水处理微生物学课件-9

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1、第十一章第十一章 废水生物处理基本原理废水生物处理基本原理 自然界中很多微生物有氧化分解有机物的能力自然界中很多微生物有氧化分解有机物的能力 生物处理法：生物处理法：利用微生物处理废水的方法，主要是利用微生物处理废水的方法，主要是 用来除去废水中溶解的和胶体的有机污染物质。用来除去废水中溶解的和胶体的有机污染物质。 氧气与微生物的关系 类型最适生长的O2体积分数 代谢类型 专性好氧专性好氧等于或大于等于或大于2020好氧呼吸好氧呼吸 微好氧微好氧2 2一一1010好氧呼吸好氧呼吸 耐氧耐氧可在有氧下存活，不用氧气可在有氧下存活，不用氧气发酵发酵 兼性厌氧兼性厌氧有氧或无氧 有氧或无氧 有氧呼吸

2、或发酵有氧呼吸或发酵 专性厌氧专性厌氧氧有毒害或致死（氧有毒害或致死（0.20.2以下）以下）无氧呼吸无氧呼吸 第一节第一节 废水的好氧生物处理废水的好氧生物处理 n活性污泥法：利用某些微生物在生长繁殖过程中形成表面积较利用某些微生物在生长繁殖过程中形成表面积较 大的菌胶团来大量絮凝和吸附废水中污染物，并在氧的作用下，大的菌胶团来大量絮凝和吸附废水中污染物，并在氧的作用下， 将这些物质同化为菌体本身的组分，或将这些物质氧化为二氧化将这些物质同化为菌体本身的组分，或将这些物质氧化为二氧化 碳，水等物质，从而降低水体中有机污染物浓度的一种方法。碳，水等物质，从而降低水体中有机污染物浓度的一种方法。

3、 n活性污泥：这种这种由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物（ 兼有少量厌氧微生物）与污（废）水中的有机和无机固体物混凝 交织在一起所形成的絮状体。 一、活性污泥法 比重比重1.0021.0061.0021.006，比水稍大，比水稍大 有一定的颜色和气味，与废水种类有关，一般情况下呈有一定的颜色和气味，与废水种类有关，一般情况下呈 褐色，灰色和白色等褐色，灰色和白色等 絮状（菌胶团），沉降性能好絮状（菌胶团），沉降性能好 含有含有99%99%以上的水以上的水 干物质中绝大部分是有机物，由微生物细胞（干物质中绝大部分是有机物，由微生物细胞（75%75%）和）和 代谢产物组成，少量无机物（粘土，沙

4、粒等）代谢产物组成，少量无机物（粘土，沙粒等） 1、活性污泥的物理化学性质 显显显显微微镜镜镜镜下的活性下的活性污污污污泥泥 生物群落组成丰富多样，包括：生物群落组成丰富多样，包括：细菌，病毒，真菌，细菌，病毒，真菌， 藻类，原生动物，后生动物藻类，原生动物，后生动物 微生物之间相互作用，相互影响，组成一个复杂的微微生物之间相互作用，相互影响，组成一个复杂的微 生态系生态系 微生物种类和数量随处理水的种类不同而变化微生物种类和数量随处理水的种类不同而变化 微生物在菌胶团中的空间位置不同，丝状细菌组成菌微生物在菌胶团中的空间位置不同，丝状细菌组成菌 胶团的骨架，其它单细胞微生物靠糖被附着在丝状细

5、胶团的骨架，其它单细胞微生物靠糖被附着在丝状细 菌上，原生动物等在最外面菌上，原生动物等在最外面 2、活性污泥的生物组成 微生物的生态位不同使它们发挥不同的作用，协同作微生物的生态位不同使它们发挥不同的作用，协同作 用有效降解水体中的有机污染物用有效降解水体中的有机污染物 常用常用MLSSMLSS（混合液悬浮固体）或（混合液悬浮固体）或MLVSSMLVSS（混合液挥（混合液挥 发性悬浮固体）来表示微生物的浓度和数量。发性悬浮固体）来表示微生物的浓度和数量。 一般城市污水处理中，一般城市污水处理中，MLSSMLSS在在2000-3000mg/L2000-3000mg/L ，工业废水在，工业废水在

6、3000 3000 mg/Lmg/L左右，高浓度工业废水在左右，高浓度工业废水在 3000-5000 mg/L3000-5000 mg/L。 种类多，数量大，种类多，数量大， 1ml1ml活性污泥中的细菌数在活性污泥中的细菌数在1010 7 7 -10-10 8 8 个个, ,有机物处理中至关重要有机物处理中至关重要 按生理类群分：按生理类群分： 化能异养细菌 好氧菌：好氧菌：占的比例最大，降解有机物的生力军；占优势的种属：动胶杆菌属、假单占的比例最大，降解有机物的生力军；占优势的种属：动胶杆菌属、假单 胞菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属及大肠埃希氏杆菌等。胞菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属及大肠埃希氏杆

