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1、第九章第九章 水污染控制微生物工程水污染控制微生物工程第一页，编辑于星期五：十七点 三十一分。 水的污染有两类：水的污染有两类：一类是自然污染；另一类一类是自然污染；另一类是是人为污染人为污染。当前对水体。当前对水体危害较大的是人为污染。危害较大的是人为污染。水污染可根据污染杂质的水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性染、物理性污染和生物性污染三大类。污染三大类。 人类的活动会使大量的工业、人类的活动会使大量的工业、农业和生活废弃物排入水中，农业和生活废弃物排入水中，使水受到污染。目前，全世使水受到污染。目前，全世界每年约有界每年约有42004
2、200多亿立方米多亿立方米的污水排入江河湖海，污染的污水排入江河湖海，污染了了5.55.5万亿立方米的淡水，万亿立方米的淡水，这相当于全球径流总量的这相当于全球径流总量的14%14%以上。以上。 第二页，编辑于星期五：十七点 三十一分。按化学性质分按化学性质分按物理性质分按物理性质分无机污染物无机污染物 有机污染物有机污染物可生物降解性污染物可生物降解性污染物 难生物降解性污染物难生物降解性污染物悬浮固体（粒径悬浮固体（粒径0.1-0.450.1-0.45 m m以上）以上） 胶体性物质（粒径胶体性物质（粒径0.1-0.0010.1-0.001 m m以上）以上） 溶解性物质溶解性物质第三页，
3、编辑于星期五：十七点 三十一分。TODTNCODBOD5TOCTP项目项目一级标准一级标准二级标准二级标准三级标准三级标准pH BOD5 (mg/L) COD (mg/L) 氨氮氨氮(mg/L) 磷酸盐磷酸盐(mg/L)69 20 60 15 0.569 30 120 25 1.069 _ _ _ _城市污水处理厂污染物最高排放浓度第四页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n天然自净方式的天然自净方式的人工拓展人工拓展人工自净方式人工自净方式n水体自净是废水生物处理的基本原理所在，大多数废水生物处理工艺都是对水体自净过程某些或全部作用的加强，一些新技术的出现也和水体自净规律的研究有着密切联系。n
4、废水处理（一级物理化学法、废水处理（一级物理化学法、二级生物法二级生物法、三级、三级物理化学处理、物理化学处理、深度生物处理深度生物处理） 第五页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n废水的生物处理废水的生物处理是指利用微生物的新陈代谢作用，对废是指利用微生物的新陈代谢作用，对废水中的污染物进行降解和转化，从而使废水得到净化的水中的污染物进行降解和转化，从而使废水得到净化的处理方法。处理方法。n利用生物特性处理废水的基本原理主要有利用生物特性处理废水的基本原理主要有四个方面四个方面：生：生物絮凝作用、生物吸附作用、生物氧化作用和一般沉物絮凝作用、生物吸附作用、生物氧化作用和一般沉淀作用。淀作用。
5、第六页，编辑于星期五：十七点 三十一分。污水处理厂污水处理厂第七页，编辑于星期五：十七点 三十一分。一一级级处处理理第八页，编辑于星期五：十七点 三十一分。第九页，编辑于星期五：十七点 三十一分。1 1、污水好氧处理技术及其微生物学原理、污水好氧处理技术及其微生物学原理2 2、废水厌氧处理技术及其微生物学原理、废水厌氧处理技术及其微生物学原理3 3、污水脱氮除磷技术（深度处理）及其微、污水脱氮除磷技术（深度处理）及其微生物学原理生物学原理本章主要内容：本章主要内容：第十页，编辑于星期五：十七点 三十一分。多糖类单糖类脂肪类甘油+脂肪酸类蛋白质类氨基酸类木质素芳香族单体 丙酮酸乙酰CoA第十一页
6、，编辑于星期五：十七点 三十一分。n好氧生物处理根据微生物在人工水处理设备中好氧生物处理根据微生物在人工水处理设备中微生物所处的不同状态划分为微生物所处的不同状态划分为好氧活性污泥法好氧活性污泥法和好氧生物膜法和好氧生物膜法。n原理：原理：n 活性污泥法活性污泥法模拟水体自净模拟水体自净n微生物在设备中呈微生物在设备中呈悬浮状悬浮状态，与污废水接触使之净化的方态，与污废水接触使之净化的方法；法； n 生物膜法生物膜法模拟土壤自净模拟土壤自净n微生物附着于其他物体表面上成微生物附着于其他物体表面上成薄膜状薄膜状，与污废水接触，与污废水接触使之净化的方法。使之净化的方法。第十二页，编辑于星期五：十
