胞胞质质膜膜被被菌菌体体吸吸收收;固固体体和和胶胶体

8、体等等不不容容性性有有机机物物先先附附着着在在菌菌体体外外，由由细细胞胞分分泌泌的的外外酶酶分分解解为为可可溶溶性性物物质质，在在渗渗入入细细胞胞内内。通通过过微微生生物物体体内内的的氧氧化化、还还原原、分分解解、合合成成等等生生化化作作用用，把把一一部部分分被被吸吸收收的的有有机机物物转转化化为为微微生生物物体体内内所所需需营营养养物物质质，组组成成新新的的微微生生物物体体。另另一一部部分分有有机机物物氧氧化化分分解解为为CO2、H2O等等简简单单无无机物，同时释放能量。机物，同时释放能量。微微生生物物污染物污染物细胞构成物细胞构成物矿质元素矿质元素维生素维生素能源能源化学能化学能光能光能受

9、氢体受氢体氧氧二氧化碳二氧化碳硫酸盐硫酸盐硝酸盐硝酸盐能能微生物体微生物体热能生生物物不不可可降降解解物物+分解产物分解产物随水排出随水排出CO2H2ONN3生物污泥生物污泥分解分解合成合成有机体分解有机体分解内源性呼吸内源性呼吸有机污水生物处理总的生化过程二、好氧生物处理二、好氧生物处理（一）活性污泥法（一）活性污泥法活活性性污污泥泥法法是是利利用用含含有有大大量量好好氧氧性性微微生生物物的的活活性性污污泥，在强力通风的条件下使污水净化的生物学方法。泥，在强力通风的条件下使污水净化的生物学方法。1活性污泥的性质和生物相活性污泥的性质和生物相活活性性污污泥泥是是一一种种绒绒絮絮状状小小颗颗粒粒

10、，由由好好氧氧菌菌为为主主体体的的微微型型生生物物群群以以及及胶胶体体、悬悬浮浮物物等等组组成成。它它具具有有很很强强的的吸吸附附及分解有机物的能力。及分解有机物的能力。它它的的生生物物相相十十分分复复杂杂，除除大大量量细细菌菌以以外外，还还有有原原生生动动物物、霉霉菌菌、酵酵母母菌菌、单单细细胞胞藻藻类类等等微微生生物物，还还可可见见到到后后生生动物。动物。(1)细细菌菌：细细菌菌在在活活性性污污泥泥中中起起主主导导作作用用，活活性性污污泥泥中中有有多多种种细细菌菌：动动胶胶菌菌属属、微微球球菌菌属属、假假单单胞胞菌菌属属、不不动动杆杆菌菌属属、八八叠叠球球菌菌等等。其其中中假假单单胞胞菌菌

11、属属、芽芽孢孢杆杆菌菌等等是活性污泥中的优势菌。是活性污泥中的优势菌。活活性性污污泥泥中中的的细细菌菌大大多多数数包包括括在在菌菌胶胶团团生生成成菌菌分分泌泌的的蛋蛋白白质质、多多糖糖及及核核酸酸等等胞胞外外聚聚合合物物，以以菌菌胶胶团团形形式式存在。存在。胶胶质质在在活活性性污污泥泥形形成成初初期期，细细菌菌多多以以游游离离态态存存在在，随随着着活活性性污污泥泥的的成成熟熟，细细菌菌增增多多聚聚集集成成菌菌胶胶团团，进进而而形形成成活活性性污污泥泥絮絮状状体体。絮絮状状体体形形成成过过程程称称作作生生物物絮絮凝凝作用。作用。活性污泥絮状体的作用为：活性污泥絮状体的作用为：有机物的吸附或黏附及

12、其分解；有机物的吸附或黏附及其分解；金属离子的吸附；金属离子的吸附；防止原生动物对细菌的吞食；防止原生动物对细菌的吞食；增强污泥的沉降性，有利于泥水分离。增强污泥的沉降性，有利于泥水分离。（2）原原生生动动物物：活活性性污污泥泥中中的的原原生生动动物物，曾曾发发现现225种种以以上上，其其中中以以纤纤毛毛虫虫为为主主，占占160多多种种。原原生生动物在活性污泥中的作用有：动物在活性污泥中的作用有：促促 进进 絮絮 凝凝：有有 的的 原原 生生 动动 物物 能能 分分 泌泌 黏黏 液液，促促 进进 生生 物物 絮絮 凝，从而改善活性污泥的泥水分离特性。凝，从而改善活性污泥的泥水分离特性。净化作用

