《環(huán)境生物學(xué)》教材配套PPT教學(xué)電子課件

《環(huán)境生物學(xué)》教材配套PPT教學(xué)電子課件,環(huán)境生物學(xué),環(huán)境,生物學(xué),教材,配套,PPT,教學(xué),電子,課件 第六章 廢水生物處理中的微生物及水體污染的指示生物廢水廢水工業(yè)工業(yè) 廢水廢水生活生活 污水污水碳水化合物、碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂蛋白質(zhì)、脂肪、油脂、肪、油脂、有機(jī)酸、醇、有機(jī)酸、醇、醛、酮、酚醛、酮、酚碳水化合物碳水化合物 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 脂肪脂肪 洗滌劑洗滌劑含氮含氮 物質(zhì)物質(zhì)不含氮不含氮 物質(zhì)物質(zhì)微微生生物物參參與與分分解解好好氧氧微微生生物物 好好氧氧分分解解厭厭氧氧微微生生物物 厭厭氧氧分分解解第一節(jié) 不含氮有機(jī)物的分解不含氮有機(jī)物：不含氮有機(jī)物：碳水化合物、脂肪、酚、醛、酮、某些有機(jī)酸碳水化合物、脂肪、酚、醛、酮、某些有機(jī)酸 烴、合成洗滌劑。烴、合成洗滌劑。一一 碳水化合物的分解碳水化合物的分解單糖：葡萄糖單糖：葡萄糖 二糖：蔗糖、乳糖、麥芽糖二糖：蔗糖、乳糖、麥芽糖 多糖：淀粉、纖維素、半纖維素多糖：淀粉、纖維素、半纖維素1 葡萄糖葡萄糖：CO2+H2O 細(xì)菌、酵母菌細(xì)菌、酵母菌2 二糖二糖：葡萄糖葡萄糖 CO2+H2O 細(xì)菌、酵母菌細(xì)菌、酵母菌3 淀粉淀粉（紡織、印染工業(yè)廢水）（紡織、印染工業(yè)廢水）曲霉、毛霉、根霉曲霉、毛霉、根霉（C6H10O5）n葡萄糖葡萄糖淀粉酶淀粉酶麥芽糖麥芽糖麥芽糖酶麥芽糖酶4 纖維素纖維素（印染、造紙業(yè)）（印染、造紙業(yè)）（菌見(jiàn)書(shū)）（菌見(jiàn)書(shū)）（C6H10O5）n葡萄糖葡萄糖纖維酶纖維酶纖維二糖纖維二糖纖維二糖酶纖維二糖酶5 半纖維素半纖維素（人造纖維業(yè)、造紙業(yè)）（人造纖維業(yè)、造紙業(yè)）半纖維素半纖維素多縮糖酶多縮糖酶單糖和糖醛酸單糖和糖醛酸CO2、H2O 等等洗毛、肉類(lèi)加工、生活污水洗毛、肉類(lèi)加工、生活污水熒光桿菌、綠濃桿菌、靈桿菌等熒光桿菌、綠濃桿菌、靈桿菌等脂肪脂肪脂肪酶脂肪酶甘油甘油脂肪酸脂肪酸簡(jiǎn)單的酸簡(jiǎn)單的酸+CO2+CH4CO2+H2O二二 脂肪的轉(zhuǎn)化脂肪的轉(zhuǎn)化煉焦、石油、煤氣煉焦、石油、煤氣酚為較重要的一種，對(duì)人、畜、水生生物有毒，酚為較重要的一種，對(duì)人、畜、水生生物有毒，必須處理。必須處理。分解酚的細(xì)菌：食酚假單胞菌、解酚假單胞菌分解酚的細(xì)菌：食酚假單胞菌、解酚假單胞菌酚酚O2CO2+H2O生物法已經(jīng)廣泛用于含酚工業(yè)廢水的處理生物法已經(jīng)廣泛用于含酚工業(yè)廢水的處理三三 芳香族化合物的轉(zhuǎn)化（苯的衍生物）芳香族化合物的轉(zhuǎn)化（苯的衍生物）甲烷假單胞菌、青霉、頭孢霉、甲烷極毛桿菌可甲烷假單胞菌、青霉、頭孢霉、甲烷極毛桿菌可以分解烷烴。用于天然氣的勘探。以分解烷烴。用于天然氣的勘探。2O2+CH4 CO2+2H2O 重要作用作用：重要作用作用：（1）勘探天然氣）勘探天然氣 （2）石油脫蠟（酵母菌、細(xì)菌）石油脫蠟（酵母菌、細(xì)菌）四四 烴類(lèi)化合物的轉(zhuǎn)化烴類(lèi)化合物的轉(zhuǎn)化第二節(jié) 含氮有機(jī)物的分解廢水中的含氮有機(jī)物：蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素、胺類(lèi)、廢水中的含氮有機(jī)物：蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素、胺類(lèi)、硝基化合物等。硝基化合物等。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)（屠宰場(chǎng)、生活污水、制革業(yè)等）（屠宰場(chǎng)、生活污水、制革業(yè)等）尿素尿素一一 氮的循環(huán)氮的循環(huán) 二二 蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化 三三 尿素的轉(zhuǎn)化尿素的轉(zhuǎn)化一 氮的循環(huán)自然界中自然界中除植物利用除植物利用無(wú)機(jī)氮轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)氮無(wú)機(jī)氮轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)氮外外，其它各轉(zhuǎn)變過(guò)程，其它各轉(zhuǎn)變過(guò)程均由微生物作用均由微生物作用氨化作用氨化作用 硝化作用硝化作用 反硝化作用反硝化作用硝化作用硝化作用反反硝硝化化作作用用氨氨化化作作用用生物體有機(jī)酸生物體有機(jī)酸NO3-NH4+NO2-NON2O大氣大氣 N2同化作用同化作用氨化作用氨化作用硝化作用硝化作用硝化硝化作用反反硝硝化化作作用用生物固氮生物固氮同化作用同化作用還原作用還原作用二 蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化R-CH-COOHNH2R代表不同的基團(tuán)代表不同的基團(tuán)氨基酸氨基酸（一）蛋白質(zhì)的氨化（一）蛋白質(zhì)的氨化氨化作用氨化作用：由有機(jī)氮化物轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮的過(guò)程（：由有機(jī)氮化物轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮的過(guò)程（NH3、NH4+）肽肽蛋白酶蛋白酶 水解水解肽酶肽酶 水解水解蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)氨基酸氨基酸v 1 1 蛋白質(zhì)初步水解成氨基酸蛋白質(zhì)初步水解成氨基酸v 2 2 氨基酸脫氨基產(chǎn)生氨氨基酸脫氨基產(chǎn)生氨水解脫氨、氧化脫氨、還原脫氨水解脫氨、氧化脫氨、還原脫氨（1）水解脫氨（產(chǎn)生氨、羥基酸、醇）RCHNHRCHNH2 2COOH+HCOOH+H2 2O ORCH(OH)COOH+NHRCH(OH)COOH+NH3 3RCHNHRCHNH2 2COOH+HCOOH+H2 2O ORCHRCH2 2OH+COOH+CO2 2+NH+NH3 3（2 2）氧化脫氨基（產(chǎn)生氨、脂肪酸或酮酸）氧化脫氨基（產(chǎn)生氨、脂肪酸或酮酸）RCHNHRCHNH2 2COOH+OCOOH+O2 2RCOOH+CORCOOH+CO2 2+NH+NH3 3（3 3）還原脫氨基（產(chǎn)生氨、脂肪酸）還原脫氨基（產(chǎn)生氨、脂肪酸）RCHNHRCHNH2 2COOH+2HCOOH+2H+RCHRCH2 2COOH+NHCOOH+NH3 3RCHNHRCHNH2 2COOH+2HCOOH+2H+RCHRCH3 3+CO+CO2 2+NH+NH3 3氨化細(xì)菌：參與氨化作用的細(xì)菌。氨化細(xì)菌：參與氨化作用的細(xì)菌。好氧性：熒光假單胞菌、靈桿菌好氧性：熒光假單胞菌、靈桿菌 厭氧性：腐敗梭菌厭氧性：腐敗梭菌 兼性菌：變形桿菌。兼性菌：變形桿菌。問(wèn)題：參加的有哪些微生物呢？問(wèn)題：參加的有哪些微生物呢？（二）硝化作用（Nitrification）1 1 硝化作用概念硝化作用概念 在有在有氧氣氧氣時(shí)，微生物將時(shí)，微生物將氨氨氧化為氧化為硝酸硝酸的作用的作用2 2 參加硝化作用的微生物參加硝化作用的微生物 硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌亞硝酸細(xì)菌亞硝酸細(xì)菌硝酸細(xì)菌硝酸細(xì)菌兩類(lèi)細(xì)菌相伴而生，作用相連。兩類(lèi)細(xì)菌相伴而生，作用相連。硝化細(xì)菌的特性：硝化細(xì)菌的特性：（1）革蘭氏陰性菌，不生芽孢）革蘭氏陰性菌，不生芽孢 （2）強(qiáng)好氧性）強(qiáng)好氧性 （3）中性或堿性環(huán)境。不能在強(qiáng)酸環(huán)境生活。）中性或堿性環(huán)境。不能在強(qiáng)酸環(huán)境生活。（4）對(duì)毒物敏感。很少的錳對(duì)其有毒害。）對(duì)毒物敏感。很少的錳對(duì)其有毒害。問(wèn)題：?jiǎn)栴}：硝化細(xì)菌有哪些特硝化細(xì)菌有哪些特性性？3 3 硝化作用的過(guò)程硝化作用的過(guò)程（1 1）亞硝酸形成階段）亞硝酸形成階段2 2NHNH3 3+3O+3O2 2亞硝酸細(xì)菌亞硝酸細(xì)菌2 2HNOHNO2 2+2H+2H2 2O+ATPO+ATP亞硝酸細(xì)菌亞硝酸細(xì)菌：亞硝酸單胞菌屬、亞硝酸球菌屬：亞硝酸單胞菌屬、亞硝酸球菌屬 亞硝酸螺菌屬、亞硝酸葉菌屬亞硝酸螺菌屬、亞硝酸葉菌屬（2 2）硝酸形成階段硝酸形成階段2HNO2+O22HNO2+O2硝酸細(xì)菌硝酸細(xì)菌2HNO2HNO3 3+ATP+ATP硝酸細(xì)菌硝酸細(xì)菌：硝酸桿菌屬、硝酸刺菌屬、硝酸球菌屬：硝酸桿菌屬、硝酸刺菌屬、硝酸球菌屬HNOHNO2 2毒性很強(qiáng)，累積起來(lái)對(duì)植物有毒害。毒性很強(qiáng)，累積起來(lái)對(duì)植物有毒害。HNOHNO3 3是植物吸收利用的有效氮素養(yǎng)料。是植物吸收利用的有效氮素養(yǎng)料。4 硝化作用進(jìn)行的條件硝化作用進(jìn)行的條件O2 NH3 堿性物質(zhì)（中和產(chǎn)生的亞硝酸和硝酸）堿性物質(zhì)（中和產(chǎn)生的亞硝酸和硝酸）不需有機(jī)物存在不需有機(jī)物存在蛋白質(zhì)最終被氧化成：蛋白質(zhì)最終被氧化成：CO2、H2O、HNO3、H2SO4（三）反硝化作用（Denitrification）概念概念：硝酸鹽硝酸鹽在通氣不良環(huán)境中在通氣不良環(huán)境中（缺氧）（缺氧），被，被 反硝化細(xì)菌還原成反硝化細(xì)菌還原成NONO2 2或或 N N2 2的過(guò)程。的過(guò)程。