YYH-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

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)原理楊毅紅你要什么水？自然界水體的生物自凈由于受到溶解氧、營養(yǎng)平衡、微生物種屬及其它生存條件的限制，凈化速度是有限的。提問：如何利用人工手段提高污廢水生物處理效率？1.改善微生物生長的環(huán)境條件；2.通過基因工程或人工馴化的手段獲得高效菌群投加到處理系統(tǒng)中；目前生物處理主要用于水中有機污染物以及氮磷污染的處理。提問：對于這類廢水是否就不能用生物法呢？答案：可以先進行物理化學(xué)前處理轉(zhuǎn)化難降解及去除有毒物質(zhì)（包括臭氧氧化、電解、雙氧水氧化、鐵碳床、紫外臭氧聯(lián)合處理等、濕式氧化、超聲）篩選馴化、重組制造高效降解菌；通常限制：毒物（pH、鹽、酸堿、有機毒物等）濃度不能過高、不能處理存在難生物降解物質(zhì)（多苯環(huán)、過長鏈聚合物等）這一章我們主要介紹污廢水生物處理的微生物的機理。并對廢水處理技術(shù)作一概括的介紹，具體設(shè)備設(shè)計操作以及計算大家會在水處理工程中繼續(xù)學(xué)習(xí)。內(nèi)容提要核心：主要污廢水生物處理的方法和原理

9.1污（廢）水生物處理中的生態(tài)系統(tǒng)9.2活性污泥絲狀膨脹的成因及控制對策9.3厭氧環(huán)境中活性污泥和生物膜的微生物群落相關(guān)知識點回顧細菌生長曲線分批培養(yǎng)連續(xù)恒化培養(yǎng)一、好氧活性污泥法（一）好氧活性污泥中的微生物群落（二）好氧活性污泥凈化污廢水的作用機理（三）好氧活性污泥法的幾種處理工藝流程（四）氧化塘中的微生物群落及其處理污水機制（五）菌膠團的作用（六）原生動物及微型后生動物的作用（七）好氧活性污泥的培養(yǎng)二、好氧生物膜法（一）好氧生物膜中的微生物群落（二）好氧生物膜的培養(yǎng)9.1污廢水生物處理中的生態(tài)系統(tǒng)污（廢）水是指什么水？城市污水和工業(yè)廢水。生物處理方法分類：根據(jù)微生物與氧的關(guān)系：根據(jù)微生物在構(gòu)筑物中處于懸浮或固著狀態(tài)，分為：

活性污泥、生物膜或兩者的混合體。好氧處理厭氧處理活性污泥和生物膜是凈化污（廢）水的工作主體。低濃度（COD＜1500mg/L）適合好氧處理高濃度（COD≥1500mg/L）用厭氧前處理再好氧處理更為適宜。提問：為什么過高COD的廢水不宜用好氧法？有機物濃度過高，好氧生物代謝迅速，水中溶解氧難以即時供應(yīng)，好氧生物生長受限，很難保證處理質(zhì)量，而厭氧生物則沒有這種限制。好氧處理和厭氧處理原理：

活性污泥法——模擬水體自凈微生物在設(shè)備中呈懸浮狀態(tài)

生物膜法——模擬土壤自凈

微生物附著于其他物體表面上成附著狀態(tài)活性污泥既有好氧活性污泥法，也有厭氧活性污泥法，生物膜法既有好氧生物膜法也有厭氧生物膜法?；钚晕勰喾ê蜕锬しㄒ弧⒑醚趸钚晕勰喾ê醚趸钚晕勰喾ㄓ纸衅貧夥?，最早由英國人于1914年創(chuàng)建而來，經(jīng)過90多年的發(fā)展已成為處理有機廢水最主要的方法。什么是好氧活性污泥?指在曝氣狀態(tài)下由多種多樣的好氧微生物和兼性厭氧微生物(兼有少量的厭氧微生物)與污(廢)水中有機的和無機固體物混凝交織在一起，形成的絮狀體或稱絨粒?；钚晕勰嗟男纬墒且环N自然現(xiàn)象。例如，向一桶含糞便污水中不斷地加入空氣，并持續(xù)維持水中的溶解氧，那末經(jīng)過一段時間后，就會產(chǎn)生褐色絮花狀的泥粒，在顯微鏡下會看到，污泥里充滿了各種各樣的微生物，這就是典型的好氧活性污泥。（一）好氧活性污泥的微生物群落1.好氧活性污泥的組成和性質(zhì)(1)組成

