1、發酵工業清潔生產微生物與環保微生物處理腈綸廢水的塔式濾池29.1污水處理概述29.1.1水污染概述n水體自凈：水體中的污染物因被稀釋，水解，氧化，光分解和微生物降解等而去除的能力。主要靠細菌、藻類等微生物。n自凈能力影響因素：溶氧n污染物過量-細菌和藻類大量繁殖-溶解氧下降-厭氧菌大量繁殖-產生帶有惡臭的硫化氫和硫化鐵水環境保護水環境保護 n水是地球上一切生命賴以生存、也是人類生活和生產中不可缺少的基本物質之一。n20世紀以來，由于世界各國工農業的迅速發展，城市人口的劇增，缺水已是當今世界許多國家面臨的重大問題。n防治水污染，保護水資源是當今世界性的問題，更是我國城鄉普遍面臨的當務之急。饑餓與

2、營養不良n饑餓與營養不良較之疾病、污染與環境破壞更為亟待解決的世界性問題。n應用生物技術發展糧食生產，這樣既可提高農作物的生產能力，又能開墾荒蕪地區，增加種植面積。土地變得沙化農民手里捧如此土地該如何生存大規模的工業生產礦藏開采投入環境 生產消費排放廢料農田森林中流失的農藥環境問題林樹紅水資源的利用現狀水資源的利用現狀 n世界各國和國民經濟各部門對水資源的使用情況各有不同，一般可分為：n工業用水：發電、造紙、人造纖維等部門的需水量最大。n農業用水n生活用水n“水臟”問題主要是工業用水過程產生的。水是工業發展的基礎，水可以是工業生產中的一種原料，也可以作為工業生產流程中的原料有用組分或雜質的浸出

3、滲液，或作為工業生產工藝的反應介質。n生產1噸鋼材需水100m3以上n制造1噸尼龍絲大約需水600m3n染1萬米布大約需300m3n制1噸紙漿大約需水300m3等。n目前，我國工業萬元產值耗水量平均為600-700m3。n農業和工業是人類社會的兩個用水大戶n研究農業用水過程對于解決我國的“水少”問題具有決定性的作用n研究工業用水過程則對解決我國“水臟”問題具有決定性的作用。n我國90%以上的城市水域遭到污染，城市污水（包括生活污水和工業廢水）以每年6.5%的速度增加，預計到2010年城市污水排放量將達到5300億m3/d以上。n我國八五期間曾有全國污水處理廠達到150座，城市污水處理率達10%

4、的規劃目標，實際1995年處理率達到了15%。n九五期間擬新增污水處理設施，使日處理能力達400萬m3以上，城市排水管網普及面積率達70%75%，污水集中處理率達到20%，縣以上工業企業廢水處理率達76.8%n目前我國城市工業水重復利用率約為50%左右（日本80年代末就達到75%以上）”。n從這些數據可以看出，我國城市污水治理還是相對滯后的，處于欠帳狀態。水污染控制（治理）工程n就是以工程技術措施，來防止、減輕或消除水環境的污染，改善和保持水環境質量，保障人體健康，以及有效地保護和合理利用水資源。 n1989年5月聯合國環境規劃署(UNEP)首次提出清潔生產的概念，標志著人類工業生產觀念的一次

5、變革。n清潔生產是與高投入、高消耗、粗放經營所支持的傳統工業相對立的，推行清潔生產將導致工業用水方式的一次革命，這場“工業革命”是實現工業領域水資源可持續利用的必由之路。n我國在90年代提出的中國環境與發展十大對策，強調了清潔生產。清潔生產正在成為我國實現可持續發展戰略的重要措施和手段。29.1.229.1.2水體的污染與自凈水體的污染與自凈 n一、水體污染及水體自凈作用一、水體污染及水體自凈作用n二、水污染指標二、水污染指標 一、水體污染及水體自凈作用一、水體污染及水體自凈作用 n水體：河流、湖泊、沼澤、水庫、地下水、冰川和海洋等“貯水體”的總稱。n 在環境科學領域中，水體不僅包括水，而且也

6、包括水中的懸浮物、底泥及水中生物等。n從自然地理的角度看，水體是指地表被水覆蓋的自然綜合體。水體污染 n是指排入水體的污染物在數量上超過了該物質在水體中的本底含量和水體的環境容量，從而導致水體的物理特征、化學特征和生物特征發生不良變化，破壞了水中固有的生態系統，破壞了水體的功能及其在經濟發展和人民生活中的作用。造成水體污染的因素n向水體排放未經過妥善處理的城市污水和工業廢水；n施用的化肥、農藥及城市地面的污染物，被雨水沖刷，隨地面徑流而進入水體；n隨大氣擴散的有毒物質通過重力沉降或降水過程而進入水體等。n有些赤潮生物會分泌出粘液，粘在魚、蝦、貝等生物的鰓上，妨礙呼吸，導致窒息死亡。n含有毒素的

