第九章水環(huán)境污染控制與治理的生態(tài)工程及微生物學(xué)原理2008121123260928

1、 第九章第九章 水環(huán)境污染控制與治理的生水環(huán)境污染控制與治理的生態(tài)工程及微生物學(xué)原理態(tài)工程及微生物學(xué)原理第一節(jié)第一節(jié) 污、廢水生物處理中的生態(tài)系統(tǒng)污、廢水生物處理中的生態(tài)系統(tǒng) v城市生活污水和工業(yè)廢水生物處理的方法很多，根據(jù)城市生活污水和工業(yè)廢水生物處理的方法很多，根據(jù)微生物與氧的關(guān)系分為微生物與氧的關(guān)系分為好氧處理和厭氧處理好氧處理和厭氧處理兩大類。兩大類。v根據(jù)微生物在構(gòu)筑物中處于懸浮狀態(tài)或固著狀態(tài)，分根據(jù)微生物在構(gòu)筑物中處于懸浮狀態(tài)或固著狀態(tài)，分為為活性污泥法和生物膜法活性污泥法和生物膜法。 一一、好氧活性污泥法好氧活性污泥法 普通活性污泥法是依據(jù)水的自凈作用原理發(fā)展而來(lái)的普通活性污泥法

2、是依據(jù)水的自凈作用原理發(fā)展而來(lái)的 初次沉淀池曝氣池二次沉淀池污泥消化池（一）（一） 好氧活性污泥中的微生物群落好氧活性污泥中的微生物群落 1、好氧活性污泥的組成與性質(zhì)、好氧活性污泥的組成與性質(zhì) 好氧活性污泥是由多種多樣的好氧微生物和兼性厭氧微好氧活性污泥是由多種多樣的好氧微生物和兼性厭氧微生物與污（廢）水中有機(jī)的和無(wú)機(jī)固體物混凝交織在一起，生物與污（廢）水中有機(jī)的和無(wú)機(jī)固體物混凝交織在一起，形成的絮狀體或稱絨粒（形成的絮狀體或稱絨粒（floc） 。（1）組成：細(xì)菌、微型動(dòng)物為主體的各種好氧、兼性厭氧）組成：細(xì)菌、微型動(dòng)物為主體的各種好氧、兼性厭氧微生物微生物 + 懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)形成的懸浮物

3、質(zhì)、膠體物質(zhì)形成的絮狀體絮狀體。（2）性質(zhì)：含水率）性質(zhì)：含水率99%，密度，密度1.002-1.006，pH6.7，絨粒大，絨粒大小小0.02-0.2mm，比表面積，比表面積20-100cm2/ml。2、好氧活性污泥的存在狀態(tài)：、好氧活性污泥的存在狀態(tài)：完全混合式：懸浮狀態(tài)，均勻分布完全混合式：懸浮狀態(tài)，均勻分布推流式：不均勻分布，隨推流方向微生物種類依次增多推流式：不均勻分布，隨推流方向微生物種類依次增多3、好氧活性污泥中微生物群落、好氧活性污泥中微生物群落 活性污泥的結(jié)構(gòu)和功能的中心是能起絮凝作用的細(xì)菌形活性污泥的結(jié)構(gòu)和功能的中心是能起絮凝作用的細(xì)菌形成的菌膠團(tuán)，其上生長(zhǎng)著各種類型的微生

4、物，形成一個(gè)微成的菌膠團(tuán)，其上生長(zhǎng)著各種類型的微生物，形成一個(gè)微生物群落。生物群落。（1）細(xì)菌細(xì)菌：活性污泥：活性污泥主要成分是細(xì)菌主要成分是細(xì)菌，來(lái)，來(lái)源于土壤、水、空氣。某些屬出現(xiàn)頻率很源于土壤、水、空氣。某些屬出現(xiàn)頻率很高，高，尤其是動(dòng)膠菌屬和假單胞菌屬尤其是動(dòng)膠菌屬和假單胞菌屬。此外。此外還有一類還有一類絲狀細(xì)菌絲狀細(xì)菌存在，如球衣菌屬、發(fā)存在，如球衣菌屬、發(fā)硫菌、貝氏硫菌屬。它們大多數(shù)是化能異硫菌、貝氏硫菌屬。它們大多數(shù)是化能異養(yǎng)菌，以有機(jī)質(zhì)為主要營(yíng)養(yǎng)源，好氧或兼養(yǎng)菌，以有機(jī)質(zhì)為主要營(yíng)養(yǎng)源，好氧或兼性厭氧，以性厭氧，以G-占優(yōu)勢(shì)。許多菌具有莢膜或占優(yōu)勢(shì)。許多菌具有莢膜或微莢膜，部分細(xì)

5、菌有纖毛，與絮狀體形成微莢膜，部分細(xì)菌有纖毛，與絮狀體形成密切相關(guān)。密切相關(guān)。動(dòng)膠菌屬動(dòng)膠菌屬（2）真菌）真菌：主要為：主要為絲狀真菌絲狀真菌，有毛霉、根霉、曲霉、青霉、有毛霉、根霉、曲霉、青霉、鐮刀霉、木霉、地霉等。霉菌常出現(xiàn)在鐮刀霉、木霉、地霉等。霉菌常出現(xiàn)在pH低的廢水中。真低的廢水中。真菌在活性污泥中不占重要地位，其作用估計(jì)與絮狀水體形菌在活性污泥中不占重要地位，其作用估計(jì)與絮狀水體形成及膨脹有關(guān)。成及膨脹有關(guān)。（3）微型動(dòng)物微型動(dòng)物：原生動(dòng)物和少數(shù)多細(xì)胞動(dòng)物，原生動(dòng)物和少數(shù)多細(xì)胞動(dòng)物，原生動(dòng)物占原生動(dòng)物占總數(shù)總數(shù)90%。數(shù)量種類與污水的類型不同而不同，生活污水中。數(shù)量種類與污水的類型

6、不同而不同，生活污水中原生動(dòng)物量大于工業(yè)廢水。以原生動(dòng)物量大于工業(yè)廢水。以纖毛蟲(chóng)綱纖毛蟲(chóng)綱占優(yōu)勢(shì)，多細(xì)胞動(dòng)物占優(yōu)勢(shì)，多細(xì)胞動(dòng)物有輪蟲(chóng)、顫蚓、線蟲(chóng)等。原生動(dòng)物在廢水凈化中的作用僅次有輪蟲(chóng)、顫蚓、線蟲(chóng)等。原生動(dòng)物在廢水凈化中的作用僅次于細(xì)菌。于細(xì)菌。 （4）藻類：較少，有綠藻如小球藻屬，藍(lán)細(xì)菌顫藻屬。）藻類：較少，有綠藻如小球藻屬，藍(lán)細(xì)菌顫藻屬。4、好氧活性污泥中微生物濃度和數(shù)量、好氧活性污泥中微生物濃度和數(shù)量 濃度常用濃度常用1升活性污泥混合液中恒重的干固體升活性污泥混合液中恒重的干固體mg數(shù)表示數(shù)表示，即，即MLSS mixed liquor suspended solids混合液懸浮固混合液

