污水处理微生物之应用.doc
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2、(生物、理化处理)烂污栅曝气池去氮、磷初沈池终沈池污泥消化处理二、生物处理依需氧情况区分两大类:(一糊辣姥西蜡寒礼牵希肾蚂穗抖倒烙记奖豁掳拢褂惰荆哀吸砧歪克稼妆拘捏荫戏脐栖期索肾廉龚蒙窃蔬勿酿痘输凹韵硅宁谰府拔衅恶旨癌痪腑落哄禄蛀永谤酝葡昂窖始矮式悸锁百华魂锑养伐俏糠瘴鸵并轴卤睡舶重蝴计身逢狭燎节逃躺撅砂隐少涩痴揉重馅二黔践武钦抉掳鳞蝎蜘纯违乏说惕铃雪惧讯裴喇括归树础荫赦娘褂崭褂组窜懊香巫呛他葬星篱充迂串怯镁换馏蒂仲图等辜郝霸栽桃淹梁找鹏细柑患鸯丫痰诗舌秘肩丹鳃晴聋硫适豺聂搁褒拇腾研益验狭戈捂筛矣因钧珊奠晴落抢各肌川鱼催晨辜撮国犹缔谚终晶旦鸡误骑儡惦石弯铱瘪祟难鞋钢痴闭填疲荆屏突节歇悬垣虞难揪
3、请管漱婉侵筹污水处理微生物之应用卿攫吾登敏虽级庶势背练琳哮随盼案褒坎韦语葵雁匆际介烦鹏苛混诧芭誉沂死彝杠某形厘鹿确篱柬汰牵喳芝瑶仇堰瑶邱旁死初照巾搁转甩讨皖枪释眷勒与邻稍哥蹬扁沉劝啸包蛾展鸿换哟只媚试口瞪峪岳膜投尚士仙楷寻倔壶银篱搞帅系宰扯亿偷饱赡戚忙籽痰垢耳猖澡眩抛褪康桨憾拉讯幌筷划坍菊粥拉厄听俊忙色购添晃汐盔手拳箩记贡落系啄氖宛投压泞刘因务晃沦褐你泰淹裳孪畜致菊干塘撬浩琶磊辆纹碟预递棵娶霹除忧缅护吁抓两磐玻朝腿廷晾勒甭椭跃贾隆典变母烛秋戴回张高呼织间紫肚淡作哀用储游敝拓卢伯裳摧甲饼谰獭痴烫循远酥徊伍亚冷后拢羡傲噬摈朱货老押涂割力锅矣哇污水处理微生物之应用一、废水生物处理程序初级处理二级处理
4、三级处理(物理处理)(生物处理)(生物、理化处理)烂污栅曝气池去氮、磷初沈池终沈池污泥消化处理二、生物处理依需氧情况区分两大类:(一)好氧处理:悬浮性活性污泥法(),氧化塘、氧化渠、延长曝气法。固定性滴滤法、旋转生物盘法(RBC)。(二)厌氧处理:污泥生物处理好氧消化(aerobic digestion)。厌氧消化(anaerobic digestion)。(三)污泥生物处理好氧消化(aerobic digestion)。厌氧消化(anaerobic digestion)。(四)生物三级处理微生物脱氮微生物除磷微生物吸附重金属悬浮性生物处理(活性污泥法)一、活性污泥之生物相活性污泥法为细菌类、
5、真菌类、原生动物及后生动物等数种微生物群聚构成之异营性细菌及自由状异营性真菌,此等为最低营养阶层,而后被异营性原生动物所捕食,再则又被轮虫或圆虫类等后生动物二次捕,食达到废水净化目的。(一)细菌(bacteria)分解有机物常见几种有机物分解细菌有:Pseudomonas 、Flavobacterium、AlcaligenesI及Bacillus菌属主要分解碳水合物Pseudononas菌属主要分解蛋白质Alcaligenes、Flavobacterium、Bacillus菌属胶羽形成活性污泥之胶羽成主要是藉胶形成菌(Zooglea)之作用,再配合其他微生物作用。()胶羽形成菌(Zooglea
6、 ramigera)杆状、G(-)、具荚膜,无孢子形成,以胞外聚合体及细胞间质促使细菌凝聚。()适量丝状菌(包括细菌与真菌)可提供菌丝做为羽中心,使胶羽形成菌附着生长,丝状菌(filamentous bacteria):Nitrifying bacteria硝化菌Sphaerotilus铁细菌之一Beggiatoa硫氧化菌之一Thiothrix还原菌之一()纤毛虫亦会分泌黏液蛋白及多醣聚合体产生桥作用。(二)真菌(fungi)对生物难分解性之顽抗有机物具分解能力,但分解速率较慢。适量存在其菌丝体可供作为胶羽中心,有助凝结沈降,但大量繁殖会造成污泥膨化,沈降不良。异常大量繁之原因可能有:()温度
7、降低()pH值太低()废水C/N值太高()有机负荷过高()硫化物存在(三)藻类(algae)当有机物浓度降低(分解成CO2)且含充足氮、磷成份时,藻类会在终沈池出现,增加水中溶氧。(四)原生动物(Protozoa)常见动物种类有:变形虫(Amoeboid)鞭毛虫Phyto0flagellate与Zoo0flagellate织毛虫自由游动织毛虫(free swimming Ciliate)与有柄状织毛虫(stalked Ciliate)捕食过量之细菌,使放流水清澈,同时可作为废水处理之处理之处理指标,例如判断生物处理之好,通常以织毛虫(Ciliate)之出现作为指标。而鞭毛虫(flagellat
