1、第第5章章 水的水的生物生物处理技术处理技术 （一）（一）生物处理基础生物处理基础 主讲人：王璇主讲人：王璇上期回顾上期回顾1.1.活性炭为什么具有很强的吸附作用？活性炭为什么具有很强的吸附作用？3.3.如果需要去除水中的离子，可以用如果需要去除水中的离子，可以用什么方法？什么方法？2022-11-20新疆农业职业技术学院 王璇2.2.影响活性炭吸附的因素有哪些？影响活性炭吸附的因素有哪些？目录目录5.15.1 生物处理法生物处理法5.25.2 常见的微生物常见的微生物5.35.3 微生物的代谢微生物的代谢5.45.4 有机污水的可生化性有机污水的可生化性2022-11-20新疆农业职业技术学
2、院 王璇第一节第一节 生物处理法生物处理法1.1 概念概念2022-11-20新疆农业职业技术学院 王璇 利用微生物的代谢作用，把水中的有机污染物转化为利用微生物的代谢作用，把水中的有机污染物转化为简单的无机物的过程，即利用微生物的生命活动过程来转化简单的无机物的过程，即利用微生物的生命活动过程来转化污染物，使之无害化的方法。污染物，使之无害化的方法。废水的生物处理过程是天然污水自净的人工化过程，人废水的生物处理过程是天然污水自净的人工化过程，人工浓缩的过程。工浓缩的过程。第一节第一节 生物处理法生物处理法1.2 由来由来11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇 正常情况下，当水体接纳了
3、一定量的有机正常情况下，当水体接纳了一定量的有机污染物后，在无人干预条件下，借助于污染物后，在无人干预条件下，借助于水体自身的调节能力使污染物浓度不断水体自身的调节能力使污染物浓度不断降低，最后水质恢复到污染前的水平降低，最后水质恢复到污染前的水平和状态，我们把水体的这种自我净化和状态，我们把水体的这种自我净化作用叫作作用叫作水体自净水体自净(Selfpurification)(Selfpurification)。水体的自净能力有一定的限度，每一类水体的自净能力有一定的限度，每一类水体的自净作用都有一个水体的自净作用都有一个最大阈值即自净最大阈值即自净容量容量。水体的自净容量是指在水体正常生。
4、水体的自净容量是指在水体正常生物循环中能够净化有机污染物的物循环中能够净化有机污染物的最大量最大量。天然水体中的自净作用是天然水体中的自净作用是废水废水生物处理技术与方法的基础生物处理技术与方法的基础第一节第一节 生物处理法生物处理法1.2 由来由来11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇 物理净化物理净化天然水体的稀释、扩散、沉淀和挥发天然水体的稀释、扩散、沉淀和挥发等作用，使污染物质的浓度降低。等作用，使污染物质的浓度降低。生物净化生物净化天然水体中的天然水体中的生物活动过程生物活动过程，使污染物质，使污染物质的浓度降低。特别重要的是水中微生物对的浓度降低。特别重要的是水中微生物对有
5、机物的氧化分解作用。有机物的氧化分解作用。化学净化化学净化天然水体的氧化还原、酸碱反应、分解、天然水体的氧化还原、酸碱反应、分解、凝聚等作用，使污染物质的存在形态发生凝聚等作用，使污染物质的存在形态发生变化和浓度降低。变化和浓度降低。根据作用原理和方法的不同，根据作用原理和方法的不同，可将处理方法分为三类：可将处理方法分为三类：物理法、化学法、生物法。物理法、化学法、生物法。第一节第一节 生物处理法生物处理法1.2 由来由来11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇 物理法：物理法：主要是利用物理作用分离废水中呈主要是利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质。悬浮状态的污染物质。沉淀法沉
6、淀法过滤法过滤法离心法离心法吸附法吸附法利用废水中各种污染物密利用废水中各种污染物密度的不同这一原理把各种度的不同这一原理把各种污染物从污水中分离开来，污染物从污水中分离开来，如沉砂池，隔油池等。如沉砂池，隔油池等。用活性炭、硅藻土等吸附用活性炭、硅藻土等吸附剂吸附除去污水中的污染剂吸附除去污水中的污染物。物。在压力差的作用下，悬浮在压力差的作用下，悬浮液中的液体透过可渗性戒液中的液体透过可渗性戒指，固体颗粒被介质所截指，固体颗粒被介质所截留。留。利用离心惯性力实现物料中利用离心惯性力实现物料中固液或液液分离。固液或液液分离。第一节第一节 生物处理法生物处理法1.2 由来由来11/20/202
