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1、第三章 水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理7/27/20247/27/20241 1B B、活性污泥中的、活性污泥中的原生动物原生动物及其作用及其作用 活性污泥中原生动物在数量和种类上仅次于活性污泥中原生动物在数量和种类上仅次于细菌，常见的优势种是纤毛类。它们主要附聚在细菌，常见的优势种是纤毛类。它们主要附聚在污泥表面。其作用在于：污泥表面。其作用在于：（1 1）指示作用指示作用（2 2）净化净化作用作用（3 3）促进絮凝和沉淀促进絮凝和沉淀7/27/20247/27/20242 27/27/20247/27/20243 3如何加以确定？如何加以确定？应对废水处理构筑物中的生物类群进
2、行应对废水处理构筑物中的生物类群进行长期不长期不间断的镜检观察间断的镜检观察，掌握本厂正常运行时常见的，掌握本厂正常运行时常见的而且数量多的种类。而且数量多的种类。 （1）原生动物种类的组成。）原生动物种类的组成。 （2）种类的数量变化）种类的数量变化 （3）各种群的代谢活力。）各种群的代谢活力。 以原生动物为指示生物只能起辅助理化分析的以原生动物为指示生物只能起辅助理化分析的作用。作用。7/27/20247/27/20244 4（2）原生动物对废水净化的影响）原生动物对废水净化的影响 v鞭毛虫、肉足虫、纤毛虫可以鞭毛虫、肉足虫、纤毛虫可以直接利用直接利用水中的水中的有有机物机物,对水中有机物
3、的净化有一定的积极作用。对水中有机物的净化有一定的积极作用。v 纤毛虫吞食游离细菌，改善生物处理法出水的纤毛虫吞食游离细菌，改善生物处理法出水的水质。水质。细菌（尤其使游离细菌）本身也是有机污染物。细菌（尤其使游离细菌）本身也是有机污染物。提提问问：游游离离细细菌菌转转化化为为原原生生动动物物同同样样是是有有机机污污染染物物，净净化何在呢？化何在呢？3kg1kgCO2+H2O+盐盐2kg7/27/20247/27/20245 5n n活活活活性性性性污污污污泥泥泥泥颗颗颗颗粒粒粒粒主主主主要要要要是是是是由由由由细细细细菌菌菌菌絮絮絮絮凝凝凝凝而而而而成成成成，实实实实验验验验证证证证明明明明
4、小小小小口口口口钟钟钟钟虫虫虫虫、累累累累枝枝枝枝虫虫虫虫和和和和草草草草履履履履虫虫虫虫等等等等纤纤纤纤毛毛毛毛虫虫虫虫能能能能分分分分泌泌泌泌一一一一些些些些粘粘粘粘性性性性多多多多糖糖糖糖、粘粘朊朊，促促进进生生物物絮絮凝凝，使使使使它它它它们们们们能能能能够够够够附附附附着着着着在在在在小小小小的的的的絮絮絮絮凝凝凝凝体体体体上上上上，同同同同时时时时促促促促进进进进絮絮絮絮凝凝凝凝体体体体进进进进一一一一步步步步黏黏黏黏附附附附细细细细菌菌菌菌使使使使污污污污泥泥泥泥絮絮絮絮体体体体增增增增大大大大。使使废废水水能能在在二二次次沉沉淀淀池池中中很很好好地地沉沉淀淀，改善出水水质改善出
5、水水质v生生产产上上常常常常发发现现在在活活性性污污泥泥培培养养初初期期，一一旦旦处处理理系系统统中中出出现现固固着着型型纤纤毛毛虫虫，随随后后就就可可看看到到活活性性污泥絮体的形成并逐渐增大。污泥絮体的形成并逐渐增大。促进絮凝和沉淀促进絮凝和沉淀7/27/20247/27/20246 6C、后生动物、后生动物主要指轮虫，在活性污主要指轮虫，在活性污泥系统指是不经常出现泥系统指是不经常出现的。因此轮虫的出现是的。因此轮虫的出现是水质非常稳定的标志。水质非常稳定的标志。 且由于活性污泥系且由于活性污泥系统的曝气池中不断人工统的曝气池中不断人工充氧和污泥回流，使得充氧和污泥回流，使得活性污泥中不适
