YYH-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

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?xiàng)钜慵t你要什么水？自然界水體的生物自凈由于受到溶解氧、營(yíng)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(wèn)：如何利用人工手段提高污廢水生物處理效率？1.改善微生物生長(zhǎng)的環(huán)境條件；2.通過(guò)基因工程或人工馴化的手段獲得高效菌群投加到處理系統(tǒng)中；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。提問(wèn)：對(duì)于這類廢水是否就不能用生物法呢？答案：可以先進(jìn)行物理化學(xué)前處理轉(zhuǎn)化難降解及去除有毒物質(zhì)（包括臭氧氧化、電解、雙氧水氧化、鐵碳床、紫外臭氧聯(lián)合處理等、濕式氧化、超聲）篩選馴化、重組制造高效降解菌；通常限制：毒物（pH、鹽、酸堿、有機(jī)毒物等）濃度不能過(guò)高、不能處理存在難生物降解物質(zhì)（多苯環(huán)、過(guò)長(zhǎng)鏈聚合物等）這一章我們主要介紹污廢水生物處理的微生物的機(jī)理。并對(duì)廢水處理技術(shù)作一概括的介紹，具體設(shè)備設(shè)計(jì)操作以及計(jì)算大家會(huì)在水處理工程中繼續(xù)學(xué)習(xí)。內(nèi)容提要核心：主要污廢水生物處理的方法和原理

9.1污（廢）水生物處理中的生態(tài)系統(tǒng)9.2活性污泥絲狀膨脹的成因及控制對(duì)策9.3厭氧環(huán)境中活性污泥和生物膜的微生物群落相關(guān)知識(shí)點(diǎn)回顧細(xì)菌生長(zhǎng)曲線分批培養(yǎng)連續(xù)恒化培養(yǎng)一、好氧活性污泥法（一）好氧活性污泥中的微生物群落（二）好氧活性污泥凈化污廢水的作用機(jī)理（三）好氧活性污泥法的幾種處理工藝流程（四）氧化塘中的微生物群落及其處理污水機(jī)制（五）菌膠團(tuán)的作用（六）原生動(dòng)物及微型后生動(dòng)物的作用（七）好氧活性污泥的培養(yǎng)二、好氧生物膜法（一）好氧生物膜中的微生物群落（二）好氧生物膜的培養(yǎng)9.1污廢水生物處理中的生態(tài)系統(tǒng)污（廢）水是指什么水？城市污水和工業(yè)廢水。生物處理方法分類：根據(jù)微生物與氧的關(guān)系：根據(jù)微生物在構(gòu)筑物中處于懸浮或固著狀態(tài)，分為：

活性污泥、生物膜或兩者的混合體。好氧處理厭氧處理活性污泥和生物膜是凈化污（廢）水的工作主體。低濃度（COD＜1500mg/L）適合好氧處理高濃度（COD≥1500mg/L）用厭氧前處理再好氧處理更為適宜。提問(wèn)：為什么過(guò)高COD的廢水不宜用好氧法？有機(jī)物濃度過(guò)高，好氧生物代謝迅速，水中溶解氧難以即時(shí)供應(yīng)，好氧生物生長(zhǎng)受限，很難保證處理質(zhì)量，而厭氧生物則沒(méi)有這種限制。好氧處理和厭氧處理原理：

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)

生物膜法——模擬土壤自凈

微生物附著于其他物體表面上成附著狀態(tài)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?；钚晕勰喾ê蜕锬しㄒ弧⒑醚趸钚晕勰喾ê醚趸钚晕勰喾ㄓ纸衅貧夥?，最早由英國(guó)人于1914年創(chuàng)建而來(lái)，經(jīng)過(guò)90多年的發(fā)展已成為處理有機(jī)廢水最主要的方法。什么是好氧活性污泥?指在曝氣狀態(tài)下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(wú)機(jī)固體物混凝交織在一起，形成的絮狀體或稱絨粒。活性污泥的形成是一種自然現(xiàn)象。例如，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(guò)一段時(shí)間后，就會(huì)產(chǎn)生褐色絮花狀的泥粒，在顯微鏡下會(huì)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。（一）好氧活性污泥的微生物群落1.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)與其上吸附的固體雜質(zhì)組成。通過(guò)生物學(xué)和化學(xué)分析，活性污泥的組成為：①活性微生物，25～50％②微生物內(nèi)源呼吸殘余物，0～17％③吸附在活性污泥上的惰性的不可降解的有機(jī)物④雖可降解但尚未降解的有機(jī)物⑤惰性無(wú)機(jī)物，20～30％5～65％（2）好氧活性污泥的性質(zhì)物理性質(zhì)：顏色以棕褐色為佳

