环境生物学讲课

1、 深 层 曝 气 深井曝气法处理流程深井曝气池简图一般曝气池直径约16m，水深约1020m。深井曝气法深度为50150m，节省了用地面积。在深井中可利用空气作为动力，促使液流循环。深井曝气法中，活性污泥经受压力变化较大，实践表明这时微生物的活性和代谢能力并无异常变化，但合成和能量分配有一定的变化。深井曝气池内，气液紊流大，液膜更新快，促使KLa值增大，同时气液接触时间延长，溶解氧的饱和度也由深度的增加而增加。当井壁腐蚀或受损时，污水可能会通过井壁渗透，污染地下水。 深 层 曝 气 氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，它的池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置。曝气装置的转动，推动沟内液体迅

2、速流动，具有曝气和搅拌两个作用，沟中混合液流速约为0.30.6m/s，使活性污泥呈悬浮状态。 氧 化 沟 氧化沟工艺氧化沟工艺（1）氧化沟的特点）氧化沟的特点 沟体狭长，一般长达数十米以上，池体深度较浅，一沟体狭长，一般长达数十米以上，池体深度较浅，一般为般为2m，曝气装置一般为表面曝气器，进出水相对简曝气装置一般为表面曝气器，进出水相对简单。单。系统系统BOD负荷低，排泥量少，污泥龄长，适应性好。负荷低，排泥量少，污泥龄长，适应性好。污泥回流剩余污泥进水出水二沉池污泥回流剩余污泥出水二沉池污泥混合液中央岛10 2进水 在氧化沟内同时伴有硝化和反硝化反应，因在氧化沟内同时伴有硝化和反硝化反应，

3、因此具有良好的脱氮功能。此具有良好的脱氮功能。实现了完全混合和推流式反应池的综合，有实现了完全混合和推流式反应池的综合，有机物去除率高。机物去除率高。（2）氧化沟的种类）氧化沟的种类 卡鲁塞尔氧化沟、奥贝尔氧化沟、交替工作式氧卡鲁塞尔氧化沟、奥贝尔氧化沟、交替工作式氧化沟、曝气化沟、曝气沉淀一体化氧化沟。沉淀一体化氧化沟。 曝气转刷、曝气转盘、表面曝气机、射流式曝气曝气转刷、曝气转盘、表面曝气机、射流式曝气等。等。（3）氧化沟的曝气设备）氧化沟的曝气设备（4）氧化沟的设计计算）氧化沟的设计计算 氧化沟内的水温一般控制在氧化沟内的水温一般控制在1025，pH在在69，沟内水流，沟内水流的环流速度

4、为的环流速度为0.30.5m/s； 沟内沟内MLSS为为5000mg/L，MLVSS一般为一般为20004000mg/L，生生物固体平均停留时间为物固体平均停留时间为58d，水力停留时间为水力停留时间为2048h； BODSS负荷为负荷为0.030.07kgBOD/(kgMLSSd)，BOD容积容积负荷为负荷为0.10.2kgBOD/(m3d)；污泥回流比为污泥回流比为50150%； 二次沉淀池表面的溢流率为二次沉淀池表面的溢流率为12.621.0m3/(m3d)，固体悬浮物固体悬浮物负荷负荷20200kg/(m3d)，溢流堰负荷为溢流堰负荷为126190m3/(md) 由于活性污泥表面积很大

5、（200010000m2/m3混合液），具有很强的吸附能力，可以吸附废水中的有机物。 废水与活性污泥接触后，其中有机质可以在约130min的短时间内被吸附到活性污泥上。还可以吸附某些金属离子，使之与有机物形成络合物而得以去除。1 1、生物吸附、生物吸附活性污泥法的生物净化机理活性污泥法的生物净化机理 2 2、氧化分解有机物、氧化分解有机物 O2有机质微生物氧微生物细胞增长CO2、H2O、SO42、NH3、PO43等能量 热能释出 随水排出 3 3、其它微生物吸收或吞食未分解彻底的有机物。、其它微生物吸收或吞食未分解彻底的有机物。 活性污泥中的微生物活性污泥中的微生物Y形成活性污泥絮状体的细菌菌

6、胶团细菌 菌胶团：狭义指动胶菌属（Zoogloea）形成的细菌团块，广义指所有具有荚膜或粘液或明胶质的絮凝性细菌互相絮凝聚集形成的菌胶团块。 菌胶团细菌是活性污泥的主体，它的作用：具有很强的吸附、氧化分解有机物的能力。菌胶团的形成可使细菌避免被微型动物所吞噬，并且与污泥的沉降性能和二沉池能否有效泥水分离密切相关；为原生动物、微型后生动物提供了良好的生存环境、附着场所。Y丝状细菌 它的作用有两方面：一方面：是活性污泥的重要组分，交叉穿织与菌胶团内，或附着生长于絮状体表面，具有强氧化分解有机物能力，起到一定的净化作用。另一方面：当丝状菌的数量超过菌胶团细菌时，可使絮状体沉降性能下降，严重时可引发污

7、泥膨胀（bulking）现象。Y原生动物及微型后生动物 净化作用：腐生性营养的原生动物可吸收溶解性有机物，动物性营养的原生动物可吞食有机颗粒、游离细菌及其它微小生物 促进絮凝和沉淀作用 指示作用：可作为处理系统运转管理的指标Y真菌活性污泥中的微生物活性污泥中的微生物图61 各种形态的细菌活性污泥中微生物的指示作用活性污泥中微生物的指示作用 1 1、原生动物和微型后生动物的指示作用、原生动物和微型后生动物的指示作用 在污水处理生态系统中形成了一条特定的食物链，即细菌细菌植物性鞭毛虫植物性鞭毛虫肉足虫肉足虫动物性鞭毛虫动物性鞭毛虫游泳型纤毛虫、吸管虫游泳型纤毛虫、吸管虫固着型纤毛虫固着型纤毛虫轮虫