13、：大部分原生动物是动物性营养，能吞食净化作用：大部分原生动物是动物性营养，能吞食游离细菌和微小污泥，有利于改善水质。游离细菌和微小污泥，有利于改善水质。腐腐生生鞭鞭毛毛虫虫等等可可吸吸收收污污水水中中的的有有机机物物。原原生动物判断活性污泥的状态和处理水质指示作用：生动物判断活性污泥的状态和处理水质指示作用：先先出出现现以以有有机机物物颗颗粒粒为为食食的的鞭鞭毛毛虫虫和和肉肉足足虫虫；随随细细菌菌的的增增殖殖，开开始始出出现现以以细细菌菌为为食食的的纤纤毛毛虫虫；随随着着菌菌胶胶团团的的增增加加，固固着着型型纤纤毛毛虫虫逐逐渐渐泳泳动动纤纤毛毛虫虫；污污水水处处理理正正常常运运转转时时，以以有

14、有柄柄纤纤毛毛虫虫为为优优势势。因因此此，根根据据原原生生动动物物和和微微型型动动物物的的种种类类交交替替可可以以判判断断污污泥泥培养的成熟度。培养的成熟度。（3）其其他他微微生生物物：活活性性污污泥泥中中的的真真菌菌主主要要为为霉霉菌菌。已已报报道道的的有有毛毛霉霉属属。根根霉霉属属、曲曲霉霉属属、青青霉属等。霉属等。活活性性污污泥泥中中虽虽曾曾见见到到单单胞胞藻藻类类，但但由由于于它它们们需需要要光光而而曝曝气气池池中中浑浑浊浊污污泥泥影影响响光光的的透透入入，故藻类在其中难以繁殖，为数极少。故藻类在其中难以繁殖，为数极少。2活性污泥法的工艺流程及微生物学过程活性污泥法的工艺流程及微生物学

15、过程（1）活性污泥法的基本工艺流程及工艺参数：）活性污泥法的基本工艺流程及工艺参数：以以其其曝曝气气方方式式的的不不同同，有有普普遍遍曝曝气气法法、完完全全混混合合曝曝气气法法、逐逐步步曝曝气气法法等等。目目前前采采用用较较多多的的时时完完全全混混合合曝曝气气法法。活性污泥的基本工艺流程示意图如图：活性污泥的基本工艺流程示意图如图：污水污水初沉池初沉池曝气池曝气池二沉池二沉池处理后出水处理后出水回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥此此系系统统由由初初沉沉池池、生生物物反反应应器器和和二二沉沉池池组组成成。污污水水中中的的有机污染物等主要在曝气池内被微生物降解而去除。有机污染物等主要在曝气池内被微生

16、物降解而去除。工程术语工程术语P2161：水力停留时间；（：水力停留时间；（6-10小时）小时）2：污染物容积负荷率；（：污染物容积负荷率；（5/m3.d）3：污泥负荷率；（：污泥负荷率；（F/MkgBOD5/kgMLSS.d）4：污泥龄（：污泥龄（2-4天天）5：污泥产率系数（：污泥产率系数（0.4-0.7）6：污泥干重（：污泥干重（MLSSmg/L）7：挥发性污泥（：挥发性污泥（MLVSS,mg/L）8：污泥沉降比（：污泥沉降比（SV%）9：污泥指数（：污泥指数（SVI）以上熟记以上熟记（2）活性污泥法的微生物学过程）活性污泥法的微生物学过程活活性性污污泥泥的的比比表表面面积积大大，吸吸附

17、附力力强强。1-30分分钟钟被被吸吸附附在在活活性性污污泥泥上上，大大分分子子的的有有机机物物先先被被胞胞外外酶酶分分解解为为小小分分子子化化合合物物，然然后后吸吸入入菌菌体体内内。低低分分子子的的有有机机物物可可直直接接吸吸收收。另另一一部部分分转转化化成成CO2，H2O，NH3等等释释放放，它它是是复复杂杂的的过过程程，包包括括一一系系列列的的微微生生物物酶酶引引起起的的复复杂杂生化反应。生化反应。（3）活性污泥的培育及驯化）活性污泥的培育及驯化培培育育是是活活性性污污泥泥法法启启动动运运行行的的首首要要环环节节。活活性性污污泥泥的培育可以直接在曝气池中进行，一般步骤如下：的培育可以直接在

18、曝气池中进行，一般步骤如下：将污水泵入曝气池，并按曝气池有效体积的将污水泵入曝气池，并按曝气池有效体积的510投入接种污泥。投入接种污泥。在不进水的条件下，连续曝气数天，溶解氧控制在在不进水的条件下，连续曝气数天，溶解氧控制在1mg/L左右。左右。继续保持曝气，以小流量进水，并逐渐提高进水继续保持曝气，以小流量进水，并逐渐提高进水流流量量，最最终终达达到到设设计计流流量量。每每调调整整一一个个流流量量，一一般般应应保保持持一一周周左左右右的的运运行行时时间间，溶溶解解氧氧也也应应随随水水流流量量的的增增加，而适当的提高加，而适当的提高2-3mg/L。在无法获得同类水质污水处理厂活性污泥的情况下

