水環(huán)境污染控制與治理的生態(tài)工程及微生物學(xué)原理

第九章水環(huán)境污染控制與治理的生態(tài)工程及微生物學(xué)原理12/24/20221自然界水體的生物自凈由于受到溶解氧、營養(yǎng)平衡、微生物種屬及其它生存條件的限制，凈化速度是有限的。提問：如何利用人工手段提高污廢水生物處理效率？一是通過基因工程或人工馴化的手段獲得高效工程菌投加到處理系統(tǒng)中；二是改善微生物生長的環(huán)境條件，發(fā)揮微生物的最大潛能。目前生物處理主要用于水中有機(jī)污染物以及氮磷污染的處理。12/24/20222限制：毒物（pH、鹽、酸堿、有機(jī)毒物等）濃度不能過高、存在難生物降解物質(zhì)（多苯環(huán)、過長鏈聚合物等）提問：對于這類廢水是否就不能用生物法嗎？篩選馴化、重組制造高效降解菌；先進(jìn)行物理化學(xué)前處理降低難降解及有毒物質(zhì)的濃度，然后可進(jìn)行生物處理。這樣可以最大限度的發(fā)揮各種方法的長處，并節(jié)約處理時間降低成本。這一章我們主要介紹污廢水生物處理的微生物的機(jī)理。12/24/20223第一節(jié)污廢水生物處理中的生態(tài)系統(tǒng)一、種類（一）根據(jù)處理微生物與氧氣的關(guān)系，分為:好氧處理和厭氧處理通常低濃度（COD＜1500mg/L）的有機(jī)污染物廢水適合用好氧處理對于高濃度有機(jī)污廢水（COD≥1500mg/L）用厭氧處理更為適宜。提問：為什么過高COD的廢水不宜用好氧法？有機(jī)物濃度過高，好氧生物代謝迅速，水中溶解氧難以即時供應(yīng)，好氧生物生長受限，很難保證處理質(zhì)量，而厭氧生物則沒有這種限制。12/24/20224（二）活性污泥法和生物膜法這是根據(jù)微生物在人工水處理設(shè)備中微生物所處狀態(tài)的不同來進(jìn)行的劃分。原理活性污泥法——模擬水體自凈微生物在設(shè)備中呈懸浮狀態(tài)，與污廢水接觸使之凈化的方法；生物膜法——模擬土壤自凈

微生物附著于其他物體表面上成薄膜狀，與污廢水接觸使之凈化的方法。12/24/20225活性污泥既有好氧活性污泥法，也有厭氧活性污泥法，生物膜法既有好氧生物膜法也有厭氧生物膜法。對于污廢水的脫氮、脫磷處理必須采用厭氧法與好氧法相結(jié)合的方式才能成功實現(xiàn)。

12/24/20226廢水的好氧生物處理1概念：

在有氧的條件下借好氧微生物的作用處理廢水。又叫廢水生物處理。廢水中有機(jī)物好氧微生物無機(jī)物，隨水排出微生物細(xì)胞物質(zhì)有機(jī)物充足微生物增多有機(jī)物少菌體死亡與廢水分離O2通過物理凝聚作用在沉淀池中沉淀下12/24/202272廢水好氧生物處理作用對象●溶解的有機(jī)物——直接滲入細(xì)胞內(nèi)被吸收

●固體的、膠體的有機(jī)物——間接吸收

附在菌體外，由細(xì)菌所分泌的胞外酶分解為溶解性物質(zhì)，滲入細(xì)胞。3廢水好氧生物處理的優(yōu)缺點●優(yōu)點：無臭氣、時間短。條件適宜可除去BOD580～90％●缺點：設(shè)備復(fù)雜4廢水好氧生物處理的方法活性污泥法、生物膜法（生物濾池法、生物轉(zhuǎn)盤法）氧化塘（生物塘）法、污水灌溉。12/24/20228活性污泥法又叫曝氣法，最早由英國人于1914年創(chuàng)建而來，經(jīng)過80多年的發(fā)展已成為處理有機(jī)廢水最主要的方法。是一種應(yīng)用最廣的廢水好氧生物處理技術(shù)。二、好氧活性污泥法中的微生物1.什么是好氧活性污泥

好氧活性污泥是由多種多樣的好氧微生物和兼性厭氧微生物(兼有少量的厭氧微生物)與污(廢)水中有機(jī)的和無機(jī)固體物混凝交織在一起，形成的絮狀體或稱絨粒?；钚晕勰嗟男纬墒且环N自然現(xiàn)象。例如，如果向一桶含糞便污水中不斷地加入空氣，并持續(xù)維持水中的溶解氧，那末經(jīng)過一段時間后，就會產(chǎn)生褐色絮花狀的泥粒，在顯微鏡下會看到，污泥里充滿了各種各樣的微生物，這就是典型的好氧活性污泥。12/24/202292好氧活性污泥的組成和性質(zhì)（1）．組成

好氧微生物和兼性厭氧微生物(兼有少量的厭氧微生物)與其上吸附的有機(jī)的和無機(jī)的固體雜質(zhì)組成。

（2）．好氧活性污泥的性質(zhì)

