污水生物处理概念及动力学基础讲解.ppt

四川师范大学 范璐;主要内容; Environmental Biotechnology Environmental Bioengineering 现代生物技术与环境工程相结合的新兴交叉学科在解决环境污染问题中具有非常重要的作用。 环境生物技术的核心是微生物工程;微生物对污染物降解的巨大潜力;比表面积大：大肠杆菌与人相比，其比表面积约为人的30万倍，为营养物的吸收与代谢产物的排泄奠定了基础； 代谢速度快：大肠杆菌在合适条件下，每小时可以消耗相当于自身重量2000倍的糖；假丝酵母（Candida utilis）合成蛋白质的能力比大豆强100倍，比食用公牛强10万倍。 ;种类繁多、分布广泛、代谢类型多样;繁殖快、易变异、适应性强;废水生物处理技术经历了百余年的发展和应用，发挥了巨大的作用，取得了很大的进步。 然而，由于工业和城市的飞速发展，在世界范围内，特别是发展中国家，水污染至今还没有得到有效的控制。污水处理技术离尽善尽美还相差很远主要缺点：生化环境不够理想、微生物数量不够多、反应速率尚低、处理设施的基建投资和运行费用很高、运行不够稳定、难降解有机物处理效果差等。;从可持续发展的战略观点来衡量： 废水生物处理还有消耗大量有机碳、剩余污泥量大、释放较多二氧化碳等缺点。 利用微生物的无穷潜力和反应设备的发展及相关学科技术的进步，与其他工艺相交叉，利用协同作用。废水生物处理工艺必将取得更大的发展，发挥更大的作用。;污水的好氧生物处理和厌氧生物处理 ;微 生 物 的 呼 吸 类 型;微生物的呼吸类型;废水的好氧处理;图11-1 好氧生物处理过程中有机物转化示意图;废水的厌氧生物处理; ;1.微生物的生长规律 ; 如果活性污泥被接种到与原来生长条件不同的废水中（营养类型发生变化，污泥培养驯化阶段），或污水处理厂因故中断运行后再运行，则可能出现停滞期。这种情况下，污泥需经过若干时间的停滞后才能适应新的废水，或从衰老状态恢复到正常状态。停滞期是否存在或停滞期的长短，与接种活性污泥的数量、废水性质、生长条件等因素有关。 当废水中有机物浓度高，且培养条件适宜，则活性污泥??能处在对数生长期。处于对数生长期的污泥絮凝性较差，呈分散状态，镜检能看到较多的游离细菌，混合液沉淀后其上层液混浊，含有机物浓度较高，活性强沉淀不易，用滤纸过滤时，滤速很慢。; 当污水中有机物浓度较低，污泥浓度较高时，污泥则有可能处于静止期，处于静止期的活性污泥絮凝性好，混合液沉淀后上层液清澈，以滤纸过滤时滤速快。处理效果好的活性污泥法构筑物中，污泥处于静止期。 当污水中有机物浓度较低，营养物明显不足时，则可能出现衰老期。处于衰老期的污泥松散，沉降性能好，混合液沉淀后上清液清澈，但有细小泥花，以滤纸过滤时，滤速快。 注意合成产率系数和观测产率系数。; 微生物要求的营养物质必须包括组成细胞的各种原料和产生能量的物质，主要有：水、碳素营养源、氮素营养源、无机盐及生长因素。 ;微生物的组成; (1)水：组成部分，代谢过程的溶剂。细菌约80%的成分为水分。 (2)碳源：碳素含量占细胞干物质的50％左右，碳源主要构成微生物细胞的含碳物质和供给微生物生长、繁殖和运动所需要的能量，一般污水中含有足够碳源。 (3)氮源：提供微生物合成细胞蛋白质的物质。 (4)无机元素：主要有磷、硫、钾、钙、镁等及微量元素。作用：构成细胞成分，酶的组成成分,维持酶的活性，调节渗透压，提供自养型微生物的能源。 磷：核酸、磷脂、ATP转化。硫：蛋白质组成部分，好氧硫细菌能源。钾：激活酶。钙：稳定细胞壁，激活酶。镁：激活酶，叶绿素的重要组成部分 (5)生长因素：氨基酸、蛋白质、维生素等。 ;各类微生物所生长的温度范围不同，约为5℃ ～80℃ 。 此温度范围，可分为最低、最高和最适生长温度（是指微生物生长速度最快时温度）。 依微生物适应的温度范围，微生物可以分为中温性（20～45℃ ） 、好热性（高温性）（45℃以上）和好冷性（低温性）（20℃以下）三类。 当温度超过最高生长温度时，会使微生物的蛋白质迅速变性及酶系统遭到破坏而失活，严重者可使微生物死亡。 低温会使微生物代谢活力降低，进而处于生长繁殖停止状态，但仍保存其生命力。;不同的微生物有不同的pH适应范围。 细菌、放线菌、藻类和原生动物的pH适应范围是在4～10之间。 大多数细菌适宜中性和偏碱性（pH＝6.5～7.5）的环境。 废水生物处理过程中应保持最适pH范围。 当废水的pH变化较大时，应设置调节池，