教学用_水环境污染控制与治理的生态工程及微生物原理

1、第三章第三章 水环境污染控制水环境污染控制与治理的生态工程与治理的生态工程及微生物原理及微生物原理内容提要 了解好氧活性污泥的组成、性质，掌握其净化废水的作用机理。 理解原生和微型后生动物在污水处理过程中的作用，掌握好氧活性污泥的培养方法。 了解活性污泥丝状膨胀的成因及控制对策。 掌握厌氧消化甲烷发酵的理论，了解光合细菌处理高浓度有机废水、含硫酸盐废水的厌氧微生物处理方法及原理。重点、难点、授课学时重 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授课学时：3学时一、好氧活性污泥法一、好氧活性污泥法

2、“ “水体自净水体自净”人人工强化工强化 P223 P223 （一）好氧活性污泥中的微生物（一）好氧活性污泥中的微生物 1. 好氧活性污泥的组成和性质好氧活性污泥的组成和性质 是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物（兼有少量厌氧微生物）与污（废）水中的有机和（兼有少量厌氧微生物）与污（废）水中的有机和无机固体物混凝交织在一起所形成的无机固体物混凝交织在一起所形成的絮状体。絮状体。 好氧处理、厌氧处理好氧处理、厌氧处理活性污泥法、生物膜法活性污泥法、生物膜法第一节第一节 污、废水生物处理中的生态系统污、废水生物处理中的生态系统分类分类具有活性的微生物群体

3、具有活性的微生物群体( (M Ma a) )；微生物自身氧化的残留物微生物自身氧化的残留物( (M Me e) )；原污水挟入的不能为微生物降解的惰性有机物质原污水挟入的不能为微生物降解的惰性有机物质( (M Mi i) )；原污水挟入的无机物质原污水挟入的无机物质( (M Miiii) )MLSS= Ma+ Me+ Mi+ MiiMLSS= Ma+ Me+ Mi+ Mii(1)活性污泥的组成：微生物(好氧、兼性及少量厌氧)+固体杂质(有机和无机)(2)活性污泥的特征形态 在显微镜下呈不规则椭圆状，在水中呈“絮状”。颜色 正常呈黄褐色，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

4、过度）。理化性质 =1.0021.006，含水率99%，直径大小0.020.2mm，表面积20100cm2/ml，pH值约6.7，有较强的缓冲能力。其固相组分主要为有机物，约占7585%。2好氧活性污泥的存在状态好氧活性污泥的存在状态 在在完全混合式完全混合式曝气池中，均匀分布曝气池中，均匀分布 在在推流式推流式曝气池内，随推流方向而有变化。曝气池内，随推流方向而有变化。 显微镜下的显微镜下的活性污泥活性污泥3 3好氧活性污泥的微生物群落好氧活性污泥的微生物群落 P224 P224 结构和功能的中心：结构和功能的中心：菌胶团菌胶团 在其上面生长有其他微生物，如在其上面生长有其他微生物，如酵母菌

5、、霉酵母菌、霉菌、放线菌、藻类、原生动物菌、放线菌、藻类、原生动物及及微型后生动物微型后生动物等。等。 活性污泥的主体细菌：活性污泥的主体细菌：多为多为G G，如动胶菌属如动胶菌属和丛毛单胞菌属。和丛毛单胞菌属。 4 4好氧活性污泥中微生物的浓度和数量好氧活性污泥中微生物的浓度和数量 (1) (1) MLSS，即混合液悬浮固体浓度即混合液悬浮固体浓度 表示表示在单位容积混合液内所含有的活性污在单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物质的总质量，单位以泥固体物质的总质量，单位以mg/Lmg/L。MLSSMLSSM Ma aM Me eM Mi iM Miiii城市污水处理城市污水处理MLSS在在2

6、0003000mg/L工业废水工业废水MLSS在在3000 mg/L左右左右高浓度工业废水高浓度工业废水MLSS在在30005000 mg/L。 (2) MLVSS，即混合液挥发性悬浮固体浓度即混合液挥发性悬浮固体浓度指混合液活性污泥中有机固体物质的浓指混合液活性污泥中有机固体物质的浓度，单位为度，单位为mg/L。MLVSSMLVSSM Ma aM Me eM Mi i1ml好氧活性污泥中的细菌数在好氧活性污泥中的细菌数在107108个。个。( (二二) )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225225 主要有两方面的作用：主要有两方面的作用：吸附吸附有机物有机物 降

