水环境污染控制与治理的生态工程及微生物原理
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2020/1/15
2．好氧生物膜中的微生物及其功能 生物膜生物：以菌胶团为主；净化和降解作用； 膜面生物：固着型纤毛虫和游泳型纤毛虫，起促进滤池净化
速度，提高整体效率的作用；
滤池扫除生物：轮虫、线虫、寡毛类的沙蚕、票页体虫等，
起去除滤池内的污泥、防止污泥积聚和堵塞的功能。
3．好氧生物膜的结构
好氧生物膜在滤池内分布不同于活性污泥，生物膜附着在滤 料上不动，废水自上而下淋洒在生物膜上。因此，在滤池的不 同高度位置，由于微生物得到的营养不同，造成微生物种类和 数2量020/的1/15不同。
2020/1/15
第二节 厌氧环境中活性污泥的微生物群落
高浓度有机废水或剩余活性污泥多用厌氧消化法处理。高浓度有 机废水还可用有机光合细菌处理。
（一）厌氧消化－甲烷发酵
沼气发酵，已有年的研究历史，常用于将城市的垃圾、粪便 、污水、工业废水及生物处理的剩余污泥等的处理，并从中获得 可燃性气体——沼气（甲烷，CH4）。常用的构筑物为发酵罐或消 化池。 甲烷发酵的微生物群落与有氧环境中的不同，它们是由分 解蛋白质、脂肪、淀粉、纤维素等的专性厌氧菌和兼性厌氧菌及 专性厌氧的产甲烷菌等组成。
好氧活性污泥的结构和功能的中心是菌胶团。在其上面生长 有其他微生物，如酵母菌、霉菌、放线菌、藻类、原生动物及 微型后生动物等。
4．好氧活性污泥中微生物的浓度和数量
常用MLSS（混合液悬浮固体）或MLVSS（混合液挥发性 悬浮固体）来表示。 一般城市污水处理中，MLSS在20003000mg/L，工业废水在3000 mg/L左右，高浓度工业废水在 3000-5000 mg/L。
2020/1/15
（三）厌氧活性污泥处理的工艺流程
气柜
废 水
调节池
热 ↑37℃ 交
厌氧活性 污泥反应器
换
出
器
水
沉淀池
回流污泥
剩余污泥
• 其中厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心
2020/1/15
(四)、厌氧生物反应器发展
第一代厌氧反应器——化粪池
• 工作原理 • 2级(平流沉淀+
厌氧污泥消化)
缺点：污泥量少、易 被带出，静态消化
2020/1/15
内循环反应器
升流式污泥床过滤器
2020/1/15
• 以前通常能不用厌氧法处理的就不用， 不得已时结合厌氧处理与好氧处理先后
处理，现在厌氧反应器发展迅 速逐渐成为水处理的新的主 力设备。
2020/1/15
全国各地使用广泛，为生活污水的预处理— 20—20/1/液15 固分离处理污泥及厌氧杀寄生虫及病菌
第二代厌氧反应器
(1)UASB反应器
• 克服了第一代的缺点，且处理污水
污 泥 沉 降
influe202n0/t1/15
沼气 阻挡 收集
Sludge bed
2020/1/15
工业级UASB装置
钢制圆形结构
2020/1/15
• 悬浮型生物填料 生物填料
投加量 普通接触氧化 水解调节池 好氧或厌氧流化床 好氧
好氧
反应池体积% 8-13
或厌生物塘 或厌氧滤池
5
1/15
• 悬挂型填料 • 弹性立体填料
2020/1/15
• 软性填料
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生物填料上的生物膜
（二）好氧生物膜净化废水的作用机理
在生物滤池中，上层生物膜中的生物膜生物（絮凝性细菌 及其他微生物）和生物膜面生物（固着型纤毛虫、游泳型纤毛 虫及微型后生动物）吸附废水中的大分子有机物，将其水解为 小分子有机物。同时吸收溶解性有机物和经水解的小分子有机 物进入体内，并氧化分解之，微生物利用吸收的营养构建自身 细胞。上一层生物膜的代谢产物流向下一层，被下一层的生物 膜生物吸收氧化。分解为二氧化碳和水。老化的生物膜和游离 细菌被滤池扫除生物吞食。
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二、好氧生物膜法
好氧生物膜法的构筑物有：普通滤池、高负荷生物滤池、 塔式生物滤池，以及生物转盘、接触氧化法（即浸没式滤池 法）等。
（一）好氧生物膜中的微生物 1．好氧生物膜
好氧生物膜是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物 粘附在生物滤池滤料上或生物转盘盘片上的一层带粘性、薄 膜状的微生物混合群体。是生物膜法净化污水的工作主体。
2020/1/15
混凝土方形结构 （便于施工及分
离器设置）
全世界有几千座UASB反应器，占所有厌氧反应器 （第二代以上）总数的64%，应用广泛
64％
2020/1/15
UASB 反应器 EGSB反应器 厌氧塘
完全混合型 厌氧滤池 流化床-复合床
EGSB
第三代厌氧生物反应器
IC
UBF
填料
• 厌氧膨胀颗粒污泥床
颜色：生活污水一般为黄褐色，工业污水则与水质有关； 含水率在99%，比重1.002-1.006，具有沉降性能； pH在6-7，弱酸性，具一定的缓冲能力。
2．好氧活性污泥的存在状态
在完全混合式曝气池中，以悬浮状态存在，均匀分布；在推 流式曝气池内，随推流方向而有变化。
