水環(huán)境污染控制與治理的生態(tài)工程已微生物原理

1、第九章第九章 水環(huán)境污染控制水環(huán)境污染控制與治理的生態(tài)工程及微與治理的生態(tài)工程及微 生物原理生物原理第一節(jié)第一節(jié) 污廢水生物處理中的生態(tài)系統(tǒng)污廢水生物處理中的生態(tài)系統(tǒng)廢水的生物處理的方法很多廢水的生物處理的方法很多 根據(jù)微生物與氧的關(guān)系可分為根據(jù)微生物與氧的關(guān)系可分為好氧處理好氧處理和和厭氧處理。厭氧處理。 根據(jù)微生物在構(gòu)筑物中處于懸浮狀態(tài)或根據(jù)微生物在構(gòu)筑物中處于懸浮狀態(tài)或固著狀態(tài)，可分為固著狀態(tài)，可分為活性污泥法活性污泥法和和生物膜法生物膜法?；钚晕勰嗪蜕锬な莾艋郏◤U）水的工作活性污泥和生物膜是凈化污（廢）水的工作主體。主體?；钚晕勰嗷钚晕勰?是由細(xì)菌、原生動物等微生物與是由細(xì)菌、原生

2、動物等微生物與懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)混雜在一起形成的具有懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)混雜在一起形成的具有吸附分解有機(jī)物質(zhì)能力的絮狀體。吸附分解有機(jī)物質(zhì)能力的絮狀體。 生物膜生物膜 附著在填料上呈薄膜狀的活性污泥附著在填料上呈薄膜狀的活性污泥 一、好氧活性污泥法一、好氧活性污泥法 （一）好氧活性污泥中的微生物（一）好氧活性污泥中的微生物 1. 好氧活性污泥的組成與性質(zhì)好氧活性污泥的組成與性質(zhì) 1、什么是好氧活性污泥？ 由細(xì)菌、菌膠團(tuán)、原生動物、后生動物等微生物群體及吸附的污水中有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)組成的、有一定活力的、具有良好的凈化污水功能的絮絨狀污泥。 具有沉降性能和生物活性，吸附和氧化有機(jī)物的能力。 組成：組成

3、： 微生物（好氧、兼性及少量厭氧）微生物（好氧、兼性及少量厭氧） + 固體雜質(zhì)固體雜質(zhì) （有機(jī)和無機(jī)）（有機(jī)和無機(jī)） 顯微鏡下的活性污泥顯微鏡下的活性污泥2、活性污泥的性質(zhì) 顏色黃褐色狀態(tài)似礬花絮絨顆粒味道土腥味相對密度含水率：99.299.6 曝氣池混合液：1.0021.003 回流污泥：1.0041.006粒徑0.020.2mm20100cm2/mL比表面積活性污泥法的基本流程 后處理后處理 生物處理生物處理（二級處理）（二級處理） 化學(xué)營養(yǎng)物化學(xué)營養(yǎng)物 曝氣池 沉淀池 污泥回流污泥回流 凈水外排凈水外排 預(yù)處理預(yù)處理 （一級處理）（一級處理） 污泥及余渣消化罐 活性污泥情況活性污泥棲息著

4、的微生物4、活性污泥的組成 大量的細(xì)菌真菌原生動物后生動物 活性污泥中棲息的微生物以好氧微生物為主，以細(xì)菌細(xì)菌為主體為主體（凈化污水的第一承擔(dān)者）（凈化污水的第一承擔(dān)者），還有酵母菌、放線菌、霉菌以及原生動物原生動物和后生動物。 活性污泥中細(xì)菌含量一般在107108個/mL；原生動物103個/mL，原生動物中以纖毛蟲居多數(shù)，固著型纖毛蟲可作為指示生物，固著型纖毛蟲如鐘蟲、等枝蟲、蓋纖蟲、獨縮蟲、聚縮蟲等出現(xiàn)且數(shù)量較多時，說明培養(yǎng)成熟且活性良好。（1）細(xì)菌：凈化污水的第一承擔(dān)者凈化污水的第一承擔(dān)者，即主要承擔(dān)者 異養(yǎng)型原核細(xì)菌（107108個/mL）； 特征：G=2030min，結(jié)合成菌膠團(tuán)的絮

5、凝體狀團(tuán)粒 （2）真菌：微小的腐生或寄生絲狀菌，具有分解有機(jī)物的功能。若大量繁殖則會引起污泥膨脹。 （3）原生動物：肉足蟲 、鞭毛蟲、纖毛蟲等。通過辨認(rèn)原生動物的種類，能夠判斷處理水質(zhì)的優(yōu)劣，它是一種指示性生物。原生動物攝食水中的游離細(xì)菌，是細(xì)菌的首次捕食者，它是污水凈化的第二承擔(dān)者污水凈化的第二承擔(dān)者。 （ 4）后生動物：主要是輪蟲，它在活性污泥中不經(jīng)常出現(xiàn)，輪蟲的出現(xiàn)是水質(zhì)穩(wěn)定的標(biāo)志輪蟲的出現(xiàn)是水質(zhì)穩(wěn)定的標(biāo)志。后生動物是細(xì)菌的第二捕食者。 活性微生物的分類及作用 5 5好氧活性污泥的微生物群落好氧活性污泥的微生物群落 好氧活性污泥的結(jié)構(gòu)和功能的中心是菌膠團(tuán)。好氧活性污泥的結(jié)構(gòu)和功能的中心是