顏色以棕褐色為佳黑色說明厭氧、白色說明無機(jī)物過多

含水率在99％左右密度為1.002~1.006大小為0.02~0.2mm比表面積為20~100cm2／mL之間弱酸性(pH約為6.7)當(dāng)進(jìn)水改變時，對進(jìn)水pH的變化有一定的承受能力。12/24/2022103．好氧活活性污泥泥中微生生物的濃濃度和數(shù)數(shù)量MLSS(混合液液懸浮固固體)每L活性性污泥混混合液（ML）中含有有多少毫毫克恒重重的干固固體（SS）或MLVSS(恒重的的干揮發(fā)發(fā)性懸浮浮固體)在一般的的城市污污水處理理中，MLSS保持在在2000~3000mg／／L。工工業(yè)廢水水生物處處理中，，MLSS保持持在3000mg／／L左右右。高濃濃度的工工業(yè)廢水水生物處處理的MLSS保持在在3000~5000mg／／L。12/18/202211提問：好好氧活性性污泥上上的微生生物是如如何分布布的？中心是能能起絮凝凝作用的的細(xì)菌形形成菌膠膠團(tuán)，在在其上生生長著其其他微生生物。如酵母菌菌、霉菌菌、放線線菌、藻藻類、原原生動物物和某些些微型后后生動物物(輪蟲蟲及線蟲蟲等)。。A.菌膠膠團(tuán)在微生物物學(xué)領(lǐng)域域里，習(xí)習(xí)慣將動動膠菌屬屬形成的的細(xì)菌團(tuán)團(tuán)塊稱為為菌膠團(tuán)團(tuán)。在水處理理工程領(lǐng)領(lǐng)域內(nèi)，，則將所所有具有有莢膜或或粘液的的絮凝性性細(xì)菌互互相絮凝凝聚集成成的菌膠膠團(tuán)塊都都稱為菌菌膠團(tuán)。。4．好氧氧活性污污泥中的的微生物物群落12/18/202212①生物絮絮凝②吸附和和氧化分分解有機(jī)機(jī)物；菌膠團(tuán)是是細(xì)菌的的存在形形式，細(xì)細(xì)菌占到到活性污污泥中微微生物總總量的99%,有107~108個/ml，他他們是生生物處理理的主力力軍，一一旦菌膠膠團(tuán)受到到各種因因素的影影響和破破壞，則則活性污污泥法對對有機(jī)物物去除率率明顯下下降，甚甚至無去去除能力力。③菌膠團(tuán)團(tuán)對有機(jī)機(jī)物的吸吸附和分分解，為為原生動動物和微微型后生生動物提提供了良良好的生生存環(huán)境境；例如菌膠膠團(tuán)本身身為原生生動物、、微型后后生動物物提供附附著場所所；菌膠膠團(tuán)中的的細(xì)菌可可以去除除毒物、、自身作作為動物物食料。。(1)菌菌膠膠團(tuán)的功功能12/18/202213④具有有指示作作用；通過菌膠膠團(tuán)的顏顏色、透透明度、、數(shù)量、、顆粒大大小及結(jié)結(jié)構(gòu)的松松緊程度度可衡量量好氧活活性污泥泥的性能能。例如新生生菌膠團(tuán)團(tuán)顏色淺淺、無色色透明、、結(jié)構(gòu)緊緊密，則則說明菌菌膠團(tuán)生生命力旺旺盛，吸吸附和氧氧化能力力強(qiáng)，再再生能力力強(qiáng)。老老化的菌菌膠團(tuán)，，顏色深深，結(jié)構(gòu)構(gòu)松散，，活性不不強(qiáng)，吸吸附和氧氧化能力力差。12/18/202214B、活性性污泥中中的原生動物物及其作用用活性污泥泥中原生生動物在在數(shù)量和和種類上上僅次于于細(xì)菌，，常見的的優(yōu)勢種種是纖毛毛類。它它們主要要附聚在在污泥表表面。其其作用在在于：（1）指示作用用（2）凈化作用（3）促進(jìn)絮凝凝和沉淀淀12/18/202215（1）指指示作用用1）可根根據(jù)原生生動物或或微型后后生動物物的演替替及它們們的活動動規(guī)律判判斷水質(zhì)質(zhì)和污（（廢）水水處理程程度：活性污泥泥培養(yǎng)初初期———鞭毛蟲蟲、變形形蟲活性污泥泥培養(yǎng)中中期———游泳型型纖毛蟲蟲、鞭毛毛蟲活性污泥泥培養(yǎng)成成熟期———固著著型纖毛毛蟲：鐘鐘蟲及后后生動物物：輪蟲蟲2）根據(jù)據(jù)原生動動物種類類判斷活活性污泥泥和處理理水質(zhì)的的好與壞壞。3）根據(jù)據(jù)原生動動物遇惡惡劣環(huán)境境改變個個體形態(tài)態(tài)及其變變化過程程判斷進(jìn)進(jìn)水水質(zhì)質(zhì)變化和和運行中中出現(xiàn)的的問題。。12/18/202216依據(jù)和優(yōu)優(yōu)越性①依據(jù)原生動物物數(shù)量、、種類、、優(yōu)勢種種、個體體活性與污水凈凈化處理理的效果果有著密密切關(guān)系系，因此此原生動動物可以以作為凈凈化情況況的指示示生物，，可由它它們對凈凈化處理理效果作作出預(yù)報報。12/18/202217②優(yōu)越性性與水質(zhì)分分析及細(xì)細(xì)菌觀察察、計數(shù)數(shù)相比好好處何在在?Ⅰ觀察測量量容易僅需低倍顯顯微鏡即即可活體體觀察。。而細(xì)菌菌的觀察察、分類類、鑒定定所需時時間較長長，不能能及時起起到預(yù)報報的作用用。而原原生動物物與細(xì)菌菌之間存存在相互互依存的的關(guān)系，，且對環(huán)環(huán)境的變變化比細(xì)細(xì)菌敏感感(如氧溶溶量、pH值等等)。12/18/202218Ⅱ.快速速預(yù)報通常污水水處理廠廠每天都都要對本本廠的出出水進(jìn)行行水質(zhì)監(jiān)監(jiān)測，若若超過國國家規(guī)定定的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，就要要及時追追查原因因，以求求解決。。但有些數(shù)數(shù)據(jù)當(dāng)天天得不到到如BOD5，根據(jù)原原生動物物與BOD5的對應(yīng)關(guān)關(guān)系，則則可以作作出快速速的判斷斷，縮短發(fā)現(xiàn)現(xiàn)問題、、解決問問題的時時間。湖南石油化工廠的曝氣池中的有柄纖毛蟲與BOD5統(tǒng)計數(shù)據(jù)出水BOD5（mg/l）

