搜索
大纲要求第九章水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理（4学时）知识点：污、废水生物处理中的人工生态系统中活性污泥、生物膜、氧化塘、沼气发酵过程中微生物生态及主要菌群的处理作用原理。重点：水污染控制与治理中微生物生态问题，活性污泥丝状膨胀产生的原因和控制方法，沼气发酵理论。难点：好氧、厌氧生物处理工程净化废水的作用机理。第一节污`废水生物处理中的生态系统一、好氧活性污泥法（一）好氧活性污泥中的微生物群落1好氧活性污泥的组成和性质好氧活性污泥是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物与污（废）水中的有机和无机固体物混凝交织在一起，形成的絮状体或称绒粒。（1）好氧活性污泥的组成：由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物与其上吸附的有机和无机固体杂质组成。（2）好氧活性污泥的性质：具有沉降性能；有生物活性；有吸附、氧化有机物的能力；它的胞外酶在水溶液中，将废水中的大分子物质水解为小分子，进而吸收到体内而被氧化分解；有自我繁殖能力。2好氧活性污泥的存在状态在完全混合式的曝气池内，总以悬浮状态存在，均匀分布在曝气池内并处于激烈运动之中从曝气池的任何一点取出的活性污泥，其微生物群落基本相同。3好氧活性污泥中的微生物群落好氧活性污泥的结构和功能的中心是能起絮凝作用的细菌形成的细菌团块，称菌胶团。在其上生长着其他微生物，如酵母菌、霉菌、放线菌、藻类、原生动物和某些微型后生动物。在曝气池内不同的营养、供氧、温度及PH等条件下，形成由最适宜增殖的絮凝细菌为中心，与多种多样的其他微生物集居所组成的一个生态系统。活性污泥的主体细菌它们多数是革兰氏阴性菌，如动胶菌属和从毛单胞菌属，还有其他的革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌。好氧活性污泥的细菌能迅速稳定污水中的有机污染物，有良好的自我凝聚力和沉降性能。活性污泥的微生物种群相对稳定，但当营养条件如污水种类、化学组成、浓度、温度、供氧、PH等环境条件改变，会导致主要细菌种群改变。4好氧活性污泥中微生物的浓度和数量常用1L活性污泥混合液中含有多少毫克恒重的干固体即MLSS表示。在一般的城市污水处理中，MLSS保持在2000～3000mg/L。工业废水生物处理中，MLSS保持在3000mg/L左右。（二）好氧活性污泥净化废水的作用机理好氧活性污泥绒粒吸附和生物降解有机物的过程分三步：1在有氧条件下，活性污泥绒粒中的絮凝性微生物吸附废水中的有机物；2活性污泥绒粒中的水解性细菌水解大分子有机物为小分子有机物，同时，微生物合成自身细胞；3其他的微生物吸收或吞食未分解彻底的有机物。（三）好氧活性污泥的几种处理工艺流程常见的有推流式活性污泥法、完全混合式活性污泥法、接触氧化稳定法、分段布水推流式活性污泥法、氧化沟式活性污泥法。工艺流程见下图：好氧活性污泥法的几种工艺流程（四）氧化塘的微生物群落及其处理废水机制1氧化塘的微生物群落氧化塘是人工的、接近自然生态系统，在氧化塘（或氧化沟）内，藻类和细菌共存于同一环境中，保持互生关系。其中还有霉菌、放线菌、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、寡毛类、软体动物、及水生植物等组成的一个生态系。2氧化塘处理废水的机理氧化塘一般用于三级深度处理用以处理生活污水和富含氮、磷的工业废水。处理机理如下：有机废水流入氧化塘，其中的细菌吸收水中溶解氧，将有机物氧化分解为水、二氧化碳、氨气、硝酸根、磷酸根、硫酸根。细菌利用自身分解含氮有机物产生的氨气和环境中的营养物合成细胞物质。藻类利用水和二氧化碳进行光合作用合成碳水化合物，在吸收氨气和硫酸根合成蛋白质，吸收磷酸根合成核酸，并繁殖新的藻体。（五）菌胶团的作用有很强的生物吸附能力和氧化分解有机物的能力。菌胶团对有机物的吸附和分解，为原生动物和微型后生动物提供了良好的生存环境。为原生动物、微后生动物提供附着场所。具有指示作用：通过菌胶团的颜色、透明度、数量、颗粒大小及结构的松紧程度可衡量好氧活性污泥的性能。（六）原生动物及微型后生动物的作用1指示作用原生动物及微型后生动物出现的先后次序是：细菌—植物性鞭毛虫—肉足类—动物性鞭毛虫—游泳型纤毛虫、吸管虫—固着型纤毛虫—轮虫。原生动物及微型后生动物的指示作用表现为以下三方面：可根据上述原生动物和微型后生动物的演替，根据它们的活动规律判断水质和污水处理程度。还可判断活性污泥培养成熟程度。根据原生动物种类判断活性污泥和处理水质的好与坏根据原生动物遇恶劣环境改变个体形态及其变化过程判断进水水质变化和运行中出现的问题。2净化作用腐生性营养的鞭毛虫通过深透作用吸收吸收污(废)水中溶解性有机物，大多数原生动物吞食有机颗粒和游离细菌及其他微小的生物，对水质净化起积极作用。3促进絮凝和沉淀作用原生生物能促使细菌发生絮凝作用。固着型纤毛虫本身有沉降性能，加上和细菌形成絮凝体，更完善了二沉池的泥水分离作用。