周凤霞白京生-环境微生物--水环境污染控制与治理及微生物学原理.pptx

水水资资源源污污染染日日益益严严重重如果问当地的孩子水是什么颜色，他们会异口同声地说：如果问当地的孩子水是什么颜色，他们会异口同声地说：“黑色！黑色！”沙颖沙颖河河赤潮赤潮水华水华引言：引言：日常生活、生产活动过程中产生的污水（废水）需要日常生活、生产活动过程中产生的污水（废水）需要进行适当处理，达到标准后进行排放或回收利用。为进行适当处理，达到标准后进行排放或回收利用。为了达到最终的某种目的，都必须对污水或废水进行处了达到最终的某种目的，都必须对污水或废水进行处理，其中涉及到的处理方法有很多，如物理法、化学理，其中涉及到的处理方法有很多，如物理法、化学法、物理化学法及生物化学法。法、物理化学法及生物化学法。目前，应用最多，范围最广的是生化法，即利用污水目前，应用最多，范围最广的是生化法，即利用污水中多种微生物的新陈代谢作用，分解氧化水中的污染中多种微生物的新陈代谢作用，分解氧化水中的污染物的方法。物的方法。既然是生化法，就必定涉及到微生物知识。既然是生化法，就必定涉及到微生物知识。第一节第一节 污水生物处理中的生态系统污水生物处理中的生态系统生活污水或工业废水的治理通常要用到微生物处理。生活污水或工业废水的治理通常要用到微生物处理。根据微生物与氧气的关系，一般分为两种，其一为好氧根据微生物与氧气的关系，一般分为两种，其一为好氧处理，其二为厌氧处理。处理，其二为厌氧处理。根据微生物在处理构筑物的状态分为：活性污泥法和生根据微生物在处理构筑物的状态分为：活性污泥法和生物膜法。物膜法。生生 物物处理法处理法微生物与微生物与氧气关系氧气关系微生物在构微生物在构筑物状态筑物状态活性污泥法活性污泥法悬浮状态悬浮状态厌氧法厌氧法好氧法好氧法生物膜法生物膜法附着状态附着状态一、好氧活性污泥法一、好氧活性污泥法邢台南小汪小黄河污水处理厂、金华污水处理厂、邢台邢台南小汪小黄河污水处理厂、金华污水处理厂、邢台污水处理厂污水处理厂（一）微生物群落（一）微生物群落1.活性污泥的组成活性污泥的组成活性污泥由活性微生物、有机物、无机物等。活性细菌活性污泥由活性微生物、有机物、无机物等。活性细菌为主。为主。活性污泥的主体为大量细菌形成的菌胶团，吸附、氧化活性污泥的主体为大量细菌形成的菌胶团，吸附、氧化能力很强。具有较好的絮凝沉降性能。能力很强。具有较好的絮凝沉降性能。（一）微生物群落（一）微生物群落2.活性污泥的状态活性污泥的状态在曝气池中呈悬浮状态，均匀分布在构筑物内。在曝气池中呈悬浮状态，均匀分布在构筑物内。3.活性污泥群落活性污泥群落功能中心为菌胶团，还有酵母菌、霉菌、放线菌、藻功能中心为菌胶团，还有酵母菌、霉菌、放线菌、藻类、原生动物、微型后生动物等等。这些微生物构成类、原生动物、微型后生动物等等。这些微生物构成了活性污泥的活性主体，在污水处理构筑物中，以菌了活性污泥的活性主体，在污水处理构筑物中，以菌胶团为中心，各自发挥着对有机物的降解功能。胶团为中心，各自发挥着对有机物的降解功能。注：当污水的营养、温度、氧气、注：当污水的营养、温度、氧气、pH等条件发生变化等条件发生变化时，微生物群落中的优势菌（细菌）发生改变。时，微生物群落中的优势菌（细菌）发生改变。4.4.活性污泥中微生物浓度活性污泥中微生物浓度 活性污泥中微生物浓度一般用活性污泥中微生物浓度一般用MLSSMLSS（混合液悬浮（混合液悬浮固体）或固体）或MLVSSMLVSS（混合液挥发性悬浮固体）表示。（混合液挥发性悬浮固体）表示。在工程上，城市污水生化处理要求在工程上，城市污水生化处理要求MLSSMLSS在在200020003000mg/L3000mg/L。工业废水在。