1 1 反硝化過(guò)程反硝化過(guò)程C C6 6H H1212O O6 6+4NO4NO3 3-6H6H2 20+6CO0+6CO2 2+2+2N N2 2+ATP+ATP缺氧缺氧N N2 2NONO3 3-NONO2 2-NONON N2 2O O反硝化細(xì)菌反硝化細(xì)菌2 2 反硝化作用的微生物反硝化作用的微生物 類(lèi)型型 含有反硝化含有反硝化細(xì)菌種的一些屬菌種的一些屬有機(jī)有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型養(yǎng)型 假假單胞菌屬、胞菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、芽堿桿菌屬、芽孢桿菌屬、桿菌屬、土壤桿菌屬、黃桿菌屬、芽生桿菌屬、土壤桿菌屬、黃桿菌屬、芽生桿菌屬、鹽桿菌屬、慢生根瘤菌屬桿菌屬、慢生根瘤菌屬 化能無(wú)機(jī)化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型養(yǎng)型 硫桿菌屬、硫微螺菌屬、硫桿菌屬、硫微螺菌屬、亞硝化硝化單胞菌屬胞菌屬 光能光能營(yíng)養(yǎng)型養(yǎng)型 紅假假單胞菌屬胞菌屬 混合型混合型 副球菌屬、布副球菌屬、布蘭漢氏菌屬、奈氏球菌屬氏菌屬、奈氏球菌屬反硝化細(xì)菌反硝化細(xì)菌：進(jìn)行反硝化作用的微生物。：進(jìn)行反硝化作用的微生物。5050多屬。多屬。兼性菌兼性菌。反硝化細(xì)菌的部分屬群反硝化細(xì)菌的部分屬群3 反硝化作用發(fā)生的條件反硝化作用發(fā)生的條件NO3-有機(jī)物質(zhì)存在有機(jī)物質(zhì)存在 氧氣氧氣 0.5 mg/L二 尿素的轉(zhuǎn)化尿素尿素：人畜尿液的主要含氮有機(jī)物。含氮：人畜尿液的主要含氮有機(jī)物。含氮47%47%。尿酸尿酸：尿液中的組成成分。水解成尿素。：尿液中的組成成分。水解成尿素。O=CO=C NHNH2 2NHNH2 2+H+H2 2O O脲酶脲酶(NH(NH4 4)2 2COCO3 32NH2NH3 3 +CO+CO2 2+H+H2 2O O參加者：尿素細(xì)菌（好氧）。參加者：尿素細(xì)菌（好氧）。第三節(jié) 無(wú)機(jī)元素的轉(zhuǎn)化硫的轉(zhuǎn)化硫的轉(zhuǎn)化 磷的轉(zhuǎn)化磷的轉(zhuǎn)化 鐵的轉(zhuǎn)化鐵的轉(zhuǎn)化一一 硫的轉(zhuǎn)化硫的轉(zhuǎn)化硫化作用硫化作用：有氧有氧時(shí)，微生物將時(shí)，微生物將H2S氧化成氧化成硫磺、硫酸硫磺、硫酸。反硫化作用反硫化作用：無(wú)氧無(wú)氧時(shí)，微生物將時(shí)，微生物將硫酸硫酸還原成還原成H2S。作用作用：產(chǎn)生的硫酸腐蝕構(gòu)筑物。：產(chǎn)生的硫酸腐蝕構(gòu)筑物。H2S有臭味。有臭味。二二 磷的轉(zhuǎn)化磷的轉(zhuǎn)化1 不溶性無(wú)機(jī)磷酸鹽轉(zhuǎn)化成可溶性磷酸鹽。不溶性無(wú)機(jī)磷酸鹽轉(zhuǎn)化成可溶性磷酸鹽。Ca3（PO4）2 CaHPO4（1）Ca3（PO4）2+2CO2+2H2O 2CaHPO4+Ca（HCO3）2（2）Ca3（PO4）2+2HNO3 2CaHPO4+Ca（NO3）2（3）Ca3（PO4）2+H2SO4 2CaHPO4+CaSO42 有機(jī)磷化物有機(jī)磷化物 磷酸鹽磷酸鹽 解磷大芽孢桿菌解磷大芽孢桿菌 蠟質(zhì)芽孢桿菌蠟質(zhì)芽孢桿菌 霉?fàn)钛挎邨U菌霉?fàn)钛挎邨U菌三 鐵的轉(zhuǎn)化1 鐵化物的氧化和沉淀鐵化物的氧化和沉淀O2 Fe2+Fe3+鐵細(xì)菌鐵細(xì)菌2 鐵化物的還原和溶解鐵化物的還原和溶解Fe3+Fe2+缺氧缺氧第四節(jié) 廢水生物處理中的微生物一一 廢水處理中的幾個(gè)概念廢水處理中的幾個(gè)概念 二二 廢水的好氧生物處理廢水的好氧生物處理 三三 廢水的厭氧生物處理廢水的厭氧生物處理 四四微生物的脫氮除磷微生物的脫氮除磷 五五用生物法處理廢水對(duì)水質(zhì)的要求用生物法處理廢水對(duì)水質(zhì)的要求本節(jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容v廢水生物處理法廢水生物處理法：利用微生物處理廢水的方法。：利用微生物處理廢水的方法。根據(jù)對(duì)氧氣的要求根據(jù)對(duì)氧氣的要求好氧生物處理好氧生物處理 厭氧生物處理厭氧生物處理v生物處理單元：生物處理單元：處理廢水的微生物處理廢水的微生物 處理構(gòu)筑物處理構(gòu)筑物處理系統(tǒng)處理系統(tǒng)v 生態(tài)系統(tǒng)：生態(tài)系統(tǒng)：生物與生物與生物生物、生物與、生物與非生物（環(huán)境）非生物（環(huán)境）之間的相之間的相 互關(guān)系?；リP(guān)系。各類(lèi)處理系統(tǒng)中的微生物都為各類(lèi)處理系統(tǒng)中的微生物都為混合培養(yǎng)的微生物系統(tǒng)混合培養(yǎng)的微生物系統(tǒng)，一 廢水生物處理中的一些概念二 廢水的好氧生物處理1 概念：概念：在在有氧有氧的條件下借的條件下借好氧微生物好氧微生物的作用處理廢水。的作用處理廢水。又叫又叫廢水生物處理廢水生物處理。廢水中廢水中 有機(jī)物有機(jī)物好氧好氧 微生物微生物無(wú)機(jī)物，隨水排出無(wú)機(jī)物，隨水排出微生物微生物 細(xì)胞物質(zhì)細(xì)胞物質(zhì)有機(jī)物充足有機(jī)物充足微生物增多微生物增多有機(jī)物少有機(jī)物少菌體死亡菌體死亡與廢水與廢水 分離分離O2通過(guò)物理凝聚作用在沉淀池中沉淀下來(lái)通過(guò)物理凝聚作用在沉淀池中沉淀下來(lái)。