30

Y=81.6-19.4lgX

20

10

0

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有柄纖毛蟲(個/ml)10412/18/202219③普遍規(guī)規(guī)律如若發(fā)現(xiàn)現(xiàn)群體的纖纖毛蟲縮縮成一團(tuán)團(tuán)鐘蟲的柄柄脫落纖毛蟲接接合生殖殖（即有性性生殖））、或形成孢孢囊表明水中中？存在有毒毒物質(zhì)或或其他條條件如溫溫度、pH等的的不適宜宜。Ⅰ.水質(zhì)質(zhì)毒物判判斷12/18/202220有些原生生動物對對水中的的溶解氧氧變化十十分敏感感。如鐘蟲細(xì)細(xì)胞前端端出現(xiàn)氣氣泡，運運動遲緩緩，說明明水中充充氧不足足，或溶氧氧過高，，水質(zhì)將變變壞。反反之則表表明溶解解氧情況況適中良良好Ⅱ.溶解解氧判斷斷12/18/202221Ⅲ.曝氣池處處理效果的判判斷1鐘蟲前端出現(xiàn)現(xiàn)氣泡——充充氧不正常，，水質(zhì)將變壞壞。2原生動物的數(shù)數(shù)量漸減少，，直至消失——水質(zhì)變壞壞。原生動物對毒毒物的敏感性性比細(xì)菌大。。3鐘蟲大量出現(xiàn)——活性污泥泥已經(jīng)成熟，，充氧正常。。4在正常運行的的曝氣池中，，如果固著型型纖毛蟲減少，游泳型纖毛毛蟲突然增加——處理效果果將變壞。12/18/20222212/18/202223如何加以確定定？應(yīng)對廢水處理理構(gòu)筑物中的的生物類群進(jìn)進(jìn)行長期不間斷的的鏡檢觀察，掌握本廠正正常運行時常常見的而且數(shù)數(shù)量多的種類類。（1）原生動物種種類的組成。。（2）種類的數(shù)量量變化（3）各種群的代代謝活力。以原生動物為為指示生物只只能起輔助理理化分析的作作用。12/18/202224（2）原生動動物對廢水凈凈化的影響①鞭毛蟲、肉肉足蟲、纖毛毛蟲可以直接利用水中的有機(jī)物,對水中有機(jī)機(jī)物的凈化有有一定的積極極作用。②纖毛蟲吞食食游離細(xì)菌，，改善生物處處理法出水的的水質(zhì)。細(xì)菌（尤其使使游離細(xì)菌））本身也是有有機(jī)污染物。。提問：游離細(xì)菌轉(zhuǎn)化為原生動物同樣是有機(jī)污污染物，凈化化何在呢？3kg1kgCO2+H2O+鹽2kg12/18/202225活性污泥顆粒粒主要是由細(xì)細(xì)菌絮凝而成成，實驗證明明小口鐘蟲、累累枝蟲和草履履蟲等纖毛蟲蟲能分泌一些些粘性多糖、粘粘朊，促進(jìn)生物絮凝凝，使它們能夠附附著在小的絮絮凝體上，同同時促進(jìn)絮凝凝體進(jìn)一步黏黏附細(xì)菌使污污泥絮體增大大。使廢水能能在二次沉淀淀池中很好地地沉淀，改善善出水水質(zhì)生產(chǎn)上常常發(fā)發(fā)現(xiàn)在活性污污泥培養(yǎng)初期期，一旦處理理系統(tǒng)中出現(xiàn)現(xiàn)固著型纖毛毛蟲，隨后就就可看到活性性污泥絮體的的形成并逐漸漸增大。⑶促進(jìn)絮凝和和沉淀12/18/202226C、后生動物物主要指輪蟲，，在活性污泥泥系統(tǒng)指是不不經(jīng)常出現(xiàn)的的。因此輪蟲蟲的出現(xiàn)是水水質(zhì)非常穩(wěn)定定的標(biāo)志。