19、：在无法获得同类水质污水处理厂活性污泥的情况下：具具体体做做法法是是：将将取取来来的的污污泥泥或或土土壤壤置置于于有有待待处处理理废废水水的的培培养养基基中中进进行行培培养养。然然后后逐逐渐渐转转种种扩扩大大培培养养量量，废水浓度逐渐增大甚至达废水浓度逐渐增大甚至达100。3活性污泥法的基本要求活性污泥法的基本要求（1）养料：水中）养料：水中BOD5：N：P以为以为100：5：1适宜，适宜，最低要求是最低要求是100：2：0.5。养料的不平衡问题解决：通过投加粪尿或污水。养料的不平衡问题解决：通过投加粪尿或污水。此外，进水有机物浓度此外，进水有机物浓度BOD5为为5001000mg/L，不低于

20、不低于50100mg/L。（2）氧气）氧气：曝气池中的溶解氧应在：曝气池中的溶解氧应在1.53mg/L。（3）温度）温度：最适温度为：最适温度为2532度度。（4）pH：大多数细菌以：大多数细菌以pH6.58，以真菌为主，则，以真菌为主，则pH45为宜。为宜。（5）有毒物质：表）有毒物质：表8-28-2 驯化前驯化前 不耐毒，驯化后不耐毒，驯化后 耐毒。耐毒。4活性污泥法运行中的问题活性污泥法运行中的问题（1）污污泥泥膨膨胀胀：在在曝曝气气过过程程中中，有有时时会会出出现现污污泥泥结结构构松松散，沉降性能恶化，随水漂浮，溢出池外。散，沉降性能恶化，随水漂浮，溢出池外。污污泥泥膨膨胀胀的的本本质

21、质原原因因商商不不明明确确，多多数数归归因因于于暴暴气气池池中中生生态态平平衡衡突突然然遭遭到到破破坏坏，污污泥泥营营养养供供养养三三要要素素发发生生紊紊乱乱。或或因因有有机机物物太太多多碳碳氮氮比比率率失失调调：或或水水温温、PH、不不适适，造造成成丝丝状状菌菌膨膨胀胀与与非非丝丝状状菌菌膨膨胀胀，以以前前者者为为常常见见。曾曾报报道道过过25种种丝丝状状细细菌菌和和霉霉菌菌，如如浮浮游游球球衣衣菌菌、丝丝硫硫细细菌菌、放放线线菌菌、根根霉霉、毛毛霉霉等等，其其中中有有以以球球衣菌多见。衣菌多见。抑制丝状菌生长的方法：投加化学药剂；调节水的抑制丝状菌生长的方法：投加化学药剂；调节水的酸碱度；

22、调整其他工艺条件。酸碱度；调整其他工艺条件。（2）污污泥泥的的解解体体：在在曝曝气气池池运运转转过过程程中中有有时时会会出出现现污污泥泥絮絮凝凝体体微微细细化化，导导致致处处理理水水质质浑浑浊浊，处处理理效效果果变变坏坏的的现象。现象。原因：暴气过量，污水中混有毒物等。原因：暴气过量，污水中混有毒物等。措施：控制曝气量，或对废水进行适当的预处理。措施：控制曝气量，或对废水进行适当的预处理。（3）起泡沫现象：）起泡沫现象：主主要要原原因因是是污污水水中中含含有有合合成成洗洗涤涤剂剂或或由由微微生生物物产产生生的表面活性物质等。的表面活性物质等。措施：适当减少曝气量或喷洒消泡剂减缓此现象。措施：适

23、当减少曝气量或喷洒消泡剂减缓此现象。（4）剩余污泥：）剩余污泥：活活性性污污泥泥在在分分解解污污染染物物的的同同时时，合合成成菌菌体体细细胞胞，因因而生物量增加。而生物量增加。措措施施：在在运运转转过过程程中中必必需需定定期期排排出出剩剩余余污污泥泥。剩剩余余污泥一般先经脱水，然后再作处置使之无害化。污泥一般先经脱水，然后再作处置使之无害化。5活性污泥法的新发展活性污泥法的新发展（1）序批式活性污泥法（）序批式活性污泥法（SBR）：因因污污水水一一次次性性投投入入，有有机机物物浓浓度度随随时时间间变变化化减减少少，有有利利于于菌菌胶胶团团形形成成菌菌的的生生长长，能能较较好好的的抑抑制制丝丝状

