活性污泥的生物組成及應用 電子教案

1、水處理微生物課程教案知識點活性污泥的生物組成及應用學時4教學內(nèi)容1好氧活性污泥的基本特征（活性污泥法的性狀、生物組成）；2好氧活性污泥法的基本原理（好氧活性污泥法凈化污水的作用機理、基本工藝流程、性能指標、運行參數(shù)）；3好氧活性污泥法的培養(yǎng)與馴化（活性污泥接種培養(yǎng)、活性污泥的馴化、培養(yǎng)過程中生物相的演替）；4好氧活性污泥法運行中微生物造成的問題（不凝聚、微小絮體、起泡沫、污泥膨脹）5好氧活性污泥法的發(fā)展和常見工藝。教學目標知識目標能力目標素質(zhì)目標1熟悉好氧活性污泥的基本特征及其組成、性能；2理解和掌握活性污泥法的基本原理、運行的基本條件；3理解活性污泥法的培養(yǎng)與馴化的方法；4掌握活性污泥法運行

2、中微生物造成的問題5熟悉好氧活性污泥法常見的工藝。1能觀察鑒別污泥中的微生物相；2會計算活性污泥的性能指標和運行參數(shù)；3會培養(yǎng)和馴化活性污泥；4能根據(jù)活性污泥的指示生物對處理效果和系統(tǒng)運行管控；5能分析和判斷好氧活性污泥法在運行中的常見故障并解決。1有效利用時間、合理安排學習時間；2勤于思考、學以致用；3培養(yǎng)SQ4R（通讀、提問、精讀、修改、記錄、復習）學習習慣；4培養(yǎng)嚴謹、規(guī)范的科學精神。教學重點難點重點：1好氧活性污泥的基本特征及其組成、性能；2好氧活性污泥法凈化污水的作用機理、性能指標、運行參數(shù)；3好氧活性污泥法的培養(yǎng)與馴化的方法；4好氧活性污泥法運行中的故障。難點：1好氧活性污泥的生物

3、組成；2好氧活性污泥法凈化污水的作用機理、性能指標、運行參數(shù)；3好氧活性污泥法運行中的故障。教學方法手段知識講解：問題探究、現(xiàn)場教學與傳統(tǒng)講授相結合的多媒體教學；實驗實訓：任務驅(qū)動下學生主體的教、學、做一體化實訓活動。教學組織形式1 告知學生好氧活性污泥包括五方面內(nèi)容和教學目的，以如何解決城市污水處理廠的工藝運行管理問題引入課程內(nèi)容，引入教學、引發(fā)學生思考。2 從活性污泥的特性和基本原理入手，使學生理解和掌握基礎概念、機理，通過案例教學、現(xiàn)場測試及提問，以講解、圖片和視頻展示的方式，使學生能運用于運行管理實際。3 活性污泥法的培養(yǎng)、馴化方法，據(jù)生物相的演替就行污泥檢測及微生物鏡檢、參數(shù)計算、解

4、決運行中微生物造成的故障等是對基礎知識的運用，教師通過講解、討論，利用圖片、視頻展示，以案例教學、現(xiàn)場測試及提問的方式，加深對基本知識的應用能力，分析和解決污水處理工藝運行管理的問題的能力。4 歸納總結。分析歸納活性污泥常見工藝對比和共性，教會SQ4R（通讀、提問、精讀、修改、記錄、復習）學習方法。以分組討論、提問、上臺講解的方式，引導學生自己總結回顧本次任務的內(nèi)容，復述重點和知識點，老師有針對性地講解難點并解惑。作業(yè)1好氧活性污泥凈化廢水的機理是什么？2好氧活性污泥處理廢水的工藝有哪些共同特征？3常見的活性污泥膨脹的原因和對策？4活性污泥運行方式有哪些？常用曝氣池有哪些形式？各有何不同？5某

5、污水處理廠設計處理水量3000m3/d，進水BOD5300mg/L，采用傳統(tǒng)活性污泥法處理，去除率為90%，設計污泥負荷為0.3kgBOD/kgMLSS·d，MLSS=3000mg/L，求曝氣池容積和容積負荷。參考資料1 水處理微生物學，趙遠主編，化學工業(yè)出版社，2014.1。2 環(huán)境工程微生物技術，鐘飛主編，中國勞動社會保障出版社，2010。3 微生物學（第5版），L.M.Prescott，高等教育出版社出版，2003.7。4 5 /（中國環(huán)境微生物網(wǎng)）項目八 微生物在污水處理中的應用任務2 好氧活性污泥法活性污泥法是利用微生物處理污水的一種生

6、化技術，在污水處理技術領域中應用非常廣泛。1912年英國人Clark和Gage發(fā)現(xiàn)向水中長時間曝氣會產(chǎn)生污泥，同時水質(zhì)明顯改善，1914年英國人E.Arden和W.T.Lockett發(fā)現(xiàn)了正是這些污泥對水質(zhì)改善有著關鍵作用，從1916年英國在曼徹斯特建立了第一座活性污泥污水處理廠至今，好氧活性污泥法是廢水處理領域中應用最為廣泛的技術之一。一好氧活性污泥的基本特征1.好氧活性污泥的性狀活性污泥（Activated Sludge）是指由細菌、霉菌、原生動物、藻類等大量微生物與污水中的膠體物質(zhì)、懸浮物質(zhì)等混雜在一起形成，形成具有很強的吸附、分解有機物能力和良好沉降性能的的絮凝體。圖8-2-1 活性污