7、懸浮固體。體。一般生活污水一般生活污水 MLSS 2000-3000mg/L工業(yè)廢水工業(yè)廢水 MLSS 3000mg/L高濃度工業(yè)廢水高濃度工業(yè)廢水 MLSS 3000-5000mg/L1ml污泥中細(xì)菌數(shù)污泥中細(xì)菌數(shù)107-108個(gè)個(gè)（二）活性污泥凈化廢水的作用機(jī)理（二）活性污泥凈化廢水的作用機(jī)理凈化作用過(guò)程：凈化作用過(guò)程：1、吸附：廢水與活性污泥充分接觸，形成懸濁混合液，污染、吸附：廢水與活性污泥充分接觸，形成懸濁混合液，污染物被比表面積大的絮凝性微生物吸附。物被比表面積大的絮凝性微生物吸附。2、胞外分解和吸收：呈膠態(tài)的大分子有機(jī)物被吸附后，首先、胞外分解和吸收：呈膠態(tài)的大分子有機(jī)物被吸附后

8、，首先被微生物分泌的胞外水解酶分解為小分子物質(zhì)，這些小分子被微生物分泌的胞外水解酶分解為小分子物質(zhì)，這些小分子物質(zhì)與溶解性有機(jī)物一起在透膜酶作用下或在濃度梯度推動(dòng)物質(zhì)與溶解性有機(jī)物一起在透膜酶作用下或在濃度梯度推動(dòng)下選擇性吸收入胞。在細(xì)菌內(nèi)氧化分解，中間代謝物被其他下選擇性吸收入胞。在細(xì)菌內(nèi)氧化分解，中間代謝物被其他細(xì)菌吸收無(wú)機(jī)化為水和二氧化碳。細(xì)菌吸收無(wú)機(jī)化為水和二氧化碳。3、其他微生物吸收或吞食未分解的有機(jī)物、其他微生物吸收或吞食未分解的有機(jī)物4、凝聚、沉淀：絮狀體的作用、凝聚、沉淀：絮狀體的作用（三）好氧活性污泥法的幾種處理工藝流程（三）好氧活性污泥法的幾種處理工藝流程（1）推流式曝氣法

9、推流式曝氣法： 采用長(zhǎng)方形曝氣池，處理時(shí)廢水與活性污泥從曝氣池一端采用長(zhǎng)方形曝氣池，處理時(shí)廢水與活性污泥從曝氣池一端同時(shí)進(jìn)入，經(jīng)曝氣機(jī)的推流作用，原污水與活性污泥向前推同時(shí)進(jìn)入，經(jīng)曝氣機(jī)的推流作用，原污水與活性污泥向前推進(jìn)到末端。該法進(jìn)到末端。該法BOD和懸浮物的去除率達(dá)和懸浮物的去除率達(dá)90-95%，適用于處，適用于處理水質(zhì)要求高水質(zhì)比較穩(wěn)定的廢水。理水質(zhì)要求高水質(zhì)比較穩(wěn)定的廢水。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：對(duì)水質(zhì)變化的適應(yīng)能力不強(qiáng)；對(duì)水質(zhì)變化的適應(yīng)能力不強(qiáng)；所供氧不能充分利用，前端需氧量大后端相反，但空氣是所供氧不能充分利用，前端需氧量大后端相反，但空氣是沿池平均分布的；沿池平均分布的；曝氣池相對(duì)龐大，占地

10、多，能耗高。曝氣池相對(duì)龐大，占地多，能耗高。（4）分段布水推流式曝氣法分段布水推流式曝氣法 也稱多點(diǎn)進(jìn)水曝氣法。廢水沿池多點(diǎn)進(jìn)入，使有機(jī)物在曝也稱多點(diǎn)進(jìn)水曝氣法。廢水沿池多點(diǎn)進(jìn)入，使有機(jī)物在曝氣池中分布均勻。氣池中分布均勻。（3）接觸氧化穩(wěn)定法接觸氧化穩(wěn)定法 也稱吸附再生法。曝氣池分為接觸氧化池（吸附池）和穩(wěn)也稱吸附再生法。曝氣池分為接觸氧化池（吸附池）和穩(wěn)定池（再生池）。廢水先進(jìn)入接觸氧化池，充分混合后進(jìn)入定池（再生池）。廢水先進(jìn)入接觸氧化池，充分混合后進(jìn)入沉淀池，回流污泥進(jìn)入穩(wěn)定池，曝氣但不加廢水，使活性污沉淀池，回流污泥進(jìn)入穩(wěn)定池，曝氣但不加廢水，使活性污泥中有機(jī)物進(jìn)一步分解。泥中有機(jī)物

11、進(jìn)一步分解。（2）完全混合式曝氣法完全混合式曝氣法 原污水、回流污泥進(jìn)入曝氣池后立即與池內(nèi)原有的混合液原污水、回流污泥進(jìn)入曝氣池后立即與池內(nèi)原有的混合液充分混合。池內(nèi)水質(zhì)均勻，各部分工作情況基本一樣。充分混合。池內(nèi)水質(zhì)均勻，各部分工作情況基本一樣。 缺點(diǎn)主要是出水水質(zhì)上往往不及推流式。缺點(diǎn)主要是出水水質(zhì)上往往不及推流式。（5）氧化溝氧化溝 連續(xù)環(huán)式反應(yīng)池，因其構(gòu)筑物呈封閉的溝渠形而得名。平連續(xù)環(huán)式反應(yīng)池，因其構(gòu)筑物呈封閉的溝渠形而得名。平面上多為橢圓或圓形。面上多為橢圓或圓形。 具有特殊的水流混合特征，介于推流式和完全混合式之間具有特殊的水流混合特征，介于推流式和完全混合式之間。適合處理高濃度

12、有機(jī)廢水。污泥產(chǎn)量少，能耗低。適合處理高濃度有機(jī)廢水。污泥產(chǎn)量少，能耗低。（四）氧化塘（或氧化溝）的生物群落及其處理廢水機(jī)制（四）氧化塘（或氧化溝）的生物群落及其處理廢水機(jī)制 氧化塘氧化塘就是利用天然池塘、河堤、洼地來(lái)治理污染。在塘就是利用天然池塘、河堤、洼地來(lái)治理污染。在塘內(nèi)形成藻類、好氧性細(xì)菌和原生動(dòng)物組成共生系統(tǒng)，使廢水內(nèi)形成藻類、好氧性細(xì)菌和原生動(dòng)物組成共生系統(tǒng)，使廢水得到凈化。得到凈化。 1、微生物群落、微生物群落（1）藻類藻類：表層是藻類，如小球藻、柵列藻、衣藻、裸：表層是藻類，如小球藻、柵列藻、衣藻、裸藻、顫藻等。藻、顫藻等。（2）細(xì)菌細(xì)菌：存在下層。優(yōu)勢(shì)菌群：假單胞菌、黃桿菌、

