资源描述
,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,污水生物处理,Microbiology Department.,Resource&Environment Science College.,SW,LiYong,第1页,第1页,水体占地球表面79%，在生态系统中有主要作用。,我国水资源形势：,城市和农业缺水十分严重;,全国80水域，45地下水，90以上城市水域受到不同程度污染。,一、概 述,第2页,第2页,第3页,第3页,污水（,waste water,）是指在生活与生产活动中排放水总称,;,无机污染物,有机污染物,可生物降解性污染物,难生物降解性污染物,按化学性质分,按物理形态分,悬浮固体,(,粒径,0.1,0.45,m,以上,),胶体性物质,(,粒径,0.1,0.001,m),溶解性物质,污水中污染物分类,第4页,第4页,污水危害,：,氮、磷,;,金属与重金属,可生物降解性有机污染物,难生物降解性污染物,第5页,第5页,二、污染物浓度指标,有机物含量：,依据有机物被氧化时都需要消耗氧共性，常以污水,总有机碳量,或,需氧量,来批示,；,氮：,惯用总氮（,TN,）,磷：,惯用总磷（,TP,）,第6页,第6页,1.,全需氧量（,total oxygen demand,，,TOD,）,指水中所有有机物在被彻底氧化成,H,2,O,、,CO,2,、,NO,3,-,、,SO,4,2-,、,等无机物过程中所消耗氧。,普通情况下,TOD,与理论需氧量,（,theoretical oxygen demand,，,ThOD,）,相近,第7页,第7页,2.,化学需氧量（,chemical oxygen demand,，,COD,）,用强氧化剂（,K,2,Cr,2,O,7,或,KMnO,4,）使污染物氧化所消耗氧量；,分别标识为,CODcr,或,COD,M,n,；,在普通情况下，,COD,Mn,CODcr,；,CODTOD,。,第8页,第8页,3.,生物化学需氧量（,biochemical oxygen demand,，,BOD,）,指微生物在有足够溶解氧存在条件下，分解有机物所消耗氧量。,惯用,BOD5,，即,5,日生化需氧量。,它表示在,20,条件下培养,5,日时氧消耗量,。,BOD20,为,20,日生化需氧量。,无特殊阐明,BOD,指,BOD5,。,评价有机污染物中易生物降解部分，不能所有反应污水中有机物含量,。,第9页,第9页,4.,总有机碳（,total organic carbon,，,TOC,）,指污水中有机物总含碳量；,有机物都含有碳元素，,TOC,能完全反应污水中有机物总含量。,第10页,第10页,5.总氮（total nitrogen，TN）,指污水中所有含氮化合物（包括有机氮化合物、氨、硝酸、亚硝酸等）总含氮量；,是表示污水被氮污染综合指标；,有机氮、,氨氮、硝酸氮,和亚硝酸氮,。,第11页,第11页,6.,总磷（,total phosphorus,，,TP,）,指污水中所有含磷化合物（包括有机磷化合物、正磷酸根、偏磷酸根等）总含磷量；,是表示污水被磷污染综合指标。,第12页,第12页,三、水体自净,自然净化,物理作用,：稀释、沉淀 （强）,化学作用,：日光、氧气等对污染物分解（弱）,生物作用,：生物降解,（食物链）,（强）,阳光,一级生产者,原生动物,轮虫、浮游甲壳动物,鱼,其它动物,异养细菌,废物、排泄物,人,第13页,第13页,提问：,水体自净速度有哪些限制原因？,物理,净水流量、流速、污染物物理性质,化学,地域、季节、天气,生物,生物种类、数量（营养物浓度、环境因子）、代谢极限速度,因此在,水体自净速度是有限,情况下，,水体单位时间内通过正常生物循环中能够同化有机污染物最大数量称为,同化容量或自净容量,。,第14页,第14页,水体自净过程大体下列,a.,物理作用,有机污染物排入水体后被水,稀释,，有机和无机固体,沉降,到河底；,b.,生物作用,溶氧 溶解氧,好氧菌,好氧菌 有机物降解,厌氧菌,自然溶氧、藻类产氧,A,自净过程,第15页,第15页,河流污染和自净过程图,污水,第16页,第16页,被污染水体都是自净水体！,但自净恢复程度不同，或称污染现实状况不同。,第17页,第17页,衡量水体污染与自净指标,水体外观,化学指标,生物种类、数量及百分比关系,溶解氧等,第18页,第18页,氧浓度,昼夜改变幅度,氧浓度高下与细菌含量相关，昼夜变幅与藻类数量相关，因此,与,P/H,或,BIP,相关,。