微生物在水处理中的应用

关于微生物在水处理中的应用12第一节污、废水生物处理中的生态系统一、种类根据处理性质上的差别，可以做以下一些分类。（一）好氧处理和厌氧处理这是根据水处理中微生物对氧气的需求不同来进行的划分通常低浓度（COD＜1500mg/L）的有机污染物废水适合用好氧处理对于高浓度有机污废水（COD≥1500mg/L）用厌氧处理更为适宜。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。第2页,共105页，2024年2月25日，星期天3（二）活性污泥法和生物膜法这是根据微生物在人工水处理设备中微生物所处状态的不同来进行的划分。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，与污废水接触使之净化的方法；

生物膜法——模拟土壤自净微生物附着于其他物体表面上成薄膜状，与污废水接触使之净化的方法。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。第3页,共105页，2024年2月25日，星期天4第二节好氧活性污泥法和好氧生物膜法一、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80多年的发展已成为处理有机废水最主要的方法。第4页,共105页，2024年2月25日，星期天5（一）什么是好氧活性污泥好氧活性污泥是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，如果向一桶含粪便污水中不断地加入空气，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。第5页,共105页，2024年2月25日，星期天6（二）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)与其上吸附的有机的和无机的固体杂质组成。2．好氧活性污泥的性质颜色各异含水率在99％左右密度为1.002~1.006大小为0.02~0.2mm比表面积为20~100cm2／ml之间弱酸性(pH约为6.7)当进水改变时，对进水pH的变化有一定的承受能力。第6页,共105页，2024年2月25日，星期天73．好氧活性污泥中微生物的浓度和数量MLSS(混合液悬浮固体)每L活性污泥混合液（ML）中含有多少毫克恒重的干固体（SS）在一般的城市污水处理中，MLSS保持在2000~3000mg／L。工业废水生物处理中，MLSS保持在3000mg／L左右。高浓度的工业废水生物处理的MLSS保持在3000~5000mg／L。第7页,共105页，2024年2月25日，星期天84．好氧活性污泥中的微生物群落好氧活性污泥上的微生物是如何分布的？中心是能起絮凝作用的细菌形成菌胶团，在其上生长着其他微生物。A．菌胶团在微生物学领域里，习惯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。第8页,共105页，2024年2月25日，星期天9①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%,达107~108个/ml，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菌胶团对有机物的吸附和分解，为原生动物和微型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。a.菌胶团的功能第9页,共105页，2024年2月25日，星期天10③具有指示作用；通过菌胶团的颜色、透明度、数量、颗粒大小及结构的松紧程度可衡量好氧活性污泥的性能。新生菌胶团颜色浅、无色透明、结构紧密，则说明菌胶团生命力旺盛，吸附和氧化能力强，再生能力强。老化的菌胶团，颜色深，结构松散，活性不强，吸附和氧化能力差。第10页,共105页，2024年2月25日，星期天11①粘性多糖的粘着作用很多细菌可分泌粘胶状的多糖物质，附着于细胞壁，形成所谓的荚膜，这些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，这样就形成了菌胶团的雏形。b.菌胶团的形成机理第11页,共105页，2024年2月25日，星期天12②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，据分析这些物质的成分也是多糖，如图所示这些纤维素从何而来？

他们既可能是细菌的分泌物，也可能是粘性多糖的演化产物。他们不但具有粘着性，还具有缠绕勾连的作用，在它们的作用下，各种细菌密布在这些网格状纤维之中，随这些纤维素状多糖的数量不断增加，就形成了真正意义上的菌胶团。第12页,共105页，2024年2月25日，星期天13