13、：存在下層。優(yōu)勢(shì)菌群：假單胞菌、黃桿菌、產(chǎn)堿桿菌、芽孢桿菌、光合細(xì)菌等，在底部厭氧層有硫酸產(chǎn)堿桿菌、芽孢桿菌、光合細(xì)菌等，在底部厭氧層有硫酸鹽還原菌、產(chǎn)甲烷菌等。鹽還原菌、產(chǎn)甲烷菌等。（3）微型動(dòng)物微型動(dòng)物：主要是纖毛蟲(chóng)主要是纖毛蟲(chóng)，一般有鐘蟲(chóng)、膜袋蟲(chóng)等，一般有鐘蟲(chóng)、膜袋蟲(chóng)等種類，最高種類，最高1000個(gè)個(gè)/ml。還有輪蟲(chóng)、甲殼類、搖蚊幼蟲(chóng)（。還有輪蟲(chóng)、甲殼類、搖蚊幼蟲(chóng)（底泥中）底泥中）2、 處理機(jī)制處理機(jī)制 利用利用細(xì)菌與藻類細(xì)菌與藻類的互生關(guān)系來(lái)的互生關(guān)系來(lái)分解有機(jī)污染物的廢水處分解有機(jī)污染物的廢水處理系統(tǒng)。理系統(tǒng)。 （五）菌膠團(tuán)的作用（五）菌膠團(tuán)的作用 定義：廣義講，將所有具有莢膜或粘液

14、或明膠質(zhì)的絮定義：廣義講，將所有具有莢膜或粘液或明膠質(zhì)的絮凝性細(xì)菌互相絮凝聚集成的菌膠團(tuán)塊都稱為菌膠團(tuán)。形凝性細(xì)菌互相絮凝聚集成的菌膠團(tuán)塊都稱為菌膠團(tuán)。形成菌膠團(tuán)的主要細(xì)菌是成菌膠團(tuán)的主要細(xì)菌是動(dòng)膠菌動(dòng)膠菌，有的種胞外有莢膜，在，有的種胞外有莢膜，在污水中可凝聚成肉眼可見(jiàn)的絮狀物。此外該菌有胞外小污水中可凝聚成肉眼可見(jiàn)的絮狀物。此外該菌有胞外小纖毛能將絮狀物中的細(xì)胞交織在一起，這種交織作用使纖毛能將絮狀物中的細(xì)胞交織在一起，這種交織作用使許多細(xì)胞互相粘連形成最初的活性污泥凝聚體。許多細(xì)胞互相粘連形成最初的活性污泥凝聚體。 作用作用：1、 很強(qiáng)的生物吸附和氧化分解有機(jī)物的能力很強(qiáng)的生物吸附和氧化

15、分解有機(jī)物的能力2、 為原生動(dòng)物提供良好的生存環(huán)境為原生動(dòng)物提供良好的生存環(huán)境3、 為原生動(dòng)物、微型動(dòng)物提供附著場(chǎng)所為原生動(dòng)物、微型動(dòng)物提供附著場(chǎng)所4、 具有指示作用具有指示作用（六）原生動(dòng)物及微型后生動(dòng)物的作用（六）原生動(dòng)物及微型后生動(dòng)物的作用 1、指示作用、指示作用：原因在于原生動(dòng)物是較高等動(dòng)物，耐毒力比：原因在于原生動(dòng)物是較高等動(dòng)物，耐毒力比細(xì)菌好，對(duì)環(huán)境因素改變比較敏感，環(huán)境條件改變可引起它細(xì)菌好，對(duì)環(huán)境因素改變比較敏感，環(huán)境條件改變可引起它們種群、數(shù)量及代謝活力的變化；個(gè)體大，在低倍鏡下可見(jiàn)們種群、數(shù)量及代謝活力的變化；個(gè)體大，在低倍鏡下可見(jiàn)便于觀察。便于觀察。（1）判斷污水處理程度

16、： （2）指示污泥性質(zhì)和好壞指示污泥性質(zhì)和好壞： 正常污泥正常污泥：鐘蟲(chóng)屬、累枝蟲(chóng)屬、蓋蟲(chóng)屬等固著性或匍匐：鐘蟲(chóng)屬、累枝蟲(chóng)屬、蓋蟲(chóng)屬等固著性或匍匐性種數(shù)性種數(shù) 污泥惡化污泥惡化：絮凝體：絮凝體0.1-0.2mm以下，優(yōu)勢(shì)種屬有豆形蟲(chóng)以下，優(yōu)勢(shì)種屬有豆形蟲(chóng)、草履蟲(chóng)、眼蟲(chóng)、波豆蟲(chóng)屬等快速游泳型種屬。嚴(yán)重惡化時(shí)、草履蟲(chóng)、眼蟲(chóng)、波豆蟲(chóng)屬等快速游泳型種屬。嚴(yán)重惡化時(shí)微型動(dòng)物幾乎不出現(xiàn)。微型動(dòng)物幾乎不出現(xiàn)。 污泥膨脹污泥膨脹：攝食絲狀菌的裸口目旋毛科、全毛類原生動(dòng)：攝食絲狀菌的裸口目旋毛科、全毛類原生動(dòng)物及擬輪毛蟲(chóng)等。物及擬輪毛蟲(chóng)等。 污泥解體污泥解體：絮凝體細(xì)小，針狀分解。優(yōu)勢(shì)種為變形蟲(chóng)屬：絮凝體細(xì)小，

17、針狀分解。優(yōu)勢(shì)種為變形蟲(chóng)屬、簡(jiǎn)便蟲(chóng)屬等肉足類。、簡(jiǎn)便蟲(chóng)屬等肉足類。（3）指示水質(zhì)變化和運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題指示水質(zhì)變化和運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題 形態(tài)變化形態(tài)變化：環(huán)境條件惡劣時(shí)：環(huán)境條件惡劣時(shí)形成孢囊；形成孢囊；pH超過(guò)正常范超過(guò)正常范圍圍鐘蟲(chóng)纖毛停止擺動(dòng)，蟲(chóng)體收縮成團(tuán)鐘蟲(chóng)纖毛停止擺動(dòng)，蟲(chóng)體收縮成團(tuán) 生殖方式生殖方式：出現(xiàn)有性生殖時(shí)往往預(yù)示環(huán)境條件變差或種群處：出現(xiàn)有性生殖時(shí)往往預(yù)示環(huán)境條件變差或種群處于衰老期。于衰老期。 優(yōu)勢(shì)種變化優(yōu)勢(shì)種變化： 高負(fù)荷，曝氣不足高負(fù)荷，曝氣不足小鞭毛蟲(chóng)；小鞭毛蟲(chóng)； 水停留時(shí)間過(guò)短水停留時(shí)間過(guò)短小的游泳型纖毛蟲(chóng)；小的游泳型纖毛蟲(chóng)； 很高負(fù)荷及難降解物很高負(fù)荷及難降解物小

18、裸變形蟲(chóng)和鞭毛蟲(chóng)；小裸變形蟲(chóng)和鞭毛蟲(chóng)； 溶氧不足溶氧不足阿托氏菌屬、扭頭蟲(chóng)屬和新態(tài)蟲(chóng)屬阿托氏菌屬、扭頭蟲(chóng)屬和新態(tài)蟲(chóng)屬 過(guò)分曝氣過(guò)分曝氣肉足類及輪蟲(chóng)類。肉足類及輪蟲(chóng)類。2、凈化作用、凈化作用 腐生性營(yíng)養(yǎng)的某些鞭毛蟲(chóng)通過(guò)滲透作用吸收污水中溶解性腐生性營(yíng)養(yǎng)的某些鞭毛蟲(chóng)通過(guò)滲透作用吸收污水中溶解性有機(jī)物；動(dòng)物性營(yíng)養(yǎng)的原生動(dòng)物可吞食有機(jī)顆粒和游離細(xì)菌有機(jī)物；動(dòng)物性營(yíng)養(yǎng)的原生動(dòng)物可吞食有機(jī)顆粒和游離細(xì)菌，利于凈化水質(zhì)。，利于凈化水質(zhì)。3、絮凝和沉淀作用、絮凝和沉淀作用 原生動(dòng)物可以分泌一定的粘液協(xié)同和促進(jìn)細(xì)菌發(fā)生絮凝作原生動(dòng)物可以分泌一定的粘液協(xié)同和促進(jìn)細(xì)菌發(fā)生絮凝作用。用。（4）指示細(xì)菌活力指示細(xì)菌活力

