环保设备控制原理chapter9(新)

第五章废水的好氧生物处理原理一、废水好氧处理概述二、微生物的组成结构、分类与鉴定三、微生物的代谢四、细菌的生长五、微生物生长动力学六、有机物的好氧生物氧化七、生物硝化与反硝化八、生物除磷九、氧的传递理论当前第1页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理一、废水好氧处理概述定义：废水好氧生物处理是一种在提供游离氧的前提下,应用好氧微生物的代谢作用,使废水中的有机物降解、稳定和无害化的处理方法。当前第2页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理一、废水好氧处理概述有机物降解过程：吸附去除阶段微生物氧化代谢阶段当前第3页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理一、废水好氧处理概述吸附去除阶段是指在废水进入到处理系统初期刚开始与微生物接触时，由于物理吸附和生物吸附共同作用的结果，废水中的有机物表现出很高的去除率。活性污泥有着很大的表面积，对有机物有较强的吸附能力。当前第4页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理一、废水好氧处理概述微生物的代谢作用包括分解代谢和合成代谢。分解代谢过程产生能量。合成代谢过程形成新的细胞物质。当前第5页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理一、废水好氧处理概述有机物降解的规律：1、多糖类的生物降解多糖类物质被微生物降解时，首先由相应的细胞外酶系统把它们水解成单体，然后由细胞内酶再进一步降解。2、脂类的生物降解脂类物质的生物降解产物大致为甘油和脂肪酸，之后甘油可被大多数微生物利用，脂肪酸可进一步分解成为乙酸，直至最后形成二氧化碳。当前第6页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理一、废水好氧处理概述微生物在废水处理中的作用：废水的生化处理系统是人工控制的微小的生态系统。在此系统中利用微生物的代谢作用将废水中的有机污染物降解、转化为无机物和对环境无害的物质。当前第7页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理一、废水好氧处理概述废水生物处理系统中的微生物种类几乎包括了微生物的各个种属，其中原核生物有细菌、放线菌、蓝细菌；真核生物有原生动物、多细胞的微型动物、酵母菌、丝状菌以及单细胞藻类等。此外还有病毒和立克次体。在多数情况下，主要微生物类群是细菌，特别是占优势的异养型细菌。当前第8页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理一、废水好氧处理概述废水生物处理的工艺类型：废水好氧生物处理主要用于处理中低等浓度的城市污水和易降解工业废水。废水厌氧生物处理多用于处理高浓度的有机废水和废水生物处理中所产生的污泥。当前第9页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理一、废水好氧处理概述废水好氧生物处理的工艺类型：悬浮生长工艺以活性污泥法为代表。活性污泥是由菌胶团、微型动物、颗粒和胶体污染物混杂形成的，对有机物具有较强吸附、分解能力的絮体。附着生长工艺以生物膜为代表。生物膜是由细胞外分泌物质（EPS）微生物细胞和颗粒物粘结成的、附着在载体表面的纤维状缠绕结构。当前第10页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理一、废水好氧处理概述悬浮生长好氧生物处理工艺：活性污泥处理工艺为典型代表，由内部含有悬浮生长好氧菌的曝气池、用于固液分离的沉淀池、将沉淀污泥部分回流的泵系统三个基本组成部分构成。该工艺的重要特征是可以形成能够沉降的污泥絮体，这些絮体在后续沉淀池中经过重力沉淀得到分离。当前第11页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理一、废水好氧处理概述附着生长好氧生物处理工艺：以去除废水中有机物的生物膜为主要特征，按照生物膜在反应器内的存在状态，可分为非淹没附着生长工艺、具有固定膜填料的悬浮生长工艺、淹没式附着生长好氧工艺三种。当前第12页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理二、微生物的组成结构、分类与鉴定细菌细胞成分：细菌细胞含水约80%，干物质约占20%；干物质中有机物占90%，无机物占10%。当前第13页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理二、微生物的组成结构、分类与鉴定请问有机物和无机物各占细菌细胞湿重的百分比是多少？现场提问当前第14页\共有42页\编于星期三\5点细胞结构：细胞壁基本结构原生质体：细胞质膜、细胞质细菌细胞结构及内含物、核质

特殊结构：荚膜、鞭毛、芽孢第五章废水的好氧生物处理原理二、微生物的组成结构、分类与鉴定当前第15页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理二、微生物的组成结构、分类与鉴定影响细菌生长的环境因素：1、温度2、pH值3、氧化还原电势4、光照5、压力当前第16页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理二、微生物的组成结构、分类与鉴定影响细菌生长的环境因素：