7、2新疆农业职业技术学院 王璇 化学法：化学法：利用化学反应原理来分离、回收废利用化学反应原理来分离、回收废水中的污染物，或改变污染物的性质，使他水中的污染物，或改变污染物的性质，使他从有害变为无害。从有害变为无害。化学絮凝法化学絮凝法中和法中和法氧化还原法氧化还原法离子交换法离子交换法污水中的胶体物质通常带有负电荷，污水中的胶体物质通常带有负电荷，相互排斥成为稳定的溶液，向污水中相互排斥成为稳定的溶液，向污水中投加带有相反电荷的电解质（絮凝剂）投加带有相反电荷的电解质（絮凝剂）中和胶体的电荷，使胶体失去稳定中和胶体的电荷，使胶体失去稳定絮凝沉淀。硫酸铝，硫酸亚铁等絮凝沉淀。硫酸铝，硫酸亚铁等投
8、加氧化剂或还原剂，使投加氧化剂或还原剂，使废水中的污染物发生氧化废水中的污染物发生氧化或还原反应变成无害物。或还原反应变成无害物。化学吸附过程，去除离子化学吸附过程，去除离子酸碱中和，调整废水的酸碱中和，调整废水的pH值值第一节第一节 生物处理法生物处理法1.2 由来由来11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇 生物法生物法利用微生物的生命活动过程，对废水中的污染物利用微生物的生命活动过程，对废水中的污染物质进行转移和转化作用，从而使废水得到净化的质进行转移和转化作用，从而使废水得到净化的处理方法。处理方法。由于整个过程是在微生物所产生的酶的参与下发由于整个过程是在微生物所产生的酶的参与
9、下发生的生物化学反应，因此将废水生物处理称为废生的生物化学反应，因此将废水生物处理称为废水水生化处理生化处理。第一节第一节 生物处理法生物处理法1.2 由来由来11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇 第一节第一节 生物处理法生物处理法1.3 微生物的作用微生物的作用11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇 1.去除去除溶解有机物溶解有机物（BOD/COD）CO2和和H2O，去除去除溶解性无机营养元素：溶解性无机营养元素：NN2，P富含磷的剩余污泥从水中分离处理富含磷的剩余污泥从水中分离处理第一节第一节 生物处理法生物处理法1.3 微生物的作用微生物的作用11/20/2022新疆农
10、业职业技术学院 王璇 2.某些难降解颗粒或胶体状有机物某些难降解颗粒或胶体状有机物难降解颗粒沉淀与剩余污泥一同被与剩余污泥一同被排除系统。排除系统。长期的滞留在系统长期的滞留在系统内而被缓慢降解。内而被缓慢降解。吸附第一节第一节 生物处理法生物处理法1.3 微生物的作用微生物的作用11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇 3.稳定有机物，某些有毒有害难降解有机物可以被稳定有机物，某些有毒有害难降解有机物可以被微生物初步分解或部分降解，从而减轻毒性作用或微生物初步分解或部分降解，从而减轻毒性作用或得到部分稳定，或最终被完全转化为无机物而得到得到部分稳定，或最终被完全转化为无机物而得到稳定。
11、稳定。第第二二节节 常见的微生物常见的微生物11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇水中常见的微生物非细胞结构微生物具细胞结构微生物病毒病毒原核生物界蓝细菌细菌后生动物真菌界原生生物界酵母菌霉菌藻类原生动物第第二二节节 常见的微生物常见的微生物2.1 细菌细菌11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇是活性污泥净化功能最活跃的成分是活性污泥净化功能最活跃的成分 主要菌种有：动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌主要菌种有：动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等特征：特征：1）绝大多数是）绝大多数是好氧
12、好氧和和兼性兼性异养型的异养型的原核细菌原核细菌；2）在）在好氧好氧条件下，具有很强的条件下，具有很强的分解分解有机物的功能；有机物的功能；3）具有很高的）具有很高的增殖速率增殖速率，其世代时间仅为，其世代时间仅为20 30分钟；分钟；4）动胶杆菌具有将大量细菌结成为）动胶杆菌具有将大量细菌结成为“菌胶团菌胶团”的功能。的功能。第第二二节节 常见的微生物常见的微生物2.1 细菌细菌11/20/2022动胶菌属第第二二节节 常见的微生物常见的微生物2.1 细菌细菌11/20/2022第第二二节节 常见的微生物常见的微生物2.2 真菌真菌11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇生物膜：形成广
