6.2废水的微生物处理(好氧法)
污水的好氧生物处理
污水的好氧生物处理随着城市化的发展，污水成为一大难题。
而作为一种可持续的方法，好氧生物处理越来越成为处理污水的首选方案。
好氧生物处理通过利用微生物来降解有机物质和氮磷等营养物，最终将污水转变为优质的水资源，以此保护环境和人类健康。
本文将对好氧生物处理的原理、类型、工艺和优势进行详细介绍。
一、好氧生物处理的原理好氧生物处理利用氧与有机物质反应的原理来移除污水中的有机物质和营养物。
在好氧条件下，细菌和其他微生物会利用有机物质和氨氮等营养物质作为能量来源和碳源，进而将其转变为二氧化碳和水等不含污染物质的无害物质。
这个过程可以简单的视为有机物质的氧化过程。
此外，好氧生物处理还可以通过混合固液方式来去除固体颗粒，提高水的清洁度。
二、好氧生物处理的类型好氧生物处理主要有两种类型：传统好氧生物处理和活性污泥法。
传统好氧生物处理是将污水引入池中，然后注入氧气。
氧气会刺激微生物菌群分解有机物质，从而将其转化为水和二氧化碳。
活性污泥法又分为好氧污泥法和好氧-厌氧污泥法。
好氧污泥法是将有机物质和氮磷等营养物质混合在一起，再将其注入到好氧生物反应器中。
在这里，微生物会迅速繁殖，消耗有机物质和氮磷等营养物质。
当污水经过反应器的时间足够长后，微生物数量会达到一个峰值，此时污水中的有机物质和氮磷等营养物质的浓度会下降到可以接受的范围。
最终，微生物会沉淀，并被再次注入反应器作为下一轮处理的初始菌苗。
好氧-厌氧污泥法与好氧污泥法类似。
最大的区别在于反应器的内部具有好氧区和厌氧区。
此方法可以更好地控制污水的营养物质浓度，并更好地降低化学需氧量。
三、好氧生物处理工艺好氧生物处理工艺一般包括以下流程：1.预处理在输入反应器前，需要进行预处理，包括过滤、细菌消毒、水解和厌氧治理，以确保反应器内微生物群落平衡。
2.好氧处理阶段在反应器内，注入氧气以滋养好氧菌群。
在好氧条件下，微生物将有机物质分解转换为二氧化碳和水。
3.沉淀阶段处理后的水被放入一个沉淀池，以使栖息在水中的微生物得以沉淀。
废水的生化处理方法
废水的生化处理方法一、引言废水是指在生产、生活和其他活动中产生的含有有害物质的水体。
废水的处理是保护环境、维护生态平衡的重要任务。
生化处理方法是一种常用的废水处理技术，通过利用微生物的代谢能力降解和转化有机物，达到净化废水的目的。
本文将详细介绍废水的生化处理方法及其工艺流程。
二、废水生化处理方法1. 好氧生化处理法好氧生化处理法是利用好氧微生物对废水中有机物进行降解的方法。
其工艺流程主要包括进水、预处理、好氧生化池、沉淀池和出水等几个步骤。
（1）进水：将废水引入处理系统，通过格栅、沉砂池等预处理设备去除大颗粒物质和悬浮物。
（2）预处理：将进水进行初步处理，去除废水中的油脂、悬浮物和大颗粒有机物，以减轻后续处理设备的负荷。
（3）好氧生化池：将预处理后的废水引入好氧生化池，加入适量的氧气和微生物菌种，通过微生物的代谢作用，将废水中的有机物降解为无机物。
（4）沉淀池：将经过好氧生化处理的废水引入沉淀池，通过重力沉淀的作用，使微生物污泥和悬浮物沉淀到池底，净化水体。
（5）出水：经过沉淀后的清水从沉淀池中流出，经过消毒等后续处理，达到排放标准。
2. 厌氧生化处理法厌氧生化处理法是利用厌氧微生物对废水中有机物进行降解的方法。
其工艺流程主要包括进水、预处理、厌氧生化池、沉淀池和出水等几个步骤。
（1）进水：同样将废水引入处理系统，通过预处理设备去除大颗粒物质和悬浮物。
（2）预处理：与好氧生化处理法相同，对进水进行初步处理，去除废水中的油脂、悬浮物和大颗粒有机物。
（3）厌氧生化池：将预处理后的废水引入厌氧生化池，由于池内无氧环境，有机物在厌氧微生物的作用下进行降解。
（4）沉淀池：将经过厌氧生化处理的废水引入沉淀池，通过重力沉淀的作用，使微生物污泥和悬浮物沉淀到池底。
（5）出水：经过沉淀后的清水从沉淀池中流出，经过消毒等后续处理，达到排放标准。
三、废水生化处理方法的优点1. 对有机物的降解效果好：生化处理方法能够有效降解废水中的有机物，使其转化为无害的无机物，减少对环境的污染。
污水生物处理(好氧、厌氧生物处理)
活性污泥法工艺流程
空气
进水 初次沉 淀池
曝气池
出水
二次沉淀池
回流污泥
污 泥
剩余污泥
氧化沟（OD）
1.概念： 氧化沟是一种改良的活性污泥法，其曝气池 呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥混合液在 其中循环流动，因此被称为“氧化沟”，又 称‘‘环形曝气池”。
采用立式表曝机的卡鲁塞尔氧化沟
(英国ASH Vale 污水处理厂)
小结
(厌氧生物处理反应机理图) 不溶性有机物和高分子 溶性有机物
水解阶段 （细菌胞外酶作用）
原酸化阶段和产 乙酸阶段可合并 为一个阶段
小分子溶性有机物
产酸脱氢 （产酸菌作用） 阶段
细菌细胞
挥发酸 (如乙酸)
CO2+H2
其他产物 (如醇类等)
产甲烷阶段 (产甲烷细菌作用)
细菌细胞
CH4+CO2
几种厌氧生物滤池
➢ 要保证污水处理的效果，首先必须有足够数量 的微生物，同时，还必须有足够数量的营养物 质。
