1、 活性污泥既有好氧活性污泥法，也有厌氧活活性污泥既有好氧活性污泥法，也有厌氧活性污泥法，生物膜法既有好氧生物膜法也有厌氧性污泥法，生物膜法既有好氧生物膜法也有厌氧生物膜法。对于污废水的脱氮、脱磷处理必须采生物膜法。对于污废水的脱氮、脱磷处理必须采用厌氧法与好氧法相结合的方式才能成功实现。用厌氧法与好氧法相结合的方式才能成功实现。废水的好氧生物处理废水的好氧生物处理1 概念：概念：在在有氧有氧的条件下借的条件下借好氧微生物好氧微生物的作用处的作用处理废水。又叫理废水。又叫废水生物处理废水生物处理。废水废水中有中有机物机物好氧好氧 微生物微生物无机物，随水排出无机物，随水排出微生微生物细物细胞物胞
2、物质质有机物充足有机物充足微生物增多微生物增多有机物少有机物少菌体死亡菌体死亡与废水与废水 分离分离O2通过物理凝聚作用在沉淀池中沉淀下通过物理凝聚作用在沉淀池中沉淀下2 废水好氧生物处理作用对象废水好氧生物处理作用对象溶解的有机物溶解的有机物直接渗入细胞内被吸收直接渗入细胞内被吸收 固体的、胶体的有机物固体的、胶体的有机物间接吸收间接吸收 附在菌体外，由细菌所分泌的胞外酶分解附在菌体外，由细菌所分泌的胞外酶分解为溶解性物质，渗入细胞。为溶解性物质，渗入细胞。3 废水好氧生物处理的优缺点废水好氧生物处理的优缺点 优点：优点：无臭气、时间短。条件适宜可除去无臭气、时间短。条件适宜可除去BOD5
3、8090 缺点缺点：设备复杂设备复杂4 废水好氧生物处理的方法废水好氧生物处理的方法 活性污泥法、生物膜法（生物滤池法、生物转盘法）活性污泥法、生物膜法（生物滤池法、生物转盘法）氧化塘（生物塘）法、污水灌溉。氧化塘（生物塘）法、污水灌溉。活性污泥法活性污泥法又叫又叫曝气法曝气法，最早由英国人于，最早由英国人于1914年创建而来，经过年创建而来，经过80多年的发展已成为处理有机废多年的发展已成为处理有机废水最主要的方法。水最主要的方法。是一种是一种应用最广应用最广的废水好氧生物的废水好氧生物处理技术。处理技术。二、二、好氧活性污泥法中的微生物好氧活性污泥法中的微生物 n（1）组成）组成 好氧微生
4、物好氧微生物和和兼性厌氧微生物兼性厌氧微生物(兼有少量的厌氧微生兼有少量的厌氧微生物物)与其上吸附的有机的和无机的与其上吸附的有机的和无机的固体杂质组成固体杂质组成。n（2）好氧活性污泥的性质）好氧活性污泥的性质 颜色以颜色以为佳为佳 黑色说明厌氧、白色说明无机物黑色说明厌氧、白色说明无机物过多过多 n含水率在含水率在99左右左右 密度为密度为1.0021.006 n大小为大小为0.020.2mm 比表面积为比表面积为20100cm2mL之间之间 n弱酸性弱酸性(pH约为约为6.7)当进水改变时，对进水当进水改变时，对进水pH的变的变化有一定的承受能力。化有一定的承受能力。B B、活性污泥中的
5、、活性污泥中的原生动物原生动物及其作用及其作用 活性污泥中原生动物在数量和种类上仅次于活性污泥中原生动物在数量和种类上仅次于细菌，常见的优势种是纤毛类。它们主要附聚在细菌，常见的优势种是纤毛类。它们主要附聚在污泥表面。其作用在于：污泥表面。其作用在于：（1 1）指示作用）指示作用（2 2）净化作用）净化作用（3 3）促进絮凝和沉淀）促进絮凝和沉淀缩短发现问题、解决问缩短发现问题、解决问题的时间。题的时间。湖南石油化工厂的曝气池中的有湖南石油化工厂的曝气池中的有柄纤毛虫与柄纤毛虫与BOD5统计数据统计数据出水出水BOD5（mg/l）30 Y=81.6-19.4lgX 20 10 0 103 有柄
