【正文】 第四章污水的生物處理biologicalsewagetreatment第一節(jié)概述一、污水生物處理的概念廢水的生物處理方法是利用生物的新陳代謝作用，對(duì)廢水中的污染物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定、使之無害化的處理方法。? 簡單講就是利用微生物來氧化分解廢水中的有毒有害物質(zhì)的方法。? 對(duì)污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定的主體是微生物。由于微生物具有來源廣、易培養(yǎng)、繁殖快、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、易變異等特性，因此在使用上能較容易地采集菌種進(jìn)行培養(yǎng)增殖，并在特定條件下進(jìn)行馴化使之適應(yīng)有毒工業(yè)廢水的水質(zhì)條件。? 微生物的生存條件溫和，新陳代謝過程中不需高溫高壓，它是不需投加催化劑的催化反應(yīng)，用生化法促使污染物的轉(zhuǎn)化過程與一般化學(xué)法相比優(yōu)越得多。? 處理廢水的費(fèi)用低廉，運(yùn)行管理較方便，所以生化處理是廢水處理系統(tǒng)中最重要的過程之一，目前，這種方法已廣泛用作生活污水及工業(yè)有機(jī)廢水的二級(jí)處理。：基建投資省，處理費(fèi)用低去除效果好不產(chǎn)生二次污染，不加藥劑過程穩(wěn)定，簡單二、污水生物處理的對(duì)象呈溶解狀態(tài)和膠體狀態(tài)的有機(jī)物并附帶除去大部分的懸浮物N、 P營養(yǎng)元素少量無機(jī)物三、污水生物處理的類型對(duì)溶解氧的需求不同：好氧生物處理缺氧生物處理厭氧生物處理微生物的生長方式不同：懸浮生長型－活性污泥法附著生長型－生物膜法自然、人工四、微生物基本知識(shí)非細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物 — 病毒界細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物：原核細(xì)胞生物：細(xì)菌、放線菌、藍(lán)綠細(xì)菌、克立次氏體、粘細(xì)菌、螺旋體、枝原體及衣原體等真核細(xì)胞生物：酵母菌、霉菌、除藍(lán)藻以外的藻類、原生動(dòng)物、高低等動(dòng)物和植物等：體積小，面積大 生長旺，繁殖快分布廣，種類多吸收多，轉(zhuǎn)化快 適應(yīng)強(qiáng)，易變異分解代謝合成代謝水碳源和能源氮源無機(jī)鹽：磷、硫、鎂、鐵、鈣、鉀、微量元素生長因素? 五、生物處理的原理? （一）微生物的分解代謝過程? 污水生物處理就是利用微生物的代謝功能，代謝由分解代謝（異化）和合成代謝（同化）兩個(gè)過程組成，是物質(zhì)在微生物細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)的總稱，這些反應(yīng)都是在酶的催化作用下進(jìn)行，被酶催化的物質(zhì)稱為底物，不同微生物底物不同，異氧微生物利用有機(jī)物，自養(yǎng)微生物利用無機(jī)物。? 生物體在生命活動(dòng)中所需要的能量是通過代謝物在體內(nèi)的氧化而獲得的，稱為生物氧化。? ? 條件：厭氧? C6H12O6→2CH 3CH2OH+2CO2+? ? 生物體在生命活動(dòng)中所需要的能量是通過代謝物在體內(nèi)的氧化而獲得的，稱為生物氧化，因?yàn)檫@一過程通常消耗氧，生成二氧化碳和水，又稱為呼吸作用。? （ 1）有氧呼吸? 自養(yǎng)微生物 :C6H12O6+6O2→6CO 2＋ 6H2O+kJ? 異氧微生物 :NH4++2O2→NO 3+2H++H2O+能量? （ 2）無氧呼吸 ? 以含氧化合物代替分子氧。? C6H12O6＋ 4NO3→6CO 2＋ 6H2O＋ 2N2↑+kJ? （二）污水的好氧生物處理（ aerobicbiologicaltreatment）? 是污水中有分子氧存在的條件下，利用好氧微生物（主要是好氧細(xì)菌和兼性細(xì)菌）降解有機(jī)物，使其穩(wěn)定、無害化的處理方法? ：? 反應(yīng)速度較快 處理效果好，能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。? 不足：能耗高? 適用：中低濃度的有機(jī)廢水 ? 