6、合比轮活性污泥中不适合比轮虫、线虫更大的、生命虫、线虫更大的、生命周期更长的种群生长，周期更长的种群生长，因此，活性污泥法的生因此，活性污泥法的生物链较短。物链较短。线虫线虫轮虫轮虫7/27/20247/27/20247 7D D活性污泥中的其它微生物活性污泥中的其它微生物n在在菌菌胶胶团团上上层层居居住住的的还还有有放放线线菌菌、真真菌菌。它它们们的的数数量量相相比比较较细细菌菌而而言言要要少少得得多多，通通常常包包括括少少量量的的球球衣衣菌菌、诺诺卡卡氏氏菌菌、发发硫硫菌菌、头头孢孢霉霉、地霉菌、酵母菌等。地霉菌、酵母菌等。n各各种种微微生生物物与与菌菌胶胶团团细细菌菌构构成成了了稳稳定定
7、的的生生态态体体系系，它它们们之之间间存存在在着着复复杂杂的的相相互互关关系系，它它们们的的种种类类、数数量量随随营营养养条条件件(废废水水种种类类、化化学学组组成成、浓浓度度)、温温度度、供供氧氧、pH等等环环境境条条件件改改变变也在不停的发生着变化。也在不停的发生着变化。7/27/20247/27/20248 8n n 好好氧氧活活性性污污泥泥的的净净化化作作用用机机理理见见下下图图好好氧氧活性污泥吸附和降解活性污泥吸附和降解7/27/20247/27/20249 97/27/20247/27/20241010l l好氧好氧好氧好氧生物膜生物膜生物膜生物膜是与活性污泥法并列的一类废水好氧是
8、与活性污泥法并列的一类废水好氧是与活性污泥法并列的一类废水好氧是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术；生物处理技术；生物处理技术；生物处理技术；n n于于于于1919世纪末，在研究土壤净化污水的过滤田的基世纪末，在研究土壤净化污水的过滤田的基世纪末，在研究土壤净化污水的过滤田的基世纪末，在研究土壤净化污水的过滤田的基础上，开发并应用于生产。由于效果不如后来出础上，开发并应用于生产。由于效果不如后来出础上，开发并应用于生产。由于效果不如后来出础上，开发并应用于生产。由于效果不如后来出现的活性污泥法，一度被长期搁置，现的活性污泥法，一度被长期搁置，现的活性污泥法，一度被长期搁置，现的活性污泥
9、法，一度被长期搁置，6060年代以后，年代以后，年代以后，年代以后，由于新型合成材料的大量生产，生物膜法又获得由于新型合成材料的大量生产，生物膜法又获得由于新型合成材料的大量生产，生物膜法又获得由于新型合成材料的大量生产，生物膜法又获得了新的发展。了新的发展。了新的发展。了新的发展。二、好氧生物膜法二、好氧生物膜法二、好氧生物膜法二、好氧生物膜法7/27/20247/27/20241111生物填料生物填料n n悬浮型生物填料悬浮型生物填料投加量投加量 普通接触氧化普通接触氧化 水解调节池水解调节池 好氧或厌氧流化床好氧或厌氧流化床 好氧或厌生物塘好氧或厌生物塘 好氧或厌氧好氧或厌氧 滤池滤池
10、反应池体积反应池体积% 8-13 5 15-25 3-5 40-60 % 8-13 5 15-25 3-5 40-60 7/27/20247/27/20241212n n悬挂型填料悬挂型填料悬挂型填料悬挂型填料 n n弹性立体填料弹性立体填料弹性立体填料弹性立体填料 网片式立体填料网片式立体填料网片式立体填料网片式立体填料7/27/20247/27/20241313生物填料上的生物膜7/27/20247/27/202414141. 什么是生物膜？什么是生物膜？好氧生物膜是由好氧微生物和兼性厌氧微生物粘好氧生物膜是由好氧微生物和兼性厌氧微生物粘附在生物滤池滤料上或粘附在生物转盘盘片上的附在生物滤
11、池滤料上或粘附在生物转盘盘片上的一层粘性、薄膜状的微生物混合群体一层粘性、薄膜状的微生物混合群体, ,是一个生态是一个生态系统系统。污水中含有生物膜所需的各种微生物。夏季污水中含有生物膜所需的各种微生物。夏季2 24 4周形成生物膜。冬季需周形成生物膜。冬季需2 2个月。个月。 结构由两部分组成结构由两部分组成附着生附着生物体物体 液膜液膜好氧微生物（膜外层）好氧微生物（膜外层） 厌氧微生物（接触滤料）厌氧微生物（接触滤料）附着水层附着水层 流动水层流动水层( (一一一一) )好氧生物膜中的微生物群落好氧生物膜中的微生物群落好氧生物膜中的微生物群落好氧生物膜中的微生物群落7/27/20247/