黑色說(shuō)明厭氧、白色說(shuō)明無(wú)機(jī)物過(guò)多，含水率99％左右，密度1.002～1.006，粒大小為0.02～0.2mm，比表面積為0～100cm2；有沉降能力，有吸附能力化學(xué)性質(zhì)：呈弱酸性（pH約為6.7），具一定的緩沖能力和氧化有機(jī)物的能力，生化性質(zhì)：有生物活性，有自我繁殖能力。2.好氧活性污泥的存在狀態(tài)完全混合式曝氣池:推流式的曝氣池：懸浮態(tài)（曝氣池任何一點(diǎn)所取活性污泥其微生物群落基本相同）各區(qū)段之間微生種群和數(shù)量有差異（隨推流方向種類依次增多）；每一區(qū)段中的任何一點(diǎn)，其活性污泥微生物群落基本相同。對(duì)含有機(jī)物和細(xì)菌的污水不斷曝氣，維持足夠的溶解氧，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，就會(huì)產(chǎn)生絮狀的污泥。在顯微鏡下觀察，可看到各種微生物——細(xì)菌、霉菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物。從外觀上看，活性污泥根據(jù)廢水水質(zhì)不同有不同的顏色，有褐色、黃色、灰色和鐵紅色等。輕輕攪動(dòng)，易于呈懸浮物狀；靜止片刻，也易沉下。活性污泥無(wú)臭味，具有微微的土腥味。

3．好氧活性污泥中的微生物群落結(jié)構(gòu)和功能的中心：菌膠團(tuán)（由能起絮凝作用的細(xì)菌形成的），在其上生長(zhǎng)著其他微生物。其它微生物：酵母菌、霉菌、放線菌、藻類、原生動(dòng)物和某些微型后生動(dòng)物(輪蟲(chóng)、線蟲(chóng)等)，及病原微生物。A．菌膠團(tuán)在微生物學(xué)領(lǐng)域里，將動(dòng)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)。①吸附和氧化分解有機(jī)物；菌膠團(tuán)是細(xì)菌的存在形式，細(xì)菌占到活性污泥中微生物總量的99%,有107~108個(gè)/ml，他們是生物處理的主力軍，一旦菌膠團(tuán)受到各種因素的影響和破壞，則活性污泥法對(duì)有機(jī)物去除率明顯下降，甚至無(wú)去除能力。②為原、后生動(dòng)物提供了良好的生存環(huán)境；例如菌膠團(tuán)本身為原生動(dòng)物、微型后生動(dòng)物提供附著場(chǎng)所；菌膠團(tuán)中的細(xì)菌可以去除毒物、自身作為動(dòng)物食料。③為原生動(dòng)物和后生動(dòng)物提供良好的生存環(huán)境；④具有指示作用。提問(wèn)：菌膠團(tuán)在活性污泥中有哪些功能？①粘性多糖的粘著作用很多細(xì)菌莢膜相互間粘著時(shí)就會(huì)形成一個(gè)由許多細(xì)菌共有的大莢膜，當(dāng)細(xì)菌進(jìn)入老齡后，細(xì)菌分泌的的粘稠多糖聚合物增多，更加速了細(xì)菌大莢膜的增大……提問(wèn)：如何形成菌膠團(tuán)呢？②纖維素性質(zhì)多糖的勾連作用將菌膠團(tuán)置于電子顯微鏡下觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)，在大莢膜增大的同時(shí)，在其外側(cè)出現(xiàn)了許多類似于纖維素網(wǎng)狀的物質(zhì)。活性污泥菌膠團(tuán)外的纖維絲電鏡照片③原生動(dòng)物分泌的胞外粘液的粘著作用；

實(shí)驗(yàn)證明小口鐘蟲(chóng)、累枝蟲(chóng)和尾草履蟲(chóng)等纖毛蟲(chóng)能分泌一些促進(jìn)凝聚的糖類，在促進(jìn)自身粘附在活性污泥上的同時(shí)，加速菌膠團(tuán)的進(jìn)一步增大；小口鐘蟲(chóng)c.菌膠團(tuán)中微生物生態(tài)細(xì)菌除動(dòng)膠菌屬外其他優(yōu)勢(shì)菌主要是與特定廢水中物質(zhì)種類有關(guān)中心是能起絮凝作用的細(xì)菌形成的菌膠團(tuán)在菌膠團(tuán)上層居住的是放線菌、真菌及原生動(dòng)物、后生動(dòng)物。它們的數(shù)量相比較細(xì)菌而言要少得多。通常包括少量的球衣菌、諾卡氏菌、發(fā)硫菌、頭孢霉、地霉菌、酵母菌等，以及原生動(dòng)物中的鐘蟲(chóng)、蓋纖蟲(chóng)、等枝蟲(chóng)、草履蟲(chóng)和原生動(dòng)物中的輪蟲(chóng)。該生態(tài)體系隨環(huán)境條件改變而改變?；钚晕勰嘣鷦?dòng)物4.好氧活性污泥中微生物的濃度和數(shù)量濃度的表示方法：MLSS

——混合液懸浮固體（包括無(wú)機(jī)和有機(jī)的固體）：1L活性污泥混合液中含有多少毫克恒重的干固體）MLVSS

——混合液揮發(fā)性懸浮固體（包括有機(jī)固體——微生物）：1L活性污泥混合液中含有多少毫克恒重、干的揮發(fā)性固體）一般城市污水處理：MLVSS：MLSS=0.7-0.8