6、菌膠團(tuán)。在其上面生長有其他微生物，如酵母菌、霉菌、在其上面生長有其他微生物，如酵母菌、霉菌、放線菌、藻類、原生動物及微型后生動物等。放線菌、藻類、原生動物及微型后生動物等。 活性污泥中有機(jī)成分主要由微生物及其活性污泥中有機(jī)成分主要由微生物及其代謝產(chǎn)物構(gòu)成。這些微生物群體構(gòu)成了一個代謝產(chǎn)物構(gòu)成。這些微生物群體構(gòu)成了一個相對穩(wěn)定的微型生態(tài)系統(tǒng)。高效的活性污泥相對穩(wěn)定的微型生態(tài)系統(tǒng)。高效的活性污泥應(yīng)具有以下幾個特征：應(yīng)具有以下幾個特征： 活性污泥具有很強(qiáng)的活性污泥具有很強(qiáng)的吸附能力吸附能力。 活性污泥具有很強(qiáng)的有機(jī)物活性污泥具有很強(qiáng)的有機(jī)物降解能力降解能力。 活性污泥具有良好的活性污泥具有良好的沉降

7、性能沉降性能。6 6好氧活性污泥中微生物的濃度和數(shù)量好氧活性污泥中微生物的濃度和數(shù)量 常用常用MLSS（混合液懸浮固體）或（混合液懸浮固體）或MLVSS（混合（混合液揮發(fā)性懸浮固體）來表示。液揮發(fā)性懸浮固體）來表示。 一般城市污水處理中，一般城市污水處理中，MLSS在在2000-3000mg/L，工業(yè)廢水在，工業(yè)廢水在3000 mg/L左右，左右，高濃度工業(yè)廢水在高濃度工業(yè)廢水在3000-5000 mg/L。 1ml好氧活性污泥中的細(xì)菌數(shù)在好氧活性污泥中的細(xì)菌數(shù)在107-108個。個。 指指1L曝氣池混合液中所含懸浮固體干重，曝氣池混合液中所含懸浮固體干重，它是衡量反應(yīng)器中活性污泥數(shù)量多少的指

8、標(biāo)。由于在測定上比它是衡量反應(yīng)器中活性污泥數(shù)量多少的指標(biāo)。由于在測定上比較方便，所以工程上往往以它作為估量活性污泥中微生物數(shù)量的指標(biāo)。較方便，所以工程上往往以它作為估量活性污泥中微生物數(shù)量的指標(biāo)。一般反應(yīng)器中污泥濃度控制在一般反應(yīng)器中污泥濃度控制在.0.0 g/L。 1L曝氣池混合液中所含揮發(fā)性懸浮固體含量。能比較確切地反曝氣池混合液中所含揮發(fā)性懸浮固體含量。能比較確切地反映 反 應(yīng) 器 中 微 生 物 的 數(shù) 量 。 一 般 情 況 下 處 理 生 活 污 水 的 活 性 污 泥 的映 反 應(yīng) 器 中 微 生 物 的 數(shù) 量 。 一 般 情 況 下 處 理 生 活 污 水 的 活 性 污 泥

9、 的MLVSS/MLSS比值在比值在0.75左右，對于工業(yè)污水，則因水質(zhì)不同而異，左右，對于工業(yè)污水，則因水質(zhì)不同而異，MLVSS/MLSS比值差異較大。（比值差異較大。（0.50.9之間）之間） 0.75f：對于生活污水 （3）SV (Solid Volume、30分鐘沉降比分鐘沉降比 ) 指曝氣池混合液在量筒中靜止指曝氣池混合液在量筒中靜止30min后，后，污泥所占體積與原混合液體積的比值。正常的污泥所占體積與原混合液體積的比值。正常的活性污泥沉降活性污泥沉降30min后，可接近其最大的密度，后，可接近其最大的密度，故在正常運行時，故在正常運行時，SV大致反映了反應(yīng)器中大致反映了反應(yīng)器中的

10、污泥量，可用于控制污泥排放。一般曝氣池的污泥量，可用于控制污泥排放。一般曝氣池中中SV正常值為正常值為20%30%。SV的變化還的變化還可以及時反映污泥膨脹等異常情況。所以可以及時反映污泥膨脹等異常情況。所以SV是控制活性污泥法運行的重要指標(biāo)。是控制活性污泥法運行的重要指標(biāo)。 （4）SVI (Solid Volume Index 、污泥體積指數(shù)、污泥體積指數(shù) ) 污泥體積指數(shù)指曝氣池混合液經(jīng)污泥體積指數(shù)指曝氣池混合液經(jīng)30min靜靜止沉降后的濃污泥中，每止沉降后的濃污泥中，每1g干污泥所占的體積，干污泥所占的體積，單位為單位為ml/g。SVI反應(yīng)的是經(jīng)過沉淀濃縮后的污反應(yīng)的是經(jīng)過沉淀濃縮后的污