24、状细细菌菌的的过过量量繁繁殖殖，在在反反应应器器内内可可以以实实现现厌厌氧氧缺缺氧氧好好氧氧条条件件的的交交替替，有有效效的的防防止止污污泥泥膨膨胀胀，又又可可获获得得脱脱氮氮除除磷磷的效果。小水量的处理。的效果。小水量的处理。进水工序进水工序反应工序反应工序沉淀工序沉淀工序排水工序排水工序静置工序静置工序处理水处理水空气空气污水污水（2）吸附生物降解工艺（）吸附生物降解工艺（AB）AB工工艺艺为为两两段段活活性性污污泥泥法法，通通常常不不设设初初沉沉池池，主主要要由由A段段曝曝气气池池、中中间间沉沉淀淀池池、B段段曝曝气气池池和和二二沉沉淀淀池池等等组成。组成。特特点点：通通过过水水力力停停

25、留留时时间间的的控控制制，使使不不同同特特性性的的微微生生物物分分居居在在不不同同反反应应器器中中，达达到到提提高高负负荷荷的的目目的的。A段段F/M大大于于2，B段段F/M小小于于0.15，水水力力停停留留时时间间2-4，污污泥龄泥龄15-20天。天。A段中段中主要的微生物是原核生物细菌等。主要的微生物是原核生物细菌等。B段段除除降降解解性性细细菌菌外外，原原生生动动物物和和后后生生动动物物，如如钟钟虫虫、轮虫等占优势。它们吞食来自轮虫等占优势。它们吞食来自A段的细菌等微生物。段的细菌等微生物。A段暴气池段暴气池中沉池中沉池B段暴气池段暴气池二沉池二沉池剩余污泥剩余污泥剩余污泥剩余污泥处理水

26、（二）生物膜法（二）生物膜法 生生物物膜膜法法是是指指以以生生长长在在固固体体表表面面的的生生物物膜膜为为净化主体的生物处理法。净化主体的生物处理法。1 1生物膜中的生物生物膜中的生物 生生物物膜膜中中包包括括大大量量细细菌菌、真真菌菌、原原生生动动物物、藻藻类类和和后后生生动动物物，还还有有肉肉眼眼可可见见的的无无脊脊椎椎动动物物，但生物膜主要由菌胶团和丝状菌组成。但生物膜主要由菌胶团和丝状菌组成。生生物物膜膜中中的的细细菌菌也也是是活活性性污污泥泥中中常常见见的的一一些些种种属属，如如动动胶胶菌菌、假假单单胞胞菌菌、球球衣衣菌菌、贝贝氏氏硫菌等。硫菌等。常常见见的的真真菌菌有有镰镰孢孢霉霉

27、、白白地地霉霉、酵酵母母等等。常常见见地地藻藻类类有有丝丝藻藻、毛毛枝枝藻藻等等丝丝状状藻藻类类，以以及及小小球球藻藻、硅硅藻藻等等单单胞胞藻藻类类。原原生生动动物物也也活活跃跃在在生生物膜表面。物膜表面。2生物膜的净化原理生物膜的净化原理 生生物物膜膜的的表表面面，总总是是吸吸附附着着一一层层污污水水称称“附附着着水水”，外外层层为为能能游游动动的的自自由由流流动动的的污污水水，称称“运运动动水水”。当当附附着着水水中中的的有有机机物物被被生生物物膜膜中中的的微微生生物物吸吸附附并并氧氧化化分分解解时时，附附着着水水层层中中有有机机物物浓浓度度随随之之降降低低，而而运运动动水水层层中中浓浓度

28、度高高，因因而而发发生生传传质质过过程程。污污水水中中的的有有机机物物不不断断转转移移进进去去被被微微生生物物分分解解。微微生生物物所所消消耗耗的的氧氧，沿沿着着空空气气、运运动动水水层层、附附着着水水层层而而进进入入生生物物膜膜；微微生生物物分分解解有有机机物物产产生生的的无无机机物物和和CO2等等，沿沿相相反反方向释出。方向释出。厌厌氧氧层层生物膜生物膜好好氧氧层层附附着着水水有机酸有机酸无机物无机物有机物有机物CO2O2生物膜净化原理示意图生物膜净化原理示意图污水污水空空气气运运动动水水3生物膜的培育生物膜的培育（1）自自然然挂挂膜膜法法：自自然然挂挂膜膜法法是是利利用用待待处处理理污污

29、水中的自然菌种进行生物膜培育的方法。水中的自然菌种进行生物膜培育的方法。（2）菌菌种种添添加加挂挂膜膜法法：为为加加速速生生物物膜膜的的形形成成或或提提高高生生物物膜膜的的降降解解能能力力，可可向向污污水水中中投投加加优优良良菌种。菌种。4生物膜反应器类型及其应用前景生物膜反应器类型及其应用前景（1）生生物物滤滤池池：生生物物滤滤池池有有普普通通生生物物滤滤池池、塔塔式生物滤池、曝气生物滤池等。式生物滤池、曝气生物滤池等。普通生物滤池普通生物滤池 污污水水通通过过一一层层表表面面布布满满生生物物膜膜的的滤滤料料，使使之之得得以以净净化化。特特点点是是结结构构简简单单，管管理理方方便便。问问题题

