第一节 废水的好氧微生物处理 第二节 废水的厌氧微生物处理 第三节 废水的生物脱氮除磷

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 第一节　废水的好氧微生物处理 第二节 废水的厌氧微生物处理 第三节　废水的生物脱氮除磷

2. 废水中有机污染物种类： 固态 液态 气态 高浓度 低浓度 人工合成 天然成分 形态 浓度 来源 复杂 简单 可生物降解 非生物降解 分子量 降解能力 决定了是否采用微生物处理以及选用哪种微生物处理方法

4. 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 第一节　废水的好氧微生物处理 • 好氧生物处理法: • 活性污泥法，生物膜法, 氧化塘 。 • 适用于处理溶解的和胶体状态的有机物。 • 不能直接沉淀，可使有机物转化为无机物。 • 特点： • 不产生臭气 • 处理周期短 • 在适当的条件下，一般可除去BOD5 80-90%。

5. 第一节　废水的好氧微生物处理 一、好氧处理的基本原理 有机污染物好氧微生物处理的一般途径

6. 一、好氧处理的基本原理

7. 初沉池 二沉池 曝气池 → → → → 废水 出水 回流污泥 剩余 污泥 第一节　废水的好氧微生物处理 二、好氧处理的种类及特征 （一）、活性污泥法 1914年的在英国曼彻斯特 首先被应用,普通活性污泥法是依据水的自净作用原理发展而来的 。 依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来分解有机物.

8. 1 、活性污泥的基本特性(P223) 活性污泥：向有机废水中不断地充入空气，使水中有足够的溶解氧，为好氧微生物生长繁殖创造良好的条件，经过一定时间后，就会产生一种褐色絮状泥粒，其中含有大量的微生物。 外观及特性：外观呈黄褐色，易于沉淀分离，具有较大的比表面积100cm2/ml，尺寸0.02-0.2mm,比重1.002-1.006之间，含水率99%。具沉降性；具生物活性；絮体大小为0.02—0.2mm；弱酸性、具一定pH缓冲能力。 组成：主要由菌胶团细菌、原生动物和后生动物组成的微生物群体。还含有一些无机物、分解中的有机物和微生物自身代谢残留物。

9. Ma Me Mi Mii 活性污泥 （混合液悬浮固体MLSS） 活性污泥的组成 Ma——活性微生物群体 Me——微生物内源代谢自身氧化的残留物 Mi——原污水夹入的不能为微生物降解的惰性有机物 M ii——原污水夹入的无机物

10. 活性污泥的结构与功能中心： 菌胶团---- 由各种细菌及细菌所分泌的粘性物质组成的絮凝体状团粒。 定义：广义讲，将所有具有荚膜或粘液或明胶质的絮凝性细菌互相絮凝聚集成的菌胶团块都称为菌胶团。形成菌胶团的主要细菌是动胶菌，有的种胞外有荚膜，在污水中可凝聚成肉眼可见的絮状物。此外该菌有胞外小纤毛能将絮状物中的细胞交织在一起，这种交织作用使许多细胞互相粘连形成最初的活性污泥凝聚体。

11. 菌胶团的作用 ： A、有很强的生物吸附和氧化分解有机物的能力。 B、菌胶团对有机物的吸附和分解，为原生动物和微型后生动物提供了良好的生存环境。 C、为原生动物和微型后生动物提供附着场所。 D、具有指示作用。 通过菌胶团的颜色、透明度、数量、颗粒大小及结构的松紧程度可衡量好氧活性污泥的性能。如:新生菌胶团颜色浅、无色透明、结构紧凑，说明菌胶团生命力旺盛，吸附和氧化能力强，即再生能力强。老化的菌胶团，颜色深、结构松散，活性不强，吸附和氧化能力差。

12. V,X,Se 污水 Q, Sa Se Se 出水 初沉池 曝气池 二沉池 （Q-Q w） 回流活性污泥 剩余活性污泥 RQ，XR， Se 2、活性污泥法的基本原理

13. 初次沉淀池 曝气池 二次沉淀池 污泥消化池

14. 活性污泥净化废水的机理： 吸附、分解氧化、良好的沉降性能-----生物活性、自我繁殖 。 好氧活性污泥吸附和生物降解有机物的过程： 第一步 在有氧的条件下，活性污泥绒粒中的絮凝型微生物吸附废水中的有机物。 第二步 活性污泥绒粒中的水解性细菌水解大分子有机物为小分子有机物，同时合成自身细胞，废水中的溶解性有机物直接被细菌吸收，氧化分解，其中间代谢产物被另一群细菌吸收，进而无机化。 第三步 其他的微生物吸收或吞食未分解彻底的有机物。 第四步凝聚、沉淀；絮状体的作用。

