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1环保车间污水处理微生物培训尹红奎2018年5月2目录页CONTENTSPAGE第1节基础知识第2节微生物简介第3节废水生物处理第4节常见问题3第1节基础知识第1节1.1污水处理基本概念污水处理（物理法、物理化学法、生物法、组合法）污水处理级别一级处理：污水经过简单的物理处理后的水；二级处理：经一级处理后，在经生化处理后的出水；三级处理：又称深度处理，二级处理后的出水再经过加药、过滤、消毒等其他技术，使出水达到更高的标准。自净富营养化水体污染分类化学性污染物理性污染无机有毒物质污染水体污染分类无机物质污染需氧物质污染油类污染有机有毒物质污染悬浮物质污染热污染放射性污染1.2水质污染指标固体污染物指标需氧污染物指标pH指标BOD污水水质污染指标COD细菌总数总大肠菌群数总需氧量金属有毒有害物质有机有毒有害物质放射性物质细菌污染指标有毒物质指标1BOD是一个反映水中可生物降解的含碳有机物的含量及排到水体后所产生的耗氧影响的指标，它并不反映具体的（某一种的）有机物的含量，而只是间接地反映微生物分解的有机的总量。生物化学需氧量，简称生化需氧量•BOD5微生物在20℃条件下，对有机物经过五天的分解，有机物分解前后水中溶解氧的差值称为五日生化需氧量；2COD是在高温、有催化剂以及强酸环境等条件下，强氧化剂氧化有机物所消耗的氧的量。化学需氧量•所用的氧化剂为重铬酸钾，催化剂为硫酸银，用浓硫酸提供强酸性环境。这个氧化反应不受有机物是否能被微生物分解的影响，因而也能氧化被微生物无法分解氧化的有机物，所以CODcr值比BOD5值高；3•DO（溶解氧）溶解在水中的分子态的氧；•SV（污泥沉降比）：指氧化池中混合液沉淀30分钟后，沉淀污泥体积占混合液体积的百分数；•MLSS（混合液悬浮固体浓度）：1升氧化池污泥混合液所含干污泥的重量。以mg/L或g/L表示PH：水中H+的自然对数的负值；SS（悬浮固体）：悬浮固体，是水中位溶解的非胶态的固体物质，它们在条件合适时可以沉淀；4废水的可生化性用BOD5／CODCr值评价废水的可生化性是广泛采用的一种最为简易的方法。在一般情况下，BOD5／CODCr值愈大，说明废水可生物处理性愈好。BOD5/CODCr0.45，生化性较好；BOD5/CODCr0.30，可生化；BOD5/CODCr0.30，较难生化；BOD5/CODCr0.25，不宜生化；1.3自净现象正常情况下，当水体接纳了一定量的有机污染物后，在无人干预条件下，借助于水体自身的调节能力使污染物浓度不断降低，最后水质恢复到污染前的水平和状态，我们把水体的这种自我净化作用叫作水体自净(Selfpurification)。水体的自净能力有一定的限度，每一类水体的自净作用都有一个最大阈值即自净容量。水体的自净容量是指在水体正常生物循环中能够净化有机污染物的最大量。天然水体中的自净作用是废水生物处理技术与方法的基础水体自净原理物理净化天然水体的稀释、扩散、沉淀和挥发等作用，使污染物质的浓度降低。生物净化天然水体中的生物活动过程，使污染物质的浓度降低。特别重要的是水中微生物对有机物的氧化分解作用。化学净化天然水体的氧化还原、酸碱反应、分解、凝聚等作用，使污染物质的存在形态发生变化和浓度降低。1.3富营养化富营养化湖泊2水体富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河、湖、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。•水体中过量的氮、磷等营养物质主要来自未加处理或处理不完全的工业废水和生活污水、有机垃圾和家畜家禽粪便以及农施化肥，其中最大的来源是农田上施用的大量化肥。15微生物特点活性污泥中的微生物16第2节微生物简介第2节2.1什么是微生物微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。