7、赤潮生物被海洋生物攝食后能引起中毒死亡。n人類食用含有毒素的海產品，也會造成類似的后果。環境工程環境工程海洋科學海洋科學海洋生物資源海洋生物資源與環境與環境 生物工程生物工程人類行為對生態系統的影響水體自凈作用 n水體能夠在其環境容量的范圍以內，經過水體的物理、化學和生物的作用，使排入的污染物質的濃度和毒性隨著時間的推移在向下游流動的過程中自然降低，稱之為水體的自凈作用。水體自凈機理n物理過程，其中包括稀釋、混合、擴散、揮發、沉淀等過程，水體中的污染物質在這一系列的作用下，其濃度得以降低；n化學及物理化學過程，污染物質通過氧化、還原、吸附、凝聚、中和等反應使其濃度降低；n生物化學過程，污染物質

8、中的有機物，由于水體中微生物的代謝活動而被分解、氧化并轉化為無害、穩定的無機物，從而使其濃度降低。二、水污染指標二、水污染指標 n（一）生化需氧量（BOD）：表示在有氧條件下，好氧微生物氧化分解單位體積水中有機物所消耗的游離氧的數量，常用單位為mgL，這是一種間接表示水被有機污染物污染程度的指標。n在20和在BOD的測定條件（氧充足、不攪動）下，以五日作為測定BOD的標準時間，稱之為五日生化需氧量五日生化需氧量，以BOD5表示。 （二）化學需氧量（COD）n用強氧化劑重鉻酸鉀，在酸性條件下能夠將有機物氧化為H2O和CO2，此時所測出的耗氧量稱為化學需氧量（COD）。nCOD能夠比較精確地表示有

9、機物含量，而且測定需時較短，不受水質限制，因此多作為工業廢水的污染指標。n用另一種氧化劑高錳酸鉀，也能夠將有機物加以氧化，測出的耗氧量較COD低，稱為耗氧量，以OC表示。（三）總需氧量（TOD）n有機物主要是由碳（C）、氫（H）、氮（N）、硫（S）等元素所組成。當有機物完全被氧化時，C、H、N、S分別被氧化為CO2、H2O、NO和SO2，此時的需氧量稱為總需氧量（TOD）。 n（四）總有機碳（TOC）：是污水中有機污染物的總含碳量。其測定結果以C含量表示，單位為mgL。n（五）懸浮物：是通過過濾法測定的，濾后濾膜或濾紙上截留下來的物質即為懸浮固體，它包括部分的膠體物質，單位為mgL。 n（六）

10、有毒物質：是指其達到一定濃度后，對人體健康、水生生物的生長造成危害的物質。非重金屬的氰化物和砷化物及重金屬中的汞、鎘、鉻、鉛等，是國際上公認的六大毒物（砷有時與重金放在一起進行研究）。n（七）pH值：對水體生物生長有較大影響，也直接影響水處理工藝及裝置的選用。n（八）大腸菌群數：是指單位體積水中所含的大腸菌群的數目，單位為個L，它是常用的細菌學指標。 29.1.329.1.3水體中主要污染物的來水體中主要污染物的來源及其危害源及其危害 n無機無毒物n無機有毒物n有機無毒物n有機有毒物n放射性物質、生物污染物質和熱污染等。n所謂無毒害作用是相對而有條件的。一、無機無毒物一、無機無毒物 n砂粒、礦

11、渣一類的顆粒狀的物質；n酸、堿無機鹽類；n氮、磷等植物營養物質。 （一）懸浮物的污染危害n（1）大大地降低了光的穿透能力，減少了水的光合作用并妨礙水體的自凈作用；n（2）對魚類產生危害，可能堵塞魚鰓，導致魚的死亡，制漿造紙廢水中的紙漿對此最為明顯；n（3）水中的懸浮物又可能是各種污染物的載體，它可能吸附一部分水中的污染物并隨水流動遷移。（二）酸、堿、無機鹽類的污染物質n來源n污染水體中的酸主要來自礦山排水及許多工業廢水。金屬加工酸洗車間、黏膠纖維和酸性造紙等工業部門排放酸性工業廢水。雨水淋洗含二氧化硫的空氣后，匯入地表水體也能形成酸污染。n水體中的堿主要來源于堿法造紙、化學纖維、制堿、制革及煉