,第19页,第19页,水体外观,外观特性：,混浊程度、颜色及气味等,原 因：水中细菌种类数量、悬浮物种类数量,污染前,污染,净化开始 连续 结束,外观,:无色,暗灰色,灰色 继续变清 无色,澄清透明,很混浊、臭,混浊 浊度下降 澄清透明,水面有泡沫,泡沫减少,第20页,第20页,批示生物,比如,污染前 污染 净化开始 连续 结束,生物,:植物,消失,藻类、原生,鱼虾,植物,鱼,动物出现,出现,鱼,可作为批示生物生物种类诸多，,包括细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、底栖动物有寡毛类颤体虫、软体动物和植物和水生昆虫等。,第21页,第21页,污化系统将污染水体划属为不同污染带类型。分 多污带、中污带、中污带、寡污带,多污带,第22页,第22页,中,污带,第23页,第23页,中污带,第24页,第24页,寡污带,第25页,第25页,污水排放原则及处理要求,污水综合排放原则,（,GB89781996,），要求污水在排入水体前经净化处理到原则要求程度。,依据污水受纳水体功效，排放原则分一级、二级和三级等,3,个等级，,一级原则,最严。,第26页,第26页,都市污水处理厂污染物最高排放浓度*,项目,一级原则,二级原则,三级原则,pH,6,9,6,9,6,9,BOD5/(mg/L),20,30,COD/(mg/L),60,120,氨氮,/(mg/L),15,25,磷酸盐,(,以,P,计，,mg/L),15,25,第27页,第27页,污水处理普通技术路径,污水处理技术可分为,物理处理法、化学处理法、生物处理法,。,物理处理法,利用物理原理主要分离污水中悬浮固体。,化学处理法,则,利用化学反应分解污水中各种形态污染物。,生物处理法,是利用微生物代谢作用转化污水中胶体性或溶解性污染物，使之成为无害物质办法。,第28页,第28页,物处理法,含有投资少、成本低、工艺设备较简朴、运营条件平和，尤其是能彻底降解污染物而不产生二次污染等特点；,实际工作中常采用,物理化学,办法与生物处理相结合组合工艺；,各国污水处理厂,90,以上采用,生物处理,技术。,第29页,第29页,污水处理可分为一,级处理、二级处理和三级处理,。,一级处理,（,primary treatment,）：,主要通过,过滤、沉淀,等物理学办法清除污水中粗大固形物及部分悬浮物。浮油刮除亦属此。,悬浮固体以污泥形式清除,;,清除,70,80,悬浮固体、,25,40,BOD,5,，减轻后续处理工艺负荷和提升处理效果。,第30页,第30页,二级处理,（,secondary treatment,）,：,在一级处理基础上，主要清除水中,有机物,。生物法作为二级处理主要手段，故称作生物处理或生化处理。近年来二级处理亦有采用化学或物理化学为主体工艺。,主要利用构筑物内或特定外境中微生物清除水中溶解或胶体状态有机物,;,清除,80,95,BOD,5,，使都市污水,BOD,5,下降到,30mg/L,下列。,第31页,第31页,三级处理,（,tertiary treatment,）,：亦称深度处理,（,advanced treatment,）,。,二级处理后出水进一步净化，使各种有机和无机污染物清除率达,98,以上。可采用物理、化学、生物学等各种手段。,主要通过,活性炭吸附,、,臭氧消毒,和,生物脱除,等物理、化学和生物学办法清除氮磷营养盐、难降解物质、病原体等污染物。,第32页,第32页,第33页,第33页,四、有机污水生物处理,生物处理长处和基本类型,1,、,生物处理长处,效率高,普通活性污泥水处理厂，天天,1m3,曝气池能转换,12kg,干有机物，,100,倍于森林。,效果好,BOD,清除率达,90%95%,，,COD,清除率为,60%70%,。,含酚废水：,萃取法：,100mg/L,生物法：,1mg/L,第34页,第34页,合用范围广（与微生物特点相关）,成本低、运营费用少；,可处理水量大，办法成熟,生物处理,是废水二级处理首选办法,第35页,第35页,基本原理,污水生物处理法是天然水体生物自净原理人工强化和详细应用。,通过适宜条件，在特定污水处理装置，充足利用微生物高速度高效率地分解,/,转化污染物，使污水得到净化。,第36页,第36页,1,、吸附作用,(absorption),吸附作用在污水处理厂密集微生物生态系统中也许起着主要作用。