水处理微生物学(第十一讲).ppt

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,*,一、,影响活性污泥的理化因素,（1）BOD、COD和SS：,BOD,5,/COD 值来预测BOD值，,MLSS 和MLVSS 是计算F/M、回流比和排泥量的重要参数。,（2）温度和pH,（3）营养物质,：,每降解100 kg 的BOD5需要消耗5 kg 的N 和1 kg 的P。,（4）,毒物,二、活性污泥的生物监测,生理指标：,氧吸收速率(OUR)可以反映污水的可生化性,指示活性污泥的活性是正常还是受到抑制。活性污泥状态良好时，菌胶团代谢旺盛，呼吸作用强，OUR 值高。,生化指标：,细菌体内进行着吸能和放能反应，放能反应放出的能量一般被储存在ATP 和酰基辅酶A 中，通过用ATP 法估测活性生物量，可成功检测活性污泥受毒物抑制的程度。,细菌：,性状良好的活性污泥絮粒中细菌排列紧密、絮粒中间无网状空隙、絮粒边缘与外部悬液界限清晰且游离细菌数量少。,原生动物：,在活性污泥中的作用仅次于细菌。,藻类：,藻类不是活性污泥系统中的固有类群，但可以通过观察沉淀池壁上附生的藻类多少来判断出水中是否含有过量的氮和磷等营养元素及污水厂的脱氮和除磷能力。,后生生物：,随着污泥龄的增加，逐渐出现一些比原生动物高等的后生动物类群，它们摄食细菌、原生动物、活性污泥的碎片。,二、运行状态下活性污泥生物相的观察与控制,活性污泥的结构：,活性污泥絮粒的,大小、形状、紧密程度、构成絮粒,的菌胶团细菌与丝状菌的比例及其生长情况,能很好地反,映污水处理状况。,生物活动的状态：,在处理系统的环境不利于污泥中原生动物生存时，,一般都会形成,胞囊,；当水中溶液解氧过高或过低时，可,见钟虫的头端突出一个空泡，呈不活动状态；当水中溶,解氧不足时能将水中的,H,2,S,氧化为硫，可通过对硫细菌,体内的硫粒的观察，间接地推测水中溶解氧的状况。,同一种生物数量的增减：,运行正常的污水处理系统的活性污泥中的微生物种,类、数量以及它们之间的数量比均,保持相对恒定,。,生物种类的变化：,若污泥中的生物的,种类突然发生变化,，可以推测运,行状态亦在发生变化。,三、活性污泥法污水处理运行中的常见问题,常见问题及产生的原因,活性污泥法污水处理厂运行管理中可能出现的问题,较多，但较常出现的有：,污泥上浮，,活性污泥不增长或减少，,曝气池产生大量泡沫这3类。,其出现的原因又不尽相同。,产生的原因：,污泥上浮及产生的原因：,a 污泥膨胀；,b 污泥脱氮上浮；,c污泥腐化。,活性污泥不增长或减少，其主要原因可能有：,a 污泥由于上浮而随水流出。,b 活性污泥所需养料不足，尤其是进水中的有机物含量少。,泡沫问题：,主要原因可能是由于进水中含有大量合成洗涤剂或其,他气泡物质。,常见问题的技术对策,控制污泥上浮的技术对策,a 污泥膨胀的控制,抑制丝状菌性污泥膨胀措施：,加强曝气，使废水中保持足够的溶解氧;,若 比的失调，可根据水质适当投加氮化物或磷化物;,在回流污泥中投加漂白粉或液氯以消除丝状菌;,调整pH值。,b 污泥脱氮上浮的控制,一是增加污泥回流量或及时排泥，以减少二沉池中的污泥量。,二是减少曝气量或缩短曝气时间，以减弱硝化作用。,三是减少二沉池进水量，以减少二沉池的污泥量。,活性污泥不增长或减少的解决办法,提高污泥沉淀效率，防止污泥随水流出。,加大进水量或投加营养物。