7、七点 三十一分。NoImage第十三页，编辑于星期五：十七点 三十一分。 活性污泥的形成是一种自然现象活性污泥的形成是一种自然现象。 例如，如果向一桶含粪便污水中不断地通入空气，例如，如果向一桶含粪便污水中不断地通入空气，经过一段时间后，就会产生褐色絮花状的泥粒，经过一段时间后，就会产生褐色絮花状的泥粒，在显微镜下会看到，污泥里充满了各种各样的微在显微镜下会看到，污泥里充满了各种各样的微生物，这就是典型的好氧活性污泥。生物，这就是典型的好氧活性污泥。 活性污泥活性污泥是以细菌、真菌、原生动物和微型后生动是以细菌、真菌、原生动物和微型后生动物所组成的主体，连同废水中的固体物质、胶体等交物所组成的
8、主体，连同废水中的固体物质、胶体等交织在一起的黄褐色絮状体。织在一起的黄褐色絮状体。（一）好氧活性污泥的概念和组成（一）好氧活性污泥的概念和组成第十四页，编辑于星期五：十七点 三十一分。 一组活性污泥图片一组活性污泥图片第十五页，编辑于星期五：十七点 三十一分。（二）好氧活性污泥的生物相（二）好氧活性污泥的生物相1 1、细菌、细菌 细菌是组成活性污泥微生物相的主体。细菌是组成活性污泥微生物相的主体。 一些具有产荚膜或黏液的絮凝性细菌形成的团块就是一些具有产荚膜或黏液的絮凝性细菌形成的团块就是菌菌胶团胶团，是活性污泥的结构和功能中心，有很强的吸附能，是活性污泥的结构和功能中心，有很强的吸附能力和
9、分解有机物的能力。力和分解有机物的能力。 菌胶团菌胶团为为原生动物和微型后生动物提供良好的生存环原生动物和微型后生动物提供良好的生存环境。境。 活性污泥絮体中占活性污泥絮体中占优势的细菌优势的细菌包括：假单胞菌属、大包括：假单胞菌属、大肠杆菌、蜡状芽孢杆菌、生枝动物胶菌、变形菌等。肠杆菌、蜡状芽孢杆菌、生枝动物胶菌、变形菌等。第十六页，编辑于星期五：十七点 三十一分。Floc formed by Zoogloea ramigera第十七页，编辑于星期五：十七点 三十一分。 丝状细菌丝状细菌是活性污泥中另一重要组成成分。是活性污泥中另一重要组成成分。 性能：性能：具有很强的氧化分解有机物的能力，
10、具有很强的氧化分解有机物的能力，起着一定的净化作用；但数量上超过菌胶团起着一定的净化作用；但数量上超过菌胶团细菌时，使污泥絮凝体沉降性能变差，严重细菌时，使污泥絮凝体沉降性能变差，严重时引起时引起活性污泥膨胀活性污泥膨胀，造成出水质量下降。，造成出水质量下降。 常见的丝状细菌常见的丝状细菌：浮游球衣菌、贝硫细菌、：浮游球衣菌、贝硫细菌、发硫细菌、亮发菌等。发硫细菌、亮发菌等。第十八页，编辑于星期五：十七点 三十一分。活性污泥中菌胶团细菌和丝状细菌的复合体显微照片活性污泥中菌胶团细菌和丝状细菌的复合体显微照片第十九页，编辑于星期五：十七点 三十一分。2、真菌、真菌 数量上不占优势，但在废水净化过
11、程中的作数量上不占优势，但在废水净化过程中的作用很大。用很大。 在某些含碳较高或在某些含碳较高或pH较低的工业废水处理系较低的工业废水处理系统中，存在比较多的真菌。统中，存在比较多的真菌。 以霉菌为主：毛霉、根霉、曲霉、青霉、木以霉菌为主：毛霉、根霉、曲霉、青霉、木霉、镰刀霉等。霉、镰刀霉等。第二十页，编辑于星期五：十七点 三十一分。3、原生动物和微型后生动物、原生动物和微型后生动物 常见的原生动物常见的原生动物：鞭毛虫、肉足虫、纤毛虫：鞭毛虫、肉足虫、纤毛虫以及吸管虫等；具有废水净化和指示作用；以及吸管虫等；具有废水净化和指示作用；分泌黏液和多糖，协同菌胶团的絮凝沉降作分泌黏液和多糖，协同菌
12、胶团的絮凝沉降作用。用。 微型后生动物：微型后生动物：轮虫、线虫、颤蚯蚓、甲壳轮虫、线虫、颤蚯蚓、甲壳动物、小昆虫及其幼虫等；轮虫可作为指示动物、小昆虫及其幼虫等；轮虫可作为指示生物；线虫可吞噬细小的污泥絮粒。生物；线虫可吞噬细小的污泥絮粒。第二十一页，编辑于星期五：十七点 三十一分。（三）好氧活性污泥法的基本工艺流程（三）好氧活性污泥法的基本工艺流程和净水原理和净水原理 基本工艺流程图基本工艺流程图第二十二页，编辑于星期五：十七点 三十一分。Aeration tank第二十三页，编辑于星期五：十七点 三十一分。Small scale activated sludge system第二十四页，
13、编辑于星期五：十七点 三十一分。 好氧活性污泥法的好氧活性污泥法的主要构筑物主要构筑物：曝气池和二：曝气池和二次沉淀池。次沉淀池。 净水原理：净水原理：有机污染物从废水中被去除的过有机污染物从废水中被去除的过程实质就是有机底物作为营养物质被活性污程实质就是有机底物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过程，这一过泥微生物摄取、代谢与利用的过程，这一过程的结果使污水得到了净化，微生物获得了程的结果使污水得到了净化，微生物获得了能量而合成新的细胞，活性污泥得到了增长。能量而合成新的细胞，活性污泥得到了增长。第二十五页，编辑于星期五：十七点 三十一分。 吸吸附附 吸吸收收 氧氧化化 合合成成
