水处理生物学(第九讲).ppt
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1、第二篇第二篇 水处理工艺与过程的微生物学水处理工艺与过程的微生物学 原理与技术应用原理与技术应用 废水生物处理法废水生物处理法:利用微生物处理废水的方法。:利用微生物处理废水的方法。根据对氧气的要求:根据对氧气的要求:好氧生物处理好氧生物处理 厌氧生物处理厌氧生物处理5.1 好氧生物处理原理与过程好氧生物处理原理与过程 好氧生物处理:好氧生物处理:在有氧的条件下借好氧微生物的作在有氧的条件下借好氧微生物的作用处理废水。用处理废水。第五章第五章 典型水处理工艺与过程的微生物学原理典型水处理工艺与过程的微生物学原理 好氧微生物好氧微生物有机物充足有机物充足废水中有机物废水中有机物微生物增多微生物增
2、多有机物少有机物少菌体死亡菌体死亡无机物,随水排出无机物,随水排出微生物细胞物质微生物细胞物质与废水分离与废水分离通过物理凝聚作用在沉淀池中沉淀通过物理凝聚作用在沉淀池中沉淀废水好氧生物处理作用对象废水好氧生物处理作用对象溶解的有机物溶解的有机物直接渗入细胞内被吸收直接渗入细胞内被吸收 固体的、胶体的有机物固体的、胶体的有机物间接吸收间接吸收 附在菌体外,由细菌所分泌的胞外酶分解为溶解性附在菌体外,由细菌所分泌的胞外酶分解为溶解性物质,渗入细胞。物质,渗入细胞。废水好氧生物处理的优缺点废水好氧生物处理的优缺点 优点:无臭气、时间短。条件适宜可除去优点:无臭气、时间短。条件适宜可除去BOD5 8
3、090 缺点:设备复杂缺点:设备复杂废水好氧生物处理的方法废水好氧生物处理的方法 活性污泥法活性污泥法 生物膜法生物膜法(生物滤池法、生物转盘法)(生物滤池法、生物转盘法)氧化塘(生物塘)法氧化塘(生物塘)法 污水灌溉污水灌溉一、好氧活性污泥法一、好氧活性污泥法(1)概念:)概念:好氧活性污泥是由多种多样的好氧微生物和兼性厌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(兼有少量的厌氧微生物)与污(废)水中有氧微生物(兼有少量的厌氧微生物)与污(废)水中有机和无机固体物混凝交织在一起,形成的絮状体或称绒机和无机固体物混凝交织在一起,形成的絮状体或称绒粒。粒。(2)好氧活性污泥的组成和性质
4、)好氧活性污泥的组成和性质n组成组成好氧微生物,好氧微生物,兼性厌氧微生物兼性厌氧微生物(兼有少量的厌氧微生物兼有少量的厌氧微生物),其上吸附的有机的和无机的固体杂质组成。其上吸附的有机的和无机的固体杂质组成。n好氧活性污泥的性质好氧活性污泥的性质颜色以棕褐色为佳,黑色说明厌氧、白色说明无颜色以棕褐色为佳,黑色说明厌氧、白色说明无机物过多。机物过多。含水率在含水率在99左右,密度为左右,密度为1.0021.006 大小为大小为0.020.2mm 比表面积为比表面积为20100cm2/mL之间之间 弱酸性弱酸性(pH约为约为6.7),当进水改变时,对进水,当进水改变时,对进水pH的变化有一定的承
5、受能力。的变化有一定的承受能力。(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 中心是能起絮凝作用的细菌形成的菌胶团,在其上生中心是能起絮凝作用的细菌形成的菌胶团,在其上生长着其他微生物。如酵母菌、霉菌、放线菌、藻类、原生长着其他微生物。如酵母菌、霉菌、放线菌、藻类、原生动物和某些微型后生动物动物和某些微型后生动物(轮虫及线虫等轮虫及线虫等)。菌胶团中的细菌菌胶团中的细菌 菌胶团中的细菌来源于土壤、水和空气;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(它们多数是革兰氏阴性菌(G-););动胶菌属和丛毛单胞菌属,它们可占动胶菌属和丛毛单胞菌属,它们可占70。生活污水