2 廢水好氧生物處理作用對(duì)象廢水好氧生物處理作用對(duì)象溶解的有機(jī)物溶解的有機(jī)物直接滲入細(xì)胞內(nèi)被吸收直接滲入細(xì)胞內(nèi)被吸收 固體的、膠體的有機(jī)物固體的、膠體的有機(jī)物間接吸收間接吸收 附在菌體外，由細(xì)菌所分泌的胞外酶分解為溶解附在菌體外，由細(xì)菌所分泌的胞外酶分解為溶解性物質(zhì)，滲入細(xì)胞。性物質(zhì)，滲入細(xì)胞。3 廢水好氧生物處理的優(yōu)缺點(diǎn)廢水好氧生物處理的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：無(wú)臭氣、時(shí)間短。條件適宜可除去無(wú)臭氣、時(shí)間短。條件適宜可除去BOD5 8090 缺點(diǎn)：設(shè)備復(fù)雜缺點(diǎn)：設(shè)備復(fù)雜4 廢水好氧生物處理的方法廢水好氧生物處理的方法 活性污泥法活性污泥法、生物膜法、生物膜法（生物濾池法、生物轉(zhuǎn)盤(pán)法）（生物濾池法、生物轉(zhuǎn)盤(pán)法）氧化塘（生物塘）法、污水灌溉。氧化塘（生物塘）法、污水灌溉。什么是活性污什么是活性污泥泥？活性污泥中活性污泥中起起主要作用的是主要作用的是什什么物質(zhì)？么物質(zhì)？曝氣池中形成的污泥（土壤微生物曝氣池中形成的污泥（土壤微生物群）！群）！菌膠團(tuán)！菌膠團(tuán)！活性污泥法是一種活性污泥法是一種應(yīng)用最廣應(yīng)用最廣的廢水好氧生物處理技術(shù)的廢水好氧生物處理技術(shù)1 1 1 1 什么是好氧活性污泥什么是好氧活性污泥什么是好氧活性污泥什么是好氧活性污泥 n好氧活性污泥是好氧活性污泥是在在曝氣狀態(tài)下曝氣狀態(tài)下由多種多樣的好氧微生由多種多樣的好氧微生物和兼性厭氧微生物物和兼性厭氧微生物(兼有少量的厭氧微生物兼有少量的厭氧微生物)與污與污(廢廢)水中有機(jī)的和無(wú)機(jī)固體物水中有機(jī)的和無(wú)機(jī)固體物混凝混凝交織在一起，形交織在一起，形成成的絮狀體或稱(chēng)絨粒。的絮狀體或稱(chēng)絨粒。n n活性污泥的形成是一種自然現(xiàn)象?；钚晕勰嗟男纬墒且环N自然現(xiàn)象。n例例如如，如如果果向向一一桶桶含含糞糞便便污污水水中中不不斷斷地地加加入入空空氣氣，并并持持續(xù)續(xù)維維持持水水中中的的溶溶解解氧氧，那那末末經(jīng)經(jīng)過(guò)過(guò)一一段段時(shí)時(shí)間間后后，就就會(huì)會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生生褐褐色色絮絮花花狀狀的的泥泥粒粒，在在顯顯微微鏡鏡下下會(huì)會(huì)看看到到，污污泥泥里里充充滿(mǎn)滿(mǎn)了了各各種種各各樣樣的的微微生生物物，這這就就是是典典型型的的好好氧氧活活性性污污泥。泥。n微生物在設(shè)備中呈懸浮狀態(tài)微生物在設(shè)備中呈懸浮狀態(tài)2 2 2 2 好氧活性污泥的組成和性質(zhì)好氧活性污泥的組成和性質(zhì)好氧活性污泥的組成和性質(zhì)好氧活性污泥的組成和性質(zhì) n（1）組成）組成 n好好氧氧微微生生物物和和兼兼性性厭厭氧氧微微生生物物(兼兼有有少少量量的的厭厭氧氧微微生生物物)與其上吸附的有機(jī)的和無(wú)機(jī)的與其上吸附的有機(jī)的和無(wú)機(jī)的固體雜質(zhì)組成固體雜質(zhì)組成。n（2）好氧活性污泥的性質(zhì)）好氧活性污泥的性質(zhì) n顏色以顏色以棕褐色棕褐色棕褐色棕褐色為佳為佳 黑色說(shuō)明厭氧、白色說(shuō)明無(wú)機(jī)物過(guò)多黑色說(shuō)明厭氧、白色說(shuō)明無(wú)機(jī)物過(guò)多 n含水率在含水率在99左右左右 密度為密度為10021006 n大小為大小為00202mm 比表面積為比表面積為20100cm2ml之間之間 n弱弱酸酸性性(pH約約為為67)當(dāng)當(dāng)進(jìn)進(jìn)水水改改變變時(shí)時(shí)，對(duì)對(duì)進(jìn)進(jìn)水水pH的的變變化化有有一一定定的承受能力。的承受能力。3 3 3 3好氧活性污泥中的微生物群落好氧活性污泥中的微生物群落好氧活性污泥中的微生物群落好氧活性污泥中的微生物群落 n n中心是是能能起起絮絮凝凝作作用用的的細(xì)細(xì)菌菌形形成成的的菌膠團(tuán)，在在其其上上生生長(zhǎng)長(zhǎng)著著其其他他微微生生物物。如如酵酵母母菌菌、霉霉菌菌、放放線線菌菌、藻藻類(lèi)類(lèi)、原原生生動(dòng)物和某些微型后生動(dòng)物動(dòng)物和某些微型后生動(dòng)物(輪蟲(chóng)及線蟲(chóng)等輪蟲(chóng)及線蟲(chóng)等)。nA A菌膠團(tuán)菌膠團(tuán) n在在微微生生物物學(xué)學(xué)領(lǐng)領(lǐng)域域里里，將將動(dòng)動(dòng)膠膠菌菌屬屬形形成成的的細(xì)細(xì)菌菌團(tuán)團(tuán)塊塊稱(chēng)稱(chēng)為為菌膠團(tuán)。菌膠團(tuán)。n在在水水處處理理工工程程領(lǐng)領(lǐng)域域內(nèi)內(nèi)，則則將將所所有有具具有有莢莢膜膜或或粘粘液液的的絮絮凝性細(xì)菌互相絮凝聚集成的菌膠團(tuán)塊都稱(chēng)為菌膠團(tuán)。