12、27/202415152 2、生物膜结构示意图、生物膜结构示意图滤料滤料或或填料填料或或转盘转盘生物膜生物膜空空气气附着附着水层水层流动流动水层水层CO2O2O2O2CH4、H2S、NH3n n性质性质性质性质：高度亲水高度亲水高度亲水高度亲水，存在着，存在着，存在着，存在着附着附着附着附着水层水层水层水层；厌厌氧氧膜膜好好氧氧膜膜微生物高度密集微生物高度密集微生物高度密集微生物高度密集：各种细：各种细：各种细：各种细菌以及微型动物，形成了有菌以及微型动物，形成了有菌以及微型动物，形成了有菌以及微型动物，形成了有机污染物机污染物机污染物机污染物细菌细菌细菌细菌原原原原( (后后后后) )生动物
13、的食物链。生动物的食物链。生动物的食物链。生动物的食物链。成熟的生物膜由成熟的生物膜由成熟的生物膜由成熟的生物膜由好氧膜和好氧膜和好氧膜和好氧膜和厌氧膜厌氧膜厌氧膜厌氧膜组成组成组成组成:好氧膜好氧膜好氧膜好氧膜是是是是有机物降解的主要场所有机物降解的主要场所有机物降解的主要场所有机物降解的主要场所当生物膜形成并达到一当生物膜形成并达到一定厚度时，氧就无法透入定厚度时，氧就无法透入生物膜内层，形成生物膜内层，形成厌氧膜厌氧膜, ,随着随着厌氧层厌氧层厚度的增加，厚度的增加，其代谢产物也逐渐增多。其代谢产物也逐渐增多。7/27/20247/27/20241616当这些代谢产物透过好当这些代谢产物
14、透过好氧层逸出时，破坏了好氧氧层逸出时，破坏了好氧层生态系统的稳定状态，层生态系统的稳定状态，使生物膜的附着力减弱。使生物膜的附着力减弱。此时，在水流的冲刷下，此时，在水流的冲刷下，生物膜生物膜开始开始脱落脱落。随后在随后在滤料上又会生长新的生物滤料上又会生长新的生物膜膜。如此循环往复，废水如此循环往复，废水流经生物膜后得以净化。流经生物膜后得以净化。 7/27/20247/27/202417172.2.膜中微生物群落及功能膜中微生物群落及功能膜中微生物群落及功能膜中微生物群落及功能横向横向纵向纵向各不各不相同相同滤滤扫扫生生物物膜膜面面生生物物膜膜生生物物7/27/20247/27/2024
15、1818好好氧氧生生物物膜膜法法的的微微生生物物群群落落分分布布不不同同于于好好氧氧活活性性污污泥泥法法的的微微生生物物群群落落（悬悬浮浮状状态态），生生物物膜膜附附着着在在一一定定的的载载体体上上（如如滤滤料料）上上不不动动，废废水水自自上上而而下下淋淋洒洒在在生生物物膜膜上上，滤滤池池内内不不同同高高度度（不不同同层层次次）的的生生物物膜膜所所得得到到的的营营养养（有有机机物物的的组组分分和和浓浓度度）不不同同，致致使使不不同同高高度度的的微微生生物物种种群群和和数数量量不不同同，因因此此好好氧氧生生物物膜膜法法的的微微生生物物相是分层的。相是分层的。7/27/20247/27/20241
16、919生物滤池生物滤池活性污泥活性污泥4.生物膜的特征和滤池微生物的生态学：生物膜的特征和滤池微生物的生态学：7/27/20247/27/20242020第三节第三节 活性污泥膨胀和控制对策活性污泥膨胀和控制对策n n什么是活性污泥膨胀？什么是活性污泥膨胀？什么是活性污泥膨胀？什么是活性污泥膨胀？n n正常的活性污泥颗粒体积发生膨胀，继而分正常的活性污泥颗粒体积发生膨胀，继而分正常的活性污泥颗粒体积发生膨胀，继而分正常的活性污泥颗粒体积发生膨胀，继而分裂为沉降性很差的小颗粒污泥，引起二沉池池面裂为沉降性很差的小颗粒污泥，引起二沉池池面裂为沉降性很差的小颗粒污泥，引起二沉池池面裂为沉降性很差的小