且由于活性污污泥系統(tǒng)的曝曝氣池中不斷斷人工充氧和和污泥回流，，使得活性污污泥中不適合合比輪蟲、線線蟲更大的、、生命周期更更長的種群生生長，因此，，活性污泥法法的生物鏈較較短。線蟲輪蟲12/18/202227D．活性污泥泥中的其它微微生物在菌膠團(tuán)上層層居住的還有有放線菌、真真菌。它們的數(shù)量相相比較細(xì)菌而而言要少得多多，通常包括括少量的球衣衣菌、諾卡氏氏菌、發(fā)硫菌菌、頭孢霉、、地霉菌、酵酵母菌等。各種微生物與與菌膠團(tuán)細(xì)菌菌構(gòu)成了穩(wěn)定定的生態(tài)體系系，它們之間間存在著復(fù)雜雜的相互關(guān)系系，它們的種種類、數(shù)量隨隨營養(yǎng)條件(廢水種類、、化學(xué)組成、、濃度)、溫溫度、供氧、、pH等環(huán)境境條件改變也也在不停的發(fā)發(fā)生著變化。。12/18/202228(三)好好氧活性污泥泥凈化廢水的的作用機(jī)理好氧活性污泥泥的凈化作用用機(jī)理見下圖圖好氧活性污污泥吸附和降降解12/18/20222912/18/202230活性污污泥在在曝氣氣過程程中對對有機(jī)機(jī)物的的降解解(去去除)過程程可分分為兩兩個階階段———吸吸附階階段和和穩(wěn)定定階段段。在在吸附附階段段，主主要是是廢水水中的的有機(jī)機(jī)物轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移到到活性性污泥泥上去去，這這是由由于活活性污污泥具具有巨巨大的的表面面積，，而表表面上上含有有多糖糖類的的粘性性物質(zhì)質(zhì)所致致。廢廢水主主要靠靠活性性污泥泥的吸吸附作作用而而得到到凈化化。在在穩(wěn)定定階段段，主主要是是轉(zhuǎn)移移到活活性污污泥上上的有有機(jī)物物質(zhì)為為微生生物所所利用用的過過程。。當(dāng)廢廢水中中的有有機(jī)物物處于于懸浮浮狀態(tài)態(tài)和膠膠態(tài)時時，吸吸附階階段很很短(一般般在10——45分鐘鐘左右右)，，而穩(wěn)穩(wěn)定階階段較較長。。12/18/202231好氧生物膜膜是與活活性污污泥法法并列列的一一類廢廢水好好氧生生物處處理技技術(shù)；；于19世紀(jì)紀(jì)末，，在研研究土土壤凈凈化污污水的的過濾濾田的的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，，開發(fā)發(fā)并應(yīng)應(yīng)用于于生產(chǎn)產(chǎn)。由由于效效果不不如后后來出出現(xiàn)的的活性性污泥泥法，，一度度被長長期擱擱置，，60年代代以后后，由由于新新型合合成材材料的的大量量生產(chǎn)產(chǎn)，生生物膜膜法又又獲得得了新新的發(fā)發(fā)展。。二、好好氧生生物膜膜法12/18/202232定義：以一一定載載體上上形成成的好氧生物膜膜去除廢廢水中中的有有機(jī)污污染物物的工工藝，，通稱稱為生生物膜膜法工工藝，，又稱稱固定定膜法法，處理對對象：：廢水中中溶解性性和膠體狀狀的有機(jī)機(jī)物及及氮素素污染染物；；生活污污水或或城市市廢水水；以以及個個別工工業(yè)廢廢水；；包括：：生物濾池（以此為例）

