發(fā)酵工業(yè)清潔生產(chǎn)課件

1、發(fā)酵工業(yè)清潔生產(chǎn)微生物與環(huán)保微生物處理腈綸廢水的塔式濾池29.1污水處理概述29.1.1水污染概述水體自凈：水體中的污染物因被稀釋，水解，氧化，光分解和微生物降解等而去除的能力。主要靠細(xì)菌、藻類等微生物。自凈能力影響因素：溶氧污染物過量-細(xì)菌和藻類大量繁殖-溶解氧下降-厭氧菌大量繁殖-產(chǎn)生帶有惡臭的硫化氫和硫化鐵水環(huán)境保護(hù) 水是地球上一切生命賴以生存、也是人類生活和生產(chǎn)中不可缺少的基本物質(zhì)之一。20世紀(jì)以來，由于世界各國工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，城市人口的劇增，缺水已是當(dāng)今世界許多國家面臨的重大問題。防治水污染，保護(hù)水資源是當(dāng)今世界性的問題，更是我國城鄉(xiāng)普遍面臨的當(dāng)務(wù)之急。饑餓與營養(yǎng)不良饑餓與營養(yǎng)不良

2、較之疾病、污染與環(huán)境破壞更為亟待解決的世界性問題。應(yīng)用生物技術(shù)發(fā)展糧食生產(chǎn)，這樣既可提高農(nóng)作物的生產(chǎn)能力，又能開墾荒蕪地區(qū)，增加種植面積。土地變得沙化農(nóng)民手里捧如此土地該如何生存大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)礦藏開采投入環(huán)境 生產(chǎn)消費(fèi)排放廢料農(nóng)田森林中流失的農(nóng)藥環(huán)境問題包括：固體廢物場地、地下儲存罐（UST）和管道泄漏污染等。其中以固體廢物場地、地下儲存罐的污染問題最為突出。 非點(diǎn)源污染主要來自許多擴(kuò)散性的污染來源。如降水或融雪水在徑流過程中攜帶污染物，最后進(jìn)入地表水和地下水中、以及農(nóng)業(yè)灌溉導(dǎo)致的化肥、除草劑、農(nóng)藥污染等。 固體廢物填埋場的污染 農(nóng)業(yè)灌溉對土壤和地下水的污染林樹紅水資源的利用現(xiàn)狀 世界各國和

3、國民經(jīng)濟(jì)各部門對水資源的使用情況各有不同，一般可分為：工業(yè)用水：發(fā)電、造紙、人造纖維等部門的需水量最大。農(nóng)業(yè)用水生活用水“水臟”問題主要是工業(yè)用水過程產(chǎn)生的。水是工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，水可以是工業(yè)生產(chǎn)中的一種原料，也可以作為工業(yè)生產(chǎn)流程中的原料有用組分或雜質(zhì)的浸出滲液，或作為工業(yè)生產(chǎn)工藝的反應(yīng)介質(zhì)。生產(chǎn)1噸鋼材需水100m3以上制造1噸尼龍絲大約需水600m3染1萬米布大約需300m3制1噸紙漿大約需水300m3等。目前，我國工業(yè)萬元產(chǎn)值耗水量平均為600-700m3。農(nóng)業(yè)和工業(yè)是人類社會的兩個用水大戶研究農(nóng)業(yè)用水過程對于解決我國的“水少”問題具有決定性的作用研究工業(yè)用水過程則對解決我國“水臟”問題

4、具有決定性的作用。我國90%以上的城市水域遭到污染，城市污水（包括生活污水和工業(yè)廢水）以每年6.5%的速度增加，預(yù)計(jì)到2010年城市污水排放量將達(dá)到5300億m3/d以上。我國八五期間曾有全國污水處理廠達(dá)到150座，城市污水處理率達(dá)10%的規(guī)劃目標(biāo)，實(shí)際1995年處理率達(dá)到了15%。九五期間擬新增污水處理設(shè)施，使日處理能力達(dá)400萬m3以上，城市排水管網(wǎng)普及面積率達(dá)70%75%，污水集中處理率達(dá)到20%，縣以上工業(yè)企業(yè)廢水處理率達(dá)76.8%目前我國城市工業(yè)水重復(fù)利用率約為50%左右（日本80年代末就達(dá)到75%以上）”。從這些數(shù)據(jù)可以看出，我國城市污水治理還是相對滯后的，處于欠帳狀態(tài)。水污染控制

5、（治理）工程就是以工程技術(shù)措施，來防止、減輕或消除水環(huán)境的污染，改善和保持水環(huán)境質(zhì)量，保障人體健康，以及有效地保護(hù)和合理利用水資源。 1989年5月聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)首次提出清潔生產(chǎn)的概念，標(biāo)志著人類工業(yè)生產(chǎn)觀念的一次變革。清潔生產(chǎn)是與高投入、高消耗、粗放經(jīng)營所支持的傳統(tǒng)工業(yè)相對立的，推行清潔生產(chǎn)將導(dǎo)致工業(yè)用水方式的一次革命，這場“工業(yè)革命”是實(shí)現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域水資源可持續(xù)利用的必由之路。我國在90年代提出的中國環(huán)境與發(fā)展十大對策，強(qiáng)調(diào)了清潔生產(chǎn)。清潔生產(chǎn)正在成為我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要措施和手段。29.1.2水體的污染與自凈 一、水體污染及水體自凈作用二、水污染指標(biāo) 一、水體污染及水