MLSS保持在2000-3000mg/L工業(yè)廢水處理：MLSS保持在3000mg/L高濃度工業(yè)廢水處理：MLSS保持在3000-5000mg/L數(shù)量：1mL好氧活性污泥中的細(xì)菌有107-1085.活性污泥的沉降－濃縮性能

(1)污泥沉降比（SV30）

——混合液在量筒內(nèi)靜置30min后所形成沉淀污泥的容積占原混合液容積的百分率，以％表示。作用：反映曝氣池正常運(yùn)行的污泥量；控制剩余污泥的排放量；及早發(fā)現(xiàn)污泥膨脹等異常現(xiàn)象的發(fā)生。(2)污泥體積指數(shù)(污泥指數(shù)，

SVI)——曝氣池出口處混合液經(jīng)30min靜置沉淀后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占的容積，以mL計(jì),單位mL/g。SVI＜100100～200＞200污泥沉降性能良好一般較差，易膨脹☆一般?？刂芐VI在50～150之間為宜。顯微鏡下的活性污泥

好氧活性污泥的凈化作用機(jī)理見(jiàn)下圖好氧活性污泥吸附和降解用框圖表示見(jiàn)下圖(二)好氧活性污泥凈化廢水的作用機(jī)理分離回用或后處理后處理生物處理（二級(jí)處理）化學(xué)營(yíng)養(yǎng)物曝氣池沉淀池污泥回流凈水外排預(yù)處理（一級(jí)處理）污泥及余渣消化罐活性污泥的優(yōu)勢(shì)：①可以連續(xù)反復(fù)使用好氧活性污泥由于是由有生命的微生物組成，能自我繁殖，且易于分離，而化學(xué)藥劑只能一次使用，故活性污泥比化學(xué)混凝劑優(yōu)越。②可以降解水中的溶解性有機(jī)物，這也是物理化學(xué)方法難以做到的。泥水分離良好，出水清澈1．普通活性污泥法

好氧活性污泥法的處理工藝很多，最為普遍使用的活性污泥法工藝如下圖(三)好氧活性污泥法的幾種處理工藝流程廢水先通過(guò)初沉池，除掉一些懸浮固體（一級(jí)處理的目的），然后進(jìn)入一個(gè)有曝氣裝置的構(gòu)筑物，活性污泥就在這種裝置中將廢水中的BOD降解掉（二級(jí)處理的目的），并產(chǎn)生新的活性污泥。當(dāng)BOD降到一定程度時(shí)，混合液一起流入二次沉淀池，進(jìn)行固液分離，上清液排放，沉淀下來(lái)的污泥一部分回流到曝氣池中，一部分作為剩余污泥而排放。2．改進(jìn)型的活性污泥法在普通型的基礎(chǔ)上加以改造，使之性能提高的好氧活性污泥法中有推流式活性污泥法、完全混合式活性污泥法、接觸氧化穩(wěn)定法、分段布水推流式活性污泥法、氧化溝式活性污泥法……齊魯石化一凈化車間污水處理工藝?yán)R魯石化一凈化的生化處理工藝一級(jí)隔油浮選后污水調(diào)節(jié)池一級(jí)曝氣池（脫碳）二級(jí)曝氣池（硝化脫氮）二沉池后浮選排水A推流式活性污泥法

曝氣池進(jìn)水

沉淀池出水剩余污泥回流污泥推流式活性污泥法在曝氣池的起端，回流的活性污泥與廢水立刻得到充分混合，活性污泥將大量吸附廢水中的有機(jī)物。有機(jī)物沿池長(zhǎng)的不斷被氧化及微生物細(xì)胞的不斷合成，水中有機(jī)物的濃度越來(lái)越低，到了池子末端和出水中，進(jìn)入內(nèi)源呼吸階段。它們的活動(dòng)能力減弱，容易在沉淀池中沉淀。其中的有機(jī)物幾乎全被“吃掉”，微生物細(xì)胞內(nèi)所儲(chǔ)存的物質(zhì)也變得空乏，這種處于饑餓狀態(tài)的活性污泥已經(jīng)充分恢復(fù)了活性，回流到曝氣池后，具有良好的吸附和氧化有機(jī)物的能力。推流式活性污泥法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：出水水質(zhì)好（85～90％），剩余污泥量較少。缺點(diǎn)：①耐沖擊負(fù)荷差：如果進(jìn)水水質(zhì)發(fā)生變化，對(duì)活性污泥影響較大。如果流入的廢水含有有害物損害了回流污泥，引起的問(wèn)題就更大。②供氧與需氧間存在不可克服的矛盾沿曝氣池池長(zhǎng)需氧速度變化很大，但是沿曝氣池池長(zhǎng)的供氧速度是基本相同的——供需矛盾：前段供氧不足而后端供氧過(guò)剩。如果想要在曝氣池前端維持足夠的溶解氧，則后段的氧量會(huì)太大，氧的利用率低，增加了處理費(fèi)用。B完全混合式活性污泥法曝氣池進(jìn)水

沉淀池出水剩余污泥回流污泥混合液在曝氣池內(nèi)充分混合循環(huán)流動(dòng)，進(jìn)行吸附和氧化分解。特點(diǎn)：1.耐沖擊負(fù)荷性強(qiáng)，可處理濃度較高的廢水，只要適當(dāng)延長(zhǎng)曝氣時(shí)間即可。適于處理工業(yè)廢水。2.可把曝氣池的工況控制在最佳的位置上。C接觸氧化穩(wěn)定法