,通过微生物吸附特性得以清除废水中一些不可降解污染物，如合成有机物、金属盐类以及一些放射性物质。,2,生物氧化和细胞合成作用,生物氧化和细胞合成作用是通过微生物酶作用进行。,CHON,十,O,2,C,5,H,7,O,2,N,(,有机物,)(,新细胞,),C,5,H,7,O,2,N,十,5 O,2,5CO,2,十,NH,3,十,2H,2,O,十 能量,(,细胞,)(,维持能,),第37页,第37页,第38页,第38页,有机体分解,(,内源呼吸,),微生物,体,生物,污泥,分解产物,能量,+,合成,分解,生物不可降解残留物,污染物、细胞构成物,矿质元素、维生素等,C,、,H,、,O,、,N,、,P,、,S,、,能源,受氢体,化学能,(,污染物等,),、光能,微,生,物,热能,O,2,、,CO,2,、,SO,2-,、,4,3,NO,-,等,随水排出,CO,2,、,H,2,O,、,NH,4,、,+,NO,2,、,-,N,O,3,、,-,SO,2,-,、,4,PO,3-,、,4,H,2,、,N,2,、,H,2,S,、,CH,4,、,乙醇、有机酸、,硫醇等简朴化合物,有机污水生物处理生化过程,第39页,第39页,对氧气要求不同：,好氧生物处理法：活性污泥法、生物膜法等；,厌氧生物处理法：氧化塘法、土地处理法,第40页,第40页,（一）活性污泥法,活性污泥,（,activated sludge,）是一个绒絮状小泥粒，,好氧菌为主体微型生物群以及胶体、悬浮物等构成。,颗粒大小约为,0.02,0.2mm,，表面积为,20,100cm2,ml,，,相对密度约为,1.002,1.006,。静置时，能凝聚成较大绒粒而沉降。,外观呈黄褐色，有时亦呈深灰、灰褐、灰白等色。,有很强吸附及分解有机物能力。,第41页,第41页,概念：以,好氧性细菌,为主体微生物和水中,悬浮物质、胶体物质,混杂在一起形成肉眼可见,絮状颗粒,。,第42页,第42页,通过以活性污泥或生物膜形式存在微生物旺盛代谢活动，氧化分解有机污染物，使污水净化。,微生物代谢，无论合成或分解，都是一系列极为复杂生物化学改变，有分解、合成、氧化、还原、转移、异构等各种反应，绝大多数是在特定酶促作用中进行。,第43页,第43页,第44页,第44页,活性污泥中微生物不断地氧化分解污泥所吸附有机质，合成新微生物细胞。,活性污泥含有良好沉降性能，使处理水与污泥分开，达到净化目的。,第45页,第45页,第46页,第46页,活性污泥法微生物学过程,：,废水中有机物在约,l,30 min,短时间内被,吸附,到活性污泥上。,大分子有机物，先被细菌胞外酶,分解,，成为较小分子化合物，然后摄入菌体内。,低分子有机物则可,直接吸取,。,在微生物胞内酶作用下，有机物一部分被,同化,形成微生物有机体，,另一部分转化成,CO2,、,H2O,、,NH3,等简朴元机物及能量释出。,第47页,第47页,第48页,第48页,初级曝气池,第49页,第49页,细菌,原生动物,霉菌、酵母菌,单细胞藻类等微生物,后生动物如轮虫、线虫等,生物相,第50页,第50页,（1）细菌：,细菌在活性污泥中起主导作用，是去除污水中有机污染物主力军。,其数量约108109个ml,活性污泥中有各种细菌，随条件不同而出现不同优势菌群。,动胶菌属、丛毛单胞菌属、产碱杆菌属、微球菌属、假单胞菌属、黄杆菌属、芽孢杆菌属、无色杆菌属、棒状杆菌属、不动杆菌属、球衣菌属、诺卡氏菌属、短杆菌属、八叠球菌属和螺菌属等。,第51页,第51页,动胶菌属,第52页,第52页,球衣菌属,第53页,第53页,活性污泥中细菌大多数包括在胶质中，以,菌胶团,（,zooglea,）形式存在。,胶质是菌胶团生成菌分泌蛋白质、多糖及核酸等,胞外聚合物,。,在活性污泥形成早期，细菌多以,游离态,存在，伴随活性污泥成熟，细菌增多而汇集成,菌胶团,，进而形成活性污泥,絮状体,（,floc,）。,第54页,第54页,絮状体形成过程称作,生物絮凝作用,（,bioflocculation,）,。,据研究，,1030min,内，生活污水中,BOD,85%90%,可因活性污泥作用而除去。,已知菌胶团形成菌有枝动胶菌,（,Zoogloea ramigera,）,等数十种。菌胶团絮状体可有球形、分枝、蘑菇、片状、椭圆及指形等各种形状,；,作用为：,有机物吸附或黏附及其分解；,金属离子吸附；,预防原生动物对细菌吞食；,增强污泥沉降性，有助于泥水分离。