生物轉(zhuǎn)盤生物接觸氧化法生物流化床12/18/202233生物填填料懸浮型型生物物填料料投加量量普普通接接觸氧氧化水水解調(diào)調(diào)節(jié)池池好好氧氧或厭厭氧流流化床床好好氧或或厭生生物塘塘好好氧或或厭氧氧濾濾池反應(yīng)應(yīng)池池體體積積%8-13515-253-540-6012/18/202234懸掛掛型型填填料料彈性性立立體體填填料料網(wǎng)網(wǎng)片片式式立立體體填填料料12/18/202235生物填料上的生物膜12/18/2022361.什什么么是是生生物物膜膜？？好氧氧生生物物膜膜是是由由好好氧氧微微生生物物和和兼兼性性厭厭氧氧微微生生物物粘粘附附在在生生物物濾濾池池濾濾料料上上或或粘粘附附在在生生物物轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤盤盤盤片片上上的的一一層層粘粘性性、、薄薄膜膜狀狀的的微微生生物物混混合合群群體體,是一個生態(tài)態(tài)系統(tǒng)。污水中含有有生物膜所所需的各種種微生物。。夏季2～～4周形成成生物膜。。冬季需2個月。結(jié)構(gòu)由兩部部分組成附著生物體液膜好氧微生物（膜外層）厭氧微生物（接觸濾料）附著水層流動水層(一)好氧氧生物膜中中的微生物物群落12/18/2022372、生物膜膜結(jié)構(gòu)示意意圖濾料或填料或轉(zhuǎn)盤生物膜空氣附著水層流動水層CO2O2O2O2CH4、H2S、NH3性質(zhì)：①高度親水，存在著附著水層；厭氧膜好氧膜········································②微生物高度度密集：各種細(xì)菌菌以及微型型動物，形形成了有機(jī)機(jī)污染物———細(xì)菌———原(后后)生動物物的食物鏈鏈。成熟的生物物膜由好氧膜和厭厭氧膜組成:①好氧膜是有機(jī)物降降解的主要要場所②當(dāng)生物膜形形成并達(dá)到到一定厚度度時，氧就就無法透入入生物膜內(nèi)內(nèi)層，形成成厭氧膜,隨著厭氧層厚度的增加加，其代謝謝產(chǎn)物也逐逐漸增多。。12/18/202238當(dāng)這些代謝謝產(chǎn)物透過過好氧層逸逸出時，破破壞了好氧氧層生態(tài)系系統(tǒng)的穩(wěn)定定狀態(tài)，使使生物膜的的附著力減減弱。此時時，在水流流的沖刷下下，生物膜開始脫落。隨后在濾料料上又會生生長新的生生物膜。如此循環(huán)往往復(fù)，廢水水流經(jīng)生物物膜后得以以凈化。12/18/2022392.膜中微微生物群落落及功能橫向縱向各不相同濾掃生物膜面生物膜生物12/18/202240好氧生物膜膜法的微生物群群落分布不同于于好氧活性污污泥法的微生物群群落（懸浮浮狀態(tài)），，生物膜附著著在一定的的載體上（（如濾料））上不動，，廢水自上上而下淋灑灑在生物膜膜上，濾池池內(nèi)不同高高度（不同同層次）的的生物膜所所得到的營營養(yǎng)（有機(jī)機(jī)物的組分分和濃度））不同，致致使不同高高度的微生生物種群和和數(shù)量不同同，因此好氧生物膜膜法的微生物相是是分層的。。12/18/202241生物濾池（（塔）中微微生物縱向向分層特征征表相當(dāng)于多污帶相當(dāng)于中污帶相當(dāng)于寡污帶12/18/2022423．好氧生生物膜的凈凈化作用機(jī)機(jī)理上層生物膜膜中的生物膜生物物和生物膜面生生物（纖毛蟲及及微型后生生動物）吸吸附廢水中中的大分子子有機(jī)物，，將其水解解為小分子子有機(jī)物；；同時吸收收溶解性有有機(jī)物和經(jīng)經(jīng)水解的小小分子有機(jī)機(jī)物進(jìn)入體體內(nèi)，并進(jìn)進(jìn)行氧化分分解，微生生物利用吸吸收的營養(yǎng)養(yǎng)合成自身身細(xì)胞；上層生物膜膜的代謝產(chǎn)產(chǎn)物流向下下層，被下一層層生物膜生生物吸收，，進(jìn)一步被被氧化分解解為CO2和H2O。老化的生物物膜和游離離細(xì)菌被濾池掃除生生物（輪蟲、線線蟲、顆體體蟲等）吞吞食，通過過以上生物物化學(xué)和吞吞食作用，，廢水得到到凈化。12/18/202243懸浮和溶解有機(jī)物異養(yǎng)型細(xì)菌真菌動物營養(yǎng)型原生動物輪蟲線蟲昆蟲蠕蟲鳥類懸浮和溶解有機(jī)物異養(yǎng)型細(xì)菌真菌動物營養(yǎng)型原生動物輪蟲線蟲生物濾池活性污泥4.生物膜膜的特征和和濾池微生生物的生態(tài)態(tài)學(xué)：12/18/202244與活性污泥泥相比，生物濾池的的食物鏈要要多幾種營營養(yǎng)水平，這是由反反應(yīng)器結(jié)構(gòu)構(gòu)的不同造造成的：①生物膜由由于固著在在介質(zhì)上，，②其上的微微生物沒有有像活性污污泥的微生生物一樣承承受強(qiáng)烈的的曝氣沖擊擊，因此能能在膜上生生長增殖速速度慢，世世代時間長長的細(xì)菌和和較高級的的微小動物物。