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3．好氧活性污泥的微生物群落
第九章 水环境污染控制 与治理的生态工程及微
生物原理
第一节 污废水生物处理中的生态系统
废水的生物处理的方法很多，根据微生物与氧的关系可分 为好氧处理和厌氧处理。根据微生物在构筑物中处于悬浮状态 或固着状态，可分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥和生物 膜是净化污（废）水的工作主体。
一、好氧活性污泥法
（一）好氧活性污泥中的微生物
1. 好氧活性污泥的组成和性质
好氧活性污泥是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微 生物（兼有少量厌氧微生物）与污（废）水中的有机和无机 固2020体/1/15物混凝交织在一起所形成的絮状体。
（1）组成： 微生物（好氧、兼性及少量厌氧） + 固体杂质 （有机和无机） （2）性质：絮状，大小为0.02-0.2mm，比表面积在20100cm2/ml；
1ml好氧活性污泥中的细菌数在107-108个。
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显微镜下的活性污泥
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（二）好氧活性污泥净化废水的作用机理
主要有两方面的作用：吸附有机物 降解有机物
（三）菌胶团的作用
（1）对有机物进行吸附和氧化分解 （2）为原生动物和微型后生动物提供良好的生存环境 （3）为原生动物提供附着场所 （4）具有指示作用
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复杂有机物
1水解 2发酵
脂肪酸
3产乙酸
硫酸盐还原
H2 + CO2
乙酸
硫酸盐还原
4产甲烷
4产甲烷
CH4 + CO2
硫酸盐还原
H2S+ CO2
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厌氧活性污泥：
由兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质交织在一起形 成的颗粒污泥。
（二）、光合细菌处理高浓度有机废水
BOD5在10000mg/L以上的高浓度有机废水（浓粪便水、豆制品废 水、食品加工废水、屠宰废水等）可用有机光合细菌处理。因有机 光合细菌只能利用脂肪酸等低分子化合物，所以，先要用水解性细 菌将碳水化合物、蛋白质和脂肪水解为脂肪酸、氨基酸、氨等物质。 利用光合细菌处理的BOD5 去除效果可达95%，甚至达98%。常用的 有机光合细菌有：红螺菌科的红螺菌属、红假单胞菌属和红微菌属。
2．好氧生物膜中的微生物及其功能 生物膜生物：以菌胶团为主；净化和降解作用； 膜面生物：固着型纤毛虫和游泳型纤毛虫，起促进滤池净化
速度，提高整体效率的作用；
滤池扫除生物：轮虫、线虫、寡毛类的沙蚕、票页体虫等，
起去除滤池内的污泥、防止污泥积聚和堵塞的功能。
3．好氧生物膜的结构
好氧生物膜在滤池内分布不同于活性污泥，生物膜附着在滤 料上不动，废水自上而下淋洒在生物膜上。因此，在滤池的不 同高度位置，由于微生物得到的营养不同，造成微生物种类和 数2量020/的1/15不同。
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第二节 厌氧环境中活性污泥的微生物群落
高浓度有机废水或剩余活性污泥多用厌氧消化法处理。高浓度有 机废水还可用有机光合细菌处理。
（一）厌氧消化－甲烷发酵
沼气发酵，已有年的研究历史，常用于将城市的垃圾、粪便 、污水、工业废水及生物处理的剩余污泥等的处理，并从中获得 可燃性气体——沼气（甲烷，CH4）。常用的构筑物为发酵罐或消 化池。 甲烷发酵的微生物群落与有氧环境中的不同，它们是由分 解蛋白质、脂肪、淀粉、纤维素等的专性厌氧菌和兼性厌氧菌及 专性厌氧的产甲烷菌等组成。
好氧活性污泥的结构和功能的中心是菌胶团。在其上面生长 有其他微生物，如酵母菌、霉菌、放线菌、藻类、原生动物及 微型后生动物等。
4．好氧活性污泥中微生物的浓度和数量
常用MLSS（混合液悬浮固体）或MLVSS（混合液挥发性 悬浮固体）来表示。 一般城市污水处理中，MLSS在20003000mg/L，工业废水在3000 mg/L左右，高浓度工业废水在 3000-5000 mg/L。
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（三）厌氧活性污泥处理的工艺流程
气柜
废 水
调节池
热 ↑37℃ 交
厌氧活性 污泥反应器
换
出
器
水
沉淀池
回流污泥
剩余污泥
• 其中厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心
2020/1/15
(四)、厌氧生物反应器发展
第一代厌氧反应器——化粪池
• 工作原理 • 2级(平流沉淀+
厌氧污泥消化)
缺点：污泥量少、易 被带出，静态消化
2020/1/15
内循环反应器
升流式污泥床过滤器
2020/1/15