15. 3、微生物分布状态： 活性污泥微生物：以好氧细菌为主，也存活有真菌、原生动物、后生动物，构成稳定生态系。 A、细菌：活性污泥主要成分是细菌，来源于土壤、水、空气。某些属出现频率很高，尤其是动胶菌属和假单胞菌属。此外还有一类丝状细菌存在，如球衣菌属、发硫菌、贝氏硫菌属。它们大多数是化能异养菌，以有机质为主要营养源，好氧或兼性厌氧，以G-占优势。许多菌具有荚膜或微荚膜，部分细菌有纤毛，与絮状体形成密切相关。 种类：球菌、杆菌、螺旋菌、丝状细菌（硫丝细菌） 细菌存在形式：菌胶团 菌胶团的大小影响活性污泥的吸附和絮凝能力。 一种废水处理中可以有一种菌占主要地位，但多种微生物配合才能大幅度降低BOD.

16. 动胶菌属

17. 球衣菌属

19. B、真菌：种类繁多，主要为丝状真菌，有毛霉、根霉、曲霉、青霉、镰刀霉、木霉、地霉等。活性污泥中较多出现的为腐生或寄生的丝状菌，异常增殖会引发污泥膨胀。 存在的适宜条件：酸性条件，氮源贫乏，在处理某些特种工业废水及有机固体废渣中起重要作用。 C、原生动物：为活性污泥系统中的指示性生物，是首次捕食者。 原生动物占总数90%。数量种类与污水的类型不同而不同，生活污水中原生动物量大于工业废水。以纤毛虫纲占优势，原生动物在废水净化中的作用仅次于细菌。 种类：肉足类、鞭毛类、孢子虫类、吸管类、纤毛类。 在废水处理中以纤毛类最重要，又以草履虫和钟形虫为代表。 污泥培养成熟时，固定型的钟形虫增加 。

20. D、 微形后生动物 后生动物：仅在完全氧化型活性污泥系统中出现，是水质非常稳定的标志，是生态系的二次捕食者。 • 是多细胞动物，大多为好气异养型，对溶解氧需求量大。 • 种类：轮虫、颤蚓、甲壳虫和线虫。 • 后生动物出现，可以认为废水处理达到水质较好程度。 E、藻类：较少，有绿藻如小球藻属，蓝细菌颤藻属。

21. 原生动物、微形后生动物的作用 A、指示作用 B、净化作用 C、促进絮凝作用

22. A、指示作用：原因在于原生动物是较高等动物，耐毒力比细菌好，对环境因素改变比较敏感，环境条件改变可引起它们种群、数量及代谢活力的变化；个体大，在低倍镜下可见便于观察。A、指示作用：原因在于原生动物是较高等动物，耐毒力比细菌好，对环境因素改变比较敏感，环境条件改变可引起它们种群、数量及代谢活力的变化；个体大，在低倍镜下可见便于观察。 a 判断污水处理程度：

23. b 指示污泥性质和好坏： 正常污泥：钟虫属、累枝虫属、盖虫属等固着性或匍匐性种数 污泥恶化：絮凝体0.1-0.2mm以下，优势种属有豆形虫、草履虫、眼虫、波豆虫属等快速游泳型种属。严重恶化时微型动物几乎不出现。 污泥膨胀：摄食丝状菌的裸口目旋毛科、全毛类原生动物及拟轮毛虫等。 污泥解体：絮凝体细小，针状分解。优势种为变形虫属、简便虫属等肉足类。

24. c 指示水质变化和运行中出现的问题 形态变化：环境条件恶劣时——形成孢囊；pH超过正常范围——钟虫纤毛停止摆动，虫体收缩成团 生殖方式：出现有性生殖时往往预示环境条件变差或种群处于衰老期。 优势种变化： 高负荷，曝气不足——小鞭毛虫； 水停留时间过短——小的游泳型纤毛虫； 很高负荷及难降解物——小裸变形虫和鞭毛虫； 溶氧不足——阿托氏菌属、扭头虫属和新态虫属 过分曝气——肉足类及轮虫类。