,若营养物少，则可减少曝气量，否则将可能引起,污泥的“过氧化”。,若营养物多，则可加大曝气量，使活性污泥快速,增长。,控制泡沫的措施,用自来水或处理后的出水喷洒曝气池水面；,增加曝气池中活性污泥的浓度；,投加消泡剂，如柴油、煤油等。,6.3 活性污泥中原生动物的特征与作用,一、原生动物的基本特征,形态、营养方式、分类（前面讲过）,二、活性污泥中原生动物的分析方法,活性污泥的基本特征（前面讲过）,研究活性污泥中原生动物的目的（前面讲过）,活性污泥中原生动物的分析方法,形态和生理观察：,采用显微镜对污水处理过程中的活性污泥生长、变,化进行观察。,数量分析：,每mL 活性污泥混合液的原生动物数。,三、原生动物在活性污泥中的作用,掠食与絮凝作用,原生动物的指示作用,指示活性污泥性质：,污泥恶化、污泥解体、污泥膨胀、污泥从恶化恢复,到正常、污泥良好。,指示反应操作环境,：,优势种属、形态变化、生殖方式。,估计有机负荷,预测出水水质,生物评价指数包括：,原生动物的密度、原生动物的优势种群、原生动物,的种类总数、小型鞭毛虫的数量。,6.4 给水生物预处理工艺中生物相的变迁与作用,一、给水生物预处理工艺概况及作用原理,（1）给水中生物处理工艺概况,传统饮用水处理工艺在保证饮用水质量方面起到了,重要作用，但是由于水体被污染后，其处理效果不佳，,不能有效地去除水源中的微量有机污染物，且混凝剂耗,量及氯耗量很高，出水中还可能带有消毒副产物，残留,在水体中的有机物导致配水管网中微生物滋生，影响人,民的身体健康。,采用生物法处理污染原水的方法主要有：,生物接触氧化法，生物滤池氧化法，,生物转盘，,生物流化床，,生物活性炭滤池，,膜生物反应器，,生物陶粒技术，,电生物反应器等工艺。,一般采用生物膜法为多。,（2）生物预处理作用原理,生物接触氧化法：,就是在常规物理化学处理工艺前增,设生物处理装置(或构筑物)并辅以曝气充氧，借助于这,套装置中富集微生物群体(生物膜)的新陈代谢去吸收、,分解和利用水源中的各种污染物(主要是有机物质)。,这样：,改善了水的混凝沉淀性能，使后续常规工艺顺利进行；,减少了水中的“三致”物前体物的量，降低了致突变活性；,改善了出水水质量，减少了细菌在配水管网中重新滋生的可能性。,生物降解水中有害物质过程可分为：,传质过程；,基质降解过程；,微生物新陈代谢；,生物膜形成与更新四个阶段。,二、生物相的种类与分布规律,（1）生物预处理工艺运行参数与生物膜生物相组成,（见书中表6-1）。,（2）生物相分布规律的分析及其作用：,原生动物的指示与代谢作用；,微型后生动物的指示与代谢作用；,特殊动物的指示与代谢作用,（3）生物预处理工艺的优缺点,优点：,经济有效地去除微污染水源中的有机物、氨氮、藻类等，降低浊度，不产生“三致”物；,减少混凝剂和消毒剂的用量，降低制水成本的同时还改进水质；,可利用原水池或河道作为处理构筑物；,对DOC、浊度的去除受冲击负荷影响较小。,不足之处主要有：,需增设曝气设备和填料冲洗设备；,生物处理运行效果受到诸多因素影响，尤其是水质、水温、操作管理水平的影响；,低温运行极为不利；,与常规工艺比，需要一定的成熟期。,第七章 水处理运行管理中微生物技术的应用,7.1 污水处理厂的启动与微生物培养驯化,一、SBR法污水处理厂活性污泥培养驯化与启动调试,工艺概况,SBR工艺原理,SBR法是序批式活性污泥法（Sequencing Batch,Reactor）的简称，又名间歇曝气，其主体构筑物是SBR,反应池。