19、：小口鐘蟲(chóng)在細(xì)菌生長(zhǎng)活躍旺盛的對(duì)數(shù)小口鐘蟲(chóng)在細(xì)菌生長(zhǎng)活躍旺盛的對(duì)數(shù)期出現(xiàn)，溝鐘蟲(chóng)需要細(xì)菌的代謝副產(chǎn)物，出現(xiàn)在細(xì)菌生長(zhǎng)的期出現(xiàn)，溝鐘蟲(chóng)需要細(xì)菌的代謝副產(chǎn)物，出現(xiàn)在細(xì)菌生長(zhǎng)的衰老期衰老期（七）好氧活性污泥的培養(yǎng) 1、間歇式曝氣培養(yǎng)、間歇式曝氣培養(yǎng)（1）菌種來(lái)源：）菌種來(lái)源：污水處理廠的活性污泥；污水處理廠的活性污泥；工廠集水池或沉淀池污泥或污水流經(jīng)的河流淤泥。工廠集水池或沉淀池污泥或污水流經(jīng)的河流淤泥。（2）馴化：）馴化：傾去上清液，加入同濃度新鮮廢水 調(diào)高1個(gè)濃度低濃度廢水培養(yǎng)重復(fù)操作曝氣23h沉淀1h重復(fù)3-7天原廢水濃度 （3）培養(yǎng)：改用連續(xù)曝氣培養(yǎng)法培養(yǎng)，用鏡檢和化學(xué)測(cè)定）培養(yǎng)：改用連續(xù)曝

20、氣培養(yǎng)法培養(yǎng)，用鏡檢和化學(xué)測(cè)定分析判斷活性污泥的成熟度，若菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)緊密，原生動(dòng)物分析判斷活性污泥的成熟度，若菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)緊密，原生動(dòng)物以鐘蟲(chóng)等固著型纖毛蟲(chóng)為主，沉降性能好，說(shuō)明進(jìn)入成熟期以鐘蟲(chóng)等固著型纖毛蟲(chóng)為主，沉降性能好，說(shuō)明進(jìn)入成熟期。 2、連續(xù)曝氣培養(yǎng)、連續(xù)曝氣培養(yǎng) 用現(xiàn)成的與本廠相同水質(zhì)處理廠的活性污泥做菌種可直用現(xiàn)成的與本廠相同水質(zhì)處理廠的活性污泥做菌種可直接用連續(xù)曝氣培養(yǎng)。接用連續(xù)曝氣培養(yǎng)。接 種小流量進(jìn)水增加一個(gè)濃度梯度設(shè)計(jì)流量悶曝運(yùn)行一周 二、好氧生物膜法二、好氧生物膜法主要類型：主要類型： 生物濾池生物濾池：普通生物：普通生物濾池；高負(fù)荷生物濾池；濾池；高負(fù)荷生物濾池；塔式生

21、物濾池塔式生物濾池 生物轉(zhuǎn)盤(pán)生物轉(zhuǎn)盤(pán) 生物接觸氧化法（生物接觸氧化法（淹淹沒(méi)式生物濾池）沒(méi)式生物濾池） 生物轉(zhuǎn)盤(pán)（一）生物膜中的微生物群落（一）生物膜中的微生物群落 1、好氧生物膜：、好氧生物膜： 由各種微生物組成的，附著在各種支撐體上的一層粘由各種微生物組成的，附著在各種支撐體上的一層粘性固定化薄膜。性固定化薄膜。是生物膜法處理系統(tǒng)的工作主體，厚約是生物膜法處理系統(tǒng)的工作主體，厚約2-3mm，一般呈蓬松的絮狀結(jié)構(gòu)，微孔很多，表面積很，一般呈蓬松的絮狀結(jié)構(gòu)，微孔很多，表面積很大，因此有很強(qiáng)的吸附作用，利于微生物進(jìn)一步對(duì)這些大，因此有很強(qiáng)的吸附作用，利于微生物進(jìn)一步對(duì)這些吸附的有機(jī)物的分解。吸附

22、的有機(jī)物的分解。 2、好氧生物膜中的微生物群落及其功能、好氧生物膜中的微生物群落及其功能（1）生物膜生物：生物膜生物： 細(xì)菌：以動(dòng)膠菌為主，其他的還有好氧的芽孢桿菌屬、不細(xì)菌：以動(dòng)膠菌為主，其他的還有好氧的芽孢桿菌屬、不動(dòng)桿菌屬，專性厭氧的脫硫弧菌屬等。另一主要的細(xì)菌是絲動(dòng)桿菌屬，專性厭氧的脫硫弧菌屬等。另一主要的細(xì)菌是絲狀細(xì)菌。在生物膜中絲狀細(xì)菌不會(huì)引起膨脹，特別是球衣細(xì)狀細(xì)菌。在生物膜中絲狀細(xì)菌不會(huì)引起膨脹，特別是球衣細(xì)菌降解有機(jī)物能力非常強(qiáng)，在凈化廢水中起重要作用。此外菌降解有機(jī)物能力非常強(qiáng)，在凈化廢水中起重要作用。此外，絲狀菌大量生長(zhǎng)，菌絲體交叉粘連形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對(duì)水流，絲狀菌大量生長(zhǎng)

23、，菌絲體交叉粘連形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對(duì)水流起到過(guò)濾作用。起到過(guò)濾作用。 真菌：種類和數(shù)量都很豐富，約真菌：種類和數(shù)量都很豐富，約30%是真菌是真菌藻類：在生物濾池上部，藻類的主要作用是向生物膜供氧藻類：在生物濾池上部，藻類的主要作用是向生物膜供氧（2）生物膜面生物）生物膜面生物固著型纖毛蟲(chóng)：鐘蟲(chóng)、獨(dú)縮蟲(chóng)、累枝蟲(chóng)屬；固著型纖毛蟲(chóng)：鐘蟲(chóng)、獨(dú)縮蟲(chóng)、累枝蟲(chóng)屬；游泳型纖毛蟲(chóng)：豆形蟲(chóng)、尖毛蟲(chóng)等。它們是動(dòng)物中的主要類游泳型纖毛蟲(chóng)：豆形蟲(chóng)、尖毛蟲(chóng)等。它們是動(dòng)物中的主要類群，其優(yōu)勢(shì)種隨生物膜營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和其他環(huán)境條件變化而更替群，其優(yōu)勢(shì)種隨生物膜營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和其他環(huán)境條件變化而更替，可作為水處理的指示生物。能促進(jìn)濾池凈化速度