7、泥的絮凝體結構圖絮凝體結構可分為兩類：微結構與宏結構。微結構是細菌外莢膜物質(zhì)、細胞外多糖類聚合物不斷分泌，使細菌凝聚在一起形成的菌膠團，這種微小絮凝體構成了活性污泥絮凝體的主要成分，具有很強的吸附、氧化分解有機物的能力；一些絲狀細菌，如球衣菌屬、貝日阿托氏菌屬和硫細菌屬等作為骨架，往往與菌膠團交織，與吸附的無機物、有機顆粒等凝聚在一起，共同構成絮凝體的宏結構，如圖8-2-1所示。較小絮體(直徑75µm)，球形，較密實但相對地較易破裂，在曝氣池紊流條件下易被剪切成小顆粒。當以絲狀菌為骨架的宏結構絮體出現(xiàn)，微生物凝聚在絲狀微生物周圍，形成較大的不規(guī)則絮體，這種絮體具有較強的抗剪切強度。好

8、氧活性污泥法通常為黃褐色（有時為鐵紅色），絮絨狀顆粒，一般直徑有0.022mm，含水率99.2%99.8%，密度因含水率不同而不同，一般在1.0021.006g/cm3范圍內(nèi)，比表面積大，大約20100cm2/mL?；钚晕勰嗟墓腆w物質(zhì)成分由具有活性的微生物群體（Ma）、微生物自身氧化的殘留物質(zhì)（Me）、原污水中不能被微生物降解或暫時沒有降解的有機物質(zhì)（Mi）及原污水中的無機物質(zhì)（Mii）四部分組成。2.好氧活性污泥的生物組成好氧活性污泥法中生存的多種微生物，主要有假單胞菌、無色桿菌、黃桿菌、硝化細菌、球衣細菌、貝日阿托氏菌、發(fā)硫菌、地霉等；還有鐘蟲、蓋纖蟲、等枝蟲、草履蟲等原生動物；以及輪蟲、

9、線蟲等后生動物。1）好氧活性污泥法中的細菌好氧活性污泥法中細菌的數(shù)量約為108109個/mL，它們是去除水中有機污染物的主力軍。最常出現(xiàn)的優(yōu)勢種群是產(chǎn)堿桿菌屬、芽孢桿菌屬、黃桿菌屬、假單孢菌屬、動膠菌屬，其次還有無色桿菌、諾卡氏菌、蛭弧菌、硝化細菌、大腸埃希氏菌等。它們?nèi)渴腔墚愷B(yǎng)菌，多數(shù)為革蘭氏陰性菌，可以有效地分解廢水中的有機污染物，如表8-2-1所示。在好氧活性污泥法形成初期，細菌多以游離態(tài)存在，隨著活性污泥的成熟，菌膠團細菌不斷分泌胞外聚合物（蛋白質(zhì)、核酸、多糧等），使細菌凝聚在一起，一些絲狀細菌往往附著或與菌膠團交織、相互糾纏凝聚，不斷吸附無機物、有機顆粒，霉菌、原生動物等附著其上

10、，不斷變大，逐漸形成活性污泥絨絮狀顆粒，這個過程稱為生物絮凝作用。表8-2-1 好氧活性污泥法中的主要細菌無色桿菌屬Achromobacter芽孢桿菌屬Bacillus氣桿菌屬Aerobacter產(chǎn)堿桿菌屬Alcaligenes節(jié)桿菌屬Arthrobacter動膠菌屬Zoogloea亞消化單胞菌屬Nitrosomonas螺菌屬Sporillum棒狀桿菌屬Corynebacterium諾卡氏菌屬Nocardia黃桿菌屬Flavobacterium八疊球菌屬Sarcina假單胞菌屬Pseudomonas微球菌屬Micrococcus球衣細菌屬Sphaerotilus短桿菌屬Brevibacteri

11、um丙細菌屬Caulobacter類大腸菌屬Coliform貝氏硫菌屬Beggiatoa不動細菌屬Acinetobacter菌膠團細菌是活性污泥的結構和功能中心，由于其巨大的表面積和粘性，使活性污泥具有吸附和分解有機物的能力；菌膠團同時將菌體包埋在絮狀體中，可避免原生動物的吞噬，保護細菌免受毒物影響；絮狀體的形成又為固著生長的微生物提供了附著和棲息的場所；絮凝使活性污泥具有了良好的沉降性能，在二沉池迅速完成泥水分離。圖8-2-2 活性污泥的微結構菌膠團絲狀細菌具有很強的氧化分解有機物的能力，但若污水中含有大量碳水化合物，低氧和有機物濃度過高低時，都會引起絲狀細菌大量繁殖而造成污泥結構極度松散，

12、污泥因浮力增加而上浮，產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象，降低污水處理效果。2）好氧活性污泥法中的原生動物好氧活性污泥法中原生動物在數(shù)量和種類上僅次于細菌，是活性污泥的經(jīng)常組成部分，其個數(shù)可達5000個/mL，可占混合液干重的512。常見的優(yōu)勢種是纖毛蟲類，如鐘蟲、等枝蟲、蓋纖蟲。還包括肉足蟲類，如變形蟲、滴蟲；鞭毛蟲類，如豆形蟲、腎形蟲、草履蟲等。原生動物主要附聚在污泥表面，其作用在于以下方面：（1）有些原生動物（如變形蟲）能吞噬水中有機顆粒，對污水有直接凈化作用。（2）某些原生動物（如纖毛蟲）能分泌糖類物質(zhì)，可促進生物絮凝作用。（3）吞食游離細菌，有利于改善出水水質(zhì)，纖毛蟲喜吃游離細菌及有機顆粒，與廢水生物