14、 摄摄食食 吞吞食食 氧氧化化 合合成成污污染染物物质质SSDSSS活活性性污污泥泥颗颗粒粒新新活活性性污污泥泥颗颗粒粒活活性性污污泥泥中中的的微微型型动动物物DSCO2、 H2O、 NH3SO42-、PO43-CO2、 H2O、 NH3SO42-、PO43-新新的的微微型型动动物物处处理理水水 好氧活性污泥的净化作用机理示意图好氧活性污泥的净化作用机理示意图第二十六页，编辑于星期五：十七点 三十一分。一般整个净化反应分为一般整个净化反应分为3个阶段：个阶段： （1）初期吸附初期吸附（快）：由活性污泥的物理（快）：由活性污泥的物理吸附和生物吸附共同完成；吸附和生物吸附共同完成； （2）微生物代
15、谢作用微生物代谢作用(慢慢)：一部分有机物质：一部分有机物质进行分解代谢，转化成进行分解代谢，转化成H2O、CO2、NH3、NO3-、PO43-、SO42-等，并获得合成新细胞等，并获得合成新细胞所需的能量；另一部分有机物进行合成代谢，所需的能量；另一部分有机物进行合成代谢，形成新的细胞物质（即活性污泥的生成过形成新的细胞物质（即活性污泥的生成过程）；程）； （3）活性污泥的凝聚沉淀活性污泥的凝聚沉淀：第二十七页，编辑于星期五：十七点 三十一分。第二十八页，编辑于星期五：十七点 三十一分。（四）好氧活性污泥法的主要工艺类（四）好氧活性污泥法的主要工艺类型及特点型及特点 1、传统（普通）活性污泥
16、法：一般、传统（普通）活性污泥法：一般BOD5去去除率为除率为90-95%，适用于处理要求高而水质比，适用于处理要求高而水质比较稳定的废水。较稳定的废水。 2、完全混合式活性污泥法（、完全混合式活性污泥法（CMAS）：适）：适用于处理工业废水，特别是浓度较高的工业用于处理工业废水，特别是浓度较高的工业废水。废水。第二十九页，编辑于星期五：十七点 三十一分。 3、渐减曝气活性污泥法：目前活性污泥一般采用这种曝、渐减曝气活性污泥法：目前活性污泥一般采用这种曝气供氧方式气供氧方式 4、延时曝气活性污泥法（完全氧化活性污泥法）：仅适、延时曝气活性污泥法（完全氧化活性污泥法）：仅适用于废水流量较小的场合
17、。用于废水流量较小的场合。 5、深井（层）曝气：适用于化工、造纸、啤酒、制药等、深井（层）曝气：适用于化工、造纸、啤酒、制药等相对浓度高的工业废水处理。相对浓度高的工业废水处理。 6、吸附、吸附-生物降解工艺（生物降解工艺（AB法）法） 7、序批式活性污泥法（、序批式活性污泥法（SBR法）：特别适用于处法）：特别适用于处理浓度高、排放量小的各种工业有机废水。理浓度高、排放量小的各种工业有机废水。第三十页，编辑于星期五：十七点 三十一分。（五）活性污泥膨胀的生物学原理（五）活性污泥膨胀的生物学原理及其控制及其控制1 1、活性污泥膨胀的定义活性污泥膨胀的定义：在活性污泥法处理污水的过：在活性污泥法
18、处理污水的过程中，某些环境因素变化时，丝状细菌及其他丝状程中，某些环境因素变化时，丝状细菌及其他丝状微生物异常地大量增殖，造成最终沉淀池中污泥几微生物异常地大量增殖，造成最终沉淀池中污泥几乎不沉降的现象称为丝状膨胀。（丝状微生物和菌乎不沉降的现象称为丝状膨胀。（丝状微生物和菌胶团的此消彼长）胶团的此消彼长） 后果：后果：活性污泥结构松散，沉降性能不好，并随出水活性污泥结构松散，沉降性能不好，并随出水飘浮，溢出曝气池，导致出水水质变坏。飘浮，溢出曝气池，导致出水水质变坏。 分类：分类：污泥膨胀可大致分为污泥膨胀可大致分为丝状体膨胀丝状体膨胀和非丝状体膨和非丝状体膨胀两种。胀两种。第三十一页，编辑
19、于星期五：十七点 三十一分。第三十二页，编辑于星期五：十七点 三十一分。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第三十三页，编辑于星期五：十七点 三十一分。2 2、活性污泥丝状膨胀的成因和机理、活性污泥丝状膨胀的成因和机理 1)生物学角度：生物学角度：污泥膨胀主要是由丝状微生物的大污泥膨胀主要是由丝状微生物的大量繁殖引起的，包括量繁殖引起的，包括浮游球衣菌浮游球衣菌、芽孢杆菌属、发、芽孢杆菌属、发硫菌属、大肠杆菌、
20、白地霉属、丝状增殖酵母及其硫菌属、大肠杆菌、白地霉属、丝状增殖酵母及其他丝状微生物。他丝状微生物。 2）环境因素的促进作用：）环境因素的促进作用： （1）温度。）温度。菌胶团细菌与浮游球衣菌的最适生长温菌胶团细菌与浮游球衣菌的最适生长温度不一致，春夏之交和秋季温度变化利于浮游球衣度不一致，春夏之交和秋季温度变化利于浮游球衣菌生长，会导致污泥膨胀。菌生长，会导致污泥膨胀。 （2）溶解氧。）溶解氧。菌胶团细菌是严格好氧的，浮游球衣菌胶团细菌是严格好氧的，浮游球衣菌也是好氧菌，但在微好氧条件下仍能正常生长，菌也是好氧菌，但在微好氧条件下仍能正常生长，当溶解氧缺乏时会导致污泥膨胀。当溶解氧缺乏时会导致