凝性細(xì)菌互相絮凝聚集成的菌膠團(tuán)塊都稱(chēng)為菌膠團(tuán)。提問(wèn)：提問(wèn)：菌膠團(tuán)有哪些功能？菌膠團(tuán)有哪些功能？吸附和氧化分解有機(jī)物；吸附和氧化分解有機(jī)物；菌菌膠膠團(tuán)團(tuán)是是細(xì)細(xì)菌菌的的存存在在形形式式，細(xì)細(xì)菌菌占占到到活活性性污污泥泥中中微微生生物物總總量量的的99%,有有107108個(gè)個(gè)/ml，他他們們是是生生物物處處理理的的主主力力軍軍，一一旦旦菌菌膠膠團(tuán)團(tuán)受受到到各各種種因因素素的的影影響響和和破破壞壞，則則活活性性污污泥泥法法對(duì)對(duì)有有機(jī)機(jī)物物去去除除率率明明顯顯下下降降，甚至無(wú)去除能力。甚至無(wú)去除能力。菌膠團(tuán)對(duì)有機(jī)物的吸附和分解，為原生動(dòng)物和微型菌膠團(tuán)對(duì)有機(jī)物的吸附和分解，為原生動(dòng)物和微型后生動(dòng)物提供了良好的生存環(huán)境后生動(dòng)物提供了良好的生存環(huán)境；例如菌膠團(tuán)本身為原生動(dòng)物、微型后生動(dòng)物提供附著場(chǎng)所；菌膠例如菌膠團(tuán)本身為原生動(dòng)物、微型后生動(dòng)物提供附著場(chǎng)所；菌膠團(tuán)團(tuán)中的細(xì)菌可以去除毒物、自身作為動(dòng)物食料。中的細(xì)菌可以去除毒物、自身作為動(dòng)物食料。a.a.菌膠團(tuán)的功能菌膠團(tuán)的功能菌膠團(tuán)的功能菌膠團(tuán)的功能 為什么細(xì)菌會(huì)形成菌膠團(tuán)？為什么細(xì)菌會(huì)形成菌膠團(tuán)？粘性多糖的粘著作用粘性多糖的粘著作用 很很多多細(xì)細(xì)菌菌莢莢膜膜相相互互間間粘粘著著時(shí)時(shí)就就會(huì)會(huì)形形成成一一個(gè)個(gè)由由許許多多細(xì)細(xì)菌菌共共有有的的大大莢莢膜膜，當(dāng)當(dāng)細(xì)細(xì)菌菌進(jìn)進(jìn)入入老老齡齡后后，細(xì)細(xì)菌菌分分泌泌的的的的粘粘稠稠多多糖糖聚聚合合物物增增多多，更更加加速速了了細(xì)菌大莢膜的增大，這樣就形成了菌膠團(tuán)的雛形。細(xì)菌大莢膜的增大，這樣就形成了菌膠團(tuán)的雛形。b.b.菌膠團(tuán)的形成機(jī)理菌膠團(tuán)的形成機(jī)理 纖維素性質(zhì)多糖的勾連作用纖維素性質(zhì)多糖的勾連作用 將菌膠團(tuán)置于電子顯微鏡下觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)，在大莢膜增大的同時(shí)，在其將菌膠團(tuán)置于電子顯微鏡下觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)，在大莢膜增大的同時(shí)，在其外側(cè)出現(xiàn)了許多類(lèi)似于纖維素網(wǎng)狀的物質(zhì)，據(jù)分析這些物質(zhì)的成分也外側(cè)出現(xiàn)了許多類(lèi)似于纖維素網(wǎng)狀的物質(zhì)，據(jù)分析這些物質(zhì)的成分也是是多糖，如圖所示多糖，如圖所示活性污泥菌膠團(tuán)外的纖維絲電鏡照片活性污泥菌膠團(tuán)外的纖維絲電鏡照片 提問(wèn)：提問(wèn)：這些纖維素從何而來(lái)？這些纖維素從何而來(lái)？細(xì)菌的胞外分泌物細(xì)菌的胞外分泌物 原生動(dòng)物分泌的胞外粘液的粘著作用；原生動(dòng)物分泌的胞外粘液的粘著作用；實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證證明明小小口口鐘鐘蟲(chóng)蟲(chóng)、累累枝枝蟲(chóng)蟲(chóng)和和尾尾草草履履蟲(chóng)蟲(chóng)等等纖纖毛毛蟲(chóng)蟲(chóng)能能分分泌泌一一些些促促進(jìn)進(jìn)凝凝聚聚的的糖糖類(lèi)類(lèi)，在在促促進(jìn)進(jìn)自自身身粘粘附附在在活活性性污污泥泥上上的同時(shí)，的同時(shí)，加速菌膠團(tuán)的進(jìn)一步增大；加速菌膠團(tuán)的進(jìn)一步增大；小口鐘蟲(chóng)小口鐘蟲(chóng)c.菌膠團(tuán)中的細(xì)菌 菌膠團(tuán)中的細(xì)菌來(lái)源于菌膠團(tuán)中的細(xì)菌來(lái)源于土壤土壤、水和空氣。它們多數(shù)水和空氣。它們多數(shù)是是革蘭氏陰性菌革蘭氏陰性菌，如動(dòng)膠菌屬和叢毛單胞菌屬，它，如動(dòng)膠菌屬和叢毛單胞菌屬，它們們可占可占70，生活污水好氧處理時(shí)菌膠團(tuán)中的主要細(xì)生活污水好氧處理時(shí)菌膠團(tuán)中的主要細(xì)菌菌見(jiàn)下表見(jiàn)下表工業(yè)廢水處理中的菌膠團(tuán)細(xì)菌組成與之類(lèi)似，但工業(yè)廢水處理中的菌膠團(tuán)細(xì)菌組成與之類(lèi)似，但優(yōu)勢(shì)菌主要優(yōu)勢(shì)菌主要是對(duì)特定工業(yè)廢物起主要降解作用的細(xì)菌是對(duì)特定工業(yè)廢物起主要降解作用的細(xì)菌 B活性污泥中的其它微生物 在在菌菌膠膠團(tuán)團(tuán)上上層層居居住住的的是是放放線線菌菌、真真菌菌及及原原生生動(dòng)動(dòng)物物、后后生生動(dòng)動(dòng)物物。