第09章水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理.ppt
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1、,污水,格栅除杂,气浮池,全自动格栅,斜板过滤,一级处理,加氯消毒,外排,三级处理 (膜、树脂技术),回用,二级生物处理,第三章,第二篇 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,好氧活性污泥法 好氧生物膜法 活性污泥丝状膨胀及对策 厌氧活性污泥法,第一节 废水生物处理中的生态系统,一、好氧活性污泥法 1.好氧活性污泥的组成 微生物:好氧、兼性厌氧 有机和无机的固体杂质 通过生物学和化学分析,活性污泥由 活性微生物, 微生物内源呼吸残余物, 吸附在活性污泥上的惰性的不可降解的有机物 虽可降解但尚未降解的有机物 惰性无机物,,565,2550,017,2030,2.好氧活性污泥的性质
2、,物理性质:含水率99左右,密度1.0021.006, 绒粒大小为0.020.2mm,比表面积为 20100cm2;有沉降能力,有吸附能力 化学性质:呈弱酸性(pH约为6.7),有氧化有机物 的能力 生化性质:有生物活性,有自我繁殖能力。,3.活性污泥的形成和存在状态,对含有机物和细菌的污水不断曝气,维持足够的溶解氧,经过一定时间后,就会产生絮状的污泥。 在显微镜下观察,可看到各种微生物细菌、霉菌、原生动物、后生动物。 从外观上看,活性污泥根据废水水质不同有不同的颜色,有褐色、黄色、灰色和铁红色等。 轻轻搅动,易于呈悬浮物状;静止片刻,也易沉下。活性污泥无臭味,具有微微的土腥味。,4.好氧活性
3、污泥中的微生物群落,好氧活性污泥的结构和功能的中心是菌胶团由能起絮凝作用的细菌形成。其上生长着其他微生物,如酵母菌,霉菌、放线菌、藻类、原生动物和微型后生动物,组成一个生态系。 当营养条件(废水种类、化学组成、浓度)、温度、供氧、pH等环境条件改变,会导致主要细菌种群改变。,5.好氧活性污泥中微生物的浓度和数量,浓度常用1L活性污泥混合液中含有多少毫克恒重干固体表示,MLSS 城市污水处理中, MLSS 20003000mg/L 工业废水生物处理中,3000mg/L左右 高浓度工业废水生物处理,30005000mg/L 1mL好氧活性污泥中的细菌有107108个,6.好氧活性污泥净化废水的作用
4、机理,活性污泥去除废水中有机物的过程包括两个阶段: 吸附阶段 处于内源呼吸状态(即饥饿状态)的活性污泥,由于活性污泥中微生物对食料的需求,且活性污泥有巨大的比表面积,所以它对有机物的吸附能力极强,且吸附速度很快。通过吸附,废水中的有机物就会减少很多。这个阶段一般只需30min即能完成。,通过吸附作用,有机物只是从水中转移到污泥上,其性质并未立刻发生变化。 吸附作用主要是非溶解性的有机物吸附在活性污泥絮状体上,有些有机物吸附在细菌表面上,有些有机物被细菌吸收,但尚未被利用。 活性污泥的吸附能力将随着吸附量的增加而减弱。只有经过充分的曝气,贮存在微生物体内的有机物充分氧化分解,使活性污泥达到内源呼
5、吸阶段,这时的吸附能力最强。,氧化合成阶段 吸附阶段基本结束后,微生物要对大量被吸附的有机物进行氧化分解,并利用有机物合成细胞体原生质进行自身繁殖。同时还要继续吸附废水中残存的有机物。 这一阶段进行得很缓慢,比第一阶段所需的时间长得多。氧化合成的速度决定于有机物的浓度。初期,有机物浓度很高,食料很丰富,因此氧化合成的速度很快。随着有机物浓度的降低,氧化合成的速度也逐渐降低。,经过氧化合成阶段,废水中的有机物发生了质的变化,一部分是无机物,另一部分变成微生物细胞,即活性污泥。由于活性污泥一般具有良好的沉降性能,可与废水分离,从而达到使废水净化的目的。 吸附达到饱和后,污泥就失去了活性,不再具有吸
6、附有机物的能力。通过氧化合成阶段,去除了所吸附的大量有机物后,污泥又重新呈现活性,恢复了吸附和氧化能力。因此,氧化合成阶段又是污泥再生阶段。,7.好氧活性污泥法的几种处理工艺流程,推流式活性污泥法,水流从池的一端进入,向前推移,从另一端流出。 在曝气池的起端,回流的活性污泥与废水立刻得到充分混合,活性污泥将大量吸附废水中的有机物。,随着曝气池混合液中有机物沿池长的不断被氧化及微生物细胞的不断合成,水中有机物的浓度越来越低,到了池子末端和出水中,微生物的生长已进入内源呼吸阶段。 它们的活动能力减弱,容易在沉淀池中沉淀。其中的有机物几乎全被“吃掉”,微生物细胞内所储存的物质也变得空乏,这种处于饥饿