• 以前通常能不用厌氧法处理的就不用， 不得已时结合厌氧处理与好氧处理先后
处理，现在厌氧反应器发展迅 速逐渐成为水处理的新的主 力设备。
2020/1/15
全国各地使用广泛，为生活污水的预处理— 20—20/1/液15 固分离处理污泥及厌氧杀寄生虫及病菌
第二代厌氧反应器
(1)UASB反应器
• 克服了第一代的缺点，且处理污水
污 泥 沉 降
influe202n0/t1/15
沼气 阻挡 收集
Sludge bed
2020/1/15
工业级UASB装置
钢制圆形结构
2020/1/15
• 悬浮型生物填料 生物填料
投加量 普通接触氧化 水解调节池 好氧或厌氧流化床 好氧
好氧
反应池体积% 8-13
或厌生物塘 或厌氧滤池
5
1/15
• 悬挂型填料 • 弹性立体填料
2020/1/15
• 软性填料
2020/1/15
生物填料上的生物膜
（二）好氧生物膜净化废水的作用机理
在生物滤池中，上层生物膜中的生物膜生物（絮凝性细菌 及其他微生物）和生物膜面生物（固着型纤毛虫、游泳型纤毛 虫及微型后生动物）吸附废水中的大分子有机物，将其水解为 小分子有机物。同时吸收溶解性有机物和经水解的小分子有机 物进入体内，并氧化分解之，微生物利用吸收的营养构建自身 细胞。上一层生物膜的代谢产物流向下一层，被下一层的生物 膜生物吸收氧化。分解为二氧化碳和水。老化的生物膜和游离 细菌被滤池扫除生物吞食。
2020/1/15
二、好氧生物膜法
好氧生物膜法的构筑物有：普通滤池、高负荷生物滤池、 塔式生物滤池，以及生物转盘、接触氧化法（即浸没式滤池 法）等。
（一）好氧生物膜中的微生物 1．好氧生物膜
好氧生物膜是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物 粘附在生物滤池滤料上或生物转盘盘片上的一层带粘性、薄 膜状的微生物混合群体。是生物膜法净化污水的工作主体。
2020/1/15
混凝土方形结构 （便于施工及分
离器设置）
全世界有几千座UASB反应器，占所有厌氧反应器 （第二代以上）总数的64%，应用广泛
64％
2020/1/15
UASB 反应器 EGSB反应器 厌氧塘
完全混合型 厌氧滤池 流化床-复合床
EGSB
第三代厌氧生物反应器
IC
UBF
填料
• 厌氧膨胀颗粒污泥床
颜色：生活污水一般为黄褐色，工业污水则与水质有关； 含水率在99%，比重1.002-1.006，具有沉降性能； pH在6-7，弱酸性，具一定的缓冲能力。
2．好氧活性污泥的存在状态
在完全混合式曝气池中，以悬浮状态存在，均匀分布；在推 流式曝气池内，随推流方向而有变化。
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3．好氧活性污泥的微生物群落
第九章 水环境污染控制 与治理的生态工程及微
生物原理
第一节 污废水生物处理中的生态系统
废水的生物处理的方法很多，根据微生物与氧的关系可分 为好氧处理和厌氧处理。根据微生物在构筑物中处于悬浮状态 或固着状态，可分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥和生物 膜是净化污（废）水的工作主体。
一、好氧活性污泥法
（一）好氧活性污泥中的微生物
1. 好氧活性污泥的组成和性质
好氧活性污泥是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微 生物（兼有少量厌氧微生物）与污（废）水中的有机和无机 固2020体/1/15物混凝交织在一起所形成的絮状体。
（1）组成： 微生物（好氧、兼性及少量厌氧） + 固体杂质 （有机和无机） （2）性质：絮状，大小为0.02-0.2mm，比表面积在20100cm2/ml；
1ml好氧活性污泥中的细菌数在107-108个。
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显微镜下的活性污泥
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（二）好氧活性污泥净化废水的作用机理
主要有两方面的作用：吸附有机物 降解有机物
（三）菌胶团的作用
（1）对有机物进行吸附和氧化分解 （2）为原生动物和微型后生动物提供良好的生存环境 （3）为原生动物提供附着场所 （4）具有指示作用
2020/1/15
复杂有机物
1水解 2发酵
脂肪酸
3产乙酸
硫酸盐还原
H2 + CO2
乙酸
硫酸盐还原
4产甲烷
4产甲烷
CH4 + CO2
硫酸盐还原
H2S+ CO2
2020/1/15
厌氧活性污泥：
由兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质交织在一起形 成的颗粒污泥。
（二）、光合细菌处理高浓度有机废水
BOD5在10000mg/L以上的高浓度有机废水（浓粪便水、豆制品废 水、食品加工废水、屠宰废水等）可用有机光合细菌处理。因有机 光合细菌只能利用脂肪酸等低分子化合物，所以，先要用水解性细 菌将碳水化合物、蛋白质和脂肪水解为脂肪酸、氨基酸、氨等物质。 利用光合细菌处理的BOD5 去除效果可达95%，甚至达98%。常用的 有机光合细菌有：红螺菌科的红螺菌属、红假单胞菌属和红微菌属。