活性污泥菌胶团外的纤维丝电镜照片第13页,共105页，2024年2月25日，星期天14c.菌胶团的生物意义①形成了一个稳定的细菌共生体性；菌胶团吸附的大分子有机物被表层的细菌首先水解吸收，代谢后的产物降解不完全，又作为了下面细菌的食物另一方面随着颗粒化由表及里，局部的氧浓度逐渐减少，对氧浓度有不同要求的细菌则可以各自找到最适宜的位置②增强细菌抵抗环境变化及微型动物捕食的能力在层层细菌的屏蔽作用下，菌胶团中的微环境要比溶液中稳定的多菌胶团的颗粒较大，原生动物只能蚕食很少的一部分表层的细菌，从而提高了大多数细菌抵抗微型动物的捕食能力。第14页,共105页，2024年2月25日，星期天15③菌胶团还为细菌储备了碳源菌胶团中的结构多糖，不仅是其骨架，还是细菌们的储备碳源。当环境中的营养物匮乏时，这些多糖被细菌作为碳源使用，虽然此时菌胶团逐渐瓦解，但一定程度上延缓了细菌的衰亡。因此菌胶团的形成是细菌们为维护共同利益的共生产物，对于细菌的生存有着重要的生物意义。第15页,共105页，2024年2月25日，星期天16d.菌胶团中的细菌菌胶团中的细菌来源于土壤、水和空气。它们多数是革兰氏阴性菌，如动胶菌属和丛毛单胞菌属，它们可占70％，生活污水好氧处理时菌胶团中的主要细菌见下表：工业废水处理中的菌胶团细菌组成与之类似，但优势菌主要是对特定工业废物起主要降解作用的细菌第16页,共105页，2024年2月25日，星期天17B．活性污泥中的其它微生物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、草履虫和微型后生动物中的轮虫。这些微生物与菌胶团细菌构成了稳定的生态体系，它们之间存在着复杂的相互关系，它们的种类、数量随营养条件(废水种类、化学组成、浓度)、温度、供氧、pH等环境条件改变也在不停的发生着变化。第17页,共105页，2024年2月25日，星期天18(三)好氧活性污泥净化废水的作用机理

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第18页,共105页，2024年2月25日，星期天19第19页,共105页，2024年2月25日，星期天20第20页,共105页，2024年2月25日，星期天21由上图可以看出，活性污泥颗粒中微生物之间的关系是食物链的关系。好氧活性污泥由于是由有生命的微生物组成，能自我繁殖，有生物“活性”，因而可以连续反复使用，而化学药剂只能一次使用，故活性污泥比化学混凝剂优越。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。第21页,共105页，2024年2月25日，星期天22(四)好氧活性污泥法的几种处理工艺流程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第22页,共105页，2024年2月25日，星期天23请看图说明工艺原理？废水先通过初沉池，除掉一些悬浮固体，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，并产生新的活性污泥。设计适当的曝气池尺寸使废水在池中停留足够长的时间，使BOD降到一定程度后，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。第23页,共105页，2024年2月25日，星期天24Innerworkingsofanactivatedsludgeinstallation第24页,共105页，2024年2月25日，星期天25Aerationtankofanactivatedsludgeinstallationinametropolitansewagetreatmentplant第25页,共105页，2024年2月25日，星期天26曝气池第26页,共105页，2024年2月25日，星期天27Asmall-scaleactivatedsludgeoperationusedtoprocessdairywaste第27页,共105页，2024年2月25日，星期天28第28页,共105页，2024年2月25日，星期天29第29页,共105页，2024年2月25日，星期天302．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，它们都是对普通活性污泥法的改进.第30页,共105页，2024年2月25日，星期天31第31页,共105页，2024年2月25日，星期天32推流式活性污泥法又称阶段曝气法，废水沿一个长条的矩形池，废水从一端进入，水的污染物沿流动方向不断降低，从另一端流出；分段布水推流式活性污泥法只是在长条矩形池的不同部位分别进水；完全混合式污泥法则是废水一进入曝气池就迅速与池中已有的混合液充分混合均匀，曝气池中各处的水质基本相同。接触稳定氧化活性污泥法又称吸附再生活性污泥法，曝气池被一分为二，废水在曝气池的第一部分接触池中停留十分钟与活性污泥充分接触，废水中的有机物被活性污泥吸附后进入二沉池，此时出水以达到净化，而二沉池泥水分离后的活性污泥进入曝气池的另一部分稳定池，池中曝气但不进废水，使污泥中吸附的有机物进一步分解，恢复了活性的污泥随后再次进入接触池进行新的一轮废水降解；氧化沟把环形反应池用作生物反应池，污水混合液在该池中以一条闭合式曝气渠道进行连续循环。第32页,共105页，2024年2月25日，星期天333．氧化塘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。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。第33页,共105页，2024年2月25日，星期天34第34页,共105页，2024年2月25日，星期天354．批式活性污泥法批式活性污泥法（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。第35页,共105页，2024年2月25日，星期天36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。第36页,共105页，2024年2月25日，星期天37二、好氧生物膜法于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，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。介质碎石卵石焦炭塑料材料生物膜法是依靠固着于固体介质表面的微生物来净化有机物的，因而这种方法亦称为生物过滤法。第37页,共105页，2024年2月25日，星期天38生物填料悬浮型生物填料投加量普通接触氧化水解调节池好氧或厌氧流化床好氧好氧或厌生物塘或厌氧滤池