好氧微生物和兼性厭氧微生物(兼有少量的厭氧微生物)與其上吸附的固體雜質(zhì)組成。通過生物學(xué)和化學(xué)分析，活性污泥的組成為：①活性微生物，25～50％②微生物內(nèi)源呼吸殘余物，0～17％③吸附在活性污泥上的惰性的不可降解的有機物④雖可降解但尚未降解的有機物⑤惰性無機物，20～30％5～65％（2）好氧活性污泥的性質(zhì)物理性質(zhì)：顏色以棕褐色為佳

黑色說明厭氧、白色說明無機物過多，含水率99％左右，密度1.002～1.006，粒大小為0.02～0.2mm，比表面積為0～100cm2；有沉降能力，有吸附能力化學(xué)性質(zhì)：呈弱酸性（pH約為6.7），具一定的緩沖能力和氧化有機物的能力，生化性質(zhì)：有生物活性，有自我繁殖能力。2.好氧活性污泥的存在狀態(tài)完全混合式曝氣池:推流式的曝氣池：懸浮態(tài)（曝氣池任何一點所取活性污泥其微生物群落基本相同）各區(qū)段之間微生種群和數(shù)量有差異（隨推流方向種類依次增多）；每一區(qū)段中的任何一點，其活性污泥微生物群落基本相同。對含有機物和細菌的污水不斷曝氣，維持足夠的溶解氧，經(jīng)過一定時間后，就會產(chǎn)生絮狀的污泥。在顯微鏡下觀察，可看到各種微生物——細菌、霉菌、原生動物、后生動物。從外觀上看，活性污泥根據(jù)廢水水質(zhì)不同有不同的顏色，有褐色、黃色、灰色和鐵紅色等。輕輕攪動，易于呈懸浮物狀；靜止片刻，也易沉下?；钚晕勰酂o臭味，具有微微的土腥味。

3．好氧活性污泥中的微生物群落結(jié)構(gòu)和功能的中心：菌膠團（由能起絮凝作用的細菌形成的），在其上生長著其他微生物。其它微生物：酵母菌、霉菌、放線菌、藻類、原生動物和某些微型后生動物(輪蟲、線蟲等)，及病原微生物。A．菌膠團在微生物學(xué)領(lǐng)域里，將動膠菌屬形成的細菌團塊稱為菌膠團。在水處理工程領(lǐng)域內(nèi)，則將所有具有莢膜或粘液的絮凝性細菌互相絮凝聚集成的菌膠團塊都稱為菌膠團。①吸附和氧化分解有機物；菌膠團是細菌的存在形式，細菌占到活性污泥中微生物總量的99%,有107~108個/ml，他們是生物處理的主力軍，一旦菌膠團受到各種因素的影響和破壞，則活性污泥法對有機物去除率明顯下降，甚至無去除能力。②為原、后生動物提供了良好的生存環(huán)境；例如菌膠團本身為原生動物、微型后生動物提供附著場所；菌膠團中的細菌可以去除毒物、自身作為動物食料。③為原生動物和后生動物提供良好的生存環(huán)境；④具有指示作用。提問：菌膠團在活性污泥中有哪些功能？①粘性多糖的粘著作用很多細菌莢膜相互間粘著時就會形成一個由許多細菌共有的大莢膜，當(dāng)細菌進入老齡后，細菌分泌的的粘稠多糖聚合物增多，更加速了細菌大莢膜的增大……提問：如何形成菌膠團呢？②纖維素性質(zhì)多糖的勾連作用將菌膠團置于電子顯微鏡下觀察時發(fā)現(xiàn)，在大莢膜增大的同時，在其外側(cè)出現(xiàn)了許多類似于纖維素網(wǎng)狀的物質(zhì)?；钚晕勰嗑z團外的纖維絲電鏡照片③原生動物分泌的胞外粘液的粘著作用；

實驗證明小口鐘蟲、累枝蟲和尾草履蟲等纖毛蟲能分泌一些促進凝聚的糖類，在促進自身粘附在活性污泥上的同時，加速菌膠團的進一步增大；小口鐘蟲c.菌膠團中微生物生態(tài)細菌除動膠菌屬外其他優(yōu)勢菌主要是與特定廢水中物質(zhì)種類有關(guān)中心是能起絮凝作用的細菌形成的菌膠團在菌膠團上層居住的是放線菌、真菌及原生動物、后生動物。它們的數(shù)量相比較細菌而言要少得多。通常包括少量的球衣菌、諾卡氏菌、發(fā)硫菌、頭孢霉、地霉菌、酵母菌等，以及原生動物中的鐘蟲、蓋纖蟲、等枝蟲、草履蟲和原生動物中的輪蟲。該生態(tài)體系隨環(huán)境條件改變而改變?；钚晕勰嘣鷦游?.好氧活性污泥中微生物的濃度和數(shù)量濃度的表示方法：MLSS