又稱吸附再生活性污泥法或生物吸附法。接觸氧化穩(wěn)定法此法主要適用于處理含懸浮物和膠體物較多的廢水。在吸附池內(nèi)，活性污泥和廢水充分接觸，有機(jī)物被活性污泥吸附后，混合液流入沉淀池進(jìn)行固液分離，從沉淀池排出的回流污泥先在穩(wěn)定池內(nèi)進(jìn)行再生，使吸附的有機(jī)物充分氧化分解，恢復(fù)污泥活性后，再引入吸附池。D分段布水推流式活性污泥法

廢水沿池長(zhǎng)分段按幾個(gè)點(diǎn)進(jìn)入曝氣池。特點(diǎn)：①有機(jī)物的分配較為均勻，因而氧的需要也較為均勻，在一定程度上降低了池子前段的耗氧速度，避免前端出現(xiàn)缺氧情況。②曝氣池中活性污泥濃度不均勻，前端較濃，后端較稀，提高了空氣的利用率和曝氣池的效率。進(jìn)水

沉淀池出水剩余污泥回流污泥氧化溝充氣刷氧化溝式活性污泥法混合液在溝內(nèi)不斷循環(huán)流動(dòng)，廢水在氧化溝內(nèi)停留時(shí)間一般很長(zhǎng)（15～40h）。氧化溝具有處理流程簡(jiǎn)單，機(jī)械設(shè)備少，管理方便，出水水質(zhì)好，污泥產(chǎn)量少而穩(wěn)定以及耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。氧化溝去除有機(jī)物的效率很高，BOD5的去除率一般可達(dá)95％以上。E氧化溝活性污泥法

F序批式活性污泥法序批式活性污泥法（英文簡(jiǎn)稱SBR法）是國(guó)內(nèi)外近年來(lái)開(kāi)發(fā)的一種活性污泥法，它的工藝特點(diǎn)是將曝氣池與沉淀池合而為一，生化反應(yīng)呈分批進(jìn)行。基本周期可由進(jìn)水、反應(yīng)、沉降、排水和閑置五個(gè)階段組成。如下圖所示。這種方法由于較其它活性污泥法構(gòu)造簡(jiǎn)單，投資少、操作靈活、污泥產(chǎn)率低、脫氮效果好等特點(diǎn)越來(lái)越得到廣泛的重視。（四）氧化塘（或氧化溝）中的微生物群落及其處理污（廢）水機(jī)制

氧化塘的工藝是特殊的活性污泥法，是一種人工的、接近自然生態(tài)系統(tǒng)的活性污泥法。

(本質(zhì)上就是一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間盛放污水的池塘，通常局部曝氧）在氧化塘內(nèi)，藻類和細(xì)菌共存于同一環(huán)境中，保持互生關(guān)系，見(jiàn)下圖氧化塘的互生原理。請(qǐng)思考P322菌膠團(tuán)、原生動(dòng)物和微型后生動(dòng)物在水處理過(guò)程中有哪些作用？1.指示生物作用①依據(jù)原生動(dòng)物數(shù)量、種類、優(yōu)勢(shì)、個(gè)體活性與水質(zhì)的相關(guān)規(guī)律。②優(yōu)越性提問(wèn):與水質(zhì)分析及細(xì)菌觀察、計(jì)數(shù)相比好處何在?Ⅰ.觀察測(cè)量容易僅需低倍顯微鏡即可活體觀察（六）原生動(dòng)物及微型后生動(dòng)物的作用

Ⅱ.快速預(yù)報(bào)通常污水處理廠每天都要對(duì)本廠的出水進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，若超過(guò)國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，就要及時(shí)追查原因，以求解決。湖南石油化工廠的曝氣池中的有柄纖毛蟲(chóng)與BOD5統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)各廠情況不同，需獨(dú)立總結(jié)。但有些數(shù)據(jù)當(dāng)天得不到如BOD5，根據(jù)原生動(dòng)物與BOD5的對(duì)應(yīng)關(guān)系，則可以作出快速的判斷，縮短發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的時(shí)間。微生物出現(xiàn)的先后次序是：細(xì)菌→植物性鞭毛蟲(chóng)→肉足類(變形蟲(chóng))→動(dòng)物性鞭毛蟲(chóng)→游泳型纖毛蟲(chóng)→固著型纖毛蟲(chóng)→輪蟲(chóng)。(1)根據(jù)微生物的演替判斷水質(zhì)和污水處理程度及判斷活性污泥培養(yǎng)成熟程度

活性污泥培養(yǎng)初期

活性污泥培養(yǎng)中期

活性污泥培養(yǎng)成熟期

鞭毛蟲(chóng)游泳型纖毛蟲(chóng)、鞭毛蟲(chóng)

鐘蟲(chóng)等固著型纖毛蟲(chóng)、楯纖蟲(chóng)、輪蟲(chóng)