反应池体积%

8-13515-253-540-60第38页,共105页，2024年2月25日，星期天39悬挂型填料弹性立体填料网片式立体填料第39页,共105页，2024年2月25日，星期天40软性填料生物填料上的生物膜第40页,共105页，2024年2月25日，星期天41真菌藻类原生动物后生动物一些肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫细菌（好氧、厌氧、兼性）生物膜的组成第41页,共105页，2024年2月25日，星期天422、生物膜的构造膜的表面吸取营养和溶解氧容易，微生物生长繁殖迅速，形成了好氧微生物和兼性微生物组成的好氧层（1～2mm）。内部营养和溶解氧的供应条件差，生长繁殖受到限制，好氧微生物难以生活，形成了厌氧微生物和兼性微生物组成的厌氧层。第42页,共105页，2024年2月25日，星期天433、净化有机物机理（1）吸附水中有机物（2）好氧降解：在生物膜表层0.1-2mm有机物降解主要在此

（3）厌氧降解（4）生物膜上的原生生物和微型后生动物的食物链有机物降解过程空气中氧溶解于流动水层中；污水中有机物由流动水层传递到附着水层，在进入生物膜；微生物代谢有机物。第43页,共105页，2024年2月25日，星期天44生物膜法的主要特性1）对水质、水量变动有较强的适应性；2）污泥沉降性能良好，宜于固液分离；3）能处理低浓度的污水，使BOD5=20~30mg的污水降至5~10mg/l；4）易于维护运行、节能。第44页,共105页，2024年2月25日，星期天45(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第45页,共105页，2024年2月25日，星期天46横向纵向各不相同滤扫生物膜面生物膜生物2~3mm0.3mm好氧区第46页,共105页，2024年2月25日，星期天47生物滤池（塔）中的分层特征表相当于多污带相当于中污带相当于寡污带第47页,共105页，2024年2月25日，星期天48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优缺点对比第48页,共105页，2024年2月25日，星期天49生物膜法具有以下几个特点：固着于固体表面上的微生物对废水水质、水量的变化有较强的适应性；和活性污泥法相比，管理较方便；由于微生物固着于固体表面，即使增殖速度较慢的微生物也能生息，从而构成了稳定的生态系统；生物过滤法比活性污泥法的剩余污泥量要少。生物膜法的缺点：由于固着于固体表面的微生物量较难控制，因而在运转操作上伸缩性差；滤料表面积小，BOD容积负荷有限，因而空间效果差；采用自然通风供养，在生物膜内层往往形成厌氧层，从而缩小了具有净化功能的有效容积。然而由于新工艺新滤料的研制成功，生物膜法作为良好的好氧生物处理技术仍被广泛的应用着。第49页,共105页，2024年2月25日，星期天50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。第50页,共105页，2024年2月25日，星期天51第51页,共105页，2024年2月25日，星期天52典型的生物滤池的构造滤床布水设备排水系统自然通风,不设曝气系统.第52页,共105页，2024年2月25日，星期天53第53页,共105页，2024年2月25日，星期天54第54页,共105页，2024年2月25日，星期天55建设中的生物滤池第55页,共105页，2024年2月25日，星期天56普通生物滤池生物转盘第56页,共105页，2024年2月25日，星期天57生物转盘的构造第57页,共105页，2024年2月25日，星期天58第三节活性污泥膨胀和控制对策提问：什么是活性污泥膨胀？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第58页,共105页，2024年2月25日，星期天591.非丝状菌污泥膨胀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第59页,共105页，2024年2月25日，星期天60④生物中毒（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；第60页,共105页，2024年2月25日，星期天61⑥BOD/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第61页,共105页，2024年2月25日，星期天62原因——丝状细菌（球衣菌、硫细菌）或真菌优势过度生长丝状菌优势生长条件：A.曝气池DO长期维持在较低（＜0.1~0.2mg/l）B.水温过高（＞25℃）、pH过低（＜6.5）C.

硫化物过高硫细菌（丝状菌一种）以硫化氢为食

2.丝状污泥膨胀（95％污泥膨胀）

第62页,共105页，2024年2月25日，星期天63D.营养失衡

废水BOD/p高，原因——菌丝体菌丝体储备营养物，当营养物质不足时，菌丝体仍有储存，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，从而增强了其对细菌的竞争性；E.毒物冲击原因—菌丝体耐受能力强第63页,共105页，2024年2月25日，星期天643.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——磷酸钠第64页,共105页，2024年2月25日，星期天65D.