——混合液懸浮固體（包括無機和有機的固體）：1L活性污泥混合液中含有多少毫克恒重的干固體）MLVSS

——混合液揮發(fā)性懸浮固體（包括有機固體——微生物）：1L活性污泥混合液中含有多少毫克恒重、干的揮發(fā)性固體）一般城市污水處理：MLVSS：MLSS=0.7-0.8

MLSS保持在2000-3000mg/L工業(yè)廢水處理：MLSS保持在3000mg/L高濃度工業(yè)廢水處理：MLSS保持在3000-5000mg/L數(shù)量：1mL好氧活性污泥中的細菌有107-1085.活性污泥的沉降－濃縮性能

(1)污泥沉降比（SV30）

——混合液在量筒內(nèi)靜置30min后所形成沉淀污泥的容積占原混合液容積的百分率，以％表示。作用：反映曝氣池正常運行的污泥量；控制剩余污泥的排放量；及早發(fā)現(xiàn)污泥膨脹等異?，F(xiàn)象的發(fā)生。(2)污泥體積指數(shù)(污泥指數(shù)，

SVI)——曝氣池出口處混合液經(jīng)30min靜置沉淀后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占的容積，以mL計,單位mL/g。SVI＜100100～200＞200污泥沉降性能良好一般較差，易膨脹☆一般?？刂芐VI在50～150之間為宜。顯微鏡下的活性污泥

好氧活性污泥的凈化作用機理見下圖好氧活性污泥吸附和降解用框圖表示見下圖(二)好氧活性污泥凈化廢水的作用機理分離回用或后處理后處理生物處理（二級處理）化學(xué)營養(yǎng)物曝氣池沉淀池污泥回流凈水外排預(yù)處理（一級處理）污泥及余渣消化罐活性污泥的優(yōu)勢：①可以連續(xù)反復(fù)使用好氧活性污泥由于是由有生命的微生物組成，能自我繁殖，且易于分離，而化學(xué)藥劑只能一次使用，故活性污泥比化學(xué)混凝劑優(yōu)越。②可以降解水中的溶解性有機物，這也是物理化學(xué)方法難以做到的。泥水分離良好，出水清澈1．普通活性污泥法

好氧活性污泥法的處理工藝很多，最為普遍使用的活性污泥法工藝如下圖(三)好氧活性污泥法的幾種處理工藝流程廢水先通過初沉池，除掉一些懸浮固體（一級處理的目的），然后進入一個有曝氣裝置的構(gòu)筑物，活性污泥就在這種裝置中將廢水中的BOD降解掉（二級處理的目的），并產(chǎn)生新的活性污泥。當(dāng)BOD降到一定程度時，混合液一起流入二次沉淀池，進行固液分離，上清液排放，沉淀下來的污泥一部分回流到曝氣池中，一部分作為剩余污泥而排放。2．改進型的活性污泥法在普通型的基礎(chǔ)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、接觸氧化穩(wěn)定法、分段布水推流式活性污泥法、氧化溝式活性污泥法……齊魯石化一凈化車間污水處理工藝例齊魯石化一凈化的生化處理工藝一級隔油浮選后污水調(diào)節(jié)池一級曝氣池（脫碳）二級曝氣池（硝化脫氮）二沉池后浮選排水A推流式活性污泥法

曝氣池進水

沉淀池出水剩余污泥回流污泥推流式活性污泥法在曝氣池的起端，回流的活性污泥與廢水立刻得到充分混合，活性污泥將大量吸附廢水中的有機物。有機物沿池長的不斷被氧化及微生物細胞的不斷合成，水中有機物的濃度越來越低，到了池子末端和出水中，進入內(nèi)源呼吸階段。它們的活動能力減弱，容易在沉淀池中沉淀。其中的有機物幾乎全被“吃掉”，微生物細胞內(nèi)所儲存的物質(zhì)也變得空乏，這種處于饑餓狀態(tài)的活性污泥已經(jīng)充分恢復(fù)了活性，回流到曝氣池后，具有良好的吸附和氧化有機物的能力。推流式活性污泥法的優(yōu)缺點優(yōu)點：出水水質(zhì)好（85～90％），剩余污泥量較少。缺點：①耐沖擊負荷差：如果進水水質(zhì)發(fā)生變化，對活性污泥影響較大。如果流入的廢水含有有害物損害了回流污泥，引起的問題就更大。②供氧與需氧間存在不可克服的矛盾沿曝氣池池長需氧速度變化很大，但是沿曝氣池池長的供氧速度是基本相同的——供需矛盾：前段供氧不足而后端供氧過剩。如果想要在曝氣池前端維持足夠的溶解氧，則后段的氧量會太大，氧的利用率低，增加了處理費用。B完全混合式活性污泥法曝氣池進水