30、是是卫卫生生条条件件差差，容易滋生蚊蝇，处理效率较低。容易滋生蚊蝇，处理效率较低。塔式生物滤池塔式生物滤池 是是近近40多多年年发发展展起起来来的的新新型型生生物物滤滤池池。其其特特点点是是占占地地少少，基基建建费费用用省省，净净化化效效果果好好。主主要要原原因因是是：生生物物膜膜与与污污水水接接触触时时间间较较长长，在在不不同同的的塔塔高高处处存存在在不不同同的的生生物物相相，污污水水可可接接触触到到不不同同的的微微生生物物及及其其他他生生物物的的作作用。用。曝曝气气生生物物滤滤池池是是20世世纪纪80年年代代开开发发的的一一种种高高效效生生物物滤滤池池，其其结结构构与与普普通通生生物物滤滤

31、池池相相似似，但但进进行行人人工工曝曝气气，污污水水的流向可以是自上而下也可是自下而上。的流向可以是自上而下也可是自下而上。（2）生生物物接接触触氧氧化化：生生物物接接触触氧氧化化法法又又称称淹淹没没式式生生物物滤滤池池是是介介于于活活性性污污泥泥法法和和生生物物滤滤池池之之间间的的一一种种生生物物膜膜法法。接接触触氧氧化化池池内内设设有有填填料料，填填料料的的表表面面生生长长有有生生物物膜膜，还还有有一一部部分分微微生生物物以以絮絮状状污污泥泥的的形形式式生生长长于于水水中中，因因此具有活性污泥法和生物滤池法两者的特点。此具有活性污泥法和生物滤池法两者的特点。（3）流流化化床床生生物物膜膜法

32、法：流流化化床床是是一一种种固固体体颗颗粒粒流流态态化化技技术术。将将此此技技术术应应用用于于污污水水生生物物处处理理，使使生生物物膜膜挂挂在在运运动动的的颗颗粒粒上上处处理理废废水水，称称为为流流化化床床生生物物膜膜法法。它它是是一项较新的生化处理技术。注一项较新的生化处理技术。注 P-225 P-225 生物流化床法增强了原生物膜工艺，其特点如下：生物流化床法增强了原生物膜工艺，其特点如下：高浓度生物量（高浓度生物量（MLVSS）高比表面积高比表面积 高传质速率高传质速率耐负荷冲击能力显著增加耐负荷冲击能力显著增加设备小，占地面积少，同时易于管理和操作。设备小，占地面积少，同时易于管理和操

33、作。（4）微微污污染染水水源源水水的的生生物物膜膜法法预预处处理理：由由于于未未处处理理或或未未达到排放标准的污水排入。达到排放标准的污水排入。微微污污染染水水源源水水是是指指受受到到轻轻度度污污染染的的水水体体，供供自自来来水水厂厂作作为为源源水水使使用用。目目前前的的研研究究前前沿沿是是对对微微污污染染水水源源水水进进行行预预处处理理，去去除除源源水水中中微微量量有有机机物物等等污污染染以以保保证证饮水安全。饮水安全。微微污污染染水水是是一一个个贫贫营营养养的的生生态态环环境境，因因此此生生物物膜膜的的主主要要微微生生物物有有贫贫营营养养异异养养细细菌菌、硝硝化化菌菌、藻藻类类、原原生生动

34、动物物及及微微型型动动物物等等。清清华华大大学学从从处处理理受受石石油油污污染染的的水水源源水水的的生生物物陶陶粒粒过过滤滤装装置置分分离离出出假假单单胞胞菌菌、芽芽孢孢杆杆菌和微球菌等菌和微球菌等3类优势菌属。类优势菌属。三、厌氧生物处理在在厌厌氧氧或或缺缺氧氧条条件件下下，利利用用厌厌氧氧性性微微生生物物分分解解污污水水中的有机物的方法。中的有机物的方法。好氧生物处理好氧生物处理厌氧生物处理厌氧生物处理可可处处理理的的有有机机物物浓浓度度低低COD50-1000mg/L高高COD500-60000mg/L有有机机物物容容积积负负荷荷低低0.3-5kgCOD/m3.d高高1-30kgCOD/