24、，提高濾，可作為水處理的指示生物。能促進(jìn)濾池凈化速度，提高濾池整體的處理效率。池整體的處理效率。（3）濾池掃除生物）濾池掃除生物 體形較大的無(wú)脊椎動(dòng)物如輪蟲(chóng)、線蟲(chóng)，環(huán)節(jié)動(dòng)物門(mén)的瓢體形較大的無(wú)脊椎動(dòng)物如輪蟲(chóng)、線蟲(chóng)，環(huán)節(jié)動(dòng)物門(mén)的瓢體蟲(chóng)、沙蠶，節(jié)肢動(dòng)物水螨，軟體動(dòng)物蝸牛等，去除濾池中體蟲(chóng)、沙蠶，節(jié)肢動(dòng)物水螨，軟體動(dòng)物蝸牛等，去除濾池中的污泥，防止污泥積聚和堵塞。的污泥，防止污泥積聚和堵塞。3、好氧生物膜的結(jié)構(gòu)、好氧生物膜的結(jié)構(gòu) 生物濾池中的生物膜分為生物濾池中的生物膜分為水層、好氧層、厭氧層水層、好氧層、厭氧層 上層：營(yíng)養(yǎng)濃度高，主要是細(xì)菌，少數(shù)鞭毛蟲(chóng)上層：營(yíng)養(yǎng)濃度高，主要是細(xì)菌，少數(shù)鞭毛蟲(chóng) 中層：

25、廢水中的營(yíng)養(yǎng)物，微生物代謝產(chǎn)物，種類較多，中層：廢水中的營(yíng)養(yǎng)物，微生物代謝產(chǎn)物，種類較多，有菌膠團(tuán)、浮游球衣菌、鞭毛蟲(chóng)、變形蟲(chóng)、腎形蟲(chóng)等有菌膠團(tuán)、浮游球衣菌、鞭毛蟲(chóng)、變形蟲(chóng)、腎形蟲(chóng)等 下層：有機(jī)物濃度低，低分子有機(jī)物較多。菌膠團(tuán)、浮下層：有機(jī)物濃度低，低分子有機(jī)物較多。菌膠團(tuán)、浮游球衣菌、固著型纖毛蟲(chóng)，少數(shù)游泳型纖毛蟲(chóng)。游球衣菌、固著型纖毛蟲(chóng)，少數(shù)游泳型纖毛蟲(chóng)。4、凈化作用機(jī)理、凈化作用機(jī)理（二）好氧生物膜的培養(yǎng)（二）好氧生物膜的培養(yǎng)掛膜掛膜1、自然掛膜法、自然掛膜法 將帶有自然菌種的工業(yè)廢水用泵慢速打入空的生物濾池將帶有自然菌種的工業(yè)廢水用泵慢速打入空的生物濾池中，循環(huán)中，循環(huán)3-7后改為慢

26、速連續(xù)進(jìn)水。在這過(guò)程中，廢水中的后改為慢速連續(xù)進(jìn)水。在這過(guò)程中，廢水中的自然菌種和空氣微生物附在濾料上，逐漸形成一層粘性的微自然菌種和空氣微生物附在濾料上，逐漸形成一層粘性的微生物薄膜，當(dāng)進(jìn)水流量達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，濾池由上而下形成正生物薄膜，當(dāng)進(jìn)水流量達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，濾池由上而下形成正常分層的微生物相就可以進(jìn)行正式運(yùn)行。常分層的微生物相就可以進(jìn)行正式運(yùn)行。2、活性污泥掛膜法、活性污泥掛膜法 取處理生活污水或處理工業(yè)廢水的活性污泥做菌種取處理生活污水或處理工業(yè)廢水的活性污泥做菌種3、優(yōu)勢(shì)菌種掛膜法、優(yōu)勢(shì)菌種掛膜法 從自然環(huán)境或廢水處理中篩選分離得到對(duì)某種工業(yè)廢水從自然環(huán)境或廢水處理中篩選分離得到對(duì)某種

27、工業(yè)廢水有強(qiáng)降解能力的菌株，還可以是遺傳育種或基因工程菌。有強(qiáng)降解能力的菌株，還可以是遺傳育種或基因工程菌。第二節(jié) 活性污泥絲狀膨脹和絲狀膨脹控制對(duì)策 正常的活性污泥沉降性能很好，但當(dāng)活性污泥性能發(fā)正常的活性污泥沉降性能很好，但當(dāng)活性污泥性能發(fā)生變化，比重減輕，生變化，比重減輕，SVI值增加時(shí)，污泥會(huì)因結(jié)構(gòu)松散而值增加時(shí)，污泥會(huì)因結(jié)構(gòu)松散而造成沉降困難，在二次沉淀池中出現(xiàn)池面飄泥現(xiàn)象，污造成沉降困難，在二次沉淀池中出現(xiàn)池面飄泥現(xiàn)象，污泥隨出水排出，使出水有機(jī)物濃度增高，這一現(xiàn)象稱為泥隨出水排出，使出水有機(jī)物濃度增高，這一現(xiàn)象稱為污泥膨脹污泥膨脹。 污泥膨脹有兩種：污泥膨脹有兩種：絲狀膨脹絲狀膨

28、脹絲狀細(xì)菌引起；絲狀細(xì)菌引起；菌膠菌膠團(tuán)膨脹團(tuán)膨脹非絲狀細(xì)菌引起。都可用非絲狀細(xì)菌引起。都可用SVI（Sludge volume index）衡量，當(dāng)）衡量，當(dāng)SVI大于大于200ml/g時(shí)表示發(fā)生膨脹時(shí)表示發(fā)生膨脹，小于，小于200為正常，通常在為正常，通常在50-150，最好是，最好是100。 一、活性污泥絲狀膨脹的成因一、活性污泥絲狀膨脹的成因 （一）致因微生物（一）致因微生物 最常出現(xiàn)的有最常出現(xiàn)的有10幾種，如諾卡氏菌、微絲菌、浮游球衣幾種，如諾卡氏菌、微絲菌、浮游球衣菌、發(fā)硫菌等。除了常見(jiàn)的絲狀細(xì)菌外，也包括某些放線菌菌、發(fā)硫菌等。除了常見(jiàn)的絲狀細(xì)菌外，也包括某些放線菌、絲狀真菌以

29、及在一定生活階段或一定條件下，菌體能集合、絲狀真菌以及在一定生活階段或一定條件下，菌體能集合成鏈狀的芽孢桿菌屬、埃希氏菌屬、黃桿菌屬、假單胞菌屬成鏈狀的芽孢桿菌屬、埃希氏菌屬、黃桿菌屬、假單胞菌屬的某些菌株。的某些菌株。（二）活性污泥絲狀膨脹的成因（二）活性污泥絲狀膨脹的成因1、溫度：、溫度： 菌膠團(tuán)細(xì)菌如動(dòng)膠菌最適生長(zhǎng)溫度菌膠團(tuán)細(xì)菌如動(dòng)膠菌最適生長(zhǎng)溫度28-30，浮游球衣菌，浮游球衣菌是是25-30，兩者差別不大，但浮游球衣菌是微量好氧能競(jìng)爭(zhēng)，兩者差別不大，但浮游球衣菌是微量好氧能競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)。生長(zhǎng)。2、溶解氧、溶解氧 菌膠團(tuán)細(xì)菌是嚴(yán)格好氧的，浮游球衣菌是好氧菌但在菌膠團(tuán)細(xì)菌是嚴(yán)格好氧的，浮游球