6、纤毛虫有柄纤毛虫(个个/ml)104.水质毒物判断水质毒物判断.溶解氧判断溶解氧判断1 钟虫前端出现气泡钟虫前端出现气泡充氧不正常，水质将充氧不正常，水质将变坏。变坏。2 2 原生动物的数量渐减少，直至原生动物的数量渐减少，直至消失消失水质水质变坏。变坏。原生动物对毒物的敏感性比细菌大。原生动物对毒物的敏感性比细菌大。3 3 钟虫钟虫大量出现大量出现活性污泥已经成熟，充氧活性污泥已经成熟，充氧正常。正常。4 4 在正常运行的曝气池中，如果固着型纤毛虫在正常运行的曝气池中，如果固着型纤毛虫减少减少，游泳型纤毛虫突然，游泳型纤毛虫突然增加增加处理效果将变处理效果将变坏。坏。如何加以确定？如何加以确
7、定？应对废水处理构筑物中的生物类群进行应对废水处理构筑物中的生物类群进行长期不长期不间断的镜检观察间断的镜检观察，掌握本厂正常运行时常见的，掌握本厂正常运行时常见的而且数量多的种类。而且数量多的种类。（1）原生动物种类的组成。）原生动物种类的组成。（2）种类的数量变化）种类的数量变化（3）各种群的代谢活力。）各种群的代谢活力。以原生动物为指示生物只能起辅助理化分析的以原生动物为指示生物只能起辅助理化分析的作用。作用。（2）原生动物对废水净化的影响）原生动物对废水净化的影响 v鞭毛虫、肉足虫、纤毛虫可以鞭毛虫、肉足虫、纤毛虫可以直接利用直接利用水中的水中的有机物有机物,对水中有机物的净化有一定的
8、积极作用。对水中有机物的净化有一定的积极作用。v 纤毛虫吞食游离细菌，改善生物处理法出水的纤毛虫吞食游离细菌，改善生物处理法出水的水质。细菌（尤其使游离细菌）本身也是有机污染水质。细菌（尤其使游离细菌）本身也是有机污染物。物。提问：提问：游离细游离细菌菌转化为转化为原生原生动物动物同样是有同样是有机污染物，净机污染物，净化何在呢？化何在呢？3kg1kgCO2+H2O+盐盐2kgv生产上常常发现在活性污泥培养初期，一旦处生产上常常发现在活性污泥培养初期，一旦处理系统中出现固着型纤毛虫，随后就可看到活性理系统中出现固着型纤毛虫，随后就可看到活性污泥絮体的形成并逐渐增大。污泥絮体的形成并逐渐增大。C
9、、后生动物、后生动物主要指轮虫，在活性污主要指轮虫，在活性污泥系统指是不经常出现泥系统指是不经常出现的。因此轮虫的出现是的。因此轮虫的出现是水质非常稳定的标志。水质非常稳定的标志。且由于活性污泥系且由于活性污泥系统的曝气池中不断人工统的曝气池中不断人工充氧和污泥回流，使得充氧和污泥回流，使得活性污泥中不适合比轮活性污泥中不适合比轮虫、线虫更大的、生命虫、线虫更大的、生命周期更长的种群生长，周期更长的种群生长，因此，活性污泥法的生因此，活性污泥法的生物链较短。物链较短。线虫线虫轮虫轮虫 活性污泥在曝气过程中对有机物的降解活性污泥在曝气过程中对有机物的降解(去除去除)过程可分为两个阶段过程可分为两
10、个阶段吸附阶段和稳定阶段。吸附阶段和稳定阶段。在吸附阶段，主要是废水中的有机物转移到活性在吸附阶段，主要是废水中的有机物转移到活性污泥上去，这是由于活性污泥具有巨大的表面积，污泥上去，这是由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含有多糖类的粘性物质所致。废水主要而表面上含有多糖类的粘性物质所致。废水主要靠活性污泥的吸附作用而得到净化。在稳定阶段，靠活性污泥的吸附作用而得到净化。在稳定阶段，主要是转移到活性污泥上的有机物质为微生物所主要是转移到活性污泥上的有机物质为微生物所利用的过程。当废水中的有机物处于悬浮状态和利用的过程。当废水中的有机物处于悬浮状态和胶态时，吸附阶段很短胶态时，吸附阶段很短(
