YYH-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

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杨毅红你要什么水？自然界水体的生物自净由于受到溶解氧、营养平衡、微生物种属及其它生存条件的限制，净化速度是有限的。提问：如何利用人工手段提高污废水生物处理效率？1.改善微生物生长的环境条件；2.通过基因工程或人工驯化的手段获得高效菌群投加到处理系统中；目前生物处理主要用于水中有机污染物以及氮磷污染的处理。提问：对于这类废水是否就不能用生物法呢？答案：可以先进行物理化学前处理转化难降解及去除有毒物质（包括臭氧氧化、电解、双氧水氧化、铁碳床、紫外臭氧联合处理等、湿式氧化、超声）筛选驯化、重组制造高效降解菌；通常限制：毒物（pH、盐、酸碱、有机毒物等）浓度不能过高、不能处理存在难生物降解物质（多苯环、过长链聚合物等）这一章我们主要介绍污废水生物处理的微生物的机理。并对废水处理技术作一概括的介绍，具体设备设计操作以及计算大家会在水处理工程中继续学习。内容提要核心：主要污废水生物处理的方法和原理

9.1污（废）水生物处理中的生态系统9.2活性污泥丝状膨胀的成因及控制对策9.3厌氧环境中活性污泥和生物膜的微生物群落相关知识点回顾细菌生长曲线分批培养连续恒化培养一、好氧活性污泥法（一）好氧活性污泥中的微生物群落（二）好氧活性污泥净化污废水的作用机理（三）好氧活性污泥法的几种处理工艺流程（四）氧化塘中的微生物群落及其处理污水机制（五）菌胶团的作用（六）原生动物及微型后生动物的作用（七）好氧活性污泥的培养二、好氧生物膜法（一）好氧生物膜中的微生物群落（二）好氧生物膜的培养9.1污废水生物处理中的生态系统污（废）水是指什么水？城市污水和工业废水。生物处理方法分类：根据微生物与氧的关系：根据微生物在构筑物中处于悬浮或固着状态，分为：

活性污泥、生物膜或两者的混合体。好氧处理厌氧处理活性污泥和生物膜是净化污（废）水的工作主体。低浓度（COD＜1500mg/L）适合好氧处理高浓度（COD≥1500mg/L）用厌氧前处理再好氧处理更为适宜。提问：为什么过高COD的废水不宜用好氧法？有机物浓度过高，好氧生物代谢迅速，水中溶解氧难以即时供应，好氧生物生长受限，很难保证处理质量，而厌氧生物则没有这种限制。好氧处理和厌氧处理原理：

活性污泥法——模拟水体自净微生物在设备中呈悬浮状态

生物膜法——模拟土壤自净

微生物附着于其他物体表面上成附着状态活性污泥既有好氧活性污泥法，也有厌氧活性污泥法，生物膜法既有好氧生物膜法也有厌氧生物膜法。活性污泥法和生物膜法一、好氧活性污泥法好氧活性污泥法又叫曝气法，最早由英国人于1914年创建而来，经过90多年的发展已成为处理有机废水最主要的方法。什么是好氧活性污泥?指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，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。（一）好氧活性污泥的微生物群落1.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)与其上吸附的固体杂质组成。通过生物学和化学分析，活性污泥的组成为：①活性微生物，25～50％②微生物内源呼吸残余物，0～17％③吸附在活性污泥上的惰性的不可降解的有机物④虽可降解但尚未降解的有机物⑤惰性无机物，20～30％5～65％（2）好氧活性污泥的性质物理性质：颜色以棕褐色为佳

黑色说明厌氧、白色说明无机物过多，含水率99％左右，密度1.002～1.006，粒大小为0.02～0.2mm，比表面积为0～100cm2；有沉降能力，有吸附能力化学性质：呈弱酸性（pH约为6.7），具一定的缓冲能力和氧化有机物的能力，生化性质：有生物活性，有自我繁殖能力。2.好氧活性污泥的存在状态完全混合式曝气池:推流式的曝气池：悬浮态（曝气池任何一点所取活性污泥其微生物群落基本相同）各区段之间微生种群和数量有差异（随推流方向种类依次增多）；每一区段中的任何一点，其活性污泥微生物群落基本相同。对含有机物和细菌的污水不断曝气，维持足够的溶解氧，经过一定时间后，就会产生絮状的污泥。在显微镜下观察，可看到各种微生物——细菌、霉菌、原生动物、后生动物。从外观上看，活性污泥根据废水水质不同有不同的颜色，有褐色、黄色、灰色和铁红色等。轻轻搅动，易于呈悬浮物状；静止片刻，也易沉下。活性污泥无臭味，具有微微的土腥味。