好氧生物处理
❖ 传统活性污泥法 ❖ 氧化沟 ❖ 序批式活性污泥法 ❖ 生物滤池、生物转盘 ❖ 流化床
活性污泥法
生物膜法
活性污泥的特征与微生物
①特征 a、形态：在显微镜下呈不规则椭圆状，在水中呈“絮状”。 b、颜色：正常呈黄褐色，但会随进水颜色、曝气程度而变
UASB反应器工作原理
进水 厌氧膨胀床和流化床工艺流程
污水自然生物处理
污水自然生物处理的回顾与前瞻
❖ 污水的自然生物处理已有300多年的历史，但随着经济和社会 的发展，生活污水和工业废水的水质水量发生了很大的变化， “经典式”生态系统的自然净化能力承受不了越来越沉重的 污染负荷。为了解决日益严重的水环境污染问题，出现了以 普通活性污泥法、生物膜法等高效的人工净化技术。但进入 20世纪70年代，严重的世界能源危机，迫使人们又转向研究 节省能源、资源和投资的处理方法。污水的自然生物处理作 为“替代技术”之一受到重视。
微生物污水处理
微生物污水处理微生物污水处理是一种利用微生物来降解和转化污水中有机物的过程。
这种处理方法被广泛应用于工业和城市污水处理厂，能够有效地去除污水中的有机物、氨氮、磷等污染物，使污水达到排放标准。
一、微生物污水处理的原理微生物污水处理是基于微生物的代谢活动来实现的。
在处理过程中，污水中的有机物通过微生物的降解作用被转化为二氧化碳和水，从而达到去除有机物的目的。
微生物主要分为两类：好氧微生物和厌氧微生物。
好氧微生物利用氧气进行代谢，将有机物氧化为二氧化碳和水；厌氧微生物在缺氧环境下进行代谢，将有机物转化为甲烷和二氧化碳。
二、微生物污水处理的工艺流程微生物污水处理普通包括预处理、生化处理和后处理三个阶段。
1. 预处理阶段预处理阶段主要是对污水进行初步的处理，包括去除大颗粒杂质、沉淀悬浮物和调节污水的pH值等。
常用的预处理方法包括格栅过滤、沉淀池和调节池等。
2. 生化处理阶段生化处理阶段是微生物降解有机物的主要阶段，常用的生化处理方法包括活性污泥法、生物膜法和固定床生物反应器等。
- 活性污泥法：活性污泥法是最常用的微生物污水处理方法之一。
它利用好氧微生物降解有机物，通过搅拌将微生物与污水充分接触，形成活性污泥颗粒。
活性污泥颗粒中的微生物通过吸附、吸附和生物化学反应等方式将有机物转化为无机物。
- 生物膜法：生物膜法是利用生物膜上的微生物来降解污水中的有机物。
生物膜可以是自然生长的生物膜，也可以是人工固定在填料上的生物膜。
污水通过生物膜时，有机物被微生物吸附降解，同时生物膜还能够提供附着面积，增加微生物的生物量和降解能力。
- 固定床生物反应器：固定床生物反应器是一种利用填料来固定微生物的生物反应器。
填料可以是塑料、陶瓷、玻璃等材料，具有大的比表面积，能够提供良好的附着环境。
污水通过固定床时，微生物在填料上生长繁殖，并降解污水中的有机物。
3. 后处理阶段后处理阶段主要是对生化处理后的污水进行进一步的处理，以达到排放标准。
污水的好氧生物处理活性污泥法
紊流 p
分
压 或
气体
浓
度
层流
紊流
Pi
ρsO 气膜
ρO 液膜
内表面
液体
0 膜厚
图14-3 气体传递双膜理论简图
(2) 由于气液两相的 主体均处于紊流状态， 其中物质浓度基本上 是均匀的，不存在浓 度差，也不存在传质 阻力，气体分子从气 相主体传递到液相主 体，阻力仅存在于气、 液两层层流膜中。
二
、
活
性
污
泥 法
基
本 流
活性污泥工艺主要由曝气池、曝
程 气装置、二沉池、污泥回流系统和
剩余污泥排放系统组成。
曝气池是由微生物组成的活性污泥 与污水中的有机污染物质充分混合接 触，进而将其吸收并分解的场所，是 活性污泥工艺的核心。
曝气装置的作用:
❖向曝气池供给微生物增长及分解 有机污染物所必需的氧气 ❖进行混合搅拌，使活性污泥与有 机污染物质充分接触
污 泥 1.0021.003 ， 回 流 污 泥 1.0041.006 ； ✓ 颗粒直径：0.020.2 mm； ✓ 比表面积：20100cm2/mL。
§14-2 气体传递原理和曝气池
本节重点
❖双膜理论 ❖影响KLa的因素 ❖机械曝气与鼓风曝气
构成活性污泥法有3个基本要素:
一是引起吸附和氧化分解作用的微生物， 也就是活性污泥； 二是废水中的有机物，它是处理对象，也 是微生物的食料； 三是DO，没有充足的DO，好氧微生物 既不能生存，也不能发挥氧化分解作用。
ρsO——液相中氧的饱和浓度，mg/L； ρO——液相内氧的实际浓度，mg/L。
dm dt
污水处理中的生物法处理工艺
活性污泥法的优缺点
活性污泥法的优点包括处理效果好、适用范围广、能够处理 高浓度有机废水等。同时，活性污泥法具有较高的脱氮除磷 效果，可实现废水的循环利用。此外，活性污泥法技术成熟 ，易于操作和管理。
然而，活性污泥法也存在一些缺点，如需要较高的能耗和曝 气量、对水质和环境条件的变化敏感、可能出现污泥膨胀和 泡沫等问题。此外，活性污泥法的建设和运行成本较高，对 于小型污水处理厂可能不太适用。
实现污水的净化。
生物膜法
生物膜法利用生物膜上的微生物 降解有机物，适用于处理生活污 水和某些工业废水，具有较高的