21、污泥膨胀。 （3）pH。第三十四页，编辑于星期五：十七点 三十一分。3 3）污水水质的影响）污水水质的影响 （1 1）可溶性有机物及其种类）可溶性有机物及其种类：当废水中含：当废水中含可溶性有机物多时，丝状菌易于利用其进行可溶性有机物多时，丝状菌易于利用其进行自身繁殖，导致丝状膨胀。自身繁殖，导致丝状膨胀。 （2 2）有机物浓度和氮、磷等营养物质：）有机物浓度和氮、磷等营养物质：在在低氮、低磷的情况下，丝状细菌大的比表面低氮、低磷的情况下，丝状细菌大的比表面积有利于它与菌胶团细菌争夺氮、磷而优势积有利于它与菌胶团细菌争夺氮、磷而优势生长。生长。第三十五页，编辑于星期五：十七点 三十一分。3、污
22、泥膨胀的控制方法和措施、污泥膨胀的控制方法和措施 （1 1）投加某种物质来增加污泥的比重（如）投加某种物质来增加污泥的比重（如铁盐和铝盐等混凝剂）或杀死过量的丝状菌铁盐和铝盐等混凝剂）或杀死过量的丝状菌（如氯、过氧化氢、次氯酸钠等）。（治标）（如氯、过氧化氢、次氯酸钠等）。（治标） （2 2）调整废水的营养配比（缺氮、磷时补）调整废水的营养配比（缺氮、磷时补加尿素、铵盐）。加尿素、铵盐）。 （3 3）控制曝气池内的溶解氧。）控制曝气池内的溶解氧。 （4 4）改变曝气池的结构。）改变曝气池的结构。第三十六页，编辑于星期五：十七点 三十一分。二、生物膜法污水处理系统二、生物膜法污水处理系统（一）生
23、物膜法概述（一）生物膜法概述 生物膜生物膜是由多种多样的好氧微生物和兼性厌是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物，黏附在载体或滤料上所形成的一氧微生物，黏附在载体或滤料上所形成的一层带黏性、薄膜状的微生物混合群体。层带黏性、薄膜状的微生物混合群体。 生物膜中的微生物主要有生物膜中的微生物主要有：好氧、厌氧及兼：好氧、厌氧及兼性厌氧细菌，真菌，放线菌，藻类，原生动性厌氧细菌，真菌，放线菌，藻类，原生动物和微型后生动物等。其中藻类、微型后生物和微型后生动物等。其中藻类、微型后生动物多于活性污泥污水处理系统。动物多于活性污泥污水处理系统。第三十七页，编辑于星期五：十七点 三十一分。1、生物膜的形成
24、和构成、生物膜的形成和构成 生物膜的形成：生物膜的形成：当污水与滤料接触，污水中的有机污当污水与滤料接触，污水中的有机污染物（作为营养物）为微生物所摄取，污水得到净化，染物（作为营养物）为微生物所摄取，污水得到净化，微生物自身也得到繁衍增殖，在滤料上形成一层生物微生物自身也得到繁衍增殖，在滤料上形成一层生物膜。膜。 生物膜从开始形成到成熟，要经历生物膜从开始形成到成熟，要经历潜伏和生长潜伏和生长两个阶两个阶段。（在段。（在20温度下城市污水形成生物膜需要温度下城市污水形成生物膜需要30天）天） 生物膜有一个形成、生长、成熟和衰老脱落的生物膜有一个形成、生长、成熟和衰老脱落的动态过程动态过程。（
25、微生物先附着于载体表面凹凸不平处（微生物先附着于载体表面凹凸不平处形成微生物形成微生物斑块斑块薄薄生物膜薄薄生物膜成熟的生物膜）成熟的生物膜）第三十八页，编辑于星期五：十七点 三十一分。第三十九页，编辑于星期五：十七点 三十一分。横向横向纵向纵向各不相各不相同同滤滤扫扫生生物物膜膜面面生生物物膜膜生生物物23mm0.3mm0.3mm好氧区好氧区第四十页，编辑于星期五：十七点 三十一分。生物填料上的生物膜生物填料上的生物膜第四十一页，编辑于星期五：十七点 三十一分。（二）生物膜的主要工艺类型及特点（二）生物膜的主要工艺类型及特点 1 1、普通生物滤池（滴滤池）：第一代工艺、普通生物滤池（滴滤池）
26、：第一代工艺 2 2、高负荷生物滤池：第二代工艺，比较适、高负荷生物滤池：第二代工艺，比较适宜于浓度和流量变化较大的废水处理。宜于浓度和流量变化较大的废水处理。 3 3、塔式生物滤池：第三代工艺，形似高塔、塔式生物滤池：第三代工艺，形似高塔 4 4、生物转盘、生物转盘 5 5、淹没式生物滤池（生物接触氧化）：主、淹没式生物滤池（生物接触氧化）：主要用于处理生活污水、城市污水和食品加工要用于处理生活污水、城市污水和食品加工等工业废水，发展迅速等工业废水，发展迅速 6 6、生物流化床、生物流化床第四十二页，编辑于星期五：十七点 三十一分。NoImage第四十三页，编辑于星期五：十七点 三十一分。N
27、oImage第四十四页，编辑于星期五：十七点 三十一分。第四十五页，编辑于星期五：十七点 三十一分。同一类型废水同一类型废水好氧活性污泥法好氧活性污泥法与与生物滤池法生物滤池法处理效果对比处理效果对比优缺点对比优缺点对比第四十六页，编辑于星期五：十七点 三十一分。第二节第二节 废水厌氧处理技术及其微生物废水厌氧处理技术及其微生物学原理学原理 废水厌氧生物处理技术废水厌氧生物处理技术（厌氧消化）：在无（厌氧消化）：在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼性微分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼性微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化为甲烷和二氧化碳等物