7、解降解有机物有机物 在有氧条件下，絮凝性微生物在有氧条件下，絮凝性微生物吸附吸附废水中的有废水中的有机物机物初期吸附去除：初期吸附去除： 污水与活性污泥接触污水与活性污泥接触510min，污水中大部分污水中大部分有机物有机物(70%以上的以上的BOD，75%以上以上COD)迅速被去迅速被去除。此时的去除并非降解，而是被污泥吸附，粘着除。此时的去除并非降解，而是被污泥吸附，粘着在生物絮体的表面，这种由物理吸附和生物吸附交在生物絮体的表面，这种由物理吸附和生物吸附交织在一起的初期高速去除现象叫织在一起的初期高速去除现象叫初期吸附初期吸附。 水解性细菌水解大分子有机物为小分子有水解性细菌水解大分子有

8、机物为小分子有机物，同时微生物合成自身细胞；机物，同时微生物合成自身细胞； 其它的微生物吸收或吞食未分解彻底的有其它的微生物吸收或吞食未分解彻底的有机物。机物。A 推流式活性污泥法 回 流 污 泥进 水曝 气 池剩 余 污 泥沉 淀 池出 水B 分段布水推流式活性污泥法 回 流 污 泥进 水曝 气 池剩 余 污 泥沉 淀 池出 水C 完全混合式活性污泥法回 流 污 泥进 水曝 气 池剩 余 污 泥沉 淀 池出 水D 氧化沟活性污泥法 氧 化 沟回 流 污 泥进 水充 气 刷剩 余 污 泥沉 淀 池出 水Carrousel氧化沟Orbal型氧化沟型氧化沟1E 序批式间歇曝气法(SBR) IV 排

9、水阶段I 进水阶段II 反应阶段III 沉淀阶段V 待机阶段SBR法的五个运行阶段F 接触氧化稳定法 稳 定 池进 水接 触 氧 化 池剩 余 污 泥回 流 污 泥沉 淀 池出 水（四）氧化塘中的微生物群落及其处理废水机制（四）氧化塘中的微生物群落及其处理废水机制1.氧化塘中的微生物群落氧化塘中的微生物群落 氧化塘是人工的、接近自然的生态系统，氧化塘是人工的、接近自然的生态系统，在氧化塘内，在氧化塘内，藻类藻类和和细菌细菌共存在同一环境中，共存在同一环境中，保持保持互生关系互生关系 P228图图。其中还有霉菌、放线菌、原生动物、轮虫、其中还有霉菌、放线菌、原生动物、轮虫、线虫、软体动物及水生动

10、物等组成的一个生态线虫、软体动物及水生动物等组成的一个生态系，其食物链与自然水体基本相同。系，其食物链与自然水体基本相同。2.氧化塘处理废水的机理氧化塘处理废水的机理 一般用于三级深度处理，用于处理生活污水和富一般用于三级深度处理，用于处理生活污水和富含氮、磷的工业废水。含氮、磷的工业废水。 机理：有机废水流入氧化塘，其中的机理：有机废水流入氧化塘，其中的细菌细菌吸收水吸收水中溶解氧，将有机物氧化分解为中溶解氧，将有机物氧化分解为H H2 2O O、COCO2 2、NHNH3 3、NONO3 3- -、POPO4 43-3-、SOSO4 42-2-。细菌利用自身分解含氮有机物。细菌利用自身分解

11、含氮有机物产生的产生的NHNH3 3和环境中的营养物合成细胞物质。和环境中的营养物合成细胞物质。藻类藻类利用利用H H2 2O O和和COCO2 2进行光合作用合成碳水化合进行光合作用合成碳水化合物，再吸收物，再吸收NHNH3 3和和SOSO4 42-2-合成蛋白质、吸收合成蛋白质、吸收POPO4 43-3-合成合成核酸，同时释放氧气，并繁殖新藻体。核酸，同时释放氧气，并繁殖新藻体。（五）菌胶团的作用（五）菌胶团的作用 P227 菌胶团的定义：狭义、广义 （1 1）对有机物进行吸附和氧化分解）对有机物进行吸附和氧化分解 （2 2）为原生动物和微型后生动物提供良好的）为原生动物和微型后生动物提供

