水环境污染控制与治理的

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轮虫 线虫
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D．活性污泥中的其它微生物
在菌胶团上层居住的还有放线菌、真菌。它 们的数量相比较细菌而言要少得多，通常包括 少量的球衣菌、诺卡氏菌、发硫菌、头孢霉、 地霉菌、酵母菌等。 各种微生物与菌胶团细菌构成了稳定的生态 体系，它们之间存在着复杂的相互关系，它们 的种类、数量随营养条件(废水种类、化学组 成、浓度)、温度、供氧、pH等环境条件改变 也在不停的发生着变化。
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废水的好氧生物处理
1 概念： 在有氧的条件下借好氧微生物的作用处 理废水。又叫废水生物处理。
废水 中有 机物
O2
好氧 微生物
无机物，随水排出
微生 物细 胞物 质
有机物充足
微生物增多 菌体死亡
有机物少
与废水 分离
通过物理凝聚作用在沉淀池中沉淀下
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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
MLSS (混合液悬浮固体)
每L活性污泥混合液（ML）中含有多少毫 克恒重的干固体（SS）
或MLVSS (恒重的干挥发性悬浮固体)
在一般的城市污水处理中 ，MLSS保持在 2000~3000mg／L。工业废水生物处理中， MLSS保持在3000 mg／L左右。高浓度的工 业 废 水 生 物 处 理 的 MLSS 保 持 在 3000~5000mg／L。
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曝气池运转好
曝气池运转差
种类
多
少
原
数量
多
少
生
鞭毛虫
少或无
很多（大于 1 万个/ml）
游泳型纤毛 漫游虫多，没有豆形 没有漫游虫，豆形虫、肾
动
虫
虫、肾形虫 形虫多（大于 1 万个/ml）
固着型纤毛
物
虫
多且活跃
畸形，运动迟缓
孢囊
无
有
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如何加以确定？
应对废水处理构筑物中的生物类群进行长期不 间断的镜检观察，掌握本厂正常运行时常见的 而且数量多的种类。
这样可以最大限度的发挥各种方法的长处，并 节约处理时间降低成本。
这一章我们主要介绍污废水生物处理的微生物 的机理。
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第一节 污废水生物处理中的生态系统
一、 种类
（一）根据处理微生物与氧气的关系，分为:
好氧处理和厌氧处理
通常低浓度（COD＜1500mg/L）的有机污染物 废水适合用好氧处理
目前生物处理主要用于水中有机污染物以 及氮磷污染的处理。
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限制：毒物（pH、盐、酸碱、有机毒物等）浓 度不能过高、存在难生物降解物质（多苯环、 过长链聚合物等）
提问：对于这类废水是否就不能用生物法吗？
筛选驯化、重组制造高效降解菌；
先进行物理化学前处理降低难降解及有毒物质 的浓度，然后可进行生物处理。
微生物在设备中呈悬浮状态，与污废水接触使 之净化的方法； 生 物 膜 法——模拟土壤自净
微生物附着于其他物体表面上成薄膜状，与污 废水接触使之净化的方法。
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活性污泥既有好氧活性污泥法，也有厌氧活 性污泥法，生物膜法既有好氧生物膜法也有厌氧 生物膜法。对于污废水的脱氮、脱磷处理必须采 用厌氧法与好氧法相结合的方式才能成功实现。
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20的20/8/微8 生物，这就是典型的好氧活性污泥。
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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。
活性污泥培养初期——鞭毛虫、变形虫
活性污泥培养中期——游泳型纤毛虫、鞭毛虫
活性污泥培养成熟期——固着型纤毛虫：钟虫 及后生动物：轮虫
2）根据原生动物种类判断活性污泥和处理水质的 好与坏。
3）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。
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活性污泥法又叫曝气法，最早由英国人于1914 年创建而来，经过80多年的发展已成为处理有机废 水最主要的方法。是一种应用最广的废水好氧生物 处理技术。（格栅、沉砂、00601.swf）
1. 什么是好氧活性污泥
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。
例如菌胶团本身为原生动物、微型后生动物提供附 着场所；菌胶团中的细菌可以去除毒物、自身作为 动物食料。
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③ 具有指示作用； 通过菌胶团的颜色、透明度、数量、颗粒大
小及结构的松紧程度可衡量好氧活性污泥的性能。
例如新生菌胶团颜色浅、无色透明、结构紧密， 则说明菌胶团生命力旺盛，吸附和氧化能力强， 再生能力强。老化的菌胶团，颜色深，结构松散， 活性不强，吸附和氧化能力差。
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
80●～优90点％：无臭气、时间短。条件适宜可除去BOD5
●缺点：设备复杂 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）
氧化塘（生物塘）法、污水灌溉。
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二、 好氧活性污泥法中的微生物
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B、活性污泥中的原生动物及其作用
活性污泥中原生动物在数量和种类上仅次于细 菌，常见的优势种是纤毛类。它们主要附聚在污 泥表面。其作用在于：
（1）指示作用
（2）净化作用
（3）促进絮凝和沉淀
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（1）指示作用
1）可根据原生动物或微型后生动物的演替及它们 的活动规律判断水质和污（废）水处理程度：
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
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自然界水体的生物自净由于受到溶解氧、 营养平衡、微生物种属及其它生存条件的 限制，净化速度是有限的。
提问：如何利用人工手段提高污废水生物 处理效率？
一是 通过基因工程或人工驯化的手段获得 高效工程菌投加到处理系统中；
二是 改善微生物生长的环境条件，发挥微 生物的最大潜能。
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4．好氧活性污泥中的微生物群落
提问：好氧活性污泥上的微生物是如何分布的？
中心是能起絮凝作用的细菌形成菌胶团，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，习惯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。