25. d 指示细菌活力：小口钟虫在细菌生长活跃旺盛的对数期出现，沟钟虫需要细菌的代谢副产物，出现在细菌生长的衰老期 B、净化作用 腐生性营养的某些鞭毛虫通过渗透作用吸收污水中溶解性有机物；动物性营养的原生动物可吞食有机颗粒和游离细菌，利于净化水质。 C、促进絮凝作用 原生动物可以分泌一定的粘液协同和促进细菌发生絮凝作用。

26. 第一节　废水的好氧微生物处理 二、好氧处理的种类及特征 4、污泥中微生物的浓度表征 A、混合悬浮固体（MLSS）： 1L活性污泥中含干固体的毫克数。 一般的城市污水处理：2000~3000mg/L 工业废水处理：3000mg/L左右 高浓度的工业废水生物处理：3000~5000mg/L。 B、混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）： 1L活性污泥中含恒量、干的挥发性固体的毫克数。

27. 曝气23h 低浓度废水培养 倾去上清液，加入同浓度新鲜废水 沉淀1h 重复3-7天 重复操作 原废水浓度 调高1个浓度 5、好氧活性污泥的培养: A、间歇式曝气培养 a 菌种来源： 污水处理厂的活性污泥； 工厂集水池或沉淀池污泥或污水流经的河流淤泥。 b 驯化：

28. 闷曝 运行一周 接 种 小流量进水 增加一个浓度梯度 设计流量 c 培养：改用连续曝气培养法培养，用镜检和化学测定分析判断活性污泥的成熟度，若菌胶团结构紧密，原生动物以钟虫等固着型纤毛虫为主，沉降性能好，说明进入成熟期。 B、连续曝气培养 用现成的与本厂相同水质处理厂的活性污泥做菌种可直接用连续曝气培养。

29. 第一节　废水的好氧微生物处理 二、好氧处理的种类及特征 6 、 活性污泥法的运行方式 A.推流式活性污泥法 推流式——采用长方形曝气池，处理时废水与活性污泥从曝气池一端同时进入，经曝气机的推流作用，原污水与活性污泥向前推进到末端。该法BOD和悬浮物的去除率达90-95%，适用于处理水质要求高水质比较稳定的废水。 池首到池尾的动态变化

31. 第一节　废水的好氧微生物处理 优点：（1）池起始端易进入对数生长期。末端微生物进入内源呼吸，池的率效高。（2）曝气时间长，吸附量大，去除率高90－95%。（3）污泥颗粒大，易沉降（4）污泥量少，剩余污泥量占不到回流的10%。 (5) 适于处理净化程度和稳定程度要求较高的污水；(6)对污水处理程度比较灵活。 缺点： （1）不适于水质变化大的水质。 （2）所供氧不能充分利用，前端需氧量大后端相反，但空气是沿池平均分布的。（3）处理时间长，曝气4－8h （4）曝气池相对庞大，占地多，能耗高。

32. 第一节　废水的好氧微生物处理 B.完全混合活性污泥法 完全混合式——废水与回流污泥一起进入曝气池后，就立即混合均匀，对入流水质、水量、浓度等变化有较强的缓冲能力。 特点：反应器参数的均一性 。 有机负荷率（BOD污泥负荷）F/M：表示曝气池内单位质量的活性污泥在单位时间内承受的有机基质的量。[kg/(kg·d)]

33. 第一节　废水的好氧微生物处理 优点：（1）完全混合法进水与池内废水完全混合，营养物和需氧率都均匀，微生物接触的浓度进出水相同。故承受负荷高，污泥负荷率高于其它活性污泥法。（2）微生物的工作点面宽，可以在对数生长期，也可以在衰减增长期。缺点：（1）池结构复杂，管理要求高；（2）池合建一体，进出水、排泥、回流系统复杂，工艺难度大。（3）主要是出水水质上往往不及推流式。

35. 第一节　废水的好氧微生物处理 二、好氧处理的种类及特征 C.氧化沟（循环曝气池） 20世纪50年代，荷兰，巴斯维尔（ Pasveer），连续环式反应池，因其构筑物呈封闭的沟渠形而得名。平面上多为椭圆或圆形。 特点： 构造：形式多样化，运行灵活。 水流混合：流态，介于完全混合与推流之间。

