微生物在水污染治理中的作用

微生物在水污染治理中的作用第一頁，共五十一頁，2022年，8月28日第一節(jié)水體的自凈作用水體自凈：污染物排入江河或其它水域后，經(jīng)過擴散、稀釋、沉淀、氧化、受微生物的作用而分解等，使水體可基本上或完全恢復(fù)到原來的狀態(tài)，這個過程稱為水體自凈。水體的自凈能力是有限的，如果排入水體的污染物數(shù)量超過某一界限時，將造成水體的永久性污染，這一界限稱為水體的自凈容量或水環(huán)境容量。一、水體的自凈好氧細菌厭氧細菌光能自養(yǎng)型微生物水體自凈的天然過程：第二頁，共五十一頁，2022年，8月28日二、污水系統(tǒng)及污化指示生物

污化系統(tǒng)及指示生物污化系統(tǒng)多污帶α－中污帶β－中污帶寡污帶水色暗灰色灰色濁度低清澈溶解氧極低或無低升高恢復(fù)正常BOD＞10mg/L5～10＜5＜3H2S強烈H2S氣味H2S氣味沒有無無細菌（個/mL）100萬以上10萬以上10萬以下100以下指示生物以厭氧細菌、兼性細菌為主，還有變形蟲、水蚯蚓。無魚類、顯花植物細菌、藍藻、綠藻、裸藻、游泳型纖毛蟲、輪蟲、水蚯蚓硅藻、綠藻、鼓藻、固著型纖毛蟲，出現(xiàn)水生植物、輪蟲、水蚤、昆蟲金魚藻、硅藻、黃藻、鐘蟲、旋輪蟲、浮游甲殼動物、水生植物、魚第三頁，共五十一頁，2022年，8月28日三、污、廢水生物處理方法分類區(qū)別好氧生物處理法厭氧生物處理法有機物降解徹底不徹底耗時短長臭氣無臭氣大且出水顏色深曝氣設(shè)備需要、較復(fù)雜不需要動力消耗大小且產(chǎn)能處理有機物濃度不能過高很高構(gòu)筑物容積很大較大處理對象城市污水或其它低濃度有機廢水高濃度有機廢和污泥達標排放一般可以需與好氧方法聯(lián)用才能達標排放常見類型活性污泥法、生物膜法厭氧消化法第四頁，共五十一頁，2022年，8月28日第二節(jié)活性污泥法中的微生物及其作用一、活性污泥的性質(zhì)和生物相1．活性污泥的形態(tài)1）外觀形態(tài)：活性污泥（生物絮凝體）為黃褐色絮凝體顆粒：2）特點：

(1)顆粒大?。害?0.02～0.2mm(2)表面積：20～100cm2/mL(3)(2000～10000)m2/m3污泥

(4)圖17-1活性污泥形狀圖第五頁，共五十一頁，2022年，8月28日第六頁，共五十一頁，2022年，8月28日2、活性污泥生物相生物相主要有：細菌、原生動物、霉菌、輪蟲、線蟲等。細菌以菌膠團形式構(gòu)成活性污泥的主體、絲狀微生物是活性污泥的骨架。第七頁，共五十一頁，2022年，8月28日

由于活性污泥表面積很大（2000～10000m2/m3混合液），具有很強的吸附能力，可以吸附廢水中的有機物。

廢水與活性污泥接觸后，其中有機質(zhì)可以在約1～30min的短時間內(nèi)被吸附到活性污泥上。還可以吸附某些金屬離子，使之與有機物形成絡(luò)合物而得以去除。1、生物吸附二、活性污泥法的生物凈化機理

第八頁，共五十一頁，2022年，8月28日2、氧化分解有機物O2有機質(zhì)＋微生物＋氧微生物細胞增長CO2、H2O、SO42－、NH3、PO43－等＋能量熱能釋出隨水排出3、其它微生物吸收或吞食未分解徹底的有機物。第九頁，共五十一頁，2022年，8月28日三、活性污泥中微生物的指示作用1、原生動物和微型后生動物的指示作用