13、處理的關系最為密切。（4）可作為污水凈化的指生物。固著型纖毛蟲中的群體型生物縮蟲、蓋蟲、累枝蟲，可以降低水中游離細菌的數(shù)量，降低水的渾濁度，對廢水生物處理起良好的促進作用，若固著蟲大量出現(xiàn)預示出水水質(zhì)好，污泥馴化佳。如當處理效果較差時，草履蟲就會大量出現(xiàn)，常被作為水質(zhì)凈化的指示生物。圖8-2-3 活性污泥中常見的纖毛蟲在好氧活性污泥法的培養(yǎng)和馴化階段中，原生動物按一定的順序出現(xiàn)。在運行初期曝氣池中常出現(xiàn)鞭毛蟲和肉足蟲。若鐘蟲出現(xiàn)且數(shù)量較多，剛說明活性污泥已成熟，充氧正常。若固著型纖毛蟲減少，游泳型纖毛蟲突然增加，說明污水處理運轉(zhuǎn)不正常。因此，根據(jù)污水中微生物的活動規(guī)律就可以判斷水質(zhì)和污（廢）水

14、處理程度。3）好氧活性污泥法中的其他微生物好氧活性污泥法中還有毛霉屬、曲霉屬、青霉屬、鏈孢霉屬、枝孢霉屬、地霉屬、木霉屬等絲狀真菌，還有線蟲、輪蟲、飄體蟲等微型后生動物。輪蟲在系統(tǒng)正常運行時期、有機物含量較低、出水水質(zhì)良好時才會出現(xiàn)，故輪蟲的存在說明處理效果較好。然而有時處理系統(tǒng)因污泥齡較長、負荷較低，污泥因缺乏營養(yǎng)而老化解絮，這時輪蟲可因污泥碎屑增多而大量繁殖，這是污泥老化解絮標志。線蟲身體似打足氣的輪胎，可吞噬細小的污泥絮粒，在膜生長較厚的生物膜處理系統(tǒng)中常會大量出現(xiàn)。飄體蟲體形大、身體分節(jié)、節(jié)間有剛毛伸出，以污泥碎屑、有機物顆粒為食料，出水水質(zhì)良好時出現(xiàn)。二好氧活性污泥法的基本原理好氧活

15、性污泥法又稱曝氣法，是以廢水中的有機污染物作為培養(yǎng)基（底物），在人工曝氣充氧的條件下，對各種微生物群體進行混合連續(xù)培養(yǎng)，使之形成活性污泥。并利用活性污泥在水中的凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用，去除廢水中的有機污染物的廢水處理方法。1.好氧活性污泥法凈化污水的作用機理圖8-2-4 好氧活性污泥凈化污水的作用機理廢水中的溶解性有機物質(zhì)透過細菌的細胞壁和細胞膜而為細菌所吸收；固體的和膠體的有機物先附著在細菌體外，由細菌所分泌的胞外酶水解為溶解性物質(zhì)，再滲入細胞。細菌通過自身的生命活動過程，把一部分被吸收的有機物氧化成簡單的無機物，并放出細菌生長、活動所需要的能量，把另一部分有機物轉(zhuǎn)化為生物體所必

16、需的營養(yǎng)物質(zhì)，組成新的細胞物質(zhì)，細菌逐漸生長繁殖、產(chǎn)生更多的細菌。這一過程如圖8-2-4所示。通過好氧處理，廢水中一部分有機物被微生物降解為無機物，一部分有機物則被合成為微生物的細胞物質(zhì)。當廢水中有機物較多時（超過微生物生活所需時），合成部分增大，微生物總量增加較快；當廢水中有機物不足時，一部分微生物就會因饑餓而死亡，它們的尸體將成為另一部分微生物的“食料”，微生物的總量將減少。微生物的細胞物質(zhì)雖然也是有機物質(zhì)，但微生物是以懸浮的狀態(tài)存在于水中的，可同廢水中的其它一些物質(zhì)（包括一些被吸附的有機物、某些無機的氧化產(chǎn)物及菌體的排泄物等）通過物理凝聚作用在沉淀池中一起沉淀。由此可見，好氧生物處理法持

17、別適用于處理溶解的和膠體的有機物，因為這類有機物不易直接利用沉淀法除去，而利用生物法則可把它們的一部分轉(zhuǎn)化成無機物，另一部分轉(zhuǎn)化成微生物的細胞物質(zhì)從而與廢水分離，如圖8-2-5所示。用好氧法處理廢水，基本上沒有臭氣，處理所需的時間比較短，如果條件適宜，一般BOD5的去除率可達8090%，有時甚至可達95以上。除好氧活性污泥法外，生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、廢水灌溉和生物塘等也都是廢水好氧處理的方法。其中好氧活性污泥法和生物膜法應用最廣泛。圖8-2-5活性污泥吸附和降解有機物的過程2好氧活性污泥法的基本工藝流程好氧活性污泥法工藝由曝氣池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排除系統(tǒng)所組成，如圖8-2-6所示。曝氣