6、好氧处理时菌胶团中的主要细菌:生活污水好氧处理时菌胶团中的主要细菌:工业废水处理中的菌胶团细菌组成与之类似,工业废水处理中的菌胶团细菌组成与之类似,但优势菌主要是对特定工业废物起主要降解作用的但优势菌主要是对特定工业废物起主要降解作用的细菌。细菌。活性污泥中的其它微生物活性污泥中的其它微生物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、头通常包括少量的球衣菌、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孢霉、
7、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;虫;这些微生物与菌胶团细菌构成了稳定的生态体系,这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;它们之间存在着复杂的相互关系;它们的种类、数量随营养条件它们的种类、数量随营养条件(废水种类、化学组废水种类、化学组成、浓度成、浓度)、温度、供氧、温度、供氧、pH等环境条件改变也等环境条件改变也在不停的发生着变化。在不停的发生着变化。菌胶团菌胶团 在微生物学领域里,将动胶菌属形成的细菌团块称在微生物学领域里,将动胶菌属形成的细菌团块称为菌胶团。为菌胶
8、团。在水处理工程领域内,则将所有具有荚膜或粘液的在水处理工程领域内,则将所有具有荚膜或粘液的絮凝性细菌互相絮凝聚集成的菌胶团块都称为菌胶团。絮凝性细菌互相絮凝聚集成的菌胶团块都称为菌胶团。n菌胶团的功能菌胶团的功能吸附和氧化分解有机物;吸附和氧化分解有机物;菌胶团是细菌的存在形菌胶团是细菌的存在形式,细菌占到活性污泥中微生物总量的式,细菌占到活性污泥中微生物总量的99%,有有107108个个/mL,他们是生物处理,他们是生物处理的主力军,一旦菌胶的主力军,一旦菌胶团受到各种因素的影响和破坏,则活性污泥法对有机团受到各种因素的影响和破坏,则活性污泥法对有机物去除率明显下降,甚至无去除能力。物去除
9、率明显下降,甚至无去除能力。菌胶团对有机物的吸附和分解,为原生动物和微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。型后生动物提供了良好的生存环境。n菌胶团形成的机理菌胶团形成的机理粘性多糖的粘着作用粘性多糖的粘着作用 很多细菌荚膜相互间粘着时就会形成一个由许多细很多细菌荚膜相互间粘着时就会形成一个由许多细菌共有的大荚膜,当细菌进入老龄后,细菌分泌的的粘菌共有的大荚膜,当细菌进入老龄后,细菌分泌的的粘稠多糖聚合物增多,更加速了细菌大荚膜的增大,这样稠多糖聚合物增多,更加速了细菌大荚膜的增大,这样就形成了菌胶团的雏形。就形成了菌胶团的雏形。纤维素性质多糖的勾连作用纤维
10、素性质多糖的勾连作用 将菌胶团置于电子显微镜下观察时发现,在大荚将菌胶团置于电子显微镜下观察时发现,在大荚膜增大的同时,在其外侧出现了许多类似于纤维素网膜增大的同时,在其外侧出现了许多类似于纤维素网状的物质,据分析这些物质的成分也是多糖,这些纤状的物质,据分析这些物质的成分也是多糖,这些纤维是细菌的胞外分泌物。维是细菌的胞外分泌物。原生动物分泌的胞外粘液的粘着作用;原生动物分泌的胞外粘液的粘着作用;实验证明小口钟虫、累枝虫和尾草履虫等纤毛虫实验证明小口钟虫、累枝虫和尾草履虫等纤毛虫能分泌一些促进凝聚的糖类,在促进自身粘附在活性能分泌一些促进凝聚的糖类,在促进自身粘附在活性污泥上的同时,加速菌胶