3．好氧活性污泥中的微生物群落结构和功能的中心：菌胶团（由能起絮凝作用的细菌形成的），在其上生长着其他微生物。其它微生物：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、线虫等)，及病原微生物。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。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为原、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。③为原生动物和后生动物提供良好的生存环境；④具有指示作用。提问：菌胶团在活性污泥中有哪些功能？①粘性多糖的粘着作用很多细菌荚膜相互间粘着时就会形成一个由许多细菌共有的大荚膜，当细菌进入老龄后，细菌分泌的的粘稠多糖聚合物增多，更加速了细菌大荚膜的增大……提问：如何形成菌胶团呢？②纤维素性质多糖的勾连作用将菌胶团置于电子显微镜下观察时发现，在大荚膜增大的同时，在其外侧出现了许多类似于纤维素网状的物质。活性污泥菌胶团外的纤维丝电镜照片③原生动物分泌的胞外粘液的粘着作用；

实验证明小口钟虫、累枝虫和尾草履虫等纤毛虫能分泌一些促进凝聚的糖类，在促进自身粘附在活性污泥上的同时，加速菌胶团的进一步增大；小口钟虫c.菌胶团中微生物生态细菌除动胶菌属外其他优势菌主要是与特定废水中物质种类有关中心是能起絮凝作用的细菌形成的菌胶团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。该生态体系随环境条件改变而改变。活性污泥原生动物4.好氧活性污泥中微生物的浓度和数量浓度的表示方法：MLSS

——混合液悬浮固体（包括无机和有机的固体）：1L活性污泥混合液中含有多少毫克恒重的干固体）MLVSS

——混合液挥发性悬浮固体（包括有机固体——微生物）：1L活性污泥混合液中含有多少毫克恒重、干的挥发性固体）一般城市污水处理：MLVSS：MLSS=0.7-0.8

MLSS保持在2000-3000mg/L工业废水处理：MLSS保持在3000mg/L高浓度工业废水处理：MLSS保持在3000-5000mg/L数量：1mL好氧活性污泥中的细菌有107-1085.活性污泥的沉降－浓缩性能

(1)污泥沉降比（SV30）

——混合液在量筒内静置30min后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率，以％表示。作用：反映曝气池正常运行的污泥量；控制剩余污泥的排放量；及早发现污泥膨胀等异常现象的发生。(2)污泥体积指数(污泥指数，

SVI)——曝气池出口处混合液经30min静置沉淀后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占的容积，以mL计,单位mL/g。SVI＜100100～200＞200污泥沉降性能良好一般较差，易膨胀☆一般常控制SVI在50～150之间为宜。显微镜下的活性污泥

好氧活性污泥的净化作用机理见下图好氧活性污泥吸附和降解用框图表示见下图(二)好氧活性污泥净化废水的作用机理分离回用或后处理后处理生物处理（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的优势：①可以连续反复使用好氧活性污泥由于是由有生命的微生物组成，能自我繁殖，且易于分离，而化学药剂只能一次使用，故活性污泥比化学混凝剂优越。②可以降解水中的溶解性有机物，这也是物理化学方法难以做到的。泥水分离良好，出水清澈1．普通活性污泥法

好氧活性污泥法的处理工艺很多，最为普遍使用的活性污泥法工艺如下图(三)好氧活性污泥法的几种处理工艺流程废水先通过初沉池，除掉一些悬浮固体（一级处理的目的），然后进入一个有曝气装置的构筑物，活性污泥就在这种装置中将废水中的BOD降解掉（二级处理的目的），并产生新的活性污泥。当BOD降到一定程度时，混合液一起流入二次沉淀池，进行固液分离，上清液排放，沉淀下来的污泥一部分回流到曝气池中，一部分作为剩余污泥而排放。2．改进型的活性污泥法在普通型的基础上加以改造，使之性能提高的好氧活性污泥法中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……齐鲁石化一净化车间污水处理工艺例齐鲁石化一净化的生化处理工艺一级隔油浮选后污水调节池一级曝气池（脱碳）二级曝气池（硝化脱氮）二沉池后浮选排水A推流式活性污泥法