6、體自凈作用 水體：河流、湖泊、沼澤、水庫、地下水、冰川和海洋等“貯水體”的總稱。 在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域中，水體不僅包括水，而且也包括水中的懸浮物、底泥及水中生物等。從自然地理的角度看，水體是指地表被水覆蓋的自然綜合體。水體污染 是指排入水體的污染物在數(shù)量上超過了該物質(zhì)在水體中的本底含量和水體的環(huán)境容量，從而導(dǎo)致水體的物理特征、化學(xué)特征和生物特征發(fā)生不良變化，破壞了水中固有的生態(tài)系統(tǒng)，破壞了水體的功能及其在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活中的作用。造成水體污染的因素向水體排放未經(jīng)過妥善處理的城市污水和工業(yè)廢水；施用的化肥、農(nóng)藥及城市地面的污染物，被雨水沖刷，隨地面徑流而進(jìn)入水體；隨大氣擴(kuò)散的有毒物質(zhì)通過重力沉降或降

7、水過程而進(jìn)入水體等。有些赤潮生物會分泌出粘液，粘在魚、蝦、貝等生物的鰓上，妨礙呼吸，導(dǎo)致窒息死亡。含有毒素的赤潮生物被海洋生物攝食后能引起中毒死亡。人類食用含有毒素的海產(chǎn)品，也會造成類似的后果。環(huán)境工程海洋科學(xué)海洋生物資源與環(huán)境 生物工程人類行為對生態(tài)系統(tǒng)的影響水體自凈作用 水體能夠在其環(huán)境容量的范圍以內(nèi)，經(jīng)過水體的物理、化學(xué)和生物的作用，使排入的污染物質(zhì)的濃度和毒性隨著時間的推移在向下游流動的過程中自然降低，稱之為水體的自凈作用。水體自凈機(jī)理物理過程，其中包括稀釋、混合、擴(kuò)散、揮發(fā)、沉淀等過程，水體中的污染物質(zhì)在這一系列的作用下，其濃度得以降低；化學(xué)及物理化學(xué)過程，污染物質(zhì)通過氧化、還原、吸

8、附、凝聚、中和等反應(yīng)使其濃度降低；生物化學(xué)過程，污染物質(zhì)中的有機(jī)物，由于水體中微生物的代謝活動而被分解、氧化并轉(zhuǎn)化為無害、穩(wěn)定的無機(jī)物，從而使其濃度降低。二、水污染指標(biāo) （一）生化需氧量（BOD）：表示在有氧條件下，好氧微生物氧化分解單位體積水中有機(jī)物所消耗的游離氧的數(shù)量，常用單位為mgL，這是一種間接表示水被有機(jī)污染物污染程度的指標(biāo)。在20和在BOD的測定條件（氧充足、不攪動）下，以五日作為測定BOD的標(biāo)準(zhǔn)時間，稱之為五日生化需氧量，以BOD5表示。 （二）化學(xué)需氧量（COD）用強(qiáng)氧化劑重鉻酸鉀，在酸性條件下能夠?qū)⒂袡C(jī)物氧化為H2O和CO2，此時所測出的耗氧量稱為化學(xué)需氧量（COD）。COD

9、能夠比較精確地表示有機(jī)物含量，而且測定需時較短，不受水質(zhì)限制，因此多作為工業(yè)廢水的污染指標(biāo)。用另一種氧化劑高錳酸鉀，也能夠?qū)⒂袡C(jī)物加以氧化，測出的耗氧量較COD低，稱為耗氧量，以O(shè)C表示。（三）總需氧量（TOD）有機(jī)物主要是由碳（C）、氫（H）、氮（N）、硫（S）等元素所組成。當(dāng)有機(jī)物完全被氧化時，C、H、N、S分別被氧化為CO2、H2O、NO和SO2，此時的需氧量稱為總需氧量（TOD）。 （四）總有機(jī)碳（TOC）：是污水中有機(jī)污染物的總含碳量。其測定結(jié)果以C含量表示，單位為mgL。（五）懸浮物：是通過過濾法測定的，濾后濾膜或?yàn)V紙上截留下來的物質(zhì)即為懸浮固體，它包括部分的膠體物質(zhì)，單位為mgL

10、。 （六）有毒物質(zhì)：是指其達(dá)到一定濃度后，對人體健康、水生生物的生長造成危害的物質(zhì)。非重金屬的氰化物和砷化物及重金屬中的汞、鎘、鉻、鉛等，是國際上公認(rèn)的六大毒物（砷有時與重金放在一起進(jìn)行研究）。（七）pH值：對水體生物生長有較大影響，也直接影響水處理工藝及裝置的選用。（八）大腸菌群數(shù)：是指單位體積水中所含的大腸菌群的數(shù)目，單位為個L，它是常用的細(xì)菌學(xué)指標(biāo)。 29.1.3水體中主要污染物的來源及其危害 無機(jī)無毒物無機(jī)有毒物有機(jī)無毒物有機(jī)有毒物放射性物質(zhì)、生物污染物質(zhì)和熱污染等。所謂無毒害作用是相對而有條件的。一、無機(jī)無毒物 砂粒、礦渣一類的顆粒狀的物質(zhì)；酸、堿無機(jī)鹽類；氮、磷等植物營養(yǎng)物質(zhì)。 （