1、温度大多数细菌生长适宜的温度为20~40℃。根据对温度的适应性，微生物可分为低温性、中温性、高温性三类。当前第17页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理二、微生物的组成结构、分类与鉴定影响细菌生长的环境因素：2、pH值大多数细菌的最适宜的pH值范围为6.5~7.5，有些绝对厌氧菌（如产甲烷菌）的最适宜pH值则为6.8~7.2。当前第18页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理二、微生物的组成结构、分类与鉴定影响细菌生长的环境因素：3、氧化还原电势一般好氧细菌E在0.1V以上即可生长，最佳E在0.3~0.4V左右；厌氧细菌则需要E在0.1V以下才能生活；对于兼性细菌来说，E在0.1V以上则进行好氧呼吸，E在0.1V以下则进行厌氧呼吸。当前第19页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理二、微生物的组成结构、分类与鉴定影响细菌生长的环境因素：4、光照除少数光合细菌外，大多数细菌不需要光照。能起到杀菌作用的光主要是紫外线，紫外线杀菌能力最强的波长是260nm。当前第20页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理二、微生物的组成结构、分类与鉴定影响细菌生长的环境因素：5、压力作用于细胞的压力有渗透压、机械压力和气体压力。细菌在等渗溶液中生活得最好。当前第21页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理二、微生物的组成结构、分类与鉴定微生物的分类与鉴定：1、细胞的形态和习性水平2、细胞组成的水平3、蛋白质水平4、核酸水平当前第22页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理二、微生物的组成结构、分类与鉴定微生物通用的分类单元：界：Kingdom(拉丁：Regnum)门：Phylum(拉丁：Phylum)纲：Class(拉丁：Clssis)目：Order(拉丁：Ordo)科：Family(拉丁：Familia)属：Genus(拉丁：Genus)种：Species(拉丁：Species)当前第23页\共有42页\编于星期三\5点微生物的经典鉴定方法：

个体：细胞形态、大小、排列、运动性、特殊构造形态和染色体反应。群体：群落形态，在半固体或液体培养基中的生长状态。营养要求：能源、碳源、氮源、生长因子生理、生化反应酶：产酶种类和反应特性等经典鉴定指标代谢产物：种类、产量、颜色和显色反应对药物的敏感性生态特征：生长温度，与氧、pH值、渗透压的生长关系等生活史，有性生殖情况血清学反应对噬菌体的敏感性其他第五章废水的好氧生物处理原理当前第24页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理微生物分类鉴定中的现代方法：1、通过核酸分析鉴定微生物遗传类型2、细胞化学成分作用的鉴定指标3、磷酸类脂成分的分析4、枝菌酸分析5、醌类的分析6、气相色谱技术用于微生物的鉴定当前第25页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理微生物的代谢：微生物生长的碳源和能源：碳源：一切能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物。碳源可分为有机碳与无机碳两大类。当前第26页\共有42页\编于星期三\5点能源：能够为生物生命活动体提供最初能量来源的营养物质或辐射能。

有机物：化能异养微生物化学物质的能源（同碳源）（化能营养型）无机物：化能自养微生物能源谱的能源（不同于碳源）辐射能：光能自养和光能异养微生物的能源

（光照营养型）第五章废水的好氧生物处理原理当前第27页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理营养和生长因子的需求：1、微生物的营养微生物在生长过程中需要不断从外界环境吸收物质，并加以利用，以获得能量和细胞合成物质的过程称为微生物的营养。可被微生物吸收和利用的物质，称为微生物的营养物质。微生物的代谢当前第28页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理营养和生长因子的需求：2、生长因子某些微生物不能由普通的碳源、氮源物质合成，而只有通过外源供给才能满足机体生长需要的有机物质称为生长因子。微生物的代谢当前第29页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理细菌的生长1、细菌的生长与繁殖2、生物量及其表征3、化学计量式用于估算生物量产率和需氧量4、不同条件下生物量合成产率系数当前第30页\共有42页\编于星期三\5点第五章废水的好氧生物处理原理细菌的生长一、细菌的生长与繁殖活性污泥的能量含量，也称为污泥负荷率，即营养物质或有机底物量（F）与微生物量（M）的比值（F/M）是影响活性污泥微生物增殖速率的重要因素。此外，F/M值也是影响有机底物降解速率、氧利用速率、活性污泥絮凝、吸附性能的重要因素。当前第31页\共有42页\编于星期三\5点一、细菌的生长与繁殖Q—废水流量，S0—原废水中有机废物（BOD5）的浓度，mg/LV—反应器（如曝气池）容积，m3X—混合液悬浮固体（MLSS）浓度，mg/L第五章废水的好氧生物处理原理当前第32页\共有42页\编于星期三\5点细菌的生长曲线：第五章废水的好氧生物处理原理当前第33页\共有42页\编于星期三\5点细菌生长的阶段：1、适应期（调整期）：微生物对新的环境条件进行适应的阶段。2、对数生长期：F/M值〉2.2，微生物以最大速率摄取有机物，生长速率达到最大。第五章废水的好氧生物处理原理当前第34页\共有42页\编于星期三\5点细菌生长的阶段：3、减速增殖期（平台期）：F/M值下降，微生物的繁殖和消亡数目相当，微生物的数量达到相对稳定。4、内源呼吸期（衰亡期）：随着有机物的浓度持续下降，F/M值降到最低并保持不变，微生物开始进行内源性呼吸，其数量开始减少。第五章废水的好氧生物处理原理当前第35页\共有42页\编于星期三\5点小节：微生物的增殖期主要受F/M值的调控。不同生长阶段，微生物的形状、数量以及处理水质都不同。调整F/M值，可以实现预定的系