生物处理法基础知识

第5章水的生物处理技术

（一）生物处理基础

主讲人：王璇上期回顾2023/5/17新疆农业职业技术学院王璇1.活性炭为什么具有很强的吸附作用？3.如果需要去除水中的离子，可以用什么方法？2.影响活性炭吸附的因素有哪些？目录2023/5/17新疆农业职业技术学院王璇5.1生物处理法5.2常见的微生物5.3微生物的代谢5.4有机污水的可生化性第一节生物处理法2023/5/17新疆农业职业技术学院王璇1.1概念利用微生物的代谢作用，把水中的有机污染物转化为简单的无机物的过程，即利用微生物的生命活动过程来转化污染物，使之无害化的方法。

废水的生物处理过程是天然污水自净的人工化过程，人工浓缩的过程。

第一节生物处理法5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.2由来正常情况下，当水体接纳了一定量的有机污染物后，在无人干预条件下，借助于水体自身的调节能力使污染物浓度不断降低，最后水质恢复到污染前的水平和状态，我们把水体的这种自我净化作用叫作水体自净(Selfpurification)。

水体的自净能力有一定的限度，每一类水体的自净作用都有一个最大阈值即自净容量。水体的自净容量是指在水体正常生物循环中能够净化有机污染物的最大量。天然水体中的自净作用是废水生物处理技术与方法的基础

第一节生物处理法5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.2由来物理净化天然水体的稀释、扩散、沉淀和挥发等作用，使污染物质的浓度降低。生物净化天然水体中的生物活动过程，使污染物质的浓度降低。特别重要的是水中微生物对有机物的氧化分解作用。化学净化天然水体的氧化还原、酸碱反应、分解、凝聚等作用，使污染物质的存在形态发生变化和浓度降低。根据作用原理和方法的不同，可将处理方法分为三类：物理法、化学法、生物法。

第一节生物处理法5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.2由来物理法：主要是利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质。沉淀法过滤法离心法吸附法利用废水中各种污染物密度的不同这一原理把各种污染物从污水中分离开来，如沉砂池，隔油池等。用活性炭、硅藻土等吸附剂吸附除去污水中的污染物。在压力差的作用下，悬浮液中的液体透过可渗性戒指，固体颗粒被介质所截留。利用离心惯性力实现物料中固液或液液分离。

第一节生物处理法5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.2由来化学法：利用化学反应原理来分离、回收废水中的污染物，或改变污染物的性质，使他从有害变为无害。化学絮凝法中和法氧化还原法离子交换法污水中的胶体物质通常带有负电荷，相互排斥成为稳定的溶液，向污水中投加带有相反电荷的电解质（絮凝剂）中和胶体的电荷，使胶体失去稳定絮凝沉淀。硫酸铝，硫酸亚铁等投加氧化剂或还原剂，使废水中的污染物发生氧化或还原反应变成无害物。化学吸附过程，去除离子酸碱中和，调整废水的pH值

第一节生物处理法5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.2由来生物法利用微生物的生命活动过程，对废水中的污染物质进行转移和转化作用，从而使废水得到净化的处理方法。由于整个过程是在微生物所产生的酶的参与下发生的生物化学反应，因此将废水生物处理称为废水生化处理。

第一节生物处理法5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.2由来

第一节生物处理法5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.3微生物的作用1.去除溶解有机物（BOD/COD）→CO2和H2O，

去除溶解性无机营养元素：N→N2，P→富含磷的剩余污泥从水中分离处理

第一节生物处理法5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.3微生物的作用2.某些难降解颗粒或胶体状有机物难降解颗粒沉淀与剩余污泥一同被排除系统。长期的滞留在系统内而被缓慢降解。吸附

第一节生物处理法5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇1.3微生物的作用3.稳定有机物，某些有毒有害难降解有机物可以被微生物初步分解或部分降解，从而减轻毒性作用或得到部分稳定，或最终被完全转化为无机物而得到稳定。第二节常见的微生物5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇水中常见的微生物非细胞结构微生物具细胞结构微生物病毒病毒原核生物界蓝细菌细菌后生动物真菌界原生生物界酵母菌霉菌藻类原生动物是活性污泥净化功能最活跃的成分

主要菌种有：动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等特征：

1）绝大多数是好氧和兼性异养型的原核细菌；

2）在好氧条件下，具有很强的分解有机物的功能；

3）具有很高的增殖速率，其世代时间仅为2030分钟；

4）动胶杆菌具有将大量细菌结成为“菌胶团”的功能。第二节常见的微生物5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇2.1细菌第二节常见的微生物5/17/20232.1细菌动胶菌属第二节常见的微生物5/17/20232.1细菌球衣菌属生物膜：形成广大的网状物，具有结合生物膜的作用活性污泥：形成的丝状体对活性污泥凝聚起骨架作用

主要菌种有：多细胞的霉菌和单细胞的酵母菌特征：

1）能在低温和低pH的条件生长；

2）在生长过程中对氮的要求低；

3）能降解纤维素。因此真菌在一些特殊的工业废水处理中表现出重要的作用。第二节常见的微生物5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇2.2真菌第二节常见的微生物5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇2.2真菌是单细胞、单细胞群体和多细胞的自养型生物。