净化效率和抗冲击负荷能力。
工业废水处理
好氧生物处理
好氧生物处理通过提供充足的氧气， 利用好氧微生物降解有机物，适用于 处理含有易降解有机物的废水。
厌氧生物处理
厌氧生物处理在无氧条件下利用厌氧 微生物将有机物转化为甲烷和二氧化 碳等无害物质，适用于处理高浓度有 机废水。
缺点
处理周期较长、对水质和温度的适应 性较差、可能产生臭气等问题。
05
生物法处理工艺的应用
城市污水处理
城市污水处理
生物法处理工艺在城市污水处理 中广泛应用，通过微生物的代谢 作用，将污水中的有机物转化为 无害的物质，达到净化水质的目
的。
活性污泥法
活性污泥法是城市污水处理中最 常用的生物法处理工艺之一，通 过曝气池中的活性污泥吸附和降 解有机物，再经过沉淀和脱水，
厌氧生物处理法是一种在无氧条 件下，利用厌氧菌或兼性菌对有 机物进行分解的生物处理方法。
厌氧菌通过水解、酸化、产氢产 乙酸和甲烷化等阶段，将有机物 转化为甲烷、二氧化碳和水等。
厌氧生物处理法不需要提供氧气 ，因此能耗较低，同时产生的污
废水的好氧生物处理原理概述
废水的好氧生物处理原理概述
废水的好氧生物处理是指利用氧气作为氧化剂，通过微生物的代谢作用将有机废水中的有机物质降解为无机物的过程。
这种处理方法是通过将废水暴露在空气中，利用微生物将有机物质氧化成二氧化碳和水，从而达到净化水质的目的。
在好氧生物处理中，混合废水首先需要进入曝气池，曝气池中引入空气来为微生物提供氧气。
通过曝气，废水中溶解的氧被氧化微生物利用，有氧呼吸氧化分解有机废物。
在这个过程中，微生物利用废物中的有机物作为碳源和能源，产生二氧化碳和水，并释放出能量维持它们的生存，从而达到废水的净化效果。
好氧生物处理过程中的关键是维持曝气池内氧气浓度的合理水平和微生物的生长条件。
氧气浓度过低会导致微生物无法进行有效的有氧呼吸，氧化效率下降；而氧气浓度过高则会阻碍一些微生物的正常生长。
此外，曝气池内的温度、pH值、微生
物群落等也会影响好氧生物处理的效果。
总的来说，好氧生物处理是一种有效的废水处理方法，通过微生物代谢作用将有机废水中的有机物质降解为无机物质，使废水得到净化。
在实际应用中需要对处理设备和条件进行合理的设计和调控，以达到最佳的处理效果。
抱歉，我无法完成剩余文章。
好氧生物处理污水基础知识
（1）指示性生物的观察：对于某一特定的 污水处理 系统，当活性污泥系统运行正常时，其生物相也基本保持稳定，如果出现变化，则表示活性污泥质量发生了变化，应进一步观察并采取处理措施。微生物的种类繁多，其命名方法也非常复杂。从实际出发，运行人员应熟练掌握活性污泥中最常见的微型指示生物：变形虫、鞭毛虫、草履虫、钟虫、线虫等。这些微生物中的某一种或几种是否占优势以及比例多少，将取决于工艺的运行状态。
培养优良、驯化成熟的生物系统具有较强的耐冲击负荷的能力，但如果pH值在大幅度内变化，则会影响反应器的效率，甚至对微生物造成毒性而使反应器失效，因为pH值的改变可能引起细胞电荷的变化，进而影响微生物对营养物质的吸收和微生物代谢中酶的活性。
综上所述，在生物系统处理废水过程中，应提供微生物最佳的pH值范围，以使其在最优化条件下运行。
F/M=Q?BOD5(每天进入系统中的食料量)/ MLVSS?Va(曝气过程中的微生物量) 式中：Q为进水流量（m3/d）； BOD5为进水的BOD5值（mg/L）；Va为曝气池的有效容积（m3）；MLVSS为曝气池内活性污泥浓度（mg/L）。
6、营养元素。营养元素在工业废水生化处理中作用至关重要。生物培养的微生物按照其细胞组成及代谢性质，在生长繁殖过程中需要一定量的营养元素，主要以氮磷为主。所以工业废水生物培养过程中，需要经常性的投加营养物质，以保证废水中有足够的氮和磷。
⑥F/M（污泥负荷）：指单位重量的活性污泥，在单位时间内要保证一定的处理效果所能承受的有机物量。单位是kgBOD5/kg(MLVSS?d)，通常用F/M表示有机负荷，F（ feed—饲料?）代表食料，即进入系统中的食物量；M代表活性微生物量，即曝气过程中的挥发性固体量。（另：污泥负荷（sludge loading）--- 曝气池 内每公斤 活性污泥 单位时间 负担 的五日 生化需氧量 公斤 数。其 计量单位 通常以kg/(kg·d)表示。）
废水的好氧生化处理实验报告
有机废水的好氧生化处理——SBR生化工艺实验报告一.实验原理SBR是序批式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术。
它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。
尤其适用于间歇排放和流量变化较大的场合。
活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。
活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。
其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。