③且生物膜膜多為分段段處理，在在每段都能能形成各自自的優(yōu)勢微微生物種群群。由于于生生物物膜膜生生物物相相的的多多樣樣性性，，使使得得生生物物膜膜法法對對污污廢廢水水的的處處理理效效果果比比活活性性污污泥泥更更好好。。12/18/202245第三節(jié)活活性污泥膨膨脹和控制對對策什么是活性污污泥膨脹？正常的活性污污泥顆粒體積積發(fā)生膨脹，，繼而分裂為為沉降性很差差的小顆粒污污泥，引起二二沉池池面飄飄泥嚴(yán)重，出出水水質(zhì)急劇劇變差的現(xiàn)象象。本質(zhì)—污泥密度變小小或黏附能力力下降。造成的結(jié)果：：稀薄污泥回流流至曝氣池。。出水BOD5升高。在業(yè)內(nèi)，污泥泥膨脹被比喻喻作污泥系統(tǒng)統(tǒng)的“感冒””，沒有特效效藥，慢慢調(diào)調(diào)試過一段時時間就會恢復(fù)復(fù)過來，是運運行管理中的的一大難題。。非絲狀菌污泥泥膨脹與絲狀菌污泥膨膨脹兩類12/18/202246絲狀污泥膨脹后處理生物處理（二級處理）化學(xué)營養(yǎng)物曝氣池沉淀池污泥回流凈水外排污泥及余渣消化罐12/18/202247一、絲狀菌污污泥膨脹正常的活性污污泥結(jié)構(gòu)較稠稠密，菌膠團(tuán)團(tuán)生長良好，，含水量在99％左右，，沉降性能良良好，菌膠團(tuán)團(tuán)和絲狀菌之之間有適當(dāng)?shù)牡谋壤P(guān)系。。如果絲狀菌生長繁繁殖過多，菌菌膠團(tuán)的生長長繁殖將受到到抑制，眾多多的絲狀菌伸伸出污泥表面面之外，使得得絮體松散，，沉淀性能惡惡化，此時就就發(fā)生了絲狀菌污泥膨膨脹，這種情況占污污泥膨脹的大大多數(shù)。12/18/2022481、、現(xiàn)現(xiàn)象象污泥泥膨膨脹脹開開始始時時，，由由于于過過多多的的絲絲狀狀細(xì)細(xì)菌菌伸伸到到污污泥泥絮絮體體外外，，由由此此產(chǎn)產(chǎn)生生的的絮絮體體強(qiáng)強(qiáng)度度大大，，且且能能過過濾濾掉掉水水中中的的細(xì)細(xì)小小顆顆粒粒，，因因此此沉沉淀淀后后可可產(chǎn)產(chǎn)生生清清澈澈的的上上清清液液。。但是是由由于于絮絮體體增增大大而而且且絲絲狀狀細(xì)細(xì)菌菌延延伸伸到到絮絮體體外外，，使使得得絮絮體體沉沉淀淀慢慢，，壓壓縮縮性性能能差差，，從從而而影影響響了了沉沉淀淀池池的的容容量量，，以以至至絮絮體體隨隨之之溢溢出出水水面面，，使使得得出出水水的的SS和和BOD升升高高；；且由由于于壓壓縮縮性性能能差差，，使使得得回回流流到到曝曝氣氣池池中中的的活活性性污污泥泥稀稀薄薄，，使使池池中中MLSS值值下下降降，，進(jìn)進(jìn)而而導(dǎo)導(dǎo)致致曝曝氣氣池池運運行行失失敗敗。。12/18/2022492、、產(chǎn)產(chǎn)生生原原因因A.如如果果曝曝氣氣池池溶溶解解氧氧長長期期維維持持在在較較低低的的水水平平菌膠膠團(tuán)團(tuán)細(xì)細(xì)菌菌是是嚴(yán)嚴(yán)格格好好氧氧，，絲絲狀狀菌菌適適應(yīng)應(yīng)性性強(qiáng)強(qiáng)，，在在微微量量好好氧氧條條件件下下，，仍仍正正常常生生長長。。B.低低分分子子糖糖類類和和有有機(jī)機(jī)酸酸過過多多運行行經(jīng)經(jīng)驗驗和和實實驗驗室室試試驗驗證證明明：：低分分子子糖糖類類和和有有機(jī)機(jī)酸酸過過多多有有利利于于絲絲狀狀細(xì)細(xì)菌菌生生長長，，容容易易發(fā)發(fā)生生活活性性污污泥泥絲絲狀狀膨膨脹脹。（（食食物物種種類類上上的的差差別別））C.廢廢水水C/N比比高高絲狀狀細(xì)細(xì)菌菌適適合合于于高高C/N比比廢廢水水，，而而菌菌膠膠團(tuán)團(tuán)細(xì)細(xì)菌菌正正好好相相反反，，它它們們需需要要較較低低C/N比比廢廢水水。。為什什么么？？12/18/202250這是是由由于于C是是絲絲狀狀細(xì)細(xì)菌菌衣衣鞘鞘的的主主要要成成分分，過量的C源源可為絲狀菌菌吸收，并以以β-羥基丁丁酸（PHB）的形式儲儲存，使絲狀狀菌進(jìn)一步生生長，而菌膠團(tuán)細(xì)菌對對于N源的需求量要比比絲狀菌大得得多，一旦水水中氮源貧乏乏，菌膠團(tuán)細(xì)細(xì)菌的生長將將嚴(yán)重受到抑抑制。實踐表明活性性污泥理想的的BOD5與N和P的比比例為BOD5：N：P＝100：5：：1。通常，處理生生活污水和廢廢水時按此值值設(shè)計和運行行，如果N：P比比例小于這一值時常常常會出現(xiàn)絲狀狀菌優(yōu)勢生長長的現(xiàn)象。此此時絲狀細(xì)菌菌大的比表面面積還能進(jìn)一一步增強(qiáng)與菌菌膠團(tuán)細(xì)菌爭爭奪氮和磷的的優(yōu)勢，使活活性污泥膨脹脹迅速發(fā)生。。