微生物在水處理中的應(yīng)用

關(guān)于微生物在水處理中的應(yīng)用12第一節(jié)污、廢水生物處理中的生態(tài)系統(tǒng)一、種類根據(jù)處理性質(zhì)上的差別，可以做以下一些分類。（一）好氧處理和厭氧處理這是根據(jù)水處理中微生物對氧氣的需求不同來進(jìn)行的劃分通常低濃度（COD＜1500mg/L）的有機污染物廢水適合用好氧處理對于高濃度有機污廢水（COD≥1500mg/L）用厭氧處理更為適宜。為什么過高COD的廢水不宜用好氧法？有機物濃度過高，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。第2頁,共105頁，2024年2月25日，星期天3（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。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。第3頁,共105頁，2024年2月25日，星期天4第二節(jié)好氧活性污泥法和好氧生物膜法一、好氧活性污泥法好氧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)展已成為處理有機廢水最主要的方法。第4頁,共105頁，2024年2月25日，星期天5（一）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)水中有機的和無機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，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。第5頁,共105頁，2024年2月25日，星期天6（二）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)與其上吸附的有機的和無機的固體雜質(zhì)組成。2．好氧活性污泥的性質(zhì)顏色各異含水率在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。第6頁,共105頁，2024年2月25日，星期天73．好氧活性污泥中微生物的濃度和數(shù)量MLSS(混合液懸浮固體)每L活性污泥混合液（ML）中含有多少毫克恒重的干固體（SS）在一般的城市污水處理中，MLSS保持在2000~3000mg／L。工業(yè)廢水生物處理中，MLSS保持在3000mg／L左右。高濃度的工業(yè)廢水生物處理的MLSS保持在3000~5000mg／L。第7頁,共105頁，2024年2月25日，星期天84．好氧活性污泥中的微生物群落好氧活性污泥上的微生物是如何分布的？中心是能起絮凝作用的細(xì)菌形成菌膠團(tuán)，在其上生長著其他微生物。A．菌膠團(tuán)在微生物學(xué)領(lǐng)域里，習(xí)慣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)。第8頁,共105頁，2024年2月25日，星期天9①吸附和氧化分解有機物；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%,達(dá)107~108個/ml，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，則活性污泥法對有機物去除率明顯下降，甚至無去除能力。②菌膠團(tuán)對有機物的吸附和分解，為原生動物和微型后生動物提供了良好的生存環(huán)境；例如菌膠團(tuán)本身為原生動物、微型后生動物提供附著場所；菌膠團(tuán)中的細(xì)菌可以去除毒物、自身作為動物食料。a.菌膠團(tuán)的功能第9頁,共105頁，2024年2月25日，星期天10③具有指示作用；通過菌膠團(tuán)的顏色、透明度、數(shù)量、顆粒大小及結(jié)構(gòu)的松緊程度可衡量好氧活性污泥的性能。新生菌膠團(tuán)顏色淺、無色透明、結(jié)構(gòu)緊密，則說明菌膠團(tuán)生命力旺盛，吸附和氧化能力強，再生能力強。老化的菌膠團(tuán)，顏色深，結(jié)構(gòu)松散，活性不強，吸附和氧化能力差。第10頁,共105頁，2024年2月25日，星期天11①粘性多糖的粘著作用很多細(xì)菌可分泌粘膠狀的多糖物質(zhì)，附著于細(xì)胞壁，形成所謂的莢膜，這些莢膜相互間粘著時就會形成一個由許多細(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，這樣就形成了菌膠團(tuán)的雛形。b.菌膠團(tuán)的形成機理第11頁,共105頁，2024年2月25日，星期天12②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發(fā)現(xiàn)，在大莢膜增大的同時，在其外側(cè)出現(xiàn)了許多類似于纖維素網(wǎng)狀的物質(zhì)，據(jù)分析這些物質(zhì)的成分也是多糖，如圖所示這些纖維素從何而來？