工业废水在3000g/L3000g/L左右。左右。1ml1ml活性污泥（活性污泥（9999含水率）中约含有含水率）中约含有10107 710108 8个个细菌。细菌。（二）好氧活性污泥法处理污水的机理（二）好氧活性污泥法处理污水的机理1.1.吸附；吸附；2.2.氧化分解；氧化分解；3.3.絮凝沉淀絮凝沉淀（三）活性污泥法的几种典型工艺流程（了解）（三）活性污泥法的几种典型工艺流程（了解）A：推流式活：推流式活性污泥法性污泥法B：完全混合式：完全混合式活性污泥法活性污泥法氧化沟式活性污泥法氧化沟式活性污泥法沉沉砂砂池池（四）菌胶团的作用（四）菌胶团的作用菌胶团为绒粒结构，菌胶团是活性污泥的结构和功能菌胶团为绒粒结构，菌胶团是活性污泥的结构和功能中心，在数量上占有绝对优势。中心，在数量上占有绝对优势。小问题：小问题：菌胶团的作用有哪菌胶团的作用有哪些？些？菌胶团的作用菌胶团的作用1.1.吸附、氧化分解。吸附、氧化分解。2.2.为其他微生物提供良好环境及附着场所。为其他微生物提供良好环境及附着场所。3.3.指示功能。指示功能。通过对菌胶团进行镜检，衡量活性污泥的性能。通过对菌胶团进行镜检，衡量活性污泥的性能。例如：对活性污泥的颜色、数量、结构进行观例如：对活性污泥的颜色、数量、结构进行观察，如果颜色浅、结构紧密，说明活性污泥吸察，如果颜色浅、结构紧密，说明活性污泥吸附、氧化性能好；反之，颜色深、结构松散的附、氧化性能好；反之，颜色深、结构松散的活性差，吸附、氧化能力差。活性差，吸附、氧化能力差。活性污泥中除了有菌胶团外，还有很多的原生动物及微型活性污泥中除了有菌胶团外，还有很多的原生动物及微型后生动物在起着积极作用：后生动物在起着积极作用：1.1.指示功能指示功能原生动物及微型后生动物多，说明水体自净程度高。原生动物及微型后生动物多，说明水体自净程度高。污水处理过程中，微生物出现顺序：污水处理过程中，微生物出现顺序：细菌细菌 (植物植物)鞭毛虫鞭毛虫 变形虫变形虫 动物鞭毛虫动物鞭毛虫 游泳游泳型纤毛虫、吸管虫型纤毛虫、吸管虫 固着型纤毛虫固着型纤毛虫 轮虫轮虫（五）原生动物及微型后生动物的作用（五）原生动物及微型后生动物的作用指示功能具体表现：指示功能具体表现：a.a.判断污水处理程度或污泥培养程度。判断污水处理程度或污泥培养程度。b.b.判断活性污泥和处理水质的好与坏。判断活性污泥和处理水质的好与坏。c.c.根据原生动物的个体形态变化判断进水水质变根据原生动物的个体形态变化判断进水水质变化和运行过程出现的问题。化和运行过程出现的问题。2.2.净化功能净化功能活性污泥中含有一定量的原生动物，大部分为动物性营活性污泥中含有一定量的原生动物，大部分为动物性营养，吞食有机物颗粒及其他较小的游离微生物。养，吞食有机物颗粒及其他较小的游离微生物。3.3.促进絮凝和沉淀作用促进絮凝和沉淀作用活性污泥法主要靠的是细菌（菌胶团）的絮凝和沉淀作活性污泥法主要靠的是细菌（菌胶团）的絮凝和沉淀作用。但是，原生动物对于污水的净化及污泥的絮凝、沉用。但是，原生动物对于污水的净化及污泥的絮凝、沉淀有着一定的促进作用。因为有的物种可以分泌一些粘淀有着一定的促进作用。因为有的物种可以分泌一些粘性物质。性物质。注：活性污泥具有一定的絮凝、沉降功能非注：活性污泥具有一定的絮凝、沉降功能非常重要！你知道为什么吗？常重要！你知道为什么吗？（六）好氧活性污泥的培养（六）好氧活性污泥的培养2.2.连续培养连续培养1.1.间歇式曝气培养间歇式曝气培养a.a.菌种来源菌种来源b.b.驯化驯化c.c.培养培养关键影响因素：温度、营养、关键影响因素：温度、营养、pHpH等。等。二、好氧生物膜法二、好氧生物膜法（一）好氧生物膜中的微生物群落（一）好氧生物膜中的微生物群落1.1.