11、一）懸浮物的污染危害（1）大大地降低了光的穿透能力，減少了水的光合作用并妨礙水體的自凈作用；（2）對魚類產(chǎn)生危害，可能堵塞魚鰓，導(dǎo)致魚的死亡，制漿造紙廢水中的紙漿對此最為明顯；（3）水中的懸浮物又可能是各種污染物的載體，它可能吸附一部分水中的污染物并隨水流動遷移。（二）酸、堿、無機(jī)鹽類的污染物質(zhì)來源污染水體中的酸主要來自礦山排水及許多工業(yè)廢水。金屬加工酸洗車間、黏膠纖維和酸性造紙等工業(yè)部門排放酸性工業(yè)廢水。雨水淋洗含二氧化硫的空氣后，匯入地表水體也能形成酸污染。水體中的堿主要來源于堿法造紙、化學(xué)纖維、制堿、制革及煉油等工業(yè)廢水。酸和堿的污染必然伴隨著無機(jī)鹽類的污染。酸、堿污染物危害酸、堿污染物

12、能改變水體的pH值增加水中的一般無機(jī)鹽類和水的硬度。 （三）氮、磷等植物營養(yǎng)物 主要來自于農(nóng)田施肥、農(nóng)業(yè)廢棄物、城市生活污水和某些工業(yè)廢水。污水中的氮可分為有機(jī)氮和無機(jī)氮兩類。氮、磷污染危害及水體的富營養(yǎng)化 （1）藻類在水體中占據(jù)的空間越來越大，使魚類活動的空間越來越少；衰死藻類將沉積塘底。（2）藻類種類逐漸減少，并由以硅藻和綠藻為主轉(zhuǎn)為以藍(lán)藻為主,不適于作魚餌料，而其中有一些種屬是有毒的。（3）藻類過度生長繁殖，將造成水體中溶解氧的急劇變化，嚴(yán)重影響魚類生存。 二、無機(jī)有毒物 （一）非重金屬的無機(jī)毒性物質(zhì) 1氰化物:來源于電鍍廢水、焦?fàn)t和高爐的煤氣洗滌冷卻水、某些化工廠的含氰廢水及金、銀選礦

13、廢水等。 氰化物在水中的自凈作用氰化物的揮發(fā)逸散。 氰化物的氧化分解。 2砷（As） :工業(yè)生產(chǎn)排放含砷廢水的有：化工、有色冶金、煉焦、火電、造紙、皮革等，其中以冶金、化工排放砷量較高。（二）重金屬毒性物質(zhì) 重金屬與一般耗氧的有機(jī)物不同，在水體中不能為微生物所降解，只能產(chǎn)生各種形態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化以及分散和富集，這個過程稱之為重金屬的遷移。重金屬在水體中的遷移主要與沉淀、絡(luò)合、螯合、吸附和氧化還原等作用有關(guān)。重金屬的毒性和對生物體的危害在天然水體中只要有微量濃度即可產(chǎn)生毒性效應(yīng)微生物不能降解重金屬，相反地某些重金屬有可能在微生物作用下轉(zhuǎn)化為金屬有機(jī)化合物，產(chǎn)生更大的毒性地表水中的重金屬可以通過生

14、物的食物鏈，成千上萬地富集，而達(dá)到相當(dāng)高的濃度重金屬進(jìn)入人體后能夠和生理高分子物質(zhì)如蛋白質(zhì)和酶等發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用使它們失去活性，也可能累積在人體的某些器官中，造成慢性累積性中毒，最終造成危害。微生物不能降解重金屬，微生物作用于重金屬主要是改變金屬在環(huán)境中的存在狀態(tài)從而改變它們的毒性。 Hg的微生物轉(zhuǎn)化無機(jī)汞（Hg2+）的甲基化無機(jī)汞（Hg2+）還原成HgO甲基汞還原成HgO微生物對重金屬的轉(zhuǎn)化 三、有機(jī)無毒物（需氧有機(jī)物） 屬于碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等自然生成的有機(jī)物，它們易于生物降解，向穩(wěn)定的無機(jī)物轉(zhuǎn)化。在有氧條件下，由好氧微生物作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)化，這一轉(zhuǎn)化進(jìn)程快，產(chǎn)物一般為CO2、H2O等

15、穩(wěn)定物質(zhì)。在無氧條件下，則在厭氧微生物的作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)化，這一進(jìn)程較慢。 首先在產(chǎn)酸菌的作用下，形成脂肪酸、醇等中間產(chǎn)物 繼之在甲烷菌的作用下形成H2O、CH4、CO2等穩(wěn)定物質(zhì)，同時放出硫化氫、硫醇、糞臭素等具有惡臭的氣體。 （一）水體中需氧污染物主要來自生活污水、牲畜污水以及屠宰、肉類加工、罐頭等食品工業(yè)和制革、造紙、印染、焦化等工業(yè)廢水。有機(jī)污染物對水體的危害：對漁業(yè)水產(chǎn)資源的破壞。有機(jī)無毒物，又稱耗氧(需氧)有機(jī)物，或可生物降解有機(jī)物。四、有機(jī)有毒物 這一類物質(zhì)多屬于人工合成的有機(jī)物質(zhì)，如農(nóng)藥（DDT、六六六等有機(jī)氯農(nóng)藥）、醛、酮、酚以及聚氯聯(lián)苯、芳香族氨基化合物、高分子合成聚合物（塑料