它它們們的的數(shù)數(shù)量量相相比比較較細(xì)細(xì)菌菌而而言言要要少少得得多多，通通常常包包括括少少量量的的球球衣衣菌菌、諾諾卡卡氏氏菌菌、發(fā)發(fā)硫硫菌菌、頭頭孢孢霉霉、地地霉霉菌菌、酵酵母母菌菌等等，以以及及原原生生動(dòng)動(dòng)物物中中的的鐘鐘蟲(chóng)蟲(chóng)、蓋蓋纖纖蟲(chóng)蟲(chóng)、等等枝枝蟲(chóng)蟲(chóng)、草草履履蟲(chóng)蟲(chóng)和和原原生生動(dòng)動(dòng)物物中中的的輪輪蟲(chóng)蟲(chóng)。這這些些微微生生物物與與菌菌膠膠團(tuán)團(tuán)細(xì)細(xì)菌菌構(gòu)構(gòu)成成了了穩(wěn)穩(wěn)定定的的生生態(tài)態(tài)體體系系，它它們們之之間間存存在在著著復(fù)復(fù)雜雜的的相相互互關(guān)關(guān)系系，它它們們的的種種類(lèi)類(lèi)、數(shù)數(shù)量量隨隨營(yíng)營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)條條件件(廢廢水水種種類(lèi)類(lèi)、化化學(xué)學(xué)組組成成、濃濃度度)、溫溫度度、供供氧氧、pH等等環(huán)環(huán)境境條條件件改改變變也也在在不不停停的發(fā)生著變化。的發(fā)生著變化?；钚曰钚曰钚曰钚晕勰辔勰辔勰辔勰嘣鷦?dòng)物原生動(dòng)物原生動(dòng)物原生動(dòng)物 好好氧氧活活性性污污泥泥的的凈凈化化作作用用機(jī)機(jī)理理見(jiàn)見(jiàn)下下圖圖好好氧氧活活性性污污泥泥吸吸附和降解附和降解 n用框圖表示見(jiàn)下圖用框圖表示見(jiàn)下圖 后處理后處理生物處理生物處理（二級(jí)處理）（二級(jí)處理）化學(xué)營(yíng)養(yǎng)物化學(xué)營(yíng)養(yǎng)物曝氣池沉淀池污泥回流污泥回流凈水外排凈水外排預(yù)處理預(yù)處理 （一級(jí)處理）（一級(jí)處理）污泥及余渣消化罐n活性污泥的優(yōu)勢(shì)：活性污泥的優(yōu)勢(shì)：n（1）可以連續(xù)反復(fù)使用可以連續(xù)反復(fù)使用 n好好氧氧活活性性污污泥泥由由于于是是由由有有生生命命的的微微生生物物組組成成，能能自自我我繁繁殖殖，且且易易于于分分離離，而而化化學(xué)學(xué)藥藥劑劑只只能能一一次次使使用用，故活性污泥比化學(xué)混凝劑優(yōu)越。故活性污泥比化學(xué)混凝劑優(yōu)越。n n（2）可可以以降降解解水水中中的的溶溶解解性性有有機(jī)機(jī)物物，這也是物理化學(xué)方法難以做到的。這也是物理化學(xué)方法難以做到的。n 泥水分泥水分離良好離良好，出水出水清清澈澈常見(jiàn)故障常見(jiàn)故障：二次沉淀池中固液分離（泥水分離）出現(xiàn)問(wèn)題。：二次沉淀池中固液分離（泥水分離）出現(xiàn)問(wèn)題。起因起因：污泥絮狀體的結(jié)構(gòu)不正常。：污泥絮狀體的結(jié)構(gòu)不正常。正常的絮狀體的結(jié)構(gòu)有兩類(lèi)正常的絮狀體的結(jié)構(gòu)有兩類(lèi)：微結(jié)構(gòu)微結(jié)構(gòu)：直徑直徑18，長(zhǎng)泥齡（，長(zhǎng)泥齡（9天）利于該菌生長(zhǎng)。天）利于該菌生長(zhǎng)。微結(jié)構(gòu)絮體造成微結(jié)構(gòu)絮體造成 A 不凝聚 B B 起泡沫（厚、棕色泡沫）起泡沫（厚、棕色泡沫）概念概念：活性污泥的性能發(fā)生變化，絮塊活性污泥的性能發(fā)生變化，絮塊漂浮漂浮水水面，面，比重減輕，隨著水流而比重減輕，隨著水流而排出排出。該異?，F(xiàn)象稱(chēng)之。該異?，F(xiàn)象稱(chēng)之。由絲狀細(xì)菌和其它絲狀微生物大量增殖引起。由絲狀細(xì)菌和其它絲狀微生物大量增殖引起。造成的結(jié)果造成的結(jié)果：稀薄污泥回流至曝氣池稀薄污泥回流至曝氣池。出水出水BODBOD5 5升高升高。C 污泥膨脹BOD;NBOD;N及及BOD:PBOD:P很高，很高，特別特別N N不足不足 （BOD:N:P=100:5:1)BOD:N:P=100:5:1)進(jìn)水中低分子碳水化合進(jìn)水中低分子碳水化合 物過(guò)多物過(guò)多 水溫低水溫低 溶氧低溶氧低 低低pH pH 重金屬等有毒物流入多。重金屬等有毒物流入多。調(diào)節(jié)水的酸堿度調(diào)節(jié)水的酸堿度 將沉淀污泥和消化污泥攪拌混合將沉淀污泥和消化污泥攪拌混合 添加鐵鹽（添加鐵鹽（FeClFeCl2 2550mg/L)550mg/L)、鋁鹽鋁鹽(10100mg/L)(10100mg/L)、氯氯(1020mg/L(1020mg/L、H H2 2O O2)2)(40200mg/L(40200mg/L），），前兩者連續(xù)添加，后兩者間歇前兩者連續(xù)添加，后兩者間歇添加。添加。降低溶解氧濃度（曝氣池降低溶解氧濃度（曝氣池1mg/L)1mg/L)對(duì)回流污泥在曝氣。對(duì)回流污泥在曝氣。（五）（五）生物濾池中的微生物（生物濾池中的微生物（生物膜法生物膜法）包括：包括：生物濾池生物濾池（以此為例以此為例）生物轉(zhuǎn)盤(pán)生物轉(zhuǎn)盤(pán) 生物接觸氧化法生物接觸氧化法 生物流化床生物流化床生物膜法生物膜法又稱(chēng)又稱(chēng)固定膜法固定膜法。