28、质的过程。分解转化为甲烷和二氧化碳等物质的过程。 与好氧过程的根本区别：与好氧过程的根本区别：不以分子态氧作为不以分子态氧作为受氢体，而以化合态碳、硫、氮等为受氢体。受氢体，而以化合态碳、硫、氮等为受氢体。 它是一种既它是一种既节能又产能节能又产能的废水生物处理工艺。的废水生物处理工艺。第四十七页，编辑于星期五：十七点 三十一分。一、厌氧生物处理系统的生物相一、厌氧生物处理系统的生物相1、水解发酵产酸细菌群：水解发酵产酸细菌群：在胞外酶作用下，在胞外酶作用下，将不溶性有机物水解成可溶性有机物（水解将不溶性有机物水解成可溶性有机物（水解作用）；将可溶性大分子有机物转化为脂肪作用）；将可溶性大分子
29、有机物转化为脂肪酸、醇类等（酸化作用）。酸、醇类等（酸化作用）。 常见的发酵产酸细菌：常见的发酵产酸细菌：梭菌属、拟杆菌属、梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、真细菌属、双岐杆菌属、革兰丁酸弧菌属、真细菌属、双岐杆菌属、革兰氏阴性杆菌以及兼性厌氧的链球菌和肠道菌氏阴性杆菌以及兼性厌氧的链球菌和肠道菌等。等。第四十八页，编辑于星期五：十七点 三十一分。2、产氢产乙酸菌群和同型产乙酸菌、产氢产乙酸菌群和同型产乙酸菌 产氢产乙酸菌的主要功能：产氢产乙酸菌的主要功能：将各种高级脂肪将各种高级脂肪酸和醇类氧化分解为乙酸和酸和醇类氧化分解为乙酸和H2，为产甲烷细，为产甲烷细菌提供合适的基质。菌提供合适的基质。
30、产氢产乙酸菌产氢产乙酸菌大多数是严格厌氧或兼性厌氧大多数是严格厌氧或兼性厌氧菌：互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属等。菌：互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属等。 同型产乙酸菌同型产乙酸菌（HOMA）可将）可将CO2、CO32-通通过还原过程转化为乙酸。过还原过程转化为乙酸。第四十九页，编辑于星期五：十七点 三十一分。3、产甲烷细菌、产甲烷细菌 是一种古细菌，对氧非常敏感是一种古细菌，对氧非常敏感 能利用的底物很少，仅有能利用的底物很少，仅有CO2、H2、乙酸、乙酸、甲酸、甲醇和甲胺甲酸、甲醇和甲胺 对生存环境的要求非常苛刻对生存环境的要求非常苛刻 常见的种类：甲烷杆菌属、甲烷八叠球菌属、常见的种类
31、：甲烷杆菌属、甲烷八叠球菌属、甲烷球菌属、甲烷螺菌属。甲烷球菌属、甲烷螺菌属。第五十页，编辑于星期五：十七点 三十一分。第五十一页，编辑于星期五：十七点 三十一分。二、厌氧微生物种群（非产甲烷菌与产甲烷二、厌氧微生物种群（非产甲烷菌与产甲烷菌）的相互关系菌）的相互关系-互生并互为制约互生并互为制约 1、非产甲烷菌为产甲烷菌提供生长和产甲烷所需的非产甲烷菌为产甲烷菌提供生长和产甲烷所需的基质基质 2、非产甲烷菌（兼性厌氧微生物）为产甲烷菌创造适、非产甲烷菌（兼性厌氧微生物）为产甲烷菌创造适宜的厌氧还原条件宜的厌氧还原条件 3、非产甲烷菌为产甲烷菌清除有害物质（废水中带来的、非产甲烷菌为产甲烷菌清
32、除有害物质（废水中带来的酚类、氰化物及重金属等有毒物质）酚类、氰化物及重金属等有毒物质） 4、产甲烷菌为产酸菌的生化反应解除反馈抑制、产甲烷菌为产酸菌的生化反应解除反馈抑制 5、非产甲烷菌和产甲烷菌共同维持环境中适宜的、非产甲烷菌和产甲烷菌共同维持环境中适宜的pH第五十二页，编辑于星期五：十七点 三十一分。第五十三页，编辑于星期五：十七点 三十一分。三、厌氧生物处理废水的净化反应阶三、厌氧生物处理废水的净化反应阶段段1、两阶段理论、两阶段理论 该学说将有机物厌氧消化过程分为酸性发酵该学说将有机物厌氧消化过程分为酸性发酵（产酸阶段）和碱性发酵阶段（产甲烷阶段）（产酸阶段）和碱性发酵阶段（产甲烷阶
33、段）第五十四页，编辑于星期五：十七点 三十一分。2、三阶段理论、三阶段理论 1979年，年，M.P.Bryant提出三阶段理论：水解提出三阶段理论：水解阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。第五十五页，编辑于星期五：十七点 三十一分。复杂有机物复杂有机物1 1水解水解 2 2发酵发酵3 3产乙酸产乙酸硫酸盐还原硫酸盐还原硫酸盐还原4 4产甲烷产甲烷4 4产甲烷产甲烷硫酸盐还原第五十六页，编辑于星期五：十七点 三十一分。四、厌氧颗粒污泥的形成和特点四、厌氧颗粒污泥的形成和特点 厌氧颗粒污泥是由多种厌氧微生物组成的结构紧密、厌氧颗粒污泥是由多种厌氧微生物组成的结构紧密
