一 活性污泥法概述
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般，温度每升高10C ，反应速率会增高1倍；
➢ 细胞内的如蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升或突降并 超过一定限度时，会造成不可逆的破坏； ➢ 最适宜温度 20 30C；
40C 或 10C后，会有不利影响
温度与细菌生物活性之间的关系
性相 对 活
高温带
中温带
好氧细菌 厌氧细菌 厌氧细菌
温度（C）
废水生物处理基本原理
“好氧”：是指这类生物必须在有分子态氧气 （O2）存在的条件下，才能进行正常的生理生 化反应；
——主要包括大部分微生物、动物以及人类；
“厌氧”：是能在无分子态氧存在的条件下，能 进行正常的生理生化反应的生物；
——主要有厌氧细菌、酵母菌等
生物处理法的分类
天然生物处理
生物稳定塘 土地处理系统
1.1.2 生物处理中的重要微生物
真菌（霉菌）： 特点：
1） 能在低温和低pH值的条件生长 2） 在生长过程中对氮的要求较低（1/2） 3） 能降解纤维素。 4） 大多数真菌属于好氧菌。
应用：
1) 处理某些特殊工业废水 2) 固体废弃物的堆肥处理
生物处理中的重要微生物
原生动物：
➢ 原生动物主要以细菌作为食物； ➢ 活性污泥微生物中的原生动物有肉足虫、鞭毛虫和纤毛虫。 ➢ 种属与数量的变化，与出水水质相关，可作为指示生物。
内源呼吸残留物
即废水生物处理中的活性污 泥或生物膜的增长部分，称 为剩余污泥。
O2 净增细胞物质
剩余污泥
多糖、脂蛋白组成 的细胞壁组分和壁
外的粘液层
好氧生物处理中自养微生物的代谢途径
无机代谢产物
少量能量
代谢产物
+ 能量
O2
（N02、NO3、SO42、Fe3+ …）
污水中的无机污染物
(NH3、NO2、H2S、Fe2+…) + 自养菌
活性污泥系统中有毒物质的最高允许浓度：
有毒物质
铜化合物 (以Cu计)
摄取
CO2
氧化
合成
新的细胞物质 （C5H7NO2）
内源呼吸
O2
净增细胞物质
内源呼吸产物 + 能量
（CO2、H2O、NH3、SO42…）
内源呼吸残留物
剩余污泥
二、影响好氧生物处理的主要因素
1）溶解氧（DO）： ➢ 好氧微生物的正常生长与水中溶解氧含量有密切关系—
—好氧生物反应器中，溶解氧约2~4mg/l。 2）水温：是重要因素之一 ➢ 在一定范围内，随着温度的升高， 反应、增殖速率加快。一
生物处理法
人工生物处理
好氧生物处理 厌氧生物处理
活性污泥法 生物膜法 传统厌氧消化 现代高速厌氧反应器
什么是废水生物处理? 废水中的有机污染物或营养元素N、P在污水中作为营养物质被驯 化的微生物摄取、代谢与利用的过程。
废水生物处理的对象主要是： 三大类污染物：
絮凝和去除废水中不可自然沉淀的胶体状有机物 (1nm~100nm)
注：图中的纵标为相对活性，以25C为基准。
影响好氧生物处理的主要因素
3)营养物质：
➢ 微生物细胞组成中，C、H、O、N约占干物质的9097%， ➢ 其余310%为无机营养元素，P 、 S 、 K、Mg、Ca、Na等，
其中主要的有P。 ➢ 微量元素： Fe、Co、Ni、Mo等； 废水的生物处理中：
生活污水一般不需再投加营养物质； 某些工业废水需要投加营养物质：淀粉浆料、尿素、磷酸盐 好氧生物处理，应按BOD5 N P = 100 5 1 投加N和P
细菌——废水生物处理工程中最主要的微生物
根据需氧情况不同： ➢ 好氧细菌、兼性细菌、厌氧细菌；
根据能源、碳源利用情况的不同： ➢ 光合细菌——光能自养菌、光能异养菌； ➢ 非光合细菌——化能自养菌、化能异养菌。
根据生长温度的不同： ➢ 低温菌(10~15 ºC)、中温菌(15 ~45 ºC)、高温菌(>45 ºC)
➢ 在特定的污水中形成与之相适应的微生物群落。 ➢ 在废水处理中，起有机物分解作用的主要是化能异养微生物
一、好氧生物处理的基本生物过程：
分解代谢（又称氧化分解、异化代谢、分解反应）
CHONS
+ O2
CO2 + H2O + NH3 + SO42- ++能量
(有机底物)
合成代谢（也称合成反应、同化作用）
后生动物：