,第55页,第55页,第56页,第56页,活性污泥中尚有一些,丝状细菌,，如,球衣菌,、贝氏硫菌、发硫菌等，往往附着在菌胶团上或与之交错一起，成为活性污泥,骨架,。,球衣菌,对有机物分解氧化能力很强，但繁殖过多时，往往引起,污泥膨胀,。,硫磺细菌,能将水中硫化氢氧化为硫，并以硫粒形式存于菌体内。当水中溶解氧高时（不小于,l mg,L,），体内硫粒可进一步氧化而消失。,第57页,第57页,在活性污泥中一些丝状细菌，如,球衣菌属、贝日阿托氏菌属和硫发菌属,等，附着在菌胶团上或与之交错在一起，成为活性污泥骨架。,第58页,第58页,贝日阿托氏菌属,第59页,第59页,（,2,）原生动物：,225,种以上，,纤毛虫类：游泳型和固着型鞭,毛虫类,肉足虫类,原生动物是好氧性生物，主要附聚在活性污泥表面，数量约在,5000,0,个,ml,。,第60页,第60页,原生动物,第61页,第61页,作用有：,增进絮凝,：,有原生动物能分泌黏液，增进生物絮凝，从而改进活性污泥泥水分离特性。,净化作用,：,大部分原生动物是动物性营养，能吞食游离细菌和微小污泥，有助于改进水质。腐生鞭毛虫等可吸取污水中有机物。,批示作用,：,依据出现原生动物种类能够判断活性污泥状态和处理水质好坏。,第62页,第62页,在活性污泥运营,早期,，先出现以有机物颗粒为食,鞭毛虫和肉足虫,；,伴随细菌增殖，开始出现以细菌为食,纤毛虫,；,伴随菌胶团增长，,固着型,纤毛虫逐步代替,泳动纤毛虫,；,污水处理正常运转时，以,有柄,纤毛虫为优势,；,第63页,第63页,细菌,游动纤毛虫,毛虫,有柄纤,轮虫,培养时间,相对数目,肉足虫类,植鞭毛虫类,动鞭毛虫类,活性污泥培养过程中微生物演替图,第64页,第64页,普通认为当曝气池中出现,大量钟虫,等固着型纤毛虫时，阐明污水处理运转正常，处理水质良好；,当出现大量,鞭毛虫,、,根足虫,等时，阐明运转不正常，处理水质变差。,第65页,第65页,（,3,）其它微生物：,活性污泥中真菌主要为霉菌。,已报道有,毛霉属、根霉属、曲霉属、青霉属、镰孢霉属、枝孢霉属、木霉属、地霉属等。,霉菌出现与水质相关，常出现于,PH,偏低,污水中。,霉菌与絮状体形成和污泥膨胀都有联系。,第66页,第66页,后生动物,轮虫类,(rotifers),线虫类,(nematodes),第67页,第67页,线虫,第68页,第68页,污水,初沉池,曝气池,二沉池,处理后出水,回流污泥,剩余污泥,普通活性污泥法工艺流程,第69页,第69页,活性污泥系统中微生物演替和批示生物,1,、异养细菌和原生动物演替,异养细菌和两种不同类群原生动物两次盛衰；,早期异养细菌大量繁殖，接着原生动物大量繁殖，因为细菌数量下降原生动物衰落，又使异养菌大量繁殖，又造成次生原生动物成为优势群，最终原生动物死亡。,第70页,第70页,2,、活性污泥系统中原生动物演替,植鞭毛虫 肉足虫 动鞭毛虫 小型游泳型纤毛虫 大型游泳型纤毛虫 固着型纤毛虫 匍匐型纤毛虫 轮虫。,第71页,第71页,第72页,第72页,水力停留时间：曝气池有效容积与污水流量之比值，表示污水在曝气池中平均停留时间。普通活性污泥法普通为,6,10h,。,污染物容积负荷：单位曝气池有效容积在单位时间内流入污染物量，以,kg BOD5,(m3d),表示。普通活性污泥法普通为,0.3,0.8,BOD5,(m3d),。,3.,术语,第73页,第73页,污泥负荷率：,又称,有机底物（,F,）,与,微生物量,（,M,）比值,（,food to microorganism ratio,，,F,M,）,。是指每日有机污染物进入量与曝气池内活性污泥总量比值。是表示活性污泥处理系统污染物负荷量大小主要参数。单位普通为,kg BOD5,(kg MLSSd),。普通活性污泥法控制在,0.2,0.4kgBOD5,(kg MLSSd),。,污泥龄,：,又称,污泥平均停留时间,。指曝气池内活性污泥总量与每日污泥排放总量之比值。此值越大阐明污泥龄越长。污泥龄长短直接影响曝气池内活性污泥活性和其它性质。普通活性污泥法普通为,2,4,天。,第74页,第74页,污泥产率系数：,活性污泥每降解,1 kg BOD5,所新生成活性污泥,kg,数。生活污水污泥产率系数普通为,0.4,0.7,。,第75页,第75页,活性污泥指标,污泥干重：,亦称污泥浓度或混合液悬浮固体（,mixed liquor suspendedsolids,，,MLSS,）浓度。指每升混合液所含污泥干重,(mg,L),，普通活性污泥法,MLSS,控制在,2 000,4 000mg,L,。