水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理(ppt 82页)
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第九章水环境污染控制与治理 的生态工程及微生物学原理
（2）生物膜面生物 固着型纤毛虫：钟虫、独缩虫、累枝虫属； 游泳型纤毛虫：豆形虫、尖毛虫等。它们是动物中的主要类 群，其优势种随生物膜营养物质和其他环境条件变化而更替 ，可作为水处理的指示生物。能促进滤池净化速度，提高滤 池整体的处理效率。 （3）滤池扫除生物 体形较大的无脊椎动物如轮虫、线虫，环节动物门的瓢
（二）好氧生物膜的培养——挂膜 1、自然挂膜法 将带有自然菌种的工业废水用泵慢速打入空的生物滤池
中，循环3-7天后改为慢速连续进水。在这过程中，废水中
一、好氧活性污泥法
普通活性污泥法是依据水的自净作用原理发展而来的， 是废水生物处理中微生物悬浮在水中的各种方法的统称，
悬浮的微生物群体呈泥花状态(floc) 。一般指需氧活性污
泥过程。
在曝气池中废水与积累的活性污泥充分混合接触， 污染物转移到污泥上，微生物以污染物为养料并从水中 取得氧气生长繁殖(biomass)，某些代谢产物(如二氧化 碳、氨)则进入水中。随后,混合液流过沉淀池,泥水分离， 出水得到处理,污泥则回流到曝气池入口,再次进入过程。
等肉足类。
（3）指示水质变化和运行中出现的问题 形态变化：环境条件恶劣时——形成孢囊；pH超过正常范 围——钟虫纤毛停止摆动，虫体收缩成团。 生殖方式：出现有性生殖时往往预示环境条件变差或种群处 于衰老期。
优势种变化： 高负荷，曝气不足——小鞭毛虫； 水停留时间过短——小的游泳型纤毛虫； 很高负荷及难降解物——小裸变形虫和鞭毛虫； 溶氧不足——阿托氏菌属、扭头虫属和新态虫属 过分曝气——肉足类及轮虫类。
生物转盘:
由水槽和部分浸没于污水中的旋转盘体组成的生物处理 构筑物。盘体表面上生长的微生物膜反复地接触槽中污水和 空气中的氧，使污水获得净化。
水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理(ppt 82页)
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。
22.01.2020
12
(1) 菌胶团的功能
①生物絮凝
②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。
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28
(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
22.01.2020
29
22.01.2020
30
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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17
②优越性 与水质分析及细菌观察、计数相比 好处何在? 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) 。
22.01.2020
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）
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。
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(1) 菌胶团的功能
①生物絮凝
②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。
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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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②优越性 与水质分析及细菌观察、计数相比 好处何在? 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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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）
水环境污染控制和治理微生物原理
式中 C5H7NO2——微生物细胞组织的化学式
水环境污染控制和治理微生物原理
2.微生物的代谢
第三章第一节
内源呼吸或自身氧化：微生物对自身的细胞 物质进行氧化分解，并提供能量。
C 5 H 7 N 2 n 5 O n 2 酶 O 5 n2 C 2 n 2 O H O n3 N H H
废水
格栅
沉砂池
垃圾 处理
沉渣 处理
沉淀池Leabharlann 生物 处理二次 沉淀池
