水环境中的污染控制与治理的生态工程及微生物学原理.ppt

第三章 水环境中的污染控制与治理的生态工程及微生物学原理 生物处理的优点 ①效率高; 普通活性污泥水处理厂，每天1m3曝气池能转换1~2kg干有机物，100倍于森林。 ②效果好; BOD去除率达90%~95%，COD去除率为60%~70%。 第一节 好氧污（废）水的生态系统及生物处理原理 一、好氧活性污泥法(activated sludge process) 1. 活性污泥的组成和性质 性质 含水率99％ ； 密度为1.002-1.006，混合液中为1.002-1.003，回流污泥中为1.004-1.006； 具有生物活性，有吸附，氧化有机物的能力 ； 绒粒的大小为0.02-0.2mm； 比表面积20-100cm2/mL； 呈弱酸性，pH为6.7 ； 2. 活性污泥的形成及存在形式 对含有机物和细菌的污水不断曝气，维持足够的溶解氧，经过一定时间后，就会产生絮状的污泥。 在显微镜下观察，可看到各种微生物——细菌、霉菌、原生动物、后生动物。 从外观上看，活性污泥根据废水水质不同有不同的颜色，有褐色、黄色、灰色和铁红色等。 轻轻搅动，易于呈悬浮物状；静止片刻，也易沉下。 活性污泥无臭味，具有微微的土腥味。 3. 好氧活性污泥中的微生物群落及各种群的作用 产生絮凝体的微生物有： 动胶菌属.* 从毛单胞菌属* 假单胞菌属* 产碱杆菌属* 微球菌属 无色杆菌属 黄杆菌属 原生动物，如钟虫 丝状菌：浮游球衣菌——引起污泥丝状膨胀的主要菌属。 a. 根据原生动物种类的演替，来判断水质和污水处理的程度。 纤毛虫的豆形虫属，草履虫，四膜虫属，屋滴虫属，眼虫属等出现，说明活性污泥结构松散，出水水质变差。 纤毛虫的钟虫属，累枝虫属，盖纤虫属，聚缩虫属，独缩虫属，独缩虫属，盾纤虫属，吸管虫属，漫游虫属，内管虫属。轮虫属等出现，说明活性污泥正常，出水水质好。 线虫说明缺氧。 形成过程：鞭毛、纤毛等细胞器缩入体内，缩水，并分泌一种胶状物质于体表，凝固成孢壳，均为球状。 2）菌种驯化 驯化的方法是逐渐增加废水的浓度或流量，可以采用间歇方法或连续方法。 3）培养 间歇培养：闷曝，将曝气池注满废水，只曝气而不进废水。 混合液曝气到开始出现活性污泥絮状体后，即停止曝气，静止沉淀1h～1.5h，排放上清液，再补充废水，继续曝气。不断观察生物相中微生物组成。 连续培养：连续曝气，进水量从小到大逐渐增加，同时增加溶解氧供应量，连续运行一段时间，活性污泥出现并逐渐增多。 活性污泥丝状膨胀：由于丝状细菌的极度生长导致的活性污泥膨胀。 原因： 水温过高（＞25℃）、pH过低（＜6.5）； 曝气池DO长期维持在较低（＜0.1~0.2mg/L）； 硫化物过高，硫细菌生长过度； 营养失衡。 废水C/N低；无机金属离子较少。 原因——菌丝体储备营养物少、表面积大，在稀溶液中争夺营养物质的能力强，更适合于贫瘠环境（包括溶解氧、各种营养物）的生长。 毒物冲击。原因—菌丝体耐受能力强。 生物膜法的处理工艺有：生物滤池（普通，高负荷，塔式），生物转盘，生物接触氧化法。 生物膜生物 生物膜面生物 滤池扫除生物 二、厌氧处理中的甲烷发酵理论及各阶段微生物 厌氧处理中，甲烷发酵的理论先后提出了二阶段，三阶段，四阶段理论。三阶段理论比较完善，目前应用较多的是四阶段理论。 1.第一阶段-水解和发酵 纤维素，淀粉水解为单糖，再酵解为丙酮酸； 蛋白质水解为氨基酸，脱氨基成有机酸和氨； 脂类水解为各种低级脂肪酸和醇。 第一阶段的微生物 有纤维素分解菌，蛋白质分解菌，淀粉分解菌和脂类分解菌。 专性厌氧菌有梭菌属，拟杆菌属，丁酸弧菌属，真细菌，双歧杆菌属； 兼性厌氧的有链球菌和肠道菌，假单胞菌属，芽孢杆菌属，变形菌属，产碱杆菌属，产气杆菌属，大肠杆菌属等。 发酵性细菌数量108~109/mL混合液，1010~1011/g挥发性固体。 2. 第二阶段-产氢，产乙酸阶段 分解为CH3COOH 和H2。 产氢产乙酸微生物包括： 互营单胞菌属，互营杆菌属，梭菌属，暗杆菌属。将挥发性的脂肪酸降解为乙酸和氢气。 硫酸还原菌如脱硫弧菌 3.第三阶段——产甲烷阶段 产甲烷机制： 氢气和二氧化碳或一氧化碳的合成甲烷——28％的甲烷来自合成。 乙酸分解为甲烷和二氧化碳。或利用甲酸，甲醇，甲基胺裂解为甲烷——72％的甲烷来自酸的裂解。 产甲烷菌： 对温度要求严格，有中温菌30-35℃，低温菌10-15℃，高温菌50-55℃ ； pH值要求严格，适应的范围pH是6.8-7.8； 严格厌氧、繁殖速率慢，世代时间长； 氧和任何形式的氧化剂对产甲烷菌都有很强的毒性； 产