能进行呼吸作用和光合作用第二节常见的微生物5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇2.3藻类最原始的、最低等的单细胞动物，拥有完整的有机体。

作用：具有吞食污水中的有机物颗粒和游离细菌的能力。在一定程度上反映污水水质和净化处理效果。可作为指示动物。第二节常见的微生物5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇2.5原生动物钟虫多细胞细胞动物。

以细菌、小的原生动物及有机颗粒等为食，对污水有一定的净化作用。轮虫可以作为指示生物。第二节常见的微生物5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇2.6后生动物第三节微生物的代谢5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇3.1分类形式分解代谢合成代谢对氧的需求好氧代谢厌氧代谢第三节微生物的代谢5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇3.2好氧代谢在有氧的条件下，好氧微生物和兼性厌氧微生物将有机物分解为CO2和H2O，同时合成自身细胞物质并贮存能量的过程。有机物+O2+微生物能量+无机物（CO2、NH3）细胞物质残留物分解，1/3合成，2/3内源呼吸80%20%好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD5浓度小于500mg/L的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。第三节微生物的代谢5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇3.2好氧代谢特点：第三节微生物的代谢5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇3.3厌氧代谢厌氧微生物（或兼性厌氧微生物）在无分子氧存在条件下，将复杂的有机物分解成简单的有机物和无机物，再被产甲烷菌进一步转化为甲烷和CO2等，同时合成微生物自身细胞物质并贮存能量的过程。CH4脂肪酸乙酸、H2、CO2有机物质发酵细菌产乙酸细菌产甲烷细菌不需要另加氧源，所以运行费用较低。剩余污泥少，可回收能源。反应速度较慢，反应时间长，处理构筑物容积大。对于有机污泥和高浓度有机废水可采用厌氧生物处理法。有机物氧化不彻底。第三节微生物的代谢5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇3.3厌氧代谢特点：第三节微生物的代谢5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇3.4影响微生物代谢的环境因素微生物营养物质水温pH溶解氧有毒物质第四节有机污水的可生化性5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇4.1概念指污水中所含有的有机污染物，在微生物的代谢作用下改变化学结构，从复杂的大分子物质转化为简单的小分子物质，从而改变化学和物理性能所能达到的生物降解程度。评价污水的可生化性的是设计污水生化处理工程的前提条件。第四节有机污水的可生化性5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇4.2有机污水可生化性的测定与判别BOD既是对水中可生物降解有机成分的间接指标，也是进行生化反应需氧量的直接反映，它是废水生物处理中最重要的参数之一。1.BOD/COD比值法由于微生物的降解作用较缓慢，废水中有机物完全降解完毕需要大约20d左右的时间。因此，为实用起见，一般取5d所消耗的氧来作为指标，简称为BOD5。另外，由于温度不一样，微生物降解作用也不一样，因此控制温度为20oC。第四节有机污水的可生化性5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇4.2有机污水可生化性的测定与判别COD

用强化学试剂在化学氧化被测废水所含有机物过程中所消耗的氧量。1.BOD/COD比值法用强氧化剂(重铬酸钾或高锰酸钾)在酸性条件下能将废水中有机物彻底氧化，其中碳水化合物被氧化为H2O和CO2，此时所测定的氧(重铬酸钾或高锰酸钾中的化合态氧)的消耗量即为化学需氧量。BOD>COD或

BOD<COD？第四节有机污水的可生化性5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇4.2有机污水可生化性的测定与判别1.BOD/COD比值法由于强氧化剂对有机物的氧化作用比微生物的生物氧化作用更强烈和彻底，因此废水的COD一般总是大于BOD值。对于生活污水BOD5和CODCr的比值大致为0.4～0.8。BOD5和CODCr的比值(B/C)大小常常被用来判断废水能否用好氧生物法来处理或者判断用好氧生物法处理能够进行到怎样的程度。

第四节有机污水的可生化性5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇4.2有机污水可生化性的测定与判别1.BOD/COD比值法第四节有机污水的可生化性5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇4.2有机污水可生化性的测定与判别1.BOD/COD比值法

根据BOD5与CODcr的比值大小判断：B/C>0.45B/C>0.30B/C<0.25B/C<0.2生化性好可生化较难生化不易生化第四节有机污水的可生化性5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇4.2有机污水可生化性的测定与判别2.微生物好氧速率法生化呼吸线：将污水与污泥混合培养，以时间为横坐标，以耗氧量为纵坐标绘制的曲线。内源呼吸线：将污泥于清水中曝气培养，微生物处理内源呼吸状态，其呼吸速率是恒定的，耗氧量与培养时间成直线关系。比较两条曲线可以了解污水的可生化性。第四节有机污水的可生化性5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇4.2有机污水可生化性的测定与判别2.微生物好氧速率法生化呼吸线：将污水与污泥混合培养，以时间为横坐标，以耗氧量为纵坐标绘制的曲线。内源呼吸线：将污泥于清水中曝气培养，微生物处理内源呼吸状态，其呼吸速率是恒定的，耗氧量与培养时间成直线关系。比较两条曲线可以了解污水的可生化性。第四节有机污水的可生化性5/17/2023新疆农业职业技术学院王璇4.2有机污水可生化性的测定与判别2.微生物好氧速率法时间（h）耗氧量（mg/g）内呼吸线