【4】第三章 水的生物化学处理方法(2)
环境工程学：第三章水的生化处理方法
（一）基本原理
1、活性污泥法净水的三阶段
（1）吸附阶段
（2）氧化阶段 （3）絮凝体形成与凝聚沉降阶段
空气 进水
二次 沉淀池
曝气池
出水
回流污泥
剩余污泥
活性污泥法的基本原理 （普通活性污泥法的处理流程）
第三章 水的生化处理方法
（一）基本原理
2、影响活性污泥增长的因素
（1）溶解氧 （2）营养物 （3） pH和温度 （4）有毒害物质浓度
3、评价活性污泥性能指标
（1）混合液悬浮固体（MLSS） （2）混合液挥发性悬浮固体（MLVSS） （3）污泥沉降比（SV） （4）污泥指数（SVI） （5）污泥龄（θc）
第三章 水的生化处理方法
混合液悬浮固体（MLSS）
悬浮物中绝大多数为细菌时 离心沉淀
或 105~110℃ 下进行干燥
滤膜过滤 称重 计算
小气泡、中气泡、大气泡、水力剪切等
第三章 水的生化处理方法
中孔曝气装置—穿孔管扩散器
（2）机械曝气
机械曝气设备分叶轮和转刷两类
泵型
倒伞型
平板型
第三章 水的生化处理方法
（二）曝气方法与曝气池构造
2、曝气池类型与构造 （3 1）循环混合曝气池（氧化沟） 2 ）推流式曝气池 ）完全混合式曝气池
第三章 水的生化处理方法
第三章 水的生化处理方法
细
菌
细菌 － 假单孢菌属 － 以有机物为碳源和氮源
第三章 水的生化处理方法
真
菌
毛霉 青霉
根霉
青霉
青霉
真菌 － 霉菌 － 分解碳水化合物、脂肪、 蛋白质和其它含氮化合物
第三章 水的生化处理方法
藻
类
《环境工程学》第三章 水的生物化学处理方法-2
上向流曝气生物滤池
曝气生物滤池的最大特点： 集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节省了后续沉淀池。
粗糙多孔的粒状填料为微生物提供了更佳的生长环境，易挂膜，微生 物量大，容积负荷高，减少了池容和占地面积，基建投资大大降低。
粒状填料可使充氧效率大大提高，氧利用率增加10～15%，降低运转 费用。
人工湿地
天然湿地
杭州西溪国家湿地公园
香蒲 (水烛)
灯心草
天然湿地系统
人工湿地系统
四周筑有围墙，维 持一定的水层厚度； 种植挺水型植物， 如芦苇。
人工潜流湿地系统
三层床体： 土壤层 滤水层 隔水层
净化机理 物理作用：沉降，过滤； 化学作用：沉淀，吸附，氧化，还原； 生物作用：好氧，厌氧微生物代谢； 植物作用：植物吸收、收割、植物代谢等。
三相流化床：
污水和空气从设备底部一起 进入，污水的充氧及其与载 体的接触在同一个设备中进 行。
反应器中气、固、液三相剧 烈搅动，接触混合。
生物膜能自行脱落，系统中 可不设置脱膜设备。
生物流化床特点：
比表面积巨大，2000-3000 m2/m3，属高效生物处理构筑物； 污泥浓度高，可达10-40 g/L，是普通活性污泥法的10-20倍； 容积负荷较高，水力停留时间大大缩短，占地面积较小，基建费 用低； 无污泥膨胀或其它生物膜法中的滤料堵塞； 能适应不同浓度范围的废水，能适应较大的冲击负荷。
盘片每转动一周， 完成一次“吸附－ 吸氧－氧化分解” 过程。
运行特点：
自然通风供氧，节能； 无污泥膨胀，污泥产量少，为活性污泥法的1/2左右； 对水质、水量变化适应性强，功能稳定可靠，无噪音； 设备容积负荷小，所需场地较大，建设投资较高； 处理有毒挥发性废水时，空气污染重； 适于小规模的废水处理。
环境工程学课后答案
环境工程学（第二版）课后答案绪论环境工程学的发展和内容第一章水质与水体自净第二章水的物理化学处理方法第三章水的生物化学处理方法第五章大气质量与大气污染第六章颗粒污染物控制第七章气态污染物控制第八章污染物的稀释法控制绪论环境工程学的发展和内容0-1名词解释：环境：影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草地、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。
环境问题：全球环境或区域环境中出现的不利于人类生存和发展的现象，均概括为环境问题。
环境污染：由于自然或人为（生产、生活）原因，往原先处于正常状况的环境中附加了物质、能量或生物体，其数量或强度超过了环境的自净能力，使环境质量变差，并对人或其它生物的健康或环境中某些有价值物质产生了有害影响的现象。
污染物质：引起环境污染的物质即为污染物质。
公害：由人为原因引起化学污染物滋事而产生的突发事件通常称为公害。