每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括,如下5个阶段：,进水期；反应期；沉淀期；排水排泥期；闲置期。,工艺流程,工艺特点,DAT-IAT工艺系统是 SBR 法的一种改良，既有传统活性污泥法的连续性和高效性，又有 SBR 法的灵活性，,DAT-IAT 由 DAT 和 IAT 串联组成，两池中间用导流墙隔开。,DAT 连续进水，连续曝气，连续出水进入 IAT，,IAT连续进水，间歇曝气，间歇出水，清水和剩余污泥由 IAT 排出。,工艺过程,a 进水阶段:,污水是连续进入 DAT 池，然后再进入 IAT池。,b 反应阶段：,反应阶段分两部分：首先在DAT中连续曝气，进水,与回流污泥及池中原液呈完全混合状态。进来污水大部,分有机物在 DAT 中得到降解，然后经DAT处理后的混合,液通过导流墙连续进入 IAT，在 IAT经过 1 h 的间歇曝,气进一步降解有机物。,c 沉淀阶段:,当 IAT曝气停止时开始进入 1h 的沉淀阶段，活性,污泥絮体处于静态沉淀状态。,d 出水阶段:,在 IAT沉淀1 h 后，池水位上升至最高点，沉淀结束,后，旋转式滗水器下行，将上清液排出池外，这时水位,开始下降，1 h 后，水位降到最低点，停止滗水。,e 待机阶段:,从曝气开始到滗水结束为IAT一个运行周期，两周期,的间隔时间为待机阶段，即滗水停止到下一个周期曝气,阶段开始。旋转滗水器上行复位阶段10 min左右为待机,阶段。,主要设计参数,设计流量：,25万 m3/d,设计进水水质：,BOD 190 mg/L，COD 450 mg/L，SS,204 mg/L，NH,3,-N 30 mg/L。,设计出水水质：BOD 25 mg/L，COD 100 mg/L，SS,25 mg/L，NH,3,-N 15 mg/L。,污泥负荷 F/M：,0.085 kgBOD/(kgMLSSd)。,水力停留时间 HRT：,DAT 为 7.46 h，IAT 为3.11 h，,总计 10.57 h。IAT运行周期为 3 h，其,中曝气、沉淀和滗水各1 h。,活性污泥培养驯化方案确定和培养初期进水水质条件,活性污泥培养驯化方案确定,a 流态连续型培养驯化方案,DAT-IAT 池灌满水，按着 PLC 设计程序，DAT 连,续进水，连续曝气；IAT连续进水，间歇曝气，间歇出,水。,IAT 运行时间分配方式和污泥回流完全按照上述设计,要求进行。开始不排剩余污泥，当 MLSS 达到设计数据,时，才开排剩余污泥泵。,b 流态间歇式培养驯化方案,将 DAT-IAT池灌满水，然后停止进水，开始“闷曝”。,闷曝 23d，停止曝气，静沉 1 h，然后进入部分新鲜污水。,进水量由小到大逐渐增加，以后循环进行闷曝、静沉和进水三个过程，,当池中 MLSS 大于 1000 mg/L 时，开始污泥回流，停止闷曝，连续进水，连续曝气。,最初回流比不能太大，随着 MLSS 值升高，逐渐将回流比达到设计值。,活性污泥培养驯化初期进水条件,进水水质：,BOD 50 120 mg/L；,COD 92 156 mg/L；,SS 40 180 mg/LNH,3,-N 19 26 mg/L。,培养驯化过程与结果,培养驯化过程:,活性污泥培养驯化过程中MLSS和 SV,5,(5 min污泥沉降比)的变化情况；,活性污泥培养驯化过程中进出水水质。