好氧生物膜（好氧生物膜（2 23mm3mm）2.2.好氧生物膜的生物群落及功能好氧生物膜的生物群落及功能以菌胶团为主，净化水质；还有原生动物、微型以菌胶团为主，净化水质；还有原生动物、微型后生动物、藻类等，促进净化效果，提高处理效后生动物、藻类等，促进净化效果，提高处理效率。率。3.3.好氧生物膜的结构好氧生物膜的结构微生物膜是分层的。分为好氧、厌氧两层。微生物膜是分层的。分为好氧、厌氧两层。在处理构筑物中，微生物相也分层。从上到底部，在处理构筑物中，微生物相也分层。从上到底部，微生物种类由少到多，微生物系统由低级到高级。微生物种类由少到多，微生物系统由低级到高级。顶部生物膜以细菌为主，多为菌胶团，不见或少顶部生物膜以细菌为主，多为菌胶团，不见或少见原生动物。中部生物膜原生动物渐增多。底部见原生动物。中部生物膜原生动物渐增多。底部生物膜原生动物更多，细菌较少生物膜原生动物更多，细菌较少4.4.微生物的净化机理微生物的净化机理（二）好氧生物膜的培养（二）好氧生物膜的培养挂膜挂膜方法有自然挂膜法、活性污泥挂膜法和优势方法有自然挂膜法、活性污泥挂膜法和优势菌挂膜法。菌挂膜法。1.1.自然挂膜法自然挂膜法2.2.活性污泥挂膜法活性污泥挂膜法3.3.优势菌挂膜法优势菌挂膜法补充：有机废水的厌氧处理补充：有机废水的厌氧处理一、一、废水水厌氧生物氧生物处理的微生物学原理理的微生物学原理 利用沼气利用沼气发酵的微生物学原理和特定的装置将有酵的微生物学原理和特定的装置将有机机废水中的有机水中的有机污染物染物转化化为甲甲烷的的过程。程。代表性的代表性的处理工理工艺 洗毛洗毛废水水处理理厌氧消化的三个阶段厌氧消化的三个阶段二、厌氧生物处理的方法和基本功能有二：二、厌氧生物处理的方法和基本功能有二：（1 1）酸发酵的目的是为进一步进行生物处理）酸发酵的目的是为进一步进行生物处理提供易生物降解的基质；（水解酸化阶段）提供易生物降解的基质；（水解酸化阶段）（2 2）甲烷发酵的目的是进一步降解有机物和）甲烷发酵的目的是进一步降解有机物和生产气体燃料。生产气体燃料。上上流流式式厌氧氧污泥泥床床气液固三相分离器是升流式厌氧污泥床法的气液固三相分离器是升流式厌氧污泥床法的一个重要结构，它对污泥床的正常运行和获得良一个重要结构，它对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起着十分重要的作用。好的出水水质起着十分重要的作用。其主要作用是：其主要作用是：1.分离并收集反应器中的沼气；分离并收集反应器中的沼气；2.防止上浮污泥的流失，不使污泥进入沉淀区；防止上浮污泥的流失，不使污泥进入沉淀区；3.使上浮污泥滑回污泥床内。使上浮污泥滑回污泥床内。本本课小小结1.1.好氧生物法好氧生物法活性活性污泥法泥法 生物膜法生物膜法 生生态群落群落组成成 活性活性污泥法去泥法去污机理机理重点核心：菌胶重点核心：菌胶团 2.2.厌氧生物法氧生物法第二节第二节 活性污泥丝状膨胀及控制对策活性污泥丝状膨胀及控制对策活性污泥法是污水处理中常见的一种方法，在活性污泥法是污水处理中常见的一种方法，在其运转的过程中，污泥膨胀的现象时有发生。其运转的过程中，污泥膨胀的现象时有发生。自从有了活性污泥法，活性污泥就有了膨胀现自从有了活性污泥法，活性污泥就有了膨胀现象，直接导致出水水质变差。象，直接导致出水水质变差。污泥膨胀的发生污泥膨胀的发生具有普遍性，至今为止，人类对于污泥膨胀的具有普遍性，至今为止，人类对于污泥膨胀的研究仍处于不断的研究当中。研究仍处于不断的研究当中。一、活性污泥及膨胀污泥一、活性污泥及膨胀污泥有有90%90%以上均是由丝状菌引起，只有不到以上均是由丝状菌引起，只有不到10%10%的是由非的是由非丝状菌引起的，因此在本论文中我们将着重介绍丝状丝状菌引起的，因此在本论文中我们将着重介绍丝状菌引起的污泥膨胀。