环境科学：研究人类环境质量及其保护的和改善的科学，其主要任务是研究在人类活动的影响下环境质量的变化规律和环境变化对人类生存的影响，以及改善环境质量的理论、技术和方法。
0-2 试分析人类与环境的关系。
“环境”一词是相对于人类而言的，即指的是人类的环境。
人类与其环境之间是一个有着相互作用、相互影响、相互依存关系的对立统一体。
人类从周围环境中获得赖以生存、发展的空间和条件，同时其生产和生活活动作用于环境，又会对环境产生影响，引起环境质量的变化；反过来，污染了的或受损害的环境也对人类的身心健康和经济发展等造成不利影响。
0-3试讨论我国的环境和污染问题0-4什么是环境工程学？他与其他学科之间的关系怎样？环境工程学应用环境科学、工程学和其它有关学科的理论和方法，研究保护和合理利用自然资源，控制和防治环境污染和生态破坏，以改善环境质量，使人们得以健康、舒适地生存与发展的学科。
环境工程学是环境科学的一个分支，又是工程学的一个重要组成部分。
【4】第三章水的生物化学处理方法(2)
– BOD5容积负荷是普通生物滤池的6-8倍，水力负荷为 普通生物滤池的10倍。
– 使用聚氯乙烯等蜂窝式填料
2020/12/15
2020/12/15
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建设中的生物滤池
2020/12/15
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• 高负荷生物滤池的流程图
2020/12/15
• 塔式生物滤池
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（4）在池内部分充填细小颗粒的填料，通过废水的水 流动力和从底部鼓入的空气，使填料处于流化状态的 生物流化床。 （5）在池内充填粒径小于用于生物滤池的滤料，形成 一定厚度的滤层，废水从池面流下，与滤料接触，在 池底设曝气装置，通过人工曝气与废水相对流充氧的 曝气生物滤池。
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（3）由于转盘反应槽水深小，为保障生物反应时间， 必须设置很多转盘反应槽，导致系统复杂。
（4）由于转盘质量较大，转轴磨损较快，使用寿命 有限，维修更新量大。荷载大，转轴不宜过长，单槽的长 度有限，导致反应槽数量多，维护量大，不易管理。
2020/12/15
四 生物接触氧化法
2020/12/15
2020/12/15
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生物转盘与活性污泥处理系统在各方面的比较
生物转盘
活性污泥
供养方式
通过转盘生物膜上的 附着水层吸收氧，所
用动力小
鼓风曝气或机械曝气 所要动力大
微生物增殖形 式
固着生物膜方式
悬浮方式
生物相的性质 生物相多种多样，食 生物相比较简单，食
形状
物链长
物链短
流入废水浓度 的使用范围
2020/12/15
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《环境工程学》知识要点整理(蒋展鹏、杨宏伟主编-第三版)-普通专升本考试
《环境工程学》知识要点整理蒋展鹏主编第3版普通专升本考试绪论与第一章水质标准和水体净化1、水质是指水和其所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合性质。
水质指标则表示水中杂质的种类、成分和数量，是判断水质是否符合要求的具体衡量标准。
主要分为化学性指标、物理性指标、生物性指标。
2、COD：化学需氧量的简称，指在一定严格的条件下，水中各种有机物质与外加的强氧化剂（如K2Cr2O7、KMmO4）作用时消耗的氧化剂量，结果用氧的mg/L数来表示。
BOD：生物化学需氧量的简称，指在有氧的条件下，水中可分解的有机物由于好氧微生物的作用被氧化分解，这个过程所需要的氧量叫做生物化学需氧量，结果用氧的mg/L数来表示。
3、常用水质标准：《生活饮用水卫生标准》GB 5749—2006、《饮用水净水标准》CJ94-1999 、《地表水环境质量标准》GB 3838-2002 、《废水综合排放标准》GB8978-1996、《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-20024、水体自净：污染物质随污水排入水体后，经过物理的、化学的与生物学的作用，污染物质被分散，分离或分解，最后受污染的水体部分的或完全的恢复原状的现象。