他們既可能是細(xì)菌的分泌物，也可能是粘性多糖的演化產(chǎn)物。他們不但具有粘著性，還具有纏繞勾連的作用，在它們的作用下，各種細(xì)菌密布在這些網(wǎng)格狀纖維之中，隨這些纖維素狀多糖的數(shù)量不斷增加，就形成了真正意義上的菌膠團(tuán)。第12頁,共105頁，2024年2月25日，星期天13

活性污泥菌膠團(tuán)外的纖維絲電鏡照片第13頁,共105頁，2024年2月25日，星期天14c.菌膠團(tuán)的生物意義①形成了一個穩(wěn)定的細(xì)菌共生體性；菌膠團(tuán)吸附的大分子有機物被表層的細(xì)菌首先水解吸收，代謝后的產(chǎn)物降解不完全，又作為了下面細(xì)菌的食物另一方面隨著顆?；杀砑袄?，局部的氧濃度逐漸減少，對氧濃度有不同要求的細(xì)菌則可以各自找到最適宜的位置②增強細(xì)菌抵抗環(huán)境變化及微型動物捕食的能力在層層細(xì)菌的屏蔽作用下，菌膠團(tuán)中的微環(huán)境要比溶液中穩(wěn)定的多菌膠團(tuán)的顆粒較大，原生動物只能蠶食很少的一部分表層的細(xì)菌，從而提高了大多數(shù)細(xì)菌抵抗微型動物的捕食能力。第14頁,共105頁，2024年2月25日，星期天15③菌膠團(tuán)還為細(xì)菌儲備了碳源菌膠團(tuán)中的結(jié)構(gòu)多糖，不僅是其骨架，還是細(xì)菌們的儲備碳源。當(dāng)環(huán)境中的營養(yǎng)物匱乏時，這些多糖被細(xì)菌作為碳源使用，雖然此時菌膠團(tuán)逐漸瓦解，但一定程度上延緩了細(xì)菌的衰亡。因此菌膠團(tuán)的形成是細(xì)菌們?yōu)榫S護(hù)共同利益的共生產(chǎn)物，對于細(xì)菌的生存有著重要的生物意義。第15頁,共105頁，2024年2月25日，星期天16d.菌膠團(tuán)中的細(xì)菌菌膠團(tuán)中的細(xì)菌來源于土壤、水和空氣。它們多數(shù)是革蘭氏陰性菌，如動膠菌屬和叢毛單胞菌屬，它們可占70％，生活污水好氧處理時菌膠團(tuán)中的主要細(xì)菌見下表：工業(yè)廢水處理中的菌膠團(tuán)細(xì)菌組成與之類似，但優(yōu)勢菌主要是對特定工業(yè)廢物起主要降解作用的細(xì)菌第16頁,共105頁，2024年2月25日，星期天17B．活性污泥中的其它微生物在菌膠團(tuán)上層居住的是放線菌、真菌及原生動物、后生動物。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，以及原生動物中的鐘蟲、蓋纖蟲、等枝蟲、草履蟲和微型后生動物中的輪蟲。這些微生物與菌膠團(tuán)細(xì)菌構(gòu)成了穩(wěn)定的生態(tài)體系，它們之間存在著復(fù)雜的相互關(guān)系，它們的種類、數(shù)量隨營養(yǎng)條件(廢水種類、化學(xué)組成、濃度)、溫度、供氧、pH等環(huán)境條件改變也在不停的發(fā)生著變化。第17頁,共105頁，2024年2月25日，星期天18(三)好氧活性污泥凈化廢水的作用機理

