微生物在污水处理中的作用.ppt

1、第九章 微生物在水污染治理中的作用,第一节 水体的自净作用,水体自净：污染物排入江河或其它水域后，经过扩散、稀释、沉淀、氧化、受微生物的作用而分解等，使水体可基本上或完全恢复到原来的状态，这个过程称为水体自净。 水体的自净能力是有限的，如果排入水体的污染物数量超过某一界限时，将造成水体的永久性污染，这一界限称为水体的自净容量或水环境容量。,一、水体的自净,好氧细菌,厌氧细菌,光能自养型微生物,水体自净的天然过程：,二、污水系统及污化指示生物,污化系统及指示生物,三、污、废水生物处理方法分类,第二节 活性污泥法中的微生物及其作用,一、活性污泥的性质和生物相,1活性污泥的形态 1）外观形态： 活性

2、污泥（生物絮凝体）为黄褐色 絮凝体颗粒： 2）特点： (1)颗粒大小：=0.020.2 mm (2)表面积：20100 cm2/mL (3)(200010000)m2/m3污泥 (4),图 17-1 活性污泥形状图,2、活性污泥生物相 生物相主要有：细菌、原生动物、霉菌、轮虫、线虫等。 细菌以菌胶团形式构成活性污泥的主体、丝状微生物是活性污泥的骨架。,由于活性污泥表面积很大（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1 30min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

3、以去除。,1、生物吸附,二、活性污泥法的生物净化机理,2、氧化分解有机物,3、其它微生物吸收或吞食未分解彻底的有机物。,三、活性污泥中微生物的指示作用,1、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，即细菌植物性鞭毛虫肉足虫 动物性鞭毛虫游泳型纤毛虫、吸管虫 固着型纤毛虫轮虫。,（1）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。,（2）根据生物种类判断活性污泥和处理水质的效果 a、出现大量固着型的

4、纤毛虫和楯纤虫、轮虫时，说 明活性污泥状况良好，废水中溶解氧适当，出水 水质好； b、当游泳型纤毛虫和鞭毛虫、根足虫等出现，说明 活性污泥结构松散，出水水质差，运转不正 常，必须采取调节措施； c、当出现线虫则说明缺氧。,（3）根据生物形态和数量的变化判断处理条件 在生物处理过程中，运行条件的突然变化（如进水水 量、有机物浓度、溶解氧、温度、pH值、有毒物质等）， 会影响处理效果。通过镜检中原生动物形态和数量的变化 情况，了解进水水质及运行条件正常与否，进而采取相应 的措施。 如当溶解氧不足或其他环境条件恶化时，钟虫会变得 不活跃或数量减少、或虫体变态尾柄脱落，产生次生纤毛 环呈游泳生活；继而

5、虫体变成胞囊或虫体变长直至死亡。 如废水水质改善，环境条件恢复正常，虫体可恢复原状及 活力。,2、丝状微生物的指示作用,丝状微生物附着于菌胶团上或与之交织在一 起，成为活性污泥的骨架。 其中，硫磺细菌能将水中硫化氢氧化为硫，并以 硫粒形式存于体内。当水中溶解氧高时（大于 1mg/L），体内硫粒可进一步氧化而消失。因此，通 过对硫磺细菌体内硫粒存在与否的观察，可间接推 测水中溶解氧的状况。,四、活性污泥性能监测,1、生物相观察 2、SV（污泥沉降比） 是指曝气池混合液在量筒中静置30min，其沉淀污泥 与原混合液的体积比，以表示，该指标能够相对地反 映污泥浓度和污泥的凝聚、沉降性能，用以控制污泥