30、衣菌是好氧菌但在微氧條件下也能正常生長(zhǎng)。貝日阿托氏菌、發(fā)硫菌在微氧條件下也能正常生長(zhǎng)。貝日阿托氏菌、發(fā)硫菌在0.5mg/L時(shí)生長(zhǎng)最好。時(shí)生長(zhǎng)最好。3、可溶性有機(jī)物及其種類、可溶性有機(jī)物及其種類 絲狀細(xì)菌能吸收可溶性有機(jī)物，尤其是低分子的糖類絲狀細(xì)菌能吸收可溶性有機(jī)物，尤其是低分子的糖類和有機(jī)酸，厭氧條件下有機(jī)物不徹底分解產(chǎn)生有機(jī)酸，和有機(jī)酸，厭氧條件下有機(jī)物不徹底分解產(chǎn)生有機(jī)酸，使絲狀細(xì)菌大量生長(zhǎng)。使絲狀細(xì)菌大量生長(zhǎng)。 4、有機(jī)物濃度（有機(jī)負(fù)荷）、有機(jī)物濃度（有機(jī)負(fù)荷） 浮游球衣菌較能適應(yīng)貧營(yíng)養(yǎng)的生長(zhǎng)條件，在浮游球衣菌較能適應(yīng)貧營(yíng)養(yǎng)的生長(zhǎng)條件，在C、N含含量較低的條件下能良好生長(zhǎng)。在生活污水和

31、食品類有機(jī)廢量較低的條件下能良好生長(zhǎng)。在生活污水和食品類有機(jī)廢水中水中BOD5100-200mg/L，浮游細(xì)菌可呈優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)，數(shù)量超，浮游細(xì)菌可呈優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)，數(shù)量超過(guò)過(guò)60%，使污泥發(fā)生膨脹。動(dòng)膠菌適于營(yíng)養(yǎng)較豐富的條件，使污泥發(fā)生膨脹。動(dòng)膠菌適于營(yíng)養(yǎng)較豐富的條件，對(duì)碳源利用率高，對(duì)碳源利用率高，C：N大于大于10呈絮狀生長(zhǎng)，小于呈絮狀生長(zhǎng)，小于10-5則分則分散生長(zhǎng)。散生長(zhǎng)。（三）活性污泥絲狀膨脹的機(jī)理（三）活性污泥絲狀膨脹的機(jī)理 表面積表面積/容積比假設(shè)容積比假設(shè)：在單位體積中，絲狀細(xì)菌的表面：在單位體積中，絲狀細(xì)菌的表面積與容積比較菌膠團(tuán)細(xì)菌大，對(duì)有限制性的營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境條積與容積比較菌膠團(tuán)細(xì)菌大

32、，對(duì)有限制性的營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境條件的爭(zhēng)奪占優(yōu)勢(shì)，大量生長(zhǎng)成為優(yōu)勢(shì)菌引起活性污泥膨脹件的爭(zhēng)奪占優(yōu)勢(shì)，大量生長(zhǎng)成為優(yōu)勢(shì)菌引起活性污泥膨脹，兩者的優(yōu)勢(shì)競(jìng)爭(zhēng)在于以下方面：，兩者的優(yōu)勢(shì)競(jìng)爭(zhēng)在于以下方面：1、對(duì)溶解氧的競(jìng)爭(zhēng)：氧充分條件下好氧的動(dòng)膠菌生長(zhǎng)良、對(duì)溶解氧的競(jìng)爭(zhēng)：氧充分條件下好氧的動(dòng)膠菌生長(zhǎng)良好。如果曝氣池溶解氧長(zhǎng)期維持在低水平，利于絲狀細(xì)菌好。如果曝氣池溶解氧長(zhǎng)期維持在低水平，利于絲狀細(xì)菌的優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)。的優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)。 2、可溶性有機(jī)物的競(jìng)爭(zhēng)：低分子糖類和有機(jī)酸利于絲狀、可溶性有機(jī)物的競(jìng)爭(zhēng)：低分子糖類和有機(jī)酸利于絲狀細(xì)菌的生長(zhǎng)細(xì)菌的生長(zhǎng)4、有機(jī)物沖擊負(fù)荷的影響、有機(jī)物沖擊負(fù)荷的影響 如果曝氣池中有機(jī)物濃度突

33、然增加，供氧量不變，由于如果曝氣池中有機(jī)物濃度突然增加，供氧量不變，由于好氧生物的呼吸作用迅速消耗溶解氧，利于絲狀細(xì)菌的生好氧生物的呼吸作用迅速消耗溶解氧，利于絲狀細(xì)菌的生長(zhǎng)。長(zhǎng)。3、對(duì)、對(duì)C、N的競(jìng)爭(zhēng)的競(jìng)爭(zhēng) 營(yíng)養(yǎng)物濃度較低時(shí)，利于絲狀菌生長(zhǎng)而且還可蓄積營(yíng)養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)物濃度較低時(shí)，利于絲狀菌生長(zhǎng)而且還可蓄積營(yíng)養(yǎng)物，更進(jìn)一步抑制動(dòng)膠菌的生長(zhǎng)。物，更進(jìn)一步抑制動(dòng)膠菌的生長(zhǎng)。1、控制溶解氧、控制溶解氧 保持曝氣池內(nèi)有足夠的溶解氧（保持曝氣池內(nèi)有足夠的溶解氧（2mg/L），可在曝氣池），可在曝氣池中用強(qiáng)化曝氣、射流曝氣等方法控制高負(fù)荷下的污泥膨脹。中用強(qiáng)化曝氣、射流曝氣等方法控制高負(fù)荷下的污泥膨脹。2、控制

34、有機(jī)負(fù)荷、控制有機(jī)負(fù)荷 有機(jī)負(fù)荷可用容積負(fù)荷表示，即單位反應(yīng)器容積每日接有機(jī)負(fù)荷可用容積負(fù)荷表示，即單位反應(yīng)器容積每日接受的廢水中有機(jī)污染物的量。污染負(fù)荷在受的廢水中有機(jī)污染物的量。污染負(fù)荷在0.2-0.3kg BOD/ kg MLSS.d為宜。為宜。二、控制活性污泥絲狀膨脹的對(duì)策二、控制活性污泥絲狀膨脹的對(duì)策根本在于控制引起絲狀細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)的環(huán)境因子。根本在于控制引起絲狀細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)的環(huán)境因子。 3、改革工藝改革工藝（1）投加某種物質(zhì)來(lái)增加污泥的比重或殺滅絲狀菌投加某種物質(zhì)來(lái)增加污泥的比重或殺滅絲狀菌 投加鐵鹽、鋁鹽等混凝劑，可以通過(guò)其凝聚作用增加投加鐵鹽、鋁鹽等混凝劑，可以通過(guò)其凝聚作用增

35、加活性污泥的比重?；钚晕勰嗟谋戎?。 絲狀菌的比表面積大，遇到有害化學(xué)藥劑時(shí)，遭受破絲狀菌的比表面積大，遇到有害化學(xué)藥劑時(shí)，遭受破壞的主要是絲狀菌，常用的化學(xué)藥劑是氯氣，投加臭氧、壞的主要是絲狀菌，常用的化學(xué)藥劑是氯氣，投加臭氧、過(guò)氧化氫也能起作用。過(guò)氧化氫也能起作用。（2）采用新工藝：將活性污泥法改用生物膜法。）采用新工藝：將活性污泥法改用生物膜法。A-B（吸附生物降解法，吸附生物降解法，adsorption biodegradtion）、）、A/O（anoxic-oxic）法、）法、A2/O、A2/O2、SBR法等。法等。第三節(jié) 厭氧環(huán)境中活性污泥和生物膜的微生物群落 當(dāng)廢水有機(jī)物濃度較當(dāng)廢

