第十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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第十章水环境污染控制与污染治理的生态工程及微生物学原理水污染控制是环境污水污染控制是环境污染治理的重要内容染治理的重要内容城市污水处理根据处理对象与深度的不同:
城市污水处理根据处理对象与深度的不同:
u一级处理:
物理方法去除污水中粗大固体物及悬浮物。
一级处理:
物理方法去除污水中粗大固体物及悬浮物。
u二级处理:
主要去除水中有机物,常称生化处理。
二级处理:
主要去除水中有机物,常称生化处理。
u三级处理:
亦称深度处理。
三级处理:
亦称深度处理。
10.1污水生物处理中的生态系统根据微生物与氧的关系根据微生物与氧的关系l好氧处理(好氧处理(AerobicTreatment)l厌氧处理(厌氧处理(AnaerobicTreatment)10.1污水生物处理中的生态系统根据微生物在构筑物中的状态根据微生物在构筑物中的状态l活性污泥法(活性污泥法(ActivatedSludge)l生物膜法(生物膜法(Biomembrane)。
生物处理方法归纳:
生物处理方法归纳:
生物处理生物处理好氧生物处理好氧生物处理厌氧生物处理厌氧生物处理活性污泥法活性污泥法生物膜法生物膜法其中应用最广泛的是活性污泥法其中应用最广泛的是活性污泥法95%以上的城市污水都采用活性污泥法以上的城市污水都采用活性污泥法生物膜法生物膜法活性污泥法活性污泥法1912年英国的CIark和Gage进行试验,发现,对污水长时间曝气会产生一些絮状体,同时水质会得到明显的改善,Ardern和Lockett继续对这一现象进行了研究,曝气试验是在瓶中进行的,每天试验结束时把瓶子倒空,第二天重新开始,他们发现由于瓶子清洗不完善,瓶壁附着一些棕褐色的絮状体时,处理效果反而好。
他们把它称为活性污泥,随后,他们在每天结束试验前,把曝气后的污水静止沉淀,只倒去上层净化清水,留下瓶底的污泥,供第二天使用,这样大大缩短了污水处理的时间。
1914年Ardern和Lockett在英国的化学工程学会上发表了试验成果,活性污泥法就这样诞生了。
于是,1916年在英国的曼彻斯特市建造了第一个处理能力946m3/d的活性污泥污水处理厂;1917年美国休斯顿建造了一个处理能力37800m3/d的活性污泥污水处理厂。
起源什么是活性污泥?
什么是活性污泥?
活性污泥的混合液静置沉淀后会分离出起主要净化作用的活性污泥-褐色絮状污泥一、好氧活性污泥中的微生物一、好氧活性污泥中的微生物1.1.好氧活性污泥的组成和性质好氧活性污泥的组成和性质10.1.110.1.1好氧活性污泥好氧活性污泥法法絮状体絮状体:
微生物(好氧、兼性厌氧)微生物(好氧、兼性厌氧)有机和无机固体物有机和无机固体物通过生物学和化学分析,活性污泥由通过生物学和化学分析,活性污泥由活性微生物,活性微生物,25%50%吸附在活性污泥上的惰性的不可降解的有机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虽可降解但尚未降解的有机物微生物内源呼吸残余物,微生物内源呼吸残余物,017%惰性无机物,惰性无机物,20%30%10.1.110.1.1好氧活性污泥法好氧活性污泥法1.1.好氧活性污泥的组成和性质好氧活性污泥的组成和性质11、好氧活性污泥的组成和性质、好氧活性污泥的组成和性质u颜色:
生活污水一般为黄褐色,工业污水则与水质有关;颜色:
生活污水一般为黄褐色,工业污水则与水质有关;u气味:
无臭味,有土腥味;气味:
无臭味,有土腥味;upH在在6-7,弱酸性,具一定的缓冲能力;,弱酸性,具一定的缓冲能力;u絮状,大小为絮状,大小为0.02-0.2mm,比表面积在,比表面积在20-100cm2/ml;u含水率在含水率在99%,比重,比重1.002-1.006;u具有沉降性能;具有沉降性能;u生物活性;生物活性;u自我繁殖。
自我繁殖。