16、、合成橡膠、人造纖維）、染料等。 來源：石油化學(xué)工業(yè)的合成生產(chǎn)過程及有關(guān)的產(chǎn)品使用過程中排放出的污水。主要污染特征比較穩(wěn)定，不易被微生物分解，所以又稱難降解有機(jī)污染物。它們都有害于人類健康，只是危害程度和作用方式不同。這一類物質(zhì)在某些條件下，好氧微生物也能夠?qū)ζ溥M(jìn)行分解，因此，也能夠消耗水體中的溶解氧，但速度較慢。農(nóng)藥 石油 洗滌劑 多氯聯(lián)苯 氰和腈 農(nóng)藥 微生物作用 被氧化 被脫鹵 被還原 被脫烴 ClClClClClClCl大腸桿菌等 脫鹵作用 微生物對有毒有機(jī)物的降解 五、石油類污染物 石油開采、儲運(yùn)、煉制和使用過程中，排出的廢油和含油廢水使水體遭受污染。石油化工、機(jī)械制造行業(yè)排放的廢水

17、也含有各種油類。 海洋石油污染的危害 ：不僅影響海洋生物的生長、降低海濱環(huán)境的使用價值、破壞海岸設(shè)施，還可能影響局部地區(qū)的水文氣象條件和降低海洋的自凈能力。工程菌在環(huán)境工程中應(yīng)用美國 GE 公司構(gòu)造成功具有巨大烴類分解能力的工程菌，并獲專利，用于清除石油污染。六、其他污染物 放射性污染 ：鈾礦開采、提煉、純化、濃縮過程均產(chǎn)生放射性廢水和廢物。 熱污染 ：主要來源于工礦企業(yè)向江河排放的冷卻水 ，其中以電力工業(yè)為主，其次是冶金、化工、石油、造紙、建材和機(jī)械等工業(yè)。 29.1.4 污水處理技術(shù)概述 一、污水處理方法的分類 二、污水處理流程一、水體污染防治 污水處理技術(shù)：物理法(篩濾、重力、離心、磁分

18、離、蒸發(fā))化學(xué)法：中和、氧化還原、化學(xué)沉淀、電解物理化學(xué)法：混凝、氣浮、吸附、離子交換、萃取、膜分離(電滲析、擴(kuò)散滲析、反滲透、超濾)生物法：好氧生物法(活性污泥法、生物膜法)、厭氧生物法、自然生物處理法（一）物理法通過物理作用，以分離、回收污水中不溶解的呈懸浮狀的污染物質(zhì)（包括油膜和油珠），在處理過程中不改變其化學(xué)性質(zhì)。物理法操作簡單、經(jīng)濟(jì)。常采用的有重力分離法、離心分離法、過濾法及蒸發(fā)、結(jié)晶法等。（二）化學(xué)法 向污水中投加某種化學(xué)物質(zhì)，利用化學(xué)反應(yīng)來分離、回收污水中的某些污染物質(zhì)，或使其轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)。常用的方法有 化學(xué)沉淀法：常用于含重金屬、氰化物等工業(yè)生產(chǎn)污水的處理。石灰法、硫化物法

19、和鋇鹽法。 混凝法：目前常采用的混凝劑有硫酸鋁、堿式氯化鋁、鐵鹽（主要指硫酸亞鐵、三氯化鐵及硫酸鐵）等。中和法：向酸性廢水中投加堿性物質(zhì)如石灰、氫氧化鈉、石灰石等，使廢水變?yōu)橹行?。對堿性廢水可吹入含有CO2的煙道氣進(jìn)行中和，也可用其他的酸性物質(zhì)進(jìn)行中和。 氧化還原（包括電解）法（三）物理化學(xué)法 工業(yè)廢水在應(yīng)用物理化學(xué)法進(jìn)行處理或回收利用之前，一般均需先經(jīng)過預(yù)處理，盡量去除廢水中的懸浮物、油類、有害氣體等雜質(zhì)，或調(diào)整廢水的pH值，以便提高回收效率及減少損耗。萃??；將不溶于水的溶劑投入污水之中 吸附：利用多孔性的固體物質(zhì)，常用活性炭 離子交換：利用離子交換劑的離子交換作用來置換污水中的離子化物質(zhì)

20、膜分離技術(shù)：電滲析法、反滲透、超過濾法 氣提離子交換法主要是利用離子交換樹脂中的離子同原水在的某些離子進(jìn)行交換而將其除去,使水得到凈化的方法。它已廣泛應(yīng)用于化工、電子、醫(yī)藥、紡織、電鍍行業(yè)的制取純水、硬水軟化、藥物和食品的脫色和提取、重要化工原料的回收以及污水處理等。反滲透RO膜是用高分子材料經(jīng)過特殊工藝制成的半透膜，它只允許水分子透過，而不允許溶質(zhì)通過。用高壓泵使處于半透膜一側(cè)的原水壓力超過滲透壓時，原水中的水分子就能夠透過半透膜進(jìn)入另一側(cè)，從而獲得純凈水。而原水中的溶解與非溶解的無機(jī)鹽，重金屬離子，有機(jī)物，菌體，膠體等物質(zhì)無法通過半透膜，只能留在濃縮水中被放掉。反滲透設(shè)備廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥行業(yè)

21、、飲料行業(yè)、電子、電力行業(yè)等。 （四）生物法 污水的生物處理法就是利用微生物新陳代謝功能，使污水中呈溶解和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物被降解并轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)，使污水得以凈化。 污水處理流程格柵沉砂池沉淀池生物曝氣池或生物濾池二沉池混凝、過濾、離子交換、消毒等設(shè)備廢水垃圾處理沉渣處理一級處理出水(排放、灌溉)污泥消化池或其他處理設(shè)備濃縮池二級處理出水(排放、灌溉)三級處理出(排放或回用)沉渣處理一級處理二級處理三級處理29.2好氧生物處理法 應(yīng)用好氧微生物或兼性微生物來分解氧化污染物的方法。主要方法有：活性污泥法，生物膜法。適用于處理溶解的和膠體的有機(jī)物。不能直接沉淀，可使有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物。特點(diǎn)：不