17、颗粒污泥，引起二沉池池面飘泥严重，出水水质急剧变差的现象。飘泥严重，出水水质急剧变差的现象。飘泥严重，出水水质急剧变差的现象。飘泥严重，出水水质急剧变差的现象。n n本质本质本质本质污泥密度变小或黏附能力下降。污泥密度变小或黏附能力下降。污泥密度变小或黏附能力下降。污泥密度变小或黏附能力下降。n n造成的结果：造成的结果：造成的结果：造成的结果：稀薄污泥回流至曝气池。出水稀薄污泥回流至曝气池。出水稀薄污泥回流至曝气池。出水稀薄污泥回流至曝气池。出水BODBOD5 5升高。升高。升高。升高。n在业内，污泥膨胀被比喻作污泥系统的在业内，污泥膨胀被比喻作污泥系统的“感感冒冒”，没有特效药，慢慢调试过
18、一段时间就会恢，没有特效药，慢慢调试过一段时间就会恢复过来，是运行管理中的一大难题。复过来，是运行管理中的一大难题。n n非丝状菌污泥膨胀非丝状菌污泥膨胀非丝状菌污泥膨胀非丝状菌污泥膨胀与与与与丝状菌污泥膨胀丝状菌污泥膨胀丝状菌污泥膨胀丝状菌污泥膨胀两类两类两类两类7/27/20247/27/20242121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7/27/20247/27/20242222一、丝状菌污泥膨胀一、丝状菌污泥膨胀 正常的活性污泥结构较稠密，菌胶团生长良正常的活性污泥结构较稠密，
19、菌胶团生长良好，含水量在好，含水量在9999左右，沉降性能良好，菌胶团左右，沉降性能良好，菌胶团和丝状菌之间有适当的比例关系。如果和丝状菌之间有适当的比例关系。如果丝状菌生丝状菌生长繁殖过多，菌胶团的生长繁殖将受到抑制，众长繁殖过多，菌胶团的生长繁殖将受到抑制，众多的丝状菌伸出污泥表面之外，使得絮体松散，多的丝状菌伸出污泥表面之外，使得絮体松散，沉淀性能恶化，此时就发生了沉淀性能恶化，此时就发生了丝状菌污泥膨胀，丝状菌污泥膨胀，这种情况占污泥膨胀的大多数。这种情况占污泥膨胀的大多数。7/27/20247/27/20242323n2、产生原因、产生原因nA.如果曝气池溶解氧长期维持在如果曝气池溶
20、解氧长期维持在较低较低较低较低的水平的水平n菌菌胶胶团团细细菌菌是是严严格格好好氧氧，丝丝状状菌菌适适应应性性强强，在在微量好氧条件下，仍正常生长。微量好氧条件下，仍正常生长。nB.低分子糖类和有机酸低分子糖类和有机酸过多过多过多过多n运运行行经经验验和和实实验验室室试试验验证证明明：低低分分子子糖糖类类和和有有机机酸酸过过多多有有利利于于丝丝状状细细菌菌生生长长，容容易易发发生生活活性性污泥丝状膨胀污泥丝状膨胀。（食物种类上的差别）。（食物种类上的差别）nC.废水废水C/N比比高高高高n丝状细菌适合于高丝状细菌适合于高C/N比废水，而菌胶团细菌比废水，而菌胶团细菌正好相反，它们需要较低正好相
21、反，它们需要较低C/N比废水。比废水。为什么？为什么？7/27/20247/27/20242424n这是由于这是由于C是丝状细菌衣鞘的主要成分是丝状细菌衣鞘的主要成分，过量的，过量的C源可为丝状菌吸收，并以源可为丝状菌吸收，并以-羟基丁酸（羟基丁酸（PHB）的形式储存，使丝状菌进一步生长，而的形式储存，使丝状菌进一步生长，而菌胶团细菌胶团细菌对于菌对于N源源的需求量要比丝状菌大得多，一旦水的需求量要比丝状菌大得多，一旦水中氮源贫乏，菌胶团细菌的生长将严重受到抑制。中氮源贫乏，菌胶团细菌的生长将严重受到抑制。n实践表明活性污泥理想的实践表明活性污泥理想的BOD5与与N和和P的比例为的比例为BOD
22、5：N：P100：5：1。n通常，处理生活污水和废水时按此值设计和运行，通常，处理生活污水和废水时按此值设计和运行，如果如果N：P比例小于比例小于这一值时常常会出现丝状菌这一值时常常会出现丝状菌优势生长的现象。此时丝状细菌大的比表面积还优势生长的现象。此时丝状细菌大的比表面积还能进一步增强与菌胶团细菌争夺氮和磷的优势，能进一步增强与菌胶团细菌争夺氮和磷的优势，使活性污泥膨胀迅速发生。使活性污泥膨胀迅速发生。7/27/20247/27/20242525n nD.D.毒物冲击毒物冲击毒物冲击毒物冲击n n原因原因原因原因菌丝体耐受能力强菌丝体耐受能力强菌丝体耐受能力强菌丝体耐受能力强nE.低低pH