（1）原生动物种类的组成。
（2）种类的数量变化
（3）各种群的代谢活力。
以原生动物为指示生物只能起辅助理化分析的 作用。
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（2）原生动物对废水净化的影响
❖①鞭毛虫、肉足虫、纤毛虫可以直接利用水中的有 机物,对水中有机物的净化有一定的积极作用。
❖ ②纤毛虫吞食游离细菌，改善生物处理法出水的 水质。细菌（尤其使游离细菌）本身也是有机污染 物。
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• Ⅱ.溶解氧判断
有些原生动物对水中的 溶解氧变化十分敏感。
如钟虫细胞前端出现气 泡，运动迟缓，说明水 中充氧不足，或溶氧过 高，水质将变坏。反之 则表明溶解氧情况适中 良好
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百度文库
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Ⅲ.曝气池处理效果的判断
➢1 钟虫前端出现气泡——充氧不正常，水质将 变坏。
➢2 原生动物的数量渐减少，直至消失——水质 变坏。原生动物对毒物的敏感性比细菌大。 ➢3 钟虫大量出现——活性污泥已经成熟，充氧 正常。 ➢4 在正常运行的曝气池中，如果固着型纤毛虫 减少，游泳型纤毛虫突然增加——处理效果将 变坏。
提问：游离细 菌转化为原生 动物同样是有 机污染物，净 化何在呢？
3kg
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1kg
CO2+H2O+盐
2kg
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⑶促进絮凝和沉淀
活性污泥颗粒主要是由细菌絮 凝而成，实验证明小口钟虫、累 枝虫和草履虫等纤毛虫能分泌一 些粘性多糖、粘朊，促进生物絮 凝，使它们能够附着在小的絮凝 体上，同时促进絮凝体进一步黏 附细菌使污泥絮体增大。使废水 能在二次沉淀池中很好地沉淀， 改善出水水质
对于高浓度有机污废水（COD≥1500mg/L）用厌 氧处理更为适宜。
提问：为什么过高COD的废水不宜用好氧法？
有机物浓度过高，好氧生物代谢迅速，水中溶解
氧难以即时供应，好氧生物生长受限，很难保证
处202理0/8/8 质量，而厌氧生物则没有这种限制。
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（二）活性污泥法和生物膜法
这是根据微生物在人工水处理设备中微生物所处 状态的不同来进行的划分。 原理 活性污泥法——模拟水体自净
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(一)好氧生物膜中的微生物群落
1. 什么是生物膜？
▪好氧生物膜是由好氧微生物和兼性厌氧微生物
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Ⅱ.快速预报
通常污水处理厂每天 都要对本厂的出水进 行水质监测，若超过 国家规定的标准，就 要及时追查原因，以 求解决。
• 但有些数据当天得不到 如BOD5，根据原生动物 与BOD5的对应关系，则 可以作出快速的判断，
缩短发现问题、解决问 题的时间。
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湖南石油化工厂的曝气池中的有 柄纤毛虫与BOD5统计数据
（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。
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3．好氧活性污泥中微生物的浓度和数量
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(三) 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
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二、好氧生物膜法
好氧生物膜是与活性污泥法并列的一类废水好氧 生物处理技术；
于19世纪末，在研究土壤净化污水的过滤田的基 础上，开发并应用于生产。由于效果不如后来出 现的活性污泥法，一度被长期搁置，60年代以后， 由于新型合成材料的大量生产，生物膜法又获得 了新的发展。
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(1) 菌胶团的功能
①吸附和氧化分解有机物；
菌胶团是细菌的存在形式，细菌占到活性污泥中微 生物总量的99%, 有107~108个/ml ，他们是生物处 理的主力军，一旦菌胶团受到各种因素的影响和破 坏，则活性污泥法对有机物去除率明显下降，甚至 无去除能力。
② 菌胶团对有机物的吸附和分解，为原生动物和 微型后生动物提供了良好的生存环境；
出水BOD5 （mg/l）
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Y=81. 6 - 19.4lgX
20
10
0 103
104 有柄纤毛虫(个/ml)
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③普遍规律
Ⅰ.水质毒物判断
如若发现
群体的纤毛虫缩成一团
钟虫的柄脱落
纤毛虫接合生殖（即有性生殖）、或形成孢囊
表明水中？
存在有毒物质或其他条件如温度、pH等的不 适宜。
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❖生产上常常发现在活性污泥培养初期，一旦处
理系统中出现固着型纤毛虫，随后就可看到活性
污泥2020絮/8/8 体的形成并逐渐增大。
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C、后生动物
主要指轮虫，在活性污 泥系统指是不经常出现 的。因此轮虫的出现是 水质非常稳定的标志。
且由于活性污泥系 统的曝气池中不断人工 充氧和污泥回流，使得 活性污泥中不适合比轮 虫、线虫更大的、生命 周期更长的种群生长， 因此，活性污泥法的生 物链较短。
依据和优越性
①依据 原生动物数量、种类、优势种、个体活 性与污水净化处理的效果有着密切关系，因此原 生动物可以作为净化情况的指示生物，可由它们 对净化处理效果作出预报。
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②优越性 好处何在?
与水质分析及细菌观察、计数相比
Ⅰ 观察测量容易
仅需低倍显微镜即可活体观察。而细菌的观察、分 类、鉴定所需时间较长，不能及时起到预报的作用。 而原生动物与细菌之间存在相互依存的关系，且对 环境的变化比细菌敏感(如氧溶量、pH值等) 。
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生物填料 悬浮型生物填料
投加量 普通接触氧化 水解调节池 好氧或厌氧流化床 好氧或厌生物塘 好氧或厌氧 滤池
反应池体积% 8-13 5
15-25
3-5
40-60
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悬挂型填料 弹性立体填料
网片式立体填料
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生物填料上的生物膜
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