,挥发性污泥：,亦称混合液挥发性悬浮固体（,mixed liquor volatile susPendedso1ids,，,MLVSS,）浓度。系上述干污泥经,600,灼烧后所失质量（,g,L,）。它是活性污泥中所含有机物量，能更准确地反应微生物量。在普通情况下，,MLVSS,MLSS,值比较固定，如生活污水为,0.7,左右。,第76页,第76页,污泥沉降比（,sludge volume,，,SV,）：又称,30 min,沉降率。指混合水样静置,30 min,后，污泥体积占混合水样体积百分数，以表示。,污泥指数：又称污泥容积指数（,sludge volume index,，,SVI,）。是混合液经,30 min,静沉后，每克干污泥形成沉淀污泥所占容积，计算公式下列：,第77页,第77页,活性污泥哺育,（,cultivation of activated sludge,）是活性污泥法启动运营首要环节。,普通环节下列：,将污水泵入曝气池，并按曝气池有效体积,5,10,投入接种污泥。,在不进水条件下，连续曝气（即闷曝）数天，溶解氧控制在,1 mg,L,左右,继续保持曝气，以小流量进水，并逐步提升进水流量，最后达到设计流量,4.活性污泥哺育及驯化,第78页,第78页,驯化（,acclimation,）,是利用待处理污水对微生物种群进行自然筛选并使微生物对污染物质逐步适应过程；,普通环节下列：,将取来污泥土壤置入含有待处理废水培养基中进行培养。,在开始驯化时该污水在培养液中浓度宜低（比如,10,或更低），然后逐步转种扩大培养量，废水浓度逐步增大甚至达,100,微生物由,不适应,而驯化至,适应,，降解污染物能力从,无,到,有,，由,弱,而,强,第79页,第79页,污泥驯化是处理难降解工业废水主要先行环节；,特定菌株；,分离并筛选高效菌株、,诱变育种、基因工程构建新菌株；,第80页,第80页,活性污泥法影响原因,水中溶解氧,(DO),溶解氧太低,会影响到活性污泥微生物正常代谢活动，净化功效下降，易于滋生丝状菌产生污泥膨胀。,混合,液溶解氧浓度过高,，氧转移效率减少，浪费动力费用，还会引起絮凝体分散。,第81页,第81页,DO,应保持在,2.04.0 mg,L,左右。,活性污泥法消耗,O,2,是通过鼓风曝气系统或机械曝气系统供应。,第82页,第82页,2.,温度和,pH,普通认为活性污泥处理中适宜温度为,1530,，,30,都会影响处理效果。,活性污泥微生物最适,pH,值介于,6.08.0,之间。,pH9.0,，微生物代谢速率也会受到影响。,第83页,第83页,活性污泥生物合成，取决于能源物质性质、浓度、氮和磷等平衡，少许钾、钠、硫、钙、镁、铁以及痕量铜、锌、钻、铝等都是必要。,普通认为,BOD,：,N,：,P,百分比为,100,：,5,：,1,是适宜,3.,营养盐浓度和平衡,第84页,第84页,4.,有毒物质：,当有毒物质达到一定浓度时，能破坏微生物结构或影响微生物正常代谢作用，影响污水生物处理效果。,无机物和有机物两类,无机物有重金属、硫化氢、卤族元素及其化合物，有机物有酚、醇、醛等。,重金属及其盐类是蛋白质沉淀剂，其离子易与细胞蛋白质结合，使之变性。,第85页,第85页,活性污泥法运营中问题,1.,污泥膨胀（,bulking of activated sludge,）,在曝气池运转过程中，有时会出现污泥结构松散，沉降性能恶化，随水飘浮，溢出池外异常现象，引起出水水质恶化。,从污泥膨胀时生物相看，有丝状菌膨胀与非丝状菌膨胀，,第86页,第86页,造成产生丝状菌性膨胀微生物,球衣菌,(,Sphaerotilus,),贝日阿托氏菌,(,Beggiatoa,),硫发菌,(,Thiothrix,),诺卡氏菌,(,Nocardia,),芽孢杆菌,(,Bacillus,),假单胞菌,(,Pseudomonas,),黄杆菌,(,Flavobacterium,),地霉,(,Geotrichum,),木霉,(,Tricboderma,),丝状酵母,第87页,第87页,正常活性污泥絮状体中，仅少许丝状菌作为骨架；,而膨胀时絮状体在镜检下可见许多菌丝伸展至絮状体外，因而使之密度减轻，体积加大，轻飘难以沉降；,25,种丝状细菌与霉菌，如浮游球衣菌（,Sphaerotilus natans,）、贝氏硫菌、丝硫细菌、放线菌、镰孢霉、地霉、根霉、毛霉等，其中又以球衣菌为多见,；,第88页,第88页,污泥膨胀本质原因：,多数归因于曝气池中,生态平衡,忽然遭到破坏，污泥、营养、供氧三要素发生紊乱；,(1),缺氮和缺磷废水：如造纸废水、含酚废水和印染废水，污泥膨胀比较严重。