23、n曝气池中的曝气池中的pH值应保持在值应保持在6.58.0，大量研，大量研究显示究显示pH6.0时，有利于丝状菌生长，而时，有利于丝状菌生长，而菌胶团受到抑制，菌胶团受到抑制， pH4.5，真菌完全占优，真菌完全占优势，原生动物大部分消失，严重影响污泥沉势，原生动物大部分消失，严重影响污泥沉淀和出水水质。淀和出水水质。7/27/20247/27/202426263.3.3.3.污泥膨胀的污泥膨胀的污泥膨胀的污泥膨胀的预防预防预防预防与与与与控制控制控制控制对策对策对策对策n n如何预防污泥膨胀？如何预防污泥膨胀？如何预防污泥膨胀？如何预防污泥膨胀？nA.设调节池控制高负荷（设调节池控制高负荷（
24、BOD、毒物）冲击毒物）冲击n污污 水水 厂厂 一一 般般 处处 理理 的的 正正 常常 负负 荷荷 是是0.20.3Kg/（KgMLSSd）n nB. B. 控制溶解氧控制溶解氧控制溶解氧控制溶解氧n溶解氧浓度必须控制在溶解氧浓度必须控制在2mg/L以上。以上。n当当水水温温的的变变化化时时，改改变变水水中中溶溶解解性性有有机机物物的的浓浓度度可可以以保保持持溶溶解解氧氧浓浓度度在在2mg/L条条件件。但但在在实实践践中中，这这种种方方法法是是很很难难做做到到的的。通通常常通通过过提提高高曝曝气气力力度度或或从从其它角度抑制丝状菌的生长；其它角度抑制丝状菌的生长；7/27/20247/27/
25、20242727n nC C 调节废水的营养配比调节废水的营养配比调节废水的营养配比调节废水的营养配比尽量尽量尽量尽量BODBOD5 5与与与与N N和和和和P P的比例的比例的比例的比例BODBOD5 5：N N：P P100100：5 5：1 1。补补补补NN尿素或含氮量高的污泥消化池上清液尿素或含氮量高的污泥消化池上清液尿素或含氮量高的污泥消化池上清液尿素或含氮量高的污泥消化池上清液补补补补PP磷酸钠磷酸钠磷酸钠磷酸钠nD. 改革工艺改革工艺改动工艺会兼得丝状菌的优势性能改动工艺会兼得丝状菌的优势性能: :浮游球衣菌等丝浮游球衣菌等丝状微生物去除有机物的能力比较强，对去除有机物是状微生物
26、去除有机物的能力比较强，对去除有机物是有积极意义的。只是在二次沉淀池中泥水分离有困难，有积极意义的。只是在二次沉淀池中泥水分离有困难，影响出水水质。影响出水水质。将活性污泥法改为生物膜法：在曝气池中加填料改为将活性污泥法改为生物膜法：在曝气池中加填料改为生物接触氧化法生物接触氧化法7/27/20247/27/20242828n n发生后如何处理？发生后如何处理？发生后如何处理？发生后如何处理？n nA A 投投投投 加加加加 次次次次 氯氯氯氯 酸酸酸酸 钠钠钠钠 （ 10102020mg/lmg/l） 、 HH2 2OO2 2（100200mg/l100200mg/l）n n有有有有选选选选
27、择择择择的的的的控控控控制制制制丝丝丝丝状状状状微微微微生生生生物物物物的的的的过过过过度度度度生生生生长长长长，以以防防止止丝丝状污泥膨胀的发生。状污泥膨胀的发生。n nB B投投投投加加加加混混混混凝凝凝凝剂剂剂剂FeSOFeSO4 4和和和和FeClFeCl3 3、聚聚合合铝铝盐盐、聚聚丙丙烯酰胺、烯酰胺、干污泥或浓缩消化污泥干污泥或浓缩消化污泥干污泥或浓缩消化污泥干污泥或浓缩消化污泥n n增加絮体密度、强度，使已膨胀的污泥恢复正常增加絮体密度、强度，使已膨胀的污泥恢复正常增加絮体密度、强度，使已膨胀的污泥恢复正常增加絮体密度、强度，使已膨胀的污泥恢复正常n nC.C.强化补氮（强化补氮（强化补氮（强化补氮（C:NC:N100100：20203030）n nD.D.替换污泥替换污泥替换污泥替换污泥7/27/20247/27/20242929