34、、形状规则、具有自我平衡能力的微生态系统。形状规则、具有自我平衡能力的微生态系统。 厌氧颗粒污泥是大多数升流式厌氧污泥床（厌氧颗粒污泥是大多数升流式厌氧污泥床（UASB）启动的目标和启动成功的标志。（上流式反应器）启动的目标和启动成功的标志。（上流式反应器） 厌氧颗粒污泥的研究已经成为一个热点。厌氧颗粒污泥的研究已经成为一个热点。 厌氧颗粒污泥的微生物相：主要由厌氧消化微生物组厌氧颗粒污泥的微生物相：主要由厌氧消化微生物组成成第五十七页，编辑于星期五：十七点 三十一分。第五十八页，编辑于星期五：十七点 三十一分。五、厌氧生物处理工程技术五、厌氧生物处理工程技术 分为厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法
35、两大类分为厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法两大类 厌氧活性污泥法：普通消化池、厌氧接触消厌氧活性污泥法：普通消化池、厌氧接触消化池、升流式厌氧污泥床等化池、升流式厌氧污泥床等 厌氧生物膜法：厌氧生物滤池、厌氧流化床、厌氧生物膜法：厌氧生物滤池、厌氧流化床、厌氧生物转盘等厌氧生物转盘等第五十九页，编辑于星期五：十七点 三十一分。其中厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心其中厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心废废水水调节池调节池热热交交换换器器37厌氧活性厌氧活性污泥反应器污泥反应器气柜气柜沉淀池沉淀池出出水水回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥第六十页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n主要指主要指厌氧滤器（厌
36、氧滤器（AF）沼气沼气出水出水 进水进水第六十一页，编辑于星期五：十七点 三十一分。（一）几种典型厌氧生物处理工艺（一）几种典型厌氧生物处理工艺 1、普通消化池、普通消化池 2、厌氧接触法、厌氧接触法 3、厌氧生物滤池、厌氧生物滤池 4、升流式厌氧污泥床（、升流式厌氧污泥床（UASB） 5、厌氧折流反应器（、厌氧折流反应器（ABR） 6、内循环（、内循环（IC）厌氧反应器）厌氧反应器 7、厌氧膨胀颗粒物污泥床（、厌氧膨胀颗粒物污泥床（EGSB） 8、厌氧流化床（、厌氧流化床（AFBR）第六十二页，编辑于星期五：十七点 三十一分。工作原理工作原理2 2级级( (平流沉淀平流沉淀+ +厌氧污泥消化
37、厌氧污泥消化) )全国各地使用广泛，为生活污水的预处理液固分离及厌氧杀寄生虫及病菌n缺点：缺点：污泥量少、污泥量少、易被带出，静态易被带出，静态消化消化 第一代厌氧反应器第一代厌氧反应器第六十三页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n克服了第一代的缺点克服了第一代的缺点UASB反应器反应器influentSludge bed污污泥泥沉沉降降沼气沼气阻挡阻挡收集收集effluent第六十四页，编辑于星期五：十七点 三十一分。钢制圆形结构钢制圆形结构混凝土方形结构混凝土方形结构（便于施工及分离（便于施工及分离器设置）器设置）第六十五页，编辑于星期五：十七点 三十一分。UASB 反应器完全混合型EGS
38、B反应器厌氧滤池厌氧塘流化床-复合床第六十六页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n(3)Anaerobic fluidized bed biofilm reactor第六十七页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n厌氧膨胀颗粒污泥床厌氧膨胀颗粒污泥床 内循环反应器内循环反应器 升流式污泥床过滤器升流式污泥床过滤器EGSB IC UBF第六十八页，编辑于星期五：十七点 三十一分。（二）厌氧生物处理系统的影响因素（二）厌氧生物处理系统的影响因素（产甲产甲烷阶段是厌氧消化过程的控制阶段烷阶段是厌氧消化过程的控制阶段） 1、pH 2、温度、温度 3、营养物与微量元素、营养物与微量元素 4、有毒物质、有毒