11、一般在一般在1045分钟左右分钟左右)，而稳定阶段较长。而稳定阶段较长。包括：包括：生物滤池生物滤池（以此为例）（以此为例）生物转盘生物转盘 生物接触氧化法生物接触氧化法 生物流化床生物流化床投加量投加量 普通接触氧化普通接触氧化 水解调节池水解调节池 好氧或厌氧流化床好氧或厌氧流化床 好氧或厌生物塘好氧或厌生物塘 好氧或厌氧好氧或厌氧 滤池滤池 反应池体积反应池体积%8-13 5 15-25 3-5 40-60%8-13 5 15-25 3-5 40-60 生物填料上的生物膜1.什么是生物膜？什么是生物膜？好氧生物膜是由好氧微生物和兼性厌氧微生物好氧生物膜是由好氧微生物和兼性厌氧微生物粘附在
12、生物滤池滤料上或粘附在生物转盘盘片上粘附在生物滤池滤料上或粘附在生物转盘盘片上的一层粘性、薄膜状的微生物混合群体的一层粘性、薄膜状的微生物混合群体,是一个是一个生态系统生态系统。污水中含有生物膜所需的各种微生物。夏季污水中含有生物膜所需的各种微生物。夏季2 24 4周形成生物膜。冬季需周形成生物膜。冬季需2 2个月。个月。结构由两部分组成结构由两部分组成附着生附着生物体物体 液膜液膜好氧微生物（膜外层）好氧微生物（膜外层）厌氧微生物（接触滤料）厌氧微生物（接触滤料）附着水层附着水层 流动水层流动水层滤料滤料或或填料填料或或转盘转盘生物膜生物膜空空气气附着附着水层水层流动流动水层水层CO2O2O
13、2O2CH4、H2S、NH3厌厌氧氧膜膜好好氧氧膜膜当生物膜形成并达到一当生物膜形成并达到一定厚度时，氧就无法透入定厚度时，氧就无法透入生物膜内层，形成生物膜内层，形成厌氧膜厌氧膜,随着随着厌氧层厌氧层厚度的增加，厚度的增加，其代谢产物也逐渐增多。其代谢产物也逐渐增多。当这些代谢产物透过好当这些代谢产物透过好氧层逸出时，破坏了好氧氧层逸出时，破坏了好氧层生态系统的稳定状态，层生态系统的稳定状态，使生物膜的附着力减弱。使生物膜的附着力减弱。此时，在水流的冲刷下，此时，在水流的冲刷下，生物膜生物膜开始开始脱落脱落。随后在随后在滤料上又会生长新的生物滤料上又会生长新的生物膜膜。如此循环往复，废水如此
14、循环往复，废水流经生物膜后得以净化。流经生物膜后得以净化。横向横向纵向纵向各不各不相同相同滤滤扫扫生生物物膜膜面面生生物物膜膜生生物物好氧生物膜法好氧生物膜法的微生物群落的微生物群落分布不同于分布不同于好氧活好氧活性污泥法性污泥法的微生物群落（悬浮状态），的微生物群落（悬浮状态），生物膜生物膜附着在一定的载体上（如滤料）上不动，废水附着在一定的载体上（如滤料）上不动，废水自上而下淋洒在生物膜上，滤池内不同高度自上而下淋洒在生物膜上，滤池内不同高度（不同层次）的生物膜所得到的营养（有机物（不同层次）的生物膜所得到的营养（有机物的组分和浓度）不同，致使不同高度的微生物的组分和浓度）不同，致使不同高
