生物處理法基礎(chǔ)知識(shí)

第5章水的生物處理技術(shù)

（一）生物處理基礎(chǔ)

主講人：王璇上期回顧2023/5/17新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇1.活性炭為什么具有很強(qiáng)的吸附作用？3.如果需要去除水中的離子，可以用什么方法？2.影響活性炭吸附的因素有哪些？目錄2023/5/17新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇5.1生物處理法5.2常見(jiàn)的微生物5.3微生物的代謝5.4有機(jī)污水的可生化性第一節(jié)生物處理法2023/5/17新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇1.1概念利用微生物的代謝作用，把水中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物的過(guò)程，即利用微生物的生命活動(dòng)過(guò)程來(lái)轉(zhuǎn)化污染物，使之無(wú)害化的方法。

廢水的生物處理過(guò)程是天然污水自?xún)舻娜斯せ^(guò)程，人工濃縮的過(guò)程。

第一節(jié)生物處理法5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇1.2由來(lái)正常情況下，當(dāng)水體接納了一定量的有機(jī)污染物后，在無(wú)人干預(yù)條件下，借助于水體自身的調(diào)節(jié)能力使污染物濃度不斷降低，最后水質(zhì)恢復(fù)到污染前的水平和狀態(tài)，我們把水體的這種自我凈化作用叫作水體自?xún)?Selfpurification)。

水體的自?xún)裟芰τ幸欢ǖ南薅?，每一?lèi)水體的自?xún)糇饔枚加幸粋€(gè)最大閾值即自?xún)羧萘?。水體的自?xún)羧萘渴侵冈谒w正常生物循環(huán)中能夠凈化有機(jī)污染物的最大量。天然水體中的自?xún)糇饔檬菑U水生物處理技術(shù)與方法的基礎(chǔ)

第一節(jié)生物處理法5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇1.2由來(lái)物理凈化天然水體的稀釋、擴(kuò)散、沉淀和揮發(fā)等作用，使污染物質(zhì)的濃度降低。生物凈化天然水體中的生物活動(dòng)過(guò)程，使污染物質(zhì)的濃度降低。特別重要的是水中微生物對(duì)有機(jī)物的氧化分解作用?；瘜W(xué)凈化天然水體的氧化還原、酸堿反應(yīng)、分解、凝聚等作用，使污染物質(zhì)的存在形態(tài)發(fā)生變化和濃度降低。根據(jù)作用原理和方法的不同，可將處理方法分為三類(lèi)：物理法、化學(xué)法、生物法。

第一節(jié)生物處理法5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇1.2由來(lái)物理法：主要是利用物理作用分離廢水中呈懸浮狀態(tài)的污染物質(zhì)。沉淀法過(guò)濾法離心法吸附法利用廢水中各種污染物密度的不同這一原理把各種污染物從污水中分離開(kāi)來(lái)，如沉砂池，隔油池等。用活性炭、硅藻土等吸附劑吸附除去污水中的污染物。在壓力差的作用下，懸浮液中的液體透過(guò)可滲性戒指，固體顆粒被介質(zhì)所截留。利用離心慣性力實(shí)現(xiàn)物料中固液或液液分離。

第一節(jié)生物處理法5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇1.2由來(lái)化學(xué)法：利用化學(xué)反應(yīng)原理來(lái)分離、回收廢水中的污染物，或改變污染物的性質(zhì)，使他從有害變?yōu)闊o(wú)害?；瘜W(xué)絮凝法中和法氧化還原法離子交換法污水中的膠體物質(zhì)通常帶有負(fù)電荷，相互排斥成為穩(wěn)定的溶液，向污水中投加帶有相反電荷的電解質(zhì)（絮凝劑）中和膠體的電荷，使膠體失去穩(wěn)定絮凝沉淀。硫酸鋁，硫酸亞鐵等投加氧化劑或還原劑，使廢水中的污染物發(fā)生氧化或還原反應(yīng)變成無(wú)害物?；瘜W(xué)吸附過(guò)程，去除離子酸堿中和，調(diào)整廢水的pH值

第一節(jié)生物處理法5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇1.2由來(lái)生物法利用微生物的生命活動(dòng)過(guò)程，對(duì)廢水中的污染物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化作用，從而使廢水得到凈化的處理方法。由于整個(gè)過(guò)程是在微生物所產(chǎn)生的酶的參與下發(fā)生的生物化學(xué)反應(yīng)，因此將廢水生物處理稱(chēng)為廢水生化處理。

第一節(jié)生物處理法5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇1.2由來(lái)

第一節(jié)生物處理法5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇1.3微生物的作用1.去除溶解有機(jī)物（BOD/COD）→CO2和H2O，

去除溶解性無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素：N→N2，P→富含磷的剩余污泥從水中分離處理

第一節(jié)生物處理法5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇1.3微生物的作用2.某些難降解顆?；蚰z體狀有機(jī)物難降解顆粒沉淀與剩余污泥一同被排除系統(tǒng)。長(zhǎng)期的滯留在系統(tǒng)內(nèi)而被緩慢降解。吸附