35、m3.d水力停留时间水力停留时间短短0.5-12h0.5-20d能耗能耗高高低低处处理理后后出出水水水水质质好好COD50-100mg/L差差COD150-500mg/LCO2H2ONPSCH4 4NH3H2S产物的可利用性产物的可利用性低低高高剩余污泥产量剩余污泥产量多多少少运转费用运转费用高高低低（一）沼气发酵的生物化学的三个阶段：（一）沼气发酵的生物化学的三个阶段：第一阶段：厌氧、兼厌氧细菌或发酵性细菌将碳水化合第一阶段：厌氧、兼厌氧细菌或发酵性细菌将碳水化合物、含氮化合物降解为丙酮酸、乙酸、丁酸、物、含氮化合物降解为丙酮酸、乙酸、丁酸、氢氢气、二氧化碳。气、二氧化碳。第二阶段：产氢和产

36、乙酸细菌将各种有机酸分解成乙酸、第二阶段：产氢和产乙酸细菌将各种有机酸分解成乙酸、氢气、二氧化碳。氢气、二氧化碳。第三阶段：由严格厌氧的产甲烷菌群利用氧化碳、甲醇第三阶段：由严格厌氧的产甲烷菌群利用氧化碳、甲醇甲酸乙酸、氢气等合成甲烷。产甲烷细菌是一甲酸乙酸、氢气等合成甲烷。产甲烷细菌是一类类不含过氧化氢酶也不含超氧化物歧化酶不含过氧化氢酶也不含超氧化物歧化酶SOD的严格的厌养菌。的严格的厌养菌。（二）厌氧污泥的性质及微生物特征（二）厌氧污泥的性质及微生物特征一一般般呈呈灰灰色色至至黑黑色色。污污泥泥中中数数量量最最多多的的是是细细菌菌。真真菌菌数数量量较较少少。藻藻类类和和原原生生动动物物有

37、有时时能能发发现现。细细菌菌以以兼兼性性或或专专性性厌厌氧氧菌菌为为主主。在在沼沼气气发发酵型的厌氧生物处理中，以下面菌群为主：酵型的厌氧生物处理中，以下面菌群为主：1、主要梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、真杆菌属、双歧杆菌属、主要梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、真杆菌属、双歧杆菌属2、常见的有沃氏共养单胞菌、沃氏共养杆菌及脱硫弧菌属、常见的有沃氏共养单胞菌、沃氏共养杆菌及脱硫弧菌属、伍氏醋酸杆菌、威氏醋酸杆菌的某些种伍氏醋酸杆菌、威氏醋酸杆菌的某些种3、既氧化氢的产甲烷菌和利用乙酸的产甲烷菌、既氧化氢的产甲烷菌和利用乙酸的产甲烷菌H2+CO2CH4+H2OCHCOOHCH4+CO2（三）厌氧污泥

38、的培育方法（三）厌氧污泥的培育方法为为了了缩缩短短时时间间，最最好好取取同同类类水水质质污污水水厌厌氧氧处处理理装装置置的的污污泥泥作作为为接接种种源源。另另外外，城城市市生生活活污污水水处处理理厂厂的的浓浓缩污泥亦可作为接种源。缩污泥亦可作为接种源。厌厌氧氧活活性性污污泥泥的的驯驯化化在在厌厌氧氧反反应应器器内内进进行行，进进水水量量由小到大，每提高一个梯度，都要稳定一段时间。由小到大，每提高一个梯度，都要稳定一段时间。（四）厌氧处理法的基本要求（四）厌氧处理法的基本要求1菌种：菌种：一一般般采采用用混混合合菌菌种种。第第一一次次投投料料时时必必需需引引入入足足够够数数量量的的混混合合菌菌种

39、种，或或经经过过厌厌氧氧消消化化培培养养的的污污泥泥。单单纯纯接接种种产产甲烷菌效果不佳。甲烷菌效果不佳。2氧化还原电位氧化还原电位严格的厌氧环境，氧化还原电位严格的厌氧环境，氧化还原电位E值一般要求值一般要求-200mV。3发酵温度发酵温度最最适适发发酵酵温温度度，中中温温型型发发酵酵为为2040，最最佳佳3738；高温型发酵以高温型发酵以5354为宜。为宜。4废水组成废水组成BOD：N：P100：6：1为佳。为佳。5pH和有机酸度和有机酸度一般一般pH在在6.57.5为宜。为宜。有有机机酸酸浓浓度度是是控控制制发发酵酵的的重重要要指指标标，以以2000mg/L为为宜宜，过高说明产甲烷作用降