好氧活性污泥的凈化作用機理見下圖好氧活性污泥吸附和降解用框圖表示見下圖第18頁,共105頁，2024年2月25日，星期天19第19頁,共105頁，2024年2月25日，星期天20第20頁,共105頁，2024年2月25日，星期天21由上圖可以看出，活性污泥顆粒中微生物之間的關(guān)系是食物鏈的關(guān)系。好氧活性污泥由于是由有生命的微生物組成，能自我繁殖，有生物“活性”，因而可以連續(xù)反復(fù)使用，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?？梢越到馑械娜芙庑杂袡C物，這也是物理化學(xué)方法難以做到的。第21頁,共105頁，2024年2月25日，星期天22(四)好氧活性污泥法的幾種處理工藝流程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第22頁,共105頁，2024年2月25日，星期天23請看圖說明工藝原理？廢水先通過初沉池，除掉一些懸浮固體，然后進(jìn)入一個有曝氣裝置的構(gòu)筑物，活性污泥就在這種裝置中將廢水中的BOD降解，并產(chǎn)生新的活性污泥。設(shè)計適當(dāng)?shù)钠貧獬爻叽缡箯U水在池中停留足夠長的時間，使BOD降到一定程度后，流入二次沉淀池，進(jìn)行固液分離，上清液排放，沉淀下來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。第23頁,共105頁，2024年2月25日，星期天24Innerworkingsofanactivatedsludgeinstallation第24頁,共105頁，2024年2月25日，星期天25Aerationtankofanactivatedsludgeinstallationinametropolitansewagetreatmentplant第25頁,共105頁，2024年2月25日，星期天26曝氣池第26頁,共105頁，2024年2月25日，星期天27Asmall-scaleactivatedsludgeoperationusedtoprocessdairywaste第27頁,共105頁，2024年2月25日，星期天28第28頁,共105頁，2024年2月25日，星期天29第29頁,共105頁，2024年2月25日，星期天302．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，它們都是對普通活性污泥法的改進(jìn).第30頁,共105頁，2024年2月25日，星期天31第31頁,共105頁，2024年2月25日，星期天32推流式活性污泥法又稱階段曝氣法，廢水沿一個長條的矩形池，廢水從一端進(jìn)入，水的污染物沿流動方向不斷降低，從另一端流出；分段布水推流式活性污泥法只是在長條矩形池的不同部位分別進(jìn)水；完全混合式污泥法則是廢水一進(jìn)入曝氣池就迅速與池中已有的混合液充分混合均勻，曝氣池中各處的水質(zhì)基本相同。接觸穩(wěn)定氧化活性污泥法又稱吸附再生活性污泥法，曝氣池被一分為二，廢水在曝氣池的第一部分接觸池中停留十分鐘與活性污泥充分接觸，廢水中的有機物被活性污泥吸附后進(jìn)入二沉池，此時出水以達(dá)到凈化，而二沉池泥水分離后的活性污泥進(jìn)入曝氣池的另一部分穩(wěn)定池，池中曝氣但不進(jìn)廢水，使污泥中吸附的有機物進(jìn)一步分解，恢復(fù)了活性的污泥隨后再次進(jìn)入接觸池進(jìn)行新的一輪廢水降解；氧化溝把環(huán)形反應(yīng)池用作生物反應(yīng)池，污水混合液在該池中以一條閉合式曝氣渠道進(jìn)行連續(xù)循環(huán)。第32頁,共105頁，2024年2月25日，星期天333．氧化塘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。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，見下圖氧化塘的互生原理。第33頁,共105頁，2024年2月25日，星期天34第34頁,共105頁，2024年2月25日，星期天354．批式活性污泥法批式活性污泥法（SBR法）是國內(nèi)外近年來開發(fā)的一種活性污泥法，它的工藝特點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、排水和閑置五個階段組成。第35頁,共105頁，2024年2月25日，星期天36這種方法由于較其它活性污泥法構(gòu)造簡單，投資少、操作靈活、污泥產(chǎn)率低、脫氮效果好等特點越來越得到廣泛的重視。第36頁,共105頁，2024年2月25日，星期天37二、好氧生物膜法于19世紀(jì)末，在研究土壤凈化污水的過濾田的基礎(chǔ)上，開發(fā)并應(yīng)用于生產(chǎn)。由于效果不如后來出現(xiàn)的活性污泥法，一度被長期擱置，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)對于水要求的進(jìn)一步提高，生物膜法又獲得了新的發(fā)展。介質(zhì)碎石卵石焦炭塑料材料生物膜法是依靠固著于固體介質(zhì)表面的微生物來凈化有機物的，因而這種方法亦稱為生物過濾法。第37頁,共105頁，2024年2月25日，星期天38生物填料懸浮型生物填料投加量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或厭生物塘或厭氧濾池