净化机理：1）物理过程：稀释、扩散、挥发、沉淀、上浮等。
2）化学和物理化学过程：中和、絮凝、吸附、络合、氧化、还原等。
3）生物学和生物化学过程：进入水体中的污染物质，被水生生物吸附、吸收、吞食消化等过程，特别是有机物质由于水中微生物的代谢活动而被氧化分解并转化为无机物的过程。
第二章（1-2）水的物理化学处理方法1、格栅：格栅由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。
分类：按格栅形状分：平面格栅、曲面格栅；按栅条间隙分：粗格栅 e=50-100mm、中格栅 e=10-40mm、细格栅 e=3-10mm；按清除方式分：人工清除格栅、机械清除格栅、水力清除格栅。
水的物化处理方法
近年来，随着工业的发展、城市化进程的加快及农用化学品种类和数量的增加，我国大部分城镇饮用水源已受到不同程度的污染。
据相关报道，我国七大水系中I到III类水体占45.1%，IV类和V类水体占22.9%，劣V类水体占32.0%[1]，水源污染加大了水源选择和处理的困难。
饮用水水源中含有的有机污染物导致了“三致物”（致癌、致畸、致突变）的潜在威胁加大，水源水的污染问题日益严重，饮用水的安全问题得到了广泛关注和重视。
饮用水水源的氮磷污染问题也越来越受到人们的关注，氮磷过量导致湖泊等封闭水体富营养化，而水质恶化会增加给水处理的难度，在给水处理中，磷的去除主要通过混凝沉淀和过滤2个工艺阶段进行，通过与混凝剂形成沉淀以及非溶解性的磷形成矾花而被去除[2]，而过量的氨氮通过常规处理难以达到饮用水卫生+就足以使硝化细菌生长繁标准，有研究表明[3]，在供水管网中，0.25mg/L的NH4殖，且硝化细菌在代谢过程中会释放出嗅味；过量的硝态氮会在人胃中还原为亚硝态氮，与胃中的仲胺或酞胺作用形成致癌性物质亚硝胺。
因此，法国和德国规-N）0.5mg/L；荷兰更是严格至0.2 mg/L；我国生活饮用定饮用水中的氨氮（NH3-N为0.5mg/L。
水卫生标准规定NH3微污染水源水一般是指水体受到有机物污染部分水质指标超过地表水环境质量标准（GB3838－2002）III类水体标准的水体[4]。
随着水源水体的富营养化现象不断加重，水体中有机物种类和数量激增以及藻类的大量繁殖，现有常规处理工艺（混凝→沉淀→过滤→消毒）不能有效去除微污染水源水中的有机物、氨氮等污染物，同时液氯很容易与原水中的腐殖质结合产生消毒副产物（DBPs）直接威胁饮用者的身体健康[5-6]，无法满足人们对饮用水安全性的需要；同时随着生活饮用水水质标注的日益严格，微污染水源水处理不断出现新的问题。
因此本文在掌握微污染水源特征以及各种处理对策之后，对其中的生物预处理方法在脱氮技术中的应用进行了探讨。
《环境工程学》第三章水的生物化学处理方法-2
活性污泥法的重要地位
我国的河流97%以上都受到 有机物的污染
1.应用的普遍性： 95%以上的城市污水 35%以上工业废水
2.高效性：SS ，COD、90%以上 3.灵活性 ： 大，中，小水厂
高，中，低负荷 4.连续运行，可自动化 5.工艺(运行方式多样)，功能多样化，
可脱氮，除磷
活性污泥法研究及应用的 现状和发展
可降解 有机物
氧化
1/3 2/3 合成
无机物＋能量
80％
新细胞 物质
20％ 内源代谢
无机物＋能量 残留物质
构成活性污泥三要素
微生物——— 吸附氧化分解作用(污泥) 有机物——— 废水的处理对象 微生物底物(营养) 充足氧气、充分接触————好氧处理的条件
生物絮体形成机理
目前认为絮体是由细菌内源代谢分泌的聚合物在微生物之间起粘 胶剂的作用，因此只有当内源代谢分泌聚合物与微生物成适当比例 才能形成良好的生物絮体。如果微生物增殖率过高，内源代谢分泌 的聚合物不是以粘连吸附新增殖的微生物，就不可能形成良好的絮 体。如果有机物浓度过低，内源代谢产生的聚合物质被微生物当成 食物消耗，则絮体也难以形成。
曝气系统与空 气扩散装置
进水
活性污泥反应器
二沉池
混合液
处理水
来自空压 机的空气
回流污 泥系统
污 泥 井 剩 余 污 泥
1.曝气池：微生物降解有机 物的反应场所
2.二沉池：泥水分离
3.污泥回流：确保曝气池内 生物量稳定
4.曝气：为微生物提供溶解 氧，同时起到搅拌 混合的作用。
活性污泥法处理系统有效运行得基本条件
Δ H
微生物 分解
C 5H 7NO 2 O 2 酶 CO 2 H 2O Δ H(内源呼吸） C xH yO 2 O 2 CO 2 Δ H（呼吸作用）