11、团的进一步增大。污泥上的同时,加速菌胶团的进一步增大。(4)好氧活性污泥净化废水的作用机理)好氧活性污泥净化废水的作用机理 活性污泥的净化反应过程就是有机污染物作为营养活性污泥的净化反应过程就是有机污染物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢和利用,从而使污水物质被活性污泥微生物摄取、代谢和利用,从而使污水得到净化,微生物获得能量和新的细胞,活性污泥得到得到净化,微生物获得能量和新的细胞,活性污泥得到增长的过程。此过程是通过几个阶段作用完成的。增长的过程。此过程是通过几个阶段作用完成的。工艺流程工艺流程 絮凝、吸附作用絮凝、吸附作用正常发育的活性污泥微生物体内,存在大量的由蛋正常发育的活性污泥
12、微生物体内,存在大量的由蛋白质、碳水化合物和核酸组成的生物聚合物,这些生物白质、碳水化合物和核酸组成的生物聚合物,这些生物聚合物是带有电荷的电介质;聚合物是带有电荷的电介质;由这种微生物形成的生物絮凝体,都具有生理、物由这种微生物形成的生物絮凝体,都具有生理、物理、化学吸附作用和凝聚、沉淀作用,在其与废水接触理、化学吸附作用和凝聚、沉淀作用,在其与废水接触后,能够使废水中呈悬浮状和肢体状的有机污染物失后,能够使废水中呈悬浮状和肢体状的有机污染物失稳、凝聚,并被吸附在活性污泥表面。稳、凝聚,并被吸附在活性污泥表面。活性污泥的大的表面积,使它能够与混合液广泛接活性污泥的大的表面积,使它能够与混合液
13、广泛接触,在较短的时间内触,在较短的时间内(15 40 min),通过吸附作用),通过吸附作用去除废水中大量的呈悬浮和肢体状态的有机污染物,使去除废水中大量的呈悬浮和肢体状态的有机污染物,使废水的废水的 BOD 值(或值(或 COD 值)大幅度下降。值)大幅度下降。活性污泥中微生物的代谢及其增殖规律活性污泥中微生物的代谢及其增殖规律n活性污泥中微生物的代谢活性活性污泥中微生物的代谢活性好氧处理过程中的微生物机制好氧处理过程中的微生物机制 n增殖规律增殖规律 活性污泥微生物的增殖速率主要取决于微生物与活性污泥微生物的增殖速率主要取决于微生物与有机基质的相对数量,即有机基质的相对数量,即有机基质(
14、有机基质(F)与微生物)与微生物(M)的比值()的比值(F/M),),它也是影响有机物去除速它也是影响有机物去除速率、氧利用速率的重要因素。率、氧利用速率的重要因素。活性污泥中微生物的活性污泥中微生物的增殖曲线增殖曲线 活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩 正常的活性污泥在静置状态下,于正常的活性污泥在静置状态下,于 30 min 内即可内即可基本完成絮凝沉淀和成层沉淀过程。基本完成絮凝沉淀和成层沉淀过程。对活性污泥的凝聚、沉淀性能,可用对活性污泥的凝聚、沉淀性能,可用 SVI、SV 和和 MLSS 等等 3 项指标共同评价。项指标共同评价。n混合液悬浮固体浓度(混合液悬浮固体
15、浓度(mixed liquor suspended solids,MLSS)这项指标表示活性污泥在曝气池内的浓度,包括这项指标表示活性污泥在曝气池内的浓度,包括活性污泥组成的各种物质,单位用活性污泥组成的各种物质,单位用 mg/L 或或 g/m3表示。表示。n挥发性悬浮固体浓度(挥发性悬浮固体浓度(mixed liquor volatile suspended solids,MLVSS)n这项指标表示有机悬浮固体的浓度,单位为这项指标表示有机悬浮固体的浓度,单位为 mg/L 或或 g/m3。n这项指标能够比较准确地表示微生物的数量。这项指标能够比较准确地表示微生物的数量。n在条件一定时,在条件
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- 关 键 词:
- 水处理 生物学 第九
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