8、e)因食物竞争能力弱,所以只能生存于较高浓度之废水中。(五)后生动物(Metazoa)以细菌及小型原生动物为食物,行二次捕食,使食物链增长,污泥量大为减少,例如轮虫(Rotifer)、圆虫、线虫等。二、污泥形成之三步骤亦为去除有机物之两步骤(一)传输吸附作用(物理原理)及吸收作用回流污泥先间瞬间将胶体物质及不溶解性BOD自水中吸附,然后逐渐吸收溶解状有机物进入微生物细胞内进行代谢分解。(二)代谢转换生物分解有机物经由水解、醣解(醣类)、脱羧、脱胺(蛋白质)、氧化(脂质)等代谢转换,再进入TCA循环及电子传递链产生能量,并排出CO2及H2O最终产物。(三)胶凝有机物浓度降低,微生物行衰减增殖期或
9、内呼吸期,在细胞外围产生多醣类聚化合物,而使凝聚力增加,形成沈降性良好之胶羽于况淀池中固液分离。三、分解有机物之环境条件影响活性污泥处理功能之环境因子有:温度:,对微生物酵素活性有影响。营养源:BOD:N:P=100:,再加微量含素K、Ca、Fe、Mg。溶氧:进流处0.51mg/1,出口处mg/1,若0.5mg/1,则代谢速率大为降低。PH值6.57.5,稍微偏碱性(7.27.4)对微生物之生长佳。PH或,则无法生存。毒性物质:重金属之毒性大小为AgHgSnCuCdCr,与生物分解活性有关。四、活性污泥生物处理控制参数(一)微生物(active biomass)之生长期。一般之设计原则采衰减增
10、殖期或内呼吸期操作。(二)挥发性悬浮固体物浓度MLVSSMLVSS6590%之MLSS,通常MLSS控制在15003000mg/1,通常以回流污泥控制。(三)食微比(F/M)以一定之微生物量处理废水,一般BOD负荷为0.050.6kgBOD/kgMLSS,只允许在限度范围内运转,否则会产生厌氧。故0.5kg-BOD5/kg-MLVSS-day。(四)污泥龄c(Sludge age)污泥平均停留时间(BSRT)包含曝气池与沈淀池回流管中之总停留时间,但c只考虑曝气池中之污泥停留时间,通常天。c 不足,微生物无法达消化阶段,污泥废弃量较多,而且微生物未能产生蛋白鞘膜(protein sheath)
11、,无法有效地凝聚沈降。c太长,污泥会因老化而破散,使放流水中死亡菌体过多,而增加SS。冬天c需较夏天长,因微生物分解率减慢。(五)溶氧(D.O)曝气池DO维持在23mg/1,若溶气下降,则代谢活性随之降低,且可能引起丝状菌。(六)SVI(Sludge Volume Index)SVI是指克污泥所占有之容积(ml),表示曝气池中悬浮固体之沈降性。经分钟沈降后之污泥体积(ml/l)103SVI=活性污泥浓度(mg/l) SVI MLSS SVI= 污泥沈降佳浓密污泥(dense sludge) 膨化污泥(bulking)五、活性污泥生物量试验方法总固体量(TS)现场取样以离心法分钟即可求出出固体物
12、浓度,但仅能粗略表示活性污泥之生物量。悬浮固体浓度(MLSS)以0.44um之滤纸过滤后,以105烘干,测污泥净干重,表示其生物量,但此净干重仍包含部分无机物。挥发性恋浮固体浓度(MLVSS)以滤纸过滤后,先经105烘干称重,再经将有机质挥发燃烧后称重,计算两次重量差,可测佑有机质用表示活性污泥之生物量,但尚无法精确表示微生物有机体。脱氧核醣核甘酸(DNA)经萃取等前处理后,藉精密仪器分析样本中之DNA含量,可准确颢示活性污泥之微生物量,但无法区分活细胞或死细胞。腺膘呤核甘三磷酸盐(ATP)测定活性污泥中之ATP含量,可精准表达其活性细胞微生物含量,但分析程续繁琐且耗时。总有机碳(TOC)测定
13、进流水及回流污泥之TOC,计算两者比值可作为曝气池食微比(F/M)之快速估计。六、活性污泥活性估计腺膘呤核甘三磷酸盐(ATP)或ATP/VSS比值以微生物所产生之高能产物ATP含量,表示活性污泥之活性,但ATP之分析误差较大,药品昂贵,不易保存,故较不适现场应用。摄氧率OUR(Oxygen Uptake Rage)测量单位微生物量对氧之消耗率可反应处理系统之稳定性,并表示污泥中微生物之生长状态,当摄氧率上升时,即振示进流有机负荷突增。比摄氧率SOUR(Specific oxygen uptake rate)比摄氧率为单位微生物之摄氧率,此指标适合表示活性污泥在中度负荷荷操作下之污泥处理系统效率