,培养驯化结果,在活性污泥培养驯化过程中反应池 MLSS 和SV5 的变化趋势；,进出水水质；,生物镜检结果。,培养驯化过程出现的问题与解决措施,低水温：,尽量避开特别低的水温时期；,采用流态连续形培养驯化方式可使反应器中水的温度与进水温度差较小；,通过适当控制曝气以减少不必要的热量损失。,进水BOD低营养源不足：,可以采取投加粪便等方式解决营养源不足的问题。,污泥上浮：,对于反硝化造成的污泥上浮，增加剩余污泥排放；,降低 SRT，以达到控制反硝化的目的。,泡沫：,当MLSS达到1000 mg/L 左右时，泡沫逐渐消失。,污泥回流与排泥：,在活性污泥培养驯化第 1 周，在曝气和沉淀阶段，开回流污泥泵 2 h，回流比 200%。,后来将回流污泥比降到100%，逐渐恢复到设计水平。,水质检测,设备故障,二、,A/O法污水处理厂的启动及污泥培养驯化,工艺概况,A/O工艺原理：,污水中的氨氮，在充氧的条件下（O段），被硝化菌,硝化为硝态氮，大量硝态氮回流至A段，在缺氧条件下,，通过兼性厌氧反硝化菌作用，使硝态氮波还原为无污,染的氮气。,硝化反应：,NH,4,+,+2O,2,NO,3,+2H,+,+H,2,O,反消化反应：,6NO,3,+5CH,3,OH（有机物）,5CO,2,+7H,2,O+6OH,+3N,2,工艺流程,：,污泥培养前的准备,为了加快活性污泥的培养，拟利用其他污水处理厂的,污泥进行接种，决定采用脱水污泥接种。,首先确定脱水后干污泥活性如何；,脱水污泥活性验证；,不同污水厂脱水干污泥活性比较。,接种量的确定。,污泥投加点的确定。,活性污泥的培养驯化,进水水质,活性污泥培养驯化与稳定运行,接种闷曝阶段(10d);,菌种驯化及活性污泥培养阶段(1月)；,稳定运行阶段(1月)。,活性污泥培养驯化期间的故障与对策。,系统运行结果分析。,经验总结。,三、污水处理厂扩建工程培菌方案的选择与实施,污水处理厂概况,设计规模为 20万 m,3,/d的某污水处理厂，一期已建成 5万 m,3,/d，目前运行良好；,二期 5万 m,3,/d也已经扩建,建成后即达到 10万 m,3,/d的处理规模。,扩建工程试运行的培菌方案选择：,利用已经运行的一期氧化沟中活性污泥培菌，其优点是该活性污泥已经驯化，培菌进程加快，,但会给一期工程的正常运行带来不利影响；,工艺流程,试运行培菌方案的实施,准备阶段,熟悉工艺、电气及设备;,准备好活性污泥菌种:,正式培菌前 5天，对一期工程,每天减少污泥的排,量，将一期氧化沟污泥浓度抬高至 6000 mg/L以上。,运行方式的选择,设计采用的氧化沟工艺，在正常运行时是除磷脱氮工,艺。但在培菌阶段，暂不考虑内回流脱氮及排泥除磷，,故内沟、中沟、外沟都充分曝气，待观察生物相和检测,出水水质结果达到要求时，再逐步过渡至正常运行状况。,培菌及联动调试阶段,投加菌种,投加有机污水：增加BOD,控制曝气量,运行工况设定,检测与控制,培菌成熟至投产阶段,影响培菌的环境因素及解决措施,BOD 负荷率,水温,溶解氧(DO),pH值,调试后污水厂运行情况,7.2 微型生物指示与污水厂运行评价,一、活性污泥中微型生物的分类、鉴定和计数,微型生物的分类,微型生物的鉴定和计数,人工借助显微镜和已知图谱进行比对,人工计数,运用图像分析技术，进行半自动化分析和计数,二、微型生物的种群结构与工况条件之间的关系,分析微型生物种群结构与工况条件之间关系的方法：,首先进行多元回归分析，求取各参数间的 Pearson相关系数；,继而进行主成分分析或是因子分析。