13、大的网状物，具有结合生物膜的作用生物膜：形成广大的网状物，具有结合生物膜的作用活性污泥：形成的丝状体对活性污泥凝聚起骨架作用活性污泥：形成的丝状体对活性污泥凝聚起骨架作用 主要菌种有：多细胞的霉菌和单细胞的酵母菌主要菌种有：多细胞的霉菌和单细胞的酵母菌特征：特征：1）能在低温和低）能在低温和低pH的条件生长；的条件生长；2）在生长过程中对氮的要求低；）在生长过程中对氮的要求低；3）能降解纤维素。）能降解纤维素。因此真菌在一些特殊的工业废水处理中表现出重要的作用。因此真菌在一些特殊的工业废水处理中表现出重要的作用。第第二二节节 常见的微生物常见的微生物2.2 真菌真菌11/20/2022新疆农业
14、职业技术学院 王璇第第二二节节 常见的微生物常见的微生物2.3 藻类藻类11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇是单细胞、单细胞群体和多细胞的自养型生物。是单细胞、单细胞群体和多细胞的自养型生物。能进行呼吸作用和光合作用能进行呼吸作用和光合作用第第二二节节 常见的微生物常见的微生物2.5 原生动物原生动物11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇最原始的、最低等的单细胞动物，拥有完整的有机体。最原始的、最低等的单细胞动物，拥有完整的有机体。作用：作用：m具有吞食污水中的有机物颗粒和游离细菌的能力。具有吞食污水中的有机物颗粒和游离细菌的能力。m在一定程度上反映污水水质和净化处理效果。可
15、作为指示动在一定程度上反映污水水质和净化处理效果。可作为指示动物。物。钟虫钟虫第第二二节节 常见的微生物常见的微生物2.6 后生动物后生动物11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇多细胞细胞动物。多细胞细胞动物。m以细菌、小的原生动物及有机颗粒等为食，对污水有一定的以细菌、小的原生动物及有机颗粒等为食，对污水有一定的净化作用。净化作用。m轮虫可以作为指示生物。轮虫可以作为指示生物。第第三三节节 微生物的代谢微生物的代谢3.1 分类分类11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇形式分解代谢合成代谢对氧的需求好氧代谢厌氧代谢第第三三节节 微生物的代谢微生物的代谢3.2 好氧代谢好氧代谢1
16、1/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇在有氧的条件下，好氧微生物和兼性厌氧微生物将有机物分在有氧的条件下，好氧微生物和兼性厌氧微生物将有机物分解为解为COCO2 2和和H H2 2O O，同时合成自身细胞物质并贮存能量的过程。，同时合成自身细胞物质并贮存能量的过程。有机物有机物+O+O2 2+微生物微生物能量能量+无机物无机物（COCO2 2、NHNH3 3）细胞物质细胞物质残留物残留物分解，分解，1/31/3合成，合成，2/32/3内源呼吸内源呼吸80%80%20%20%第第三三节节 微生物的代谢微生物的代谢3.2 好氧代谢好氧代谢11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇m好氧生
17、物处理的反应速度较快，所需的好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间反应时间较短较短，故处理，故处理构筑物容积较小构筑物容积较小。且处理过程中散。且处理过程中散发的发的臭气较少臭气较少。m目前对中、低浓度的有机废水，或者说目前对中、低浓度的有机废水，或者说BODBOD5 5浓度浓度小于小于500mg/L500mg/L的有机废水，基本上采用好氧生物的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。处理法。特点：特点：第第三三节节 微生物的代谢微生物的代谢3.3 厌氧代谢厌氧代谢11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇厌氧微生物（或兼性厌氧微生物）在无分子氧存在条件下，将厌氧微生物（或兼性厌氧微生物）