12/18/202251D.毒物物沖擊原因—菌菌絲體耐耐受能力力強(qiáng)E.低pH曝氣池中中的pH值應(yīng)保保持在6.5~8.0，大量量研究顯顯示pH＜6.0時，，有利于于絲狀菌菌生長，，而菌膠膠團(tuán)受到到抑制，，pH＜4.5，真真菌完全全占優(yōu)勢勢，原生生動物大大部分消消失，嚴(yán)嚴(yán)重影響響污泥沉沉淀和出出水水質(zhì)質(zhì)。12/18/2022523.污泥泥膨脹的的預(yù)防與控制對策如何預(yù)防防污泥膨膨脹？A.設(shè)調(diào)調(diào)節(jié)池控控制高負(fù)負(fù)荷（BOD、、毒物））沖擊污水廠一一般處理理的正常常負(fù)荷是是0.2~0.3Kg/（Kg·d）B.控控制溶解解氧溶解氧濃濃度必須須控制在在2mg/L以以上。通常通過過提高曝曝氣力度度或從其其它角度度抑制絲絲狀菌的的生長；；12/18/202253C調(diào)節(jié)節(jié)廢水的的營養(yǎng)配配比盡量BOD5與N和P的比例例BOD5：N：P＝100：5：1。。補(bǔ)N———尿素或或含氮量量高的污污泥消化化池上清清液補(bǔ)P——磷酸酸鈉D.改革工工藝改動工藝會兼兼得絲狀菌的的優(yōu)勢性能:浮游球衣菌等等絲狀微生物物去除有機(jī)物物的能力比較較強(qiáng)，對去除除有機(jī)物是有有積極意義的的。只是在二二次沉淀池中中泥水分離有有困難，影響響出水水質(zhì)。。將活性污泥法法改為生物膜膜法：在曝氣氣池中加填料料改為生物接接觸氧化法12/18/202254發(fā)生后如何處處理？A．投加次氯氯酸鈉（10~20mg/l）、H2O2（100~200mg/l）有選擇的控制制絲狀微生物物的過度生長長，以防止絲絲狀污泥膨脹脹的發(fā)生。B．投加混凝凝劑FeSO4和FeCl3、聚合鋁鹽、、聚丙烯酰胺胺、干污泥或或濃縮消化污污泥增加絮體密度度、強(qiáng)度，使使已膨脹的污污泥恢復(fù)正常常C.強(qiáng)化補(bǔ)氮氮（C:N＝＝100：20～30））D.替換污泥泥12/18/20225512/18/202256第三節(jié)厭厭氧環(huán)境境中活性污污泥和生物物膜的微生生物群落廢水的厭氧氧處理主要要用于高濃度有機(jī)機(jī)廢水的前前處理;一、厭氧法法的優(yōu)點提問：優(yōu)點點有哪些？？1．產(chǎn)生的的沼氣可用用于發(fā)電或或作為能源源沼氣中的主要成分是甲烷，含量50~75%之間，是一種很好的燃料。12/18/2022573．對營養(yǎng)養(yǎng)物的需求求量少好氧方法BOD：N：P=100：5：1，而厭氧方法法為（350~500））：5：1，相比而言對對N、P的的需求要小小的多，因此厭氧氧處理時可可以不添加加或少添加加營養(yǎng)鹽。。2.能量需需求大大降降低不需供給氧氧氣，同時時還可產(chǎn)生生甲烷每去除1kgCOD好氧生物處處理一般需消耗0.5~1.0kW.h電能能。每去除1kgCOD厭氧生物處處理約能產(chǎn)生3.5kW.h電能能。12/18/2022585．設(shè)備較簡單,負(fù)荷大，占占地少厭氧反應(yīng)器器容積負(fù)荷荷比好氧法法要高得多多，單位反反應(yīng)容器的的有機(jī)物去去除量也因因此要高得得多，因此此處理同樣樣的廢水，，所用的設(shè)設(shè)備就可以以小得多。。4．產(chǎn)生的的污泥量少少，運行費費用低厭氧微生物物的增殖速速率比好氧氧微生物低低得多；不需要曝曝氣基于這些優(yōu)優(yōu)點，厭氧氧處理在食食品、釀造造、制糖等等工業(yè)中得得到了廣泛泛的應(yīng)用。。但厭氧處處理也存在在缺點12/18/2022591．出水的有機(jī)機(jī)物濃度高高于好氧處處理；2．對溫度變化化較為敏感感；因而在工業(yè)業(yè)中需要設(shè)設(shè)置進(jìn)水的的控溫裝置置。3．厭氧微生物物對有毒物物質(zhì)較為敏敏感；較低的有毒毒物濃度就就會引起厭厭氧處理的的失敗，但但經(jīng)過毒物物馴化處理理的厭氧菌菌對毒物的的耐受力常常常會極大大地提高。。二、厭氧氧法的缺點點12/18/2022604.厭氧反反應(yīng)器初次次啟動過程程緩慢，處處理時間長長好氧處理體體系的活性性污泥或生生物膜通常常只需要7天就可以培育育成功，而而厭氧處理理體系的活活性污泥或或生物膜一一般需要8~12周周才可以培育育成功，這這是由于厭厭氧菌增殖殖緩慢的緣緣故。5．處理過程中中產(chǎn)生臭氣氣和有色物物質(zhì)臭氣主要是是硫酸鹽還還原菌形成成的具有臭臭味的硫化氫氣體體以及硫醇、氨氣等臭氣。同同時硫化氫氫還會與水水中的鐵離離子等金屬屬離子反應(yīng)應(yīng)形成黑色的硫化化物沉淀，使處處理后的廢廢水顏色較較深，需要要添加后處處理設(shè)施，，進(jìn)一步脫脫色脫臭。。