11、泥濃度。泥濃度。SVI混合液混合液30min沉降后污泥容積污泥干重沉降后污泥容積污泥干重 （）/MLSS反映了污泥的松散程度和凝聚性能，反映了污泥的松散程度和凝聚性能，過低，說明污泥顆粒細(xì)小緊密，無機(jī)物多，微過低，說明污泥顆粒細(xì)小緊密，無機(jī)物多，微生物數(shù)量少，此時污泥缺乏活性和吸附能力。生物數(shù)量少，此時污泥缺乏活性和吸附能力。過高則說明污泥結(jié)構(gòu)松散，難于沉淀分離，即將過高則說明污泥結(jié)構(gòu)松散，難于沉淀分離，即將膨脹或已經(jīng)發(fā)生膨脹。膨脹或已經(jīng)發(fā)生膨脹。SVI100 污泥沉降性能較好污泥沉降性能較好100SVI200 污泥沉降性能一般污泥沉降性能一般200SVI 污泥沉降性能差污泥沉降性能差 正常情

12、況下：城市生活污水處理設(shè)施中的正常情況下：城市生活污水處理設(shè)施中的SVI在在50150之間；之間；SVI過高、過低意味著什么？過高、過低意味著什么？ （5）污泥負(fù)荷）污泥負(fù)荷(Sludge Loading) 污泥負(fù)荷是反應(yīng)器設(shè)計和運行的一個重要參數(shù)，它指單位活性污泥污泥負(fù)荷是反應(yīng)器設(shè)計和運行的一個重要參數(shù)，它指單位活性污泥每天所能去除的每天所能去除的5日生化需氧量，單位是日生化需氧量，單位是kgBOD/kgMLSS.d。污泥負(fù)荷。污泥負(fù)荷又叫又叫F/M比，即養(yǎng)料（比，即養(yǎng)料（Food）與活性污泥（）與活性污泥（MLVSS）之間的比值，養(yǎng)）之間的比值，養(yǎng)料即料即BOD。 進(jìn)行工程設(shè)計時，對于污泥

13、負(fù)荷的選擇需要考慮預(yù)期運行的處理效進(jìn)行工程設(shè)計時，對于污泥負(fù)荷的選擇需要考慮預(yù)期運行的處理效率和出水效果、曝氣量、泥齡等參數(shù)。率和出水效果、曝氣量、泥齡等參數(shù)。低污泥負(fù)荷低污泥負(fù)荷 0.1-0.25kgBOD5/kgMLSSd BOD去除率去除率9095%常規(guī)污泥負(fù)荷常規(guī)污泥負(fù)荷 0.3-0.6kgBOD5/kgMLSSd BOD去除率去除率8598%高污泥負(fù)荷高污泥負(fù)荷 1.0-5.0kgBOD5/kgMLSSd BOD去除率去除率5060% （6）容積負(fù)荷）容積負(fù)荷 容積負(fù)荷是反應(yīng)器設(shè)計和運行的一個重要參數(shù)，容積負(fù)荷是反應(yīng)器設(shè)計和運行的一個重要參數(shù)，它指單位反應(yīng)器容積內(nèi)每天所能去除的它指單

14、位反應(yīng)器容積內(nèi)每天所能去除的5日生化需日生化需氧量，單位是氧量，單位是kgBOD/立方米立方米.天。容積負(fù)荷是衡量天。容積負(fù)荷是衡量實際生化處理過程中處理效率的重要指標(biāo)，直接關(guān)實際生化處理過程中處理效率的重要指標(biāo)，直接關(guān)系到工程的投資總額、占地面積大小等環(huán)節(jié)。系到工程的投資總額、占地面積大小等環(huán)節(jié)。 容積負(fù)荷與污泥負(fù)荷之間的關(guān)系？容積負(fù)荷與污泥負(fù)荷之間的關(guān)系？有機(jī)污染物好氧微生物處理的一般途徑有機(jī)污染物好氧微生物處理的一般途徑 能量32能量+ 322227+ O內(nèi)源呼吸 內(nèi)源呼吸殘留物內(nèi)源呼吸產(chǎn)物 H O CO NH+ 2分解代謝2+ O微生物 zyx污水中有機(jī)污染物 C H O5合成代謝 代

15、謝產(chǎn)物H O CO NH圖 4-5 微生物對有機(jī)物的分解代謝及合成代謝及其產(chǎn)物的模式圖合成細(xì)胞物質(zhì) C H NOHOH2yxCOO)2z4yx(OHC222zyx酶HOHynCOxnNOHCOzyxnnNHOHnCnzyx2227523)4(2)5()()524(微生物細(xì)胞的化學(xué)式酶HnNHOnHnCOnONOHCn3222275255)(酶氧化分解 合成代謝（合成新細(xì)胞）內(nèi)源代謝 圖 4-6 微生物三項代謝活動之間的數(shù)量關(guān)系（麥金尼提出）合成氧化可降解有機(jī)物2/31/3內(nèi)源代謝20%殘留物質(zhì)新細(xì)胞物質(zhì)無機(jī)物能量80%無機(jī)物能量（三）菌膠團(tuán)的作用（三）菌膠團(tuán)的作用 菌膠團(tuán)： 在微生物學(xué)領(lǐng)域里，