18、在无分子氧存在条件下，将复杂的有机物分解成简单的有机物和无机物，再被产甲烷菌复杂的有机物分解成简单的有机物和无机物，再被产甲烷菌进一步转化为甲烷和进一步转化为甲烷和COCO2 2等，同时合成微生物自身细胞物质等，同时合成微生物自身细胞物质并贮存能量的过程。并贮存能量的过程。CHCH4 4脂肪酸脂肪酸乙酸、乙酸、H H2 2、COCO2 2有机有机物质物质发酵发酵细菌细菌产乙酸产乙酸细菌细菌产甲烷产甲烷细菌细菌第第三三节节 微生物的代谢微生物的代谢3.3 厌氧代谢厌氧代谢11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇m不需要另加氧源，所以运行费用较低。不需要另加氧源，所以运行费用较低。m剩余污泥
19、少，可回收能源。剩余污泥少，可回收能源。m反应速度较慢，反应时间长，处理构筑物容积反应速度较慢，反应时间长，处理构筑物容积大。大。m对于有机污泥和高浓度有机废水可采用厌氧生对于有机污泥和高浓度有机废水可采用厌氧生物处理法。物处理法。m有机物氧化不彻底。有机物氧化不彻底。特点：特点：第第三三节节 微生物的代谢微生物的代谢3.4 影响微生物代谢的环境因素影响微生物代谢的环境因素11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇微生物营养物质水温pH溶解氧有毒物质第第四四节节 有机污水的可生化性有机污水的可生化性4.1 概念概念11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇指污水中所含有的有机污染物，在
20、微生物的代谢作用指污水中所含有的有机污染物，在微生物的代谢作用下改变化学结构，从复杂的大分子物质转化为简单的下改变化学结构，从复杂的大分子物质转化为简单的小分子物质，从而改变化学和物理性能所能达到的生小分子物质，从而改变化学和物理性能所能达到的生物降解程度。物降解程度。评价污水的可生化性的是设计污水生化处理工程的前评价污水的可生化性的是设计污水生化处理工程的前提条件。提条件。第第四四节节 有机污水的可生化性有机污水的可生化性4.2 有机污水可生化性的测定与判别有机污水可生化性的测定与判别11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇BOD既是对水中可生物降解有机成分的间接指标，也既是对水中可生
21、物降解有机成分的间接指标，也是进行生化反应需氧量的直接反映，它是废水生物处理是进行生化反应需氧量的直接反映，它是废水生物处理中最重要的参数之一。中最重要的参数之一。1.BOD/COD1.BOD/COD比值法比值法由于微生物的降解作用较缓慢，废水中有机物完全降由于微生物的降解作用较缓慢，废水中有机物完全降解完毕需要大约解完毕需要大约20 d20 d左右的时间。因此，为实用起见左右的时间。因此，为实用起见，一般取一般取5d5d所消耗的氧来作为指标，简称为所消耗的氧来作为指标，简称为BODBOD5 5。另。另外，由于温度不一样，微生物降解作用也不一样，因外，由于温度不一样，微生物降解作用也不一样，因
22、此控制温度为此控制温度为2020o oC C。第第四四节节 有机污水的可生化性有机污水的可生化性4.2 有机污水可生化性的测定与判别有机污水可生化性的测定与判别11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇COD 用强化学试剂在化学氧化被测废水所含有机物过用强化学试剂在化学氧化被测废水所含有机物过程中所消耗的氧量。程中所消耗的氧量。1.BOD/COD1.BOD/COD比值法比值法用强氧化剂用强氧化剂(重铬酸钾或高锰酸钾重铬酸钾或高锰酸钾)在酸性条件下能将在酸性条件下能将废水中有机物彻底氧化，其中碳水化合物被氧化为废水中有机物彻底氧化，其中碳水化合物被氧化为H H2 2O O和和COCO2 2，
23、此时所测定的氧，此时所测定的氧(重铬酸钾或高锰酸钾中的重铬酸钾或高锰酸钾中的化化合态氧合态氧)的消耗量即为化学需氧量。的消耗量即为化学需氧量。第第四四节节 有机污水的可生化性有机污水的可生化性4.2 有机污水可生化性的测定与判别有机污水可生化性的测定与判别11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇1.BOD/COD1.BOD/COD比值法比值法 BODCOD或或 BOD0.45 B/C0.30 B/C0.25 B/C0.2生化性好生化性好 可生化可生化 较难生化较难生化 不易生化不易生化第第四四节节 有机污水的可生化性有机污水的可生化性4.2 有机污水可生化性的测定与判别有机污水可生化性的