(2)根據(jù)原生動(dòng)物種類判斷活性污泥和處理水質(zhì)的好與壞

固著型纖毛蟲(chóng)、輪蟲(chóng)等出現(xiàn)，說(shuō)明活性污泥正常、出水水質(zhì)好；草履蟲(chóng)屬、眼蟲(chóng)屬等出現(xiàn)，說(shuō)明活性污泥結(jié)構(gòu)松散，出水水質(zhì)差；線蟲(chóng)出現(xiàn)則說(shuō)明缺氧。(3)根據(jù)原生動(dòng)物遇惡劣環(huán)境改變個(gè)體形態(tài)及其變化過(guò)程判斷進(jìn)水水質(zhì)變化和運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題。如若發(fā)現(xiàn)群體的纖毛蟲(chóng)縮成一團(tuán)鐘蟲(chóng)的柄脫落纖毛蟲(chóng)接合生殖（即有性生殖）、或形成孢囊表明水中？存在有毒物質(zhì)或其他條件如溫度、pH等的不適宜。Ⅰ.水質(zhì)毒物判斷有些原生動(dòng)物對(duì)水中的溶解氧變化十分敏感。如鐘蟲(chóng)細(xì)胞前端出現(xiàn)氣泡，運(yùn)動(dòng)遲緩，說(shuō)明水中充氧不足，或溶氧過(guò)高，水質(zhì)將變壞。反之則表明溶解氧情況適中良好。如圖鐘蟲(chóng)帶有氣泡圖。Ⅱ.溶解氧判斷氣泡Ⅲ.曝氣池處理效果的判斷2.凈化廢水作用

提問(wèn):有哪些作用?①直接參與廢物的去除捕食水中的懸浮的有機(jī)廢物顆粒（細(xì)菌主要吃溶解性污染物）②吞噬細(xì)菌，凈化出水水質(zhì)提問(wèn)：？細(xì)菌（尤其使游離細(xì)菌）本身也是有機(jī)污染物；提問(wèn)：游離細(xì)菌轉(zhuǎn)化為原生動(dòng)物同樣是有機(jī)污染物，凈化何在呢？3kg1kgCO2+H2O+鹽2kg同理可知：食物鏈越長(zhǎng)，凈化效果越好。3.促進(jìn)絮凝和沉淀作用

活性污泥顆粒主要是由細(xì)菌絮凝而成，實(shí)驗(yàn)證明小口鐘蟲(chóng)、累枝蟲(chóng)和草履蟲(chóng)等纖毛蟲(chóng)能分泌一些粘性多糖，使他們能夠附著在小的絮凝體上，同時(shí)促進(jìn)絮凝體進(jìn)一步黏附細(xì)菌使污泥絮體增大。生產(chǎn)上常常發(fā)現(xiàn)在活性污泥培養(yǎng)初期，一旦處理系統(tǒng)中出現(xiàn)固著型纖毛蟲(chóng)，隨后就可看到活性污泥絮體的形成并逐漸增大。1.間歇式曝氣培養(yǎng)——不同水質(zhì)的活性污泥(1)菌種來(lái)源：①取自污水處理廠的活性污泥；②取自不同水質(zhì)廢水處理廠的活性污泥；③取自相同水質(zhì)廢水處理廠的活性污泥；④取自本廠集水池或沉淀池的下腳污泥或本廠污水長(zhǎng)期流經(jīng)的河流淤泥經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)后備用。

（七）好氧活性污泥的培養(yǎng)(2)馴化:用間歇式曝氣培養(yǎng)法馴化

進(jìn)低濃度廢水培養(yǎng)→曝氣23h，沉淀1h，傾去上清夜→再進(jìn)同濃度的新鮮廢水，繼續(xù)曝氣培養(yǎng)。每一濃度運(yùn)行3～7d→調(diào)高一個(gè)濃度，如同前一個(gè)濃度的操作方法運(yùn)行→逐級(jí)提高廢水濃度，一直到原廢水濃度為止

(3)培養(yǎng)：將馴化好的活性污泥改用連續(xù)曝氣培養(yǎng)法繼續(xù)培養(yǎng)。菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)緊密，以鐘蟲(chóng)等固著型纖毛蟲(chóng)為主，有輪蟲(chóng)出現(xiàn)；

SV30為15％－20％左右；

SVI在100mL/g左右，鐘蟲(chóng)等固著型纖毛蟲(chóng)大量出現(xiàn)。(4)運(yùn)行2.連續(xù)曝氣培養(yǎng)——

相同水質(zhì)的活性污泥接種適量活性污泥，維持DO=1mg/L左右，悶曝幾天；以小流量進(jìn)入，每調(diào)整一個(gè)流量梯度要維持一周的運(yùn)行時(shí)間；隨著進(jìn)水流量逐漸增大，DO的濃度要逐漸提高；當(dāng)進(jìn)水達(dá)到設(shè)計(jì)流量時(shí)，工業(yè)廢水進(jìn)水BOD5在200～300mg/L，MLSS維持在3000mg/L左右，DO維持在2～3mg/L為好；若生活污水的進(jìn)水BOD5在150～250mg/L，MLSS維持在2000mg/L左右，DO維持在1～2mg/L。