37. ObraI氧化沟

38. Carrousel氧化沟

39. 第一节　废水的好氧微生物处理 二、好氧处理的种类及特征 优点：（1）曝气时间长，负荷低，控制微生物生长在内源呼吸，排泥量少，适合于处理高浓度废水，水量少的系统；（2）低负荷，处理效果好，高于90—95%；（3）自动化程度高，管理方便。缺点：（1）曝气时间长，能耗高；（2）自动化程度高，基建投资大。 

40. D、氧化塘 氧化塘就是利用天然池塘、河堤、洼地来治理污染。在塘内形成藻类、好氧性细菌和原生动物组成共生系统，使废水得到净化。

41. 处理机制： 利用细菌与藻类的互生关系来分解有机污染物的废水处理系统。

42. 7、活性污泥工作参数： • 污泥沉降比（SV%）：一定量的曝气池混合液，静置30min后，沉降污泥体积与原混合液体积之比。反映曝气池正常运行时的污泥量，大小也能反映出污泥膨胀等异常现象。 • 污泥容积指数（SVI) ：曝气池中混合液经30min静置后的体积与污泥干重之比。反映污泥的凝聚性和沉降性。( 正常活性污泥 200mg/L以下） • 污泥负荷：在单位时间内，单位重量的活性污泥能处理的有机物数量。 合适的污泥负荷在0.25～0.45kg BOD5 / kgMLSS·d范围内，低于或高于这个范围会导致高的SVI值 。

43. 第一节　废水的好氧微生物处理 二、好氧处理的种类及特征 8 、活性污泥运行的影响因素及其控制 a.溶解氧（DO） 供氧不足 溶解氧浓度过低 微生物代谢受阻 净化功能下降 溶解氧浓度过高 氧的利用效率降低 增加动力费用 易于滋生丝状菌 产生污泥膨胀现象 在曝气池出口处的混合液中的溶解氧保持在2mg/L左右

44. 第一节　废水的好氧微生物处理 二、好氧处理的种类及特征 b.水温 最适温度：15—30℃ 最低温度：10℃ c.营养物质 * 是各种营养物质比例要适宜。 * 是营养物质的浓度要适中。

45. 第一节　废水的好氧微生物处理 二、好氧处理的种类及特征 浮游球衣菌属： 在含葡萄糖和蛋白胨各0.5%的培养集中，不形成丝状体。 在含葡萄糖和蛋白胨各0.1%的培养集中，呈假枝状，形成丝状体。 动胶菌属：C/N大于10，呈絮状生长； C/N小于10，分散生长。

46. 第一节　废水的好氧微生物处理 d.pH 最适pH介于6.5~8.5之间 低于4.5：原生动物消失，丝状菌占优势 高于9.0，微生物的代谢受抑制

47. 二、好氧处理的种类及特征 活性污泥法运行过程中所要监测的项目: 反应处理效果的：进出水BOD5﹑COD﹑总的SS﹑挥发性SS﹑有毒物质。 反应污泥情况的：MLSS﹑MLVSS﹑SV%﹑SVI﹑溶解氧和微生物观察。 反应污泥营养和环境条件的：N﹑P﹑水温﹑pH。

48. 第一节　废水的好氧微生物处理 二、好氧处理的种类及特征 9 、活性污泥运行常见的微生物学问题 二沉池中泥水分离 a.不凝聚 b.微小絮体 c.起泡沫 d.丝状菌污泥膨胀 弄清楚其产生原因及解决对策

49. 第一节　废水的好氧微生物处理 二、好氧处理的种类及特征 10、活性污泥丝状膨胀控制对策 * 活性污泥丝状膨胀成因 * 活性污泥丝状膨胀的机理 * 控制活性污泥丝状膨胀的对策

50. A、 活性污泥丝状膨胀概念 正常的活性污泥：有许多具有絮凝作用的絮凝细菌——菌胶团细菌占优势，辅以少量的丝状细菌，大量钟虫类的固着型纤毛虫、旋轮虫等组成的活性污泥。其污泥体积指数SVI在200mL/g以下。 膨胀的活性污泥：其污泥体积指数SVI在200mL/g以上，分为两种，由丝状细菌引起的丝状碰撞污泥和由非丝状细菌引起的菌胶团膨胀污泥。当活性污泥膨胀时，会导致二次沉淀池泥水分离困难，池面飘泥严重，出水水质极差。