目前常用的活性污泥法包括普通活性污泥法、完全混合曝气、阶段曝气法、氧化沟及SBR。
本实验介绍的是实验室SBR处理污水。
二.实验目的（1）通过实验准备，了解掌握各种活性污泥法生化处理工艺的基本过程及特点。
在此基础上选择一套设备，进行好氧活性污泥作用下处理有机废水的实验。
（2）掌握生化处理过程COD、DO、BOD的检测分析方法。
（3）通过中试规模装置的示范实验了解所选废水处理工艺过程的操作控制，了解反应器的操作特性。
三.实验步骤3.1实验准备3.1.1设备检查与分工组成实验组，确定实验组成员5人。
对SBR设备进行详细的工艺、设备、管路研究，绘制设备结构图和（或）工艺流程图，确定操作方法，确定实验计划。
3.1.2分析方法准备从国家环保部网站下载打印BOD5、COD Cr、pH、DO等分析方法，操作时随身携带参考。
各类仪器的使用方法及注意事项，进实验室后找指导教师请教。
微生物培养过程的污泥性状检测由上组完成。
3.1.3废水配制由上组完成3.2实验操作3.2.1设备操作方式实验所配SBR为连续流操作工艺，加压生化为批式操作工艺。
由于设备加工选型的局限，目前实验全部采用批式操作。
间歇进水后观察水质随处理时间的变化。
3.2.2活性污泥培养接手设备时需对设备内的活性污泥状况进行观察及测试，如果污泥数量较少、活性不足，则需进行培养。
污水处理中的微生物
污水处理中的微生物一、污水处理中的微生物分类污水处理中的微生物种类很多，主要有菌类，藻类以及动物类。
1、细菌细菌的适应性强，增长速度快。
根据对营养物需求的不同，可将细菌分为自养菌和异养菌两大类。
自养菌利用各种无机物(CO2、HCO3-、NO3-、PO43-等)为营养将其转化为另一种无机物，释放出能量，合成细胞物质，其碳源、氮源和磷源皆为无机物。
异养菌以有机碳作碳源，有机或无机氮为氮源，将其转化为CO2、H2O、NO3-、CH4、NH3等无机物，释放出能量，合成细胞物质。
污水处理设施中的微生物主要是异养菌。
2、真菌真菌包括霉菌和酵母菌。
真菌是好氧菌，以有机物为碳源，生长pH为2-9，最佳pH为5.6。
真菌需氧量少，只有细菌的一半。
真菌常出现于低pH值、分子氧较少的环境中。
真菌丝体对活性污泥的凝聚起到骨架作用，但过多丝状菌的出现会影响污泥的沉淀性能，而引起污泥膨胀。
真菌在污水处理的作用是不可忽视的。
3、藻类藻类是单细胞和多细胞的植物性微生物。
它含有叶绿素，利用光合作用同化二氧化碳和水放出氧气，吸收水中的氮、磷等营养元素合成自身细胞。
4、原生动物原生动物是最低等的能进行分裂增殖的单细胞动物。
污水中的原生动物既是水质净化者又是水质指示物。
绝大多数原生动物属于好氧异养型。
在污水处理中，原生动物的作用没有细菌重要，但由于大多数原生动物能吞食固态有机物和游离细菌，所以有净化水质的作用。
原生动物对环境的变化比较敏感，在不同的水质环境中出现不同的原生动物，所以是水质指示物。
例如，溶解氧充足时钟虫大量出现，溶解氧低于1/L时出现较少，也不活跃。
5、后生动物后生动物是多细胞动物。
在污水处理设施和稳定塘中常见的后生动物有轮虫、线虫和甲壳类的动物。
后生动物皆为好氧微生物，生活在较好的水质环境中。
后生动物以细菌、原生动物、藻类和有机固体为食，它们的出现表明处理效果较好，是污水处理的指示性生物。
二、微生物的代谢微生物的生命过程是营养不断被利用，细胞物质不断合成又不断消耗的过程。
好氧处理工艺
02
03
经过一定时间的曝气后，废水进 入沉淀池，活性污泥与水分离， 清水排出，活性污泥回流至曝气 池。
04
活性污泥法的优缺点
优点
活性污泥法具有处理效果好、适用范围广、能够处理高浓度有机废水等优点。同 时，活性污泥法还具有操作简单、运行稳定、易于管理等优点。
缺点
活性污泥法需要大量的曝气设备，能耗较高；同时，活性污泥法需要定期进行污 泥回流和排放剩余污泥，管理较为复杂；另外，活性污泥法在处理某些特定废水 时可能效果不佳。
处理后的水通过排放口排出，部分水可以回 用或排放至自然水体。
然后进入生物膜反应器，在反应器中，污水 与生物膜接触，有机物被微生物降解。
生物膜需要定期进行反冲洗，以去除老化的 生物膜和积累的悬浮物。
生物膜法的优缺点
优点
生物膜法具有较高的处理效率，能够 处理多种有机物，适用于中、小型污 水处理厂。此外，生物膜法还具有较 低的运行成本和较高的稳定性。
活性污泥是由多种微生物、细菌和原生动物 组成的生物群落，具有很强的吸附和降解有 机物的能力。
活性污泥法的工艺流程
曝气池中的空气由鼓风机提供， 使池内保持好氧状态。
回流的活性污泥中含有大量的微 生物和有机物降解产物，可以作 为微生物的营养源，维持微生物 的生长和代谢。
01
废水首先进入曝气池，与活性污 泥充分混合，进行有机物的吸附 和降解。
举例
活性污泥法包括传统活性污泥法、A2O工艺等；生物膜法包括生物滤池、生物 转盘、生物接触氧化池等。这些方法各有优缺点，应根据不同的水质和水量选 择合适的方法。
02
活性污泥法
活性污泥法的原理
活性污泥法是一种好氧生物处理技术，利用 微生物的代谢作用除去废水中的有机物。
污水生物处理原理及工艺简介
生物膜中的物质迁移：