15、度的微生物种群和数量不同，因此种群和数量不同，因此好氧生物膜法的好氧生物膜法的微生物微生物相是分层的。相是分层的。相当于多污带相当于中污带相当于寡污带3好氧生物膜的净化作用机理好氧生物膜的净化作用机理上层生物膜中上层生物膜中的的生物膜生物生物膜生物和和生物膜面生物生物膜面生物（纤（纤毛虫及微型后生动物）吸附废水中的大分子有机毛虫及微型后生动物）吸附废水中的大分子有机物，将其水解为小分子有机物；同时吸收溶解性物，将其水解为小分子有机物；同时吸收溶解性有机物和经水解的小分子有机物进入体内，并进有机物和经水解的小分子有机物进入体内，并进行氧化分解，微生物利用吸收的营养合成自身细行氧化分解，微生物利用
16、吸收的营养合成自身细胞；胞；上层生物膜的代谢产物流向下层上层生物膜的代谢产物流向下层，被下一层生，被下一层生物膜生物吸收，进一步被氧化分解为物膜生物吸收，进一步被氧化分解为CO2和和H2O。老化的生物膜和游离细菌老化的生物膜和游离细菌被被滤池扫除生物滤池扫除生物（轮虫、（轮虫、线虫、颗体虫等）吞食，通过以上生物化学和吞线虫、颗体虫等）吞食，通过以上生物化学和吞食作用，废水得到净化。食作用，废水得到净化。悬浮和溶解有机物异养型细菌真菌动物营养型原生动物轮虫线虫昆虫蠕虫鸟类悬浮和溶解有机物异养型细菌真菌动物营养型原生动物轮虫线虫生物滤池生物滤池活性污泥活性污泥4.生物膜的特征和滤池微生物的生态学：
17、生物膜的特征和滤池微生物的生态学：与活性污泥相比，与活性污泥相比，生物滤池的食物链要多几生物滤池的食物链要多几种营养水平种营养水平，这是由反应器结构的不同造成的：，这是由反应器结构的不同造成的：生物膜由于固着在介质上，生物膜由于固着在介质上，其上的微生物没有像活性污泥的微生物一样承受其上的微生物没有像活性污泥的微生物一样承受强烈的曝气冲击，因此能在膜上生长增殖速度慢，强烈的曝气冲击，因此能在膜上生长增殖速度慢，世代时间长的细菌和较高级的微小动物。世代时间长的细菌和较高级的微小动物。且生物膜多为分段处理，在每段都能形成各自的且生物膜多为分段处理，在每段都能形成各自的优势微生物种群。优势微生物种群
18、。由于生物膜生物相的多样性，使得生物膜法对污废由于生物膜生物相的多样性，使得生物膜法对污废水的处理效果比活性污泥更好。水的处理效果比活性污泥更好。正常时的活性污泥正常时的活性污泥 膨胀时的活性污泥膨胀时的活性污泥球衣菌球衣菌丝状污泥膨胀后处理后处理生物处理生物处理（二级处理）（二级处理）化学营养物化学营养物曝气池沉淀池污泥回流污泥回流净水外排净水外排污泥及余渣消化罐一、丝状菌污泥膨胀一、丝状菌污泥膨胀 正常的活性污泥结构较稠密，菌胶团生长良正常的活性污泥结构较稠密，菌胶团生长良好，含水量在好，含水量在9999左右，沉降性能良好，菌胶团左右，沉降性能良好，菌胶团和丝状菌之间有适当的比例关系。如果
19、和丝状菌之间有适当的比例关系。如果丝状菌生丝状菌生长繁殖过多，菌胶团的生长繁殖将受到抑制，众长繁殖过多，菌胶团的生长繁殖将受到抑制，众多的丝状菌伸出污泥表面之外，使得絮体松散，多的丝状菌伸出污泥表面之外，使得絮体松散，沉淀性能恶化，此时就发生了沉淀性能恶化，此时就发生了丝状菌污泥膨胀，丝状菌污泥膨胀，这种情况占污泥膨胀的大多数。这种情况占污泥膨胀的大多数。1、现象、现象 污泥膨胀开始时，由于过多的丝状细菌伸到污泥膨胀开始时，由于过多的丝状细菌伸到污泥絮体外，由此产生的絮体强度大，且能过滤污泥絮体外，由此产生的絮体强度大，且能过滤掉水中的细小颗粒，因此沉淀后可产生清澈的上掉水中的细小颗粒，因此沉