反應(yīng)池體積%

8-13515-253-540-60第38頁,共105頁，2024年2月25日，星期天39懸掛型填料彈性立體填料網(wǎng)片式立體填料第39頁,共105頁，2024年2月25日，星期天40軟性填料生物填料上的生物膜第40頁,共105頁，2024年2月25日，星期天41真菌藻類原生動物后生動物一些肉眼可見的蠕蟲、昆蟲的幼蟲細(xì)菌（好氧、厭氧、兼性）生物膜的組成第41頁,共105頁，2024年2月25日，星期天422、生物膜的構(gòu)造膜的表面吸取營養(yǎng)和溶解氧容易，微生物生長繁殖迅速，形成了好氧微生物和兼性微生物組成的好氧層（1～2mm）。內(nèi)部營養(yǎng)和溶解氧的供應(yīng)條件差，生長繁殖受到限制，好氧微生物難以生活，形成了厭氧微生物和兼性微生物組成的厭氧層。第42頁,共105頁，2024年2月25日，星期天433、凈化有機物機理（1）吸附水中有機物（2）好氧降解：在生物膜表層0.1-2mm有機物降解主要在此

（3）厭氧降解（4）生物膜上的原生生物和微型后生動物的食物鏈有機物降解過程空氣中氧溶解于流動水層中；污水中有機物由流動水層傳遞到附著水層，在進(jìn)入生物膜；微生物代謝有機物。第43頁,共105頁，2024年2月25日，星期天44生物膜法的主要特性1）對水質(zhì)、水量變動有較強的適應(yīng)性；2）污泥沉降性能良好，宜于固液分離；3）能處理低濃度的污水，使BOD5=20~30mg的污水降至5~10mg/l；4）易于維護(hù)運行、節(jié)能。第44頁,共105頁，2024年2月25日，星期天45(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第45頁,共105頁，2024年2月25日，星期天46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)第46頁,共105頁，2024年2月25日，星期天47生物濾池（塔）中的分層特征表相當(dāng)于多污帶相當(dāng)于中污帶相當(dāng)于寡污帶第47頁,共105頁，2024年2月25日，星期天48同一類型廢水

好氧活性污泥法與生物濾池法處理效果對比優(yōu)缺點對比第48頁,共105頁，2024年2月25日，星期天49生物膜法具有以下幾個特點：固著于固體表面上的微生物對廢水水質(zhì)、水量的變化有較強的適應(yīng)性；和活性污泥法相比，管理較方便；由于微生物固著于固體表面，即使增殖速度較慢的微生物也能生息，從而構(gòu)成了穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)；生物過濾法比活性污泥法的剩余污泥量要少。生物膜法的缺點：由于固著于固體表面的微生物量較難控制，因而在運轉(zhuǎn)操作上伸縮性差；濾料表面積小，BOD容積負(fù)荷有限，因而空間效果差；采用自然通風(fēng)供養(yǎng)，在生物膜內(nèi)層往往形成厭氧層，從而縮小了具有凈化功能的有效容積。然而由于新工藝新濾料的研制成功，生物膜法作為良好的好氧生物處理技術(shù)仍被廣泛的應(yīng)用著。第49頁,共105頁，2024年2月25日，星期天50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(即浸沒濾池法)等。第50頁,共105頁，2024年2月25日，星期天51第51頁,共105頁，2024年2月25日，星期天52典型的生物濾池的構(gòu)造濾床布水設(shè)備排水系統(tǒng)自然通風(fēng),不設(shè)曝氣系統(tǒng).第52頁,共105頁，2024年2月25日，星期天53第53頁,共105頁，2024年2月25日，星期天54第54頁,共105頁，2024年2月25日，星期天55建設(shè)中的生物濾池第55頁,共105頁，2024年2月25日，星期天56普通生物濾池生物轉(zhuǎn)盤第56頁,共105頁，2024年2月25日，星期天57生物轉(zhuǎn)盤的構(gòu)造第57頁,共105頁，2024年2月25日，星期天58第三節(jié)活性污泥膨脹和控制對策提問：什么是活性污泥膨脹？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第58頁,共105頁，2024年2月25日，星期天591.非絲狀菌污泥膨脹①