好氧生物膜法構(gòu)筑物有普通濾池、高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池，還有生物轉(zhuǎn)盤、接觸氧化法(即浸沒(méi)濾池法)等。好氧生物膜法：生物填料表面附著的生物薄膜進(jìn)行污染物降解的生物處理法。于19世紀(jì)末，在研究土壤凈化污水的過(guò)濾田的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)并應(yīng)用于生產(chǎn)。由于效果不如后來(lái)出現(xiàn)的活性污泥法，一度被長(zhǎng)期擱置，20世紀(jì)60年代以后，由于新型合成材料的大量生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)對(duì)于水要求的進(jìn)一步提高，生物膜法又獲得了新的發(fā)展。二、好氧生物膜法生物填料懸浮型生物填料普通接觸氧化水解調(diào)節(jié)池好氧或厭氧流化床好氧好氧投加量占或厭氧生物塘或厭氧濾池

反應(yīng)池體積%

8-13515-253-540-60懸掛型填料彈性立體填料網(wǎng)片式立體填料軟性填料生物填料上的生物膜普通生物濾池生物轉(zhuǎn)盤1.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黏附在生物濾池或生物轉(zhuǎn)盤盤片上的一層粘性、薄膜狀的微生物混合群體。是生物膜法凈化污廢水的工作的主體。(一)好氧生物膜中的微生物群落根據(jù)位置與功能不同——生物膜生物、生物膜面生物及濾池掃除生物。普通濾池內(nèi)生物膜的微生物群落表（縱橫向看）2.好氧生物膜中的微生物群落及其功能橫向縱向各不相同濾掃生物膜面生物膜生物2~3mm0.3mm好氧區(qū)生物濾池（塔）中的分層特征表(縱向看)相當(dāng)于多污帶相當(dāng)于中污帶相當(dāng)于寡污帶3.好氧生物膜的結(jié)構(gòu)生物濾池分上、中、下層。4.好氧生物膜的凈化作用機(jī)理

同一類型廢水

好氧活性污泥法與生物濾池法處理效果對(duì)比據(jù)《微生物生態(tài)學(xué)》優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比什么是活性污泥絲狀膨脹？什么原因?qū)е禄钚晕勰嘟z狀膨脹？如何控制或避免活性污泥絲狀膨脹？第二節(jié)活性污泥絲狀膨脹的成因和控制對(duì)策曝氣池中有正?；钚晕勰嗪团蛎浳勰唷Ｕ；钚晕勰?/p>

絮凝細(xì)菌（絮凝作用）

大量鐘蟲(chóng)類微生物膨脹的活性污泥定義：

正常的活性污泥顆粒體積膨脹，繼而分裂為沉降性很差的小顆粒污泥，引起二沉池池面飄泥嚴(yán)重，出水水質(zhì)急劇變差的現(xiàn)象。本質(zhì)—污泥密度變小或黏附能力下降。分非絲狀菌污泥膨脹與絲狀菌污泥膨脹兩類活性污泥膨脹活性污泥膨脹的衡量指標(biāo)用污泥體積指數(shù)SVI作為衡量污泥沉降性能好與壞的指標(biāo)。SVI在200mL/g以下為正常活性污泥，一般在50～150mL/g，最好在100mL/g左右SVI在200mL/g以上說(shuō)明活性污泥發(fā)生膨脹。SV30在95%以上，甚至達(dá)到100%。（一）非絲狀污泥膨脹的成因①

曝氣力度過(guò)大，污泥碎裂膨脹提問(wèn)：原因——？氣泡夾帶,密度降低；氣泡機(jī)械破碎；細(xì)菌處于對(duì)數(shù)期多糖分泌減少②缺氧、厭氧膨脹漂泥提問(wèn)：原因——？二沉池底部淤泥厭氧產(chǎn)氣（反硝化N2、CH4)③進(jìn)水水質(zhì)有過(guò)量的表面活性物質(zhì)和油脂類化合物；提問(wèn)：原因——？油及泡沫降低污泥密度④生物中毒污泥膨脹（pH波動(dòng)大、補(bǔ)堿過(guò)量、溫度過(guò)高、CODcr濃度驟然升高、含酚及其衍生物，醇、醛和某些有機(jī)酚、硫化物、重金屬及鹵化物過(guò)高等）原因——？細(xì)菌——休克死亡、粘液分泌減少⑤新污泥膨脹現(xiàn)象未馴化污泥對(duì)新類型廢水不適應(yīng)，不沉降或沉降極慢，長(zhǎng)時(shí)間曝氣馴化后恢復(fù)正常；提問(wèn)：原因——？類似中毒⑥BOD/N過(guò)高⑦假菌絲或后生動(dòng)物鉆噬污泥膨脹大腸埃希氏菌及芽孢桿菌形成暫時(shí)性假絲狀生長(zhǎng)或后生動(dòng)物鉆噬而形成的膨脹污泥。（很少見(jiàn)）原因—高含水率菌膠團(tuán)占優(yōu)勢(shì)1.活性污泥絲狀膨脹的致因微生物