7、菌等。 兼性厌氧菌：兼性厌氧菌：反硝化和反硫化菌等，溶氧缺乏时，以硝酸盐或硫酸盐为最终电子受反硝化和反硫化菌等，溶氧缺乏时，以硝酸盐或硫酸盐为最终电子受 体进行反硝化和反硫化作用，同时还有一些兼性厌氧菌发酵分解有机物形成小体进行反硝化和反硫化作用，同时还有一些兼性厌氧菌发酵分解有机物形成小 分子的物质，被外层好氧菌利用分子的物质，被外层好氧菌利用 化能自养菌 主要是硝化细菌，包括氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌，生长速度慢，数量随泥龄主要是硝化细菌，包括氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌，生长速度慢，数量随泥龄 的增加而提高。处理含硫废水时，还有硫氧化细菌，不过有的是丝状的，会引的增加而提高。处理含硫废

8、水时，还有硫氧化细菌，不过有的是丝状的，会引 起污泥膨胀。起污泥膨胀。 丝状细菌 在正常的活性污泥中只占很少的一部分，不会引起污泥膨胀和漂浮，主要为诺卡氏在正常的活性污泥中只占很少的一部分，不会引起污泥膨胀和漂浮，主要为诺卡氏 菌等，主要是骨架的作用，同时也能降解一部分有机物。菌等，主要是骨架的作用，同时也能降解一部分有机物。 （1）细菌 （2）病毒 大量，包括人类病毒（对人体有害）和噬菌体大量，包括人类病毒（对人体有害）和噬菌体 噬菌体对控制细菌的数量有重要作用噬菌体对控制细菌的数量有重要作用 另外大肠杆菌噬菌体可作为指示生物来反映其它肠道病毒是否存在另外大肠杆菌噬菌体可作为指示生物来反映其

9、它肠道病毒是否存在 （3）真菌 较少，生长比细菌慢，不是微生态群落中重要的组成部分较少，生长比细菌慢，不是微生态群落中重要的组成部分 酸性条件下，真菌会大量繁殖，很可能导致污泥膨胀酸性条件下，真菌会大量繁殖，很可能导致污泥膨胀 主要种类：地霉属，青霉属和头孢霉属等主要种类：地霉属，青霉属和头孢霉属等 （4）藻类 很少，作用不明显很少，作用不明显 腐生性营养类型较多，以悬浮的有机颗粒和细菌为食腐生性营养类型较多，以悬浮的有机颗粒和细菌为食 种类多，包括纤毛类，鞭毛类，根足类等，如钟虫，聚缩虫，盖纤虫等种类多，包括纤毛类，鞭毛类，根足类等，如钟虫，聚缩虫，盖纤虫等 作用：作用： 体表渗透吸收溶解性

10、有机物（体表渗透吸收溶解性有机物（数量少，次要作用数量少，次要作用） 吞食颗粒悬浮物和游离的细菌，提高出水澄清度，降低病原细菌浓度吞食颗粒悬浮物和游离的细菌，提高出水澄清度，降低病原细菌浓度 促进生物絮凝作用，使活性污泥有良好的沉降性能促进生物絮凝作用，使活性污泥有良好的沉降性能 原生动物中的钟虫，累枝虫等产生促进微生物凝聚的物质，促进细菌本身原生动物中的钟虫，累枝虫等产生促进微生物凝聚的物质，促进细菌本身 的生物凝聚作用；吞噬游离细菌，促进菌胶团细菌优势生长的生物凝聚作用；吞噬游离细菌，促进菌胶团细菌优势生长 作为指示生物反映出水水质的优劣作为指示生物反映出水水质的优劣 出水口出水口固着型纤

11、毛类固着型纤毛类，如小口钟虫，累枝虫和独缩虫等占优势，说明出水，如小口钟虫，累枝虫和独缩虫等占优势，说明出水 水质好水质好 游泳型纤毛虫游泳型纤毛虫以及以及鞭毛虫鞭毛虫占优势，标志水质净化效果不好，出水混浊，水占优势，标志水质净化效果不好，出水混浊，水 质差质差 （5）原生动物 （6）后生动物 较多，种类也较多，线虫，轮虫，寡毛类环节动物和熊虫等较多，种类也较多，线虫，轮虫，寡毛类环节动物和熊虫等 轮虫最常见轮虫最常见 作用：作用： 摄食有机颗粒和细菌，摄食强度大于原生动物摄食有机颗粒和细菌，摄食强度大于原生动物 产生粘液促进菌胶团的形成产生粘液促进菌胶团的形成 出水水质指示生物：出水水质指示