,(2),温度过高：夏秋季膨胀现象频繁。有时低水温也会有问题。,第89页,第89页,(3),污泥负荷过低或高：普通认为污泥负荷超出,0.35kgBOD,(kgMLSS,d),就会膨胀。,(4),废水中悬浮物低，低分子糖类多；,(5),有毒金属、硫化物等毒物流入。,第90页,第90页,克制丝状菌生长办法：,投加化学药剂，如漂白粉、次氯酸钠、双氧水等；,调整水酸碱度，如球衣菌适宜,pH,为,5.2,9,，可在几天内将池水,pH,维持在,9,9.4,或,PH 5,，以克制该菌之增殖；,调整其它工艺条件，如改变供氧量、排泥量、进水流量等。,第91页,第91页,分析污泥膨胀原因，改变运营条件,废水中含,硫化物,较高引起硫发菌繁衍造成，预曝气氧化除去硫化物，减少了硫发菌含量，可消除膨胀；,提升,溶氧,浓度，溶氧,21mg/L,以上；,减少污泥负荷,，控制,BOD,负荷为,0.20.3kg,(kg.MLSS,d),。,第92页,第92页,（,2,）污泥解体（不絮凝）：,在曝气池运转过程中，有时会出现污泥絮凝体微细化，造成处理水质浑浊，处理效果变坏现象。这种现象称“,污泥解体,”。,引起这种现象原因有,曝气过量,、污水中混入,有毒物质,等，因此能够通过控制曝气量，或对废水进行适当预处理等处理。,第93页,第93页,（,3,）起泡沫现象：,在曝气池运转过程中，有时会出现起泡现象。,主要原因是污水中含有,合成洗涤,剂或由微生物产生表面活性物质等。,适当减少曝气量或喷洒,消泡剂,能够在一定程度上减缓起泡沫现象。,第94页,第94页,（,4,）剩余污泥：,活性污泥在分解污染物同时，合成菌体细胞，因而生物量增长。在运转过程中必须定期,排出剩余污泥,。,经脱水：浓缩法、日晒、风干和机械脱水；,焚烧、堆肥,第95页,第95页,（二）生物膜法,生物膜法,:,以,利用固着在惰性材料表面膜状生物群落处理污水办法称为生物膜法,（,biologicalfilm,或,biofilm,）,是一个主要生物处理办法。,亦称固着膜法,(fixed-film process),，主要结构是生物滤池,(biological filter),英国称为溶滤池,(percolating filter),，美国称为滴滤池,(trickling filter),。,生物膜法比活性污泥法含有,生物密度大,、,耐污力强,、,动力消耗较小,、,无需污泥回流与不发生污泥膨胀,等特点，其运转管理较以便；,已广泛用于石油、印染、制革、造纸、食品、医药、农药以及化纤等工业废水处理，尤其是,中、,小流量污水,处理,第96页,第96页,生物滤池优缺点：,长处：耗能少、维持费用低、运转管理以便，抗毒物冲击能力强，污泥量少。,缺点：规模较小，占地多,假如建立生物滤池污水处理厂处理能力超出,5,万人污水规模，占地太多，不适于都市和土地紧缺地域使用,第97页,第97页,生物膜法类型,生物滤池,生物滤池分普通生物滤池,(conventional biological filter),和高负荷生物滤池,(high rate biological filter),。,第98页,第98页,塔式生物滤池,(biological tower),塔高,724m,，采用塑料滤料,(,聚氯乙烯和聚丙烯,),，内部通风良好，水流紊动猛烈，水力冲刷较强。,生物转盘,(biological disc),1960,年德国斯图加特工业大学设计一个办法，在废水池子中安装转盘，像水车同样旋转，转盘浸入水中吸附有机物取得营养，转盘离开水后取得氧气。,第99页,第99页,第100页,第100页,第101页,第101页,第102页,第102页,塔式生物滤池,第103页,第103页,塔式生物滤池,第104页,第104页,生物转盘,第105页,第105页,生物接触氧化,(biological contact oxidation),池中装填一定数量填料，附着在填料上微生物依托机械充氧获氧，氧化分解有机物，又称淹没式生物滤池，是介于活性污泥法和生物滤池法之间处理工艺。,停留时间为,0.5h15h,，,BOD,负荷,16 BODkg/(m,3,d),，清除效率,80,90,(BOD,5,),。