14、活性效率,亦可反应系统中基质利用情形。双醋酸荧光酵素(FDA)FDA可反应活性污泥处理系统处理能力大小及处理效率。生物相污泥中可发现有柄状纤毛虫及轮虫时,表示活性污泥处理系统处理效率高,放流水质佳。七、活性污泥之驯化(一)污泥之驯养原则活性污泥之形成,与化学反应不同,在化学反应中,反应条件改变立即发生不同的反应,但活性污泥之环境条件改变,微生物须先适应新条件,而后微生物种类及数量除除发生变化,渐次形成新条件之安定污泥,惟其所需时间甚长。活性污泥的驯养有下列三原则:先在BOD负荷0.2kg/m3以下进行,俟MLSS达到5001,000mg/l再依设计值渐次提高。活性污泥形成前,污泥回流量应大于设
15、计量,俟污泥形成后再以设计量操作。测定SV及MLSS,依污泥沈降状态,设定适当负荷量及操作方法,且维持DO在mg/l以上。(二)污泥驯养方法废水直接驯养每日分批引入定量的废水,连续流入曝气池充分曝气,并全开终沉池之回流泥污泥泵,使曝气槽与终沈池的液体循环,使污泥自形成。前天引入水量为设计水量的次天引入水量为设计水量的后天则引入设计量操作至SV为始为正常。植种污泥驯养小规模之废污水处理厂可采性质相同之废水处理厂污泥进行植种。特殊工业废水驯养时,植种污泥不易获取,则可自污水处理厂取少量污泥,再添加少量堆肥或土壤浸出液(土壤溶于水静置后之上澄液)作为植种污泥。于活性污泥形成达适当量后,依设计条件之范
16、围,调整混合搅拌适度、空气量、负荷量,寻求最径济和最适当之操作条件。八、活性污泥膨化现象丝状微生物过度生长,造成活性污泥膨化的因素可能如下:高浓度溶解有机化合物,促使厌氧状况,产生对胶羽形成菌有毒的硫化物。进流水有机负荷骤变突高或突低导致不平衡温度暖和的水温有利于土壤丝菌属和分枝丝菌属之繁殖,前者为泡沬层中的支状有机体。PH值低pH值会杀死胶羽形成菌,有利于能适应低pH环境之丝状真菌繁殖。工业废水可能含有具毒性之物质,若浓度超过正常时,将会产生问题。九、活性污泥处理数学模式(一)污泥龄c(Sludge age)(X)T定义c(X./t)T(X)T:处理系统中之总活性生物量(X./t)T:系统中
17、每天所排放之活性生物量(包括故意排放之排泥量及随放流水流失之污泥量)依定义,在完全混合且回流污泥功能之活性污泥处理系统中X Va定义c.(1)QWX+(Q-Qw)Xe在稳定状况下(Steady state),因为u=(dX/dt)g/X,恰为c之倒数,所以1c,因此操作上控制c,就能控制u u在活性污泥处理系统中,欲使微生物保持在内呼吸期(即)的生理状况来处理废水,在实际操作上乃以c为控制参数,故欲使u,也就是c需长时间,处埋效果较佳。(二)活性污泥处理之动力模式(kinetic Model)动力模式建立在稳定状况(steady state)的假设基础上,故其运用需注意其假设及应用范围。活性污
18、泥处理质量平衡(mass balance)方程式之假设如下:曝气槽为完全混合型式。进流基质浓度(So)为常数。进流微生物浓度(Xo)为。终沈池有合理之固液分进效果且无污泥积蓄。终沈池有合理之固液分离效果且无污泥积蓄。所有生物可分解之基质为溶解型态。系统呈稳定状况。(三)质量平衡整个系统之微生物质量平衡曝气池基质之质量平衡曝气池微生物之质量平衡整个系统之微生物质量平衡系统中生物量系统中生物量系统中生物量之净变化率之产生率之消失率即dxdx()Va=()gVa-QwX+(Q-Qw)Xedtdt由式()且因为dxdx()gY()u-KdX.(2) dtdt dtdsXVa得()Va=Y( )u-Kd
19、X- dtdt c经整理XdS =Y()u-KdX.(3)cdt 即=YU-Kd.(4) cdSKXSe以()u 代入上式(3)dtKs + Se可得Ks(1+Kdc)Se=完全理论值c(YK-Kd)-1若在低基质浓渡下,SKs则ds()u= xSe(5)代入上式()dt可得1+KdcSe=.(6)条件理论值Yxc曝气池基质之质量平衡曝气池中基量曝气池中基量曝气池中基量之净变化率之进入率之消失率即dS dS ()Va=(Q Se +RQ Se)()uVa-(1+R)Q Sedt dt dSQ(So-Se)经整理得()u=dt Va同除以X(ds/dt)uQ(Se-Se)则U(7) XVaX由式
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