7、状态的活性污泥已经充分恢复了活性,回流到曝气池后,具有良好的吸附和氧化有机物的能力。,推流式活性污泥法的优缺点,优点:出水水质好(8590),剩余污泥量较少。 缺点: 耐冲击负荷差: 根据推流原理,进水与回流污泥混合形成混合液,从池子起端流向末端。如果进水水质发生变化,对活性污泥影响较大。如果流入的废水含有有害物损害了回流污泥,引起的问题就更大。 供氧与需氧间存在不可克服的矛盾 沿曝气池池长需氧速度变化很大,但是沿曝气池池长的供氧速度是基本相同的供需矛盾:前段供氧不足而后端供氧过剩。如果想要在曝气池前端维持足够的溶解氧,则后段的氧量会太大,氧的利用滤低,增加了处理费用。,完全混合式活性污泥法,
8、完全混合式活性污泥法,混合液在曝气池内充分混合循环流动,进行吸附和氧化分解。,特点: 1. 耐冲击负荷性强,可处理浓度较高的废水,只要适当延长曝气时间即可。适于处理工业废水。 2. 可把曝气池的工况控制在最佳的位置上。,接触氧化稳定法,又称吸附再生活性污泥法或生物吸附法。,接触氧化稳定法,此法主要适用于处理含悬浮物和胶体物较多的废水。,在吸附池内,活性污泥和废水充分接触,有机物被活性污泥吸附后,混合液流入沉淀池进行固液分离,从沉淀池排出的回流污泥先在稳定池内进行再生,使吸附的有机物充分氧化分解,恢复污泥活性后,再引入吸附池。,分段布水推流式活性污泥法,分段布水推流式活性污泥法,废水并不是集中在
9、池端进入曝气池,而是沿池长分段按几个点进入曝气池。,特点: 有机物的分配较为均匀,因而氧的需要也较为均匀,在一定程度上降低了池子前段的耗氧速度,避免前端出现缺氧情况。,曝气池中活性污泥浓度不均匀,前端较浓,后端较稀,提高了空气的利用率和曝气池的效率。,氧化沟式活性污泥法,氧化沟式活性污泥法,混合液在沟内不断循环流动,废水在氧化沟内停留时间一般很长(1540h)。,氧化沟具有处理流程简单,机械设备少,管理方便,出水水质好,污泥产量少而稳定以及耐冲击负荷强等优点。,氧化沟去除有机物的效率很高,BOD5的去除率一般可达95以上。,氧化沟中的微生物群落,氧化沟是人工的、接近自然的生态系统,在氧化沟内,
10、藻类和细菌共存在同一环境中,保持互生关系。其中还有霉菌、放线菌、原生动物、轮虫、线虫、软体动物及水生动物等组成的一个生态系,其食物链与自然水体基本相同。,氧化沟处理废水的机理,一般用于三级深度处理,用于处理生活污水和富含氮、磷的工业废水。 机理:有机废水流入氧化沟,其中的细菌吸收水中溶解氧,将有机物氧化分解为H2O、CO2、NH3、NO3-、PO43-、SO42-。细菌利用自身分解含氮有机物产生的NH3和环境中的营养物合成细胞物质。藻类利用H2O和CO2进行光合作用合成碳水化合物,再吸收NH3和SO42-合成蛋白质、吸收PO43-合成核酸。并繁殖新藻体。,9.原生动物及微型后生动物的作用,指示
11、作用 低等生物对环境适应性强,对环境因素的改变不敏感。较高等生物则相反。原生动物和微型后生动物在水体中较高等生物。可根据它们的活动规律判断水质和污水处理程度;根据原生动物种类判断活性污泥和处理水质的好坏;还可根据原生动物遇恶劣环境改变个体形态及其变化过程判断进水水质变化和运行中出现的问题。 净化作用 试验证明原生动物有摄取溶解性有机物的作用,起了净化作用。 促进絮凝和沉淀作用 原生动物分泌一定的粘液物协同和促进细菌发生絮凝作用。,10.好氧活性污泥的培养 间歇式曝气培养 获取活性污泥 间歇式曝气培养法进行驯化 先近低浓度废水培养,以后逐级提高废水浓度,直到提高到原废水浓度为止 驯化初期 活性污
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- 关 键 词:
- 09 水环境 污染 控制 治理 生态工程 微生物学 原理
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