沉淀池出水剩余污泥回流污泥混合液在曝氣池內(nèi)充分混合循環(huán)流動，進行吸附和氧化分解。特點：1.耐沖擊負荷性強，可處理濃度較高的廢水，只要適當(dāng)延長曝氣時間即可。適于處理工業(yè)廢水。2.可把曝氣池的工況控制在最佳的位置上。C接觸氧化穩(wěn)定法

又稱吸附再生活性污泥法或生物吸附法。接觸氧化穩(wěn)定法此法主要適用于處理含懸浮物和膠體物較多的廢水。在吸附池內(nèi)，活性污泥和廢水充分接觸，有機物被活性污泥吸附后，混合液流入沉淀池進行固液分離，從沉淀池排出的回流污泥先在穩(wěn)定池內(nèi)進行再生，使吸附的有機物充分氧化分解，恢復(fù)污泥活性后，再引入吸附池。D分段布水推流式活性污泥法

廢水沿池長分段按幾個點進入曝氣池。特點：①有機物的分配較為均勻，因而氧的需要也較為均勻，在一定程度上降低了池子前段的耗氧速度，避免前端出現(xiàn)缺氧情況。②曝氣池中活性污泥濃度不均勻，前端較濃，后端較稀，提高了空氣的利用率和曝氣池的效率。進水

沉淀池出水剩余污泥回流污泥氧化溝充氣刷氧化溝式活性污泥法混合液在溝內(nèi)不斷循環(huán)流動，廢水在氧化溝內(nèi)停留時間一般很長（15～40h）。氧化溝具有處理流程簡單，機械設(shè)備少，管理方便，出水水質(zhì)好，污泥產(chǎn)量少而穩(wěn)定以及耐沖擊負荷強等優(yōu)點。氧化溝去除有機物的效率很高，BOD5的去除率一般可達95％以上。E氧化溝活性污泥法

F序批式活性污泥法序批式活性污泥法（英文簡稱SBR法）是國內(nèi)外近年來開發(fā)的一種活性污泥法，它的工藝特點是將曝氣池與沉淀池合而為一，生化反應(yīng)呈分批進行。基本周期可由進水、反應(yīng)、沉降、排水和閑置五個階段組成。如下圖所示。這種方法由于較其它活性污泥法構(gòu)造簡單，投資少、操作靈活、污泥產(chǎn)率低、脫氮效果好等特點越來越得到廣泛的重視。（四）氧化塘（或氧化溝）中的微生物群落及其處理污（廢）水機制

氧化塘的工藝是特殊的活性污泥法，是一種人工的、接近自然生態(tài)系統(tǒng)的活性污泥法。

(本質(zhì)上就是一個長時間盛放污水的池塘，通常局部曝氧）在氧化塘內(nèi)，藻類和細菌共存于同一環(huán)境中，保持互生關(guān)系，見下圖氧化塘的互生原理。請思考P322菌膠團、原生動物和微型后生動物在水處理過程中有哪些作用？1.指示生物作用①依據(jù)原生動物數(shù)量、種類、優(yōu)勢、個體活性與水質(zhì)的相關(guān)規(guī)律。②優(yōu)越性提問:與水質(zhì)分析及細菌觀察、計數(shù)相比好處何在?Ⅰ.觀察測量容易僅需低倍顯微鏡即可活體觀察（六）原生動物及微型后生動物的作用

Ⅱ.快速預(yù)報通常污水處理廠每天都要對本廠的出水進行水質(zhì)監(jiān)測，若超過國家規(guī)定的標準，就要及時追查原因，以求解決。湖南石油化工廠的曝氣池中的有柄纖毛蟲與BOD5統(tǒng)計數(shù)據(jù)各廠情況不同，需獨立總結(jié)。但有些數(shù)據(jù)當(dāng)天得不到如BOD5，根據(jù)原生動物與BOD5的對應(yīng)關(guān)系，則可以作出快速的判斷，縮短發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的時間。微生物出現(xiàn)的先后次序是：細菌→植物性鞭毛蟲→肉足類(變形蟲)→動物性鞭毛蟲→游泳型纖毛蟲→固著型纖毛蟲→輪蟲。(1)根據(jù)微生物的演替判斷水質(zhì)和污水處理程度及判斷活性污泥培養(yǎng)成熟程度