通常状况下，污泥微生物系统处菌引起的污泥膨胀。通常状况下，污泥微生物系统处于一个稳定的状态，当丝状菌的生长过量时就会引起于一个稳定的状态，当丝状菌的生长过量时就会引起污泥膨胀的现象。污泥膨胀的现象。人们对于活性污泥发生膨胀进来了广泛的研究，发人们对于活性污泥发生膨胀进来了广泛的研究，发现导致活性污泥膨胀的原因有两种：丝状菌膨胀和现导致活性污泥膨胀的原因有两种：丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀。非丝状菌膨胀。我们主要讲授有关丝状菌膨胀的知识内容。我们主要讲授有关丝状菌膨胀的知识内容。污泥膨胀是指在活性污泥法处理污水的过程中，污泥膨胀是指在活性污泥法处理污水的过程中，由于种种的原因所引起的污泥微生物结构的破坏，由于种种的原因所引起的污泥微生物结构的破坏，从而导致污泥的结构松散，体积膨胀，进而影响从而导致污泥的结构松散，体积膨胀，进而影响到污水后续处理过程的现象。发生污泥膨胀时主到污水后续处理过程的现象。发生污泥膨胀时主要有以下三方面的特征：要有以下三方面的特征：1.1.沉降性能差，区域沉降速度小。沉降性能差，区域沉降速度小。2.2.污泥松散，不密实。污泥松散，不密实。3.3.由丝状菌引起的污泥膨胀中，丝状菌总长度大由丝状菌引起的污泥膨胀中，丝状菌总长度大于于10104 4m/gm/g。一、活性污泥丝状膨胀的成因一、活性污泥丝状膨胀的成因（一）致因微生物（一）致因微生物丝状菌丝状菌主要有：诺卡氏菌属（放线菌）、浮游球衣菌、发主要有：诺卡氏菌属（放线菌）、浮游球衣菌、发硫菌属、贝日阿托氏菌属。硫菌属、贝日阿托氏菌属。（二）导致活性污泥丝状膨胀原因（二）导致活性污泥丝状膨胀原因1.1.温度温度2.2.溶解氧溶解氧3.PH3.PH值值4.BOD-4.BOD-污泥负荷污泥负荷营养营养（三）活性污泥丝状膨胀机理（三）活性污泥丝状膨胀机理1.1.对对DODO的竞争的竞争2.2.对有机物的竞争对有机物的竞争3.3.对对N N、P P的竞争的竞争4.pH4.pH环境影响环境影响三、控制活性污泥丝状膨胀的对策三、控制活性污泥丝状膨胀的对策导致活性污泥丝状膨胀原因有很多，可能一种原因导致活性污泥丝状膨胀原因有很多，可能一种原因导致丝状膨胀，也有可能多种原因共同导致。导致丝状膨胀，也有可能多种原因共同导致。对于进水的温度、可溶性污染物浓度、对于进水的温度、可溶性污染物浓度、pHpH及及DODO等因等因素，一般很难控制，但是，一旦污水进入到处理构素，一般很难控制，但是，一旦污水进入到处理构筑物中，通过认为调节，是可以对这些因素进行控筑物中，通过认为调节，是可以对这些因素进行控制的。制的。发生污泥膨胀时采取的措施发生污泥膨胀时采取的措施当污泥膨胀现象发生时，我们要根据具体的状况采取有效当污泥膨胀现象发生时，我们要根据具体的状况采取有效当污泥膨胀现象发生时，我们要根据具体的状况采取有效当污泥膨胀现象发生时，我们要根据具体的状况采取有效的措施，但是在现实的操作中，一般很难较快的发现污泥的措施，但是在现实的操作中，一般很难较快的发现污泥的措施，但是在现实的操作中，一般很难较快的发现污泥的措施，但是在现实的操作中，一般很难较快的发现污泥膨胀的原因，所以一般从以下几个方面入手：膨胀的原因，所以一般从以下几个方面入手：膨胀的原因，所以一般从以下几个方面入手：膨胀的原因，所以一般从以下几个方面入手：1.1.控制控制DODO2.2.控制控制pHpH3.3.控制有机负荷控制有机负荷4.4.改革工艺改革工艺5.5.调整进水量调整进水量6.6.投加丝状菌抑制剂投加丝状菌抑制剂