16、將動膠菌屬形成的細(xì)菌團(tuán)塊稱為菌膠團(tuán)。 在水處理工程領(lǐng)域內(nèi)，則將所有具有莢膜或粘液的絮凝性細(xì)菌互相絮凝聚集成的菌膠團(tuán)塊都稱為菌膠團(tuán)。菌膠團(tuán)是活性污泥的中心菌膠團(tuán)是活性污泥的中心（三）菌膠團(tuán)的作用（三）菌膠團(tuán)的作用 （1）對有機(jī)物進(jìn)行吸附和氧化分解）對有機(jī)物進(jìn)行吸附和氧化分解（2）為原生動物和微型后生動物提供良好的）為原生動物和微型后生動物提供良好的生存環(huán)境生存環(huán)境（3）為原生動物提供附著場所）為原生動物提供附著場所（4）具有指示作用）具有指示作用小口鐘蟲小口鐘蟲 （五）、幾種處理工藝流程各種類型活性污泥運行方式 推流式曝氣池的基本結(jié)構(gòu)推流式曝氣池的基本結(jié)構(gòu) 推流式曝氣池運行特點：活性污泥處理效果

17、推流式曝氣池運行特點：活性污泥處理效果好，但易受到水質(zhì)波動沖擊的影響，運行不好，但易受到水質(zhì)波動沖擊的影響，運行不穩(wěn)定。穩(wěn)定。 推流式活性污泥池常被分割成幾個廊道，每推流式活性污泥池常被分割成幾個廊道，每個廊道深個廊道深3-5m，寬，寬36m，長，長20-80m。 1、傳統(tǒng)的推流式曝氣池、傳統(tǒng)的推流式曝氣池各種類型活性污泥運行方式推流式曝氣池流程示意除了抗沖擊性能外，還存在氧的供需不平衡問題除了抗沖擊性能外，還存在氧的供需不平衡問題回 流 污 泥進(jìn) 水曝 氣 池剩 余 污 泥沉 淀 池出 水 減漸曝氣法就是通過合理布置曝氣裝置，使氣量沿池長方減漸曝氣法就是通過合理布置曝氣裝置，使氣量沿池長方向

18、逐漸減少，所以采用減漸曝氣法可以克服傳統(tǒng)曝氣法需向逐漸減少，所以采用減漸曝氣法可以克服傳統(tǒng)曝氣法需氧量和供氧量之間的矛盾，提高系統(tǒng)對氧氣的利用率。氧量和供氧量之間的矛盾，提高系統(tǒng)對氧氣的利用率。 各種類型活性污泥運行方式漸減曝氣法漸減曝氣法階段曝氣法（多點進(jìn)水法） 調(diào)節(jié)供氧量有困難，可以調(diào)節(jié)需氧量調(diào)節(jié)供氧量有困難，可以調(diào)節(jié)需氧量各種類型活性污泥運行方式階段曝氣法（多點進(jìn)水法）各種類型活性污泥運行方式完全混合反應(yīng)器完全混合反應(yīng)器 與推流式反應(yīng)器相比，完全混合反應(yīng)器可能存與推流式反應(yīng)器相比，完全混合反應(yīng)器可能存在的優(yōu)點和缺點；在的優(yōu)點和缺點； A、承受沖擊能力、承受沖擊能力 B、全池供氧、需氧平衡

19、、全池供氧、需氧平衡 C、曝氣池和沉淀池可以合建，不需單獨設(shè)置沉淀池、曝氣池和沉淀池可以合建，不需單獨設(shè)置沉淀池 根據(jù)具體的構(gòu)造，完全混合式活性污泥法又可根據(jù)具體的構(gòu)造，完全混合式活性污泥法又可分為合建式完全混合曝氣法（又叫曝氣沉淀法）分為合建式完全混合曝氣法（又叫曝氣沉淀法）和分建式完全混合式曝氣池。和分建式完全混合式曝氣池。 各種類型活性污泥運行方式合建式曝氣沉淀池合建式曝氣沉淀池合建式曝氣沉淀池在我國的歷史合建式曝氣沉淀池在我國的歷史 由于這種池型不需要沉淀池，因此也不由于這種池型不需要沉淀池，因此也不控制污泥回流，操作簡單；控制污泥回流，操作簡單； 在我國有標(biāo)準(zhǔn)化的圖紙在我國有標(biāo)準(zhǔn)化的

20、圖紙（蘭州化工設(shè)計院）（蘭州化工設(shè)計院） 直徑直徑14米、米、16米兩種，使用非常廣泛米兩種，使用非常廣泛 目前基本被淘汰目前基本被淘汰各種類型活性污泥運行方式分建式完全混合曝氣池各種類型活性污泥運行方式 由于吸附過程比較短，由于吸附過程比較短，1030min，一般吸附池，一般吸附池的設(shè)計時間在的設(shè)計時間在1060min，MLSS為為1.5-3.0g/L吸附再生法各種類型活性污泥運行方式 有機(jī)污染物大部分在再生池內(nèi)分解，有機(jī)污染物大部分在再生池內(nèi)分解，MLSS為為4.0-10.0g/L，由于污泥濃度高，因此容積負(fù)荷高，由于污泥濃度高，因此容積負(fù)荷高 優(yōu)點：優(yōu)點：1、吸附、吸附-再生池的總?cè)莘e小