第一節(jié)生物處理法5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇1.3微生物的作用3.穩(wěn)定有機(jī)物，某些有毒有害難降解有機(jī)物可以被微生物初步分解或部分降解，從而減輕毒性作用或得到部分穩(wěn)定，或最終被完全轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物而得到穩(wěn)定。第二節(jié)常見(jiàn)的微生物5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇水中常見(jiàn)的微生物非細(xì)胞結(jié)構(gòu)微生物具細(xì)胞結(jié)構(gòu)微生物病毒病毒原核生物界藍(lán)細(xì)菌細(xì)菌后生動(dòng)物真菌界原生生物界酵母菌霉菌藻類(lèi)原生動(dòng)物是活性污泥凈化功能最活躍的成分

主要菌種有：動(dòng)膠桿菌屬、假單胞菌屬、微球菌屬、黃桿菌屬、芽胞桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、無(wú)色桿菌屬等特征：

1）絕大多數(shù)是好氧和兼性異養(yǎng)型的原核細(xì)菌；

2）在好氧條件下，具有很強(qiáng)的分解有機(jī)物的功能；

3）具有很高的增殖速率，其世代時(shí)間僅為2030分鐘；

4）動(dòng)膠桿菌具有將大量細(xì)菌結(jié)成為“菌膠團(tuán)”的功能。第二節(jié)常見(jiàn)的微生物5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇2.1細(xì)菌第二節(jié)常見(jiàn)的微生物5/17/20232.1細(xì)菌動(dòng)膠菌屬第二節(jié)常見(jiàn)的微生物5/17/20232.1細(xì)菌球衣菌屬生物膜：形成廣大的網(wǎng)狀物，具有結(jié)合生物膜的作用活性污泥：形成的絲狀體對(duì)活性污泥凝聚起骨架作用

主要菌種有：多細(xì)胞的霉菌和單細(xì)胞的酵母菌特征：

1）能在低溫和低pH的條件生長(zhǎng)；

2）在生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)氮的要求低；

3）能降解纖維素。因此真菌在一些特殊的工業(yè)廢水處理中表現(xiàn)出重要的作用。第二節(jié)常見(jiàn)的微生物5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇2.2真菌第二節(jié)常見(jiàn)的微生物5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇2.2真菌是單細(xì)胞、單細(xì)胞群體和多細(xì)胞的自養(yǎng)型生物。

能進(jìn)行呼吸作用和光合作用第二節(jié)常見(jiàn)的微生物5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇2.3藻類(lèi)最原始的、最低等的單細(xì)胞動(dòng)物，擁有完整的有機(jī)體。

作用：具有吞食污水中的有機(jī)物顆粒和游離細(xì)菌的能力。在一定程度上反映污水水質(zhì)和凈化處理效果?？勺鳛橹甘緞?dòng)物。第二節(jié)常見(jiàn)的微生物5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇2.5原生動(dòng)物鐘蟲(chóng)多細(xì)胞細(xì)胞動(dòng)物。

以細(xì)菌、小的原生動(dòng)物及有機(jī)顆粒等為食，對(duì)污水有一定的凈化作用。輪蟲(chóng)可以作為指示生物。第二節(jié)常見(jiàn)的微生物5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇2.6后生動(dòng)物第三節(jié)微生物的代謝5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇3.1分類(lèi)形式分解代謝合成代謝對(duì)氧的需求好氧代謝厭氧代謝第三節(jié)微生物的代謝5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇3.2好氧代謝在有氧的條件下，好氧微生物和兼性厭氧微生物將有機(jī)物分解為CO2和H2O，同時(shí)合成自身細(xì)胞物質(zhì)并貯存能量的過(guò)程。有機(jī)物+O2+微生物能量+無(wú)機(jī)物（CO2、NH3）細(xì)胞物質(zhì)殘留物分解，1/3合成，2/3內(nèi)源呼吸80%20%好氧生物處理的反應(yīng)速度較快，所需的反應(yīng)時(shí)間較短，故處理構(gòu)筑物容積較小。且處理過(guò)程中散發(fā)的臭氣較少。目前對(duì)中、低濃度的有機(jī)廢水，或者說(shuō)BOD5濃度小于500mg/L的有機(jī)廢水，基本上采用好氧生物處理法。第三節(jié)微生物的代謝5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇3.2好氧代謝特點(diǎn)：第三節(jié)微生物的代謝5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇3.3厭氧代謝厭氧微生物（或兼性厭氧微生物）在無(wú)分子氧存在條件下，將復(fù)雜的有機(jī)物分解成簡(jiǎn)單的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，再被產(chǎn)甲烷菌進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為甲烷和CO2等，同時(shí)合成微生物自身細(xì)胞物質(zhì)并貯存能量的過(guò)程。CH4脂肪酸乙酸、H2、CO2有機(jī)物質(zhì)發(fā)酵細(xì)菌產(chǎn)乙酸細(xì)菌產(chǎn)甲烷細(xì)菌不需要另加氧源，所以運(yùn)行費(fèi)用較低。剩余污泥少，可回收能源。反應(yīng)速度較慢，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，處理構(gòu)筑物容積大。對(duì)于有機(jī)污泥和高濃度有機(jī)廢水可采用厭氧生物處理法。有機(jī)物氧化不徹底。第三節(jié)微生物的代謝5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇3.3厭氧代謝特點(diǎn)：第三節(jié)微生物的代謝5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇3.4影響微生物代謝的環(huán)境因素微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)水溫pH溶解氧有毒物質(zhì)第四節(jié)有機(jī)污水的可生化性5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇4.1概念指污水中所含有的有機(jī)污染物，在微生物的代謝作用下改變化學(xué)結(jié)構(gòu)，從復(fù)雜的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的小分子物質(zhì)，從而改變化學(xué)和物理性能所能達(dá)到的生物降解程度。評(píng)價(jià)污水的可生化性的是設(shè)計(jì)污水生化處理工程的前提條件。第四節(jié)有機(jī)污水的可生化性5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇4.2有機(jī)污水可生化性的測(cè)定與判別BOD既是對(duì)水中可生物降解有機(jī)成分的間接指標(biāo)，也是進(jìn)行生化反應(yīng)需氧量的直接反映，它是廢水生物處理中最重要的參數(shù)之一。1.BOD/COD比值法由于微生物的降解作用較緩慢，廢水中有機(jī)物完全降解完畢需要大約20d左右的時(shí)間。因此，為實(shí)用起見(jiàn)，一般取5d所消耗的氧來(lái)作為指標(biāo)，簡(jiǎn)稱(chēng)為BOD5。另外，由于溫度不一樣，微生物降解作用也不一樣，因此控制溫度為20oC。第四節(jié)有機(jī)污水的可生化性5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇4.2有機(jī)污水可生化性的測(cè)定與判別COD