曝氣力度過大，污泥碎裂膨脹提問：原因？氣泡夾帶，密度降低；氣泡機械破碎；細(xì)菌處于對數(shù)期，多糖分泌減少②缺氧、厭氧膨脹漂泥提問：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)有過量的表面活性物質(zhì)和油脂類化合物；提問：原因？油及泡沫降低污泥密度第59頁,共105頁，2024年2月25日，星期天60④生物中毒（pH波動大、補堿過量、溫度過高、CODcr濃度驟然升高、含酚及其衍生物，醇、醛和某些有機酚、硫化物、重金屬及鹵化物過高等）原因？細(xì)菌——休克死亡、粘液分泌減少⑤新污泥膨脹現(xiàn)象未馴化污泥對新類型廢水不適應(yīng)，不沉降或沉降極慢，長時間曝氣馴化后恢復(fù)正常；第60頁,共105頁，2024年2月25日，星期天61⑥BOD/N過高⑦假菌絲或后生動物鉆噬污泥膨脹大腸埃希氏菌及芽孢桿菌形成暫時性假絲狀生長或后生動物鉆噬而形成的膨脹污泥。（很少見）原因—高含水率菌膠團(tuán)占優(yōu)勢第61頁,共105頁，2024年2月25日，星期天62原因——絲狀細(xì)菌（球衣菌、硫細(xì)菌）或真菌優(yōu)勢過度生長絲狀菌優(yōu)勢生長條件：A.曝氣池DO長期維持在較低（＜0.1~0.2mg/l）B.水溫過高（＞25℃）、pH過低（＜6.5）C.

硫化物過高硫細(xì)菌（絲狀菌一種）以硫化氫為食

2.絲狀污泥膨脹（95％污泥膨脹）

第62頁,共105頁，2024年2月25日，星期天63D.營養(yǎng)失衡

廢水BOD/p高，原因——菌絲體菌絲體儲備營養(yǎng)物，當(dāng)營養(yǎng)物質(zhì)不足時，菌絲體仍有儲存，在稀溶液中爭奪營養(yǎng)物質(zhì)的能力強，更適合于貧瘠環(huán)境（包括溶解氧、各種營養(yǎng)物）的生長，從而增強了其對細(xì)菌的競爭性；E.毒物沖擊原因—菌絲體耐受能力強第63頁,共105頁，2024年2月25日，星期天643.污泥膨脹的預(yù)防與控制對策提問：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)廢水的營養(yǎng)配比盡量逼近BOD5與N和P的比例BOD5：N：P＝100：5：1。補N——尿素或含氮量高的污泥消化池上清液補P——磷酸鈉第64頁,共105頁，2024年2月25日，星期天65D.