由于絲狀細(xì)菌極度生長(zhǎng)引起的活性污泥膨脹稱為活性污泥絲狀膨脹。致因微生物常見(jiàn)的有諾卡氏菌屬、浮游球衣菌屬、微絲菌屬、發(fā)硫菌屬、貝日阿托氏菌屬等

（二）活性污泥絲狀膨脹

促進(jìn)絲狀微生物過(guò)度生長(zhǎng)的環(huán)境因素：環(huán)境因素：

1.溫度

2.溶解氧

3.可溶性有機(jī)物及其種類

4.有機(jī)物濃度

5.PH變化1.溫度

菌膠團(tuán)細(xì)菌最適生長(zhǎng)溫度在28～30℃，浮游球衣菌最適溫度在25～30℃?；钚晕勰嘟z狀膨脹通常發(fā)生在春、夏之交和秋季，溫度在25～28℃，不同地域，發(fā)生的季節(jié)也會(huì)有所不同。2.溶解氧當(dāng)有機(jī)廢水中溶解氧缺乏時(shí)，菌膠團(tuán)細(xì)菌的活性受到抑制，但絲狀菌如浮游球衣菌、貝日阿托氏菌、發(fā)硫菌等仍能正常生長(zhǎng)，這些絲狀菌的優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)很容易引起活性污泥絲狀膨脹。3.可溶性有機(jī)物及其種類有機(jī)物因缺氧不能降解徹底，積累大量有機(jī)酸，為絲狀細(xì)菌創(chuàng)造營(yíng)養(yǎng)條件，使絲狀細(xì)菌優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)。4.有機(jī)物濃度（或有機(jī)負(fù)荷）

生活污水和食品類等有機(jī)廢水中，BOD5在100～200mg/L，往往會(huì)使浮游球衣菌和菌膠團(tuán)細(xì)菌的數(shù)量比例增大，浮游球衣菌的數(shù)量超過(guò)60％以上，占優(yōu)勢(shì)而導(dǎo)致活性污泥絲狀膨脹。

(三)活性污泥絲狀膨脹的機(jī)理

表面積與容積比假說(shuō)在單位體積中，呈絲狀擴(kuò)展生長(zhǎng)的絲狀細(xì)菌的表面積與容積之比較絮凝性菌膠團(tuán)細(xì)菌的大，對(duì)有限制性的營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境條件的爭(zhēng)奪占優(yōu)勢(shì)，絮凝性菌膠團(tuán)細(xì)菌處于劣勢(shì)，絲狀細(xì)菌就能大量生長(zhǎng)繁殖成優(yōu)勢(shì)菌，從而引起活性污泥絲狀膨脹。1.對(duì)溶解氧的競(jìng)爭(zhēng)

絲狀細(xì)菌微量好氧，具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。2.對(duì)可溶性有機(jī)物的競(jìng)爭(zhēng)

低分子糖和有機(jī)酸有利于絲狀細(xì)菌生長(zhǎng)3.對(duì)氮磷的競(jìng)爭(zhēng)

N:P<5時(shí)，絲狀細(xì)菌依靠大比表面積競(jìng)爭(zhēng)氮磷4.有機(jī)物沖擊負(fù)荷的影響

有機(jī)物突然增多導(dǎo)致供氧不足，絲狀細(xì)菌微量好氧占據(jù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。絲狀細(xì)菌和絮凝性菌膠團(tuán)細(xì)菌的優(yōu)勢(shì)競(jìng)爭(zhēng)為什么廢水C/N比高，N少易發(fā)生絲狀膨脹？原因——菌絲體儲(chǔ)備營(yíng)養(yǎng)物稀少、表面積大，在稀溶液中爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力強(qiáng)，更適合于貧瘠環(huán)境（包括溶解氧、各種營(yíng)養(yǎng)物）的生長(zhǎng)；二.污泥膨脹的預(yù)防與控制對(duì)策提問(wèn)：基于上述原理如何預(yù)防污泥膨脹？A.設(shè)調(diào)節(jié)池(及事故池)控制高負(fù)荷（BOD、毒物）沖擊B.

控制溶解氧溶解氧濃度必須控制在3～4mg/L。C

調(diào)節(jié)廢水的營(yíng)養(yǎng)配比盡量逼近BOD5與N和P的比例BOD5：N：P＝100：5：1。補(bǔ)N——尿素或含氮量高的污泥消化池上清液補(bǔ)P——磷酸鈉D.