21、于傳統(tǒng)的曝氣池容積，節(jié)約投資；再生池的總?cè)莘e小于傳統(tǒng)的曝氣池容積，節(jié)約投資；2、能承受一定的進(jìn)水沖擊，當(dāng)吸附池污泥系統(tǒng)破壞后，可、能承受一定的進(jìn)水沖擊，當(dāng)吸附池污泥系統(tǒng)破壞后，可以用再生池的污泥進(jìn)行補(bǔ)充；以用再生池的污泥進(jìn)行補(bǔ)充；3、剩余污泥直接排放，不需要再生，節(jié)約了運行費用。、剩余污泥直接排放，不需要再生，節(jié)約了運行費用。吸附再生法的優(yōu)缺點吸附再生法的優(yōu)缺點各種類型活性污泥運行方式 缺點：缺點：1、處理效果比傳統(tǒng)的曝氣池差；、處理效果比傳統(tǒng)的曝氣池差；2、對以水溶性有機(jī)物為主的廢水，處理效果非常差。、對以水溶性有機(jī)物為主的廢水，處理效果非常差。應(yīng)用非常廣泛的兩類處理工藝氧化溝處理：氧化溝處

22、理：稱循環(huán)曝氣池法，氧化溝是封閉環(huán)狀稱循環(huán)曝氣池法，氧化溝是封閉環(huán)狀的溝形污水處理構(gòu)筑物，污水與活性的溝形污水處理構(gòu)筑物，污水與活性污泥混合液在曝氣溝中循環(huán)流動而完污泥混合液在曝氣溝中循環(huán)流動而完成污泥對有機(jī)物的吸附和降解。成污泥對有機(jī)物的吸附和降解。氧化溝的特點是氧化溝的特點是：局部推流式，整體全混式；系統(tǒng)中局部推流式，整體全混式；系統(tǒng)中存在有氧與缺氧的交替過程存在有氧與缺氧的交替過程氧化溝工藝氧化溝工藝的特點氧化溝工藝的特點 1、水力停留時間和污泥泥齡比較長、水力停留時間和污泥泥齡比較長（1030天），天），污泥負(fù)污泥負(fù)荷比較低荷比較低（0.05-0.20），剩余污泥產(chǎn)量少；，剩余污泥產(chǎn)量

23、少； 2、氧化溝工藝局部區(qū)域具有推流式特點、氧化溝工藝局部區(qū)域具有推流式特點（溶解氧范圍（溶解氧范圍0.2-3.0mg/L之間變化之間變化），而整體具有完全混合式的工藝特點；），而整體具有完全混合式的工藝特點； 3、存在局部厭氧、好氧間隔區(qū)，可以有效的進(jìn)行生物、存在局部厭氧、好氧間隔區(qū)，可以有效的進(jìn)行生物脫氮和除磷；脫氮和除磷； 4、氧化溝占地面積比較大，（、氧化溝占地面積比較大，（有效水深低于普通的活性污有效水深低于普通的活性污泥池泥池），（），（污泥負(fù)荷比較低污泥負(fù)荷比較低）；）； 5、剩余污泥量少，運行費用低，運行管理簡單；、剩余污泥量少，運行費用低，運行管理簡單； 6、常見的氧化溝曝氣

24、設(shè)備有轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)盤、倒傘表曝機(jī)、常見的氧化溝曝氣設(shè)備有轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)盤、倒傘表曝機(jī)三種。三種。氧化溝的應(yīng)用歷史早期氧化溝（水深早期氧化溝（水深1.5米）：米）：1、1920年英國年英國sheffield首次建成氧化溝，利用槳板式曝氣機(jī)；首次建成氧化溝，利用槳板式曝氣機(jī)；2、荷蘭、荷蘭1925年開始研制年開始研制Kessener轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)；轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)；3、1959年荷蘭公共衛(wèi)生研究所研制籠形轉(zhuǎn)刷（年荷蘭公共衛(wèi)生研究所研制籠形轉(zhuǎn)刷（TNO轉(zhuǎn)刷），這轉(zhuǎn)刷），這是是Kessener轉(zhuǎn)刷的改進(jìn)型；轉(zhuǎn)刷的改進(jìn)型；目前開發(fā)的目前開發(fā)的Manmethod型轉(zhuǎn)刷直徑型轉(zhuǎn)刷直徑1米，允許水深達(dá)到米，允許水深達(dá)到3-3.6

25、米；米；Carrousel氧化溝（水深氧化溝（水深4.0-4.5米）：米）： 60年代末荷蘭年代末荷蘭DHV有限公司將立式低速表面曝氣機(jī)應(yīng)用于氧有限公司將立式低速表面曝氣機(jī)應(yīng)用于氧化溝，結(jié)合特定池型推動氧化溝流動，這一工藝被稱為卡魯化溝，結(jié)合特定池型推動氧化溝流動，這一工藝被稱為卡魯塞爾（塞爾（Carrousel）氧化溝；）氧化溝；Orbal氧化溝（水深氧化溝（水深2.6-3.5米）：米）： 1970年在南非開發(fā)了轉(zhuǎn)盤曝氣機(jī)并應(yīng)用于年在南非開發(fā)了轉(zhuǎn)盤曝氣機(jī)并應(yīng)用于Orbal氧化溝氧化溝Carrousel 氧化溝此為何物？轉(zhuǎn)盤動轉(zhuǎn)盤運行情況轉(zhuǎn)盤充氧實驗基地這是何種類型氧化溝？有關(guān)Orbal氧化溝