12/18/202261三、厭氧氧生物處理理的基本原原理及參加加的微生物物廢水的厭氧氧生物處理理：在無氧的條條件下，借借多種厭氧氧微生物的的作用處理理廢水。又又叫厭氧消消化。1881年年法國報道道了羅伊斯斯.莫拉斯斯（LouisMouras）發(fā)明明的“自動動凈化器””。開始了了利用厭氧氧消化處理理廢水的歷歷史。至今今已100多年。12/18/2022621979年年布賴恩特特（Bryant））等人提出出厭氧消化化的三階段段理論，幾乎與Bryant提出三階階段理論的的同時，Zeikus等提出出了厭氧消消化的四階段理論。發(fā)酵細(xì)菌作作用階段（（水解發(fā)酵酵階段）產(chǎn)醋酸細(xì)菌菌作用階段段（產(chǎn)氫、、產(chǎn)乙酸階階段）產(chǎn)甲烷階段段同型產(chǎn)乙酸酸階段12/18/202263廢水水中中有有機(jī)機(jī)物物脂肪肪酸酸（（丙丙酸酸、、丁丁酸酸））、、醇醇類類乙酸酸H2+CO2發(fā)酵性細(xì)菌Ⅰ產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌ⅡⅣ同型產(chǎn)乙酸細(xì)菌產(chǎn)甲烷細(xì)菌CH4Ⅲ厭氧氧消消化化四四階階段段12/18/2022641發(fā)發(fā)酵酵細(xì)細(xì)菌菌作作用用階階段段碳水水化化合合物物蛋白白質(zhì)質(zhì)脂類類（1））原原理理：：胞外外酶酶單糖糖氨基基酸酸脂肪肪酸酸發(fā)酵酵CO2、H2、NH3、H2S醇低級級脂脂肪肪酸酸（2））參參加加的的微微生生物物：：發(fā)酵酵細(xì)細(xì)菌菌群群梭菌菌屬屬（Clostridium)乳桿桿菌菌屬屬（（Loclobacillus）擬桿桿菌菌屬屬（（Ramibaclerium)大多多專專性性厭厭氧氧；；適適宜宜pH4.5～～812/18/2022652.產(chǎn)氫氫產(chǎn)產(chǎn)乙乙酸酸階段段上階階段段產(chǎn)產(chǎn)物物（丙丙酸酸、、丁丁酸酸、、醇醇等等））醋酸酸CO2、H2（1））原原理理上一一階階段段的的產(chǎn)產(chǎn)物物被被進(jìn)進(jìn)一一步步轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化為為乙乙酸酸、、氫氫氣氣、、CO2以及及新新的的細(xì)細(xì)胞胞物物質(zhì)質(zhì)，，這這一一階階段段的的主主導(dǎo)導(dǎo)細(xì)細(xì)菌菌是是乙酸酸菌菌。同同時時水水中中有有硫硫酸酸鹽鹽時時，，還還會會有有硫酸酸鹽鹽還還原原菌菌參與與產(chǎn)產(chǎn)乙乙酸酸過過程程。。12/18/202266（2））參參加加的的微微生生物物產(chǎn)氫氫產(chǎn)產(chǎn)乙乙酸酸細(xì)細(xì)菌菌群群互營營單單胞胞菌菌屬屬互營營桿桿菌菌屬屬梭菌菌屬屬暗桿桿菌菌屬屬絕對對厭厭氧氧菌菌或或兼兼性性厭厭氧氧菌菌；；適適宜宜pH4.5～～8CH3COOH、、H2、CO2、HCOOH、、CH3OH和和CH3NH2等被被甲甲烷烷菌菌利利用用被被轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化為為甲甲烷烷和和以以及及甲甲烷烷菌菌細(xì)細(xì)胞胞物物質(zhì)質(zhì)。。（厭厭氧氧消消化化的的控控制制階階段段））3．．產(chǎn)產(chǎn)甲甲烷烷階階段段4.同同型型產(chǎn)產(chǎn)乙乙酸酸階階段段：：同型型產(chǎn)產(chǎn)乙乙酸酸菌菌12/18/202267（1））原原理理H2、、CO2、、CH3COOHHCOOH、、CH3NH2、、CH3OHCH4（2））參參加加的的微微生生物物產(chǎn)甲烷細(xì)菌群產(chǎn)甲甲烷烷桿桿菌菌屬屬產(chǎn)甲甲烷烷短短桿桿菌菌屬屬產(chǎn)甲甲烷烷球球菌菌屬屬嚴(yán)格格厭厭氧氧，，要要求求氧氧化化還還原原電電位位在在300400mv，，氧氧和和氧氧化化劑劑對對其其有有很很強(qiáng)強(qiáng)的的毒毒害害作作用用；；產(chǎn)甲甲烷烷菌菌的的增增殖殖速速率率很很慢慢，，世世代代時時間間很很長長，，可可達(dá)達(dá)46天天，，因因此此，，一一般般情情況況下下產(chǎn)產(chǎn)甲甲烷烷反反應(yīng)應(yīng)是是厭厭氧氧消消化化的的限限速速步步驟驟。。12/18/202268產(chǎn)甲甲烷烷菌菌只只能能利利用用氫氣氣、、二二氧氧化化碳碳、、一一氧氧化化碳碳、、乙乙酸酸、、甲甲酸酸、、甲甲醇醇及及甲甲基基胺胺等簡簡單單物物質(zhì)質(zhì)產(chǎn)產(chǎn)生生甲甲烷烷和和組組成成自自身身細(xì)細(xì)胞胞物物質(zhì)質(zhì)。。P317主要要功功能能：：將將產(chǎn)產(chǎn)氫氫產(chǎn)產(chǎn)乙乙酸酸菌菌的的產(chǎn)產(chǎn)物物