39、物质 5、氧化还原电位、氧化还原电位第六十九页，编辑于星期五：十七点 三十一分。污水一级处理：除去废水中的砂砾及大的悬浮固体除去废水中的砂砾及大的悬浮固体污水二级处理生物处理：去除废水中的可溶性有机物，去除废水中的可溶性有机物，去除去除COD7090，去除，去除BOD590以上。同时产生以上。同时产生 NH3-N NO3-N PO43- SO42-其中其中25的氮的氮和和19左右的磷左右的磷被微生物吸收合成细胞，通过被微生物吸收合成细胞，通过排泥排泥得到得到去除。去除。第七十页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n二级处理出水水质：二级处理出水水质： BOD5: 2030mg/L; COD: 6
40、0100mg/L； N: 1525mg/L; P: 610mg/L 二级处理对于氮、磷的去除效率很低，二级处理对于氮、磷的去除效率很低，难以达到难以达到严格的排放标准严格的排放标准。n水体中氮、磷浓度过高会导致水体的富营养化水体中氮、磷浓度过高会导致水体的富营养化。第七十一页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n一级标准一级标准n废水废水磷磷含量在含量在005mg/L5mg/Ln氨氮氨氮 15mg15mgL L第七十二页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n污水的深度处理（三级处理）：污水的深度处理（三级处理）：是在一级、二级是在一级、二级处理后，进一步处理处理后，进一步处理难降解有机物难降解有机
41、物、氮和磷氮和磷等等可溶性无机物。处理后的水质可以达到可溶性无机物。处理后的水质可以达到工业用水工业用水和生活用水的标准和生活用水的标准。n深度处理的对象和目标深度处理的对象和目标: 去除悬浮物和胶体；去除悬浮物和胶体； 去除溶解性有机物；去除溶解性有机物； 去除无机盐（脱氮除磷）；去除无机盐（脱氮除磷）； 消毒杀菌。消毒杀菌。 第七十三页，编辑于星期五：十七点 三十一分。废废水水好好氧氧脱脱碳碳缺缺氧氧反反硝硝化化沉淀池沉淀池好好氧氧硝硝化化沉淀池沉淀池1好氧活性污泥回流缺氧活性污泥回流出水出水回流回流n(一一)微生物脱氮工艺微生物脱氮工艺n活性污泥法典型工艺活性污泥法典型工艺A/O工艺（缺
42、氧、好氧工艺）工艺（缺氧、好氧工艺）第七十四页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n1 1、缺氧反硝化、缺氧反硝化反硝化细菌（兼性厌氧菌）反硝化细菌（兼性厌氧菌）NONO3 3- -NN反硝化反硝化还原为还原为NN2 2，溢出水面释放到大气溢出水面释放到大气原水中原水中BODBOD回流出水中的硝化产物回流出水中的硝化产物第七十五页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n2 2、好氧脱碳（氨化）、硝化、好氧脱碳（氨化）、硝化n脱碳脱碳氧化去除氧化去除CODCODn脱碳菌（氨化菌）脱碳菌（氨化菌）好氧好氧有机物呼吸有机物呼吸的细菌的细菌，以，以有机物为碳源有机物为碳源n硝化菌硝化菌好氧好氧氨盐呼吸氨盐呼
43、吸的细菌的细菌，以，以碳酸盐为碳源碳酸盐为碳源n（NHNH4 4+ +NONO2 2- -NONO3 3- -) )n为什么先脱碳、后脱氮？为什么先脱碳、后脱氮？n硝化菌的碳源是脱碳菌的代谢产物；硝化菌的碳源是脱碳菌的代谢产物；n有机碳源丰富时，脱碳菌世代周期短生长迅速有机碳源丰富时，脱碳菌世代周期短生长迅速 ，硝化菌硝化菌氧利用不足，生长缓慢。氧利用不足，生长缓慢。第七十六页，编辑于星期五：十七点 三十一分。第七十七页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n硝化脱氮时有时需要补碱（硝化脱氮时有时需要补碱（Na2CO3或或NaOH)?n硝化作用消耗碱（硝化作用消耗碱（NH4+、CO3-），），水水
44、pH下降；下降；硝化菌对硝化菌对pH的变化十分敏感，需补充碳源、升的变化十分敏感，需补充碳源、升高高pHn硝化菌世代周期长，容易从活性污泥系统中被洗掉，硝化菌世代周期长，容易从活性污泥系统中被洗掉，如何解决？如何解决？n挂生物膜或投加悬浮填料挂生物膜或投加悬浮填料n定期投菌定期投菌第七十八页，编辑于星期五：十七点 三十一分。好氧脱好氧脱碳硝化碳硝化滤池滤池进水进水厌氧厌氧反硝反硝化化 滤滤池池 补充反硝化菌的碳源！补充反硝化菌的碳源！利用进水中利用进水中的的BODBOD第七十九页，编辑于星期五：十七点 三十一分。 有机氮 （蛋白质、尿素） 细菌分解和水解 氨 氮 同 化 有机氮 有机氮 （NH