18、池是好氧活性污泥法工藝的核心和主體，污水和回流的活性污泥一起進入曝氣池形成混合液，活性污泥與污水中有機污染物物質(zhì)充分混合接觸，進而降解吸收并分解。曝氣系統(tǒng)的作用是向曝氣池供給微生物增長及分解有機物所必須的氧氣，并起混合攪拌作用，使活性污泥與有機物充分接觸。隨著有機污染物被分解，曝氣池每天都凈增一部分活性污泥，這部分叫做剩余活性污泥，用污泥泵直接排入污泥池，以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。圖8-2-6好氧活性污泥法的基本流程反應后的混合液流入沉淀池，進行泥水分離，保證出水水質(zhì)；沉淀池中的污泥大部分回流，稱為回流污泥，回流污泥的目的是使曝氣池內(nèi)保持一定的懸浮固體濃度（污泥濃度），回流系統(tǒng)不僅可維持曝氣池的污

19、泥濃度，還可改變回流污泥比例，調(diào)節(jié)曝氣池的運行狀況。好氧活性污泥法系統(tǒng)有效運行的基本條件包括：1）廢水中含有足夠的可生物降解有機物；2）混合液含有足夠的溶解氧；3）活性污泥在池內(nèi)呈懸浮狀態(tài)；4）活性污泥連續(xù)回流、及時排除剩余污泥，系統(tǒng)保持一定濃度的活性污泥；5）無有毒有害的物質(zhì)流入。3活性污泥的性能指標（1）混合液懸浮固體濃度（MLSSMixed Liquor Suspended Solids）混合液懸浮固體濃度（MLSS）指1L活性污泥中含干固體物質(zhì)的質(zhì)量。MLSS=Ma+Me+Mi+Mii ，單位：mg/l或g/m3Ma具有活性的微生物群體；Me微生物自身氧化的殘留物質(zhì)；Mi原污水中不能被

20、微生物降解或暫時沒有降解的有機物質(zhì)；Mii原污水中的無機物質(zhì)。一般的城市污水處理時的MLSS為20003000mg/L，工業(yè)廢水處理時的MLSS為3000mg/L左右，高濃度的工業(yè)廢水生物處理時的MLSS為30005000mg/L。（2）混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（MLVSSMixed Volatile Liquor Suspended Solids）混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（MLVSS）指1L活性污泥中含恒量、干的揮發(fā)性固體的質(zhì)量，表示活性污泥混合液中有機懸浮固體的濃度。MLVSS=Ma+Me+Mi，單位：mg/l或g/m3在條件一定時，f=MLVSS/MLSS是較穩(wěn)定的，一般城市污水f為0.

21、750.85。（3）污泥沉降比（SVSludgeVolume）污泥沉降比是指將曝氣池中的混合液在量筒中靜置30分鐘，其沉淀污泥與原混合液的體積比，一般以%表示。污泥沉降比能相對地反映污泥數(shù)量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及時發(fā)現(xiàn)早期的污泥膨脹。城市污水的SV一般為15%30%。（4）污泥體積指數(shù)（SVISludgeVolumeIndex）曝氣池出口處混合液經(jīng)30分鐘靜沉后，1g干污泥所形成的污泥體積，單位是ml/g。 Q每天進水量，m3/d； SBOD濃度，kg/m3；V曝氣池有效容積，m3； X曝氣池中活性污泥濃度，kg/m3。SVI能更準確地評價污泥的凝聚性能和沉降性能，城市

22、污水的SVI為70100ml/g，活性污泥凝聚沉淀性能很好。SVI值過低，說明活性污泥顆粒細小，密實，無機物含量高，缺乏活性；SVI值過高，說明沉淀性能不好，將要或已經(jīng)發(fā)生污泥膨脹。4好氧活性污泥法的運行參數(shù)（1）污泥負荷（sludge loading）和容積負荷（volume loading）有機負荷率（F/M，F(xiàn)指營養(yǎng)物或有機底物量，M指微生物量）是指單位重量的活性污泥在單位時間內(nèi)所承受的有機物的數(shù)量，或反應單位有效體積在單位時間內(nèi)去除的有機物的數(shù)量，單位kgBOD5/（kgMLSS·d）。F/M是活性污泥微生物增殖的重要影響因素，也是有機底物降解速率、氧利用速率、活性

23、污泥的絮凝、吸附性能的重要影響因素?？梢酝ㄟ^調(diào)整F/M的值，來使活性污泥穩(wěn)定在工藝需要的階段。污泥負荷（Ns）是指曝氣池內(nèi)每千克活性污泥單位時間去除BOD的量，單位以（kgBOD/kgMLSS·d）表示。容積負荷（NV）是指單位體積單位時間去除BOD的量，單位（kgBOD/m3·d）。 Q每天進水量，m3/d；SBOD濃度，mg/L；V曝氣池有效容積，m3；X污泥濃度，mg/L。在活性污泥增長的不同階段，污泥負荷各不相同，凈化效果也不一樣，因此污泥負荷是好氧活性污泥法設計和運行的主要參數(shù)之一。一般來說，污泥負荷在0.30.5kg/（kg.d）范圍內(nèi)時，BOD5去除率可達90

24、%以上。（2）生物固體停留時間（污泥齡，SRTSludge Retention Time）污泥齡是指在反應系統(tǒng)內(nèi)，微生物從生成到排出系統(tǒng)的平均停留時間，也就是反應系統(tǒng)內(nèi)的微生物全部更新一次所需的時間。工程上在穩(wěn)定條件下，曝氣池中工作著的活性污泥總量與每日排放的剩余污泥數(shù)量的比c。污泥齡是活性污泥法處理系統(tǒng)設計和運行的重要參數(shù)，能說明活性污泥微生物的狀況?？赏ㄟ^控制污泥齡選擇活性污泥系統(tǒng)中微生物的種類，若某種微生物的世代期比污泥齡長，則該類微生物在繁殖出下一代微生物之前，就被以剩余活性污泥的方式排走。反之，若某種微生物的世代期比污泥齡短，則該種微生物在被以剩余活性污泥的形式排走之前，可繁殖出下一