12、油等工業廢水。n酸和堿的污染必然伴隨著無機鹽類的污染。酸、堿污染物危害n酸、堿污染物能改變水體的pH值n增加水中的一般無機鹽類和水的硬度。 （三）氮、磷等植物營養物 n主要來自于農田施肥、農業廢棄物、城市生活污水和某些工業廢水。n污水中的氮可分為有機氮和無機氮兩類。氮、磷污染危害及水體的富營養化 n（1）藻類在水體中占據的空間越來越大，使魚類活動的空間越來越少；衰死藻類將沉積塘底。n（2）藻類種類逐漸減少，并由以硅藻和綠藻為主轉為以藍藻為主,不適于作魚餌料，而其中有一些種屬是有毒的。n（3）藻類過度生長繁殖，將造成水體中溶解氧的急劇變化，嚴重影響魚類生存。 二、無機有毒物二、無機有毒物 n（一

13、）非重金屬的無機毒性物質 n1氰化物:來源于電鍍廢水、焦爐和高爐的煤氣洗滌冷卻水、某些化工廠的含氰廢水及金、銀選礦廢水等。n 氰化物在水中的自凈作用n氰化物的揮發逸散。 n 氰化物的氧化分解。 n2砷（As） :工業生產排放含砷廢水的有：化工、有色冶金、煉焦、火電、造紙、皮革等，其中以冶金、化工排放砷量較高。（二）重金屬毒性物質 n重金屬與一般耗氧的有機物不同，在水體中不能為微生物所降解，只能產生各種形態之間的相互轉化以及分散和富集，這個過程稱之為重金屬的遷移。n重金屬在水體中的遷移主要與沉淀、絡合、螯合、吸附和氧化還原等作用有關。重金屬的毒性和對生物體的危害n在天然水體中只要有微量濃度即可產

14、生毒性效應n微生物不能降解重金屬，相反地某些重金屬有可能在微生物作用下轉化為金屬有機化合物，產生更大的毒性n地表水中的重金屬可以通過生物的食物鏈，成千上萬地富集，而達到相當高的濃度n重金屬進入人體后能夠和生理高分子物質如蛋白質和酶等發生強烈的相互作用使它們失去活性，也可能累積在人體的某些器官中，造成慢性累積性中毒，最終造成危害。微生物不能降解重金屬，微生物作用于重金屬主要是改變金屬在環境中的存在狀態從而改變它們的毒性。 Hg的微生物轉化無機汞（Hg2+）的甲基化無機汞（Hg2+）還原成HgO甲基汞還原成HgO微生物對重金屬的轉化 三、有機無毒物三、有機無毒物（需氧有機物） n屬于碳水化合物、蛋

15、白質、脂肪等自然生成的有機物，它們易于生物降解，向穩定的無機物轉化。n在有氧條件下，由好氧微生物作用下進行轉化，這一轉化進程快，產物一般為CO2、H2O等穩定物質。n在無氧條件下，則在厭氧微生物的作用下進行轉化，這一進程較慢。n 首先在產酸菌的作用下，形成脂肪酸、醇等中間產物n 繼之在甲烷菌的作用下形成H2O、CH4、CO2等穩定物質，同時放出硫化氫、硫醇、糞臭素等具有惡臭的氣體。 （一）水體中需氧污染物n主要來自生活污水、牲畜污水以及屠宰、肉類加工、罐頭等食品工業和制革、造紙、印染、焦化等工業廢水。n有機污染物對水體的危害：對漁業水產資源的破壞。有機無毒物，又稱耗氧(需氧)有機物，或可生物降

16、解有機物。四、有機有毒物四、有機有毒物 n這一類物質多屬于人工合成的有機物質，如農藥（DDT、六六六等有機氯農藥）、醛、酮、酚以及聚氯聯苯、芳香族氨基化合物、高分子合成聚合物（塑料、合成橡膠、人造纖維）、染料等。 n來源：石油化學工業的合成生產過程及有關的產品使用過程中排放出的污水。n主要污染特征n比較穩定，不易被微生物分解，所以又稱難降解有機污染物。n它們都有害于人類健康，只是危害程度和作用方式不同。n這一類物質在某些條件下，好氧微生物也能夠對其進行分解，因此，也能夠消耗水體中的溶解氧，但速度較慢。農藥 石油 洗滌劑 多氯聯苯 氰和腈 農藥 微生物作用 被氧化 被脫鹵 被還原 被脫烴 ClC