曝气池进水

沉淀池出水剩余污泥回流污泥推流式活性污泥法在曝气池的起端，回流的活性污泥与废水立刻得到充分混合，活性污泥将大量吸附废水中的有机物。有机物沿池长的不断被氧化及微生物细胞的不断合成，水中有机物的浓度越来越低，到了池子末端和出水中，进入内源呼吸阶段。它们的活动能力减弱，容易在沉淀池中沉淀。其中的有机物几乎全被“吃掉”，微生物细胞内所储存的物质也变得空乏，这种处于饥饿状态的活性污泥已经充分恢复了活性，回流到曝气池后，具有良好的吸附和氧化有机物的能力。推流式活性污泥法的优缺点优点：出水水质好（85～90％），剩余污泥量较少。缺点：①耐冲击负荷差：如果进水水质发生变化，对活性污泥影响较大。如果流入的废水含有有害物损害了回流污泥，引起的问题就更大。②供氧与需氧间存在不可克服的矛盾沿曝气池池长需氧速度变化很大，但是沿曝气池池长的供氧速度是基本相同的——供需矛盾：前段供氧不足而后端供氧过剩。如果想要在曝气池前端维持足够的溶解氧，则后段的氧量会太大，氧的利用率低，增加了处理费用。B完全混合式活性污泥法曝气池进水

沉淀池出水剩余污泥回流污泥混合液在曝气池内充分混合循环流动，进行吸附和氧化分解。特点：1.耐冲击负荷性强，可处理浓度较高的废水，只要适当延长曝气时间即可。适于处理工业废水。2.可把曝气池的工况控制在最佳的位置上。C接触氧化稳定法

又称吸附再生活性污泥法或生物吸附法。接触氧化稳定法此法主要适用于处理含悬浮物和胶体物较多的废水。在吸附池内，活性污泥和废水充分接触，有机物被活性污泥吸附后，混合液流入沉淀池进行固液分离，从沉淀池排出的回流污泥先在稳定池内进行再生，使吸附的有机物充分氧化分解，恢复污泥活性后，再引入吸附池。D分段布水推流式活性污泥法

废水沿池长分段按几个点进入曝气池。特点：①有机物的分配较为均匀，因而氧的需要也较为均匀，在一定程度上降低了池子前段的耗氧速度，避免前端出现缺氧情况。②曝气池中活性污泥浓度不均匀，前端较浓，后端较稀，提高了空气的利用率和曝气池的效率。进水

沉淀池出水剩余污泥回流污泥氧化沟充气刷氧化沟式活性污泥法混合液在沟内不断循环流动，废水在氧化沟内停留时间一般很长（15～40h）。氧化沟具有处理流程简单，机械设备少，管理方便，出水水质好，污泥产量少而稳定以及耐冲击负荷强等优点。氧化沟去除有机物的效率很高，BOD5的去除率一般可达95％以上。E氧化沟活性污泥法

F序批式活性污泥法序批式活性污泥法（英文简称SBR法）是国内外近年来开发的一种活性污泥法，它的工艺特点是将曝气池与沉淀池合而为一，生化反应呈分批进行。基本周期可由进水、反应、沉降、排水和闲置五个阶段组成。如下图所示。这种方法由于较其它活性污泥法构造简单，投资少、操作灵活、污泥产率低、脱氮效果好等特点越来越得到广泛的重视。（四）氧化塘（或氧化沟）中的微生物群落及其处理污（废）水机制

氧化塘的工艺是特殊的活性污泥法，是一种人工的、接近自然生态系统的活性污泥法。

(本质上就是一个长时间盛放污水的池塘，通常局部曝氧）在氧化塘内，藻类和细菌共存于同一环境中，保持互生关系，见下图氧化塘的互生原理。请思考P322菌胶团、原生动物和微型后生动物在水处理过程中有哪些作用？1.指示生物作用①依据原生动物数量、种类、优势、个体活性与水质的相关规律。②优越性提问:与水质分析及细菌观察、计数相比好处何在?Ⅰ.观察测量容易仅需低倍显微镜即可活体观察（六）原生动物及微型后生动物的作用

Ⅱ.快速预报通常污水处理厂每天都要对本厂的出水进行水质监测，若超过国家规定的标准，就要及时追查原因，以求解决。湖南石油化工厂的曝气池中的有柄纤毛虫与BOD5统计数据各厂情况不同，需独立总结。但有些数据当天得不到如BOD5，根据原生动物与BOD5的对应关系，则可以作出快速的判断，缩短发现问题、解决问题的时间。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