水的生物化学处理方法
氧（属异养型），少数为厌氧。 常见的有：肉足纲、鞭毛纲、纤毛纲和吸管纲。 原生动物不仅可吞食有机物，游离细菌，降低污水浊
度，还可分泌粘液，促进絮凝。
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环境工程学
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ第三章
后生动物：废水处理中一般不出现，但它消耗细菌和有
机物的能力很强。
综上所述，污水净化主要是细菌，其次是原生动物(细菌
首次捕食者），第三是后生动物（细菌的二次捕食者）。
二、微生物酶可分六大类
氧化还原酶 转移酶 合成酶（前三种属胞内酶在细胞内进行新物质合成及产
能反应） 水解酶（是胞外酶，在微生物的周围介质中分泌的酶，
可将细胞外大分子养分物质转化为一种能迁移 到细胞内的形态） 异构酶 裂解酶
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环境工程学
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环境工程学
第三章
霉菌:真菌种类多，对污水处理有重要作用的主要是霉 菌。
霉菌是腐生或寄生丝状真菌。可分解碳水化合物，脂
肪、蛋白质及其它含氧化合物。大多真菌为好氧、低温繁 殖、pH为２～9。真菌需N为细菌需N的一半左右。
藻类：属单细胞或多细胞有光合作用的自养微生物。 常见有：绿球藻、水网球藻、栅藻和联球藻科。 原生动物：极小可运动的微生物通常为单细胞，大多好
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环境工程学
第三章
（四）活性污泥的净化过程与机理
活性污泥系统对有机物的降解是通过三个阶段完成的。 1、吸附:活性污泥中的生物聚集体，与有机物染污接触 时，能使后者失稳、聚沉并吸附在活性污泥表面。 2、氧化: 活性污泥中的微生物将有机物摄入体内。一部 分有机物被微生物利用，合成新的细胞物质；另一部分发生 分解，使有机物质被分解成CO2和H2O ，并产生能量用于合成 代谢；同时，微生物也进行自身氧化分解（即内源代谢或内 源呼吸）。 废水中有机物充足时，合成占优势，内源代谢不明显； 废水中的有机物缺乏时，微生物内源呼吸（即微生物提供能 量）成为主要方面，图示如下：
环境工程思考题答案
环境工程思考题答案环境工程思考题答案【篇一：环境工程原理(第二版)全部课后答案】第一章绪论1.1简要概述环境学科的发展历史及其学科体系。
解：环境学科是随着环境问题的日趋突出而产生的一门新兴的综合性边缘学科。
它经历了20世纪60年代的酝酿阶段，到20世纪70年代初期从零星的环境保护的研究工作与实践逐渐发展成为一门独立的新兴学科。
环境学科是一门正在蓬勃发展的科学，其研究范围和内涵不断扩展，所涉及的学科非常广泛，而且各个学科间又互相交叉和渗透，因此目前有关环境学科的分支学科还没有形成统一的划分方法。
图1-1是环境学科的分科体系。
环境科学环境工程学环境学科体系环境生态学环境规划与管理图1-1 环境学科体系1.2 简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。
解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。
图1-2是环境工程学的学科体系。
水质净化与水污染控制工程空气净化与大气污染控制工程固体废弃物处理处置与管理环境净化与污染控制技术及原理生态修复与构建技术及原理环境工程学清洁生产理论及技术原理环境规划管理与环境系统工程环境工程监测与环境质量评价物理性污染控制工程土壤净化与污染控制技术废物资源化技术图1-2 环境工程学的学科体系1.3 去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么？解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。
上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。
1.4 空气中挥发性有机物（vocs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么？解：去除空气中挥发性有机物（vocs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。