活性污泥培養(yǎng)初期

活性污泥培養(yǎng)中期

活性污泥培養(yǎng)成熟期

鞭毛蟲游泳型纖毛蟲、鞭毛蟲

鐘蟲等固著型纖毛蟲、楯纖蟲、輪蟲

(2)根據(jù)原生動物種類判斷活性污泥和處理水質(zhì)的好與壞

固著型纖毛蟲、輪蟲等出現(xiàn)，說明活性污泥正常、出水水質(zhì)好；草履蟲屬、眼蟲屬等出現(xiàn)，說明活性污泥結(jié)構(gòu)松散，出水水質(zhì)差；線蟲出現(xiàn)則說明缺氧。(3)根據(jù)原生動物遇惡劣環(huán)境改變個體形態(tài)及其變化過程判斷進水水質(zhì)變化和運行中出現(xiàn)的問題。如若發(fā)現(xiàn)群體的纖毛蟲縮成一團鐘蟲的柄脫落纖毛蟲接合生殖（即有性生殖）、或形成孢囊表明水中？存在有毒物質(zhì)或其他條件如溫度、pH等的不適宜。Ⅰ.水質(zhì)毒物判斷有些原生動物對水中的溶解氧變化十分敏感。如鐘蟲細胞前端出現(xiàn)氣泡，運動遲緩，說明水中充氧不足，或溶氧過高，水質(zhì)將變壞。反之則表明溶解氧情況適中良好。如圖鐘蟲帶有氣泡圖。Ⅱ.溶解氧判斷氣泡Ⅲ.曝氣池處理效果的判斷2.凈化廢水作用

提問:有哪些作用?①直接參與廢物的去除捕食水中的懸浮的有機廢物顆粒（細菌主要吃溶解性污染物）②吞噬細菌，凈化出水水質(zhì)提問：？細菌（尤其使游離細菌）本身也是有機污染物；提問：游離細菌轉(zhuǎn)化為原生動物同樣是有機污染物，凈化何在呢？3kg1kgCO2+H2O+鹽2kg同理可知：食物鏈越長，凈化效果越好。3.促進絮凝和沉淀作用

活性污泥顆粒主要是由細菌絮凝而成，實驗證明小口鐘蟲、累枝蟲和草履蟲等纖毛蟲能分泌一些粘性多糖，使他們能夠附著在小的絮凝體上，同時促進絮凝體進一步黏附細菌使污泥絮體增大。生產(chǎn)上常常發(fā)現(xiàn)在活性污泥培養(yǎng)初期，一旦處理系統(tǒng)中出現(xiàn)固著型纖毛蟲，隨后就可看到活性污泥絮體的形成并逐漸增大。1.間歇式曝氣培養(yǎng)——不同水質(zhì)的活性污泥(1)菌種來源：①取自污水處理廠的活性污泥；②取自不同水質(zhì)廢水處理廠的活性污泥；③取自相同水質(zhì)廢水處理廠的活性污泥；④取自本廠集水池或沉淀池的下腳污泥或本廠污水長期流經(jīng)的河流淤泥經(jīng)擴大培養(yǎng)后備用。

（七）好氧活性污泥的培養(yǎng)(2)馴化:用間歇式曝氣培養(yǎng)法馴化

進低濃度廢水培養(yǎng)→曝氣23h，沉淀1h，傾去上清夜→再進同濃度的新鮮廢水，繼續(xù)曝氣培養(yǎng)。每一濃度運行3～7d→調(diào)高一個濃度，如同前一個濃度的操作方法運行→逐級提高廢水濃度，一直到原廢水濃度為止

(3)培養(yǎng)：將馴化好的活性污泥改用連續(xù)曝氣培養(yǎng)法繼續(xù)培養(yǎng)。菌膠團結(jié)構(gòu)緊密，以鐘蟲等固著型纖毛蟲為主，有輪蟲出現(xiàn)；

SV30為15％－20％左右；

SVI在100mL/g左右，鐘蟲等固著型纖毛蟲大量出現(xiàn)。(4)運行2.連續(xù)曝氣培養(yǎng)——

相同水質(zhì)的活性污泥接種適量活性污泥，維持DO=1mg/L左右，悶曝幾天；以小流量進入，每調(diào)整一個流量梯度要維持一周的運行時間；隨著進水流量逐漸增大，DO的濃度要逐漸提高；當(dāng)進水達到設(shè)計流量時，工業(yè)廢水進水BOD5在200～300mg/L，MLSS維持在3000mg/L左右，DO維持在2～3mg/L為好；若生活污水的進水BOD5在150～250mg/L，MLSS維持在2000mg/L左右，DO維持在1～2mg/L。