17、lClClClClCl大腸桿菌等 脫鹵作用 微生物對有毒有機物的降解 五、石油類污染物五、石油類污染物 n石油開采、儲運、煉制和使用過程中，排出的廢油和含油廢水使水體遭受污染。n石油化工、機械制造行業排放的廢水也含有各種油類。 n海洋石油污染的危害 ：不僅影響海洋生物的生長、降低海濱環境的使用價值、破壞海岸設施，還可能影響局部地區的水文氣象條件和降低海洋的自凈能力。工程菌在環境工程中應用n美國 GE 公司構造成功具有巨大烴類分解能力的工程菌，并獲專利，用于清除石油污染。六、其他污染物六、其他污染物 n放射性污染 ：鈾礦開采、提煉、純化、濃縮過程均產生放射性廢水和廢物。 n熱污染 ：主要來源于工

18、礦企業向江河排放的冷卻水 ，其中以電力工業為主，其次是冶金、化工、石油、造紙、建材和機械等工業。 29.1.429.1.4 污水處理技術概述污水處理技術概述 n一、污水處理方法的分類一、污水處理方法的分類 n二、污水處理流程二、污水處理流程一、水體污染防治 污水處理技術：n物理法(篩濾、重力、離心、磁分離、蒸發)n化學法：中和、氧化還原、化學沉淀、電解n物理化學法：混凝、氣浮、吸附、離子交換、萃取、膜分離(電滲析、擴散滲析、反滲透、超濾)n生物法：好氧生物法(活性污泥法、生物膜法)、厭氧生物法、自然生物處理法（一）物理法n通過物理作用，以分離、回收污水中不溶解的呈懸浮狀的污染物質（包括油膜和油

19、珠），在處理過程中不改變其化學性質。物理法操作簡單、經濟。常采用的有重力分離法、離心分離法、過濾法及蒸發、結晶法等。（二）化學法 n向污水中投加某種化學物質，利用化學反應來分離、回收污水中的某些污染物質，或使其轉化為無害的物質。n常用的方法有n 化學沉淀法：常用于含重金屬、氰化物等工業生產污水的處理。石灰法、硫化物法和鋇鹽法。 n混凝法：目前常采用的混凝劑有硫酸鋁、堿式氯化鋁、鐵鹽（主要指硫酸亞鐵、三氯化鐵及硫酸鐵）等。n中和法：向酸性廢水中投加堿性物質如石灰、氫氧化鈉、石灰石等，使廢水變為中性。對堿性廢水可吹入含有CO2的煙道氣進行中和，也可用其他的酸性物質進行中和。 n氧化還原（包括電解）

20、法（三）物理化學法 n工業廢水在應用物理化學法進行處理或回收利用之前，一般均需先經過預處理，盡量去除廢水中的懸浮物、油類、有害氣體等雜質，或調整廢水的pH值，以便提高回收效率及減少損耗。n萃取；將不溶于水的溶劑投入污水之中 n吸附：利用多孔性的固體物質，常用活性炭 n離子交換：利用離子交換劑的離子交換作用來置換污水中的離子化物質 n膜分離技術：電滲析法、反滲透、超過濾法 n氣提 離子交換法主要是利用離子交換樹脂中的離子同原水在的某些離子進行交換而將其除去,使水得到凈化的方法。它已廣泛應用于化工、電子、醫藥、紡織、電鍍行業的制取純水、硬水軟化、藥物和食品的脫色和提取、重要化工原料的回收以及污水處

21、理等。反滲透RO膜是用高分子材料經過特殊工藝制成的半透膜，它只允許水分子透過，而不允許溶質通過。用高壓泵使處于半透膜一側的原水壓力超過滲透壓時，原水中的水分子就能夠透過半透膜進入另一側，從而獲得純凈水。而原水中的溶解與非溶解的無機鹽，重金屬離子，有機物，菌體，膠體等物質無法通過半透膜，只能留在濃縮水中被放掉。反滲透設備廣泛應用于醫藥行業、飲料行業、電子、電力行業等。 （四）生物法 n污水的生物處理法就是利用微生物新陳代謝功能，使污水中呈溶解和膠體狀態的有機污染物被降解并轉化為無害的物質，使污水得以凈化。 污水處理流程格柵沉砂池沉淀池生物曝氣池或生物濾池二沉池混凝、過濾、離子交換、消毒等設備廢水