22、產(chǎn)生臭氣處理周期短在適當(dāng)?shù)臈l件下，一般可除去BOD5 80-90%。29.2.1活性污泥法 活性污泥法：是利用微生物生長繁殖過程中形成表面積較大的菌膠團(tuán)，他可以大量絮凝和吸附廢水中懸浮的膠體狀或溶解狀的污染物，并將這些物質(zhì)吸收入細(xì)胞體內(nèi)，在氧的參與下，將這些物質(zhì)同化為菌體的組成，或?qū)⑦@些物質(zhì)完全氧化釋放出能量、CO2和水，這種具有活性的微生物菌膠團(tuán)或絮狀泥粒狀的微生物群體稱之為活性污泥。以活性污泥為主體的廢水處理法稱為活性污泥法。向有機(jī)廢水中不斷地充入空氣，使水中有足夠的溶解氧，為好氧微生物生長繁殖創(chuàng)造良好的條件，經(jīng)過一定時間后，就會產(chǎn)生一種褐色絮狀泥粒，其中含有大量的微生物即活性污泥?；钚晕?/p>

23、泥主要由菌膠團(tuán)細(xì)菌、原生動物和后生動物組成的微生物群體。還含有一些無機(jī)物、分解中的有機(jī)物和微生物自身代謝殘留物。外觀及特性：外觀呈黃褐色，易于沉淀分離，具有較大的比表面積（20-100cm2/1me），尺寸0.02-0.2mm,比重1.002-1.006之間，含水率99%。 組成：由具有活性微生物Ma、微生物自身氧化殘留物Me、吸附在污泥上不能為生物降解的有機(jī)物Mi、無機(jī)物Mii組成。原理：由污水中繁殖的大量微生物凝絮而成的絨絮狀泥柱，具有很強(qiáng)的吸附和氧化分解有機(jī)物的能力。菌膠團(tuán)能提供營固定生活的原生動物和絲狀菌棲息和附著生長的場所，又能使膠團(tuán)細(xì)菌包圍在膠質(zhì)中，而不被原生動物所吞噬。過程：1、

24、廢水中溶解性有機(jī)物質(zhì)透過細(xì)菌的細(xì)胞壁為細(xì)菌所吸收，固體和膠體的有機(jī)物先附著在細(xì)菌體外，被分泌酶變?yōu)槿芙庑晕镔|(zhì)再滲入細(xì)胞。2、細(xì)菌通過自身氧化、還原、合成等過程，把一部分有機(jī)物氧化成簡單無機(jī)物，另一部分轉(zhuǎn)化成生物體所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，組成新的原生質(zhì)。 活性污泥微生物：以好氧細(xì)菌為主，也存活有真菌、原生動物、后生動物，構(gòu)成穩(wěn)定生態(tài)系。 細(xì)菌：微生物主要組成部分，以異養(yǎng)性原核細(xì)菌為主，1ml正常污泥中含細(xì)菌107-108個，細(xì)菌種屬與污水中有機(jī)成分有關(guān)，是有機(jī)污染物的分解者，在環(huán)境條件適宜時其世代時間僅為20-30min。 真菌：種類繁多，活性污泥中較多出現(xiàn)的為腐生或寄生的絲狀菌，異常增殖會引發(fā)污泥膨

25、脹。 原生動物：為活性污泥系統(tǒng)中的指示性生物，是首次捕食者。 后生動物：僅在完全氧化型活性污泥系統(tǒng)中出現(xiàn)，是水質(zhì)非常穩(wěn)定的標(biāo)志，是生態(tài)系的二次捕食者。 菌膠團(tuán)：由各種細(xì)菌及細(xì)菌所分泌的粘性物質(zhì)組成的絮凝體狀團(tuán)粒。菌體種類：細(xì)菌毛霉、根霉、曲霉、青霉等霉菌各種原生動物類細(xì)菌是活性污泥中最重要的成員。球菌、桿菌、螺旋菌、絲狀細(xì)菌（硫絲細(xì)菌）細(xì)菌存在形式：菌膠團(tuán) 由細(xì)菌結(jié)合成一定形狀的膠團(tuán)。根據(jù)外形可分為團(tuán)形，橢圓形，分枝形，垂絲形和蘑菇形。 菌膠團(tuán)的大小影響活性污泥的吸附和絮凝能力。 一種廢水處理中可以有一種菌占主要地位，但多種微生物配合才能大幅度降低BOD.真菌酵母和霉菌在活性污泥中都有出現(xiàn)。存

26、在適宜條件：酸性條件，氮源貧乏，在處理某些特種工業(yè)廢水及有機(jī)固體廢渣中起重要作用。原生動物以廢水處理中細(xì)菌和有機(jī)微粒作為食物和能源，在廢水處理中具有重要作用。種類：肉足類、鞭毛類、孢子蟲類、吸管類、纖毛類。在廢水處理中以纖毛類最重要，又以草履蟲和鐘形蟲為代表。污泥培養(yǎng)成熟時，固定型的鐘形蟲增加。微形后生動物是多細(xì)胞動物，大多為好氣異養(yǎng)型，對溶解氧需求量大。種類：輪蟲、甲殼蟲和線蟲。后生動物出現(xiàn)，可以認(rèn)為廢水處理達(dá)到水質(zhì)較好程度。 在用生化技術(shù)處理污水時，首先要得到作為菌種的活性污泥，其來源可將下水道、化糞池污泥、或水處理廠周圍的污泥取來，再用要處理的污水馴化污泥。在馴化過程中，污水濃度和量逐漸