,微型生物常见种属对于运行工况的指示性作用：,以个种的数量、多样性、活性作为指示指标；,以种群综合状态作为指示指标，表7-10。,工艺类型对活性污泥中微型生物种群结构的影响。,根据微型生物种群结构预测水质参数。,三、亟待解决的问题,微型生物种群结构与运行工况间的关系有待深入系统研究；,开展微型生物种群结构发生不良迁移时的应对策略研究；,加强数字图像分析与统计技术的应用；,将新型的微生物生态学研究手段引入微型生物种群结构研究；,在多种工艺中开展微型生物种属与工艺运行状态的关系研究；,开展微型生物在毒性评价方面的研究。,7.3 丝状菌污泥膨胀的成因与控制措施,SVI 作为衡量其沉降性能好与坏的指标。,SVI在,200 mL/g,以下为正常活性污泥，一般在 50 150 mL/g，最好在 100 mL/g 左右。,SVI 在,200 mL/g,以上标志着活性污泥已发生膨胀。,一、污泥膨胀的原因,丝状细菌的大量繁殖,对丝状菌生长的有利条件包括：,低溶解氧(DO)、,低污泥负荷(F/M)、,腐化废水、,营养缺乏等。,环境因素的促进作用：,温度、,溶解氧、,pH 值。,污水水质的影响,可溶性有机物及其种类,有机物浓度（或有机负荷）：,高负荷缺氧说、,低负荷说、,冲击负荷说。,氮磷等营养物质,痕量金属,在下列情况下通常可观察到膨胀现象：,BOD/N 及 BOD/P 很高时，特别是 N不足时；,低 pH 值，尤其是 pH 低于 4.5 时；,BOD负荷较高，如当高于 0.5kg/（kg MLSSd）时较易发生，但有时低负荷时也会发生；,进水中低分子碳水化合物过多；,水温低；,重金属等有毒物质的流入；,进水中悬浮固体量低；,溶解氧不足 l mg/L 时。,二、污泥膨胀的控制方法,当污泥膨胀后,，可针对引起膨胀的原因采取措施：,（1）,如缺氧、水温高等可加大曝气量，或降低进水量以,减轻负荷，或适当降低 MLSS 值使需氧量减少等；,（2）,如污泥负荷率过高，可适当提高 MLSS 值，以调整,负荷，必要时还要停止进水，“闷曝”一段时间；,（3）,如缺氮、磷、铁等养料，可投加硝化污泥液或氮、,磷等成分；,（4）,如 pH 值过低，可投加石灰等调节 pH 值；,（5）,若污泥大量流失，可投加 510mg/L 氯化铁或微生,物絮凝剂，帮助凝聚，刺激菌胶团生长；,（6）,也可投加漂白粉或液氯（按干污泥的 0.40.6投,加），抑制丝状菌繁殖；,（7）,也可投加石棉粉末、硅藻土、粘土等多性物质，降,低污泥指数。,一般来说，许多膨胀的原因还无法清楚地了解，而且,由于许多原因生物无法明确鉴定。,在出现膨胀先兆时，,凭借经验采取措施：,投加某种物质来增加污泥的密度或杀死过量的丝状菌,如添加铁盐（FeCl,3,5 50mg/L）、铝盐（10 100mg/L）等混凝剂以提高活性污泥的压实性来增加污泥的密度。,投加氯（1020mg/L）、H,2,O,2,（40200mg/L）等杀死或抑制比表面积较大的球衣菌等丝状菌。,调整废水的营养配比,投加尿素、铵盐、商业化肥等，使 N,P 含量控制在 BOD,5,：N：P 100：5：1。,改变曝气池结构,改变进水方式和流态,控制曝气池内的溶解氧,避免污泥的早期消化,污泥膨胀是污水处理过程中令人头痛的一个问题，引,起污泥膨胀的原因也是多方面的。,