8、轮虫。2.2.根据生物演替判断活性污泥的成熟程度根据生物演替判断活性污泥的成熟程度a、活性污泥培养初期以鞭毛虫、变形虫为优势种；b、活性污泥培养中期以游泳型纤毛虫、鞭毛虫为优 势种； c、活性污泥培养成熟期以钟虫等固着型 纤毛虫、楯纤虫、轮虫为优势种。污水处理系统中的酶1.污水本身 粪便：脂肪酶，蛋白酶，淀粉酶，过氧化氢酶。 尿：脂肪酶，蛋白酶，淀粉酶， 土壤冲洗物：淀粉酶，脂肪酶，蛋白酶，磷酚酶，蔗糖酶，脲酶，过氧化氢酶。2.活性污泥中的酶 脱氢酶，淀粉酶，脂肪酶，蛋白酶，磷酚酶，蔗糖酶，脲酶，过氧化氢酶，胃蛋白酶，胰蛋白酶等。大部分属于诱导酶。以及与细菌原生动物相关的酶 活性污泥中的酶功用

9、 氧化分解 生物催化 大分子-小分子 细菌：脲酶，蛋白酶。细菌：脲酶，蛋白酶。 原生动物：过氧化氢酶原生动物：过氧化氢酶 活性污泥中酶与污水净化的关系 活性污泥酶活性和污水净化率密切相关 酶活越高出水的水质越好 哪些因素可能会影响到酶和净化呢？ 受温度和PH的影响。如： 温度 PH 脂肪酶： 28 6.5 蛋白酶： 22.5 7.8-8.0 过氧化氢酶：10-20 7.0有毒物质对活性污泥中酶活性的影响 有害物质主要是金属离子主要有：铯 ，汞 ，锌，铅 ，铜 ，镁，铂，等等 活性污泥的工作参数Y混合液悬浮固体（MLSS） 1L曝气池混合液中所含悬浮固体的重量，单位g/L。Y混合液挥发性悬浮固体

10、（MLVSS） 1L曝气池混合液中所含挥发性悬浮固体的重量，单位g/L。Y污泥沉降比（SV） 一定量的混合液静置30分钟后，沉降的污泥体积与原混合液体积之比，以百分数来表示。Y污泥容积系数（SVI） 曝气池混合液静置30分钟后，沉降的污泥体积与污泥干重之比。 它反映了活性污泥的凝聚性和沉降性，一般控制在50150之间，若大于200，则表明发生了污泥膨胀。Y污泥负荷（Ls） 单位时间内，单位重量的活性污泥能处理的有机物的数量，用kg（BOD）/kg(MLSS)d表示。又称有机负荷率有机负荷率，F/M值。 （1）混合液悬浮固体(mixed liquor suspension solid, MLSS

11、)Y混合液是曝气池中污水和活性污泥混合后的混合悬浮液。Y混合液固体悬浮物数量是指单位体积混合液中干固体的含量，单位为mg/L或g/L，工程上还常用kg/m3，也称混合液污泥浓度（一般用X表示）。Y它是计量曝气池中活性污泥数量多少的指标。一般活性污泥法中，MLSS浓度一般为24g/L。（2）混合液挥发性悬浮固体 (mixed liquor volatile suspension solid, MLVSS)Y指混合液悬浮固体中的有机物的重量，单位为mg/L、g/L或kg/m3。Y把混合液悬浮固体在600焙烧，能挥发的部分即是挥发性悬浮固体，剩下的部分称为非挥发性悬浮固体（MLNVSS）。Y一般在活

12、性污泥法中用MLVSS表示活性污泥中生物的含量。在一般情况下，MLVSS/MLSS的比值较固定，对于生活污水，常在0.75左右。对于工业废水，其比值视水质不同而异。1混合液悬浮固体浓度混合液悬浮固体浓度MLSS =Ma+Me+Mi+Mii (mg/L)2混合液挥发性悬浮固体浓度混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS = Ma+Me+Mi (mg/L)挥发分挥发分Mixed Liquor Suspended SolidsMixed Liquor Volatile Suspended Solids（3）污泥沉降比(settling volume, sludge sedimentation ratio,

13、 SV)Y污泥沉降比是指曝气池混合液在l00mL量筒中，静置沉降30min后，沉降污泥所占的体积与混合液总体积之比的百分数。所以也常称为30 min沉降比。Y正常的活性污泥在沉降30min后，可以接近它的最大密度，故污泥沉降比可以反映曝气池正常运行时的污泥量。可用于控制剩余污泥的排放。Y它还能及时反映出污泥膨胀等异常情况，便于及早查明原因，采取措施。Y污泥沉降比测定比较简单，并能说明一定问题，因此它成为评定活性污泥的重要指标之一。（4）污泥体积指数 (sludge volume index, SVI)Y污泥体积指数简称污泥指数（SI），系指曝气池污泥混合液经30min沉降后，1g干污泥所占的体积（以mL计）。单位为mL/gY计算式如下： 它与污泥沉降比有如下关系： SVI=(SV10)/X 式中：X的单位为g/L，