第三章水的生物化学处理方法
第三章⽔的⽣物化学处理⽅法第三章⽔的⽣物化学处理⽅法本节课重点掌握内容废⽔处理过程中微⽣物种类及功能好氧活性污泥法处理废⽔的机理及⼯艺⽣物膜对有机物降解机理好氧⽣物滤池处理废⽔机理及⼯艺第⼀节废⽔处理微⽣物学的基础1.废⽔处理中微⽣物的种类细菌(bacteria)即原核⽣物，是指⼀⼤类细胞核⽆核膜包裹，只存在拟核区（nuclear region)(或拟核)的裸露DNA的原始单细胞⽣物按营养类型：⾃养型、异养型按⽤氧的能⼒：好氧、厌氧和兼性按16S rDNA序列差异：真细菌、古细菌按形态分为：球菌、杆菌和螺旋菌⽔处理过程中重要功能微⽣物⽆⾊杆菌属（Achromobacter) 产碱杆菌属（Alcaligenes) 芽孢杆菌属（Bacillus)黄杆菌属（Flavobacterium) 假单胞菌属（Pseudomonas)真菌⽔处理中的真菌主要是霉菌，丝状，好氧，对氮素营养要求较低霉菌能够分解碳⽔化合物、脂肪、蛋⽩质及其它含氮化合物具有在较低温度的环境下⽣长繁殖的能⼒适宜⽣存的pH为2－4藻类绿球藻科、⽔⽹藻科、栅藻科和联球藻科藻类都是单细胞或多细胞的具有光合作⽤的⾃养型微⽣物通过光合作⽤放出氧⽓，有利于污⽔的净化原⽣动物能运动的微⽣物,通常为单细胞,多为好氧的异养型,多摄取细菌做营养常见的原⽣动物：⾁⾜纲、鞭⽑纲、纤⽑纲和吸管纲原⽣动物在⽔处理中起指⽰⽣物的作⽤原⽣动物不仅吞⾷部分有机物、游离细菌、降低污⽔浊度，也可以分泌粘液，促进⽣物污泥絮凝后⽣动物轮⾍可以有效地消耗分散的和絮凝的细菌及颗粒较⼩的有机物轮⾍是后⽣动物的典型代表，是好氧⽣物净化过程⾼度有效的指标2. 微⽣物的⽣理学特性2.1 微⽣物的酶微⽣物细胞特有的⼀种蛋⽩质，是具有⾼度专⼀性的有机催化剂，只能对⼀类反应起催化作⽤2.2 微⽣物酶的类氧化还原酶、⽔解酶、转移酶、裂解酶、异构酶和合成酶2.3 酶催化反应的类⽔解、氧化和合成2.4 细胞外酶当基质和细胞合成需要的营养物质不能进⼊细胞时，微⽣物向周围介质中分泌的酶作⽤：将基质或营养物质转化为⼀种能迁移到细胞内部的形态2.5 细胞内酶在细胞内进⾏的新物质合成及产能反应所需要的酶氧化还原酶、转移酶和合成酶等2.6 微⽣物的代谢过程⼀、活性污泥法的基本原理和流程1912年英国⼈Clark and Cage发现对废⽔进⾏长时间曝⽓会产⽣污泥并使⽔质明显改善，其后Arden and Lackett进⼀步研究，发现由于实验容器洗不⼲净，瓶壁留下残渣反⽽使处理效果提⾼，从⽽发现活性微⽣物菌胶团，这种微⽣物群体及它们所依附的有机物质和⽆机物质总称为活性污泥。
《环境工程学》第三章---水的生物化学处理方法-1
一般SV和DO每2~4h测定1次，微生物观察每班1次，其他各项每天1次。
其他项目： （4）反映处理流量的指标：进水量、回流污泥量和剩余污泥量。 （5）反映设备运转状况的项目：水泵、泥泵、鼓风机、曝气机等主要工艺 设备的运行参数，如压力、流量、电流、电压等。
加速曝气法 曝气时间短，仅2~4h，BOD去除率达90％； 利用处于对数增长阶段的微生物来处理废水； 微生物活力强，絮凝性能较差，出水中有机物含量较多；
延时曝气法 曝气时间长，约1-3d； 微生物处于内源代谢阶段，基本上无污泥外排，省去污泥处理设施； 曝气池容积大，曝气时间长，基建费和动力费较高。 适用于要求高，又不便于污泥处理的中小城镇或工业废水处理。
5、氧化沟（循环混合曝气池）
卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟 又称平行多渠形氧化沟，由荷兰DHV公司开发。 应用立式低速表面曝气供氧并推动水流前进，沟深较大，一般为 4.0~4.5m，占地面积小。 在进水区设置了缺氧区，约占氧化沟体积的15%，具有脱氮、除磷 功能。 BOD5、氮、磷去除率分别达95%、90%和50%以上。
可分为： ● 好氧法 ● 厌氧法
或分为： 悬浮生长系统 附着生长系统
第一节 废水处理微生物学基础
微生物分类：自养型、异养型微生物；好氧、厌氧、兼性微生物； 微生物的代谢过程：P225
• 异化作用：能量的生产和获取的生物过程； • 同化作用：细胞组织生产的生物过程。
第二节 好氧悬浮生长处理技术
KLa——氧的总转移系数，h-1； ρs——液体的饱和溶解氧浓度，mg/L； ρL——液体的实际溶解氧浓度，mg/L.