由于生物膜的吸附作用，在其表面有一层很薄的水层，称之为附着水层。 附着水层内的有机物大多已被氧化，其浓度比滤池进水的有机物浓度低得 多。由于浓度差的作用，有机物会从污水中转移到附着水层中去，进而被 生物膜所吸附。空气中的氧也会进入生物膜。在此条件下，微生物对有机 物进行氧化分解和同化合成，产生的二氧化碳和其它代谢产物一部分溶入 附着水层，一部分到空气中去，污水从而得到净化。
• 细菌
以好氧和兼氧的异养型原核细菌为主。
• 真菌
专性的好氧异养型的多细胞微生物。丝状菌为菌胶团的骨架。
• 原核生物
肉足虫、鞭毛虫、纤毛类是活性污泥中常见的三类原生动物。
钟虫（纤毛）是出水较好的标志。
• 后生动物
轮虫、线虫、寡毛类是活性污泥中常见的后生动物。
轮虫是出水水质好且稳定的标志。
• 活性污泥增长曲线：
定义： 利用微生物的代谢作用除去废水中有机污染物的一种方法叫做污水生物 处理方法，分好氧生物处理法和厌氧生物处理法两种。
特点：1、用生物方法去除水中有机物最经济； 2、90%废水处理工艺属于生物处理工艺； 3、水中氨氮用生物处理方法去除最有效； 4、绝大多数工业废水也是以生物处理方法为主。
处理对象：1、有机物；2、氮；3、磷。
• 组成：
①具有代谢功能的活性的微生物群体（Ma） ②微生物内源呼吸、自身氧化的残留物（Me） 占75% ～ 85% ③被污泥絮体吸附的难降解的有机物（Mi） ④被污泥絮体吸附的难降解的无机物（Mii） 占15% ～ 25%
• 活性污泥中具有代谢功能的活性微生物群体：细菌、真菌、原生动物、
后生动物。其中，细菌发挥讲解有机物的主要作用。
随着微生物的不断繁殖增长，使生物膜的厚 度不断增加，膜的表面吸取营养和溶解氧比较 容易，微生物生长繁殖迅速，形成了好氧微生 物和兼性微生物组成的好氧层（1～2mm）。 在其内部由于营养料和溶解氧的供应条件差， 微生物生长繁殖受到限制，好氧微生物难以生 活，厌氧微生物恢复了活性，形成了厌氧微生 物和兼性微生物组成的厌氧层。厌氧层只有生 物膜达到一定厚度后才能出现，而且随着生物 膜的增厚和外伸变厚，但是有机物主要是在好 氧层内进行。
污水好氧生物处理工艺介绍
节能减排与资源回收
厌氧-好氧组合工艺
降低能耗，回收生物能，减少 温室气体排放。
磷回收
利用生物反应器去除磷，实现 磷资源再利用。
氮回收
通过生物反应器回收氮气，减 少温室气体排放。
污泥减量与资源化
利用污泥厌氧消化或好氧堆肥 实现污泥减量，同时回收能源
或肥料。
智能化与自动化技术的应用
智能控制与优化
利用人工智能和大数据技术优化工艺参数， 提高处理效率。
工业废水处理
工业废水成分复杂，含有多种有毒有害物质，因此需要针 对性地采用好氧生物处理工艺。通过厌氧-好氧联合工艺、 A2O工艺、氧化沟等处理方法，有效去除工业废水中的有 害物质，降低污染物浓度。
案例分析：某化工厂采用A2O工艺处理工业废水，通过调 节厌氧、缺氧、好氧三个阶段的比例和运行条件，实现了 高效去除污染物和稳定运行的目标。
详细描述
生物膜法主要包括滤池、载体和生物膜等部分。污水通过滤池时，与生物膜接 触，有机物被微生物降解。生物膜具有较好的耐冲击负荷能力，可反应器（SBR）工艺
总结词
一种新型的污水好氧生物处理工艺，通过间歇运行反应器，实现污水处理与泥水 分离。
详细描述
SBR工艺的核心是序批式反应器，通过在同一个池子中完成曝气、沉淀、排水等 过程，实现高效、灵活的处理效果。SBR工艺适用于多种类型的污水，尤其适用 于间歇排放的废水，如生活污水、工业废水等。
污水好氧生物处理工艺介绍
目录
CONTENTS
• 引言 • 好氧生物处理工艺原理 • 污水好氧生物处理工艺流程 • 污水处理效果影响因素 • 实际应用与案例分析 • 未来发展方向与挑战
01
CHAPTER
引言
目的和背景
污水生物处理系统中的主要微生物
47
二、参与厌氧生物处理的微生物
不产甲烷细菌和产甲烷细菌相互依赖、相互制约。表现在： 1 不产甲烷细菌未产甲烷细菌提供生长和产甲烷所需的的基质。
不产甲烷细菌的产物氢、二氧化碳、乙酸提供给产甲烷细菌。 产甲烷细菌为厌氧环境有机物分解食物链最后环节。 2 不产甲烷细菌为产甲烷细菌创造适宜的氧化还原条件。
水处理生物学
教师：赵 彬e
第九章 污水生物处理系统中的主要微生物
2
污水生物处理的基本原理
自然界中很多微生物有分解与转化有机物等污染物的能力。 污水生物处理法：利用微生物处理废水的方法。 目前生物处理法主要是用来去除污水中溶解的和胶体的有机污染物质 以及氮、磷等营养物质，亦可用于某些重金属离子和无机盐离子的处理。
一、污水的好氧生物处理
1 概念 在有氧的条件下，借好氧微生物的作用处理污水。 2 污水好氧生物处理作用对象
●溶解的有机物——直接渗入细胞内被吸收
●固体的、胶体的有机物——间接吸收 附在菌体外，由细菌所分泌的胞外酶分解为溶解性物质，
渗入细胞。
7
一、污水的好氧生物处理
3 生物处理原理：能过自身的生命活动——氧化、还原、合成
原因：■低溶氧、低pH值
絮体不稳定、破裂
细菌不凝聚，为游离个体。
■在过度曝气时，紊流剪切絮块成碎块。