微生物小低简个体微小构造简单进化地位低污染物质安全物质微生物降解微生物是自然界物质循环的关键环节；体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证；帮助消化、提供必需的营养物质、组成生理屏障微生物可以为我们提供很多有用的物质；有机酸、酶、各种药物、疫苗、面包、奶酪、啤酒、酱油等等基因工程为代表的现代生物技术；微生物是人类的朋友！少数微生物也是人类的敌人！2.3微生物特点个体小、结构简、胃口大、食谱广、繁殖快、易培养、数量大、分布广、种类多、级界宽、变异易、抗性强、休眠长、起源早、发现晚微生物特点食谱广：微生物获取营养的方式多种多样，其食谱之广是动植物完全无法相比的！纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、各种有机物均可被微生物作为粮食微生物特点繁殖快：24小时后：4722366500万亿个后代，重量达到：4722吨48小时后：2.2×1043个后代，重量达到2.2×1025吨相当于4000个地球的重量！大肠杆菌一个细胞重约10–12克，平均20分钟繁殖一代一头500kg的食用公牛，24小时生产0.5kg蛋白质,而同样重量的酵母菌，以质量较次的糖液（如糖蜜）和氨水为原料，24小时可以生产50000kg蛋白质。微生物特点易培养：很多细菌都可以非常方便地进行人工培养！数量大：在自然界中（土壤、水体、空气，动植物体内和体表）都生存有大量的微生物！分析表明，微生物占地球生物总量的60%！微生物特点易变异：个体小、结构简、且多与外界环境直接接触繁殖快、数量多短时间内产生大量的变异后代突变率：10-5–10-10微生物与外界环境直接紧密接触,易受环境作用与变化的影响,发生突变。2.6微生物的生长环境微生物要求的营养物质必须包括组成细胞的各种原料和产生能量的物质，主要有：水、碳素营养源、氮素营养源、无机盐及生长因素。影响微生物生长的环境因素微生物的营养温度pH溶解氧有毒物质微生物生长繁殖所需的营养物质主要有水、碳源、氮源、无机盐和生长因子等。1.水水是各种生物细胞必需的。水是良好的溶剂，微生物的新陈代谢过程中的一切生化反应都离不开水的作用。2.碳源碳源是合成菌体成分的原料，也是微生物获取能量的主要来源。整体上看来，微生物可以利用的碳源范围极广，分为有机碳源和无机碳源两大类。凡必须利用有机碳源的微生物就是异养微生物，凡能利用无机碳源的微生物就是自养微生物。糖类是最广泛利用的碳源。微生物的营养3.氮源氮源主要是供给合成菌体结构的原料，很少作为能源利用。与碳源相似，微生物作为一个整体来说，能利用的碳源种类十分广泛。某些微生物（如固氮菌）能利用空气中分子态的氮或利用无机氮化物如铵盐、硝酸盐合成有机氮化物。4.无机盐类无机盐主要可为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素。微生物需要的无机盐类很多，主要有P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe等，其主要功能为构成菌体成分；调节渗透压；作为某些酶的成分，并能激活酶的活性等。5.生长因子有些微生物虽然供给它适合的碳源氮源和无机盐类，仍不能生长，还要供给一定量的所谓“生长因子”。其种类很多，主要是氨基酸、蛋白质、维生素等。微生物的营养2.6微生物的生长环境影响微生物生长的环境因素微生物的营养温度pH溶解氧有毒物质各类微生物所生长的温度范围不同，约为5℃～80℃。此温度范围，可分为最低、最高和最适生长温度（是指微生物生长速度最快时温度）。依微生物适应的温度范围，微生物可以分为中温性（20～45℃）、好热性（高温性）（45℃以上）和好冷性（低温性）（20℃以下）三类。当温度超过最高生长温度时，会使微生物的蛋白质迅速变性及酶系统遭到破坏而失活，严重者可使微生物死亡。低温会使微生物代谢活力降低，进而处于生长繁殖停止状态，但仍保存其生命力。温度对微生物的影响从微生物整体来看:生长的温度范围一般在-10℃~100℃极端下限为-30℃，极端上限为105~300℃对于特定的某一种微生物：只能在一定温度范围内生长，在这个范围内，每种微生物都有自己的生长温度三基点，即最低、最适、最高生长温度2.6微生物的生长环境影响微生物生长的环境因素微生物的营养温度pH溶解氧有毒物质不同的微生物有不同的pH适应范围。