36、水有機(jī)物濃度較高時(shí)（一般高時(shí)（一般BOD5大于大于1500mg/L），一般的活），一般的活性污泥和生物膜法都難性污泥和生物膜法都難以處理只有采用以處理只有采用厭氧消厭氧消化化法解決。法解決。 沼氣池沼氣池 豬 、 沼 、 草豬 、 沼 、 草（菜、漁、林）、（菜、漁、林）、豬的生態(tài)模式豬的生態(tài)模式養(yǎng)殖場(chǎng)廢水養(yǎng)殖場(chǎng)廢水利用沼液灌溉牧草利用沼液灌溉牧草優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1、 處理處理1kg COD可產(chǎn)生可產(chǎn)生0.35m3甲烷甲烷沼氣沼氣2、 處理設(shè)備負(fù)荷高，占地少處理設(shè)備負(fù)荷高，占地少3、 對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的需求量少：對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的需求量少： COD：N：P=350-500：5：1,相比而言對(duì)相比而言對(duì)N、P的需求

37、的需求要小的多，因此厭氧處理時(shí)可以不添加或少添加營(yíng)養(yǎng)鹽要小的多，因此厭氧處理時(shí)可以不添加或少添加營(yíng)養(yǎng)鹽4、 運(yùn)行經(jīng)費(fèi)經(jīng)濟(jì)，污泥量少。運(yùn)行經(jīng)費(fèi)經(jīng)濟(jì)，污泥量少。 不足不足：1、處理時(shí)間長(zhǎng)；、處理時(shí)間長(zhǎng)；2 2、出水的有機(jī)物濃度高于好氧處理；、出水的有機(jī)物濃度高于好氧處理；3 3、處理過(guò)程中產(chǎn)生臭氣和有色物質(zhì)、處理過(guò)程中產(chǎn)生臭氣和有色物質(zhì)4 4、對(duì)溫度變化和有毒物質(zhì)較為敏感、對(duì)溫度變化和有毒物質(zhì)較為敏感廢廢水水調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)池?zé)釤峤唤粨Q換器器37厭氧活性厭氧活性污泥反應(yīng)器污泥反應(yīng)器沉淀池沉淀池出出水水回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥 一、厭氧消化一、厭氧消化甲烷發(fā)酵甲烷發(fā)酵工藝：工藝：消化池：?jiǎn)渭?jí)低效、

38、單級(jí)高效、兩級(jí)（相）消化消化池：?jiǎn)渭?jí)低效、單級(jí)高效、兩級(jí)（相）消化2 2級(jí)級(jí)( (平流沉淀平流沉淀+ +厭氧污泥消化厭氧污泥消化) )反應(yīng)器：基于微生物固定化原理設(shè)計(jì)，污泥濃度高，反應(yīng)快反應(yīng)器：基于微生物固定化原理設(shè)計(jì)，污泥濃度高，反應(yīng)快速。如厭氧濾器，上流式厭氧污泥反應(yīng)器（速。如厭氧濾器，上流式厭氧污泥反應(yīng)器（UASB）。）。influent污污泥泥沉沉降降沼氣沼氣阻擋阻擋收集收集effluent微生物群落微生物群落：分解蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、纖維素的專性或兼分解蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、纖維素的專性或兼性厭氧菌；專性厭氧的產(chǎn)甲烷菌性厭氧菌；專性厭氧的產(chǎn)甲烷菌（一）甲烷發(fā)酵理論與機(jī)制（一）甲烷發(fā)酵理

39、論與機(jī)制 1、水解階段：高分子有機(jī)物被細(xì)菌胞外酶分解為小分子，、水解階段：高分子有機(jī)物被細(xì)菌胞外酶分解為小分子，其水解產(chǎn)物能溶解于水并透過(guò)細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。微生物其水解產(chǎn)物能溶解于水并透過(guò)細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。微生物群落主要是水解、發(fā)酵性細(xì)菌。群落主要是水解、發(fā)酵性細(xì)菌。2、產(chǎn)乙酸階段：前一階段產(chǎn)物被產(chǎn)乙酸細(xì)菌轉(zhuǎn)化為乙酸、產(chǎn)乙酸階段：前一階段產(chǎn)物被產(chǎn)乙酸細(xì)菌轉(zhuǎn)化為乙酸、H2、CO2。微生物群落為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌，碳酸鹽還原菌。微生物群落為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌，碳酸鹽還原菌。3、產(chǎn)甲烷階段：兩種途徑。一是氫的氧化和二氧化碳還原成、產(chǎn)甲烷階段：兩種途徑。一是氫的氧化和二氧化碳還原成甲烷，占甲烷，占28%，

40、二是乙酸鹽裂解，剩下的甲基還原為甲烷，二是乙酸鹽裂解，剩下的甲基還原為甲烷，占占72%。4、同型產(chǎn)乙酸階段：由同型產(chǎn)乙酸細(xì)菌將、同型產(chǎn)乙酸階段：由同型產(chǎn)乙酸細(xì)菌將H2、CO2轉(zhuǎn)化為乙轉(zhuǎn)化為乙酸。酸。復(fù)雜有機(jī)物復(fù)雜有機(jī)物1 1水解水解 發(fā)酵發(fā)酵2 2產(chǎn)乙酸產(chǎn)乙酸3 3產(chǎn)甲烷產(chǎn)甲烷3 3產(chǎn)甲烷產(chǎn)甲烷產(chǎn)甲烷機(jī)制：產(chǎn)甲烷機(jī)制：1、酸和醇的甲基形成甲烷：、酸和醇的甲基形成甲烷： CH3COOH CH4 + CO2 4CH3OH 3CH4 + CO2 + 2H2O3、水還原脂肪酸產(chǎn)生、水還原脂肪酸產(chǎn)生CH4 2C3H7COOH + CO2 + 2H2O CH4 + 4CH3COOH2、由醇的氧化使、由醇的

41、氧化使CO2還原成還原成CH4、有機(jī)酸、有機(jī)酸 2CH3CH2OH + 14CO2 14CH4 + 2CH3COOH 2C3H7CH2OH + 14CO2 14CH4 + 2C3H7COOH4、H2還原還原CO2為為CH4 4H2 + CO2 CH4 + 2H2O5、H2或或H2O將將CO還原為還原為CH4. 3H2 + CO CH4 + H2O 2H2O + 4CO CH4 + 3CO2（二）厭氧活性污泥的培養(yǎng)（二）厭氧活性污泥的培養(yǎng) 1、菌種來(lái)源：牲畜糞便；生活污水處理廠的濃縮污泥；同類、菌種來(lái)源：牲畜糞便；生活污水處理廠的濃縮污泥；同類水質(zhì)處理廠的厭氧污泥。水質(zhì)處理廠的厭氧污泥。2、馴化