40、低，甚至停止产气。过高说明产甲烷作用降低，甚至停止产气。6CO2产生状况产生状况CO2以以沼沼气气的的2535%为为好好。检检测测CO2可可以以鉴鉴别别不不产甲烷与产生甲烷阶段的平衡状况。产甲烷与产生甲烷阶段的平衡状况。五）厌氧反应器类型五）厌氧反应器类型1普通厌氧消化池普通厌氧消化池诞诞生生于于20世世纪纪20年年代代，是是较较为为常常用用的的一一种种厌厌氧氧反反应应器器。污污水水、污污泥泥定定期期或或连连续续加加入入消消化化池池，经经消消化化后后的的污污泥泥和和污污水水分分别别由由消消化化池池底底部部和和上上部部排排出出。所所产产生生的的沼沼气气由由顶顶部部排排出出。水水力力停停留留时时间

41、间7-20天天有有机机负负荷荷1-2kgCOD/m3.d.2厌氧接触法厌氧接触法该该法法诞诞生生于于20世世纪纪50年年代代中中期期，在在消消化化池池后后设设污污泥泥沉沉淀淀池池，污污泥泥从从沉沉淀淀池池回回流流到到消消化化池池，因因此此该该法法由由称称厌厌氧氧活活性性污污泥泥法法。适适用用于于处处理理悬悬浮浮物物浓浓度度较较高高的的高高浓浓度度有有机机废废水水水水力力停停留留时时间间0.5-6天天有有机机负负荷荷2-4kgCOD/m3.d.3厌氧生物滤池厌氧生物滤池该该法法诞诞生生于于20世世纪纪60年年代代。水水力力停停留留时时间间1-8天天有有机机负负荷荷3-6kgCOD/m3.d.不不

42、需需搅搅拌拌，节节能能，质质量量轻轻，空空隙隙率率高高，不不易易堵堵塞塞等等特特点点。为为了了提提高高效效果果，有有时时采采用厌氧接触法与厌氧生物滤池结合的组合工艺用厌氧接触法与厌氧生物滤池结合的组合工艺8-12。4升流式厌氧污泥床反应器升流式厌氧污泥床反应器UASB荷荷兰兰20世世纪纪70年年代代开开发发的的处处理理新新技技术术。在在我我国国UASB反反应应器器已已成成功功应应用用于于味味精精废废水水、啤啤酒酒废废水水等等的的处处理，水力停留时间理，水力停留时间0.3-1天天有机负荷有机负荷20kgCOD/m3.d.气水分离器污水污水污泥床污泥床污泥悬浮层污泥悬浮层三项分离器三项分离器沉淀区

43、沉淀区处理水处理水沼气沼气UASB反应器1）构构成成及及特特点点：UASB反反应应器器由由污污泥泥床床、污污泥泥悬悬浮浮液液、沉沉淀淀区区和和分分离离器器组组成成。由由活活性性生生物物量量占占7080以以上的颗粒污泥组成。废水从下向上流过反应器。上的颗粒污泥组成。废水从下向上流过反应器。（2）颗颗粒粒污污泥泥的的性性质质及及微微生生物物组组成成：UASB反反应应器器内内的的颗颗粒粒污污泥泥的的外外形形多多种种多多样样，大大多多呈呈卵卵形形，细细菌菌数数远远远远多于一般污泥。多于一般污泥。优优势势菌菌有有：孙孙氏氏甲甲烷烷丝丝菌菌、马马氏氏甲甲烷烷八八叠叠球球菌菌、巴巴氏氏甲甲烷烷八八叠叠球球菌

44、菌等等。一一般般情情况况下下，伴伴生生单单胞胞菌菌的的数数量量多多于产甲烷菌、而产甲烷菌又多于伴生杆菌。于产甲烷菌、而产甲烷菌又多于伴生杆菌。（3）颗颗粒粒污污泥泥的的形形成成过过程程及及培培养养：启启动动与与污污泥泥活活性性提提高阶段；高阶段；颗粒污泥形成阶段；颗粒污泥形成阶段；污泥床形成阶段。污泥床形成阶段。5厌氧流化床厌氧流化床（自学）（自学）6 6厌氧生物处理新工艺及应用前景厌氧生物处理新工艺及应用前景（1 1）光光合合细细菌菌，特特别别是是紫紫色色非非硫硫细细菌菌在在高高浓浓度度有有机机废废水水厌厌氧氧生生物物处处理理的的应应用用受受到到人人们们的的重重视视。它它们们是是一一些些兼兼

45、性性厌厌氧的光能异养细菌，氧的光能异养细菌，在在无无光光黑黑暗暗通通气气条条件件下下时时，通通过过氧氧化化磷磷酸酸化化途途径径从从分分解有机物中获得能量及养料生长。解有机物中获得能量及养料生长。在在光光照照厌厌氧氧条条件件下下，菌菌体体内内光光合合色色素素经经光光合合磷磷酸酸化化作作用用取得能量，分解有机物合成其菌体细胞。取得能量，分解有机物合成其菌体细胞。某某种种荚荚膜膜红红假假单单胞胞菌菌可可将将致致癌癌物物亚亚硝硝胺胺类类转转化化为为无无毒毒的的化化合合物物。它它还还可可以以处处理理制制糖糖、酿酿酒酒等等食食品品工工业业废废水水；合合成纤维、化学肥料等化工废水。成纤维、化学肥料等化工废水