2、微小絮体
现象：不会在出水中形成高浓度，可观察到离絮体。
原因：■长泥龄、低有机负荷
29
二、好氧活性污泥法中的微生物
3、 起泡沫（厚、棕色泡沫）
诺卡氏菌属的丝状微生物超量生长，曝气系统的气泡又附着在诺 卡氏菌的菌体上。 温度>18℃，长泥龄（>9天）利于该菌生长。
正常的絮状体的结构有两类：
环境污染物的生物净化方法
• 通过废水与生物膜的相对运动，使废水与生物膜接 触，进行固液两相的物质交换，并在膜内进行有机 物的生物氧化和降解，使废水得到净化，同时，生 物膜内微生物不断得以生长和繁殖。
18
生物膜中的微生物组成
细菌和真菌
• 在生物膜的好气层专性好气的芽孢杆菌占优势； • 在厌气层可见到反硫化弧菌属 • 数量最多的是兼性菌，如假单胞菌属等
12
几种活性污泥法的工艺流程
推流式活性污泥法 完全混合式活性污泥法 短时曝气法（渐减曝气法） 阶段曝气法（多点进水法） 生物吸附法（AB法） 序批式间歇反应器（SBR法） 氧化沟法（Oxidation Ditch） 深水曝气活性污泥法
13
生物吸附法（AB）工艺流程
进水 接触池(吸附阶段)
后生动物）及其代谢和吸附的有机物、无机物组成。
活性污泥的净化反应过程
• 活性污泥系统对有机底物的降解是通过几个阶段和一系列作 用完成的。包括以下阶段：
• ①絮凝和吸附阶段 • ②活性污泥中微生物的代谢和增殖 • ③活性污泥的凝聚、沉淀和浓缩
2
活性污泥中的微生物
形成活性污泥絮状体的细菌——菌胶团细菌
混合液悬浮固体（MLSS）
• 1L曝气池混合液中所含悬浮固体的重量，单位g/L。
混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）
• 1L曝气池混合液中所含挥发性悬浮固体的重量，单位g/L。
污泥沉降比（SV）
• 一定量的混合液静置30分钟后，沉降的污泥体积与原混合液 体积之比，以百分数来表示。
污泥容积系数（SVI）
• 缺点：污泥量增长慢，工艺过程启动时间长；对负荷变化、 毒物敏感；故厌氧处理一般只用于预处理，要使废水达标排 放，还需要进一步处理
污水好氧厌氧处理
二、活性污泥运行方式及工艺流程发展
二、活性污泥运行方式及工艺流程发展
6、完全混合活性污泥法 完全混合活性污泥法的流程和传统法相同，区别是污 水和回流污泥进入曝气池时，立即与池内原先存在的混 合液充分混合。
二、活性污泥运行方式及工艺流程发展
7、A-B法 A-B法（也称为生物吸附——活性污泥法）是两级活 性污泥法的一种形式，整个系统分成负荷不同的A级和B 级，A级污泥负荷高，B级为标准的低负荷活性污泥装置。 A-B法的BOD5和COD的去除率比相应的一般活性污泥法 高，特别是COD的去除率，提高更显著 。
四、有机负荷
在一定范围内，随着有机负荷的提高，产气率趋向下降，而消化器的 容积产气量则增多。 若有机负荷过高，则产酸率将大于用酸（产甲烷）率，挥发酸将累积 而使pH 值下降、破坏产甲烷阶段的正常进行，严重时产甲烷作用停顿， 系统失败，并难以调整复苏。此外，有机负荷过高，则过高的水力负荷 还会使消化系统中污泥的流失速率大于增长速率而降低消化效率。若有 机负荷过低，物料产气率或有机物去除率虽可提高，但容积产气率降低， 反应器容积将增大，使消化设备利用效率降低，投资和运行费用提高。
第二阶段:产氢产乙酸阶段
产氢产乙酸菌把除乙酸、甲烷、甲醇以外的第一阶段产生的中间产物，如 丙酮、丁酸等脂肪酸和醇类等转化成乙酸和氢，并有CO2产生。
第三阶段:产甲烷阶段
产甲烷菌把第一阶段和第二阶段产生的乙酸H2和CO2等转化为甲烷
三阶段理论过程图
厌氧法的影响因素
甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制阶段，因此厌氧反应的各项 影响因素也以对甲烷菌的影响因素为准。
五、厌氧活性污泥
厌氧活性污泥主要由厌氧微生物及其代谢的和吸附的有机物、无 机物组成。厌氧活性污泥的浓度和性状与消化的效能有密切的关系。 性状良好的污泥是厌氧消化效率的基础保证。厌氧活性污泥的性质主 要表现为它的作用效能与沉淀性能，前者主要取决于活微生物的比例 及其对废物的适应性和活微生物中生长速率低的产甲烷菌的数量是否
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膜中所含的微生物数量更高、比表面积 更大。生物膜比活性污泥具有更强的吸 附能力和降解能力，可以吸附和降解污 水中的各种污染物，具有速度快、效率 高的特点。
什么是生物膜？ （Biofilm）
微生物在滤料表面繁殖形成的膜状结构。是一个生态 系统。 结构由两部分组成
附着生物体 液膜
好氧微生物（膜外层）
控制活性污泥丝状膨胀的对策
控制溶解氧：溶解氧浓度一般应控制在2mg/L
以上。 控制有机负荷 活性污泥要保持正常状态， BOD 污泥负荷在 0.2～0.3kg/kgMLSS· d为宜。 改革工艺
北京市高碑店污水处理厂全貌
高碑店污水处理厂的一次沉淀地 （75m×28m×2.5m，共有24个，其出水进曝气 池）
为什么细菌会形成菌胶团？
？
b.