25、代。如硝化細菌在20時，世代時間為3d，當污泥齡小于3d時，其不可能在曝氣池內(nèi)大量繁殖，不能成為優(yōu)勢種屬在曝氣池進行硝化反應。SRT直接決定著活性污泥系統(tǒng)中微生物的年齡大小，一般年輕的活性污泥，分解代謝有機污染物的能力強，但凝聚沉降性差，年長的活性污泥分解代謝能力弱，但凝聚性較好。（3）污泥回流比（Sludge Return Ratio ）污泥回流比是指曝氣池中回流污泥的流量與進水流量的比值，一般用百分數(shù)表示，符號為R。計算公式：R污泥回流比，%； Q曝氣池的進水流量，m3；Qr回流污泥的流量，m3。污泥量回流量的大小一般為20%50%，有時也高達150%，其直接影響曝氣池污泥的濃度

26、和二次沉淀池的沉降狀況。（4）污泥耗氧速率（OUROxygen utilization rating）DOt污泥耗氧速率指單位質(zhì)量的活性污泥在單位時間內(nèi)的耗氧量，其單位為mgO2/（gMLVSS·h），是評價污泥代謝活性的一個重要指標。在污水廠的日常運行中，污泥OUR值的大小及其變化趨勢可指示出處理系統(tǒng)負荷的變化情況，并可以此來控制和調(diào)整工藝運行。OUR的數(shù)值與污泥的泥齡及基質(zhì)的生物氧化難易程度有關。圖8-2-7 活性污泥耗氧速率曲線圖測定方法：不同時間測量混合溶液的DO值，作曲線，其斜率即溶解氧消耗速度。如何8-2-7所示。三好氧活性污泥的培養(yǎng)與馴化好氧活性污泥法處理污水的關鍵在于

27、系統(tǒng)中有足夠數(shù)量性能良好的活性污泥，污水生物處理的處理工藝經(jīng)確定，并設計建造投入運行時，首先要培養(yǎng)活性污泥，并經(jīng)馴化后使之能適應不同水質(zhì)的污水?；钚晕勰嗟呐囵B(yǎng)，就是為活性污泥的微生物提供一定的生長繁殖條件，即合適的營養(yǎng)物質(zhì)、溶解氧、適宜的溫度和酸堿度等，在這種情況下，經(jīng)過一段時間，就會有活性污泥形成，并且在數(shù)量上逐漸增長，并最后達到處理廢水所需的污泥濃度?；钚晕勰嗟呐囵B(yǎng)和馴化實際不可分割，在培養(yǎng)過程中投加營養(yǎng)物和少量的廢水，對微生物有一定的馴化作用，而在馴化過程中，能降解污染物的微生物數(shù)量不斷增加，也是微生物培養(yǎng)增殖的過程。1活性污泥接種培養(yǎng)法接種污泥可取自同類污水廠的剩余污泥、糞便污水等?；?/p>

28、性污泥接種培養(yǎng)的方法有全流量連續(xù)直接培養(yǎng)法、流量分階段直接培養(yǎng)法及間歇培養(yǎng)法。生活污水廠的培菌過程較為簡單。在溫暖季節(jié)，先使曝氣池充滿生活污水，悶曝（即曝氣而不進污水）數(shù)小時后（全流量連續(xù)直接培養(yǎng)），即可連續(xù)進水，進水量從小到大逐漸增加，連續(xù)運行數(shù)天后即可見活性污泥開始出現(xiàn)并逐漸增多（流量分階段直接培養(yǎng)）。由于生活污水營養(yǎng)合適，所以污泥很快就會增長至我們所需的濃度。為了加快這一進程，我們還可適當增加培菌初期所需營養(yǎng)物的濃度，例如投加一些濃質(zhì)糞便或米泔水等以提高營養(yǎng)物濃度。培菌初期，污泥濃度較低，應控制曝氣量低于正常運行期的曝氣量。工業(yè)廢水由于水質(zhì)及營養(yǎng)等原因，其處理系統(tǒng)的培菌往往較困難。對于含

29、有毒物質(zhì)的工業(yè)廢水，可以投入一定量的經(jīng)篩選所得的菌種或該廢水流經(jīng)的管道里的污泥，以利于活性污泥的馴化。罐頭食品、肉類加工廠、豆制品等廠的工業(yè)廢水營養(yǎng)成分較全，可用這類廢水直接培菌。有些工業(yè)廢水雖然營養(yǎng)成分尚全，但濃度不足，培菌周期往往較長。可適當增補廢淀粉漿料、食堂的米泔水、面湯水（碳源）或尿素、硫氨、氨水（氮源）等營養(yǎng)，以加快培菌的進程。對于有毒或難生物降解的工業(yè)廢水先以生活污水培菌，再用工業(yè)廢水馴化（間歇培養(yǎng)法）。2活性污泥的馴化馴化是將生活污水和外加營養(yǎng)量逐漸減少、待處理廢水比例逐漸增加，最后全部受納待處理廢水的過程。在污泥馴化過程中，污泥中的微生物能利用該廢水中有機污染物的微生物數(shù)量逐