46、。另另外外，光光合合菌菌耐耐低低温温10度度，耐耐高高盐盐分分20g/100ml,菌菌体体内内有有丰丰富富的的蛋蛋白白质质65%,B1223mg/g细细胞胞。核核黄黄素素等等，故故可可收收获菌体作为高营养的饲料与饵料，其菌液为良好的肥料。获菌体作为高营养的饲料与饵料，其菌液为良好的肥料。（2）厌氧好氧组合工艺处理难降解工业废水（自学）：）厌氧好氧组合工艺处理难降解工业废水（自学）：厌厌氧氧微微生生物物能能耐耐受受较较高高浓浓度度有有机机废废水水，并并对对一一些些难难以以好好氧氧降降解解的的有有机机物物有有较较好好的的降降解解能能力力；但但有有机机物物降降解解不不完完全全。研研究究发发现现短短期

47、期厌厌氧氧降降解解能能改改变变杂杂环环有有机机物物的的结结构构，使使其其转转化化为为易易于于好好氧氧生生物物降降解解的的有有机机酸酸类类物物质质等等。据据此此开开发发出一种厌氧好氧结合的新工艺。出一种厌氧好氧结合的新工艺。四、其他处理技术（一）氧化塘法（一）氧化塘法1 1净化原理净化原理1藻菌共生系统来分解水中污染物质，使之得到净化。藻菌共生系统来分解水中污染物质，使之得到净化。2好好氧氧微微生生物物氧氧化化分分解解形形成成各各种种无无机机物物；藻藻类类利利用用它它们作为养料，们作为养料，3能能源源：太太阳阳能能，合合成成自自身身的的细细胞胞，同同时时释释放放出出大大量量氧气供好氧微生物所用。

48、氧气供好氧微生物所用。2 2氧化塘的类型氧化塘的类型根根据据供供氧氧情情况况可可以以将将氧氧化化塘塘分分为为好好氧氧塘塘、兼兼性性塘塘、厌厌氧塘和通气塘氧塘和通气塘4 4种类型种类型（二）土地处理法（二）土地处理法是是将将污污水水按按一一定定方方式式投投配配到到土土壤壤中中，凭凭借借土土壤壤植植物物微微生生物物系系统统的的物物理理、化化学学与与生生物物的的作作用用使使水水质质得得到净化的一种污水生态处理技术。到净化的一种污水生态处理技术。常常用用的的土土地地处处理理法法有有土土壤壤灌灌溉溉法法、土土地地渗渗滤滤系系统和湿地处理系统法等。统和湿地处理系统法等。（三）固定化酶与固定化细胞技术在废水

49、处理中的应用（三）固定化酶与固定化细胞技术在废水处理中的应用*固固定定化化酶酶是是通通过过物物理理或或化化学学的的方方法法，将将生生物物酶酶和和固固定定不不溶溶性性载载体体相相结结合合，使使酶酶变变成成不不溶溶于于水水但但仍仍保保留留活性的衍生物。活性的衍生物。固固定定化化酶酶与与固固定定化化细细胞胞可可防防止止细细胞胞与与酶酶的的流流失失、维维持持高高微微生生物物浓浓度度、污污泥泥产产量量低低、重重复复利利用用、抗抗有有毒毒物质能力的特点，但也存在微生物活性降低等缺点。物质能力的特点，但也存在微生物活性降低等缺点。1载体结合法（物理吸附）载体结合法（物理吸附）2交联法（酶或细胞与两个以上功能

50、团试剂交连，交联法（酶或细胞与两个以上功能团试剂交连，在他们之间形成共价键而固定）在他们之间形成共价键而固定）3包埋法（酶或细胞包埋在凝胶或硅胶中）。包埋法（酶或细胞包埋在凝胶或硅胶中）。例例如如用用藻藻酸酸钙钙凝凝胶胶固固定定的的白白腐腐木木菌菌处处理理硫硫酸酸盐盐纸纸浆浆废废水水中中的的色色素素；黑黑曲曲霉霉固固定定化化细细胞胞处处理理淀淀粉粉废废水水、多多电电解解质质絮絮凝凝剂剂固固定定的的葡葡柄柄霉霉、高高梁梁胶胶尾尾孢孢霉霉处处理理含含氰氰废水均有效果。废水均有效果。第三节第三节氮磷污水的生物处理氮磷污水的生物处理污污水水二二级级处处理理中中尚尚含含有有大大量量的的无无机机氮氮磷磷化