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)法第65页,共105页，2024年2月25日，星期天66提问：发生后如何处理？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第66页,共105页，2024年2月25日，星期天67避免—控制方法4.微生物泡沫及其预防与控制对策气泡附着于大量丝状菌上（Nocardiaspp.andMicrothrixparvicella）影响？飘泥产生条件——(1)高油脂含量;(2)污泥龄（污泥总量/外排剩余污泥量）过长（>9d);(3)低溶解氧.第67页,共105页，2024年2月25日，星期天68第三节厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法废水的厌氧处理主要用于高浓度有机废水的前处理;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。第68页,共105页，2024年2月25日，星期天692．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。4．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第69页,共105页，2024年2月25日，星期天70提问：？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；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。二、厌氧法的缺点第70页,共105页，2024年2月25日，星期天714.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。第71页,共105页，2024年2月25日，星期天72

三、厌氧活性污泥法（一）．厌氧活性污泥的性质和组成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第72页,共105页，2024年2月25日，星期天73（二）厌氧活性污泥净化废水的作用机理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、氨等第73页,共105页，2024年2月25日，星期天74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产甲烷硫酸盐还原第74页,共105页，2024年2月25日，星期天753．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。第75页,共105页，2024年2月25日，星期天76（三）厌氧活性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第76页,共105页，2024年2月25日，星期天77四、厌氧生物膜法主要指厌氧滤器（AF）沼气出水进水AF第77页,共105页，2024年2月25日，星期天78五、厌氧生物反应器发展工作原理2级(平流沉淀+厌氧污泥消化)全国各地使用广泛，为生活污水的预处理——液固分离处理污泥及厌氧杀寄生虫及病菌第一代厌氧反应器——化粪池缺点：污泥量少、易被带出，静态消化

第78页,共105页，2024年2月25日，星期天79克服了第一代的缺点第二代厌氧反应器UASB反应器influentSludgebed污泥沉降沼气阻挡收集effluent第79页,共105页，2024年2月25日，星期天80工业级UASB装置http://www.fkk.co.jp/e/ourbusiness/water-body2-e.html/uasb.htmhttp://www.biogas.ch/emmi.htm钢制圆形结构混凝土方形结构（便于施工及分离器设置）第80页,共105页，2024年2月25日，星期天81全世界有几千座UASB反应器，占所有厌氧反应器（第二代以上）总数的64%，应用广泛

64％第81页,共105页，2024年2月25日，星期天82(2)AnaerobicFilter厌氧滤床(AF)(3)Anaerobicfluidizedbedbiofilmreactor厌氧流化床生物膜反应器（AFB)①化工流化床原理

②炉灰等作生物膜载体，生物颗粒流化

③出水外回流第82页,共105页，2024年2月25日，星期天83

第三代厌氧生物反应器厌氧膨胀颗粒污泥床内循环反应器升流式污泥床过滤器填料EGSBICUBF第83页,共105页，2024年2月25日，星期天84第84页,共105页，2024年2月25日，星期天85以前通常能不用厌氧法处理的就不用，不得已时结合厌氧处理与好氧处理先后处理，现在厌氧反应器发展迅速逐渐成为水处理的新的主力设备。第85页,共105页，2024年2月25日，星期天86好氧脱碳硝化脱碳——氧化去除COD脱碳菌——好氧有机物呼吸的细菌，以有机物为碳源硝化菌——好氧氨盐呼吸的细菌，以碳酸盐为碳源（NH4+→NO2-→NO3-)提问：为什么先脱碳、后脱氮？硝化菌的碳源是脱碳菌的代谢产物；有机碳源丰富时，脱碳菌世代周期短生长迅速，硝化菌氧利用不足，生长缓慢；二、微生物脱氮原理及其微生物第86页,共105页，2024年2月25日，星期天87提问：硝化脱氮时有时需要补碱（Na2CO3或NaOH)?硝化作用消耗碱（NH4+、CO3-），水pH下降；补充碳源、升高pH提问：硝化菌世代周期长，容易从活性污泥系统中被洗掉，如何解决？挂生物膜或投加悬浮填料定期投菌第87页,共105页，2024年2月25日，星期天88缺氧反硝化细菌：反硝化细菌（兼性厌氧菌）反应：NO3-—N反硝化还原为N2，溢出水面释放到大气第88页,共105页，2024年2月25日，星期天89两级滤池法工艺流程好氧脱碳硝化滤池进水厌氧反硝化滤池