菌胶团的形成机理
粘性多糖的粘着作用
①
很多细菌荚膜相互间粘着时就会形成一个由许多细菌共有的大荚 膜，当细菌进入老龄后，细菌分泌的的粘稠多糖聚合物增多，更 加速了细菌大荚膜的增大，这样就形成了菌胶团的雏形。 活性污泥菌胶团外的纤维丝电镜照片
②
纤维素性质多糖的勾连作用
菌胶团！
(1)
什么是好氧活性污泥
好氧活性污泥是在曝气状态下由多种多样的好氧微生 物和兼性厌氧微生物(兼有少量的厌氧微生物)与污 (废)水中有机的和无机固体物混凝交织在一起，形 成的絮状体或称绒粒。 活性污泥的形成是一种自然现象。 例如，如果向一桶含粪便污水中不断地加入空气，并 持续维持水中的溶解氧，那末经过一段时间后，就会 产生褐色絮花状的泥粒，在显微镜下会看到，污泥里 充满了各种各样的微生物，这就是典型的好氧活性污 泥。 微生物在设备中呈悬浮状态
6.2.1好氧生物处理法Aerobic Biological Treatment
6.2.1.1废水的好氧生物处理概述
(1) 概念： 在有氧的条件下借好氧微生物的作用处理废水。
又叫废水生物处理。
废水中 有机物 O2 无机物，随水排出 有机物充足 微生物 细胞物质 有机物少
好氧 微生物
微生物增多
菌体死亡
(3)好氧活性污泥中的微生物群落
中心是能起絮凝作用的细菌形成的菌胶团，在其 上生长着其他微生物。如酵母菌、霉菌、放线菌、 藻类、原生动物和某些微型后生动物 ( 轮虫及线 虫等)。 A．菌胶团
在微生物学领域里，将动胶菌属形成的细 菌团块称为菌胶团。
在水处理工程领域内，则将所有具有荚膜或粘液 的絮凝性细菌互相絮凝聚集成的菌胶团块都称为 菌胶团。
(4) 好氧活性污泥净化废水的作用机理
好氧活性污泥的净化作用机理见下图好氧活性污泥 吸附和降解
用框图表示见下图
活性污泥净化废水的作用机理
化学营养物 预处理
（一级处理）
生物处理
（二级处理）
曝气池
沉淀池
后处理
净水外排
污泥回流
污泥及余渣消化罐
活性污泥的优势： 泥水分 （1）可以连续反复使用 离良好
6.2.1.3生物膜法Aerobic Biofilm Processes
生物膜法又称固定膜法。是利用微生物群体
附着在固体填料表面而形成的生物膜来处理废水 的一种方法.主要去除废水中溶解的和胶体的有 机污染物。 生物滤池（以此为例）
包括：
生物转盘 生物接触氧化法
生物流化床
微生物为附着型
相对于活性污泥来说，在单位体积生物
厌氧微生物（接触滤料） 附着水层
流动水层
膜内生物不停挖洞，膜多孔。 大量有机物在好氧区被分解。
滤 料
厌氧区增厚使膜脱落，新膜形成
生物膜的基本结构和污染物降解过程
生物膜法的基本流程
生物膜法的类型 生物膜法根据其所用设备不同可分为生物滤 池、塔式滤池、生物转盘、生物接触氧化法 和生物流化床等。
(2) 好氧活性污泥的组成和性质
1）组成 好氧微生物和兼性厌氧微生物(兼有少量的厌氧微生物) 与其上吸附的有机的和无机的固体杂质组成。 2）好氧活性污泥的性质 颜色以棕褐色为佳 黑色说明厌氧、白色说明无机物过 多 含水率在99％左右 密度为1.002~1.006 大小为0.02~0.2mm 比表面积为20~100cm2／mL之间 弱酸性(pH约为6.7) 当进水改变时，对进水pH的变化 有一定的承受能力。
(4) 废水好氧生物处理的方法
活性污泥法★、生物膜法★（生物滤池法、生物转盘法）
稳定塘（生物塘）法、污水灌溉。
6.2.1.2 好氧活性污泥法Activated Sludge Processes
活性污泥法是一种应用最广的废水好氧生物处理技术
什么是活性污泥？ 活性污泥中起主 要作用的是什么 物质？
？
曝气池中形成的污泥（土壤微生物群）！
含有阻止生物降解的表面 活性剂的洗涤剂
温度>18℃，长泥龄（>9天）利于该菌生长。
C
污泥膨胀
概念：活性污泥的性能发生变化，絮块漂浮水面，
比重减轻，随着水流而排出。该异常现象称之。
由丝状细菌和其它丝状微生物大量增殖引起称活性污泥丝
状膨胀。
造成的结果：稀薄污泥回流至曝气池。
出水BOD5升高。
活性污泥丝状膨胀的成因