30、漸增長，不能利用的則逐漸死亡、淘汰；此外，能適應該廢水的微生物，在廢水有機物的誘發(fā)下，產(chǎn)生能分解利用該物質(zhì)的誘導酶。在馴化時，需使工業(yè)廢水比例逐漸增加，生活污水比例逐漸減少。每變化一次配比時，須保持數(shù)天，待運行穩(wěn)定后（指污泥濃度未減少，處理效果亦正常）可再次變動配比，直到馴化結束（間歇培養(yǎng)法）?；钚晕勰嗟鸟Z化方法有異步馴化法和同步馴化法。（1）異步培養(yǎng)馴化法（2）同步培養(yǎng)馴化法對有毒成分較少、營養(yǎng)較全的工業(yè)廢水也可同時進行培菌和馴化，即在培菌一開始即投加一定數(shù)量的工業(yè)廢水，隨著污泥的增長，工業(yè)廢水數(shù)量及比例也逐漸增加。實踐表明這一方法可加速培菌及馴化的整個過程，并可減少對生活污水的需要量。3好

31、氧活性污泥法培養(yǎng)過程中生物相的演替在培菌過程中，隨著水質(zhì)條件（營養(yǎng)、溫度、pH值、溶解氧）的變化，尤其是BOD（即營養(yǎng)物濃度）的不斷降低，系統(tǒng)中微生物的種類與數(shù)量也發(fā)生一定的變化并遵循一定的演替規(guī)律：細菌植鞭蟲動鞭蟲變形蟲游泳型纖毛蟲、吸管蟲固著型纖毛蟲輪蟲。如圖8-2-8所示。圖8-2-8 活性污泥培養(yǎng)中的生物相演替由于細菌和鞭毛蟲類能通過細胞膜的滲透作用，將溶解于水中的有機物質(zhì)吸收到體內(nèi)作為營養(yǎng)，因此它們能在高度污染的、未經(jīng)處理的水域中大量繁殖。變形蟲類能用偽足吞噬固體有機物碎屑以攝取營養(yǎng)，因此亦必須生存于有機物豐富、污染程度較高的水域中。在培菌初期，水中BOD高，污泥尚未形成，還沒有明顯

32、處理效果，這時曝氣池中可見大量游離細菌，接著出現(xiàn)的是植鞭毛蟲的桿囊蟲和動鞭毛蟲的波多蟲等，此外還能看到一定數(shù)量的變形蟲，但不久就出現(xiàn)了掠食細菌能力更強的纖毛蟲類原生動物：先是小型的掠食細菌的游動型纖毛蟲如豆形蟲、腎形蟲等大量出現(xiàn)，繼而出現(xiàn)掠食小型纖毛蟲的漫游蟲、裂口蟲和草履蟲等。隨著培菌的進展，水中有機營養(yǎng)逐漸被消耗，異養(yǎng)細菌的數(shù)量下降，游動型纖毛蟲逐步讓位給固著型纖毛蟲，它們以尾柄固著在污泥絮體上生長。因此，鐘蟲類固著型纖毛蟲的出現(xiàn)和增長就標志著活性污泥的逐步形成和增長。與此同時，匍匐型纖毛蟲如楯纖蟲等也出現(xiàn)于污泥間，它們以有機殘渣和死的生物體為食。隨著污泥日趨成熟，處理效果也越來越高，水中

33、有機物減少到極低時，便相繼出現(xiàn)了吞噬散落污泥的輪蟲，故輪蟲的出現(xiàn)是污泥成熟及凈化程度高的標志。四好氧活性污泥法運行中微生物造成的問題好氧活性污泥法在運行中最常見的故障是在二次沉淀池中泥水的分離問題。造成污泥沉降問題的原因從效果上分為污泥膨脹、不絮凝、微小絮體、起泡沫和反硝化，在實踐中幾種情況會有重疊?；钚晕勰喑两敌詥栴}都是因為污泥絮體的結構不正常造成的?；钚晕勰囝w粒的尺寸的差別很大，其幅度從游離的個體細菌的0.55.0µm到直徑超過1000µm （1mm）的絮體。絮體最大尺寸取決于它的粘聚強度和曝氣池中紊流剪切作用的大小。絮體結構被分為兩類：微結構與宏結構（Sezqin e

34、t al.1978）。微結構是較小絮體（直徑75µm），球形，較密實但相對地較易破裂，在曝氣池紊流條件下易被剪切成小顆粒。雖然這種絮體能很快沉淀，但從大凝聚體被剪切下的小顆粒需較長的沉淀時間，可能隨沉淀池出水排出，使最終出水的BOD5值上升，并使?jié)岫却蠓壬仙?。當絲狀微生物出現(xiàn)時，即出現(xiàn)宏結構絮體，微生物凝聚在絲狀微生物周圍，形成較大的不規(guī)則絮體，這種絮體具有較強的抗剪切強度。1.不凝聚不凝聚是絮體變得不穩(wěn)定而碎裂，或因細菌不能凝聚成絮體、微生物成為游離個體或很小的叢生塊，在沉淀池中呈懸浮態(tài)，并隨出水連續(xù)流出而造成的運行問題。一般認為不凝聚是由于溶解氧濃度低、pH值低或沖擊負荷（Pi

35、pes. 1979）；過度曝氣，形成的紊流會將絮體剪切成碎塊；污泥負荷應大于0.4kg/kg·d，否則將發(fā)生不凝聚問題。若污泥為微結構型，則高污泥負荷時可能出現(xiàn)不凝聚。某些有毒廢水也可形成微小凝聚體。2.微小絮體微結構絮體顆粒比不凝聚污泥顆粒大，用肉眼在出水中可觀察到離散的絮體。含微小絮體的污泥不會在出水中形成高濃度。微小絮體往往是由于長泥齡（56d）和低有機負荷（0.2kg/kg·d）而形成的（Pipes.1979）。因此這種問題往往發(fā)生在延時曝氣系統(tǒng)。3.起泡沫廢水中的洗滌劑成分往往會使曝氣池中出現(xiàn)很厚的白色泡沫，而微生物造成的泡沫是密實、棕色的泡沫，這種類型的泡沫是由