27、加大，待微生物適應(yīng)后，即可作為活性污泥。也可用誘變技術(shù)或基因工程技術(shù)處理菌種?；钚晕勰喾ǖ幕玖鞒?由曝氣池、沉淀池，污泥回流，剩余污泥排除系統(tǒng)組成。 活性污泥工作參數(shù)微生物種類和數(shù)量混合液懸浮固體（MLSS）：1L曝氣池混合液中所含懸浮固體的干重g/l或mg/ml。間接反映廢水中微生物濃度?；旌弦簱]發(fā)性懸浮固體(MLVSS)：每升曝氣池混合液所含揮發(fā)性懸浮固體的質(zhì)量，g/l。即去除混合液中無機(jī)物的重量，更接近活性污泥中微生物的重量。污泥沉降比（SV）：一定量的曝氣池混合液，靜置30min后，沉降污泥體積與原混合液體積之比。反映曝氣池正常運(yùn)行時的污泥量，大小也能反映出污泥膨脹等異?，F(xiàn)象。污泥容

28、積指數(shù)（SVI）：曝氣池中混合液經(jīng)30min靜置后的污泥體積與污泥干重之比。反映污泥的凝聚性和沉降性。污泥負(fù)荷（LS）：在單位時間內(nèi)，單位重量的活性污泥能處理的有機(jī)物數(shù)量。活性污泥法有多種池型及運(yùn)行方式，常用的有：普通活性污泥法完全混合式表面曝氣法吸附再生法等。廢水在曝氣池內(nèi)停留一般為46小時，能去除廢水中的有機(jī)物（BOD5）90左右?；钚晕勰喾▽U水的要求及運(yùn)行pH在6-9之間，不能波動太大。進(jìn)水中有機(jī)物濃度的控制：進(jìn)水BOD 500-1000mg/ L。水中養(yǎng)料要具有微生物生長所必需的基本化合物和元素。BOD:N:P=100:5:1。水中有毒物的控制溶解氧：2-4mg/ L.2、完全混合式

29、曝氣池 一般機(jī)械曝氣，也可鼓風(fēng)曝氣，多為圓形，偶見方型或多邊型，分合建與分建兩種。 合建式，分建式。 3、推流完全混合結(jié)合式 在推流式曝氣池中設(shè)置多個表曝機(jī)。 活性污泥的生長規(guī)律及活性污泥法的運(yùn)行方式（一）活性污泥增長曲線 (二) 活性污泥的凈化過程 （三）活性污泥法運(yùn)行方式 （一）、活性污泥增長曲線活性污泥微生物生長規(guī)律用增殖曲線表示（底物一次投加，間歇培養(yǎng)）。分為適應(yīng)期、對數(shù)增長期、減速增長期、內(nèi)源呼吸期。取決于營養(yǎng)物與微生物比值。 適應(yīng)期； 對數(shù)增長期； 減速增長期； 內(nèi)源呼吸期；幾個主要參數(shù)1、BOD-污泥負(fù)荷：有機(jī)污染物的量/活性污泥量（F/M）的比值。用NS表示。 F/M=NS=Q

30、LA/XVKgBOD/(KgMLSS.d） Q-污水流量m3/d La-進(jìn)水有機(jī)物濃度（BOD5）.Mg/L X-混和液懸浮固體濃度（MLSS）.Mg/L V-曝氣池容積 m3 含義：曝氣池內(nèi)單位重量（KG）活性污泥，在單位時間（1d）內(nèi)能夠接受能降解到預(yù)定程度的有機(jī)污泥等物量（BOD）。有時為表示有機(jī)物去除情況，采取去除負(fù)荷Nr： NS與處理效率，活性污泥特性，污泥生成量，氧化消耗等有很大的關(guān)系。 2、BOD-容積負(fù)荷率，單位曝氣時間單位容積承擔(dān)的有機(jī)底物BOD5的量。 NV=QLa10-3/V（KgBOD5/m3 .d） 3 、污泥齡ts，曝氣池中活性污泥量與每日排放的剩余污泥量之比。 4

31、、回流比R，回流污泥量與進(jìn)水量之比。R=Qr/Q。 5、污泥的增長量：X，kg/d。 X=aQ(La-Le)-bXV a-污泥產(chǎn)量，去除1KgBOD5形成的MLSS的KG數(shù)。 B-自身氧化率 Q-污泥流量M3/D La Le-進(jìn)出水BOD5濃度 X-混和液揮發(fā)性懸浮物固體濃度MLVSS V-曝氣池容積，M3 一般活性污泥中，a=0.30.72，平均0.52，b=0.020.18，平均0.07。(二)活性污泥的凈化過程分為吸附階段和代謝階段 吸附階段：污水和污泥在剛開始接觸5-10分鐘內(nèi)出現(xiàn)了高的BOD去除率。 代謝階段：包括合成代謝和分解代謝。 1 、傳統(tǒng)法（普通）：推流式，有機(jī)物濃度和需氧量