部分污泥回流
三级 处理
一级处理出水
污泥 处理
二级处理出水 三
级
污泥 浓缩
水处
沉渣 理 处理 出
城市废水：生活污水和工业废水组成
mg/l 原水 三级 二级 一级
污染指标 处理程度 一级（预）处理 二级处理 三级处理
SS
COD
BOD
NH4-N TP PH
第九章 水环境污染控制与治理的生态 工程及微生物学原理
第一节 污、废水生物处理中的生态系统 第二节 活性污泥丝状膨胀和丝状膨胀控制对策 第三节 厌氧环境中活性污泥和生物膜的微生物
群落
水环境污染控制和治理微生物原理
第九章 水环境污染控制与治理的生态 工程及微生物学原理
重点掌握：污、废水生物处理中的生态 系统组成、降解污染物机理、厌氧三阶 段理论。
其他微生物吸收或吞食未分解彻底的有机物。
水环境污染控制和治理微生物原理
第三章第一节
3.活性污泥的沉淀分离 泥水分离:在二沉池内进行,泥水分离效果影响出水 水质。若泥水不经分离或分离效果不好,由于活性污 泥本身是有机体,进入自然水体后将造成二次污染。 从沉淀池排出的活性污泥也要进行妥善处理。
水环境污染控制和治理微生物原理
水环境污染控制和治理微生物原理
2.微生物的代谢
第三章第一节
内源呼吸或自身氧化：微生物对自身的细胞 物质进行氧化分解，并提供能量。
C 5 H 7 N 2 n 5 O n 2 酶 O 5 n2 C 2 n 2 O H O n3 N H H
废水
格栅
沉砂池
垃圾 处理
沉渣 处理
沉淀池Leabharlann 生物 处理二次 沉淀池
部分污泥回流
三级 处理
一级处理出水
污泥 处理
二级处理出水 三
级
污泥 浓缩
水处
沉渣 理 处理 出
城市废水：生活污水和工业废水组成
mg/l 原水 三级 二级 一级
污染指标 处理程度 一级（预）处理 二级处理 三级处理
SS
COD
BOD
NH4-N TP PH
第九章 水环境污染控制与治理的生态 工程及微生物学原理
第一节 污、废水生物处理中的生态系统 第二节 活性污泥丝状膨胀和丝状膨胀控制对策 第三节 厌氧环境中活性污泥和生物膜的微生物
群落
水环境污染控制和治理微生物原理
第九章 水环境污染控制与治理的生态 工程及微生物学原理
重点掌握：污、废水生物处理中的生态 系统组成、降解污染物机理、厌氧三阶 段理论。
其他微生物吸收或吞食未分解彻底的有机物。
水环境污染控制和治理微生物原理
第三章第一节
3.活性污泥的沉淀分离 泥水分离:在二沉池内进行,泥水分离效果影响出水 水质。若泥水不经分离或分离效果不好,由于活性污 泥本身是有机体,进入自然水体后将造成二次污染。 从沉淀池排出的活性污泥也要进行妥善处理。
水环境污染控制和治理微生物原理
水环境污染控制与治理的生态工程已微生物原理
活性微生物的分类及作用
（1）细菌：净化污水的第一承担者，即主要承担者
① 异养型原核细菌（107～108个/mL）； ② 特
征：G=20～30min，结合成菌胶团的絮凝体状团粒 （2）真菌：微小的腐生或寄生丝状菌，具有分解有机
物的功能。若大量繁殖则会引起污泥膨胀。
（3）原生动物：肉足虫 、鞭毛虫、纤毛虫等。通过
活性污泥培养成熟 期
钟虫等固着型纤毛 虫、楯纤虫、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
❖ 固着型纤毛虫、轮虫等出现，说明活性污泥正常、出 水水质好；
❖ 草履虫属、眼虫属等出现，说明活性污泥结构松散，出 水水质差；
❖ 线虫出现则说明缺氧。
(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。
进行工程设计时，对于污泥负荷的选择需要考虑预期运行的处理效 率和出水效果、曝气量、泥龄等参数。
低污泥负荷 常规污泥负荷 高污泥负荷
0.1-0.25kgBOD5/kgMLSS·d BOD去除率90～95% 0.3-0.6kgBOD5/kgMLSS·d BOD去除率85～98% 1.0-5.0kgBOD5/kgMLSS·d BOD去除率50～60%
2. 净化作用
❖ 腐生性营养的鞭毛虫通过渗透作用吸收污水 中溶解性有机物；
❖ 动物性原生动物、微型后生动物吞食有机颗 粒和游离细菌及其他微小生物；
3. 有利于减少剩余污泥
❖ 原生动物、微型后生动物的出现，延长了食 物链，减少剩余污泥形成量。
4. 促进絮凝和沉淀作用
❖ 原生动物分泌一定的粘液物协同和促使细菌发生絮 凝作用；
具有很强的吸附、氧化分解有机物的能力。
第9章 水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理
第九章 水环境污染控制与治理的 生态工程及微生物学原理
内容提示
污（废)水有好氧处理和厌氧处理，在这两个生态系统中 活性污泥是其中的工作主体，它们有各自的生物组成、性质， 有自我繁殖的能力，有吸附和生物氧化作用，有絮凝和沉降 作用。活性污泥的主体是细菌菌胶团，原生动物及微型后生 动物有一定的去除有机物的能力，有絮凝作用，主要起指示 污水处理的效果和水体自净程度的作用。其他微生物在其中 起了协同作用。
生物膜的作用与活性污泥一样，因它固着在填料上，它 的最大优点是避免了活性污泥丝状膨胀。
搞好活性污泥和生物膜的驯化和培养是保证污（废）水 处理效果的重要一步。