36、于某些絲狀諾卡氏菌屬（Nocardia）超量生長，曝氣系統(tǒng)的氣泡又進入其群體形成的，這種泡沫以一種密實穩(wěn)定的泡沫或一層厚浮渣的形成浮在池面。氣泡使污泥上浮還可能是反硝化造成的。在有些情況下，雖然這種絲狀諾卡氏菌屬在混合液中的種群密度也很高，但卻不會造成污泥沉降質(zhì)量問題，其原因是諾卡氏菌屬產(chǎn)生許多分枝，使絮體成為很堅固的宏結構，生成一種大而牢固、易沉降的絮體。4.菌污泥膨脹活性污泥膨脹是指活性污泥體積膨脹、質(zhì)量變輕，沉降性能惡化，在二沉池中不能正常沉淀下來，破壞正常的處理工藝運行，導致出水水質(zhì)變差的現(xiàn)象。SVI可異常增至400以上。開始時，盡管膨脹污泥比正?；钚晕勰嗟某了俾鏊|(zhì)仍然很好。

37、即使污泥膨脹已較嚴重，仍能有清澈的上清液，因為延伸的絲狀菌會過濾掉形成濁度的細小顆粒。當沉降性很差，泥面上升，以致大的絮體也溢出沉淀池，最終出水中SS和BOD升高。污泥膨脹使污泥壓縮性能變差，使很多稀薄污泥回沉到曝氣池，導致池中MLSS下降，進而造成出水水質(zhì)不達標，而使曝氣池運行失敗。（1）絲狀菌引起的污泥膨脹理想的絮體特征是絲狀菌都留在絮體中，使絮體強度增加并保護固定的結構，即使有少數(shù)絲狀菌伸出污泥絮體，它們皆使長度縮得足夠的短小而不會影響污泥沉降，最終出水中SS和濁度極低。與此相反，膨脹污泥有大量絲狀菌伸出絮體?？杀鎰e的膨脹污泥絮體有兩種類型：第一類是具有長絲狀菌從絮體中伸出，此類絲狀菌將

38、各個絮體聯(lián)接（或稱搭橋），形成絲狀菌和絮體網(wǎng)；第二類是具有更開放（或擴散）的結構，由細菌沿絲狀菌凝聚，形成相當細長的絮體。尚未發(fā)現(xiàn)藻類能造成活性污泥膨脹。絲狀微生物的種類決定了形成絮體的沉淀性能，已知大約有25種絲狀細菌可造成活性污泥膨脹。即使巳知可造成活性污泥膨脹的絲狀微生物種屬，目前也未找到控制優(yōu)勢種的有效、實用方法。所以，操作人員需根據(jù)指示性絲狀微生物的出現(xiàn)，采用控制運行條件的方法運轉(zhuǎn)曝氣池，直至問題消失。主要的方法如下。1) 控制污泥負荷率。污水廠一般處理系統(tǒng)的正常負荷為0.20.45kg/（kg·d），發(fā)生污泥膨脹時可能超出此范圍。為防止膨脹，應經(jīng)常將污泥負荷率控制在正常負

39、荷范圍內(nèi)。2) 控制營養(yǎng)比例。一般曝氣池正常的碳（以BOD5表示），氮和磷的比例為BODNP10051。當BODP偏高時，絲狀微生物能將多余部分儲存在體內(nèi)；當營養(yǎng)濃度不足時，絲狀微生物仍有儲存，這就增強了絲狀微生物對形成絮體細菌的競爭性。3) 控制DO濃度。為防止絲狀微生物的猛增，一般應將池中DO控制在2.0mg/L以上。因為防止污泥膨脹的最低DO濃度是污泥負荷F/M的函數(shù)，如圖8-2-9所示，所以當F/M增加時，應相應地增加最低DO濃度。4) 加氯、臭氧或過氧化氫。 這些氧化劑用于有選擇地殺滅絲狀菌，控制絲狀微生物的過量增長。5) 投加混凝劑?？赏都邮?、三氯化鐵或高分子絮凝劑以改善污泥的絮

40、凝，同時也會增加絮體的強度。（2）非絲狀菌引起的污泥膨脹有時在不出現(xiàn)絲狀微生物時也會出現(xiàn)污泥膨脹。這種膨脹與散凝作用（defloccu1ation）有關，當游離細菌或絮體微結構中產(chǎn)生了大量糊狀或果凍樣的胞外多聚物，導致粘性膨脹。造成污泥膨脹的環(huán)境因素主要有DO濃度低、污泥負荷率低、曝氣池進水含較多化糞池出水、營養(yǎng)不足和低pH值（6.5）。五好氧活性污泥法的發(fā)展和常見工藝好氧活性污泥法自發(fā)明以來，根據(jù)反應時間、進水方式、曝氣設備、氧的來源、反應池型等的不同，已經(jīng)發(fā)展出多種變型，這些變型方式有的還在廣泛應用，同時新開發(fā)的處理工藝還在工程中接受實踐的考驗，采用時需慎重區(qū)別對待，因地因時的加以選擇。1