20、淀后可产生清澈的上清液。清液。但是由于絮体增大而且丝状细菌延伸到絮体但是由于絮体增大而且丝状细菌延伸到絮体外，使得絮体沉淀慢，压缩性能差，从而影响了外，使得絮体沉淀慢，压缩性能差，从而影响了沉淀池的容量，以至絮体随之溢出水面，使得出沉淀池的容量，以至絮体随之溢出水面，使得出水的水的SS和和BOD升高；升高；且由于压缩性能差，使得回流到曝气池中的且由于压缩性能差，使得回流到曝气池中的活性污泥稀薄，使池中活性污泥稀薄，使池中MLSS值下降，进而导致值下降，进而导致曝气池运行失败。曝气池运行失败。为什么？为什么？nD.改革工艺改革工艺改动工艺会兼得丝状菌的优势性能改动工艺会兼得丝状菌的优势性能:浮游
21、球衣菌等丝浮游球衣菌等丝状微生物去除有机物的能力比较强，对去除有机物是状微生物去除有机物的能力比较强，对去除有机物是有积极意义的。只是在二次沉淀池中泥水分离有困难，有积极意义的。只是在二次沉淀池中泥水分离有困难，影响出水水质。影响出水水质。将活性污泥法改为生物膜法：在曝气池中加填料改为将活性污泥法改为生物膜法：在曝气池中加填料改为生物接触氧化法生物接触氧化法n沼气中的主要成分是甲沼气中的主要成分是甲烷，含量烷，含量5075%之间，是之间，是一种很好的燃料。一种很好的燃料。2.能量需求大大降低能量需求大大降低不需供给氧气，同时还可产生甲烷不需供给氧气，同时还可产生甲烷 每去除每去除1kg COD
22、好氧生物处理好氧生物处理一般一般需消耗需消耗0.51.0 kW.h电能。电能。每去除每去除1kg COD 厌氧生物处理厌氧生物处理约约能产生能产生3.5 kW.h电能。电能。厌氧反应器容积负荷比好氧法要高得多，单位厌氧反应器容积负荷比好氧法要高得多，单位反应容器的有机物去除量也因此要高得多，因此处反应容器的有机物去除量也因此要高得多，因此处理同样的废水，所用的设备就可以小得多。理同样的废水，所用的设备就可以小得多。4产生的污泥量少，运行费用低产生的污泥量少，运行费用低 厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多；不需要曝气不需要曝气 v基于这些优点，厌氧处理在
23、食品、酿造、制糖等基于这些优点，厌氧处理在食品、酿造、制糖等工业中得到了广泛的应用。但厌氧处理也存在缺点工业中得到了广泛的应用。但厌氧处理也存在缺点4.厌氧反应器初次启动过程缓慢，处理时间长厌氧反应器初次启动过程缓慢，处理时间长 好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要7天天就可以培育成功，而厌氧处理体系的活性污泥或就可以培育成功，而厌氧处理体系的活性污泥或生物膜一般需要生物膜一般需要812周周才可以培育成功，这是由于才可以培育成功，这是由于厌氧菌增殖缓慢的缘故。厌氧菌增殖缓慢的缘故。三、三、厌氧生物处理的基本原理及参加的微生物厌氧生物处理的基本原理及参
24、加的微生物废水的厌氧生物处理：废水的厌氧生物处理：在无氧的条件下，借多在无氧的条件下，借多种厌氧微生物的作用处理废水。又叫厌氧消化。种厌氧微生物的作用处理废水。又叫厌氧消化。1881年法国报道了罗伊斯年法国报道了罗伊斯.莫拉斯（莫拉斯（Louis Mouras）发明的）发明的“自动净化器自动净化器”。开始了利用厌。开始了利用厌氧消化处理废水的历史。至今已氧消化处理废水的历史。至今已100多年。多年。废水中有机物废水中有机物脂肪酸（丙酸、丁酸）、醇类脂肪酸（丙酸、丁酸）、醇类乙酸乙酸H2+CO2发酵性细菌发酵性细菌产氢产乙酸细菌产氢产乙酸细菌同型产乙酸细菌同型产乙酸细菌产甲烷细菌产甲烷细菌CH4