6、的 排放量和早期膨胀。最好2h4h测定一次。,3、MLSS(污泥浓度) 表示活性污泥微生物量的相对指标，其单位用 mg/L 。通常MLSS1500 mg/L2000 mg/L。 4、SVI（污泥指数） 是指曝气池混合液经30min静沉，1g干污泥所占的体积， 单位为mL/g， 城市污水处理活性污泥的SVI值介于50ml/g150ml/g之 间。 该指标能够更好地评价污泥的凝聚性能和沉降性能，其值过 低，说明泥粒细小、密实，无机成分多；过高又说明污泥沉降 性能不好，将要或已经发生膨胀现象。,例题1： 取曝气池当中的活性污泥混和液1L ，将其沉淀30min后，活性污泥沉降体积为300ml,去除上清

7、液，进行离心，取出干燥，称其重量为2g,计算SV,SVI,MLSS值。,例题2： 取曝气池当中的活性污泥混和液1L ，将其沉淀30min后，活性污泥沉降体积为400ml,去除上清液，进行离心，取出干燥，称其重量为2g,计算SV,SVI,MLSS值。,五、活性污泥的培养与驯化,在城市污水或与之类似的工业废水中，由于营养和 菌种都已具备，可调整BOD5至200mg/L300mg/L后，在 曝气池内连续曝气，一般在1520下经一周左右就 会出现活性污泥絮状体。培养过程中，要及时适当地换 水和排放剩余污泥，以补充营养和排出代谢产物。换水 可采取间断换水或连续换水方式。,（一）活性污泥的培养,1、间断换

8、水,混合液在曝气到开始出现活性污泥絮状体后，即停 止曝气，静止沉淀1h1.5h，排放约占总体积5070 的上清液，再补充生活污水或粪便水，继续曝气。当 污泥沉降比大于30时，说明池中混合液污泥浓度已满 足要求。第一次换水后，应每天换水一次，这样重复 7d10d，便可达到活性污泥成熟。,2、连续换水,当池容积大采用间断换水有困难时，可改用连续 换水。即当池中出现活性污泥絮状体后，可连续地向 池内投加生活污水，并连续地出水和回流，其投加量 可控制在池内每天换水一次的程度，回流量可采用进 水量的50%，污泥经两周左右即可培养成熟。,如果工业废水的性质与生活污水相差很大时，用生 活污水培养的活性污泥须

9、用工业废水进行驯化。驯化的 方法是混合液中逐渐增加工业废水的比例，直到达到满 负荷。 为了缩短培养和驯化时间，可将两个阶段合并起来 进行。就是在培养过程中，不断地加入少量的工业废 水，使微生物在培养过程中逐渐适应新的环境。,（二）活性污泥的驯化,六、 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,1. 非丝状污泥膨胀, 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

10、数期多糖分泌减少 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) 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,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）污泥膨胀 原因？ 细菌休克死亡、粘液分泌减少 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,BOD/N过高,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

11、见）,原因高含水率菌胶团占优势,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（0.10.2mg/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）,C.营养失衡 废水C/N比高，N少；无机金属离子较少 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； D.毒物冲击 原因菌丝体耐受能力强,3.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

12、高负荷（BOD、毒物）冲击 B. 控制溶解氧 溶解氧浓度必须控制在34mg/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：P100：5：1。 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,提问：发生后如何处理？ A投加次氯酸钠（1020mg/l内）、H2O2（100200mg/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:N100：2030） D.替换污泥 最直接的方法,

13、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 （Nocardia spp. and Microthrix parvicella） 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 or septicity.,第二节 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，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。,生物填料,

14、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% 8-13 5 15-25 3-5 40-60,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,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,横向纵向各不相同,滤扫生物,膜面生物,膜生物,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,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,第三节 厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法,废水的

15、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5075%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。,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（350500）：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

16、等工业中得到了广泛的应用。但厌氧处理也存在缺点,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； 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。,二、厌氧法的缺点,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812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

17、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。,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05mm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,（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,复杂有机物,1水解 2发酵,脂肪酸,乙酸,H2 + CO2,3产乙酸,CH4 + CO2,H2S+ CO2,硫酸盐还原,硫酸盐还原,3产乙酸阶段 上一阶段的