生物处理

第三章生物处理法废水的生物处理的方法很多根据微生物与氧的关系可分为好氧处理和厌氧处理。根据微生物在构筑物中处于悬浮状态或固着状态，可分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥和生物膜是净化污（废）水的工作主体。活性污泥是由细菌、原生动物等微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一起形成的具有吸附分解有机物质能力的絮状体。生物膜附着在填料上呈薄膜状的活性污泥一、好氧活性污泥法活性污泥法又称曝气法，是以废水中的有机污染物作为培养基（底物），在人工曝气充氧的条件下，对各种微生物群体进行混合连续培养，使之形成活性污泥。并利用活性污泥在水中的凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用，去除废水中的有机污染物的废水处理方法。活性污泥法的基本流程后处理生物处理（二级处理）化学营养物曝气池沉淀池污泥回流净水外排预处理（一级处理）污泥及余渣消化罐活性污泥情况活性污泥1.概念：在有氧的条件下借好氧微生物的作用处理废水。又叫废水生物处理。废水中有机物好氧微生物无机物，随水排出微生物细胞物质有机物充足微生物增多有机物少菌体死亡与废水分离O2通过物理凝聚作用在沉淀池中沉淀下来。（一）废水的好氧生物处理概述2.废水好氧生物处理作用对象●溶解的有机物——直接渗入细胞内被吸收●固体的、胶体的有机物——间接吸收附在菌体外，由细菌所分泌的胞外酶分解为溶解性物质，渗入细胞。3.废水好氧生物处理的优缺点●优点：无臭气、时间短。条件适宜可除去BOD580～90％●缺点：设备复杂4.废水好氧生物处理的方法活性污泥法★生物膜法★（生物滤池法、生物转盘法）氧化塘（生物塘）法、污水灌溉。活性污泥法：利用活性污泥中的活性微生物对污水中的有机物进行氧化、分解，从而使污水净化的方法——自然界水体自净的（强化）模拟。生物膜法：使微生物在固体介质表面（滤料或某些载体）生长、繁殖，形成膜状活性污泥（生物膜），当污水与之接触时，生物膜上的微生物摄取污水中的有机物为营养，从而使污水得以净化的方法。——自然界土壤自净的（强化）模拟。什么是活性污泥？活性污泥中起主要作用的是什么物质？？曝气池中形成的污泥（土壤微生物群）！菌胶团！活性污泥法是一种应用最广的废水好氧生物处理技术（二）好氧活性污泥法中的微生物1.什么是好氧活性污泥好氧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。活性污泥的形成是一种自然现象。例如，如果向一桶含粪便污水中不断地加入空气，并持续维持水中的溶解氧，那末经过一段时间后，就会产生褐色絮花状的泥粒，在显微镜下会看到，污泥里充满了各种各样的微生物，这就是典型的好氧活性污泥。微生物在设备中呈悬浮状态2.好氧活性污泥的组成和性质（1）组成好氧微生物和兼性厌氧微生物(兼有少量的厌氧微生物)与其上吸附的有机的和无机的固体杂质组成。活性污泥由四部分组成（1）Ma——活性污泥微生物；（2）Me——活性污泥代谢产物；（3）Mi——活性污泥吸附的难降解惰性有机物；（4）Mii——活性污泥吸附的无机物。显微镜下的活性污泥（2）活性污泥的性质颜色黄褐色状态似矾花絮绒颗粒味道土腥味相对密度含水率：99.2～99.6％曝气池混合液：1.002～1.003回流污泥：1.004～1.006粒径0.02～0.2mm20～100cm2/mL比表面积3、好氧活性污泥的存在状态完全混合式曝气池中，以悬浮状态存在，池内任一点，微生物群落基本相同；推流式曝气池中，各区段之间的微生物种群和数量有差异，随推流方向微生物种类依次增多，在区段内各点微生物群落基本相同栖息着的微生物4、活性污泥的组成大量的细菌真菌原生动物后生动物活性污泥中栖息的微生物以好氧微生物为主，以细菌为主体（净化污水的第一承担者），还有酵母菌、放线菌、霉菌以及原生动物和后生动物。