第三章水的生物化学处理方法.doc
第三章水的生物化学处理方法1、水中微生物主要分哪几类？分别简单讨论它们在废水处理过程中所起的作用。
细菌等各类微生物的种类与数量常与污水水质及其处理工艺有密切关系，在特定的污水中，会形成与之相适应的微生物群落。
细菌是单细胞微生物，废水处理设备中出现的细菌种类很多。
对净化污水有重要作用的细菌有无色杆菌属（Achromobacter）、产碱杆菌属、芽孢杆菌属、黄杆菌属、微球菌属及假单胞菌属。
其中假单胞菌属是最具有代表性的污水处理的活性细菌之一，地球上存在的天然有机物都可以为假单胞菌属的细菌所分解。
真菌种类繁多，污水处理中分离出的真菌主要是霉菌。
大多数真菌都是好氧菌，他们具有在温度较低的环境条件下生长繁殖的能力，适宜生存的pH范围是2-9。
藻类都是具有光合作用的自养型微生物，能通过光合作用放出氧气，对污水的净化具有重要的作用。
原生动物是极微小的能运动的微生物，通常为单细胞生物，生物处理中常见的原生动物有肉足纲、鞭毛纲、纤毛纲和吸管纲的动物。
原生动物不仅能吞噬部分有机物、游离细菌，降低污水浑浊度，一些原生动物还能分泌黏液，促进生物污泥絮凝。
当运行条件和处理水质发生变化时，原生动物的种类也随之变化，因此，原生动物能起指示生物的作用。
后生生物在水处理设备中不常出现。
轮虫是后生动物的典型代表，可非常有效的吞食分散和絮凝的细菌及颗粒较小的有机物。
轮虫是好氧生物净化程度的有效指示生物。
在生物处理中，净化污水的第一和主要承担者是细菌，而原生动物是细菌的首次捕食者，后生动物是细菌的二次捕食者。
2、试简单说明活性污泥法净化污水的基本原理。
向生活污水中不断注入空气，维持水中有足够的溶解氧，经过一段时间后，污水中即生成一种絮凝体。
这种絮凝体是有大量繁殖的微生物构成的，易于沉淀分离，使污水得到澄清，这就是“活性污泥”。
微生物和有机物构成活性污泥的主要部分，约占全部活性污泥的70％以上。
活性污泥的含水率一般在98％-99％左右，具有很强的吸附和降解有机物的能力，可以达到处理和净化污水的目的。
第三章水的生物化学处理方法
第三章⽔的⽣物化学处理⽅法第三章⽔的⽣物化学处理⽅法在⾃然环境（⼟壤和⽔体）中，存在着⼤量微⽣物，他们具有氧化分解有机物并将其转化为⽆机物的巨⼤能⼒。
⽔的⽣物化学处理⽅法就是在⼈⼯创造的有利于微⽣物⽣命活动的环境中，使微⽣物⼤量繁殖，提⾼微⽣物氧化分解有机物效率的⼀种⽔处理⽅法。
它主要⽤于去除污⽔中溶解性和胶体性有机物，降低⽔中氮、磷等营养物的含量。
按参与作⽤的微⽣物种类和供氧情况，⽣物化学处理⽅法分为好氧和厌氧两⼤类，分别利⽤好氧微⽣物和厌氧微⽣物分解有机物。
按微⽣物存在状况，⽣物化学处理系统⼜可以分为悬浮⽣长系统和附着⽣长系统两种。
在悬浮⽣长系统中，微⽣物群体在处理设备内呈悬浮状态⽣长，污⽔通过与之接触得到净化；在附着⽣长系统中，微⽣物附着在某些惰性介质上呈膜状⽣长，污⽔流经膜的表⾯⽽得到净化。
⽣物化学处理具有投资省、运转费⽤低、处理效果好、操作简单等优点，在城市污⽔和⼯业废⽔的处理中得到⼴泛的应⽤。
第⼀节废⽔处理微⽣物学基础污泥（activated sludge）可分为好氧活性污泥和厌氧颗粒污泥，不论是哪⼀种，都是由各种微⽣物、有机物和⽆机物胶体、悬浮物构成的结构复杂的⾁眼可见的绒絮状微⽣物共⽣体。
这种共⽣体有很强的吸附和降解有机污染物质的能⼒，可以达到处理和净化污⽔的⽬的。
这些在废⽔⽣物处理过程中，净化污⽔的微⽣物主要是细菌、真菌、藻类、原⽣动物和⼀些⼩型的后⽣动物等。
⼀、废⽔中的微⽣物细菌等各类微⽣物的种类与数量常与污⽔⽔质及其处理⼯艺有密切关系，在特定的污⽔中，会形成与之相适应的微⽣物群落。
微⽣物要不断进⾏繁殖和正常活动，必须拥有必要的能源、碳源和其他⽆机元素。
其中碳是构成微⽣物细胞的主要成分、碳的主要来源是⼆氧化碳和有机物。
如果微⽣物由⼆氧化碳取得组成细胞的碳，就称为⾃养型微⽣物；如果细胞利⽤有机碳进⾏细胞合成，则成为异养型微⽣物。
在废⽔处理过程中，能分解有机物的主要是异养型微⽣物。
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必须设置很多转盘反应槽，导致系统复杂。
（4）由于转盘质量较大，转轴磨损较快，使用寿命 有限，维修更新量大。荷载大，转轴不宜过长，单槽的长 度有限，导致反应槽数量多，维护量大，不易管理。
四 生物接触氧化法
接触氧化法的优点是：容易管理， 耐负荷、水温变动的冲击力强； 剩余污泥量少；比较容易去除难 分解和分解速度快的物质。 接触氧化法的缺点是：滤料间水 流缓慢，接触时间长，水力冲刷 力小，生物膜只能自行脱落；剩 余污泥往往恶化处理水质；动力 费高。
（4）覆盖式厌氧生物塘
（5）固定床厌氧生物膜法
（6）厌氧膨胀床