12、良好的生存环境生存环境 （3 3）为原生动物提供附着场所）为原生动物提供附着场所 （4 4）具有指示作用）具有指示作用( (颜色、透明度、疏密等颜色、透明度、疏密等) )1. 指示作用 微生物出现的先后次序是：细菌微生物出现的先后次序是：细菌植物性植物性鞭毛虫鞭毛虫肉足类肉足类(变形虫变形虫)动物性鞭毛虫动物性鞭毛虫游游泳型纤毛虫泳型纤毛虫固着型纤毛虫固着型纤毛虫轮虫。轮虫。(1) (1) 根据微生物的演替判断水质和污水处理程度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及判断活性污泥培养成熟程度 活性污泥培养活性污泥培养初期初期 活性污泥培养活性污泥培养中期中期 活性污泥

13、培养活性污泥培养成熟期成熟期 鞭毛虫鞭毛虫游泳型纤毛虫、游泳型纤毛虫、鞭毛虫鞭毛虫 钟虫等固着型纤毛虫、钟虫等固着型纤毛虫、楯纤虫、楯纤虫、轮虫轮虫 (2) 根据原生动物种类判断活性污泥和处理水质的根据原生动物种类判断活性污泥和处理水质的好与坏好与坏v 固着型纤毛虫、轮虫固着型纤毛虫、轮虫等出现，说明活性污泥正常、出等出现，说明活性污泥正常、出水水质好；水水质好；v 草履虫属、眼虫草履虫属、眼虫属等出现，说明活性污泥结构松散，出属等出现，说明活性污泥结构松散，出水水质差；水水质差；v 线虫线虫出现则说明缺氧。出现则说明缺氧。(3) (3) 根据原生动物遇恶劣环境改变个体形态及其根据原生动物遇恶

14、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。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P230表3（科益实验）v腐生性营养的鞭毛虫通过渗透作用吸收污水中溶解性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；有机物；v动物性原生动物、微型后生动物吞食有机颗粒和游离动物性原生动物、微型后生动物吞食有机颗粒和游离细菌及其他微小生物；细菌及其他微小生物；3. 促进絮凝和沉淀作用 v原生动物分泌一定的粘液物协同和促使细菌发生絮凝原生动物分泌一定的粘液物协同和促使细菌发生絮凝作用；作用；v钟虫等固着型原生动物的尾柄周围分泌粘性物质，许钟虫等固着型原生动物的尾柄

15、周围分泌粘性物质，许多尾柄交织粘集在一起和细菌凝聚成大的絮体。多尾柄交织粘集在一起和细菌凝聚成大的絮体。1. 间歇式曝气培养 不同水质的活性污泥(1)菌种来源：菌种来源： 取自污水处理厂的活性污泥；取自污水处理厂的活性污泥； 取自不同水质废水处理厂的活性污泥；取自不同水质废水处理厂的活性污泥； 取自相同水质废水处理厂的活性污泥；取自相同水质废水处理厂的活性污泥； 取自本厂集水池或沉淀池的下脚污泥或本厂取自本厂集水池或沉淀池的下脚污泥或本厂污水长期流经的河流淤泥经扩大培养后备用。污水长期流经的河流淤泥经扩大培养后备用。 (2) 驯化驯化 :用间歇式曝气培养法驯化 进低浓度废水培养曝气23h，沉淀

16、1h，倾去上清液再进同浓度的新鲜废水，继续曝气培养。每一浓度运行37d 调高一个浓度，如同前一个浓度的操作方法运行逐级提高废水浓度，一直到原废水浓度为止 (3) 培养：将驯化好的活性污泥改用连续曝培养：将驯化好的活性污泥改用连续曝气培养法继续培养。气培养法继续培养。v 菌胶团结构紧密，以钟虫等固着型纤毛虫为主，有轮虫出现；v SV30达50以上；v SVI在100mL/g左右，钟虫等固着型纤毛虫大量出现。(4) 运行运行2. 连续曝气培养 相同水质的活性污泥接种适量活性污泥，维持DO=1mg/L左右，闷曝几天；以小流量进入，每调整一个流量梯度要维持一周的运行时间；随着进水流量逐渐增大，DO的浓