在污水處理生態(tài)系統(tǒng)中形成了一條特定的食物鏈，即細菌→植物性鞭毛蟲→肉足蟲→動物性鞭毛蟲→游泳型纖毛蟲、吸管蟲→固著型纖毛蟲→輪蟲。第十頁，共五十一頁，2022年，8月28日（1）根據(jù)生物演替判斷活性污泥的成熟程度a、活性污泥培養(yǎng)初期以鞭毛蟲、變形蟲為優(yōu)勢種；b、活性污泥培養(yǎng)中期以游泳型纖毛蟲、鞭毛蟲為優(yōu)勢種；c、活性污泥培養(yǎng)成熟期以鐘蟲等固著型纖毛蟲、楯纖蟲、輪蟲為優(yōu)勢種。第十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日（2）根據(jù)生物種類判斷活性污泥和處理水質(zhì)的效果a、出現(xiàn)大量固著型的纖毛蟲和楯纖蟲、輪蟲時，說明活性污泥狀況良好，廢水中溶解氧適當，出水水質(zhì)好；b、當游泳型纖毛蟲和鞭毛蟲、根足蟲等出現(xiàn)，說明活性污泥結(jié)構(gòu)松散，出水水質(zhì)差，運轉(zhuǎn)不正常，必須采取調(diào)節(jié)措施；c、當出現(xiàn)線蟲則說明缺氧。第十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日（3）根據(jù)生物形態(tài)和數(shù)量的變化判斷處理條件

在生物處理過程中，運行條件的突然變化（如進水水量、有機物濃度、溶解氧、溫度、pH值、有毒物質(zhì)等），會影響處理效果。通過鏡檢中原生動物形態(tài)和數(shù)量的變化情況，了解進水水質(zhì)及運行條件正常與否，進而采取相應(yīng)的措施。如當溶解氧不足或其他環(huán)境條件惡化時，鐘蟲會變得不活躍或數(shù)量減少、或蟲體變態(tài)尾柄脫落，產(chǎn)生次生纖毛環(huán)呈游泳生活；繼而蟲體變成胞囊或蟲體變長直至死亡。如廢水水質(zhì)改善，環(huán)境條件恢復(fù)正常，蟲體可恢復(fù)原狀及活力。第十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日2、絲狀微生物的指示作用

絲狀微生物附著于菌膠團上或與之交織在一起，成為活性污泥的骨架。其中，硫磺細菌能將水中硫化氫氧化為硫，并以硫粒形式存于體內(nèi)。當水中溶解氧高時（大于1mg/L），體內(nèi)硫?？蛇M一步氧化而消失。因此，通過對硫磺細菌體內(nèi)硫粒存在與否的觀察，可間接推測水中溶解氧的狀況。第十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日第十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日第十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日四、活性污泥性能監(jiān)測1、生物相觀察2、SV（污泥沉降比）是指曝氣池混合液在量筒中靜置30min，其沉淀污泥與原混合液的體積比，以％表示，該指標能夠相對地反映污泥濃度和污泥的凝聚、沉降性能，用以控制污泥的排放量和早期膨脹。最好2h～4h測定一次。第十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日3、MLSS(污泥濃度)

表示活性污泥微生物量的相對指標，其單位用mg/L。通常MLSS＝1500mg/L～2000mg/L。4、SVI（污泥指數(shù)）是指曝氣池混合液經(jīng)30min靜沉，1g干污泥所占的體積，單位為mL/g，城市污水處理活性污泥的SVI值介于50ml/g～150ml/g之間。該指標能夠更好地評價污泥的凝聚性能和沉降性能，其值過低，說明泥粒細小、密實，無機成分多；過高又說明污泥沉降性能不好，將要或已經(jīng)發(fā)生膨脹現(xiàn)象。第十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日例題1：取曝氣池當中的活性污泥混和液1L，將其沉淀30min后，活性污泥沉降體積為300ml,去除上清液，進行離心，取出干燥，稱其重量為2g,計算SV,SVI,MLSS值。例題2：取曝氣池當中的活性污泥混和液1L，將其沉淀30min后，活性污泥沉降體積為400ml,去除上清液，進行離心，取出干燥，稱其重量為2g,計算SV,SVI,MLSS值。第十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日五、活性污泥的培養(yǎng)與馴化