好氧生物膜法構(gòu)筑物有普通濾池、高負荷生物濾池、塔式生物濾池，還有生物轉(zhuǎn)盤、接觸氧化法(即浸沒濾池法)等。好氧生物膜法：生物填料表面附著的生物薄膜進行污染物降解的生物處理法。于19世紀末，在研究土壤凈化污水的過濾田的基礎(chǔ)上，開發(fā)并應(yīng)用于生產(chǎn)。由于效果不如后來出現(xiàn)的活性污泥法，一度被長期擱置，20世紀60年代以后，由于新型合成材料的大量生產(chǎn)和環(huán)境保護對于水要求的進一步提高，生物膜法又獲得了新的發(fā)展。二、好氧生物膜法生物填料懸浮型生物填料普通接觸氧化水解調(diào)節(jié)池好氧或厭氧流化床好氧好氧投加量占或厭氧生物塘或厭氧濾池

反應(yīng)池體積%

8-13515-253-540-60懸掛型填料彈性立體填料網(wǎng)片式立體填料軟性填料生物填料上的生物膜普通生物濾池生物轉(zhuǎn)盤1.好氧生物膜好氧生物膜：是由多種多樣的好氧微生物和兼性厭氧微生物黏附在生物濾池或生物轉(zhuǎn)盤盤片上的一層粘性、薄膜狀的微生物混合群體。是生物膜法凈化污廢水的工作的主體。(一)好氧生物膜中的微生物群落根據(jù)位置與功能不同——生物膜生物、生物膜面生物及濾池掃除生物。普通濾池內(nèi)生物膜的微生物群落表（縱橫向看）2.好氧生物膜中的微生物群落及其功能橫向縱向各不相同濾掃生物膜面生物膜生物2~3mm0.3mm好氧區(qū)生物濾池（塔）中的分層特征表(縱向看)相當(dāng)于多污帶相當(dāng)于中污帶相當(dāng)于寡污帶3.好氧生物膜的結(jié)構(gòu)生物濾池分上、中、下層。4.好氧生物膜的凈化作用機理

同一類型廢水

好氧活性污泥法與生物濾池法處理效果對比據(jù)《微生物生態(tài)學(xué)》優(yōu)缺點對比什么是活性污泥絲狀膨脹？什么原因?qū)е禄钚晕勰嘟z狀膨脹？如何控制或避免活性污泥絲狀膨脹？第二節(jié)活性污泥絲狀膨脹的成因和控制對策曝氣池中有正?；钚晕勰嗪团蛎浳勰?。正?；钚晕勰?/p>

絮凝細菌（絮凝作用）

大量鐘蟲類微生物膨脹的活性污泥定義：

正常的活性污泥顆粒體積膨脹，繼而分裂為沉降性很差的小顆粒污泥，引起二沉池池面飄泥嚴重，出水水質(zhì)急劇變差的現(xiàn)象。本質(zhì)—污泥密度變小或黏附能力下降。分非絲狀菌污泥膨脹與絲狀菌污泥膨脹兩類活性污泥膨脹活性污泥膨脹的衡量指標用污泥體積指數(shù)SVI作為衡量污泥沉降性能好與壞的指標。SVI在200mL/g以下為正?；钚晕勰?，一般在50～150mL/g，最好在100mL/g左右SVI在200mL/g以上說明活性污泥發(fā)生膨脹。SV30在95%以上，甚至達到100%。（一）非絲狀污泥膨脹的成因①

曝氣力度過大，污泥碎裂膨脹提問：原因——？氣泡夾帶,密度降低；氣泡機械破碎；細菌處于對數(shù)期多糖分泌減少②缺氧、厭氧膨脹漂泥提問：原因——？二沉池底部淤泥厭氧產(chǎn)氣（反硝化N2、CH4)③進水水質(zhì)有過量的表面活性物質(zhì)和油脂類化合物；提問：原因——？油及泡沫降低污泥密度④生物中毒污泥膨脹（pH波動大、補堿過量、溫度過高、CODcr濃度驟然升高、含酚及其衍生物，醇、醛和某些有機酚、硫化物、重金屬及鹵化物過高等）原因——？細菌——休克死亡、粘液分泌減少⑤新污泥膨脹現(xiàn)象未馴化污泥對新類型廢水不適應(yīng)，不沉降或沉降極慢，長時間曝氣馴化后恢復(fù)正常；提問：原因——？類似中毒⑥BOD/N過高⑦假菌絲或后生動物鉆噬污泥膨脹大腸埃希氏菌及芽孢桿菌形成暫時性假絲狀生長或后生動物鉆噬而形成的膨脹污泥。（很少見）原因—高含水率菌膠團占優(yōu)勢1.活性污泥絲狀膨脹的致因微生物