17、度要逐渐提高；当进水达到设计流量时，工业废水进水BOD5在200300mg/L，MLSS维持在3000mg/L左右，DO维持在23mg/L为好；若生活污水的进水BOD5在150250mg/L，MLSS维持在2000mg/L左右，DO维持在12mg/L。 二、好氧生物膜法二、好氧生物膜法“土地自净土地自净”人工强化人工强化 好氧生物膜法的构筑物有：普通滤好氧生物膜法的构筑物有：普通滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池，池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池，以及生物转盘、接触氧化法（即浸没以及生物转盘、接触氧化法（即浸没式滤池法）等。式滤池法）等。 生 物 转 盘生物滤池生物滤池（一）好氧生物膜中的微生

18、物（一）好氧生物膜中的微生物 1 1好氧生物膜好氧生物膜 P232P232图图 好氧生物膜是由多种多样的好氧微生物和兼性好氧生物膜是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物厌氧微生物粘附在生物滤池滤料上或生物转盘盘片粘附在生物滤池滤料上或生物转盘盘片上上的一层带粘性、薄膜状的微生物混合群体。是生的一层带粘性、薄膜状的微生物混合群体。是生物膜法净化污水的工作主体。物膜法净化污水的工作主体。2 2好氧生物膜中的微生物及其功能好氧生物膜中的微生物及其功能 生物膜生物生物膜生物：以菌胶团为主；净化和降解作用；：以菌胶团为主；净化和降解作用； 膜面生物：膜面生物：固着型纤毛虫和游泳型纤毛虫，起促进固着型纤

19、毛虫和游泳型纤毛虫，起促进滤池净化速度，提高整体效率的作用；滤池净化速度，提高整体效率的作用； 滤池扫除生物滤池扫除生物：轮虫、线虫、寡毛类的沙蚕、票页：轮虫、线虫、寡毛类的沙蚕、票页体虫等，起去除滤池内的污泥、防止污泥积聚和堵塞体虫等，起去除滤池内的污泥、防止污泥积聚和堵塞的功能的功能。3 3好氧生物膜的结构好氧生物膜的结构 好氧生物膜在滤池内分布不同于活性污泥，好氧生物膜在滤池内分布不同于活性污泥，生物膜附着在滤料上不动，废水自上而下淋洒生物膜附着在滤料上不动，废水自上而下淋洒在生物膜上。在生物膜上。在滤池的不同高度位置，由于微生物得到在滤池的不同高度位置，由于微生物得到的营养不同，造成微

20、生物种类和数量的不同。的营养不同，造成微生物种类和数量的不同。因此生物相是分层的。因此生物相是分层的。滤滤扫扫生生物物膜膜面面生生物物膜膜生生物物23mm0.3mm好氧区好氧区横向横向纵向纵向各不各不相同相同生物滤池（塔）中的分层特征表生物滤池（塔）中的分层特征表 上上层层 中中层层 下下层层 营营养养物物 浓浓度度高高 上上层层微微生生物物的的代代谢谢产产物物及及较较低低的的有有机机物物浓浓度度 有有 机机 物物 浓浓 度度 很很低低，低低分分子子上上层层微微 生生 物物 的的 代代 谢谢产产物物较较多多 微微生生物物种种类类 细细菌菌及及少少数数鞭鞭毛毛虫虫 菌菌胶胶团团、浮浮游游球球衣衣

21、菌菌、鞭鞭毛毛虫虫、变变形形虫虫、豆豆形形虫虫、肾肾形形虫虫等等 菌菌胶胶团团、浮浮游游球球衣衣菌菌、钟钟虫虫为为主主的的 固固 着着 型型 纤纤 毛毛虫虫 和和 少少 数数 游游 泳泳型型纤纤毛毛虫虫 相当于多污带相当于中污带相当于寡污带生物填料投加量投加量 普通接触氧化普通接触氧化 水解调节池水解调节池 好氧或厌氧流化床好氧或厌氧流化床 好氧好氧 好氧好氧 或厌生物塘或厌生物塘 或厌氧滤池或厌氧滤池 反应池体积反应池体积% 8% 813 5 1513 5 1525 325 35 405 4060 60 生物填料上的生物膜4.好氧生物膜的净化作用机理好氧生物膜的净化作用机理 上层生物膜中的生