改革工藝將活性污泥法改為生物膜法在曝氣池中加填料改為生物接觸氧化法SBR(即序批式間歇曝氣反應(yīng)器)法提問(wèn)：發(fā)生活性污泥絲狀膨脹后如何處理？A．投加次氯酸鈉（10~20mg/L內(nèi)）、H2O2（100~200mg/L內(nèi)）有選擇的控制絲狀微生物的過(guò)渡生長(zhǎng)B．投加混凝劑FeSO4和FeCl3、干污泥或濃縮消化污泥增加絮體密度、強(qiáng)度，使已膨脹的污泥恢復(fù)正常C.強(qiáng)化補(bǔ)氮（C:N＝100：20～30）D.替換污泥（最直接的方法）

當(dāng)廢水有機(jī)物濃度較高時(shí)（一般BOD5大于1500mg/L），一般的活性污泥和生物膜法都難以處理，怎么辦？采用厭氧消化法解決。

廢水的厭氧處理主要用于高濃度有機(jī)廢水的前處理、剩余活性污泥處理;一、厭氧法的優(yōu)點(diǎn)提問(wèn)：優(yōu)點(diǎn)有哪些？1．產(chǎn)生的沼氣可用于發(fā)電或作為能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。以日排COD10t的工廠為例，若COD去除率為80%，甲烷產(chǎn)量為理論的80%時(shí)，則可日產(chǎn)甲烷2240m3,其熱值相當(dāng)于3.85t原煤，可發(fā)電5400度電。9.3厭氧污泥法和厭氧生物膜法2．對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的需求量少好氧方法BOD：N：P=100：5：1，而厭氧方法為（350~500）：5：1，相比而言對(duì)N、P的需求要小的多，因此厭氧處理時(shí)可以不添加或少添加營(yíng)養(yǎng)鹽。3．產(chǎn)生的污泥量少，運(yùn)行費(fèi)用低繁殖慢；不需要曝氣基于這些優(yōu)點(diǎn)，厭氧處理在食品、釀造、制糖等工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。但厭氧處理也存在缺點(diǎn)1．出水的有機(jī)物濃度高于好氧處理；發(fā)酵分解有機(jī)物不完全；2．對(duì)溫度變化較為敏感；工業(yè)中需要設(shè)置進(jìn)水的控溫裝置，37℃。3．厭氧微生物對(duì)有毒物質(zhì)較為敏感；但經(jīng)過(guò)毒物馴化處理的厭氧菌對(duì)毒物的耐受力常常會(huì)極大地提高。厭氧法有哪些缺點(diǎn)？4.初次啟動(dòng)過(guò)程緩慢,處理時(shí)間長(zhǎng)好氧處理體系的活性污泥或生物膜通常只需要7天就可以培育成功，而厭氧處理體系的活性污泥或生物膜一般需要8~12周才可以培育成功5．處理過(guò)程中產(chǎn)生臭氣和有色物質(zhì)提問(wèn)：是什么？臭氣主要是SRB形成的具有臭味的硫化氫氣體以及硫醇、氨氣、有機(jī)酸等的臭氣。同時(shí)硫化氫還會(huì)與水中的鐵離子等金屬離子反應(yīng)形成黑色的硫化物沉淀，使處理后的廢水顏色較深，需要添加后處理設(shè)施，進(jìn)一步脫色脫臭。厭氧污泥：由兼性厭氧菌和專性厭氧菌與廢水中的有機(jī)雜質(zhì)形成的污泥顆粒。呈灰色至黑色，有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用，有一定的沉降性能；顆粒厭氧活性污泥的直徑在0．5mm以上。微生物的組成主要有六種：由外到內(nèi)水解細(xì)菌、發(fā)酵細(xì)菌、氫細(xì)菌和乙酸菌、甲烷菌、硫酸鹽還原菌、厭氧原生動(dòng)物其中產(chǎn)甲烷絲菌是厭氧活性污泥的中心骨架（一）厭氧污泥的性質(zhì)和組成（二）厭氧污泥凈化廢水的作用機(jī)理四階段理論：復(fù)雜污染物的厭氧降解過(guò)程可以分為四個(gè)階段水解階段、發(fā)酵階段（又稱酸化階段）、產(chǎn)乙酸階段、產(chǎn)甲烷階段框圖表示見(jiàn)下圖復(fù)雜有機(jī)物1水解2發(fā)酵脂肪酸

乙酸

H2+CO23產(chǎn)乙酸

CH4+CO2H2S+CO2硫酸鹽還原硫酸鹽還原4產(chǎn)甲烷4產(chǎn)甲烷硫酸鹽還原四階段理論1．水解階段在細(xì)菌胞外酶的作用下大分子的有機(jī)物水解為小分子的有機(jī)物2．發(fā)酵階段梭狀芽孢桿菌、擬桿菌等酸化細(xì)菌吸收并轉(zhuǎn)化為更為簡(jiǎn)單的化合物分泌到細(xì)胞外，產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨等3．產(chǎn)乙酸階段上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)，這一階段的主導(dǎo)細(xì)菌是乙酸菌。同時(shí)水中有硫酸鹽時(shí)，還會(huì)有硫酸鹽還原菌參與產(chǎn)乙酸過(guò)程。4．產(chǎn)甲烷階段乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被轉(zhuǎn)化為甲烷和以及甲烷菌細(xì)胞物質(zhì)。經(jīng)過(guò)這些階段大分子的有機(jī)物就被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳、氫氣、硫化氫等小分子物質(zhì)和少量的厭氧污泥。（三）厭氧污泥處理的工藝流程其中厭氧活性污泥反應(yīng)器是工藝中的核心廢水調(diào)節(jié)池?zé)峤粨Q器↑37℃厭氧活性污泥反應(yīng)器氣柜沉淀池出水回流污泥剩余污泥四、厭氧生物膜法主要指厭氧濾器（AF）沼氣出水