由于絲狀細菌極度生長引起的活性污泥膨脹稱為活性污泥絲狀膨脹。致因微生物常見的有諾卡氏菌屬、浮游球衣菌屬、微絲菌屬、發(fā)硫菌屬、貝日阿托氏菌屬等

（二）活性污泥絲狀膨脹

促進絲狀微生物過度生長的環(huán)境因素：環(huán)境因素：

1.溫度

2.溶解氧

3.可溶性有機物及其種類

4.有機物濃度

5.PH變化1.溫度

菌膠團細菌最適生長溫度在28～30℃，浮游球衣菌最適溫度在25～30℃?；钚晕勰嘟z狀膨脹通常發(fā)生在春、夏之交和秋季，溫度在25～28℃，不同地域，發(fā)生的季節(jié)也會有所不同。2.溶解氧當(dāng)有機廢水中溶解氧缺乏時，菌膠團細菌的活性受到抑制，但絲狀菌如浮游球衣菌、貝日阿托氏菌、發(fā)硫菌等仍能正常生長，這些絲狀菌的優(yōu)勢生長很容易引起活性污泥絲狀膨脹。3.可溶性有機物及其種類有機物因缺氧不能降解徹底，積累大量有機酸，為絲狀細菌創(chuàng)造營養(yǎng)條件，使絲狀細菌優(yōu)勢生長。4.有機物濃度（或有機負荷）

生活污水和食品類等有機廢水中，BOD5在100～200mg/L，往往會使浮游球衣菌和菌膠團細菌的數(shù)量比例增大，浮游球衣菌的數(shù)量超過60％以上，占優(yōu)勢而導(dǎo)致活性污泥絲狀膨脹。

(三)活性污泥絲狀膨脹的機理

表面積與容積比假說在單位體積中，呈絲狀擴展生長的絲狀細菌的表面積與容積之比較絮凝性菌膠團細菌的大，對有限制性的營養(yǎng)和環(huán)境條件的爭奪占優(yōu)勢，絮凝性菌膠團細菌處于劣勢，絲狀細菌就能大量生長繁殖成優(yōu)勢菌，從而引起活性污泥絲狀膨脹。1.對溶解氧的競爭

絲狀細菌微量好氧，具有競爭優(yōu)勢。2.對可溶性有機物的競爭

低分子糖和有機酸有利于絲狀細菌生長3.對氮磷的競爭

N:P<5時，絲狀細菌依靠大比表面積競爭氮磷4.有機物沖擊負荷的影響

有機物突然增多導(dǎo)致供氧不足，絲狀細菌微量好氧占據(jù)競爭優(yōu)勢。絲狀細菌和絮凝性菌膠團細菌的優(yōu)勢競爭為什么廢水C/N比高，N少易發(fā)生絲狀膨脹？原因——菌絲體儲備營養(yǎng)物稀少、表面積大，在稀溶液中爭奪營養(yǎng)物質(zhì)的能力強，更適合于貧瘠環(huán)境（包括溶解氧、各種營養(yǎng)物）的生長；二.污泥膨脹的預(yù)防與控制對策提問：基于上述原理如何預(yù)防污泥膨脹？A.設(shè)調(diào)節(jié)池(及事故池)控制高負荷（BOD、毒物）沖擊B.

控制溶解氧溶解氧濃度必須控制在3～4mg/L。C

調(diào)節(jié)廢水的營養(yǎng)配比盡量逼近BOD5與N和P的比例BOD5：N：P＝100：5：1。補N——尿素或含氮量高的污泥消化池上清液補P——磷酸鈉D.