22、物膜生物和生物膜面生上层生物膜中的生物膜生物和生物膜面生物吸附废水中的大分子有机物，将其水解为小物吸附废水中的大分子有机物，将其水解为小分子有机物。分子有机物。 代谢产物流向下一层，被下一层的生物膜代谢产物流向下一层，被下一层的生物膜生物吸收氧化。分解为二氧化碳和水。生物吸收氧化。分解为二氧化碳和水。 老化的生物膜和游离细菌被滤池扫除生物老化的生物膜和游离细菌被滤池扫除生物吞食。吞食。4.好氧生物膜的净化作用机理好氧生物膜的净化作用机理有机物从流动水中通过扩散作用转移到附着水中去，有机物从流动水中通过扩散作用转移到附着水中去，同时氧也通过流动水、附着水进入生物膜的好氧层；同时氧也通过流动水、附

23、着水进入生物膜的好氧层；生物膜中的有机物进行好氧分解；代谢产物如生物膜中的有机物进行好氧分解；代谢产物如COCO2 2、H H2 2O O等无机物沿相反方向排至流动水层及空气中；等无机物沿相反方向排至流动水层及空气中；内部厌氧层的厌氧菌利用死亡的好氧菌及部分有机内部厌氧层的厌氧菌利用死亡的好氧菌及部分有机物进行厌氧代谢；代谢产物如有机酸等转移到好氧物进行厌氧代谢；代谢产物如有机酸等转移到好氧层或流动水层中。层或流动水层中。 在生物滤池中，好氧代谢起主导作用，是有机物在生物滤池中，好氧代谢起主导作用，是有机物去除的主要过程。去除的主要过程。自然挂膜法自然挂膜法 自然菌种2. 活性污泥挂膜法活性污

24、泥挂膜法 活性污泥菌种3.优势菌种挂膜法优势菌种挂膜法 优势菌钟曝气池中有正常活性污泥和膨胀污泥。菌胶团 （多）絮凝细菌（絮凝作用）大量钟虫类微生物 丝状细菌 （少）第二节 活性污泥丝状膨胀和控制对策膨胀的活性污泥丝状膨胀污泥（由丝状细菌引起）菌胶团膨胀污泥（非丝状细菌引起）正常活性污泥 衡量指标 SVI (Sludge Volume Index) 污泥体积指污泥体积指数数(污泥指数污泥指数)，曝气池出口处混合液经曝气池出口处混合液经30min静静置沉淀后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占的置沉淀后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占的容积，以容积，以mL计计, ,单位单位mL/gmL/g。(1 )

25、30min(/ )(1 )( )( / )LSV mL LSVILgMLSS g L混合液静沉形成的活性污泥容积(mL)混合液中悬浮固体干重SVI100100200200污泥沉降性能良好一般较差，易膨胀一、活性污泥丝状膨胀的成因（一）活性污泥丝状膨胀的致因微生物 丝状菌极度生长引起的 浮游球衣菌、发硫菌属、贝日阿托氏菌属、亮发菌属、纤发菌属、微丝菌属（二）活性污泥丝状膨胀的成因环境因素促进丝状微生物过度生长1.温度 菌胶团细菌最适生长温度在2830 浮游球衣菌最适温度在2530。2.溶解氧 菌胶团细菌是严格好氧 浮游球衣菌是微量好氧菌3.可溶性有机物及其种类 有机物因缺氧不能降解彻底，积累大量

26、有机酸，为丝状细菌创造营养条件，使丝状细菌优势生长。4.有机物浓度（或有机负荷） 浮游球衣菌在有机物负荷较低时形成丝状体。 生活污水和食品类等有机废水中，BOD5在100200mg/L，往往会使浮游球衣菌和菌胶团细菌的数量比例增大，浮游球衣菌的数量超过60以上，占优势而导致活性污泥丝状膨胀。工程中常采用生物选择器抑制丝状菌（三）活性污泥丝状膨胀的机理 表面积与容积比假说 呈丝状扩展生长的丝状菌，比表面积大于菌胶团的，对有限的营养条件和环境条件的竞争占优势。优势竞争表现在：1.对溶解氧的竞争 溶解氧水平低时，只有在絮状体表面的微生物得到较多的溶解氧，絮状体内部多数微生物处于缺氧状态。如果曝气池溶

