水的环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理.ppt

第九章  水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理 第一节 污、废水生物处理中的生态系统 城市生活污水和工业废水生物处理的方法很多，根据微生物与氧的关系分为好氧处理和厌氧处理两大类。 根据微生物在构筑物中处于悬浮状态或固着状态，分为活性污泥法和生物膜法。 第二节 活性污泥丝状膨胀和丝状膨胀控制对策 第三节 厌氧环境中活性污泥和生物膜的微生物群落 生物转盘 （一）生物膜中的微生物群落 1、好氧生物膜： 由各种微生物组成的，附着在各种支撑体上的一层粘性固定化薄膜。是生物膜法处理系统的工作主体，厚约2-3mm，一般呈蓬松的絮状结构，微孔很多，表面积很大，因此有很强的吸附作用，利于微生物进一步对这些吸附的有机物的分解。 2、好氧生物膜中的微生物群落及其功能 （1）生物膜生物： 细菌：以动胶菌为主，其他的还有好氧的芽孢杆菌属、不动杆菌属，专性厌氧的脱硫弧菌属等。另一主要的细菌是丝状细菌。在生物膜中丝状细菌不会引起膨胀，特别是球衣细菌降解有机物能力非常强，在净化废水中起重要作用。此外，丝状菌大量生长，菌丝体交叉粘连形成网状结构，对水流起到过滤作用。 真菌：种类和数量都很丰富，约30%是真菌 藻类：在生物滤池上部，藻类的主要作用是向生物膜供氧 （2）生物膜面生物 固着型纤毛虫：钟虫、独缩虫、累枝虫属； 游泳型纤毛虫：豆形虫、尖毛虫等。它们是动物中的主要类群，其优势种随生物膜营养物质和其他环境条件变化而更替，可作为水处理的指示生物。能促进滤池净化速度，提高滤池整体的处理效率。 （3）滤池扫除生物 体形较大的无脊椎动物如轮虫、线虫，环节动物门的瓢体虫、沙蚕，节肢动物水螨，软体动物蜗牛等，去除滤池中的污泥，防止污泥积聚和堵塞。 3、好氧生物膜的结构 生物滤池中的生物膜分为水层、好氧层、厌氧层 上层：营养浓度高，主要是细菌，少数鞭毛虫 中层：废水中的营养物，微生物代谢产物，种类较多，有菌胶团、浮游球衣菌、鞭毛虫、变形虫、肾形虫等 下层：有机物浓度低，低分子有机物较多。菌胶团、浮游球衣菌、固着型纤毛虫，少数游泳型纤毛虫。 4、净化作用机理 （二）好氧生物膜的培养——挂膜 1、自然挂膜法 将带有自然菌种的工业废水用泵慢速打入空的生物滤池中，循环3-7后改为慢速连续进水。在这过程中，废水中的自然菌种和空气微生物附在滤料上，逐渐形成一层粘性的微生物薄膜，当进水流量达到设计值时，滤池由上而下形成正常分层的微生物相就可以进行正式运行。 2、活性污泥挂膜法 取处理生活污水或处理工业废水的活性污泥做菌种 3、优势菌种挂膜法 从自然环境或废水处理中筛选分离得到对某种工业废水有强降解能力的菌株，还可以是遗传育种或基因工程菌。 正常的活性污泥沉降性能很好，但当活性污泥性能发生变化，比重减轻，SVI值增加时，污泥会因结构松散而造成沉降困难，在二次沉淀池中出现池面飘泥现象，污泥随出水排出，使出水有机物浓度增高，这一现象称为污泥膨胀。 污泥膨胀有两种：丝状膨胀——丝状细菌引起；菌胶团膨胀——非丝状细菌引起。都可用SVI（Sludge volume index）衡量，当SVI大于200ml/g时表示发生膨胀，小于200为正常，通常在50-150，最好是100。 一、活性污泥丝状膨胀的成因 （一）致因微生物 最常出现的有10几种，如诺卡氏菌、微丝菌、浮游球衣菌、发硫菌等。除了常见的丝状细菌外，也包括某些放线菌、丝状真菌以及在一定生活阶段或一定条件下，菌体能集合成链状的芽孢杆菌属、埃希氏菌属、黄杆菌属、假单胞菌属的某些菌株。 （二）活性污泥丝状膨胀的成因 1、温度： 菌胶团细菌如动胶菌最适生长温度28-30℃，浮游球衣菌是25-30℃，两者差别不大，但浮游球衣菌是微量好氧能竞争生长。 2、溶解氧 菌胶团细菌是严格好氧的，浮游球衣菌是好氧菌但在微氧条件下也能正常生长。贝日阿托氏菌、发硫菌在0.5mg/L时生长最好。 3、可溶性有机物及其种类 丝状细菌能吸收可溶性有机物，尤其是低分子的糖类和有机酸，厌氧条件下有机物不彻底分解产生有机酸，使丝状细菌大量生长。 4、有机物浓度（有机负荷） 浮游球衣菌较能适应贫营养的生长条件，在C、N含量较低的条件下能良好生长。在生活污水和食品类有机废水中BOD5100-200mg/L，浮游细菌可呈优势生长，数量超过60%，使污泥发生膨胀。动胶菌适于营养较丰富的条件，对碳源利用率高，C：N大于10呈絮状生长，小于10-5则分散生长。 （三）活性污泥丝状膨胀的机理 表面积/容积比假设：在单位