污水好氧处理的生物学机理教程文件.ppt

环境科学 冯振涛 1203180234 概述 厌氧生物处理工艺 好氧生物处理工艺 废水生物处理 好氧生物处理工艺的生物学原理 好氧生物处理过程中微生物的代谢途径包括EMP途径、β- 氧化、TCA循环等。糖类、脂类、蛋白质等三大有机物，以及其他有机化合物的好氧分解与转化均可用如图所示的途径概括，只是中间代谢途径和作用微生物的类群有所不同。 图1 好氧生物处理过程中微生物的代谢途径 好氧生物处理工艺的生物学原理 好氧活性污泥对水体中的污染净化作用主要分为吸附和生物降解作用，其中吸附作用类似于水处理工程中絮凝剂的作用，而活性污泥微生物在吸附污染物的同时，也能有效地吸收和分解水中溶解性污染物。 由于活性污泥是由有生命的微生物组成，能自我繁殖，有生物活性，可以连续反复使用，故活性污泥比化学混凝剂优越，而且不会产生二次污染。 好氧生物处理工艺的生物学原理 图2 好氧活性污泥的净化作用机理示意图 好氧生物处理工艺的生物学原理 1 2 3 在有氧条件下，絮凝性微生物吸附废水中的有机物 水解性细菌水解大分子有机物为小分子有机物，同时，微生物合成自身细胞。废水中的溶解性有机物直接被细菌吸收，在细菌体内氧化分解，其中间代谢产物被另一群细菌吸收，进而无机化。 其他微生物吸收或吞食未分解彻底的有机物。 好氧活性污泥絮体吸附和生物降解有机物的过程分三步： 好氧生物处理工艺的生物学原理 活性污泥中的微生物 活性污泥中的微生物有菌胶团细菌、丝状细菌、微型动物及藻类等，其中心是能起絮凝作用的由细菌形成的菌团块，称为菌胶团。好氧活性污泥中还有真菌和霉菌，其出现一般与水质有关系。霉菌可引起活性污泥膨胀，在膨胀的活性污泥中以地霉菌属占优势。 构成活性污泥的微生物种群相对稳定，但当营养条件（废水种类、化学组成、浓度）、温度、供氧、pH等环境条件发生改变时，会导致主要细菌种群（优势菌）的相应改变。 好氧生物处理工艺的生物学原理 在废水好氧生物处理系统中，活性污泥的微生物种群有如下的生态演替规律： 在曝气池的前端，异样菌、植物性鞭毛虫和肉足虫为活性污泥的优势微生物。 随着曝气的增加，细菌和动物鞭毛虫与植物性鞭毛虫和肉足虫争夺溶解性有机营养，从而形成以细菌和动物性鞭毛虫为主的微生物群体。 异样菌的大量繁殖又为纤毛虫提供了食料来源，纤毛虫的掠食细菌能力大于动物性鞭毛虫，因此取代其成为优势种群。 由于有机质被氧化，营养缺乏，游离菌减少，处在优势地位为适应生长在细菌少、有机物很低的环境的固着型纤毛虫。 水中的细菌和有机质越来越少，固着型纤毛虫得不到能量，便出现了以有机质残渣、死细菌及老化污泥为食料的轮虫。它的出现指示着一个比较稳定的生态系统的形成。 以上所示各类微生物的出现程序，主要受食物因子约束，反映了一个有机物—细菌和原生动物—后生动物在活性污泥处理系统中的演替规律。 好氧生物处理工艺的生物学原理 正常活性污泥 膨胀污泥 由许多具有絮凝作用的絮凝细菌组成，以菌胶团细菌占优势，辅以少量的丝状细菌、大量固着型纤毛虫、旋轮虫 分为两种：由丝状细菌引起的丝状膨胀污泥和由非丝状细菌引起的菌胶团膨胀污泥。其中活性污泥丝状膨胀能导致出水水质下降，是活性污泥运行过程中较普遍出现的现象 SVI：污泥体积指数 SVI＜200mL/g 一般在50~150mL/g 最好在100mL/g左右 SVI≥200mL/g 好氧生物处理工艺的生物学原理 活性污泥丝状膨胀的成因有环境因素和微生物因素。主导因素是丝状微生物过度生长，而环境因素是促进丝状微生物过度生长的条件： 温度。构成活性污泥的各种细菌最适生长温度通常在30℃左右。菌胶团细菌，如动胶菌属的最适生长温度在28~30℃，10℃生长缓慢，45℃停止生长。 溶解氧。菌胶团细菌是严格好氧菌，在溶解氧匮乏的有机废水中，丝状细菌利用其较低的氧需求而占据主导地位，引起活性污泥的丝状膨胀。 可溶性有机物及其种类。几乎所有的丝状细菌都能吸收可溶性有机物，尤其是低分子的糖类和有机酸。当有机物因缺氧不能彻底降解时，积累大量有机酸，为丝状细菌创造了良好的营养条件，使丝状细菌优势生长。 有机物浓度（或有机负荷）。在生活污水和食品类等有机废水中，BOD5质量浓度为100~200mg/L时，往往会使浮游球衣菌和菌胶团细菌的数量比例增大，浮游球衣菌的数量超过60%以上时，会形成优势地位而导致活性污泥丝状膨胀。 pH变化也可能引起活性污泥丝状膨胀 好氧生物处理工艺的生物学原理 表面积与容积比假说较好地解释了活性污泥丝状膨胀的机理。在单位体积中，呈丝状扩展生长的丝状细菌的表面积与容积之比较大，絮凝性菌胶团的比表面积小，因此丝状细菌对有限制性的营养