27、解氧长期维持在较低水平，明显有利于丝状细菌优势生长。2.对可溶性有机物的竞争 低分子糖类和有机酸有利于丝状细菌生长，容易发生活性污泥丝状膨胀。3.对氮、磷的竞争 处理生活污水按BOD5与氮、磷的比为100:5:1进行设计和运行。如果氮磷比小于此值，丝状细菌大的比表面积又有利于它与菌胶团争夺氮和磷而优势生长。4.有机物冲击负荷的影响 废水中有机物浓度、组成和流量等发生急剧变化，供氧量不变，氧被大量消耗，溶解氧量降低，丝状细菌处于竞争优势生长。二 控制活性污泥丝状膨胀的对策 基于上述原理如何预防污泥膨胀基于上述原理如何预防污泥膨胀1.控制溶解氧溶解氧浓度必须控制在溶解氧浓度必须控制在34mg/L。

28、2.设调节池(及事故池)控制高负荷（BOD、毒物）冲击3.调节废水的营养配比 尽量逼近BOD5与N和P的比例BOD5：N：P100：5：1。尿素磷酸钠、磷酸氢钠4. 改革工艺将活性污泥法改为生物膜法在曝气池中加填料改为生物接触氧化法沉淀改气浮 高浓度有机废水或剩余活性污泥多用高浓度有机废水或剩余活性污泥多用厌氧消化法厌氧消化法处理。处理。高浓度有机废水还可用有机光合细菌处理。高浓度有机废水还可用有机光合细菌处理。 一、一、厌氧消化甲烷发酵厌氧消化甲烷发酵 沼气发酵，常用于将城市垃圾、粪便、污水、工业废水及生沼气发酵，常用于将城市垃圾、粪便、污水、工业废水及生物处理的剩余污泥等的处理，并从中获得

29、可燃性气体物处理的剩余污泥等的处理，并从中获得可燃性气体沼气沼气（甲烷，（甲烷，CHCH4 4）。构筑物为发酵罐或消化池。）。构筑物为发酵罐或消化池。 甲烷发酵的微生物群落与有氧环境中的不同，它们是由分解甲烷发酵的微生物群落与有氧环境中的不同，它们是由分解蛋白质、脂肪、淀粉、纤维素等的兼性菌及专性厌氧菌（如产甲蛋白质、脂肪、淀粉、纤维素等的兼性菌及专性厌氧菌（如产甲烷菌）等组成。烷菌）等组成。 P240 第三节第三节 厌氧环境中活性污泥和生物膜的微生物群落厌氧环境中活性污泥和生物膜的微生物群落(1)产酸阶段: 兼性菌在无氧条件下将固态有机兼性菌在无氧条件下将固态有机物物( (淀粉淀粉 纤维素纤

30、维素 油脂油脂 蛋白质蛋白质) )酵解酵解为有机酸、醇、醛、水等液态产物和为有机酸、醇、醛、水等液态产物和COCO2 2 、H H2 2 、NHNH3 3 、H H2 2S S等气体。等气体。(2)气化阶段(产甲烷阶段): 甲烷菌依靠上阶段的产物为营养甲烷菌依靠上阶段的产物为营养源，自身的代谢产物是沼气源，自身的代谢产物是沼气( (主体是主体是CHCH4 4、COCO2 2及微量及微量H H2 2S)S)两阶段理论 P241大分子有机物(碳水化合物、蛋白质、脂肪等)细菌胞外酶水解水解的和溶解的有机物产酸细菌酸化有机酸醇 类醛类等H2、CO2乙酸细菌乙酸化乙酸甲烷细菌甲烷化CH4甲烷细菌(1)水

31、解阶段；水解阶段；(2)酸化阶段；酸化阶段；(3)乙酸化阶段；乙酸化阶段；(4)甲烷化阶段。甲烷化阶段。四阶段理论P241复杂有机物复杂有机物1 1水解水解 2 2发酵发酵3 3产乙酸产乙酸硫酸盐还原硫酸盐还原硫酸盐还原硫酸盐还原4 4产甲烷（产甲烷（28%28%）4 4产甲烷（产甲烷（72%72%）硫酸盐还原硫酸盐还原产甲烷菌产生甲烷的机制1.由酸和醇的甲基形成甲烷2.由醇的氧化使二氧化碳还原形成甲烷及有机酸3.脂肪酸有时用水作还原剂产生甲烷4.利用氢使二氧化碳还原成甲烷5.在氢和水存在时，一氧化碳被还原成甲烷。厌氧活性污泥的性质和组成厌氧活性污泥的性质和组成 兼性厌氧菌兼性厌氧菌+专性厌氧