活性污泥中细菌含量一般在107～108个/mL；原生动物103个/mL，原生动物中以纤毛虫居多数，固着型纤毛虫可作为指示生物，固着型纤毛虫如钟虫、等枝虫、盖纤虫、独缩虫、聚缩虫等出现且数量较多时，说明培养成熟且活性良好。（1）细菌：净化污水的第一承担者，即主要承担者①异养型原核细菌（107～108个/mL）；②特征：G=20～30min，结合成菌胶团的絮凝体状团粒（2）真菌：微小的腐生或寄生丝状菌，具有分解有机物的功能。若大量繁殖则会引起污泥膨胀。（3）原生动物：肉足虫、鞭毛虫、纤毛虫等。通过辨认原生动物的种类，能够判断处理水质的优劣，它是一种指示性生物。原生动物摄食水中的游离细菌，是细菌的首次捕食者，它是污水净化的第二承担者。（4）后生动物：主要是轮虫，它在活性污泥中不经常出现，轮虫的出现是水质稳定的标志。后生动物是细菌的第二捕食者。活性微生物的分类及作用活性污泥中有机成分主要由微生物及其代谢产物构成。这些微生物群体构成了一个相对稳定的微型生态系统。高效的活性污泥应具有以下几个特征：①活性污泥具有很强的吸附能力。②活性污泥具有很强的有机物降解能力。③活性污泥具有良好的沉降性能。中心是能起絮凝作用的细菌形成的菌胶团，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(轮虫及线虫等)。A．菌胶团在微生物学领域里，将动胶菌属形成的细菌团块称为菌胶团。在水处理工程领域内，则将所有具有荚膜或粘液的絮凝性细菌互相絮凝聚集成的菌胶团块都称为菌胶团。5．好氧活性污泥的微生物群落好氧活性污泥的结构和功能的中心是菌胶团。在其上面生长有其他微生物，如酵母菌、霉菌、放线菌、藻类、原生动物及微型后生动物等。多个菌体外面的荚膜物质互相融合，连为一体，组成共同的荚膜，菌体包埋其中，即成为菌胶团。［菌胶团＋吸附物（物质、其他微生物）＝活性污泥］提问：菌胶团有哪些功能？①吸附和氧化分解有机物；菌胶团是细菌的存在形式，细菌占到活性污泥中微生物总量的99%,有107～108个/ml，他们是生物处理的主力军，一旦菌胶团受到各种因素的影响和破坏，则活性污泥法对有机物去除率明显下降，甚至无去除能力。②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；例如菌胶团本身为原生动物、微型后生动物提供附着场所；菌胶团中的细菌可以去除毒物、自身作为动物食料。a.菌胶团的功能区分新老菌胶团新生的菌胶团：颜色较浅，无色透明，有旺盛的生命力，氧化分解有机物的能力强。老化的菌胶团：吸附了许多杂质，颜色较深，看不到细菌单体，像一团烂泥似的，生命力较差。③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。c.菌胶团中的细菌菌胶团中的细菌来源于土壤、水和空气。它们多数是革兰氏阴性菌，如动胶菌属和丛毛单胞菌属，它们可占70％，生活污水好氧处理时菌胶团中的主要细菌见下表细菌名称细菌名称细菌名称动胶团属(优势菌)短杆菌属微球菌属丛毛单胞菌属(优势菌)固氮菌属黄杆菌属产碱杆菌属(较多)亚硝化单胞菌属无色杆菌属棒状杆菌属(较多)假单胞菌属节杆菌属芽孢杆菌属病原细菌（偶尔）大肠埃希氏菌产气杆菌属B．活性污泥中的其它微生物在菌胶团上层居住的是放线菌、真菌及原生动物、后生动物。它们的数量相比较细菌而言要少得多，通常包括少量的球衣菌、诺卡氏菌、发硫菌、头孢霉、地霉菌、酵母菌等，以及原生动物中的钟虫、盖纤虫、等枝虫、草履虫和原生动物中的轮虫。这些微生物与菌胶团细菌构成了稳定的生态体系，它们之间存在着复杂的相互关系，它们的种类、数量随营养条件(废水种类、化学组成、浓度)、温度、供氧、pH等环境条件改变也在不停的发生着变化。活性污泥原生动物（1）混合液悬浮固体浓度(mg/L)混合液悬浮固体是指曝气池中废水和活性污泥共同的混合液体的悬浮固体浓度。用MLSS表示。MLSS=Ma+Me+Mi+Mii（2）混合液挥发性悬浮固体浓度(mg/L)混合液悬浮固体中的有机物量称为混合液体挥发性悬浮固体（MLVSS），用它表示活性污泥微生物量比用MLSS更为切合实际。