41、 傳統(tǒng)推流式好氧活性污泥法圖8-2-10 傳統(tǒng)推流式好氧活性污泥工藝傳統(tǒng)推流式好氧活性污泥法工藝流程，污水和回流污泥在曝氣池的前端進入，在池內(nèi)呈推流形式流動至池的末端，由鼓風機通過擴散設備或機械曝氣機曝氣并攪拌，因為廊道的長寬比要求在510，所以一般采用35條廊道，如圖8-2-10所示。在曝氣池內(nèi)進行吸附、絮凝和有機污染物的氧化分解，最后進入二沉池進行處理后的污水和活性污泥的分離，部分污泥回流至曝氣池，部分污泥作為剩余污泥排放。傳統(tǒng)推流式運行中存在的主要問題，一是池內(nèi)流態(tài)呈推流式，首端有機污染物負荷高，耗氧速率高；二是污水和回流污泥進入曝氣池后，不能立即與整個曝氣池混合液充分混合，易受沖擊負荷

42、影響，適應水質(zhì)、水量變化的能力差；三是混合液的需氧量在長度方向是逐步下降的，而充氧設備通常沿池長是均勻布置的，這樣會出現(xiàn)前半段供氧不足，后半段供氧超過需要的現(xiàn)象。2 漸減曝氣法為了改變傳統(tǒng)推流式好氧活性污泥法供氧和需氧的差距，可以采用漸減曝氣方式，充氧設備的布置沿池長方向與需氧量匹配，使布氣沿程逐步遞減，使其接近需氧速率，而總的空氣用量有所減少，從而可以節(jié)省能耗，提高處理效率。3 階段曝氣法降低傳統(tǒng)推流式曝氣池中進水端需氧量峰值要求，還可以采用分段進水方式，入流污水在曝氣池中分34點進入，均衡了曝氣池內(nèi)有機污染物負荷及需氧率，提高了曝氣池對水質(zhì)、水量沖擊負荷的能力。階段曝氣推流式曝氣池一般采用

43、3條或更多廊道，在第一個進水點后，混合液的MLSS濃度可高達50009000mg/L，后面廊道污泥濃度隨著污水多點進入而降低。在池體容積相同情況下，與傳統(tǒng)推流式相比，階段曝氣好氧活性污泥法系統(tǒng)可以擁有更高的污泥總量，從而污泥齡可以更高。階段曝氣法也可以只向后面的廊道進水，使系統(tǒng)按照吸附再生法運行。在雨季高流量時，可將進水超越到后面廊道，從而減少進入二沉池的固體負荷，避免曝氣池混合液懸浮固體的流失。4 吸附再生法吸附再生法又名穩(wěn)定接觸法，出現(xiàn)于20世紀40年代后期美國的污水處理廠擴建改造中。如圖8-2-11所示。本工藝的特點是污水與活性污泥在吸附池內(nèi)吸附時間較短（3060min），吸附池容積較小

44、，而再生池接納的是已經(jīng)排除剩余污泥的回流污泥，且污泥濃度較高，因此，再生池的容積也較??；吸附再生法具有一定的抗沖擊負荷能力，如果吸附池污泥遭到破壞，可以由再生池進行補充。但由于吸附接觸時間短，限制了有機物的降解和氨氮的硝化，處理效果低于傳統(tǒng)法，對于含溶解性有機污染物較多的污水處理，本工藝并不適用。5 完全混合活性污泥法污水與回流污泥進入曝氣池后，立即與池內(nèi)的混合液充分混合，池內(nèi)的混合也是有待泥水分離的處理水。圖8-2-11 完全混合活性污泥工藝該工藝具有如下特征：（1）進入曝氣池的污水很快即被池內(nèi)已存在的混合液所稀釋、均化，入流出現(xiàn)沖擊負荷時池液的組成變化較小，因為驟然增加的負荷可為全池混合液

45、所分擔，而不是像推流中僅僅由部分回流污泥來承擔，所以該工藝對沖擊負荷具有較強的適應能力，適用于處理工業(yè)廢水，特別是濃度較高的工業(yè)廢水。（2）污水在曝氣池內(nèi)分布均勻，F(xiàn)/M值均等，各部位有機污染物降解工況相同，微生物群體的組成和數(shù)量幾近一致，因此，有可能通過對F/M值的調(diào)整，將整個曝氣池的工況控制在最佳條件，以更好發(fā)揮活性污泥的凈化功能。（3）曝氣池內(nèi)混合液的需氧速率均衡。完全混合好氧活性污泥法系統(tǒng)因為有機物負荷較低，微生物生長通常位于生長曲線的靜止期或衰老期，活性污泥易于產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象。完全混合好氧活性污泥法池體形狀可采用圓形或方形，與沉淀池可以合建或分建。6 深（井）層曝氣法曝氣池的經(jīng)濟深度是按基建費和運行費用來決定的。根據(jù)長期的經(jīng)驗，并經(jīng)過多方面的技術經(jīng)濟比較，經(jīng)濟深度一般為56m。但隨著城市的發(fā)展，普遍感到用地緊張，為了節(jié)約用地，從20世紀60年代開始研究發(fā)展了深層曝氣法。一般深層曝氣池水深可達1020m，但超深層曝氣法，又稱豎井或深井曝氣，直徑為1.06.0m，水深可達150300m，大大節(jié)省了用地面積。同時由于水深大幅度增加，可以促進氧傳遞速率，處理功能幾乎不受氣候條件的影響。本工藝適用于處理高濃度有機廢水。深井曝氣法中，活性污泥經(jīng)受壓力的變化較大，有時加壓，有時減壓，實踐表明這時微生物的活性和代謝能力并沒有異常變化。但合