32、沿池長降低，供氧量沿池長均勻分布。 工藝特征： 微生物的生長速率沿池長減少，微生物生長處在前池的對數(shù)增長，經(jīng)減速增長到池末的內(nèi)源呼吸期的完全生長周期。 有機(jī)物在曝氣池內(nèi)降解經(jīng)歷第一階段的吸附與第二階段的代謝。 優(yōu)點(diǎn)：處理效果好，BOD去除率90%以上。 缺點(diǎn)：抗沖擊性差，池容大、基建費(fèi)用高，供氧和需氧矛盾。 （三）、活性污泥法運(yùn)行方式2、階段曝氣活性污泥法（分段進(jìn)水、分步曝氣）通過改善進(jìn)水方法，解決供氧與需氧矛盾。 工藝特征：污水沿池長分散進(jìn)入曝氣池。 優(yōu)點(diǎn)：有機(jī)底物沿池均勻分布，負(fù)荷均衡。解決了供氧與需氧矛盾，提高了曝氣池對沖擊負(fù)荷的適應(yīng)能力。 3、吸附再生法（接觸穩(wěn)定法、生物吸附法） 工藝

33、特征：將活性污泥降解有機(jī)污染物的兩 個過程-吸附與代謝穩(wěn)定，分別在 各自的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。 吸附池：（30-60分鐘），污水與活性很強(qiáng)的污泥接觸，吸附去除水中有機(jī)物，進(jìn)二沉池進(jìn)行泥水分離。 再生池：污泥回流至再生池進(jìn)行分解合成代謝，使污泥活性得以恢復(fù)。 優(yōu)點(diǎn)：池容小，基建費(fèi)用低，抗沖擊性強(qiáng)，吸附池的污泥遭到破壞，可由再生池污泥予以補(bǔ)充。 缺點(diǎn)：處理效果低于傳統(tǒng)法，不宜處理以溶解非有機(jī)物為主的污水物質(zhì)。活性污泥法的新發(fā)展 功能：脫氮、除磷 效能：提高供氧能力，污泥濃度，微生物代謝功能等。 （一）生物脫氮 （二）生物除磷（三）氧化溝（四）間歇活性污泥法（五） AB法 （2）生物膜法使污水連續(xù)流經(jīng)固體

34、填料（碎石、煤渣或塑料填料）的濾床表面，其表面附著的大量微生物群落可以形成一層黏液狀膜即生物膜生物膜上的微生物吸附和降解水中的有機(jī)污染物。生物膜組成生物膜一般呈蓬松的絮狀結(jié)構(gòu)，微孔較多，表面積大，具有強(qiáng)吸附作用。生物膜外表層的微生物一般為好氧菌，內(nèi)層為厭氧層。生物膜中常見微生物包括好氣菌，厭氣菌和兼性菌。真菌、藻類、原生動物、蚊蠅幼蟲在生物濾池中兼性菌占優(yōu)勢。生物濾池中pH較低則以真菌為主。濾池頂部有陽光處常有藻類生物只提供氧。生物膜法多采用的處理構(gòu)筑物有生物濾池、塔式濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化池及生物流化床等。除此之外，土地處理系統(tǒng)（污水灌溉）和氧化塘皆屬于生物處理法中的自然生物處理范疇。

35、 塔式濾池高可達(dá)20米，延長了污水、生物膜和空氣的接觸時間。有機(jī)負(fù)荷為 2000-3000（BOD）/ 立方米/天輕質(zhì)塑料濾料，附著菌膠團(tuán)和游離的細(xì)菌，下層為原生動物和輪蟲可分層進(jìn)水、進(jìn)風(fēng)注意廢水預(yù)處理，防止濾料堵塞占地面積小，適用于大城市處理負(fù)荷大的廢水。生物凝聚劑進(jìn)流污水反應(yīng)沉降分離澄清污泥無毒性可生物分解排放水29.3厭氧生物處理法 (1)液化發(fā)酵階段：廢水中的可溶性及懸浮性有機(jī)物主要被細(xì)菌作用，有機(jī)酸不斷積累。蛋白質(zhì)、纖維素、脂肪有機(jī)酸、醇類菌種：厭氧或兼性厭氧菌梭狀芽孢桿菌，胞硫弧菌，乳桿菌，大腸桿菌等。纖維素蛋白質(zhì)脂 肪纖維酶蛋白酶脂肪酶雙糖或單糖多肽和氨基酸脂肪酸和甘油第一階段水

36、解發(fā)酵2) 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段 脂肪酸、醇 乙酸、H2和CO2 兩種細(xì)菌的共生體 S菌氧化乙醇產(chǎn)生H2 MOH：以H2為氫供體還原CO2產(chǎn)生甲烷 單 糖氨基酸脂肪酸產(chǎn)酸菌乙酸丙酸CO2氫氣醇類可溶性物質(zhì)簡單化合物第二階段產(chǎn)酸3）產(chǎn)甲烷階段 乙酸、甲酸、甲醇、 CO2 、 H2 甲烷 產(chǎn)甲烷菌，嚴(yán)格厭氧菌 CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O 乙酸丙酸甲烷菌甲烷二氧化碳醇類簡單化合物第三階段-產(chǎn)甲烷優(yōu)點(diǎn)1、操作不消耗動力；2、可以處理高濃度有機(jī)廢水；3、副產(chǎn)物甲烷可以作燃料。缺點(diǎn)1、分解有機(jī)物的速度慢；2、需要大體積的處理槽；3、BOD的消除率低于好氣處理。常先用厭氧法處理再好氧法處理。 沼氣發(fā)