（7）厌氧流化床 （8）厌氧生物转盘
一、 厌氧法的基本原理
废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物 （包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转
化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化。与好氧过 程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧、碳、 硫、氢等为受氢体。
设计时存在着生产 放大方面的问题：
防堵塞 曝气方法
设备的磨损较固 定床严重，载体颗粒 在湍动过程种会被磨 损变小。
进水配水系统的选用
生物颗粒流失
生物流化床的进展——载体的研究
生物流化床工作性能的提高，关键在于载体的革新
砂质载体虽耐磨但相对密度大（2.65左右），不易流化
颗粒活性炭不耐磨
空心塑料载体：密度略小于水而又耐磨的粒状或近于 粒状（即体积小）的载体
对同类废水，在 相同处理条件下， 其生物膜的呼吸速 率约为活性污泥的 两倍，可见其反应 速率快，微生物的 活性较强。
由于载体颗粒在床 体内处于剧烈运动状 态，气－固－液界面 不断更新，因此传质 效果好，这有利于微 生物随污染物的吸附 和降解，加快了生化 反应速率。
生物流化床的优缺点
生物流化床的主要缺点
三相生物流化床的设计应注意防止气泡在床内合并成大气 泡而影响充氧效率。 减压释放空气充氧 充氧方式 射流曝气充氧 三相流化床设备较简单，操作亦较容易，此外，能耗也较 二相流化床低。
生物流化床的优缺点
生物流化床的主要优点
滤床具有巨大的表 面积容积负荷高， 抗冲击负荷能力强
微生物活性强
传质效果好
生物流化床每单位 体积表面积比其他 生物膜大，单位床 体的生物量很高 （10～14g/L），传 质速度快，废水一 进入床内，很快被 混合稀释。
上图中的bc段：流化层的高度h是随流速上升而增大， 床层压力降△p则基本不随流速改变。
化速度。临界速度值随颗粒的大小、密度和液体的物理性 质而异。
b点的流速vmin是达到流态化的起始速度，称临界流态
液体输送 阶段
当液体流速提高至超过c点后，床层不再保持 流化，床层上部的界面消失，载体随液体从流化床 带出，这阶段称液体输送阶段。在水处理工艺中， 这种床称“移动床”或“流动床”。
N和P的去除能 力 易于产生硝化作用，脱 具有一定的脱氮除磷能 氮及除磷都能够进行 力
不需要污泥回流及调整 需要回流污泥，MLSS MLSS值的调整 MLSS 值应经常加以调整
5、存在的问题
（1）盘片直径有限，池深受限，温度小于8℃时，由 于没有曝气装置，不能加大气量，处理效果几乎为零。故， 冬季出水难以达标。 （2）若遇到对生物有害的废水，生物膜会大面积脱 落，重新培养挂膜周期长，导致出水不达标。 （3）由于转盘反应槽水深小，为保障解机理
废水以液膜状流经生物膜表面， 进行有机物和氧气的传质。 生物膜不断增厚，内部出现厌氧 生物膜脱落，完成更新过程
（1）以碎石、炉渣或人工成型材料为滤料筑成一定厚
度的滤层，废水从池面以滴状流下，借助自然通风充
氧的生物滤池；
（2）在池内充满废水，并连续流入流出，池上安设着
这个阶段主要产生较高级脂肪酸。
碳水化合物、脂肪和蛋白质的水解酸化过程
第二阶段 产氢产乙酸阶段
在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸 被分解转化成乙酸和H2。 第三阶段 产甲烷阶段 产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO2和H2等转化为甲烷。此
过程由两组生理上不同的产甲烷菌完成，一组把氢和二氧化碳
厌氧生物处理是一个依靠三大主要类群的细菌完 成的复杂的微生物学过程。将厌氧消化过程划分为三 个连续的阶段： 第一阶段为水解酸化阶段 第二阶段为产氢产乙酸阶段 第三阶段为产甲烷阶段
第一阶段 水解酸化阶段 复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的 作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细 胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。
—废水处于半静止状态，而微生物则在转动的盘面上；
—转盘40%的面积浸没在废水中，盘面低速转动； —盘面上生物膜的厚度与废水浓度、性质及转速有关，一般 0.1~0.5mm。
3 生物转盘系统的典型工艺流程 （1）生物转盘的布置形式
单轴多级式生物转盘
4、处理特点