第一节 污（废）水生物处理中的生态系统 第二节 活性污泥丝状膨胀的成因及控制对策 第三节 厌氧环境中活性污泥和生物膜的微生物群落
第一节 污（废）水生物处理中的生态系统
浮游球衣菌 （Sphaerotilus natans） (少量)
微球菌属 （Micrococcus ） （较多）
微丝菌属 （Microthrix）
(少量)
棒状杆菌属 （richia coli）
黄杆菌属 （Flavobacterium）
产气肠杆菌
2、好氧活性污泥的存在状态
状态：悬浮状态，与污水完全混合。
在完全混合式曝气池中：在完全混合式的曝气池内， 因曝气搅动始终与污(废)水完全混合，总以悬浮状态存在， 均匀分布在曝气池内并处于激烈运动之中。从曝气池的任 何一点取出的活性污泥其微生物群落基本相同。
特点：各点微生物群落基本相同
在推流式曝气池中：在推流式的曝气池内各区段之间 的微生物种群和数量有差异，随推流方向微生物种类依次 增多。而在每一区段中的任何一点，其活性污泥微生物群 落基本相同。
种类：微小的腐生或寄生的丝状菌 净化作用：分解有机物
内容提示
污（废)水有好氧处理和厌氧处理，在这两个生态系统中 活性污泥是其中的工作主体，它们有各自的生物组成、性质， 有自我繁殖的能力，有吸附和生物氧化作用，有絮凝和沉降 作用。活性污泥的主体是细菌菌胶团，原生动物及微型后生 动物有一定的去除有机物的能力，有絮凝作用，主要起指示 污水处理的效果和水体自净程度的作用。其他微生物在其中 起了协同作用。
生物膜的作用与活性污泥一样，因它固着在填料上，它 的最大优点是避免了活性污泥丝状膨胀。
搞好活性污泥和生物膜的驯化和培养是保证污（废）水 处理效果的重要一步。
第一节 污（废）水生物处理中的生态系统 第二节 活性污泥丝状膨胀的成因及控制对策 第三节 厌氧环境中活性污泥和生物膜的微生物群落
第一节 污（废）水生物处理中的生态系统
浮游球衣菌 （Sphaerotilus natans） (少量)
微球菌属 （Micrococcus ） （较多）
微丝菌属 （Microthrix）
(少量)
棒状杆菌属 （richia coli）
黄杆菌属 （Flavobacterium）
产气肠杆菌
2、好氧活性污泥的存在状态
状态：悬浮状态，与污水完全混合。
在完全混合式曝气池中：在完全混合式的曝气池内， 因曝气搅动始终与污(废)水完全混合，总以悬浮状态存在， 均匀分布在曝气池内并处于激烈运动之中。从曝气池的任 何一点取出的活性污泥其微生物群落基本相同。
特点：各点微生物群落基本相同
在推流式曝气池中：在推流式的曝气池内各区段之间 的微生物种群和数量有差异，随推流方向微生物种类依次 增多。而在每一区段中的任何一点，其活性污泥微生物群 落基本相同。
种类：微小的腐生或寄生的丝状菌 净化作用：分解有机物
水环境污染控制与治理的生态工程及微生物原理
一般城市污水处理中，MLSS在2000-3000mg/L， 工业废水在3000 mg/L左右，高浓度工业废水 在3000-5000 mg/L。
1ml好氧活性污泥中的细菌数在107-108个。
显微镜下的活性污泥
第一节 污〔废〕水生物处理中的微生物生态系统 〔续〕
〔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
• 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。
第三节 厌氧生物处理中的微生物群落 〔续〕
甲烷发酵理论与机制〔四阶段理论〕：
第一阶段：水解和发酵性细菌群
将复杂有机物如纤维素、淀粉等水解为单糖后，再酵解为 丙酮酸；将蛋白质水解为氨基酸，脱氨基成有机酸和氨； 将脂类水解为各种低级脂肪酸和醇，如乙酸、丙酸、丁 酸、长链脂肪酸、乙醇、二氧化碳、氢、氨和硫化氢等。
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。
厌氧活性污泥的微生物种类、组成、构造及污泥颗粒等性 质，与厌氧消化处理的效果好坏有很大关系。
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〔PSB〕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%。
第二节 活性污泥丝状膨胀及其控制对策 〔续〕
一 活性污泥丝状膨胀的成因 〔一〕活性污泥丝状膨胀的致因微生物
由于丝状细菌极度生长引起的活性污泥膨 胀称为活性污泥丝状膨胀。活性污泥丝状 膨胀的致因微生物种类很多，常见的有： 诺卡氏菌属、浮游球衣菌、微丝菌属、发 硫菌属、贝日阿托氏菌属等。
1ml好氧活性污泥中的细菌数在107-108个。
显微镜下的活性污泥
第一节 污〔废〕水生物处理中的微生物生态系统 〔续〕
〔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
• 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。
第三节 厌氧生物处理中的微生物群落 〔续〕
甲烷发酵理论与机制〔四阶段理论〕：
第一阶段：水解和发酵性细菌群