主要去除廢水中溶。主要去除廢水中溶解解的和膠體的有機(jī)污染物。的和膠體的有機(jī)污染物。1 生物濾池的結(jié)構(gòu)生物濾池的結(jié)構(gòu)三個(gè)主要部分三個(gè)主要部分濾床濾床 布水系統(tǒng)布水系統(tǒng) 排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)池體池體 濾料濾料生物濾池的結(jié)構(gòu)圖生物濾池的結(jié)構(gòu)圖1 旋轉(zhuǎn)布水器旋轉(zhuǎn)布水器 2 濾料濾料 3 集水溝集水溝 4 總排水溝總排水溝 5 滲水裝置滲水裝置v 濾料濾料濾料是生物膜賴(lài)以生存的載體。濾料是生物膜賴(lài)以生存的載體。濾料應(yīng)具備以下特性濾料應(yīng)具備以下特性：（1）能為微生物的棲息提供大量的表面積。能為微生物的棲息提供大量的表面積。（2）能使廢水以液膜狀均勻分布在其表面。能使廢水以液膜狀均勻分布在其表面。（3）有足夠大的孔隙率，使生物膜能隨水通過(guò)有足夠大的孔隙率，使生物膜能隨水通過(guò)孔孔隙流到池底。保證有良好的通風(fēng)。隙流到池底。保證有良好的通風(fēng)。（4）適合于生物膜的形成與黏附適合于生物膜的形成與黏附 （5）有較好的機(jī)械強(qiáng)度，不易變形與破碎。有較好的機(jī)械強(qiáng)度，不易變形與破碎。濾料的材料濾料的材料：碎石、卵石、爐渣碎石、卵石、爐渣。近年使用近年使用塑料濾料塑料濾料（聚氯乙稀、聚苯乙烯）（聚氯乙稀、聚苯乙烯）1 生物濾池的結(jié)構(gòu)生物濾池的結(jié)構(gòu)v 布水系統(tǒng)布水系統(tǒng)作用作用 是將廢水均勻地噴灑在濾料上。是將廢水均勻地噴灑在濾料上。v 排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)濾床底部，濾床底部，作用作用是收集。排出處理后的廢水是收集。排出處理后的廢水保證濾池通風(fēng)。保證濾池通風(fēng)。旋轉(zhuǎn)布水器示意圖旋轉(zhuǎn)布水器示意圖1 生物濾池的結(jié)構(gòu)生物濾池的結(jié)構(gòu)2 生物濾池工作的基本原理生物濾池工作的基本原理 在濾池內(nèi)在濾池內(nèi)設(shè)置設(shè)置固定的固定的濾料濾料，當(dāng)廢水自上而下濾過(guò)時(shí)，由于廢水當(dāng)廢水自上而下濾過(guò)時(shí)，由于廢水不斷與濾料接觸，不斷與濾料接觸，微生物在濾料表微生物在濾料表面繁殖面繁殖，逐漸形成，逐漸形成生物膜生物膜。生物膜。生物膜是由多種微生物組成的一個(gè)生態(tài)系是由多種微生物組成的一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。統(tǒng)。當(dāng)生物膜形成并達(dá)到一定厚當(dāng)生物膜形成并達(dá)到一定厚度時(shí)，氧就無(wú)法透入生物膜內(nèi)層，度時(shí)，氧就無(wú)法透入生物膜內(nèi)層，造成內(nèi)層的厭氧狀態(tài)，使生物膜的造成內(nèi)層的厭氧狀態(tài)，使生物膜的附著力減弱。此時(shí)，在水流的沖刷附著力減弱。此時(shí)，在水流的沖刷下，下，生物膜生物膜開(kāi)始開(kāi)始脫落脫落。隨后在濾料。隨后在濾料上又會(huì)上又會(huì)生長(zhǎng)新的生物膜生長(zhǎng)新的生物膜。如此循環(huán)。如此循環(huán)往復(fù)，廢水流經(jīng)生物膜后得以?xún)艋?。往?fù)，廢水流經(jīng)生物膜后得以?xún)艋Ｉ餅V池的結(jié)構(gòu)圖生物濾池的結(jié)構(gòu)圖3 什么是生物膜？微生物在濾料表面繁殖形成的膜狀結(jié)構(gòu)。是一個(gè)生態(tài)微生物在濾料表面繁殖形成的膜狀結(jié)構(gòu)。是一個(gè)生態(tài)系系統(tǒng)統(tǒng)。結(jié)構(gòu)由兩部分組成結(jié)構(gòu)由兩部分組成附著生物體附著生物體 液膜液膜好氧微生物（膜外層）好氧微生物（膜外層）厭氧微生物（接觸濾料）厭氧微生物（接觸濾料）附著水層附著水層 流動(dòng)水層流動(dòng)水層 膜內(nèi)生物不停挖洞，膜多孔。膜內(nèi)生物不停挖洞，膜多孔。大量有機(jī)物在好氧區(qū)被分解。大量有機(jī)物在好氧區(qū)被分解。厭氧區(qū)增厚使膜脫落，新膜形成厭氧區(qū)增厚使膜脫落，新膜形成4 生物濾池中的微生物污水中含有生物膜所需的各種微生物。夏季污水中含有生物膜所需的各種微生物。夏季24周形成生物膜。冬季需周形成生物膜。冬季需2個(gè)月。個(gè)月。細(xì)菌細(xì)菌：多數(shù)為：多數(shù)為G-，能形成菌膠團(tuán)。無(wú)色桿菌、黃，能形成菌膠團(tuán)。無(wú)色桿菌、黃 桿菌、極毛桿菌、球衣細(xì)菌、貝氏硫桿菌桿菌、極毛桿菌、球衣細(xì)菌、貝氏硫桿菌 真菌真菌：鐮刀菌、青霉、毛霉、地霉、多種酵母菌：鐮刀菌、青霉、毛霉、地霉、多種酵母菌 藻類(lèi)藻類(lèi)：小球藻、藍(lán)藻、綠藻（僅在濾池表面）：小球藻、藍(lán)藻、綠藻（僅在濾池表面）原生動(dòng)物原生動(dòng)物：鐘蟲(chóng)、蓋纖蟲(chóng)、等枝蟲(chóng)、草履蟲(chóng)：鐘蟲(chóng)、蓋纖蟲(chóng)、等枝蟲(chóng)、草履蟲(chóng) 后生動(dòng)物后生動(dòng)物：輪蟲(chóng)、線蟲(chóng)。