26、的一些情況 Orbal氧化溝由南非的氧化溝由南非的Huisman設(shè)計和開發(fā)，目設(shè)計和開發(fā)，目前該技術(shù)已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給美國的前該技術(shù)已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給美國的Envirex公司；目前公司；目前全世界大約有全世界大約有250座座Orbal氧化溝在運行；氧化溝在運行； 采用轉(zhuǎn)盤曝氣機(jī)，轉(zhuǎn)盤片上有三角形（或其他采用轉(zhuǎn)盤曝氣機(jī)，轉(zhuǎn)盤片上有三角形（或其他形狀）凸出物，且盤片數(shù)量可調(diào)，便于實際調(diào)形狀）凸出物，且盤片數(shù)量可調(diào)，便于實際調(diào)節(jié)曝氣強(qiáng)度；節(jié)曝氣強(qiáng)度； Orbal氧化溝在單溝內(nèi)屬于推流式反應(yīng)器，在氧化溝在單溝內(nèi)屬于推流式反應(yīng)器，在整體上屬于多個完全混合連續(xù)反應(yīng)器的串聯(lián)。整體上屬于多個完全混合連續(xù)反應(yīng)器的串聯(lián)。7、序批

27、式處理工藝：、序批式處理工藝：SBR，Sequence Batch Reactor,其實質(zhì)是幾個完全混合間歇反應(yīng)器的并其實質(zhì)是幾個完全混合間歇反應(yīng)器的并聯(lián)（聯(lián)合使用）聯(lián)（聯(lián)合使用）序批式處理工藝：序批式處理工藝：SBRSBR工藝實際上是一種間歇式活性污泥處理工藝，早在工藝實際上是一種間歇式活性污泥處理工藝，早在1914年英國就對其進(jìn)行了研究，認(rèn)為其處理效率比連續(xù)年英國就對其進(jìn)行了研究，認(rèn)為其處理效率比連續(xù)式活性污泥工藝高；但由于單個反應(yīng)器不能用于連續(xù)處式活性污泥工藝高；但由于單個反應(yīng)器不能用于連續(xù)處理，一般需要理，一般需要3個以上的反應(yīng)器同時交替使用；個以上的反應(yīng)器同時交替使用；但是早期該工藝

28、在使用中還存在兩個問題無法解決：但是早期該工藝在使用中還存在兩個問題無法解決：a、曝氣器在停止曝氣時的堵塞問題；曝氣器在停止曝氣時的堵塞問題； b、多個反、多個反應(yīng)器同時交替使用需要復(fù)雜的自動控制系統(tǒng)，投資昂貴。應(yīng)器同時交替使用需要復(fù)雜的自動控制系統(tǒng)，投資昂貴。20世紀(jì)世紀(jì)70(80)年代以后，年代以后，SBR開始得到真正的大規(guī)模工開始得到真正的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。主要是因為以上兩個問題得到了解決（新型業(yè)化應(yīng)用。主要是因為以上兩個問題得到了解決（新型曝氣器的應(yīng)用、自控系統(tǒng)大幅降價、配套設(shè)備的發(fā)明）曝氣器的應(yīng)用、自控系統(tǒng)大幅降價、配套設(shè)備的發(fā)明）Sequencing Batch Reactor進(jìn)水

29、階段曝氣階段沉淀階段排水排泥階段閑置階段進(jìn)水階段曝氣階段4h弱曝氣階段3.5h沉淀階段SBR處理工藝的特點 1、運行管理簡單、運行管理簡單（在采用自動控制系統(tǒng)以后）（在采用自動控制系統(tǒng)以后） 2、減少占地，降低造價減少占地，降低造價（理由是不用二沉池，但作用有限）理由是不用二沉池，但作用有限） 3、耐沖擊負(fù)荷（？為何）耐沖擊負(fù)荷（？為何） 4、出水水質(zhì)好（、出水水質(zhì)好（1、可以根據(jù)處理情況進(jìn)行運行周期調(diào)整，改、可以根據(jù)處理情況進(jìn)行運行周期調(diào)整，改變曝氣處理時間，實現(xiàn)良好的出水質(zhì)量；變曝氣處理時間，實現(xiàn)良好的出水質(zhì)量； 2、由于沉淀過程在靜止條件下、由于沉淀過程在靜止條件下進(jìn)行，沉淀過程中不受進(jìn)

30、水干擾，沉淀時間可調(diào)進(jìn)行，沉淀過程中不受進(jìn)水干擾，沉淀時間可調(diào)） 5、可以有效控制污泥膨脹、可以有效控制污泥膨脹（在好氧、缺氧交替的情況下，（在好氧、缺氧交替的情況下，細(xì)菌以兼性細(xì)菌為主，抑制專性好氧的一些絲狀細(xì)菌）細(xì)菌以兼性細(xì)菌為主，抑制專性好氧的一些絲狀細(xì)菌） 6、便于進(jìn)行生物脫、便于進(jìn)行生物脫N、脫、脫P(由于能夠方便的控制整體進(jìn)行，由于能夠方便的控制整體進(jìn)行，缺氧有氧交替進(jìn)行缺氧有氧交替進(jìn)行)包括：包括： 生物濾池生物濾池（以此為例）（以此為例） 生物轉(zhuǎn)盤生物轉(zhuǎn)盤 生物接觸氧化法生物接觸氧化法 生物流化床生物流化床 二、好氧生物膜法二、好氧生物膜法 好氧生物膜法的構(gòu)筑物有：普通濾池、高