,第106页,第106页,生物流化床,(biological fluidized bed),以砂、焦炭或活性炭等细小惰性材料作为生物膜载体，废水,(,先经充氧或床内充氧,),自下向上流过滤床使载体层呈流动状态，加大了生物膜表面积与废水和氧接触，提升了处理效率。,MLSS,为,840mg/L,，有机负荷,16 BODkg/(m,3,d),。停留时间,1545min,，,BOD,和氮清除率,90,。,第107页,第107页,生物流化床,第108页,第108页,The,biological fluidized bed,reactor is an important part of breaking down perchlorate contamination.(Photo courtesy of Tulsa District),第109页,第109页,生物膜净化原理,污水从上部均匀喷洒到生物滤池表面，,薄膜状吸附于滤料周围形成附着水,(adhesive water),，沿薄膜流过滤料即流动水,(flowing water),。,滤料表面微生物快速繁殖，形成一层充斥微生物生物膜。,革兰氏阴性菌,丝状细菌，并有糖被形成，有助于生物膜微生物黏结在滤料表面。,第110页,第110页,生物膜含有强烈吸附、吸取、分解作用，微生物合成新细胞，膜不断加厚。,生物膜达到一定厚度时，生物膜内层形成,厌氧层,，厌氧层逐步扩大增厚，随后造成生物膜整块脱落。,滤料表面又生成新生物膜，如此循环往复不断更新。,第111页,第111页,污水,有机物,O,2,CO,2,无机物,有机酸等,生物膜,运动水,空 气,好 氧 层,厌 氧 层,附 着 水,生物膜净化原理示意图,第112页,第112页,生物膜中微生物,生物膜生物,：起净化和稳定污、废水水质功效。菌胶团为主要组分，辅以浮游球衣菌、藻类等,生物膜面生物,：增进滤池净化速度，提升滤池整体处理效率功效。固着型纤毛虫,(,比如钟虫、累（等,),枝虫、独缩虫等,),及游泳型纤毛虫,(,比如楯纤虫、斜管虫、尖毛虫、豆形虫等，,滤池扫除生物,：清除滤池内污泥、预防污泥积聚堵塞功效。有轮虫、线虫、寡毛类沙蚕、顠体虫等，,第113页,第113页,详细来说，生物膜由细菌、真菌、藻类、原生动物和其它动物构成食物链，对有效地清除水中有机物起着十分主要作用。,同活性污泥相比，生物膜食物链长而复杂，尚有环节动物、昆虫幼虫等。,第114页,第114页,细菌在数目上和生物量上占优势，种类和活性污泥细菌种类相同,好氧菌,(,专性或兼性,),主要有动胶菌、假单胞菌、产碱杆菌和黄杆菌，硝化细菌、亚硝化单细菌和硝化杆菌，,专性厌氧菌,有脱硫弧菌和产甲烷菌等。,丝状细菌如浮游球衣菌、贝日阿托氏菌等，但很少占优势，其数量直接与滤池有机负荷相关，但不会引起污泥膨胀。,1,、细 菌,第115页,第115页,真菌在生物膜中比在活性污泥中多，首先定殖在基质上,主要真菌有白地霉、水生镰孢、瘤孢、红浆霉和多胞丝胞酵母。,丝状生长有助于氧向生物膜深处扩散。,2,、真 菌,第116页,第116页,生物滤池、生物转盘等受到阳光照射部分会有藻类生长。假如藻类过度生长覆盖滤池表面，可引起滤池堵塞。,常见藻类：小球藻、绿球藻、裸藻、丝藻、席藻、毛枝藻以及颤蓝菌等。,3,、藻 类,第117页,第117页,大量原生动物存在，其种类比活性污泥多,1mL,生物滤池污泥中：肉足类,1004600,个，鞭毛虫类,20013000,个，纤毛虫,50010000,个。,纤毛虫类在生物滤池中占很大百分比，但比活性污泥法少。,出现频率最高有植鞭毛虫类屋滴虫，肉足虫类变形虫、简便虫、表壳虫，纤毛虫类独缩虫、盖虫、斜管虫等。,4,、原生动物,第118页,第118页,不同构筑物类型、不同废水和不同季节，原生动物优势种不同。,通常，植鞭毛虫常存在于上层；,纤毛虫在各部位均分布，游泳型纤毛虫在上，柄纤毛虫在下。,第119页,第119页,轮虫类、线虫类、环节动物、昆虫类、甲壳类等，旋轮虫较多，有时比原生动物生长还快而成为优势种属。,后生动物在生物膜中运动和觅食，造成生物膜松动，控制生物膜厚度，增进了物质互换和氧供应。,5,、后生动物,第120页,第120页,线虫，占所有生物,2,10,，数量与季节改变没有多大关系。,环节动物主要是寡毛类，如爱胜蚓、颤蚓、水丝蚓等。,昆虫类中最多是毛蠓，在滤池中很普遍，可达,3,万个,/m,2,以上，幼虫吞食生物膜，可克制生物膜过度发展，并使生物膜疏松。