出水甲醇补充反硝化菌的碳源！利用进水中的BOD第89页,共105页，2024年2月25日，星期天901.硝化过程影响因素①温度

在生物硝化系统中，硝化细菌对温度的变化非常敏感，在5～35℃的范围内，硝化菌能进行正常的生理代谢活动。当废水温度低于15℃时，硝化速率会明显下降，当温度低于10℃时已启动的硝化系统可以勉强维持，硝化速率只有30℃时的硝化硝化速率的25%。尽管温度的升高，生物活性增大，硝化速率也升高，但温度过高将使硝化菌大量死亡，实际运行中要求硝化反应温度低于３８℃。

(三)生物脱氮影响因素第90页,共105页，2024年2月25日，星期天91②pH值

硝化菌对pH值变化非常敏感③溶解氧

氧是硝化反应过程中的电子受体，反应器内溶解氧高低，必将影响硝化反应得进程。在活性污泥法系统中，大多数学者认为溶解氧应该控制在2.0mg/L，低于0.5mg/L则硝化作用趋于停止。当前，有许多学者认为在DO＞2.0mg/L，溶解氧浓度对硝化过程影响可不予考虑。但DO浓度不宜太高，因为溶解氧过高能够导致有机物分解过快，从而使微生物缺乏营养，活性污泥易于老化，结构松散。此外溶解氧过高，过量能耗，在经济上也是不适宜的。

第91页,共105页，2024年2月25日，星期天92④生物固体平均停留时间（污泥龄）（P237表11-9）

硝化细菌世代时间长，生长速度慢。为了使硝化菌群能够在连续流反应器系统存活，微生物在反应器内的停留时间必须大于自养型硝化菌最小的世代时间，否则硝化菌的流失率将大于净增率，将使硝化菌从系统中流失殆尽。一般对停留时间的取值，至少应为硝化菌最小世代时间的2倍以上，即安全系数应大于2。

第92页,共105页，2024年2月25日，星期天93⑤营养物质C/N比影响硝化细菌比例（硝化细菌自养性，不需有机质，C/N比越小，硝化菌比例越大，硝化反应越易进行）。⑥重金属及有毒物质

除了重金属外，对硝化反应产生抑制作用的物质还有：高浓度氨氮、高浓度硝酸盐有机物及络合阳离子等。第93页,共105页，2024年2月25日，星期天942.反硝化过程影响因素

①温度

反硝化细菌对温度变化虽不如硝化细菌那样敏感，但反硝化效果也会随温度变化而变化。温度越高，硝化速率也越高，在40℃时，最佳，高于50℃，活性急剧降低。当低于15℃时，反硝化速率将明显降低；低于0℃时，反硝化将趋于停止。

第94页,共105页，2024年2月25日，星期天95②pH值

pH值是反硝化反应的重要影响因素，对反硝化最适宜的pH值是7.0～7.5，在这个pH值的条件下，反硝化速率最高，当pH值高于8(NO2-)或者低于6（主要产物NO,N2O）时，反硝化速率将大为下降。

第95页,共105页，2024年2月25日，星期天96③外加碳源

反硝化菌是属于异养型兼性厌氧菌，碳源是反硝化过程中不可少的一种物质，进水的C/N直接影响生物脱氮除氮效果的重要因素。一般BOD/TN＝3～4，有机物越充分，反应速度越快，当废水中BOD/TN小于3时，需要外加碳源才能达到理想的脱氮目的。因此碳源对反硝化效果影响很大。反硝化的碳源来源主要分三类：一是废水本身的组成物，如各种有机酸、淀粉、碳水化合物等；二是废水处理过程中添加碳源，一般可以添加附近一些工业副产物，如乙酸、丙酸和甲醇等；三是活性污泥自身死亡自溶释放的碳源，称为内源碳。

第96页,共105页，2024年2月25日，星期天97④溶解氧

反硝化是异养兼性厌氧菌，只有在无分子氧而同时存在硝酸和亚硝酸离子的条件下，它们才能利用这些离子中的氧进行呼吸，使硝酸盐还原。如反应器内溶解氧较高，将使反硝化菌利用氧进行呼吸，抑制反硝化菌体内硝酸盐还原酶的合成，或者氧成为电子受体，阻碍硝酸盐的还原。但是，另一方面，在反硝化菌体内某些酶系组分只有在有氧条件下，才能合成，