22、垃圾處理沉渣處理一級處理出水(排放、灌溉)污泥消化池或其他處理設備濃縮池二級處理出水(排放、灌溉)三級處理出(排放或回用)沉渣處理一級處理二級處理三級處理29.2好氧生物處理法 n應用好氧微生物或兼性微生物來分解氧化污染物的方法。n主要方法有：活性污泥法，生物膜法。n適用于處理溶解的和膠體的有機物。n不能直接沉淀，可使有機物轉化為無機物。n特點：n不產生臭氣n處理周期短n在適當的條件下，一般可除去BOD5 80-90%。29.2.1活性污泥法 n活性污泥法：是利用微生物生長繁殖過程中形成表面積較大的菌膠團，他可以大量絮凝和吸附廢水中懸浮的膠體狀或溶解狀的污染物，并將這些物質吸收入細胞體內，在氧

23、的參與下，將這些物質同化為菌體的組成，或將這些物質完全氧化釋放出能量、CO2和水，這種具有活性的微生物菌膠團或絮狀泥粒狀的微生物群體稱之為活性污泥。以活性污泥為主體的廢水處理法稱為活性污泥法。n向有機廢水中不斷地充入空氣，使水中有足夠的溶解氧，為好氧微生物生長繁殖創造良好的條件，經過一定時間后，就會產生一種褐色絮狀泥粒，其中含有大量的微生物即活性污泥。n活性污泥主要由菌膠團細菌、原生動物和后生動物組成的微生物群體。還含有一些無機物、分解中的有機物和微生物自身代謝殘留物。外觀及特性：外觀呈黃褐色，易于沉淀分離，具有較大的比表面積（20-100cm2/1me），尺寸0.02-0.2mm,比重1.0

24、02-1.006之間，含水率99%。 組成：由具有活性微生物Ma、微生物自身氧化殘留物Me、吸附在污泥上不能為生物降解的有機物Mi、無機物Mii組成。n原理：由污水中繁殖的大量微生物凝絮而成的絨絮狀泥柱，具有很強的吸附和氧化分解有機物的能力。n菌膠團能提供營固定生活的原生動物和絲狀菌棲息和附著生長的場所，又能使膠團細菌包圍在膠質中，而不被原生動物所吞噬。n過程：1、廢水中溶解性有機物質透過細菌的細胞壁為細菌所吸收，固體和膠體的有機物先附著在細菌體外，被分泌酶變為溶解性物質再滲入細胞。2、細菌通過自身氧化、還原、合成等過程，把一部分有機物氧化成簡單無機物，另一部分轉化成生物體所必需的營養物質，組

25、成新的原生質。n 活性污泥微生物：以好氧細菌為主，也存活有真菌、原生動物、后生動物，構成穩定生態系。 l細菌：微生物主要組成部分，以異養性原核細菌為主，1ml正常污泥中含細菌107-108個，細菌種屬與污水中有機成分有關，是有機污染物的分解者，在環境條件適宜時其世代時間僅為20-30min。 l真菌：種類繁多，活性污泥中較多出現的為腐生或寄生的絲狀菌，異常增殖會引發污泥膨脹。 l原生動物：為活性污泥系統中的指示性生物，是首次捕食者。 l后生動物：僅在完全氧化型活性污泥系統中出現，是水質非常穩定的標志，是生態系的二次捕食者。 l菌膠團：由各種細菌及細菌所分泌的粘性物質組成的絮凝體狀團粒。n菌體種

26、類：n細菌n毛霉、根霉、曲霉、青霉等霉菌n各種原生動物類細菌n是活性污泥中最重要的成員。n球菌、桿菌、螺旋菌、絲狀細菌（硫絲細菌）n細菌存在形式：菌膠團n 由細菌結合成一定形狀的膠團。根據外形可分為團形，橢圓形，分枝形，垂絲形和蘑菇形。n 菌膠團的大小影響活性污泥的吸附和絮凝能力。n 一種廢水處理中可以有一種菌占主要地位，但多種微生物配合才能大幅度降低BOD.真菌n酵母和霉菌在活性污泥中都有出現。n存在適宜條件：酸性條件，氮源貧乏，在處理某些特種工業廢水及有機固體廢渣中起重要作用。原生動物n以廢水處理中細菌和有機微粒作為食物和能源，在廢水處理中具有重要作用。n種類：肉足類、鞭毛類、孢子蟲類、吸