25、厌氧消化四阶段厌氧消化四阶段1 发酵细菌作用阶段发酵细菌作用阶段碳水化合物碳水化合物 蛋白质蛋白质 脂类脂类（1）原理：）原理：胞外酶胞外酶单糖单糖 氨基酸氨基酸 脂肪酸脂肪酸发酵发酵CO2、H2、NH3、H2S醇醇 低级脂肪酸低级脂肪酸（2）参加的微生物：）参加的微生物：发酵细菌群发酵细菌群梭菌属梭菌属（Clostridium)乳杆菌属（乳杆菌属（Loclobacillus）拟杆菌属（拟杆菌属（Ramibaclerium)大多专性厌氧；适宜大多专性厌氧；适宜pH4.582.2.产氢产乙酸产氢产乙酸阶段阶段 上阶段产物上阶段产物（丙酸、丁酸、醇等）（丙酸、丁酸、醇等）醋酸醋酸CO2、H2（1）
26、原理）原理n上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、CO2以及新的细胞物质，这一阶段的主导细菌是以及新的细胞物质，这一阶段的主导细菌是乙酸菌乙酸菌。同时水中有硫酸盐时，还会有。同时水中有硫酸盐时，还会有硫酸盐还硫酸盐还原菌原菌参与产乙酸过程。参与产乙酸过程。（2）参加的微生物）参加的微生物产氢产乙酸细菌群产氢产乙酸细菌群 互营单胞菌属互营单胞菌属 互营杆菌属互营杆菌属 梭菌属梭菌属 暗杆菌属暗杆菌属绝对厌氧菌或兼性厌氧菌；适宜绝对厌氧菌或兼性厌氧菌；适宜pH 4.58 CH3COOH、H2、CO2、HCOOH、CH3OH和和CH3NH2等被甲烷菌利用被转
27、化为甲烷和以及甲烷菌等被甲烷菌利用被转化为甲烷和以及甲烷菌细胞物质。细胞物质。（厌氧消化的控制阶段）（厌氧消化的控制阶段）4.同型产乙酸阶段：同型产乙酸阶段：同型产乙酸菌同型产乙酸菌（1）原理）原理H2、CO2、CH3COOH HCOOH、CH3NH2、CH3OH CH4（2）参加的微生物）参加的微生物产甲烷细菌群产甲烷细菌群产甲烷杆菌属产甲烷杆菌属 产甲烷短杆菌属产甲烷短杆菌属 产甲烷球菌属产甲烷球菌属严格厌氧，要求氧化还原电位在严格厌氧，要求氧化还原电位在 300400 mv，氧和氧化剂对其有很强的毒害作用；氧和氧化剂对其有很强的毒害作用；产甲烷菌的增殖速率很慢，世代时间很长，可达产甲烷菌
28、的增殖速率很慢，世代时间很长，可达4 6天，因此，一般情况下产甲烷反应是厌氧消化天，因此，一般情况下产甲烷反应是厌氧消化的限速步骤。的限速步骤。经过这些阶段大分子的有机物就被转化为经过这些阶段大分子的有机物就被转化为CH4、CO2、H2、H2S等小分子物质和少量的厌氧污泥。等小分子物质和少量的厌氧污泥。四、厌氧颗粒污泥四、厌氧颗粒污泥厌氧颗粒污泥形状多种多样，呈卵形、球形、厌氧颗粒污泥形状多种多样，呈卵形、球形、丝状、棒形等等；粒径平均直径为丝状、棒形等等；粒径平均直径为1mm，一般在，一般在0.1-2mm之间，最大可达之间，最大可达3-5mm。最好的颗粒厌氧活性污泥是以最好的颗粒厌氧活性污泥是以丝状厌氧菌为骨丝状厌氧菌为骨架架和和具有絮凝能力的厌氧菌团粒具有絮凝能力的厌氧菌团粒化形成的圆形或化形成的圆形或椭圆形污泥颗粒。椭圆形污泥颗粒。颗粒污泥质软，有韧性及粘性，颜色多为黑色、灰颗粒污泥质软，有韧性及粘性，颜色多为黑色、灰色等；色等；颗粒污泥的组成主要包括各类厌氧微生物、胞外多颗粒污泥的组成主要包括各类厌氧微生物、胞外多聚物和矿物质等聚物和矿物质等左上：颗粒污泥的外观；左上：颗粒污泥的外观；右上：颗粒污泥表面的（类似）索氏产甲烷丝菌；右上：颗粒污泥表面的（类似）索氏产甲烷丝菌；颗粒内部产甲烷球菌与丝状菌颗粒污泥内部的产甲烷八叠球菌
