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1、9 水环境污染控制与治理的生态工程及微生物原理,9.1 污水生物处理的基本原理与类型,污水的生物处理，主要是利用微生物对污染物的降解和转化功能，通过一定的人工技术措施，创造有利于微生物生长繁殖的良好环境，加速其新陈代谢过程，从而使污水中的有机污染物得以降解、去除。,有机污染物在微生物酶的作用下被逐步降解,一部分转化为微生物体的组成部分；,另一部分则通过生物氧化释放能量，供给微生物各种生命活动所需。,在污水生物处理构筑物中，微生物、污染物和水呈混合状态；,9.1.1 污水生物处理的基本原理,（1）生物絮凝 具有荚膜和黏液层的细菌相互粘连形成菌胶团，而菌胶团之间的粘连就形成了体积较大的污泥絮体，如
2、果黏附在载体上即形成生物膜。 纤毛类的原生动物对污泥絮体的形成起到促进作用。,（2）生物吸附,是发生在微小粒子表面的一种物理化学作用过程,微生物（-）,有机物（+）,吸附,可去除30-90%的重金属离子（Fe3+、Cu2+、Cd2+、Sn4+、Pb2+、Hg2+）,（3）生物氧化,大分子有机物质,被氧化分解释放能量,转化为生物体的组成物质,可溶性的有机小分子物质,进入微生物细胞内,微生物胞外酶,透过细胞膜,（4）沉淀作用,经过活性污泥处理过的污水，必须进行泥水分离,重力作用沉降,上清液则是污水生物处理 系统的最终出水,9.1.2 污水生物处理的类型,转化条件不同 有机污染物的降解途径不同 代谢
3、过程中的最终电子受体（受氢体）不同 代谢的终产物不同 物质代谢的速率不同 细胞生长速率不同,好氧处理和厌氧处理,污水的好氧生物处理,污水的厌氧生物处理,根据微生物在构筑物中处于 悬浮状态或固着状态,活性污泥和生物膜是净化污（废）水的工作主体。,活性污泥法,生物膜法,9.2 污水好氧生物处理技术及其微生物学原理,活性污泥法 生物膜法,9.2.1 好氧活性污泥法,活性污泥 有机废水经过一段时间的曝气后，水中会产生一种以好氧菌为主体的茶褐色絮凝体，其中含有大量的活性微生物，这种污泥絮体就是活性污泥。,活性污泥法 利用活性污泥微生物处理有机废水的生物处理方法，是目前污水处理技术领域中应用最为广泛的技术
4、之一。 1914英国人Ardern和Lockett创建的。,活性污泥法的基本流程,活性污泥法的基本特征,1.利用生物絮凝体为生化反应的主体物； 2.利用曝气设备向生化反应系统分散空气或氧气，为微生物提供氧源； 3.为体系进行混合搅拌以增加接触和加速生化反应传质过程；,活性污泥法的基本特征,4.采用沉淀方式去除生物体，降低出水中微生物的固体含量； 5.通过回流使在沉淀池浓缩的活性污泥微生物返回到反应系统； 6.为保证系统内生物细胞平均停留时间的稳定，经常排出一部分生物固体，即剩余污泥。,显微镜下的活性污泥,（一）好氧活性污泥中的微生物,好氧活性污泥的组成和性质 活性污泥的组成 以细菌、原生动物和
5、后生动物所组成的活性微生物为主体，此外还有一些无机物，未被微生物分解的有机物和微生物自身代谢的残留物。,组成： 微生物（好氧、兼性及少量厌氧） + 固体杂质 （有机和无机）,性质： （1）絮状，大小为0.02-0.2mm，比表面积在20- 100cm2/mL，对有机物有着强烈的吸附凝聚和氧化分解能力 ； （2）颜色：生活污水一般为黄褐色，工业污水则与水质有关； （3）含水率在99%，比重1.002-1.006，具有沉降性能； （4） pH在6-7，弱酸性，具一定的缓冲能力。,2好氧活性污泥的微生物群落,好氧活性污泥的结构和功能的中心是菌胶团。在其上面生长有其他微生物，如酵母菌、霉菌、放线菌、藻
6、类、原生动物及微型后生动物等。,菌胶团细菌的作用 （1）对有机物进行吸附和氧化分解 （2）为原生动物和微型后生动物提供良好的生存环境 （3）为原生动物提供附着场所 （4）具有指示作用,丝状细菌,也是活性污泥的重要组成成分 常见种类：球衣菌属、贝氏硫细菌、发硫细菌属、透明颤菌属、亮发菌属和线丝菌属 有很强的氧化分解有机物的能力，在污水净化中起着一定的作用,真 菌,主要是腐生或寄生的丝状菌； 具有分解碳水化合物、脂肪、蛋白质及其他含氮化合物的功能； 大量繁殖会导致产生污泥膨胀现象。,原生动物,（1）指示作用 （2）净化作用 （3）促进絮凝和沉淀作用,微型后生动物,不经常出现； 多以细菌、原生动物以
7、及活性污泥碎片为食。,轮虫 水质好,线虫 水质不好,好氧活性污泥中的微生物群落,3好氧活性污泥中微生物的浓度和数量,常用MLSS（mixed liquor suspended solid，混合液悬浮固体，它又称为混合液污泥浓度，它表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总重量（mg/L)）或MLVSS（混合液挥发性悬浮固体）来表示。,3好氧活性污泥中微生物的浓度和数量,一般城市污水处理中，MLSS在2000-3000mg/L，工业废水在3000 mg/L左右，高浓度工业废水在3000-5000 mg/L。 1mL好氧活性污泥中的细菌数在107-108个。,（二）好氧活性污泥净化废水的作用机理,主要有两方面的作用：吸附有机物 降解有机物,工艺流程,（三）好氧活性污泥的培养,1.间歇式曝气培养 （1）菌种来源 （2）驯化 （3）培养,2.连续曝气培养,接种量为曝气池有效体积的5-10%,小流量进水，每调整一个流量梯度维持一周的运行时间,活性污泥成熟的判断标准,菌胶团的结构由松散变紧密； 原生动物由低级向高级演替。,