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。如若发现群体的纤毛虫缩成一团钟虫的柄脱落纤毛虫接合生殖（即有性生殖）、或形成孢囊表明水中？存在有毒物质或其他条件如温度、pH等的不适宜。Ⅰ.水质毒物判断有些原生动物对水中的溶解氧变化十分敏感。如钟虫细胞前端出现气泡，运动迟缓，说明水中充氧不足，或溶氧过高，水质将变坏。反之则表明溶解氧情况适中良好。如图钟虫带有气泡图。Ⅱ.溶解氧判断气泡Ⅲ.曝气池处理效果的判断2.净化废水作用

提问:有哪些作用?①直接参与废物的去除捕食水中的悬浮的有机废物颗粒（细菌主要吃溶解性污染物）②吞噬细菌，净化出水水质提问：？细菌（尤其使游离细菌）本身也是有机污染物；提问：游离细菌转化为原生动物同样是有机污染物，净化何在呢？3kg1kgCO2+H2O+盐2kg同理可知：食物链越长，净化效果越好。3.促进絮凝和沉淀作用

活性污泥颗粒主要是由细菌絮凝而成，实验证明小口钟虫、累枝虫和草履虫等纤毛虫能分泌一些粘性多糖，使他们能够附着在小的絮凝体上，同时促进絮凝体进一步黏附细菌使污泥絮体增大。生产上常常发现在活性污泥培养初期，一旦处理系统中出现固着型纤毛虫，随后就可看到活性污泥絮体的形成并逐渐增大。1.间歇式曝气培养——不同水质的活性污泥(1)菌种来源：①取自污水处理厂的活性污泥；②取自不同水质废水处理厂的活性污泥；③取自相同水质废水处理厂的活性污泥；④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。

（七）好氧活性污泥的培养(2)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1h，倾去上清夜→再进同浓度的新鲜废水，继续曝气培养。每一浓度运行3～7d→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气培养法继续培养。菌胶团结构紧密，以钟虫等固着型纤毛虫为主，有轮虫出现；

SV30为15％－20％左右；

SVI在100mL/g左右，钟虫等固着型纤毛虫大量出现。(4)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的浓度要逐渐提高；当进水达到设计流量时，工业废水进水BOD5在200～300mg/L，MLSS维持在3000mg/L左右，DO维持在2～3mg/L为好；若生活污水的进水BOD5在150～250mg/L，MLSS维持在2000mg/L左右，DO维持在1～2mg/L。

好氧生物膜法构筑物有普通滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池，还有生物转盘、接触氧化法(即浸没滤池法)等。好氧生物膜法：生物填料表面附着的生物薄膜进行污染物降解的生物处理法。于19世纪末，在研究土壤净化污水的过滤田的基础上，开发并应用于生产。由于效果不如后来出现的活性污泥法，一度被长期搁置，20世纪60年代以后，由于新型合成材料的大量生产和环境保护对于水要求的进一步提高，生物膜法又获得了新的发展。二、好氧生物膜法生物填料悬浮型生物填料普通接触氧化水解调节池好氧或厌氧流化床好氧好氧投加量占或厌氧生物塘或厌氧滤池

反应池体积%

8-13515-253-540-60悬挂型填料弹性立体填料网片式立体填料软性填料生物填料上的生物膜普通生物滤池生物转盘1.好氧生物膜好氧生物膜：是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物黏附在生物滤池或生物转盘盘片上的一层粘性、薄膜状的微生物混合群体。是生物膜法净化污废水的工作的主体。(一)好氧生物膜中的微生物群落根据位置与功能不同——生物膜生物、生物膜面生物及滤池扫除生物。普通滤池内生物膜的微生物群落表（纵横向看）2.好氧生物膜中的微生物群落及其功能横向纵向各不相同滤扫生物膜面生物膜生物2~3mm0.3mm好氧区生物滤池（塔）中的分层特征表(纵向看)相当于多污带相当于中污带相当于寡污带3.好氧生物膜的结构生物滤池分上、中、下层。4.好氧生物膜的净化作用机理

同一类型废水

好氧活性污泥法与生物滤池法处理效果对比据《微生物生态学》优缺点对比什么是活性污泥丝状膨胀？什么原因导致活性污泥丝状膨胀？如何控制或避免活性污泥丝状膨胀？第二节活性污泥丝状膨胀的成因和控制对策曝气池中有正常活性污泥和膨胀污泥。正常活性污泥