應(yīng)用：活性污泥法 、生物膜法? （三）污水的厭氧生物處理（ anaerobicbiologicaltreatment）? ? 是在沒有游離氧的條件下。兼性細(xì)菌與厭氧細(xì)菌降解有機(jī)物的處理方法? ? 運(yùn)行費(fèi)用低? 回收能量? 不足：反應(yīng)速度慢 難達(dá)標(biāo)排放? （四）好氧生物處理與厭氧生物處理的區(qū)別 （ 1）起作用的微生物群種不同 （ 2）產(chǎn)物不同 （ 3）反應(yīng)速度不同 ? 好氧分解 —— 提供 O2作 H的受體，有機(jī)物轉(zhuǎn)化速度快，用較小設(shè)備處理較多的水。厭氧分解 —— 不需供 O2，無 O2作 H的受體，轉(zhuǎn)化速度慢，效率低，時(shí)間長，副產(chǎn)物多。? （ 4）對(duì)環(huán)境條件要求不同 好氧生物處理要求充足供氧，對(duì)其它環(huán)境條件要求不太嚴(yán)格；厭氧生物處理要求絕對(duì)厭氧環(huán)境，對(duì)其它環(huán)境條件（如 pH值，溫度等）要求甚嚴(yán)，一般要求有機(jī)物濃度 1000mg/l。 六、工業(yè)廢水的可生化性的評(píng)價(jià) :可生化的、難生化的、不可生化無毒、不可生化有毒BOD5/COD 〉 〉 〈 〈 可 生化性評(píng) 價(jià)生化性較 好可以生化較難 生化 不宜生化? 第二節(jié) 微生物的生長和動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)一、微生物的生長規(guī)律? 延遲期（適用期）? 對(duì)數(shù)期? 靜止期? 衰老期? 最先擔(dān)當(dāng)凈化任務(wù)的是異氧菌和腐生性真菌，細(xì)菌特別是球狀細(xì)菌起者最關(guān)鍵的作用，優(yōu)良運(yùn)轉(zhuǎn)的活性污泥，是以絲狀菌為骨架由球狀菌組成的菌膠團(tuán)。沉降性好，隨著活性污泥的正常運(yùn)行，細(xì)菌大量繁殖，開始生長原生動(dòng)物，是細(xì)菌一次捕食者。活性污泥常見的原生動(dòng)物有鞭毛蟲、肉毛蟲、纖毛蟲和吸管蟲?；钚晕勰喑墒鞎r(shí)固著型的纖毛蟲、種蟲占優(yōu)勢；后生動(dòng)物是細(xì)菌的二次捕食者，如輪蟲、線蟲等只能在溶解氧充足時(shí)才出現(xiàn)，所以當(dāng)出現(xiàn)后生動(dòng)物時(shí)說明處理水質(zhì)好轉(zhuǎn)標(biāo)志。 二、微生物的生長環(huán)境? 微生物的營養(yǎng)? 溫度? PH值? 溶解氧? 有毒物質(zhì)? 三、微生物生長動(dòng)力學(xué)? （一）微生物群體的增長速率? μＸ μ μｍａｘＭ onod公式：（二）底物利用速率勞倫斯 麥卡蒂方程：產(chǎn)率系數(shù)： Y=dX/dSr=μ/Y　　　　　 第六節(jié)莫諾特方程式? （三）微生物增長基本方程? 底物分解 ：? 微生物增長 ：? 微生物增長的基本方程：微生物增長速率和底物利用速率的關(guān)系第三節(jié)活性污泥法 一 .活性污泥法的基本概念 ? 向生活污水注入空氣進(jìn)行曝氣，并持續(xù)一段時(shí)間以后，污水中即生成一種絮凝體。這種絮凝體主要是由大量繁殖的微生物群體所構(gòu)成，它有巨大的表面積和很強(qiáng)的吸附性能，稱為活性污泥(activated sludge)。輪蟲捕食二、活性污泥法的基本流程初沉池 曝氣池 二沉池廢水空氣回流污泥處理水? 三、活性污泥的形態(tài)、組成及性能指標(biāo)（一）活性污泥的形態(tài)與組成 ： ? 活性的微生物 :? 細(xì)菌? 放線菌? 真菌? 原生動(dòng)物：鞭毛類；肉足類；纖毛類：鐘蟲；吸管類? 后生動(dòng)物：輪蟲、線蟲、浮游甲殼動(dòng)物等? 其中以各種細(xì)菌和原生動(dòng)物為主，細(xì)菌是活性污泥組成和凈化功能的中心，是微生物的最主要部分，活性污泥中的原生動(dòng)物以細(xì)菌未攝食對(duì)象，在促進(jìn)活性污泥的絮凝、澄清和提高出水水質(zhì)方面有重要作用。在種屬和數(shù)量上是隨處理水的水質(zhì)和細(xì)菌的狀態(tài)變化而變化的。? 原生動(dòng)物和后生動(dòng)物出現(xiàn)的順序：細(xì)菌－植物型鞭毛蟲－肉足類－動(dòng)物型鞭毛蟲－游泳性纖毛蟲、吸管蟲－固著性纖毛蟲－輪蟲 ?