27、管類、纖毛類。n在廢水處理中以纖毛類最重要，又以草履蟲和鐘形蟲為代表。n污泥培養成熟時，固定型的鐘形蟲增加。微形后生動物n是多細胞動物，大多為好氣異養型，對溶解氧需求量大。n種類：輪蟲、甲殼蟲和線蟲。n后生動物出現，可以認為廢水處理達到水質較好程度。n n在用生化技術處理污水時，首先要得到作為菌種的活性污泥，其來源可將下水道、化糞池污泥、或水處理廠周圍的污泥取來，再用要處理的污水馴化污泥。在馴化過程中，污水濃度和量逐漸加大，待微生物適應后，即可作為活性污泥。n也可用誘變技術或基因工程技術處理菌種。活性污泥法的基本流程活性污泥法的基本流程n 由曝氣池、沉淀池，污泥回流，剩余污泥排除系統組成。 活

28、性污泥工作參數n微生物種類和數量n混合液懸浮固體（MLSS）：1L曝氣池混合液中所含懸浮固體的干重g/l或mg/ml。間接反映廢水中微生物濃度。n混合液揮發性懸浮固體(MLVSS)：每升曝氣池混合液所含揮發性懸浮固體的質量，g/l。即去除混合液中無機物的重量，更接近活性污泥中微生物的重量。n污泥沉降比（SV）：一定量的曝氣池混合液，靜置30min后，沉降污泥體積與原混合液體積之比。反映曝氣池正常運行時的污泥量，大小也能反映出污泥膨脹等異常現象。n污泥容積指數（SVI）：曝氣池中混合液經30min靜置后的污泥體積與污泥干重之比。反映污泥的凝聚性和沉降性。n污泥負荷（LS）：在單位時間內，單位重量

29、的活性污泥能處理的有機物數量。n活性污泥法有多種池型及運行方式，常用的有：n普通活性污泥法n完全混合式表面曝氣法n吸附再生法等。n廢水在曝氣池內停留一般為46小時，能去除廢水中的有機物（BOD5）90左右。活性污泥法對廢水的要求及運行npH在6-9之間，不能波動太大。n進水中有機物濃度的控制：進水BOD 500-1000mg/ L。n水中養料要具有微生物生長所必需的基本化合物和元素。BOD:N:P=100:5:1。n水中有毒物的控制n溶解氧：2-4mg/ L.n2、完全混合式曝氣池l 一般機械曝氣，也可鼓風曝氣，多為圓形，偶見方型或多邊型，分合建與分建兩種。 l合建式，分建式。 l3、推流完全

30、混合結合式 l在推流式曝氣池中設置多個表曝機。 n（一）活性污泥增長曲線 l (二) 活性污泥的凈化過程 l （三）活性污泥法運行方式活性污泥法運行方式 活性污泥微生物生長規律用增殖曲線表示（底物一次投加，間歇培養）。分為適應期、對數增長期、減速增長期、內源呼吸期。取決于營養物與微生物比值。 適應期； 對數增長期； 減速增長期； 內源呼吸期；幾個主要參數幾個主要參數n1、BOD-污泥負荷：有機污染物的量/活性污泥量（F/M）的比值。用NS表示。 l F/M=NS=QLA/XVKgBOD/(KgMLSS.d） l Q-污水流量m3/d l La-進水有機物濃度（BOD5）.Mg/L l X-混和

31、液懸浮固體濃度（MLSS）.Mg/L l V-曝氣池容積 m3n 含義：曝氣池內單位重量（KG）活性污泥，在單位時間（1d）內能夠接受能降解到預定程度的有機污泥等物量（BOD）。有時為表示有機物去除情況，采取去除負荷Nr： l l l lNS與處理效率，活性污泥特性，污泥生成量，氧化消耗等有很大的關系。 l aeasearLLLNXVLLQN)(n 2、BOD-容積負荷率，單位曝氣時間單位容積承擔的有機底物BOD5的量。 l NV=QLa10-3/V（KgBOD5/m3 .d） l 3 、污泥齡ts，曝氣池中活性污泥量與每日排放的剩余污泥量之比。 l4、回流比R，回流污泥量與進水量之比。R=Q

32、r/Q。 )(dxVxtsn5、污泥的增長量：X，kg/d。 l X=aQ(La-Le)-bXV la-污泥產量，去除1KgBOD5形成的MLSS的KG數。 lB-自身氧化率 lQ-污泥流量M3/D lLa Le-進出水BOD5濃度 lX-混和液揮發性懸浮物固體濃度MLVSS lV-曝氣池容積，M3 l一般活性污泥中，a=0.30.72，平均0.52，b=0.020.18，平均0.07。(二二)活性污泥的凈化過程活性污泥的凈化過程分為吸附階段和代謝階段 吸附階段：污水和污泥在剛開始接觸5-10分鐘內出現了高的BOD去除率。 代謝階段：包括合成代謝和分解代謝。 n 1 、傳統法（普通）：推流式，