在城市污水或與之類似的工業(yè)廢水中，由于營養(yǎng)和菌種都已具備，可調(diào)整BOD5至200mg/L～300mg/L后，在曝氣池內(nèi)連續(xù)曝氣，一般在15℃～20℃下經(jīng)一周左右就會出現(xiàn)活性污泥絮狀體。培養(yǎng)過程中，要及時適當?shù)負Q水和排放剩余污泥，以補充營養(yǎng)和排出代謝產(chǎn)物。換水可采取間斷換水或連續(xù)換水方式。（一）活性污泥的培養(yǎng)第二十頁，共五十一頁，2022年，8月28日1、間斷換水

混合液在曝氣到開始出現(xiàn)活性污泥絮狀體后，即停止曝氣，靜止沉淀1h～1.5h，排放約占總體積50％～70％的上清液，再補充生活污水或糞便水，繼續(xù)曝氣。當污泥沉降比大于30％時，說明池中混合液污泥濃度已滿足要求。第一次換水后，應(yīng)每天換水一次，這樣重復(fù)7d～10d，便可達到活性污泥成熟。第二十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日2、連續(xù)換水

當池容積大采用間斷換水有困難時，可改用連續(xù)換水。即當池中出現(xiàn)活性污泥絮狀體后，可連續(xù)地向池內(nèi)投加生活污水，并連續(xù)地出水和回流，其投加量可控制在池內(nèi)每天換水一次的程度，回流量可采用進水量的50%，污泥經(jīng)兩周左右即可培養(yǎng)成熟。第二十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日

如果工業(yè)廢水的性質(zhì)與生活污水相差很大時，用生活污水培養(yǎng)的活性污泥須用工業(yè)廢水進行馴化。馴化的方法是混合液中逐漸增加工業(yè)廢水的比例，直到達到滿負荷。為了縮短培養(yǎng)和馴化時間，可將兩個階段合并起來進行。就是在培養(yǎng)過程中，不斷地加入少量的工業(yè)廢水，使微生物在培養(yǎng)過程中逐漸適應(yīng)新的環(huán)境。（二）活性污泥的馴化第二十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日六、活性污泥膨脹和控制對策提問：什么是活性污泥膨脹？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第二十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日1.非絲狀污泥膨脹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第二十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日④生物中毒（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）污泥膨脹原因——？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——？類似中毒第二十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日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)勢第二十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日原因

——絲狀細菌（球衣菌、硫細菌）或真菌優(yōu)勢過度生長絲狀菌優(yōu)勢生長條件：A.

曝氣池DO長期維持在較低（＜0.1~0.2mg/l）B.水溫過高（＞25℃）、pH過低（＜6.5）C.

硫化物過高硫細菌（絲狀菌一種）以硫化氫為食

2.絲狀污泥膨脹（95％污泥膨脹）

第二十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日C.營養(yǎng)失衡

廢水C/N比高，N少；無機金屬離子較少原因——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；D.毒物沖擊原因—菌絲體耐受能力強第二十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日3.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——磷酸鈉第三十頁，共五十一頁，2022年，8月28日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第三十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日提問：發(fā)生后如何處理？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第三十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日避免—控制方法4.微生物泡沫及其預(yù)防與控制對策氣泡附著于大量絲狀菌上（Nocardiaspp.andMicrothrixparvicella）影響？飄泥產(chǎn)生條件——(1)高油脂含量;(2)污泥齡（污泥總量/外排剩余污泥量）過長（>9d);(3)低溶解氧orsepticity.第三十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日第二節(jié)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，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。第三十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日生物填料懸浮型生物填料投加量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或厭生物塘或厭氧濾池

反應(yīng)池體積%

8-13515-253-540-60第三十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日懸掛型填料彈性立體填料網(wǎng)片式立體填料第三十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日軟性填料生物填料上的生物膜第三十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日一、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第三十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日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)第三十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日生物濾池（塔）中的分層特征表相當于多污帶相當于中污帶相當于寡污帶第四十頁，共五十一頁，2022年，8月28日同一類型廢水

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》優(yōu)缺點對比第四十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日第三節(jié)厭氧活性污泥法和厭氧生物膜法廢水的厭氧處理主要用于高濃度有機廢水的前處理;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,其熱值相當于3.85t原煤，可發(fā)電5400度電。第四十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日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。4．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第四十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日提問：？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。二、厭氧法的缺點第四十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日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。第四十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日

三、厭氧活性污泥法（一）厭氧活性污泥的性質(zhì)和組成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