37、酵是復(fù)雜的微生物學(xué)過程，只有有了大量的沼氣微生物，并使各種類群的微生物得到最佳的生長條件，各種有機(jī)物原料才會在微生物的作用下轉(zhuǎn)化為沼氣。五.沼氣發(fā)酵原理(一) 沼氣微生物 沼氣發(fā)酵是指各種有機(jī)物在一定的水分、溫度和厭氧條件下，被各類沼氣微生物分解轉(zhuǎn)化，最終生成沼氣的過程。 沼氣微生物不產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)甲烷菌發(fā)酵性細(xì)菌產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌耗氫產(chǎn)乙酸菌食氫產(chǎn)甲烷菌食乙酸產(chǎn)甲烷菌1.沼氣微生物的種類 不產(chǎn)甲烷菌能將纖維、半纖維、淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等復(fù)雜有機(jī)物分解成乙酸、丙酸、丁酸等簡單的小分子量的物質(zhì)，為產(chǎn)甲烷菌提供基質(zhì)。不產(chǎn)甲烷菌 產(chǎn)甲烷菌是沼氣發(fā)酵微生物的核心，它們嚴(yán)格厭氧，適宜在中性環(huán)境中繁殖，依靠乙酸、二

38、氧化碳和氫生長，并以廢物的形式排出甲烷。產(chǎn)甲烷菌有機(jī)質(zhì) 水解 產(chǎn)酸 產(chǎn)甲烷 沼氣 (二）沼氣發(fā)酵過程充足的沼氣發(fā)酵原料質(zhì)優(yōu)量多的沼氣微生物嚴(yán)格厭氧的生態(tài)環(huán)境盡量高的發(fā)酵溫度適宜的酸堿度合適的負(fù)荷持續(xù)的攪拌(三) 沼氣發(fā)酵條件(一) 沼氣發(fā)酵原料 原料是沼氣微生物賴以生存和產(chǎn)生沼氣的物質(zhì)基礎(chǔ)。按物理形態(tài)分為液態(tài)原料和固態(tài)原料；按營養(yǎng)成分為富氮原料和富碳原料。 富氮原料通常指動物糞便，這類原料經(jīng)過動物腸胃系統(tǒng)的充分消化，顆粒細(xì)小，含有大量低分子化合物和較高的含水量，做沼氣原料，容易分解，產(chǎn)氣很快，發(fā)酵期較短。富 氮 原 料 富碳原料通常指秸稈等農(nóng)作物的殘余物，這類原料富含纖維素、半纖維素、果膠以及

39、難降解的木質(zhì)素和植物蠟質(zhì)。干物質(zhì)含量高，質(zhì)地疏松，比重小，厭氧分解慢，產(chǎn)氣周期長。富 碳 原 料 沼氣發(fā)酵細(xì)菌消耗碳的速度比消耗氮的速度要快2530倍。因此，碳氮比例配成2530:1可以使沼氣發(fā)酵在合適的速度下進(jìn)行。原料碳氮比 如果碳氮比例失調(diào)，就會使產(chǎn)氣和微生物的生命活動受到影響，以致抑制或者停止。原料碳氮比 沼氣發(fā)酵微生物包括有機(jī)質(zhì)分解菌和產(chǎn)甲烷菌兩大菌群，人工制取沼氣的核心菌落是甲烷菌群，自然界一切具備厭氧條件和有機(jī)物的地方都可以找到它們的蹤跡。（二）沼氣發(fā)酵微生物（三）嚴(yán)格的厭氧環(huán)境 產(chǎn)甲烷微生物是嚴(yán)格的厭氧菌，只能在無氧的生態(tài)環(huán)境中生存和繁殖。人工制取沼氣的首要外因條件是建造一個不漏

40、氣的厭氧發(fā)酵裝置。 溫度是制約沼氣產(chǎn)量的重要因素，在10到60的范圍內(nèi)，沼氣均能正常發(fā)酵產(chǎn)氣。在這一溫度范圍內(nèi)，一般溫度愈高，微生物活動愈旺盛，產(chǎn)氣量愈高。（四） 合適的發(fā)酵溫度溫度對產(chǎn)氣率的影響 沼氣發(fā)酵最適宜酸堿度(pH)為 6.87.4，pH值在6.4以下、7.6以上對發(fā)酵都要產(chǎn)生抑制作用。（五）適宜的酸堿度 農(nóng)村沼氣池的負(fù)荷一般用發(fā)酵原料的濃度來表示,其大小由厭氧活性污泥的數(shù)量、活性及發(fā)酵溫度等因素決定。夏季 %8% ，秋冬季10%12%。（六）合適的負(fù)荷 靜態(tài)發(fā)酵沼氣池隨著發(fā)酵時間的推移，由下向上逐步分成沉渣層、活性層、清液層、浮渣層。（七）持續(xù)攪拌 攪拌可以使發(fā)酵原料分布均勻，增加微生物與原料的接觸面，增強(qiáng)微生物的活性，產(chǎn)氣量可提高30%以上。持續(xù)攪拌光合細(xì)苗：一大類能進(jìn)行光合作用的原核生物的總稱，體內(nèi)有光合色素，厭氧光照條件下進(jìn)行光合作用。光合細(xì)菌和藻類處理廢水氧化塘凈化廢水原理：菌藻共生的生態(tài)對有機(jī)物的好氣分解，有機(jī)物的甲烷發(fā)酵和光合作用同時進(jìn)行的過程。好氣細(xì)菌分解有機(jī)物的氧來自藻類光合作用中釋放的和大氣擴(kuò)散進(jìn)入水體的氧。好氣細(xì)菌在代謝過程中除合