絮凝细菌（絮凝作用）

大量钟虫类微生物膨胀的活性污泥定义：

正常的活性污泥颗粒体积膨胀，继而分裂为沉降性很差的小颗粒污泥，引起二沉池池面飘泥严重，出水水质急剧变差的现象。本质—污泥密度变小或黏附能力下降。分非丝状菌污泥膨胀与丝状菌污泥膨胀两类活性污泥膨胀活性污泥膨胀的衡量指标用污泥体积指数SVI作为衡量污泥沉降性能好与坏的指标。SVI在200mL/g以下为正常活性污泥，一般在50～150mL/g，最好在100mL/g左右SVI在200mL/g以上说明活性污泥发生膨胀。SV30在95%以上，甚至达到100%。（一）非丝状污泥膨胀的成因①

曝气力度过大，污泥碎裂膨胀提问：原因——？气泡夹带,密度降低；气泡机械破碎；细菌处于对数期多糖分泌减少②缺氧、厌氧膨胀漂泥提问：原因——？二沉池底部淤泥厌氧产气（反硝化N2、CH4)③进水水质有过量的表面活性物质和油脂类化合物；提问：原因——？油及泡沫降低污泥密度④生物中毒污泥膨胀（pH波动大、补碱过量、温度过高、CODcr浓度骤然升高、含酚及其衍生物，醇、醛和某些有机酚、硫化物、重金属及卤化物过高等）原因——？细菌——休克死亡、粘液分泌减少⑤新污泥膨胀现象未驯化污泥对新类型废水不适应，不沉降或沉降极慢，长时间曝气驯化后恢复正常；提问：原因——？类似中毒⑥BOD/N过高⑦假菌丝或后生动物钻噬污泥膨胀大肠埃希氏菌及芽孢杆菌形成暂时性假丝状生长或后生动物钻噬而形成的膨胀污泥。（很少见）原因—高含水率菌胶团占优势1.活性污泥丝状膨胀的致因微生物

由于丝状细菌极度生长引起的活性污泥膨胀称为活性污泥丝状膨胀。致因微生物常见的有诺卡氏菌属、浮游球衣菌属、微丝菌属、发硫菌属、贝日阿托氏菌属等

（二）活性污泥丝状膨胀

促进丝状微生物过度生长的环境因素：环境因素：

1.温度

2.溶解氧

3.可溶性有机物及其种类

4.有机物浓度

5.PH变化1.温度

菌胶团细菌最适生长温度在28～30℃，浮游球衣菌最适温度在25～30℃。活性污泥丝状膨胀通常发生在春、夏之交和秋季，温度在25～28℃，不同地域，发生的季节也会有所不同。2.溶解氧当有机废水中溶解氧缺乏时，菌胶团细菌的活性受到抑制，但丝状菌如浮游球衣菌、贝日阿托氏菌、发硫菌等仍能正常生长，这些丝状菌的优势生长很容易引起活性污泥丝状膨胀。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）

生活污水和食品类等有机废水中，BOD5在100～200mg/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。

(三)活性污泥丝状膨胀的机理

表面积与容积比假说在单位体积中，呈丝状扩展生长的丝状细菌的表面积与容积之比较絮凝性菌胶团细菌的大，对有限制性的营养和环境条件的争夺占优势，絮凝性菌胶团细菌处于劣势，丝状细菌就能大量生长繁殖成优势菌，从而引起活性污泥丝状膨胀。1.对溶解氧的竞争

丝状细菌微量好氧，具有竞争优势。2.对可溶性有机物的竞争

低分子糖和有机酸有利于丝状细菌生长3.对氮磷的竞争

N:P<5时，丝状细菌依靠大比表面积竞争氮磷4.有机物冲击负荷的影响

有机物突然增多导致供氧不足，丝状细菌微量好氧占据竞争优势。丝状细菌和絮凝性菌胶团细菌的优势竞争为什么废水C/N比高，N少易发生丝状膨胀？原因——菌丝体储备营养物稀少、表面积大，在稀溶液中争夺营养物质的能力强，更适合于贫瘠环境（包括溶解氧、各种营养物）的生长；二.污泥膨胀的预防与控制对策提问：基于上述原理如何预防污泥膨胀？A.设调节池(及事故池)控制高负荷（BOD、毒物）冲击B.