31、負(fù)荷生物濾池、好氧生物膜法的構(gòu)筑物有：普通濾池、高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池，以及生物轉(zhuǎn)盤、接觸氧化法（即浸沒式濾池塔式生物濾池，以及生物轉(zhuǎn)盤、接觸氧化法（即浸沒式濾池法）等。法）等。 （一）好氧生物膜中的微生物（一）好氧生物膜中的微生物 1 1好氧生物膜好氧生物膜 好氧生物膜是由多種多樣的好氧微生物和兼性厭氧微生物好氧生物膜是由多種多樣的好氧微生物和兼性厭氧微生物粘附在生物濾池濾料上或生物轉(zhuǎn)盤盤片上粘附在生物濾池濾料上或生物轉(zhuǎn)盤盤片上的一層帶粘性、薄的一層帶粘性、薄膜狀的微生物混合群體。是生物膜法凈化污水的工作主體。膜狀的微生物混合群體。是生物膜法凈化污水的工作主體。2 2好氧生物膜中的微生

32、物及其功能好氧生物膜中的微生物及其功能 好氧生物膜在濾池內(nèi)分布不同于活性污泥，生物好氧生物膜在濾池內(nèi)分布不同于活性污泥，生物膜附著在濾料上不動，廢水自上而下淋灑在生物膜附著在濾料上不動，廢水自上而下淋灑在生物膜上。因此，在濾池的不同高度位置，由于微生膜上。因此，在濾池的不同高度位置，由于微生物得到的營養(yǎng)不同，造成微生物種類和數(shù)量的不物得到的營養(yǎng)不同，造成微生物種類和數(shù)量的不同。同。3好氧生物膜的結(jié)構(gòu)好氧生物膜的結(jié)構(gòu)各種填料掛膜1載體吸附階段載體吸附階段運行運行10天后天后掛膜過程2運行運行60天后天后運行運行100天后天后空白填料掛膜對比安裝時的YDT填料完成掛膜的YDT填料掛膜后的填料（二）

33、好氧生物膜凈化廢水的作用機(jī)理（二）好氧生物膜凈化廢水的作用機(jī)理 在生物濾池中，上層生物膜中的生物膜生物（絮凝性細(xì)菌在生物濾池中，上層生物膜中的生物膜生物（絮凝性細(xì)菌及其他微生物）和生物膜面生物（固著型纖毛蟲、游泳型纖毛及其他微生物）和生物膜面生物（固著型纖毛蟲、游泳型纖毛蟲及微型后生動物）吸附廢水中的大分子有機(jī)物，將其水解為蟲及微型后生動物）吸附廢水中的大分子有機(jī)物，將其水解為小分子有機(jī)物。同時吸收溶解性有機(jī)物和經(jīng)水解的小分子有機(jī)小分子有機(jī)物。同時吸收溶解性有機(jī)物和經(jīng)水解的小分子有機(jī)物進(jìn)入體內(nèi)，并氧化分解之，微生物利用吸收的營養(yǎng)構(gòu)建自身物進(jìn)入體內(nèi)，并氧化分解之，微生物利用吸收的營養(yǎng)構(gòu)建自身細(xì)胞

34、。上一層生物膜的代謝產(chǎn)物流向下一層，被下一層的生物細(xì)胞。上一層生物膜的代謝產(chǎn)物流向下一層，被下一層的生物膜生物吸收氧化。分解為二氧化碳和水。老化的生物膜和游離膜生物吸收氧化。分解為二氧化碳和水。老化的生物膜和游離細(xì)菌被濾池掃除生物吞食。細(xì)菌被濾池掃除生物吞食。以一滴水為例，水以一滴水為例，水滴從上到下與生物滴從上到下與生物膜接觸，幾分鐘內(nèi)膜接觸，幾分鐘內(nèi)廢水中的有機(jī)和無廢水中的有機(jī)和無機(jī)雜質(zhì)逐級被生物機(jī)雜質(zhì)逐級被生物膜吸附。濾池內(nèi)不膜吸附。濾池內(nèi)不同高度同高度(不同層次不同層次)的生物膜所得到的的生物膜所得到的營養(yǎng)營養(yǎng)(有機(jī)物的組分有機(jī)物的組分和濃度和濃度)不同，致使不同，致使不同高度的微生物

35、不同高度的微生物種群和數(shù)量不同。種群和數(shù)量不同。生物膜法的特點生物膜法的特點（與活性污泥相比）（與活性污泥相比） 1、抗沖擊能力強(qiáng)，對水質(zhì)變化的承受能力強(qiáng)。、抗沖擊能力強(qiáng)，對水質(zhì)變化的承受能力強(qiáng)。（由于生物是大量微生物的群體，其抗毒性能力是游離細(xì)菌的（由于生物是大量微生物的群體，其抗毒性能力是游離細(xì)菌的50-500倍）倍）； 2、生物相多樣性、生物相多樣性（尤其是一些增殖速度慢，世代較長的微生物（尤其是一些增殖速度慢，世代較長的微生物可以在生物膜中定居，形成了較完整的微生態(tài)區(qū)，各種微生物的聯(lián)合作用可以在生物膜中定居，形成了較完整的微生態(tài)區(qū)，各種微生物的聯(lián)合作用有利于大分子和難降解物質(zhì)如多環(huán)芳烴