➢ 后生动物以原生动物和细菌作为食物； ➢ 主要的后生动物有轮虫，也可作为指示生物。
生物处理中的重要微生物
活性污泥微生物群体形成的食物链
有机物
分解者 （细菌、真菌）
代谢
营养级
Ⅰ
一次捕食者 二次捕食者 （原生动物） （后生动物）
营养级 Ⅱ
营养级 Ⅲ
➢ 细菌等各类微生物的种类和数量与污水水质及其处理工艺有密切关系。
去除（降解）废水中的溶解性有机物
去除营养元素氮和磷
两大类废水： 生活污水或城市污水 有机工业废水
废水生物处理的主体是微生物
废水生物处理中的重要微生物
非细胞形态的微生物
病毒、噬菌体
细菌
微生物
原核生物 放线菌
细胞形态的微生物 真核生物
蓝藻（蓝细菌） 酵母菌
真菌
霉菌 藻类
原生动物 后生动物
生物处理中的重要微生物
C、H、O、N、S + 能量
Fra Baidu bibliotek内源呼吸（也称细胞物质的自身氧化）
C5H7NO2
微生物对自身的细胞物质进行氧化分解，并提供能量，贯穿于微生物的 整个生命期。
C5H7NO2 + O2
CO2 + H2O + NH3 + SO42- ++能量
各类微生物细胞物质的实验分子式分别是：
细菌：C5H7NO2；真菌：C16H17NO6；藻类：C5H8NO2； 原生动物：C7H14NO3
废水好氧生物处理中异养微生物的代谢途径
无机代谢产物
少量能量
代谢产物
＋ 能量
O2
(CO2、H2O、NH3、SO42-…)
污水中的可 降解有机物
+ 异养微生物
摄取
(1/3) 分解代谢
(2/3) 合成代谢
新细胞物质
（C5H7NO2）
～80%
内源呼吸
～20%
内源呼吸产物 + 能量
(CO2、H2O、NH3、SO42-…)
影响好氧生物处理的主要因素
4）pH值：
➢ 对于一般细菌、放射菌、藻类和原生动物在中性或偏碱性 （6.5～7.5）的环境中生长繁殖最好；
➢ 好氧微生物的最适宜pH在6.58.5之间；
➢ pH 4.5时，真菌将占优势，引起污泥膨胀；
5）有毒物质（抑制物质）
➢ 重金属：蛋白质的沉淀剂（变性；与-SH结合而失活）； ➢ 氰化物； ➢ H2S或硫化物； ➢ 卤族元素及其化合物； ➢ 酚、醇、醛：使蛋白质变性或脱水； ➢ 染料；
➢ 细胞内的如蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升或突降并 超过一定限度时，会造成不可逆的破坏； ➢ 最适宜温度 20 30C；
40C 或 10C后，会有不利影响
温度与细菌生物活性之间的关系
性相 对 活
高温带
中温带
好氧细菌 厌氧细菌 厌氧细菌
温度（C）
废水生物处理基本原理
“好氧”：是指这类生物必须在有分子态氧气 （O2）存在的条件下，才能进行正常的生理生 化反应；
——主要包括大部分微生物、动物以及人类；
“厌氧”：是能在无分子态氧存在的条件下，能 进行正常的生理生化反应的生物；
——主要有厌氧细菌、酵母菌等
生物处理法的分类
天然生物处理
生物稳定塘 土地处理系统
1.1.2 生物处理中的重要微生物
真菌（霉菌）： 特点：
1） 能在低温和低pH值的条件生长 2） 在生长过程中对氮的要求较低（1/2） 3） 能降解纤维素。 4） 大多数真菌属于好氧菌。
应用：
1) 处理某些特殊工业废水 2) 固体废弃物的堆肥处理
生物处理中的重要微生物
原生动物：
➢ 原生动物主要以细菌作为食物； ➢ 活性污泥微生物中的原生动物有肉足虫、鞭毛虫和纤毛虫。 ➢ 种属与数量的变化，与出水水质相关，可作为指示生物。
内源呼吸残留物
即废水生物处理中的活性污 泥或生物膜的增长部分，称 为剩余污泥。
O2 净增细胞物质
剩余污泥
多糖、脂蛋白组成 的细胞壁组分和壁
外的粘液层
好氧生物处理中自养微生物的代谢途径
无机代谢产物
少量能量
代谢产物
+ 能量
O2
（N02、NO3、SO42、Fe3+ …）
污水中的无机污染物
(NH3、NO2、H2S、Fe2+…) + 自养菌
活性污泥系统中有毒物质的最高允许浓度：
有毒物质
铜化合物 (以Cu计)
摄取
CO2
氧化
合成
新的细胞物质 （C5H7NO2）
内源呼吸
O2
净增细胞物质
内源呼吸产物 + 能量
（CO2、H2O、NH3、SO42…）
内源呼吸残留物