改革工藝將活性污泥法改為生物膜法在曝氣池中加填料改為生物接觸氧化法SBR(即序批式間歇曝氣反應(yīng)器)法提問：發(fā)生活性污泥絲狀膨脹后如何處理？A．投加次氯酸鈉（10~20mg/L內(nèi)）、H2O2（100~200mg/L內(nèi)）有選擇的控制絲狀微生物的過渡生長B．投加混凝劑FeSO4和FeCl3、干污泥或濃縮消化污泥增加絮體密度、強度，使已膨脹的污泥恢復(fù)正常C.強化補氮（C:N＝100：20～30）D.替換污泥（最直接的方法）

當(dāng)廢水有機物濃度較高時（一般BOD5大于1500mg/L），一般的活性污泥和生物膜法都難以處理，怎么辦？采用厭氧消化法解決。

廢水的厭氧處理主要用于高濃度有機廢水的前處理、剩余活性污泥處理;一、厭氧法的優(yōu)點提問：優(yōu)點有哪些？1．產(chǎn)生的沼氣可用于發(fā)電或作為能源沼氣中的主要成分是甲烷，含量50~75%之間，是一種很好的燃料。以日排COD10t的工廠為例，若COD去除率為80%，甲烷產(chǎn)量為理論的80%時，則可日產(chǎn)甲烷2240m3,其熱值相當(dāng)于3.85t原煤，可發(fā)電5400度電。9.3厭氧污泥法和厭氧生物膜法2．對營養(yǎng)物的需求量少好氧方法BOD：N：P=100：5：1，而厭氧方法為（350~500）：5：1，相比而言對N、P的需求要小的多，因此厭氧處理時可以不添加或少添加營養(yǎng)鹽。3．產(chǎn)生的污泥量少，運行費用低繁殖慢；不需要曝氣基于這些優(yōu)點，厭氧處理在食品、釀造、制糖等工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。但厭氧處理也存在缺點1．出水的有機物濃度高于好氧處理；發(fā)酵分解有機物不完全；2．對溫度變化較為敏感；工業(yè)中需要設(shè)置進水的控溫裝置，37℃。3．厭氧微生物對有毒物質(zhì)較為敏感；但經(jīng)過毒物馴化處理的厭氧菌對毒物的耐受力常常會極大地提高。厭氧法有哪些缺點？4.初次啟動過程緩慢,處理時間長好氧處理體系的活性污泥或生物膜通常只需要7天就可以培育成功，而厭氧處理體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．處理過程中產(chǎn)生臭氣和有色物質(zhì)提問：是什么？臭氣主要是SRB形成的具有臭味的硫化氫氣體以及硫醇、氨氣、有機酸等的臭氣。同時硫化氫還會與水中的鐵離子等金屬離子反應(yīng)形成黑色的硫化物沉淀，使處理后的廢水顏色較深，需要添加后處理設(shè)施，進一步脫色脫臭。厭氧污泥：由兼性厭氧菌和專性厭氧菌與廢水中的有機雜質(zhì)形成的污泥顆粒。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；顆粒厭氧活性污泥的直徑在0．5mm以上。微生物的組成主要有六種：由外到內(nèi)水解細菌、發(fā)酵細菌、氫細菌和乙酸菌、甲烷菌、硫酸鹽還原菌、厭氧原生動物其中產(chǎn)甲烷絲菌是厭氧活性污泥的中心骨架（一）厭氧污泥的性質(zhì)和組成（二）厭氧污泥凈化廢水的作用機理四階段理論：復(fù)雜污染物的厭氧降解過程可以分為四個階段水解階段、發(fā)酵階段（又稱酸化階段）、產(chǎn)乙酸階段、產(chǎn)甲烷階段框圖表示見下圖復(fù)雜有機物1水解2發(fā)酵脂肪酸

乙酸

H2+CO23產(chǎn)乙酸

CH4+CO2H2S+CO2硫酸鹽還原硫酸鹽還原4產(chǎn)甲烷4產(chǎn)甲烷硫酸鹽還原四階段理論1．水解階段在細菌胞外酶的作用下大分子的有機物水解為小分子的有機物2．發(fā)酵階段梭狀芽孢桿菌、擬桿菌等酸化細菌吸收并轉(zhuǎn)化為更為簡單的化合物分泌到細胞外，產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨等3．產(chǎn)乙酸階段上一階段的產(chǎn)物被進一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細胞物質(zhì)，這一階段的主導(dǎo)細菌是乙酸菌。同時水中有硫酸鹽時，還會有硫酸鹽還原菌參與產(chǎn)乙酸過程。4．產(chǎn)甲烷階段乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被轉(zhuǎn)化為甲烷和以及甲烷菌細胞物質(zhì)。經(jīng)過這些階段大分子的有機物就被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳、氫氣、硫化氫等小分子物質(zhì)和少量的厭氧污泥。（三）厭氧污泥處理的工藝流程其中厭氧活性污泥反應(yīng)器是工藝中的核心廢水調(diào)節(jié)池?zé)峤粨Q器↑37℃厭氧活性污泥反應(yīng)器氣柜沉淀池出水回流污泥剩余污泥四、厭氧生物膜法主要指厭氧濾器（AF）沼氣出水