原生動(dòng)物和微型后生動(dòng)物的演替判斷水質(zhì)和污水處理程度，還可以判斷污泥培養(yǎng)成熟程度； ?根據(jù)原生動(dòng)物的種類判斷活性污泥和處理水質(zhì)的好壞； ?根據(jù)原生動(dòng)物遇惡劣環(huán)境改變個(gè)體形態(tài)及其變化過程判斷進(jìn)水水質(zhì)變化和運(yùn)行中出現(xiàn)的問題。? 微生物自身氧化的殘留物 ? 吸附在活性污泥上不能被生物降解的有機(jī)物和無機(jī)物組成。 菌膠團(tuán)是以細(xì)菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物所組成的活性微生物 Ma為主體、惰性無機(jī)物 Mii、未被微生物分解的有機(jī)物 Mi和微生物自身代謝的殘留物 Me Ma2550% Me017% Mi565% Mii2030%? 其中微生物是活性污泥的主要組成部分?；钚晕勰嘀械奈⑸镉质怯杉?xì)菌、真菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等多種微生物群體相結(jié)合所組成的一個(gè)生態(tài)系。? 活性污泥通常為黃褐色絮狀顆粒，其直徑一般為 －2mm，含水率一般為 － ％，密度因含水率不同而異，一般為 － 。 ? 細(xì)菌是活性污泥組成和凈化功能的中心，是微生物的最主要部分。 ? 污水中有機(jī)物的性質(zhì)決定那些種屬的細(xì)菌占優(yōu)勢。? （二）活性污泥的性能指標(biāo)? (mixed liquor suspension solid, MLSS) ? 混合液是曝氣池中污水和活性污泥混合后的混合懸浮液。 ? 混合液固體懸浮物數(shù)量是指單位體積混合液中干固體的含量，單位為 mg/L或 g/L，工程上還常用 kg/m3，也稱混合液污泥濃度（一般用 X表示）。 ? 它是計(jì)量曝氣池中活性污泥數(shù)量多少的指標(biāo)。一般活性污泥法中， MLSS濃度一般為 2－4g/L。? (mixed liquor volatile suspension solid, MLVSS) ? 指混合液懸浮固體中的有機(jī)物的重量，單位為mg/L、 g/L或 kg/m3。 ? 把混合液懸浮固體在 600℃ 焙燒，能揮發(fā)的部分即是揮發(fā)性懸浮固體，剩下的部分稱為非揮發(fā)性懸浮固體（ MLNVSS）。 ? 一般在活性污泥法中用 MLVSS表示活性污泥中微生物的含量。在一般情況下， MLVSS/MLSS的比值較固定，對(duì)于生活污水，常在 。對(duì)于工業(yè)廢水，其比值視水質(zhì)不同而異 。? (settling volume, sludge sedimentation ratio, SV) ? 污泥沉降比是指曝氣池混合液在 l00mL量筒中，靜置沉降 30min后，沉降污泥所占的體積與混合液總體積之比的百分?jǐn)?shù)。所以也常稱為 30 min沉降比 SV 30。一般城市污水的 SV 30值在 1530%.? 正常的活性污泥在沉降 30min后，可以接近它的最大密度，故污泥沉降比可以反映曝氣池正常運(yùn)行時(shí)的污泥量。可用于控制剩余污泥的排放。 ? 它還能及時(shí)反映出污泥膨脹等異常情況，便于及早查明原因，采取措施。? 污泥沉降比測定比較簡單，并能說明一定問題，因此它成為評(píng)定活性污泥的重要指標(biāo)之一。? ，是指曝氣池出口處混合液，經(jīng) 30min靜置沉降后，沉降污泥體積中 1g干污泥所占的容積的毫升數(shù)，單位為 mL/g，但一般不標(biāo)出。 ? 它與污泥沉降比有如下關(guān)系： SVI=(SV10)/X 式中： X的單位為 g/L， SVI以百分?jǐn)?shù)代入。? SVI值能較好地反映出活性污泥的松散程度 (活性 )和凝聚、沉降性能。? SVl值過低，說明污泥顆粒細(xì)小緊密，無機(jī)物多，缺乏活性和吸附力； ? SVI值過高，說明污泥難于沉降分離，并使回流污泥的濃度降低，甚至出現(xiàn)污泥膨脹 (sludge bulking)，導(dǎo)致污泥流失等后果。 ? 一般認(rèn)為，處理生活污水時(shí) SVI100時(shí)，沉降性能良好； SVI為 100200時(shí)，沉降性能一般； SVI200時(shí)，沉降性能不好。 ? 一般控制 SVI為 50－ 150之間較好。? 某曝氣池污泥沉降比 SV=30%，