用強(qiáng)化學(xué)試劑在化學(xué)氧化被測(cè)廢水所含有機(jī)物過(guò)程中所消耗的氧量。1.BOD/COD比值法用強(qiáng)氧化劑(重鉻酸鉀或高錳酸鉀)在酸性條件下能將廢水中有機(jī)物徹底氧化，其中碳水化合物被氧化為H2O和CO2，此時(shí)所測(cè)定的氧(重鉻酸鉀或高錳酸鉀中的化合態(tài)氧)的消耗量即為化學(xué)需氧量。BOD>COD或

BOD<COD？第四節(jié)有機(jī)污水的可生化性5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇4.2有機(jī)污水可生化性的測(cè)定與判別1.BOD/COD比值法由于強(qiáng)氧化劑對(duì)有機(jī)物的氧化作用比微生物的生物氧化作用更強(qiáng)烈和徹底，因此廢水的COD一般總是大于BOD值。對(duì)于生活污水BOD5和CODCr的比值大致為0.4～0.8。BOD5和CODCr的比值(B/C)大小常常被用來(lái)判斷廢水能否用好氧生物法來(lái)處理或者判斷用好氧生物法處理能夠進(jìn)行到怎樣的程度。

第四節(jié)有機(jī)污水的可生化性5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇4.2有機(jī)污水可生化性的測(cè)定與判別1.BOD/COD比值法第四節(jié)有機(jī)污水的可生化性5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇4.2有機(jī)污水可生化性的測(cè)定與判別1.BOD/COD比值法

根據(jù)BOD5與CODcr的比值大小判斷：B/C>0.45B/C>0.30B/C<0.25B/C<0.2生化性好可生化較難生化不易生化第四節(jié)有機(jī)污水的可生化性5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇4.2有機(jī)污水可生化性的測(cè)定與判別2.微生物好氧速率法生化呼吸線(xiàn)：將污水與污泥混合培養(yǎng)，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以耗氧量為縱坐標(biāo)繪制的曲線(xiàn)。內(nèi)源呼吸線(xiàn)：將污泥于清水中曝氣培養(yǎng)，微生物處理內(nèi)源呼吸狀態(tài)，其呼吸速率是恒定的，耗氧量與培養(yǎng)時(shí)間成直線(xiàn)關(guān)系。比較兩條曲線(xiàn)可以了解污水的可生化性。第四節(jié)有機(jī)污水的可生化性5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇4.2有機(jī)污水可生化性的測(cè)定與判別2.微生物好氧速率法生化呼吸線(xiàn)：將污水與污泥混合培養(yǎng)，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以耗氧量為縱坐標(biāo)繪制的曲線(xiàn)。內(nèi)源呼吸線(xiàn)：將污泥于清水中曝氣培養(yǎng)，微生物處理內(nèi)源呼吸狀態(tài)，其呼吸速率是恒定的，耗氧量與培養(yǎng)時(shí)間成直線(xiàn)關(guān)系。比較兩條曲線(xiàn)可以了解污水的可生化性。第四節(jié)有機(jī)污水的可生化性5/17/2023新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇4.2有機(jī)污水可生化性的測(cè)定與判別2.微生物好氧速率法時(shí)間（h）耗氧量（mg/g）內(nèi)呼吸線(xiàn)