33、有機物濃度和需氧量沿池長降低，供氧量沿池長均勻分布。 l 工藝特征： 微生物的生長速率沿池長減少，微生物生長處在前池的對數增長，經減速增長到池末的內源呼吸期的完全生長周期。 有機物在曝氣池內降解經歷第一階段的吸附與第二階段的代謝。 l 優點：處理效果好，BOD去除率90%以上。 l 缺點：抗沖擊性差，池容大、基建費用高，供氧和需氧矛盾。 l （三）、活性污泥法運行方式（三）、活性污泥法運行方式n2、階段曝氣活性污泥法（分段進水、分步曝氣）通過改善進水方法，解決供氧與需氧矛盾。 l工藝特征：污水沿池長分散進入曝氣池。 l優點：有機底物沿池均勻分布，負荷均衡。解決了供氧與需氧矛盾，提高了曝氣池對沖

34、擊負荷的適應能力。 n3、吸附再生法（接觸穩定法、生物吸附法） l工藝特征：將活性污泥降解有機污染物的兩 l 個過程-吸附與代謝穩定，分別在 l 各自的反應器內進行。 吸附池：（30-60分鐘），污水與活性很強的污泥接觸，吸附去除水中有機物，進二沉池進行泥水分離。 再生池：污泥回流至再生池進行分解合成代謝，使污泥活性得以恢復。 優點：池容小，基建費用低，抗沖擊性強，吸附池的污泥遭到破壞，可由再生池污泥予以補充。 缺點：處理效果低于傳統法，不宜處理以溶解非有機物為主的污水物質。活性污泥法的新發展活性污泥法的新發展n 功能：脫氮、除磷 l 效能：提高供氧能力，污泥濃度，微生物代謝功能等。 l（一）

35、生物脫氮 l（二）生物除磷l（三）氧化溝l（四）間歇活性污泥法l（五） AB法 （2）生物膜法n使污水連續流經固體填料（碎石、煤渣或塑料填料）的濾床表面，其表面附著的大量微生物群落可以形成一層黏液狀膜即生物膜n生物膜上的微生物吸附和降解水中的有機污染物。生物膜組成n生物膜一般呈蓬松的絮狀結構，微孔較多，表面積大，具有強吸附作用。n生物膜外表層的微生物一般為好氧菌，內層為厭氧層。生物膜中常見微生物n包括好氣菌，厭氣菌和兼性菌。n真菌、藻類、原生動物、蚊蠅幼蟲n在生物濾池中兼性菌占優勢。n生物濾池中pH較低則以真菌為主。n濾池頂部有陽光處常有藻類生物只提供氧。n生物膜法多采用的處理構筑物有生物濾池

36、、塔式濾池、生物轉盤、生物接觸氧化池及生物流化床等。除此之外，土地處理系統（污水灌溉）和氧化塘皆屬于生物處理法中的自然生物處理范疇。 塔式濾池n高可達20米，延長了污水、生物膜和空氣的接觸時間。有機負荷為 2000-3000（BOD）/ 立方米/天n輕質塑料濾料，附著菌膠團和游離的細菌，下層為原生動物和輪蟲n可分層進水、進風n注意廢水預處理，防止濾料堵塞n占地面積小，適用于大城市處理負荷大的廢水。生物凝聚劑進流污水反應沉降分離澄清污泥無毒性可生物分解排放水29.3厭氧生物處理法 n(1)液化發酵階段：廢水中的可溶性及懸浮性有機物主要被細菌作用，有機酸不斷積累。n蛋白質、纖維素、脂肪有機酸、醇類

37、n菌種：厭氧或兼性厭氧菌梭狀芽孢桿菌，胞硫弧菌，乳桿菌，大腸桿菌等。纖維素蛋白質脂 肪纖維酶蛋白酶脂肪酶雙糖或單糖多肽和氨基酸脂肪酸和甘油n2) 產氫產乙酸階段n 脂肪酸、醇 乙酸、H2和CO2n 兩種細菌的共生體n S菌氧化乙醇產生H2n MOH：以H2為氫供體還原CO2產生甲烷 單 糖氨基酸脂肪酸產酸菌乙酸丙酸CO2氫氣醇類可溶性物質簡單化合物n3）產甲烷階段n 乙酸、甲酸、甲醇、 CO2 、 H2 甲烷n 產甲烷菌，嚴格厭氧菌n CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O 乙酸丙酸甲烷菌甲烷二氧化碳醇類簡單化合物n優點n1、操作不消耗動力；n2、可以處理高濃度有機廢水；n3、副產物甲烷可以