转盘上生长的微生物量很大，单位面积转盘上的微生物 量最高可达5mg／cm2，折算成氧化槽(废水槽)混和液浓度 大体为10000～20000mg／L。 BOD5负荷可达10～20g／m2(盘面)· d，转盘水槽容积负 荷达1.5～3.0kg/m3· d；微生物基本处于内源呼吸期，脱落 污泥量少。 生物转盘对冲击负荷的适应力也强。可适应pH值在
上图中的ab段：液体通过床层的压力降△p随空塔速度 v的上升而增加，呈幂函数关系，在双对数坐标图纸上呈 直线。
上图中的b点：液体滤速增大到压力降△p大致等于单 位面积床层重量，固体颗粒间的相对位臵略有变化，床层 开始膨胀，固体颗粒仍保持接触且不流态化。
流化床 阶段
当液体流速大于b点流速，床层不再维持于固定 状态，颗粒被液体托起而呈悬浮状态，且在床层各 个方向流动，在床层上部有一个水平界面，此时由 颗粒所形成的床层完全处于流化态状态，这类床层 称流化床。
4.8～9.5范围内的变化；温度在13～23℃范围内时，对处
理效果影响不大 工作可靠、不易堵塞、污泥不易膨胀、氧利用率高等特
点，适于处理流量小的工业废水。
生物转盘与活性污泥处理系统在各方面的比较
生物转盘 活性污泥
供养方式
微生物增殖形 式 生物相的性质 形状 流入废水浓度 的使用范围
通过转盘生物膜上的 鼓风曝气或机械曝气 附着水层吸收氧，所 所要动力大 用动力小 固着生物膜方式 悬浮方式
试验研究表明，这种工艺尤其适用 于高浓度有机污水的预处理以及低 BOD5值污水的处理，有较好的发展前 景。
几种生物处理系统比表面积和负荷率的比较
几种生物滤床比表面积的比较
滤池形式 普通生物滤池 生物转盘 塔式生物滤池 生物流化床 比表面积/ （m2•m-3） 40~70 100 100 1000 ~ 3000 平均值 50 100 160 2000 大致比值 1 2 3 40 备注 块状滤料，粒径平均8cm左右 以D=3.6m转盘为例 以ø 25蜂窝为例 以粒径1~1.5mm砂粒为例
填料的材料：要求比表面积大、空隙率大、水力阻力小、强
度大、化学和生物稳定性好、能经久耐用。目前常采用的填
料是聚氯乙烯塑料、聚丙烯塑料和环氧玻璃钢等做成的蜂窝 状和波纹板状填料。 这些填料的缺点是：在局部平滑面上生物膜附着较慢，稍有 冲击即剥离，填料之间不具备通道，使水流单调。
生物接触氧化滤池内常用的填料
厌氧生化法与好氧生化法相比具有下列优点： （2）能耗低：厌氧法产生的沼气可作为能源。
（3）负荷高：厌氧法为2～10 kgCOD/m3· d。
（1）既适用于高浓度废水，又适用于中低浓度废水。
（4）剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好。
（5）氮、磷营养需要量少：厌氧法的C:N:P为
100:2.1:0.5
生物接触氧化法填料
接触氧化池反应区的构造
生物填料框架
框 架 与 生 物 填 料
框架与生物填料
挂膜后的网状填料
五、生物流化床
美国Ecolotrol公司 1973—1975年研制 成功的HyFlo生物 流化床
流态化原理
床层的三种状态
固定床阶段
流化床阶段
液体输送阶段
固定床 阶段
当液体以很小的速度流经床层时，固体颗粒处 于静止不动的状态，床层高度也基本维持不变， 这时的床层称固定床。
生物相多种多样，食 生物相比较简单，食 物链长 物链短 只有当固液分离效果 可接受浓度范围大的 良好时，处理水质才 废水 能良好
生物转盘与活性污泥处理系统在各方面的比较
生物转盘
活性污泥
生物量高，生物相多样 水质、水量变动对固液 对水质、水量变 化，对水质、水量变动 分离和污泥性质都有影 动的适应性 的适应性较强 响，因此适应性较差
生物流化床。
（5）在池内充填粒径小于用于生物滤池的滤料，形成
一定厚度的滤层，废水从池面流下，与滤料接触，在
池底设曝气装置，通过人工曝气与废水相对流充氧的
曝气生物滤池。
生物膜法的类型： （1）润壁型生物膜法 废水和空气沿固定的或转
动的接触介质表面的生物膜流过，如生物滤池和生 物转盘等；
（2）浸没型生物膜法
上图中的c点的流速vmax称颗粒带出速度或最大流化 速度。 流化床的正常操作应控制在vmin和vmax之间。
流化床的类型
根据生物流化床的供氧、脱膜和床体结构的 不同，好氧生物流化床主要有两种类型：
两相生物流化床
三相生物流化床
两相生物流化床
三相生物流化床
三相生物流化床是气、液、固三相直接在流化床体内进行生化反应， 不另设充氧设备和脱膜设备，载体表面的生物膜依靠气体的搅动作用， 使颗粒之间剧烈摩擦而脱落。
生物膜载体完全浸没在水
中，通过鼓风曝气供氧。如载体固定，称为接触氧 化法；如载体流化则称为生物流化床。
二、生物滤池
• 高负荷生物滤池
–BOD5容积负荷是普通生物滤池的6-8倍，水力负荷为普