24、测定与判别11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇2.2.微生物好氧速率法微生物好氧速率法生化呼吸线：生化呼吸线：将污水与污泥混合培养，以时间为横将污水与污泥混合培养，以时间为横坐标，以耗氧量为纵坐标绘制的曲线。坐标，以耗氧量为纵坐标绘制的曲线。内源呼吸线：内源呼吸线：将污泥于清水中曝气培养，微生物处将污泥于清水中曝气培养，微生物处理内源呼吸状态，其呼吸速率是恒定的，耗氧量与理内源呼吸状态，其呼吸速率是恒定的，耗氧量与培养时间成直线关系。培养时间成直线关系。比较两条曲线可以了解污水的可生化性。比较两条曲线可以了解污水的可生化性。第第四四节节 有机污水的可生化性有机污水的可生化性4.2 有
25、机污水可生化性的测定与判别有机污水可生化性的测定与判别11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇2.2.微生物好氧速率法微生物好氧速率法生化呼吸线：生化呼吸线：将污水与污泥混合培养，以时间为横将污水与污泥混合培养，以时间为横坐标，以耗氧量为纵坐标绘制的曲线。坐标，以耗氧量为纵坐标绘制的曲线。内源呼吸线：内源呼吸线：将污泥于清水中曝气培养，微生物处将污泥于清水中曝气培养，微生物处理内源呼吸状态，其呼吸速率是恒定的，耗氧量与理内源呼吸状态，其呼吸速率是恒定的，耗氧量与培养时间成直线关系。培养时间成直线关系。比较两条曲线可以了解污水的可生化性。比较两条曲线可以了解污水的可生化性。第第四四节节 有
26、机污水的可生化性有机污水的可生化性4.2 有机污水可生化性的测定与判别有机污水可生化性的测定与判别11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇2.2.微生物好氧速率法微生物好氧速率法时间（时间（h）耗氧量（耗氧量（mg/g）内呼吸线内呼吸线生化呼吸线生化呼吸线生化呼吸线生化呼吸线时间（时间（h）耗氧量（耗氧量（mg/g）内呼吸线内呼吸线时间（时间（h）耗氧量（耗氧量（mg/g）内呼吸线内呼吸线生化呼吸线生化呼吸线tabc第第四四节节 有机污水的可生化性有机污水的可生化性4.2 有机污水可生化性的测定与判别有机污水可生化性的测定与判别11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇2.2.微生物
27、好氧速率法微生物好氧速率法时间（时间（h）耗氧量（耗氧量（mg/g）内呼吸线内呼吸线生化呼吸线生化呼吸线tabc生化呼吸线位于内源呼吸生化呼吸线位于内源呼吸线之上，说明该污水可被线之上，说明该污水可被生物降解，两条线之间的生物降解，两条线之间的距离越大，说明该有机物距离越大，说明该有机物的可生化性越好。的可生化性越好。第第四四节节 有机污水的可生化性有机污水的可生化性4.2 有机污水可生化性的测定与判别有机污水可生化性的测定与判别11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇2.2.微生物好氧速率法微生物好氧速率法时间（时间（h）耗氧量（耗氧量（mg/g）内呼吸线内呼吸线生化呼吸线生化呼吸线生
28、化呼吸线与内源呼吸线生化呼吸线与内源呼吸线基本重合，说明该污水对基本重合，说明该污水对微生物没有毒性，并且污微生物没有毒性，并且污水中的有机物不可降解。水中的有机物不可降解。第第四四节节 有机污水的可生化性有机污水的可生化性4.2 有机污水可生化性的测定与判别有机污水可生化性的测定与判别11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇2.2.微生物好氧速率法微生物好氧速率法生化呼吸线生化呼吸线时间（时间（h）耗氧量（耗氧量（mg/g）内呼吸线内呼吸线生化呼吸线位于内源呼吸生化呼吸线位于内源呼吸线之下，说明该污水对微线之下，说明该污水对微生物有不可适应的毒性。生物有不可适应的毒性。生化呼吸线和内源呼吸线生化呼吸线和内源呼吸线之间的距离越大，说明污之间的距离越大，说明污水毒性越大。水毒性越大。THANK YOU环境工程教研室新疆农业职业技术学院王璇11/20/2022新疆农业职业技术学院 王璇