10.1.110.1.1好氧活性污泥法好氧活性污泥法22好氧活性污泥的存在状态好氧活性污泥的存在状态10.1.110.1.1好氧活性污泥法好氧活性污泥法推流式曝气池推流式曝气池随推流方向而有变化随推流方向而有变化完全混合式曝气池完全混合式曝气池以悬浮状态存在,均匀分布以悬浮状态存在,均匀分布33、好氧活性污泥中的微生物群落、好氧活性污泥中的微生物群落菌菌胶胶团团:
好好氧氧活活性性污污泥泥的的结结构构和和功功能能的的中中心心,起起絮絮凝凝作作用用的的细细菌菌形形成成的的细细菌菌团团块块,其上生长着其他微生物,组成一个生态系。
其上生长着其他微生物,组成一个生态系。
10.1.110.1.1好氧活性污泥法好氧活性污泥法污泥菌胶团图片菌胶团:
是由细菌分泌的多糖类物质将细菌等包覆成的黏性团块,使细菌具有抵御外界不利因素的性能游离状态的细菌:
不易沉淀,原生动物可以捕食这些游离游离状态的细菌:
不易沉淀,原生动物可以捕食这些游离细菌,保证沉淀池的出水更澄清,有利于提高出水水质细菌,保证沉淀池的出水更澄清,有利于提高出水水质细菌细菌:
活性污泥中起主导作用,降解有机污染物的主力军。
活性污泥中起主导作用,降解有机污染物的主力军。
u动动胶胶菌菌属属、丛丛毛毛单单胞胞菌菌属属、产产碱碱杆杆菌菌属属、无无色色杆杆菌菌属属等等,主主要为要为GG。
u活活性性污污泥泥形形成成初初期期,多多以以游游离离状状态态存存在在,随随活活性性污污泥泥成成熟熟,细菌增多而聚集成细菌增多而聚集成菌胶团菌胶团,进而形成活性污泥絮体。
,进而形成活性污泥絮体。
10.1.110.1.1好氧活性污泥好氧活性污泥法法10.1.110.1.1好氧活性污泥法好氧活性污泥法原生动物及微型后生动物原生动物及微型后生动物需氧性的生物,主要附聚在活性污泥表面,以摄取细菌需氧性的生物,主要附聚在活性污泥表面,以摄取细菌等固体有机物作为营养。
等固体有机物作为营养。
其它微生物其它微生物u真菌主要为霉菌,与水质有关,常出现于真菌主要为霉菌,与水质有关,常出现于pHpH偏低的废水偏低的废水中,与絮状体的形成和污泥膨胀均有联系。
中,与絮状体的形成和污泥膨胀均有联系。
u藻类较少藻类较少u病毒、立克次氏体等也混于活性污泥中。
病毒、立克次氏体等也混于活性污泥中。
一组活性污泥图片(生物相)利用光学显微镜或电子显微镜,观察细菌、真菌、原生动物及后生动物等微生物的种类、数量、优势度及其代谢活动等状况,在一定程度上可以反映整个系统的运行状况。
生物相与活性污泥形状l污泥中的微生物和它所处的处理系统环境条件是相污泥中的微生物和它所处的处理系统环境条件是相适应的,在处理系统的环境条件发生变化时,微生适应的,在处理系统的环境条件发生变化时,微生物的种类和数量及其活性也会产生相应的变化物的种类和数量及其活性也会产生相应的变化l通过对活性污泥的生物相观察来了解污泥中的微生通过对活性污泥的生物相观察来了解污泥中的微生物生长、繁殖和代谢活动以及它们之间的演替情况,物生长、繁殖和代谢活动以及它们之间的演替情况,可直接可直接反映污水处理设施的运行状况及处理的效果反映污水处理设施的运行状况及处理的效果生物相与活性污泥形状1.1.活性污泥的污泥絮粒大、边缘清淅、结构紧密活性污泥的污泥絮粒大、边缘清淅、结构紧密,呈封闭呈封闭状、具有良好的吸附和沉降性能状、具有良好的吸附和沉降性能2.还可见到楯纤虫等在絮粒上爬动,偶尔还可看到少量的还可见到楯纤虫等在絮粒上爬动,偶尔还可看到少量的游动纤毛虫等,轮虫生长活跃。
游动纤毛虫等,轮虫生长活跃。
这是运行正常的污水处理设施的活性污泥生物相,表明污泥沉降及凝聚性能较好,它在二沉池能很快和彻底地进行泥水分离,处理出水效果好。
应加强运行管理,以继续保持这种运行条件。
生物相与活性污泥形状n污泥出现絮体结构松散,絮粒变小,观察到大量的游污泥出现絮体结构松散,絮粒变小,观察到大量的游动型纤毛虫类生物、肉足类生物急剧增加的生物相动型纤毛虫类生物、肉足类生物急剧增加的生物相p污泥沉降性差,影响泥水分离p产生的原因是由于污泥负荷过低,菌胶团细菌体外的多糖类基质会被细菌作为营养物用于维持生命需要,从而使絮体结构松散,絮粒变小。