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)法第65頁,共105頁，2024年2月25日，星期天66提問：發(fā)生后如何處理？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渡生長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、強度，使已膨脹的污泥恢復(fù)正常C.強化補氮（C:N＝100：20～30）D.替換污泥最直接的方法第66頁,共105頁，2024年2月25日，星期天67避免—控制方法4.微生物泡沫及其預(yù)防與控制對策氣泡附著于大量絲狀菌上（Nocardiaspp.andMicrothrixparvicella）影響？飄泥產(chǎn)生條件——(1)高油脂含量;(2)污泥齡（污泥總量/外排剩余污泥量）過長（>9d);(3)低溶解氧.第67頁,共105頁，2024年2月25日，星期天68第三節(jié)厭氧活性污泥法和厭氧生物膜法廢水的厭氧處理主要用于高濃度有機廢水的前處理;一、厭氧法的優(yōu)點提問：優(yōu)點有哪些？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，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。第68頁,共105頁，2024年2月25日，星期天692．對營養(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N、P的需求要小的多，因此厭氧處理時可以不添加或少添加營養(yǎng)鹽。4．產(chǎn)生的污泥量少，運行費用低?繁殖慢；不需要曝氣基于這些優(yōu)點，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第69頁,共105頁，2024年2月25日，星期天70提問：？1．出水的有機物濃度高于好氧處理；發(fā)酵分解有機物不完全；2．對溫度變化較為敏感；工業(yè)中需要設(shè)置進(jìn)水的控溫裝置，37℃。3．厭氧微生物對有毒物質(zhì)較為敏感；經(jīng)過毒物馴化處理的厭氧菌對毒物的耐受力常常會極大地提高。二、厭氧法的缺點第70頁,共105頁，2024年2月25日，星期天714.初次啟動過程緩慢,處理時間長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．處理過程中產(chǎn)生臭氣和有色物質(zhì)提問：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、有機酸等的臭氣。同時硫化氫還會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。第71頁,共105頁，2024年2月25日，星期天72

三、厭氧活性污泥法（一）．厭氧活性污泥的性質(zhì)和組成由兼性厭氧菌和專性厭氧菌與廢水中的有機雜質(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、厭氧原生動物其中產(chǎn)甲烷絲菌是厭氧活性污泥的中心骨架第72頁,共105頁，2024年2月25日，星期天73（二）厭氧活性污泥凈化廢水的作用機理復(fù)雜污染物的厭氧降解過程可以分為四個階段水解階段、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下圖1．水解階段在細(xì)菌胞外酶的作用下大分子的有機物水解為小分子的有機物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、氨等第73頁,共105頁，2024年2月25日，星期天74復(fù)雜有機物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)甲烷硫酸鹽還原第74頁,共105頁，2024年2月25日，星期天753．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。同時水中有硫酸鹽時，還會有硫酸鹽還原菌參與產(chǎn)乙酸過程。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)過這些階段大分子的有機物就被轉(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。第75頁,共105頁，2024年2月25日，星期天76（三）厭氧活性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第76頁,共105頁，2024年2月25日，星期天77四、厭氧生物膜法主要指厭氧濾器（AF）沼氣出水進(jìn)水AF第77頁,共105頁，2024年2月25日，星期天78五、厭氧生物反應(yīng)器發(fā)展工作原理2級(平流沉淀+厭氧污泥消化)全國各地使用廣泛，為生活污水的預(yù)處理——液固分離處理污泥及厭氧殺寄生蟲及病菌第一代厭氧反應(yīng)器——化糞池缺點：污泥量少、易被帶出，靜態(tài)消化

第78頁,共105頁，2024年2月25日，星期天79克服了第一代的缺點第二代厭氧反應(yīng)器UASB反應(yīng)器influentSludgebed污泥沉降沼氣阻擋收集effluent第79頁,共105頁，2024年2月25日，星期天80工業(yè)級UASB裝置http://www.fkk.co.jp/e/ourbusiness/water-body2-e.html/uasb.htmhttp://www.biogas.ch/emmi.htm鋼制圓形結(jié)構(gòu)混凝土方形結(jié)構(gòu)（便于施工及分離器設(shè)置）第80頁,共105頁，2024年2月25日，星期天81全世界有幾千座UASB反應(yīng)器，占所有厭氧反應(yīng)器（第二代以上）總數(shù)的64%，應(yīng)用廣泛