36、、纖維素、幾丁質(zhì)的降解。有利于大分子和難降解物質(zhì)如多環(huán)芳烴、纖維素、幾丁質(zhì)的降解。 ） 3、可以承受較高的有機(jī)負(fù)荷、可以承受較高的有機(jī)負(fù)荷(生物膜中的微生物污泥負(fù)荷生物膜中的微生物污泥負(fù)荷一般低于活性污泥法，但是生物膜中的總污泥量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于活性污泥法一般低于活性污泥法，但是生物膜中的總污泥量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于活性污泥法) 4、剩余污泥量少、剩余污泥量少（生物膜內(nèi)部存在缺氧區(qū)域，污泥進(jìn)行缺氧或（生物膜內(nèi)部存在缺氧區(qū)域，污泥進(jìn)行缺氧或厭氧消化）厭氧消化） 5、不用擔(dān)心污泥膨脹；、不用擔(dān)心污泥膨脹；根據(jù)固、液、氣三相的存在情況，生物膜反應(yīng)器根據(jù)固、液、氣三相的存在情況，生物膜反應(yīng)器的分類：的分類：1、非浸沒式；

37、（生物濾池，塔式生物濾池）；、非浸沒式；（生物濾池，塔式生物濾池）；2、半浸沒式（交替浸沒式）、半浸沒式（交替浸沒式）生物轉(zhuǎn)盤；生物轉(zhuǎn)盤；3、完全浸沒式、完全浸沒式常規(guī)的接觸氧化池常規(guī)的接觸氧化池生物膜法生物膜法1生物濾池生物濾池普通生物濾池，又名滴濾池，普通生物濾池，又名滴濾池，濾料層厚度濾料層厚度2米左右，圓形或米左右，圓形或長方形池，頂部布水長方形池，頂部布水塔式生物濾池，直徑塔式生物濾池，直徑1-3.5米，米，高度高度8-24米，高徑比米，高徑比6-8生物膜法1生物濾池對生物濾池濾料的要求機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性能；機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性能；具有一定的比表面積（要求粒徑不能過大）；具有一定的空隙

38、率（堆積密度）；具有一定的空隙率（堆積密度）；便于加工、運輸，要求低的成本便于加工、運輸，要求低的成本早期的濾料：碎石、卵石、焦碳等，應(yīng)用于早期的濾料：碎石、卵石、焦碳等，應(yīng)用于普通生物濾池普通生物濾池（底部（底部0.2米為承托層，米為承托層，60-100mm，主體，主體30-50mm）目前在塔式濾池中一般使用特制的有機(jī)材目前在塔式濾池中一般使用特制的有機(jī)材料濾料料濾料-波紋板，幾乎滿足了濾料的全部波紋板，幾乎滿足了濾料的全部要求要求生物膜法1生物濾池 布水系統(tǒng)：將污水均勻的噴灑到濾床的頂部，布水系統(tǒng)：將污水均勻的噴灑到濾床的頂部，形成填料表面的液膜流動。布水過程必須注意形成填料表面的液膜流動

39、。布水過程必須注意布水強(qiáng)度的范圍。（過大或過小的問題）布水強(qiáng)度的范圍。（過大或過小的問題） 最小布液強(qiáng)度：一般不小于最小布液強(qiáng)度：一般不小于10立方米立方米/平方米平方米.小時小時布水系統(tǒng)噴嘴布水系統(tǒng)噴嘴移動式噴嘴移動式噴嘴固定式噴嘴，一般用于塔式濾池固定式噴嘴，一般用于塔式濾池矩形水平移動矩形水平移動圓形旋轉(zhuǎn)移動圓形旋轉(zhuǎn)移動生物膜法1生物濾池 通風(fēng)充氧系統(tǒng)：生物濾池的供氧過程通風(fēng)充氧系統(tǒng)：生物濾池的供氧過程 排水系統(tǒng)：在濾池底部收集處理后的污水。排水系統(tǒng)：在濾池底部收集處理后的污水。 普通生物濾池：承托層和集水管；普通生物濾池：承托層和集水管； 塔式生物濾池：支承板（孔板、濾網(wǎng)），過液與通風(fēng)

40、塔式生物濾池：支承板（孔板、濾網(wǎng)），過液與通風(fēng)通風(fēng)方式：通風(fēng)方式：對于大部分生物濾對于大部分生物濾池采用自然通風(fēng)池采用自然通風(fēng)利用水與空氣之間的利用水與空氣之間的溫差造成氣體提升溫差造成氣體提升利用水流噴灑在填利用水流噴灑在填料層中的攪動料層中的攪動部分塔式濾池采用強(qiáng)制通風(fēng)，但風(fēng)壓比較低部分塔式濾池采用強(qiáng)制通風(fēng)，但風(fēng)壓比較低生物膜法1生物濾池 生物濾池的優(yōu)點：生物濾池的優(yōu)點： 簡單，動力消耗少；簡單，動力消耗少； 缺點缺點（主要相對于其它生物膜法）（主要相對于其它生物膜法）： 1、處理負(fù)荷低（效率比較低）；、處理負(fù)荷低（效率比較低）； 2、容易發(fā)生堵塞；、容易發(fā)生堵塞； 3、處理條件不易控制（停留時間，供氧量）；、處理條件