32、菌专性厌氧菌+废水中的有机杂质废水中的有机杂质 呈灰色至黑色呈灰色至黑色 有生物吸附、生物降解、絮凝作用，有沉降性能有生物吸附、生物降解、絮凝作用，有沉降性能 颗粒厌氧活性污泥的直径在颗粒厌氧活性污泥的直径在0.5mm以上。以上。 微生物的组成主要有六种：由外到内微生物的组成主要有六种：由外到内水解细菌水解细菌、发酵细菌发酵细菌、氢细菌和乙酸菌氢细菌和乙酸菌、甲烷菌甲烷菌 、硫酸盐还硫酸盐还原菌原菌、厌氧原生动物厌氧原生动物 产甲烷菌产甲烷菌是厌氧活性污泥的中心骨架是厌氧活性污泥的中心骨架厌氧污泥 二、光合细菌处理高浓度有机废水二、光合细菌处理高浓度有机废水 BODBOD5 5在在10000m

33、g/L10000mg/L以上的高浓度有机废水可用有机光以上的高浓度有机废水可用有机光合细菌（合细菌（PSBPSB）处理。）处理。 BOD BOD5 5 去除效果可达去除效果可达95%95%，甚至达，甚至达98%98% 常用的有机光合细菌有：红螺菌科的红螺菌属、红假常用的有机光合细菌有：红螺菌科的红螺菌属、红假单胞菌属和红微菌属。单胞菌属和红微菌属。水解性细菌碳水化合物脂肪蛋白质脂肪酸氨基酸氨光合细菌COCO2 2HH2 2OONHNH3 3三、含硫酸盐废水的厌氧微生物处理三、含硫酸盐废水的厌氧微生物处理 低浓度的SO42-可作好氧微生物的无机营养，但高浓度的SO42-对微生物有毒害作用。 在进

34、行甲烷发酵前，要先降低SO42-的浓度到产甲烷菌能忍受的浓度，可用化学法降低SO42-，加CaO和Ca(OH)2生成CaSO4沉淀可去除SO42- 生物法：SRB再进行甲烷发酵处理。P246废水的厌氧处理主要用于废水的厌氧处理主要用于高浓度有机废水的前处理高浓度有机废水的前处理 （一）（一） 、厌氧法的优点、厌氧法的优点产生的沼气可用于发电或作为能源产生的沼气可用于发电或作为能源n沼气中的主要成分是甲烷，含量沼气中的主要成分是甲烷，含量5075%之间，是一种很好的燃料。以之间，是一种很好的燃料。以日排日排COD10t的工厂为例，若的工厂为例，若COD去除去除率为率为80%，甲烷产量为理论的，甲

35、烷产量为理论的80%时，时，则可日产甲烷则可日产甲烷2240m3,其热值相当于其热值相当于3.85t原煤，可发电原煤，可发电5400度电。度电。四、厌氧法的特点四、厌氧法的特点2对营养物的需求量少对营养物的需求量少 好氧方法好氧方法BOD：N：P=100：5：1，而厌氧方，而厌氧方法为法为（350500）：）：5：1，相比而言对，相比而言对N、P的需求要小的多，因此厌氧处理时可以不添的需求要小的多，因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐。加或少添加营养盐。3产生的污泥量少，运行费用低产生的污泥量少，运行费用低 繁殖慢；不需要曝气繁殖慢；不需要曝气 发达国家用于废水处理的能耗已经占到了发达国家用于废水处理的能耗已经占到了全国总全国总电耗的电耗的1%左右左右A Septic Tank System.出水的有机物浓度高于好氧处理；出水的有机物浓度高于好氧处理；发酵分解有机物不完全发酵分解有机物不完全；对温度变化较为敏感；对温度变化较为敏感；工业中需要设置进水的控温装置