64％第81頁,共105頁，2024年2月25日，星期天82(2)AnaerobicFilter厭氧濾床(AF)(3)Anaerobicfluidizedbedbiofilmreactor厭氧流化床生物膜反應(yīng)器（AFB)①化工流化床原理

②爐灰等作生物膜載體，生物顆粒流化

③出水外回流第82頁,共105頁，2024年2月25日，星期天83

第三代厭氧生物反應(yīng)器厭氧膨脹顆粒污泥床內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器升流式污泥床過濾器填料EGSBICUBF第83頁,共105頁，2024年2月25日，星期天84第84頁,共105頁，2024年2月25日，星期天85以前通常能不用厭氧法處理的就不用，不得已時結(jié)合厭氧處理與好氧處理先后處理，現(xiàn)在厭氧反應(yīng)器發(fā)展迅速逐漸成為水處理的新的主力設(shè)備。第85頁,共105頁，2024年2月25日，星期天86好氧脫碳硝化脫碳——氧化去除COD脫碳菌——好氧有機物呼吸的細(xì)菌，以有機物為碳源硝化菌——好氧氨鹽呼吸的細(xì)菌，以碳酸鹽為碳源（NH4+→NO2-→NO3-)提問：為什么先脫碳、后脫氮？硝化菌的碳源是脫碳菌的代謝產(chǎn)物；有機碳源豐富時，脫碳菌世代周期短生長迅速，硝化菌氧利用不足，生長緩慢；二、微生物脫氮原理及其微生物第86頁,共105頁，2024年2月25日，星期天87提問：硝化脫氮時有時需要補堿（Na2CO3或NaOH)?硝化作用消耗堿（NH4+、CO3-），水pH下降；補充碳源、升高pH提問：硝化菌世代周期長，容易從活性污泥系統(tǒng)中被洗掉，如何解決？掛生物膜或投加懸浮填料定期投菌第87頁,共105頁，2024年2月25日，星期天88缺氧反硝化細(xì)菌：反硝化細(xì)菌（兼性厭氧菌）反應(yīng)：NO3-—N反硝化還原為N2，溢出水面釋放到大氣第88頁,共105頁，2024年2月25日，星期天89兩級濾池法工藝流程好氧脫碳硝化濾池進(jìn)水厭氧反硝化濾池

出水甲醇補充反硝化菌的碳源！利用進(jìn)水中的BOD第89頁,共105頁，2024年2月25日，星期天901.硝化過程影響因素①溫度

在生物硝化系統(tǒng)中，硝化細(xì)菌對溫度的變化非常敏感，在5～35℃的范圍內(nèi)，硝化菌能進(jìn)行正常的生理代謝活動。當(dāng)廢水溫度低于15℃時，硝化速率會明顯下降，當(dāng)溫度低于10℃時已啟動的硝化系統(tǒng)可以勉強維持，硝化速率只有30℃時的硝化硝化速率的25%。盡管溫度的升高，生物活性增大，硝化速率也升高，但溫度過高將使硝化菌大量死亡，實際運行中要求硝化反應(yīng)溫度低于３８℃。

(三)生物脫氮影響因素第90頁,共105頁，2024年2月25日，星期天91②pH值

硝化菌對pH值變化非常敏感③溶解氧

氧是硝化反應(yīng)過程中的電子受體，反應(yīng)器內(nèi)溶解氧高低，必將影響硝化反應(yīng)得進(jìn)程。在活性污泥法系統(tǒng)中，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為溶解氧應(yīng)該控制在2.0mg/L，低于0.5mg/L則硝化作用趨于停止。當(dāng)前，有許多學(xué)者認(rèn)為在DO＞2.0mg/L，溶解氧濃度對硝化過程影響可不予考慮。但DO濃度不宜太高，因為溶解氧過高能夠?qū)е掠袡C物分解過快，從而使微生物缺乏營養(yǎng)，活性污泥易于老化，結(jié)構(gòu)松散。此外溶解氧過高，過量能耗，在經(jīng)濟(jì)上也是不適宜的。