将复杂有机物如纤维素、淀粉等水解为单糖后，再酵解为 丙酮酸；将蛋白质水解为氨基酸，脱氨基成有机酸和氨； 将脂类水解为各种低级脂肪酸和醇，如乙酸、丙酸、丁 酸、长链脂肪酸、乙醇、二氧化碳、氢、氨和硫化氢等。
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。
厌氧活性污泥的微生物种类、组成、构造及污泥颗粒等性 质，与厌氧消化处理的效果好坏有很大关系。
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〔PSB〕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%。
第二节 活性污泥丝状膨胀及其控制对策 〔续〕
一 活性污泥丝状膨胀的成因 〔一〕活性污泥丝状膨胀的致因微生物
由于丝状细菌极度生长引起的活性污泥膨 胀称为活性污泥丝状膨胀。活性污泥丝状 膨胀的致因微生物种类很多，常见的有： 诺卡氏菌属、浮游球衣菌、微丝菌属、发 硫菌属、贝日阿托氏菌属等。
第九章 水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理
第3步是其他的微生物吸收或吞食未分解彻 底的有机物。
(三)好氧活性污泥法的几种处理 工艺流程
好氧活性污泥法的处理 工艺很多，常见的有推 流式活性污泥法、完全 混合式活性污泥法、接 触氧化稳定法、分段布 水推流式活性污泥法、 氧化沟式活性污泥法。
(四)氧化塘处理废水机制
1．氧化塘(或氧化沟)的微生物群落
(六)原生动物及微型后生动物的作用
1.指示作用
细菌→植物性鞭毛虫→肉足类(变形虫)→动物 性鞭毛虫→游泳型纤毛虫、吸管虫→固着型纤 毛虫→轮虫
2.净化作用 3.促进絮凝和沉淀作用
由原生动物分泌一定的粘液物协同和促 使细菌发生絮凝作用
(七)好氧活性污泥的培养
生产装置中活性污泥的培养有间歇式曝气 培养和连续曝气培养。
氧化塘(或氧化沟)一般用于三级深度处理。 用以处理生活污水和富含氮、磷的工业废水。 其处机理如下：
有机废水流入氧化塘，其中的细菌吸收水中 溶解氧，将有机物氧化分解为 H2O、CO2、 NH3、NO3-、PO43-、SO42-。细菌利用自身分 解含氮有机物产生的NH3 和环境中的营养物合 成细胞物质。藻类利用H2O和CO2进行光合作 用合成碳水化合物，再吸收NH3和SO42-合成蛋 白质、吸收PO43-合成核酸。并繁殖新藻体。
二、好氧生物膜法
(一)好氧生物膜中的微生物群落
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粘附在 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(废)水的工作主 体。
2．好氧生物膜中的微生物群落及其功能
– 生物膜生物 以菌胶团为主要组分，辅以浮游球衣菌、藻 类等、它们起净化和稳定污、废水水质的功 能。
(三)好氧活性污泥法的几种处理 工艺流程
好氧活性污泥法的处理 工艺很多，常见的有推 流式活性污泥法、完全 混合式活性污泥法、接 触氧化稳定法、分段布 水推流式活性污泥法、 氧化沟式活性污泥法。
(四)氧化塘处理废水机制
1．氧化塘(或氧化沟)的微生物群落
(六)原生动物及微型后生动物的作用
1.指示作用
细菌→植物性鞭毛虫→肉足类(变形虫)→动物 性鞭毛虫→游泳型纤毛虫、吸管虫→固着型纤 毛虫→轮虫
2.净化作用 3.促进絮凝和沉淀作用
由原生动物分泌一定的粘液物协同和促 使细菌发生絮凝作用
(七)好氧活性污泥的培养
生产装置中活性污泥的培养有间歇式曝气 培养和连续曝气培养。
氧化塘(或氧化沟)一般用于三级深度处理。 用以处理生活污水和富含氮、磷的工业废水。 其处机理如下：
有机废水流入氧化塘，其中的细菌吸收水中 溶解氧，将有机物氧化分解为 H2O、CO2、 NH3、NO3-、PO43-、SO42-。细菌利用自身分 解含氮有机物产生的NH3 和环境中的营养物合 成细胞物质。藻类利用H2O和CO2进行光合作 用合成碳水化合物，再吸收NH3和SO42-合成蛋 白质、吸收PO43-合成核酸。并繁殖新藻体。
二、好氧生物膜法
(一)好氧生物膜中的微生物群落
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粘附在 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(废)水的工作主 体。
2．好氧生物膜中的微生物群落及其功能
– 生物膜生物 以菌胶团为主要组分，辅以浮游球衣菌、藻 类等、它们起净化和稳定污、废水水质的功 能。
水环境污染控制与治理的2
如何预防污泥膨胀？
A.设调节池控制高负荷（BOD、毒物）冲击
污 水 厂 一 般 处 理 的 正 常 负 荷 是 0.2~0.3Kg/ （KgMLSS·d）
B. 控制溶解氧
溶解氧浓度必须控制在2mg/L以上。
当水温的变化时，改变水中溶解性有机物的浓度可 以保持溶解氧浓度在2mg/L条件。但在实践中，这 种方法是很难做到的。通常通过提高曝气力度或从 其它角度抑制丝状菌的生长；
2020/3/18
8