38、作燃料。n缺點n1、分解有機物的速度慢；n2、需要大體積的處理槽；n3、BOD的消除率低于好氣處理。n常先用厭氧法處理再好氧法處理。 沼氣發酵是復雜的微生物學過程，只有有了大量的沼氣微生物，并使各種類群的微生物得到最佳的生長條件，各種有機物原料才會在微生物的作用下轉化為沼氣。 沼氣發酵是指各種有機物在一定的水分、溫度和厭氧條件下，被各類沼氣微生物分解轉化，最終生成沼氣的過程。 沼氣微生物不產甲烷菌產甲烷菌發酵性細菌產氫產乙酸菌耗氫產乙酸菌食氫產甲烷菌食乙酸產甲烷菌 不產甲烷菌能將纖維、半纖維、淀粉、蛋白質、脂肪等復雜有機物分解成乙酸、丙酸、丁酸等簡單的小分子量的物質，為產甲烷菌提供基質。 產甲

39、烷菌是沼氣發酵微生物的核心，它們嚴格厭氧，適宜在中性環境中繁殖，依靠乙酸、二氧化碳和氫生長，并以廢物的形式排出甲烷。有機質 水解 產酸 產甲烷 沼氣 (一) 沼氣發酵原料 原料是沼氣微生物賴以生存和產生沼氣的物質基礎。按物理形態分為液態原料和固態原料；按營養成分為富氮原料和富碳原料。 富氮原料通常指動物糞便，這類原料經過動物腸胃系統的充分消化，顆粒細小，含有大量低分子化合物和較高的含水量，做沼氣原料，容易分解，產氣很快，發酵期較短。 富碳原料通常指秸稈等農作物的殘余物，這類原料富含纖維素、半纖維素、果膠以及難降解的木質素和植物蠟質。干物質含量高，質地疏松，比重小，厭氧分解慢，產氣周期長。 沼氣

40、發酵細菌消耗碳的速度比消耗氮的速度要快2530倍。因此，碳氮比例配成2530:1可以使沼氣發酵在合適的速度下進行。 如果碳氮比例失調，就會使產氣和微生物的生命活動受到影響，以致抑制或者停止。 沼氣發酵微生物包括有機質分解菌和產甲烷菌兩大菌群，人工制取沼氣的核心菌落是甲烷菌群，自然界一切具備厭氧條件和有機物的地方都可以找到它們的蹤跡。 產甲烷微生物是嚴格的厭氧菌，只能在無氧的生態環境中生存和繁殖。人工制取沼氣的首要外因條件是建造一個不漏氣的厭氧發酵裝置。 溫度是制約沼氣產量的重要因素，在10到60的范圍內，沼氣均能正常發酵產氣。在這一溫度范圍內，一般溫度愈高，微生物活動愈旺盛，產氣量愈高。溫度對

41、產氣率的影響 沼氣發酵最適宜酸堿度(pH)為 6.87.4，pH值在6.4以下、7.6以上對發酵都要產生抑制作用。 農村沼氣池的負荷一般用發酵原料的濃度來表示,其大小由厭氧活性污泥的數量、活性及發酵溫度等因素決定。夏季 %8% ，秋冬季10%12%。 靜態發酵沼氣池隨著發酵時間的推移，由下向上逐步分成沉渣層、活性層、清液層、浮渣層。 攪拌可以使發酵原料分布均勻，增加微生物與原料的接觸面，增強微生物的活性，產氣量可提高30%以上。n光合細苗：一大類能進行光合作用的原核生物的總稱，體內有光合色素，厭氧光照條件下進行光合作用。光合細菌和藻類處理廢水氧化塘n凈化廢水原理：菌藻共生的生態對有機物的好氣分解，有機物的甲烷發酵和光合作用同時進行的過程。好氣細菌分解有機物的氧來自藻類光合作用中釋放的和大氣擴散進入水體的氧。n好氣細菌在代謝過程中除合成自身原生質，還產生CO2，水，無機鹽類等供藻類利用，藻類又為水生動物提供餌料并重新放出CO2。二、污水處理流程二、