42、與培養(yǎng)：馴化過(guò)程與活性污泥法類似。培養(yǎng)進(jìn)水量由、馴化與培養(yǎng)：馴化過(guò)程與活性污泥法類似。培養(yǎng)進(jìn)水量由小到大，逐步提高濃度。小到大，逐步提高濃度。 成熟的厭氧活性污泥呈顆粒成熟的厭氧活性污泥呈顆粒狀，也稱狀，也稱顆粒污泥顆粒污泥。由于產(chǎn)甲。由于產(chǎn)甲烷菌生長(zhǎng)速度慢，所以顆粒污烷菌生長(zhǎng)速度慢，所以顆粒污泥馴化、培養(yǎng)時(shí)間較長(zhǎng)。泥馴化、培養(yǎng)時(shí)間較長(zhǎng)。3、顆粒污泥的組成與性質(zhì)、顆粒污泥的組成與性質(zhì) 微生物組成微生物組成：水解菌、發(fā)酵菌、產(chǎn)乙酸菌：水解菌、發(fā)酵菌、產(chǎn)乙酸菌、產(chǎn)甲烷菌（氫營(yíng)養(yǎng)型、乙酸營(yíng)養(yǎng)型）、厭氧、產(chǎn)甲烷菌（氫營(yíng)養(yǎng)型、乙酸營(yíng)養(yǎng)型）、厭氧原生動(dòng)物，這些微生物在顆粒污泥內(nèi)生長(zhǎng)、繁原生動(dòng)物，這些微生物

43、在顆粒污泥內(nèi)生長(zhǎng)、繁殖，相互提供營(yíng)養(yǎng)，菌絲交錯(cuò)相互接合形成復(fù)殖，相互提供營(yíng)養(yǎng)，菌絲交錯(cuò)相互接合形成復(fù)雜的菌群結(jié)構(gòu)。雜的菌群結(jié)構(gòu)。物理性質(zhì)：物理性質(zhì)： 形狀：相對(duì)規(guī)則的球形或橢圓形，邊緣清晰，直徑形狀：相對(duì)規(guī)則的球形或橢圓形，邊緣清晰，直徑0.14-5mm，最大，最大7mm 顏色：黑色或灰色顏色：黑色或灰色 密度：密度：1.030-1.080之間之間 表面特征：有許多孔隙和空洞表面特征：有許多孔隙和空洞 沉降性能：不良沉降性能：不良18-20m/h；良好；良好18-50m/h（典（典型值）；很好型值）；很好50-100m/h。 化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)：一般含碳：一般含碳40.5%，氫，氫7%，N-10

44、%（1） 無(wú)機(jī)灰分無(wú)機(jī)灰分 含量因生長(zhǎng)基質(zhì)的不同差異較大，含量因生長(zhǎng)基質(zhì)的不同差異較大，8-66%。灰分的增加?；曳值脑黾訉⑻岣哳w粒污泥密度，過(guò)高導(dǎo)致孔隙率降低，主要元素有將提高顆粒污泥密度，過(guò)高導(dǎo)致孔隙率降低，主要元素有Fe、Ca、Si、P、S，Ca可促進(jìn)顆?；纬煽纱龠M(jìn)顆?；纬?。（2）胞外多聚物胞外多聚物 在一些細(xì)菌表面常有一層薄薄的粘液層，即胞外多聚物在一些細(xì)菌表面常有一層薄薄的粘液層，即胞外多聚物，主要是，主要是胞外聚多糖和蛋白質(zhì)胞外聚多糖和蛋白質(zhì)，與好氧污泥分泌物不同（，與好氧污泥分泌物不同（碳水化合物），但好氧產(chǎn)量高碳水化合物），但好氧產(chǎn)量高4-7倍。倍。ECP與顆粒污泥的形與顆

45、粒污泥的形成有密切關(guān)系，可以改變細(xì)菌的表面電荷和能量引起細(xì)菌成有密切關(guān)系，可以改變細(xì)菌的表面電荷和能量引起細(xì)菌的凝聚。的凝聚。4、顆粒污泥的形成機(jī)制、顆粒污泥的形成機(jī)制 顆粒的形成過(guò)程由多個(gè)階段組成：顆粒的形成過(guò)程由多個(gè)階段組成：細(xì)菌與基體（細(xì)菌、有細(xì)菌與基體（細(xì)菌、有機(jī)無(wú)機(jī)材料）的吸引粘連過(guò)程；微生物聚集體的形成；成熟機(jī)無(wú)機(jī)材料）的吸引粘連過(guò)程；微生物聚集體的形成；成熟污泥的形成。污泥的形成。 細(xì)菌與基體的吸引粘連過(guò)程是顆粒污泥的形成開(kāi)始階段細(xì)菌與基體的吸引粘連過(guò)程是顆粒污泥的形成開(kāi)始階段，也是決定污泥結(jié)構(gòu)的重要階段。，也是決定污泥結(jié)構(gòu)的重要階段。Ca2+、Mg2+的電荷中和的電荷中和作用以

46、及作用以及ECP可以降低排斥位能，促進(jìn)細(xì)菌向基體接近，可以降低排斥位能，促進(jìn)細(xì)菌向基體接近，然后通過(guò)細(xì)菌的附屬物如菌絲或然后通過(guò)細(xì)菌的附屬物如菌絲或ECP將細(xì)菌粘接到基體上將細(xì)菌粘接到基體上，隨著粘接到基體上的細(xì)菌數(shù)目的增加形成各種微生物的，隨著粘接到基體上的細(xì)菌數(shù)目的增加形成各種微生物的聚集體。聚集體。 微生物聚集體的形成微生物聚集體的形成 相互聚集在一起形成具有框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)核相互聚集在一起形成具有框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)核，從而使產(chǎn)乙酸菌及氫營(yíng)養(yǎng)菌附著其上，最，從而使產(chǎn)乙酸菌及氫營(yíng)養(yǎng)菌附著其上，最后是發(fā)酵性細(xì)菌（產(chǎn)酸菌及其他氫營(yíng)養(yǎng)菌）后是發(fā)酵性細(xì)菌（產(chǎn)酸菌及其他氫營(yíng)養(yǎng)菌）在外圍生長(zhǎng)，形成顆粒污泥。在外圍生長(zhǎng)，形成顆粒污泥。 不同工藝中形成的顆粒污泥形成過(guò)程、結(jié)構(gòu)有所不同：不同工藝中形成的顆粒污泥形成過(guò)程、結(jié)構(gòu)有所不同： 單相厭氧消化法單相厭氧消化法：含有厭氧降解過(guò)程中的所有細(xì)菌：含有厭氧降解過(guò)程中的所有細(xì)菌兩相厭氧消化法兩相厭氧消化法： 廢水處理在兩個(gè)不同的反應(yīng)器中依次完成：進(jìn)行水解廢水處理在兩個(gè)不同的反應(yīng)器中依次完成：進(jìn)行水解和酸化的酸化反應(yīng)器、產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷的甲烷反應(yīng)器。不和酸化的酸化反應(yīng)器、產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷的甲烷反應(yīng)器。不同反應(yīng)器中，污泥細(xì)菌的組成區(qū)別很大。前者中基本是水同反應(yīng)器中，污泥細(xì)菌的組成區(qū)別很大。前者中基本是水解發(fā)酵菌、少量產(chǎn)甲