12、生物： 轮虫多，出水澄清轮虫多，出水澄清 轮虫消失，出水混浊轮虫消失，出水混浊 n n 活性污泥能絮凝有机和无机固体污染物，有活性污泥能絮凝有机和无机固体污染物，有“ “生物絮凝剂生物絮凝剂” ”之称之称 ；同时能吸收和分解水中溶解性污染物；同时能吸收和分解水中溶解性污染物 n n 由微生物组成，能自我繁殖，有生物活性，可以连续反复使用由微生物组成，能自我繁殖，有生物活性，可以连续反复使用 n n 作用过程分三个阶段作用过程分三个阶段 （1）吸附 （2）降解 （3）分离 3、活性污泥的功能 （1）吸附 废水和活性污泥在曝气池中充分接触，形成悬浊混合液废水和活性污泥在曝气池中充分接触，形成悬浊混

13、合液 菌胶团表面含有大量糖被，吸附和粘附污染物菌胶团表面含有大量糖被，吸附和粘附污染物 吸附一般在吸附一般在3030分钟内完成分钟内完成 吸附后，水中的吸附后，水中的BODBOD 5 5 去除率可达到去除率可达到8585左右左右 （2）降解微生物代谢 微生物分泌胞外酶，分解吸附在菌胶团上的大分子颗粒有机物成微生物分泌胞外酶，分解吸附在菌胶团上的大分子颗粒有机物成 为小分子的溶解有机物为小分子的溶解有机物 小分子产物和废水中的溶解性有机物一起通过物质运输机制进入小分子产物和废水中的溶解性有机物一起通过物质运输机制进入 细胞内细胞内 通过各种代谢反应降解，一部分氧化成二氧化碳和水，一部分转通过各种

14、代谢反应降解，一部分氧化成二氧化碳和水，一部分转 化为细胞的组分。化为细胞的组分。 u活性污泥法是一个多底物多菌种的混合培养系统，存在错综复杂 的代谢方式和途径，相互联系，协同作用，能比较彻底地降解有 机物 （3）凝聚与沉淀 在沉淀池中，活性污泥形成大的絮凝体，使之从混合液中沉淀下来在沉淀池中，活性污泥形成大的絮凝体，使之从混合液中沉淀下来 ，达到泥水分离的目的。，达到泥水分离的目的。 原理： 菌胶团外部的粘性多糖能相互凝聚，形成大的菌胶团菌胶团外部的粘性多糖能相互凝聚，形成大的菌胶团 同时与微生物生长阶段有关同时与微生物生长阶段有关 衰亡期的微生物，代谢不活跃，能量较低，表面电荷下降，容易形

15、衰亡期的微生物，代谢不活跃，能量较低，表面电荷下降，容易形 成大的絮凝体成大的絮凝体 如果营养物充足（反应初期），代谢活跃，能量高，表面电荷多，如果营养物充足（反应初期），代谢活跃，能量高，表面电荷多， 小的絮凝体不易形成大的菌胶团，泥水分离效果差，出水混浊小的絮凝体不易形成大的菌胶团，泥水分离效果差，出水混浊 4、影响活性污泥法处理效果的因素 （1 1）活性污泥不凝聚或凝聚成微小絮体）活性污泥不凝聚或凝聚成微小絮体 （2 2）活性污泥丝膨胀（）活性污泥丝膨胀（常见原因常见原因） 泥水分离困难，池面出水漂泥严重，厚度可达到泥水分离困难，池面出水漂泥严重，厚度可达到20 cm20 cm，出水，出

16、水 水质差水质差 uu 活性污泥丝膨胀成因 丝状细菌大量生长丝状细菌大量生长 （1）温度 菌胶团细菌最适生长温度菌胶团细菌最适生长温度3030左右，丝状细菌如浮游球衣菌最适生长左右，丝状细菌如浮游球衣菌最适生长 温度温度252530 30 ，在春夏之交或秋季时，水温为，在春夏之交或秋季时，水温为252528 28 较高温度使溶氧降低较高温度使溶氧降低 菌胶团细菌中好氧菌最多，浮游球衣菌是好氧和微量好氧菌（竞争低溶菌胶团细菌中好氧菌最多，浮游球衣菌是好氧和微量好氧菌（竞争低溶 氧能力强）氧能力强） （2）溶解氧 水温高，有机污染物含量多的水体中溶氧低水温高，有机污染物含量多的水体中溶氧低 （3）可溶性有机物及种类 丝状细菌能快速利用糖类和有机酸丝状细菌能快速利用糖类和有机酸 在有机污染物含量多的水体，有机物因缺氧降解不彻底，产