细菌、放线菌、藻类和原生动物的pH适应范围是在4～10之间。大多数细菌适宜中性和偏碱性（pH＝6.5～7.5）的环境。废水生物处理应保持最适pH范围(6～9)。当废水的pH变化较大时，应设置调节池，使进入反应器（如曝气池）的废水，保持在合适的pH范围。2.6微生物的生长环境影响微生物生长的环境因素微生物的营养温度pH溶解氧有毒物质溶解氧是影响生物处理效果的重要因素。好氧微生物处理的溶解氧一般以2～4mg/L为宜。氧浓度对微生物的影响2.6微生物的生长环境影响微生物生长的环境因素微生物的营养温度pH溶解氧有毒物质在工业废水中，有时存在着对微生物具有抑制和杀害作用的化学物质。其毒害作用主要表现在细胞的正常结构遭到破坏以及菌体内的酶变质，并失去活性。在废水生物处理时，对这些有毒物质应严加控制，但毒物浓度的允许范围，需要具体分析。2.7污水处理系统中的微生物细菌类真菌类原生动物后生动物种类很多。最具代表性的为假单孢菌属，利用有机物作为氮源和碳源。腐生或寄生的丝状菌，丝状菌的异常增殖是导致活性污泥膨胀的主要原因。有肉足虫、鞭毛虫和纤毛虫。原生动物不断摄取水中的游离细菌，起到进一步净化水质的作用。—轮虫。轮虫的出现被认为是水质稳定的标志。污水处理过程中微生物生态系统污水处理构筑物中的细菌类、原生动物和后生动物等组成了具有一定食物链关系的微生物生态系统。原生动物：一次捕食者和污水净化的二次承担者细菌类：污水处理的主要承担者后生动物：第二捕食者污水处理系统中微生物35第3节废水生物处理第3节3.1生物处理工艺分类所有的污水生物处理系统都是人工生态系统＝生物群落＋环境条件对于一个具体的污水生物处理系统而言，我们需要关注：作用者＋作用对象＋环境条件根据微生物与氧的关系分为好氧处理和厌氧处理两大类；根据微生物在构筑物中处于悬浮状态或固着状态，分为活性污泥法和生物膜法。3.2废水的好氧生物处理概念：在有游离氧（分子氧）存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化。微生物利用废水中存在的有机污染物（以溶解状与胶体状的为主），作为营养源进行好氧代谢。废水中有机物好氧微生物O2无机物，随水排出微生物细胞物质有机物少有机物充足菌体死亡微生物增多与废水分离通过物理凝聚作用在沉淀池中沉淀下来有机物被降解历程•不同形式的有机物被生物降解的历程也不同：•一方面：结构简单、小分子、可溶性物质，直接进入细胞壁；结构复杂、大分子、胶体状或颗粒状的物质，则首先被微生物吸附，随后在胞外酶的作用下被水解液化成小分子有机物，再进入细胞内。•另一方面：有机物的化学结构不同，其降解过程也会不同，如：糖类；脂类；蛋白质好氧处理对废水水质的要求•溶解氧：废水中的溶解氧应在0.3～2mg/L之间，此时好氧菌和兼性菌都能进行好氧呼吸•pH值：对好氧的处理，pH值应在6～9之间•温度：水温在20℃～40℃之间最为合适•微生物生长必须的营养：微生物生长所需的六大营养元素：碳、氮、能源、生长因子(维生素)、无机盐(钾、钙、镁、铁等)、水活性污泥法：也称曝气法。是以废水中的有机污染物为培养基，在人工曝气充氧条件下对各种微生物群体进行混合连续培养，使之形成活性污泥。利用活性污泥在水中的凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀作用，去除有机废水中的污染物的处理方法。活性污泥：是在曝气状态下由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物(兼有少量的厌氧微生物)与污(废)水中有机的和无机固体物混凝交织在一起，形成的絮状体或称绒粒。活性污泥法活性污泥图片活性污泥基本特征在显微镜下呈不规则椭圆状，在水中呈“絮状”基本特性含水率99%相对密度1.002~1.006具沉降性；具生物活性：吸附氧化，自我繁殖絮体大小为0.02—0.2mm具一定pH缓冲能力形状正常呈棕褐色，但会随进水颜色、曝气程度而变（如发黑为曝气不足，发黄为曝气过度，白色说明无机物过多）颜色活性污泥中的微生物好氧活性污泥的存在状态完全混合式：以悬浮状态存在