6.2废水的微生物处理Microbiological Principle of Waste Treatment
我国是水资源不足的国家，人均占有量只有2600m3， 相当于世界人均水量的1/4； 据预测，到21世纪末我国城市用水量将增 加2～3倍。 城市的污水年排放量已达400亿吨，绝大部分未经处 理就直接排入江河湖海，造成水体不同程度的污染。 根据水体自净的原理，人们设计了污水的生物学处理 方法。
与废水 分离
通过物理凝聚作用在沉淀池中沉淀下来。
(2)废水好氧生物处理作用对象 ●溶解的有机物——直接渗入细胞内被吸收 ●固体的、胶体的有机物——间接吸收
附在菌体外，由细菌所分泌的胞外酶分解为溶解 性物质，渗入细胞。
(3) 废水好氧生物处理的优缺点
●优点：无臭气、时间短。条件适宜可除去BOD5 80～90％ ●缺点：设备复杂
高碑店污水处理厂的曝气池（95m×28m×6m， 共有24座，其出水进二次沉淀池）
高碑店污水处理厂的二次沉淀池（直径50m， 有效深度4m，共有24座，其出水达标排放）
高碑店污水处理厂污泥消化池（直径20m， 有效深度25m，共有16座，消化好氧池排放的污 泥，每天可产生沼气近20000m3）
小口钟虫
c. 菌胶团中的细菌
菌胶团中的细菌来源于土壤、水和空气。它们多数 是革兰氏阴性菌，如动胶菌属和丛毛单胞菌属， 它们可占70％，生活污水好氧处理时菌胶团中的主 要细菌见下表
细菌名称 短杆菌属 固氮菌属 亚硝化单胞菌属 假单胞菌属 病原细菌 （偶尔） 细菌名称 微球菌属 黄杆菌属 无色杆菌属 节杆菌属 大肠埃希氏菌
（3）有足够大的孔隙率，使生物膜能随水通过孔 隙流到池底。保证有良好的通风。
（4）适合于生物膜的形成与黏附
（5）有较好的机械强度，不易变形与破碎。
滤料的材料：碎石、卵石、炉渣。
近年使用塑料滤料（聚氯乙稀、聚苯乙烯）
生物滤池的结构
布水系统
作用
是将废水均匀地喷洒在滤料上。 旋转布水器示意图 排水系统 滤床底部，作用是收集、排出处理后的废水 保证滤池通风。
好 氧 分 解
好 氧 微 生 物
污水
厌 氧 分 解
厌 氧 微 生 物
废水生物处理中的一些概念
废水生物处理法：利用微生物处理废水的方法。
根据对氧气的要求 处理废水的微生物 处理构筑物 好氧生物处理 厌氧生物处理ຫໍສະໝຸດ 生物处理单元：处理系统
生态系统：生物与生物、生物与非生物（环境）之间的相
互关系。 各类处理系统中的微生物都为混合培养的微生物系统
起因：污泥絮状体的结构不正常。
A 不凝聚
原因：■低溶氧、低pH值
絮体不稳定、破裂 细菌不凝聚，为游离个体。
■在过度曝气时，紊流剪切絮块成碎块。
现象：污泥在沉淀池中呈悬浮状，高浓度地随水流流出。 B 起泡沫（厚、棕色泡沫）
由“硬”洗涤剂的使用而引起诺卡氏菌属的丝状微生 物超量生长，气泡又附着在诺卡氏菌的菌体上。
(1) 生物滤池 A.结构 三个主要部分
滤床 布水系统 排水系统
池体
滤料
1 旋转布水器
2 滤料 3 集水沟
4 总排水沟
5 渗水装置 生物滤池的结构图
生物滤池的结构
滤料 滤料是生物膜赖以生存的载体。 滤料应具备以下特性： （1）能为微生物的栖息提供大量的表面积。
（2）能使废水以液膜状均匀分布在其表面。
污水的处理分为一级处理和二级处理，有时还
有三级处理。一级处理是预处理 ， 其功能是去 除砂、浮渣、浮油和除去部分悬浮物。 二级处理是去除水中的有机物 。
工业
废水
废水
生活
碳水化合物、 蛋白质、脂 肪、油脂、 有机酸、醇、 醛、酮、酚 碳水化合物
不含氮 物质
蛋白质
脂肪 洗涤剂
含氮 物质
微 生 物 参 与 分 解
，出水 好氧活性污泥由于是由有生命的微生物组成，能自
清澈 我繁殖，且易于分离，而化学药剂只能一次使用， 故活性污泥比化学混凝剂优越。
（2）可以降解水中的溶解性有机物，
这也是物理化学方法难以做到的。
(5) 好氧活性污泥运行中微生物造成的问题
常见故障：二次沉淀池中固液分离（泥水分离）出现问题。
细菌名称 动胶菌属 (优势菌) 丛毛单胞菌属 (优势菌) 产碱杆菌属 (较多) 棒状杆菌属 (较多) 芽孢杆菌属 产气杆菌属