第91頁,共105頁，2024年2月25日，星期天92④生物固體平均停留時間（污泥齡）（P237表11-9）

硝化細(xì)菌世代時間長，生長速度慢。為了使硝化菌群能夠在連續(xù)流反應(yīng)器系統(tǒng)存活，微生物在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間必須大于自養(yǎng)型硝化菌最小的世代時間，否則硝化菌的流失率將大于凈增率，將使硝化菌從系統(tǒng)中流失殆盡。一般對停留時間的取值，至少應(yīng)為硝化菌最小世代時間的2倍以上，即安全系數(shù)應(yīng)大于2。

第92頁,共105頁，2024年2月25日，星期天93⑤營養(yǎng)物質(zhì)C/N比影響硝化細(xì)菌比例（硝化細(xì)菌自養(yǎng)性，不需有機質(zhì)，C/N比越小，硝化菌比例越大，硝化反應(yīng)越易進(jìn)行）。⑥重金屬及有毒物質(zhì)

除了重金屬外，對硝化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用的物質(zhì)還有：高濃度氨氮、高濃度硝酸鹽有機物及絡(luò)合陽離子等。第93頁,共105頁，2024年2月25日，星期天942.反硝化過程影響因素

①溫度

反硝化細(xì)菌對溫度變化雖不如硝化細(xì)菌那樣敏感，但反硝化效果也會隨溫度變化而變化。溫度越高，硝化速率也越高，在40℃時，最佳，高于50℃，活性急劇降低。當(dāng)?shù)陀?5℃時，反硝化速率將明顯降低；低于0℃時，反硝化將趨于停止。

第94頁,共105頁，2024年2月25日，星期天95②pH值

pH值是反硝化反應(yīng)的重要影響因素，對反硝化最適宜的pH值是7.0～7.5，在這個pH值的條件下，反硝化速率最高，當(dāng)pH值高于8(NO2-)或者低于6（主要產(chǎn)物NO,N2O）時，反硝化速率將大為下降。

第95頁,共105頁，2024年2月25日，星期天96③外加碳源

反硝化菌是屬于異養(yǎng)型兼性厭氧菌，碳源是反硝化過程中不可少的一種物質(zhì)，進(jìn)水的C/N直接影響生物脫氮除氮效果的重要因素。一般BOD/TN＝3～4，有機物越充分，反應(yīng)速度越快，當(dāng)廢水中BOD/TN小于3時，需要外加碳源才能達(dá)到理想的脫氮目的。因此碳源對反硝化效果影響很大。反硝化的碳源來源主要分三類：一是廢水本身的組成物，如各種有機酸、淀粉、碳水化合物等；二是廢水處理過程中添加碳源，一般可以添加附近一些工業(yè)副產(chǎn)物，如乙酸、丙酸和甲醇等；三是活性污泥自身死亡自溶釋放的碳源，稱為內(nèi)源碳。

第96頁,共105頁，2024年2月25日，星期天97④溶解氧

反硝化是異養(yǎng)兼性厭氧菌，只有在無分子氧而同時存在硝酸和亞硝酸離子的條件下，它們才能利用這些離子中的氧進(jìn)行呼吸，使硝酸鹽還原。如反應(yīng)器內(nèi)溶解氧較高，將使反硝化菌利用氧進(jìn)行呼吸，抑制反硝化菌體內(nèi)硝酸鹽還原酶的合成，或者氧成為電子受體，阻礙硝酸鹽的還原。但是，另一方面，在反硝化菌體內(nèi)某些酶系組分只有在有氧條件下，才能合成，