,第121页,第121页,第122页,第122页,悬挂型填料,;,弹性立体填料,第123页,第123页,生物填料上生物膜,第124页,第124页,（三）氧化塘法,厌氧生物处理法,（,anaerobic bio1ogical treatment,）,厌氧条件,:,氧化还原电位（,E)-200,-300 mV,；,缺氧条件：,氧化还原电位不低于,-100 mV,）下,厌氧性微生物,也称厌氧消化（,anaerobic digestion,）或,厌氧发酵法,;,第125页,第125页,被世界广泛采用主要处理办法。规模可从处理小于,1000,人污水到不小于,10,万人污水。,美国约有,3500,个氧化塘，约占人口,7,。,我国从,1950,年初开始应用氧化塘处理都市污水和工业废水。,1950,年代西安利用古运河建立了污水库，,70,年代武汉修建了鸭儿湖氧化塘处理化工废水，,到,90,年代初发展到,100,多座。,第126页,第126页,特殊活性污泥法。,氧化塘是人工、靠近自然水生生态系统，在氧化塘,(,或氧化沟,),内，各种生物共存于同一环境中，保持互生关系。其食物链与自然水体基本相同。,第127页,第127页,氧化塘特点和类型,1、氧化塘和活性污泥法不同点,停留时间很长，,负荷较低，,微生物量较低，,不需要曝气，,下层有厌氧分解，,生物以藻菌共生为主，并起主要净化作用。,第128页,第128页,厌氧塘、好氧塘、兼性塘和曝气塘,厌氧塘,(anaerobic pond),普通表面积小、深度大,(,可达,4.5m),，使池塘处于厌氧状态，主要反应是酸化和甲烷发酵，普通作为高温高负荷污水预处理，停留,2050d,。,氧化塘基本形式,第129页,第129页,好氧塘,(oxidation pond),完全依托藻类化合作用供氧，池很浅，塘深,3040cm,，水力停留时间,35d,。,可分为高速率好氧塘,(high rate oxidation pond),及深度处理塘,(polished pond),或熟化塘,(maturation pond),。,第130页,第130页,第131页,第131页,兼性塘,(facultative pond),最常见塘型，塘深,1.22.5m,，上层为好氧层，下层为厌氧层。停留时间,530d,。,曝气塘,(aerated pond),由超负荷兼性塘演化而来，塘深普通,26m,，停留时间,310d,，采用人工曝气，所需土地面积较少。,第132页,第132页,氧化塘净化污水原理,1,、表层好氧菌或兼性厌氧菌氧化分解有机物，释放出氮、磷和,CO,2,。,表层藻类利用氮、磷和,CO,2,，光合作用，释放出氧气。,溶解氧又为好氧菌所利用，这样构成藻菌“共生”体系。,2,、塘下层和污泥层进行厌氧过程，形成,CH,4,、,CO,2,、,NH,3,，和,H,2,S,，尚有各种可溶性降解产物。,第133页,第133页,第134页,第134页,1,细 菌,好氧生物处理系统优势种相同，主要有假单胞菌、黄杆菌、微球菌等。,藻类生长层下列和厌氧层以上区域生活着大量光合紫色硫细菌，将产生硫颗粒沉积在细胞中。减少塘中硫化氢浓度，削弱臭味；,在塘底层进行厌氧过程。梭菌、假单胞菌、脱硫弧菌、脱硫菌、甲烷八叠球菌和甲烷丝菌等。,氧化塘中生物类群,第135页,第135页,稳定塘中另一类主要微生物,常见藻类有：小球藻、栅藻、衣藻、纤维藻、实球藻、空星藻、裸藻、扁裸藻以及颤蓝菌和微囊蓝菌等。,藻类主要功效是产氧，维持塘好氧条件。,藻类另一个主要功效是清除植物营养盐氮和磷。,2,、藻类,第136页,第136页,占优势，以顺序出现下列原生动物：,植鞭毛虫如眼虫；,游泳型纤毛虫如豆形虫、草履虫和游仆虫等。,有柄纤毛虫如钟虫和累枝虫等出现。,甲壳类蚤和轮虫出现。,3,、原生动物,第137页,第137页,凤眼莲、水浮洼、水鳖、绿荫等漂浮植物有很强耐污能力，,芦苇、水葱、香蒲等挺水植物有中档耐污能力，,眼子菜、茨藻和金鱼藻等沉水植物适于生长在寡污带水中。,4,水生维管束植物,第138页,第138页,(,四,),厌氧处理法,厌氧处理法特点和类型,厌氧处理法是在缺氧条件下利用厌氧微生物,(,包括兼性厌氧微生物,),分解污水中有机物办法，也称厌氧消化法。其代谢产物沼气主要成份是甲烷，故又称作,沼气发酵法,或甲烷发酵法。,第139页,第139页,人工沼气发酵研究已有,100,多年历史，从,19,世纪末到,20,世纪初，许多国家微生物学者对纤维素发酵进行研究。
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