MLVSS=Ma+Me+MiMLVSS与MLSS有一定的比值，例如生活污水的比值为0.75左右。6．好氧活性污泥中的微生物浓度和数量•（3）SV(SolidVolume、30分钟沉降比)指曝气池混合液在量筒中静止30min后，污泥所占体积与原混合液体积的比值。正常的活性污泥沉降30min后，可接近其最大的密度，故在正常运行时，SV％大致反映了反应器中的污泥量，可用于控制污泥排放。一般曝气池中SV％正常值为20%～30%。SV％的变化还可以及时反映污泥膨胀等异常情况。所以SV％是控制活性污泥法运行的重要指标。•（4）SVI(SolidVolumeIndex、污泥体积指数)污泥体积指数指曝气池混合液经30min静止沉降后的浓污泥中，每1g干污泥所占的体积，单位为ml/g。SVI反应的是经过沉淀浓缩后的污泥浓度。SVI＝混合液30min沉降后污泥容积／污泥干重＝（ＳＶ％×１００）/MLSSＳＶＩ反映了污泥的松散程度和凝聚性能，ＳＶＩ过低，说明污泥颗粒细小紧密，无机物多，微生物数量少，此时污泥缺乏活性和吸附能力。ＳＶＩ过高则说明污泥结构松散，难于沉淀分离，即将膨胀或已经发生膨胀。SVI100污泥沉降性能较好100SVI200污泥沉降性能一般200SVI污泥沉降性能差正常情况下：城市生活污水处理设施中的SVI在50~150之间；SVI过高、过低意味着什么？•（5）污泥负荷(SludgeLoading)污泥负荷是反应器设计和运行的一个重要参数，它指单位活性污泥每天所能去除的5日生化需氧量，单位是kgBOD/kgMLSS.d。污泥负荷又叫F/M比，即养料（Food）与活性污泥（MLVSS）之间的比值，养料即BOD。进行工程设计时，对于污泥负荷的选择需要考虑预期运行的处理效率和出水效果、曝气量、泥龄等参数。低污泥负荷0.1-0.25kgBOD5/kgMLSS·dBOD去除率90～95%常规污泥负荷0.3-0.6kgBOD5/kgMLSS·dBOD去除率85～98%高污泥负荷1.0-5.0kgBOD5/kgMLSS·dBOD去除率50～60%•（6）容积负荷容积负荷是反应器设计和运行的一个重要参数，它指单位反应器容积内每天所能去除的5日生化需氧量，单位是kgBOD/立方米.天。容积负荷是衡量实际生化处理过程中处理效率的重要指标，直接关系到工程的投资总额、占地面积大小等环节。容积负荷与污泥负荷之间的关系？1.净化废水的作用机理①生物絮凝②生物吸附③生物氧化④沉淀作用（二）好氧活性污泥净化废水的作用机理好氧活性污泥净化废水的作用机理吸附吸收氧化合成摄食吞食氧化合成污染物质SSDSSS活性污泥颗粒新活性污泥颗粒活性污泥中的微型动物DSCO2、H2O、NH3SO42-、PO43-CO2、H2O、NH3SO42-、PO43-新的微型动物处理水2.生物吸附、降解有机物的过程①在有氧条件下，絮凝性微生物吸附废水中的有机物；②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；溶解性有机物直接被细菌吸收并被氧化分解而无机化；③其它的微生物吸收或吞食未分解彻底的有机物。上一页下一页本章目录1.指示作用微生物出现的先后次序是：细菌→植物性鞭毛虫→肉足类(变形虫)→动物性鞭毛虫→游泳型纤毛虫→固着型纤毛虫→轮虫。(1)根据微生物的演替判断水质和污水处理程度及判断活性污泥培养成熟程度（三）原生动物及微型后生动物的作用活性污泥培养初期活性污泥培养中期活性污泥培养成熟期鞭毛虫游泳型纤毛虫、鞭毛虫钟虫等固着型纤毛虫、楯纤虫、轮虫(2)根据原生动物种类判断活性污泥和处理水质的好与坏固着型纤毛虫、轮虫等出现，说明活性污泥正常、出水水质好；草履虫属、眼虫属等出现，说明活性污泥结构松散，出水水质差；线虫出现则说明缺氧。(3)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渗透作用吸收污水中溶解性有机物；动物性原生动物、微型后生动物吞食有机颗粒和游离细菌及其他微