p应采取减少污泥回流量、投加营养物质、缩短泥龄等方法提高污泥负荷运行生物相与活性污泥形状n若同时观察到大量的游离细菌的生物相时,则是由污泥负荷过高引起的p污水中的营养物质丰富,促使游离细菌生长很好,絮凝的菌胶团细菌趋于解絮成单个游离菌,以增大同周围环境的表面,同样使污泥结构松散,絮粒变小p此外,由于污泥絮粒的解絮或变小容易被微型生物吞噬,使得微型生物因食物充足而大量繁殖。
p污泥负荷过高,则应采取减少进水流量,减少排泥等措施降低污泥负荷运行44好氧活性污泥中微生物的浓度和数量好氧活性污泥中微生物的浓度和数量10.1.110.1.1好氧活性污泥法好氧活性污泥法u用用MLSS(混混合合液液悬悬浮浮固固体体,mixedliquorsuspendedsolids)或或MLVSS(混混合合液液挥挥发发性性悬悬浮浮固固体体,mixedliquorvolatilesuspendedsolids)来表示。
)来表示。
u一一般般城城市市污污水水处处理理中中,MLSSMLSS在在2000-2000-3000mg/L3000mg/L,工工业业废废水水在在30003000mg/Lmg/L左左右右,高浓度工业废水在高浓度工业废水在3000-5000mg/L3000-5000mg/L。
u1ml1ml好氧活性污泥中的细菌数在好氧活性污泥中的细菌数在101077-10-1088个。
个。
二、好氧活性污泥净化废水的作用机理10.1.110.1.1好氧活性污泥法好氧活性污泥法二、好氧活性污泥净化废水的作用机理10.1.110.1.1好氧活性污泥法好氧活性污泥法u吸附阶段吸附阶段u物理吸附、生物吸附物理吸附、生物吸附u降解阶段降解阶段水解大分子有机物,在渗透膜水解大分子有机物,在渗透膜的作用下,进入细胞体内,并在的作用下,进入细胞体内,并在酶的作用下要么被无机化,要么酶的作用下要么被无机化,要么被同化成细胞本身。
被同化成细胞本身。
u原生动物和微型后生原生动物和微型后生动物吞食有机物和游离动物吞食有机物和游离细菌细菌好氧生物处理分解与合成好氧生物处理分解与合成可降解有机物氧化合成1/32/3无机物能量新细胞物质无机物能量残留物质8020内源代谢五、菌胶团的作用10.1.110.1.1好氧活性污泥法好氧活性污泥法u生物絮凝、吸附和氧化分解能力生物絮凝、吸附和氧化分解能力u为原生动物、微型后生动物提供了良好的生存环境为原生动物、微型后生动物提供了良好的生存环境u为原生动物和微型后生动物提供栖息场所为原生动物和微型后生动物提供栖息场所u指示作用指示作用u菌体包埋在菌胶团中,可以防止原生动物对细菌的吞食菌体包埋在菌胶团中,可以防止原生动物对细菌的吞食u可以吸附其它不可降解的污染物可以吸附其它不可降解的污染物u发育良好的活性污泥絮状体具有良好的沉降性能发育良好的活性污泥絮状体具有良好的沉降性能六、原生动物与微型后生动物的作用10.1.110.1.1好氧活性污泥法好氧活性污泥法11、指示作用、指示作用原生动物:
肉足虫,鞭毛虫和纤毛虫原生动物:
肉足虫,鞭毛虫和纤毛虫3类、捕食游离细菌。
类、捕食游离细菌。
其出现的顺序反映了处理水质的好坏(这里的好坏是指有机物其出现的顺序反映了处理水质的好坏(这里的好坏是指有机物的去除),最初是肉足虫,继之鞭毛虫和游泳型纤毛虫;当处的去除),最初是肉足虫,继之鞭毛虫和游泳型纤毛虫;当处理水质良好时出现固着型纤毛虫,如钟虫、等枝虫、独缩虫、理水质良好时出现固着型纤毛虫,如钟虫、等枝虫、独缩虫、聚缩虫、盖纤虫等。
聚缩虫、盖纤虫等。
后生动物后生动物(主要指轮虫),捕食菌胶团和原生动物,是水质主要指轮虫),捕食菌胶团和原生动物,是水质稳定的标志。
因而利用镜检生物相评价活性污泥质量与污水处稳定的标志。
因而利用镜检生物相评价活性污泥质量与污水处理的质量。
理的质量。
原
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- 第十 水环境 污染 控制 治理 生态工程 微生物学 原理