45、3-N） （细菌细胞） （净增长） O2 硝化 自溶和自身氧化 亚硝态氮 反硝化 （NO2-） O2 有机碳 硝化 硝态氮 反硝化 氮气 （NO3-） （N2） 有机碳 第八十页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n（1）原理 n根据自然界物质循环过程中，氮素各种形态的转化和相关微生物群体的功能作用，将脱氨作用、硝化作用和反硝化作用有机地组合在一起，使废水中的氮素以气态形式从中分离进入大气，从而降低排放废水中总氮的含量。第八十一页，编辑于星期五：十七点 三十一分。第八十二页，编辑于星期五：十七点 三十一分。第八十三页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n（BODBOD：NN：P P）100100：
46、5 5：1 1微生物除碳的同时吸收微生物除碳的同时吸收磷元素用以合成细胞物质和合成磷元素用以合成细胞物质和合成ATPATP等，等，但只去除污水中但只去除污水中约约1919左右的磷左右的磷。某些高含磷废水中残留的磷还相当高，。某些高含磷废水中残留的磷还相当高，故需用除磷工艺处理。故需用除磷工艺处理。n 1 1微生物除磷原理微生物除磷原理n依靠依靠聚磷菌聚磷菌（兼性厌氧菌）（兼性厌氧菌）聚磷，再从水中除去这些细菌。聚磷，再从水中除去这些细菌。第八十四页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n聚磷菌聚磷菌某些微生物在某些微生物在好氧好氧时能大量吸收磷酸时能大量吸收磷酸盐合成自身核酸和盐合成自身核酸和AT
47、PATP，并且能逆浓度过量吸，并且能逆浓度过量吸磷合成贮能的多磷酸盐颗粒（异染粒）在体内，磷合成贮能的多磷酸盐颗粒（异染粒）在体内，供其内源呼吸用。这些细菌称为供其内源呼吸用。这些细菌称为聚磷菌聚磷菌(PAO)(PAO)。n在厌氧缺氧条件下聚磷菌的生长受到抑制；进在厌氧缺氧条件下聚磷菌的生长受到抑制；进入好氧环境后，聚磷菌恢复活力。入好氧环境后，聚磷菌恢复活力。第八十五页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n好氧时：好氧时：大量繁殖（大量繁殖（消耗消耗好氧好氧状态能源状态能源聚聚-羟基丁二酸羟基丁二酸（PHBPHB），逆浓度梯度过量吸磷（逆浓度梯度过量吸磷（贮备贮备厌氧厌氧状态能源状态能源多聚磷
48、酸盐多聚磷酸盐颗粒颗粒( (即异染颗粒即异染颗粒) ) ）；）；n厌厌氧时氧时：正相反正相反不繁殖不繁殖，释放磷酸盐释放磷酸盐于体外（产生能量供其于体外（产生能量供其储备储备消耗消耗好氧好氧状态能源状态能源PHBPHB）。有有机机基基质质 厌厌氧氧区区 好好氧氧区区 乙乙酸酸 P 聚磷菌 聚磷菌 O2 聚磷菌 聚磷菌产产酸酸菌菌聚聚PPHBPHB聚聚P聚聚P聚聚P聚聚P聚聚P部分回流部分回流做种做种大部分大部分（P）去除去除第八十六页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n常见的脱磷工艺如下图所示常见的脱磷工艺如下图所示进进水水厌厌氧氧放放磷磷好好氧氧聚聚磷磷出出水水部分污泥回流接种部分污泥回流接
49、种剩余污剩余污泥处理泥处理沉淀沉淀脱脱磷磷第八十七页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n（1）生物除磷的微生物学原理 第八十八页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n在营养相对丰富，条件适宜的环境中，微生物大量增殖，在即将进入对数生长期时，细胞从外界吸收大量可溶性PO43，并在体内合成多聚磷酸盐而积累起来，供对数生长期合成核酸之需。第八十九页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n利用前一阶段储集的磷，合成核酸等物质，进行大量增殖。第九十页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n在静止期（内源呼吸阶段），各种营养消耗殆尽，C、N、S等成为微生物生长的限制性因子，群体生长速度接近零。此时，虽然环境中可利用
50、的C、N、S等营养成分很少，但PO43相对较多。于是，仍具有一定生物活性的微生物就从环境中大量吸收磷，并以多聚磷酸盐的形式积累在细胞内，作为能量储备形式。第九十一页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n如果将经历以上三个过程的微生物转入条件不利且缺乏营养的环境中时，细菌会将积累在体内的多聚磷酸盐分解，以获取生命活动所需要的能量，同时将分解的磷以PO43的形式释放到环境中去。第九十二页，编辑于星期五：十七点 三十一分。n细菌在经历集磷（）和集磷（）两个过程时，形成并积累在体内的多聚磷酸盐呈粒状，可与蓝色的甲苯胺蓝和次甲基蓝等蓝色染料结合而被染成紫红色，表现出特殊的异染现象，固称之为异染粒。我们可以