(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
2020/3/18
9
2020/3/18
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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。
生物膜生物
生物膜面生物
滤池扫除生物
所处位 置
膜内
膜表面
膜外层
生物组 成
以菌胶团为主要 组分，辅以浮游球 衣菌、藻类等
固着型纤毛虫及 游泳型纤毛虫
轮虫、线虫、寡毛 类的沙蚕、颗体虫
功能 2020/3/18
净化和稳定污、废 水水质
促进滤池净化速 度，提高滤池整体 的处理效率
去除滤池内的污 泥、防止污泥积聚 和堵塞
非丝状菌污泥膨胀与丝状菌污泥膨胀两类
化学营养物
丝状污泥膨胀
生物处理
（二级处理）
球衣菌
曝气池 沉淀池 后处理 净水外排
污泥回流
正常时的活性污泥
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05.09.2020
1
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。
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。
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。
05.09.2020
4
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。
这一章我们主要介绍污废水生物处理的微生物 的机理。
05.09.2020
2
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
对于高浓度有机污废水（COD≥1500mg/L）用厌 氧处理更为适宜。
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。
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。
（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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4．好氧活性污泥中的微生物群落
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05的.09.20微20 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。
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(1) 菌胶团的功能
①生物絮凝
②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。
③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；
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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
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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
05.09.2020Leabharlann 14（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：
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
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。
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。
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。
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
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④ 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。
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05.0理9.202质0 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
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。