控制溶解氧溶解氧浓度必须控制在3～4mg/L。C

调节废水的营养配比尽量逼近BOD5与N和P的比例BOD5：N：P＝100：5：1。补N——尿素或含氮量高的污泥消化池上清液补P——磷酸钠D.

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SBR(即序批式间歇曝气反应器)法提问：发生活性污泥丝状膨胀后如何处理？A．投加次氯酸钠（10~20mg/L内）、H2O2（100~200mg/L内）有选择的控制丝状微生物的过渡生长B．投加混凝剂FeSO4和FeCl3、干污泥或浓缩消化污泥增加絮体密度、强度，使已膨胀的污泥恢复正常C.强化补氮（C:N＝100：20～30）D.替换污泥（最直接的方法）

当废水有机物浓度较高时（一般BOD5大于1500mg/L），一般的活性污泥和生物膜法都难以处理，怎么办？采用厌氧消化法解决。

废水的厌氧处理主要用于高浓度有机废水的前处理、剩余活性污泥处理;一、厌氧法的优点提问：优点有哪些？1．产生的沼气可用于发电或作为能源沼气中的主要成分是甲烷，含量50~75%之间，是一种很好的燃料。以日排COD10t的工厂为例，若COD去除率为80%，甲烷产量为理论的80%时，则可日产甲烷2240m3,其热值相当于3.85t原煤，可发电5400度电。9.3厌氧污泥法和厌氧生物膜法2．对营养物的需求量少好氧方法BOD：N：P=100：5：1，而厌氧方法为（350~500）：5：1，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加或少添加营养盐。3．产生的污泥量少，运行费用低繁殖慢；不需要曝气基于这些优点，厌氧处理在食品、酿造、制糖等工业中得到了广泛的应用。但厌氧处理也存在缺点1．出水的有机物浓度高于好氧处理；发酵分解有机物不完全；2．对温度变化较为敏感；工业中需要设置进水的控温装置，37℃。3．厌氧微生物对有毒物质较为敏感；但经过毒物驯化处理的厌氧菌对毒物的耐受力常常会极大地提高。厌氧法有哪些缺点？4.初次启动过程缓慢,处理时间长好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要7天就可以培育成功，而厌氧处理体系的活性污泥或生物膜一般需要8~12周才可以培育成功5．处理过程中产生臭气和有色物质提问：是什么？臭气主要是SRB形成的具有臭味的硫化氢气体以及硫醇、氨气、有机酸等的臭气。同时硫化氢还会与水中的铁离子等金属离子反应形成黑色的硫化物沉淀，使处理后的废水颜色较深，需要添加后处理设施，进一步脱色脱臭。厌氧污泥：由兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质形成的污泥颗粒。呈灰色至黑色，有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用，有一定的沉降性能；颗粒厌氧活性污泥的直径在0．5mm以上。微生物的组成主要有六种：由外到内水解细菌、发酵细菌、氢细菌和乙酸菌、甲烷菌、硫酸盐还原菌、厌氧原生动物其中产甲烷丝菌是厌氧活性污泥的中心骨架（一）厌氧污泥的性质和组成（二）厌氧污泥净化废水的作用机理四阶段理论：复杂污染物的厌氧降解过程可以分为四个阶段水解阶段、发酵阶段（又称酸化阶段）、产乙酸阶段、产甲烷阶段框图表示见下图复杂有机物1水解2发酵脂肪酸

乙酸

H2+CO23产乙酸

CH4+CO2H2S+CO2硫酸盐还原硫酸盐还原4产甲烷4产甲烷硫酸盐还原四阶段理论1．水解阶段在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物水解为小分子的有机物2．发酵阶段梭状芽孢杆菌、拟杆菌等酸化细菌吸收并转化为更为简单的化合物分泌到细胞外，产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨等3．产乙酸阶段上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质，这一阶段的主导细菌是乙酸菌。同时水中有硫酸盐时，还会有硫酸盐还原菌参与产乙酸过程。4．产甲烷阶段乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被转化为甲烷和以及甲烷菌细胞物质。经过这些阶段大分子的有机物就被转化为甲烷、二氧化碳、氢气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥。（三）厌氧污泥处理的工艺流程其中厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心废水调节池热交换器↑37℃厌氧活性污泥反应器气柜沉淀池出水回流污泥剩余污泥四、厌氧生物膜法主要指厌氧滤器（AF）沼气出水