剩余污泥
二、影响好氧生物处理的主要因素
1）溶解氧（DO）： ➢ 好氧微生物的正常生长与水中溶解氧含量有密切关系—
—好氧生物反应器中，溶解氧约2~4mg/l。 2）水温：是重要因素之一 ➢ 在一定范围内，随着温度的升高， 反应、增殖速率加快。一
生物处理法
人工生物处理
好氧生物处理 厌氧生物处理
活性污泥法 生物膜法 传统厌氧消化 现代高速厌氧反应器
什么是废水生物处理? 废水中的有机污染物或营养元素N、P在污水中作为营养物质被驯 化的微生物摄取、代谢与利用的过程。
废水生物处理的对象主要是： 三大类污染物：
絮凝和去除废水中不可自然沉淀的胶体状有机物 (1nm~100nm)
注：图中的纵标为相对活性，以25C为基准。
影响好氧生物处理的主要因素
3)营养物质：
➢ 微生物细胞组成中，C、H、O、N约占干物质的9097%， ➢ 其余310%为无机营养元素，P 、 S 、 K、Mg、Ca、Na等，
其中主要的有P。 ➢ 微量元素： Fe、Co、Ni、Mo等； 废水的生物处理中：
生活污水一般不需再投加营养物质； 某些工业废水需要投加营养物质：淀粉浆料、尿素、磷酸盐 好氧生物处理，应按BOD5 N P = 100 5 1 投加N和P
细菌——废水生物处理工程中最主要的微生物
根据需氧情况不同： ➢ 好氧细菌、兼性细菌、厌氧细菌；
根据能源、碳源利用情况的不同： ➢ 光合细菌——光能自养菌、光能异养菌； ➢ 非光合细菌——化能自养菌、化能异养菌。
根据生长温度的不同： ➢ 低温菌(10~15 ºC)、中温菌(15 ~45 ºC)、高温菌(>45 ºC)
➢ 在特定的污水中形成与之相适应的微生物群落。 ➢ 在废水处理中，起有机物分解作用的主要是化能异养微生物
一、好氧生物处理的基本生物过程：
分解代谢（又称氧化分解、异化代谢、分解反应）
CHONS
+ O2
CO2 + H2O + NH3 + SO42- ++能量
(有机底物)
合成代谢（也称合成反应、同化作用）
后生动物：
➢ 后生动物以原生动物和细菌作为食物； ➢ 主要的后生动物有轮虫，也可作为指示生物。
生物处理中的重要微生物
活性污泥微生物群体形成的食物链
有机物
分解者 （细菌、真菌）
代谢
营养级
Ⅰ
一次捕食者 二次捕食者 （原生动物） （后生动物）
营养级 Ⅱ
营养级 Ⅲ
➢ 细菌等各类微生物的种类和数量与污水水质及其处理工艺有密切关系。
去除（降解）废水中的溶解性有机物
去除营养元素氮和磷
两大类废水： 生活污水或城市污水 有机工业废水
废水生物处理的主体是微生物
废水生物处理中的重要微生物
非细胞形态的微生物
病毒、噬菌体
细菌
微生物
原核生物 放线菌
细胞形态的微生物 真核生物
蓝藻（蓝细菌） 酵母菌
真菌
霉菌 藻类
原生动物 后生动物
生物处理中的重要微生物
C、H、O、N、S + 能量
Fra Baidu bibliotek内源呼吸（也称细胞物质的自身氧化）
C5H7NO2
微生物对自身的细胞物质进行氧化分解，并提供能量，贯穿于微生物的 整个生命期。
C5H7NO2 + O2
CO2 + H2O + NH3 + SO42- ++能量
各类微生物细胞物质的实验分子式分别是：
细菌：C5H7NO2；真菌：C16H17NO6；藻类：C5H8NO2； 原生动物：C7H14NO3
废水好氧生物处理中异养微生物的代谢途径
无机代谢产物
少量能量
代谢产物
＋ 能量
O2
(CO2、H2O、NH3、SO42-…)
污水中的可 降解有机物
+ 异养微生物
摄取
(1/3) 分解代谢
(2/3) 合成代谢
新细胞物质
（C5H7NO2）
～80%
内源呼吸
～20%
内源呼吸产物 + 能量
(CO2、H2O、NH3、SO42-…)
影响好氧生物处理的主要因素
4）pH值：
➢ 对于一般细菌、放射菌、藻类和原生动物在中性或偏碱性 （6.5～7.5）的环境中生长繁殖最好；
➢ 好氧微生物的最适宜pH在6.58.5之间；
➢ pH 4.5时，真菌将占优势，引起污泥膨胀；
5）有毒物质（抑制物质）
➢ 重金属：蛋白质的沉淀剂（变性；与-SH结合而失活）； ➢ 氰化物； ➢ H2S或硫化物； ➢ 卤族元素及其化合物； ➢ 酚、醇、醛：使蛋白质变性或脱水； ➢ 染料；