：輪蟲(chóng)、線蟲(chóng)。（六）好氧生物處理技術(shù)進(jìn)展1 活性污泥系統(tǒng)的進(jìn)展活性污泥系統(tǒng)的進(jìn)展（1）氧化溝）氧化溝 又稱(chēng)又稱(chēng)循環(huán)曝氣池循環(huán)曝氣池，是活性污泥法的一種變形。，是活性污泥法的一種變形。荷蘭衛(wèi)生工程研究所于荷蘭衛(wèi)生工程研究所于20世紀(jì)世紀(jì)50年代研制開(kāi)發(fā)的。年代研制開(kāi)發(fā)的。第一座氧化溝是第一座氧化溝是1954年由巴斯維爾（年由巴斯維爾（Pasveer）設(shè)設(shè)計(jì)并投入運(yùn)行。一般主要用于日處理水量在計(jì)并投入運(yùn)行。一般主要用于日處理水量在5000m3以下的城市廢水和有機(jī)廢水。以下的城市廢水和有機(jī)廢水。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：對(duì)水溫、水質(zhì)、水量的變動(dòng)有較強(qiáng)適應(yīng)性。：對(duì)水溫、水質(zhì)、水量的變動(dòng)有較強(qiáng)適應(yīng)性。產(chǎn)泥量低，排泥量少。產(chǎn)泥量低，排泥量少。充分曝氣處理，水質(zhì)良好。充分曝氣處理，水質(zhì)良好。原廢水原廢水格柵格柵沉砂池沉砂池氧化溝氧化溝回流污泥回流污泥處理水處理水二次二次 沉淀池沉淀池以氧化溝為單元的廢水處理流程以氧化溝為單元的廢水處理流程氧化溝的平面圖氧化溝的平面圖1 活性污泥系統(tǒng)的進(jìn)展（2）AB法廢水處理工藝法廢水處理工藝 又叫又叫吸附生物降解（吸附生物降解（Adsorption Biodegradation）工藝工藝的簡(jiǎn)稱(chēng)。德國(guó)的簡(jiǎn)稱(chēng)。德國(guó)20世紀(jì)世紀(jì)70年代中期開(kāi)年代中期開(kāi)創(chuàng)的。創(chuàng)的。格柵格柵沉砂池沉砂池中間沉淀池中間沉淀池吸附池吸附池曝氣池曝氣池二次沉淀池二次沉淀池預(yù)處理段預(yù)處理段A段段B段段回流污泥回流污泥回流污泥回流污泥AB法廢水處理工藝流程法廢水處理工藝流程原廢水原廢水處理水處理水2 生物膜法的進(jìn)展生物膜法的進(jìn)展 生物流化床生物流化床20世紀(jì)世紀(jì)70年代開(kāi)發(fā)出的一種新型生物膜法廢水處理構(gòu)筑物。年代開(kāi)發(fā)出的一種新型生物膜法廢水處理構(gòu)筑物。采用采用相對(duì)密度相對(duì)密度1的細(xì)小的細(xì)小惰性顆惰性顆粒（砂、焦炭、陶粒、活粒（砂、焦炭、陶粒、活性炭等）為載體性炭等）為載體，微生物微生物生生長(zhǎng)于載體表面形成生物長(zhǎng)于載體表面形成生物膜膜，廢水（先經(jīng)充氧獲在床內(nèi)廢水（先經(jīng)充氧獲在床內(nèi)充氧）充氧）自下向上流動(dòng)，使載體自下向上流動(dòng)，使載體處于流處于流化狀態(tài)，其上附著的生化狀態(tài)，其上附著的生物膜可物膜可與載體充分接觸。流化與載體充分接觸。流化床內(nèi)生床內(nèi)生物固體濃度很高，氧和物固體濃度很高，氧和有機(jī)物有機(jī)物的傳遞效率也高。高效。的傳遞效率也高。高效。生物流化床示意圖生物流化床示意圖載體載體（六）好氧生物處理技術(shù)進(jìn)展兩項(xiàng)生物流化床工藝兩項(xiàng)生物流化床工藝載體載體三 廢水的厭氧生物處理（一）（一）厭氧生物處理的基本原理及參加的微生物厭氧生物處理的基本原理及參加的微生物（二）（二）厭氧微生物群體間的關(guān)系厭氧微生物群體間的關(guān)系（三）（三）厭氧生物處理的影響因素厭氧生物處理的影響因素（四）（四）厭氧法處理廢水的特征厭氧法處理廢水的特征（五）（五）厭氧法處理廢水的應(yīng)用厭氧法處理廢水的應(yīng)用（一）厭氧生物處理的基本原理及參加的微生物廢水的厭氧生物處理廢水的厭氧生物處理：在無(wú)氧的條件下，借多種厭氧微生在無(wú)氧的條件下，借多種厭氧微生 物的作用處理廢水。又叫厭氧消化。物的作用處理廢水。又叫厭氧消化。1881年法國(guó)報(bào)道了羅伊斯年法國(guó)報(bào)道了羅伊斯.莫拉斯（莫拉斯（Louis Mouras）發(fā)明的）發(fā)明的“自動(dòng)凈化器自動(dòng)凈化器”。開(kāi)始了利用。開(kāi)始了利用厭厭氧消化處理廢水的歷史。至今已氧消化處理廢水的歷史。至今已100多年多年。1979年布利安特（年布利安特（Bryant）等人提出厭氧）等人提出厭氧消化的消化的三階段三階段4 類(lèi)群理論類(lèi)群理論。發(fā)酵細(xì)菌作用階段（水解發(fā)酵階段）發(fā)酵細(xì)菌作用階段（水解發(fā)酵階段）產(chǎn)醋酸細(xì)菌作用階段（產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸階段）產(chǎn)醋酸細(xì)菌作用階段（產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸階段）產(chǎn)甲烷階段產(chǎn)甲烷階段三階段三階段4類(lèi)群理論類(lèi)群理論1 發(fā)酵細(xì)菌作用階段發(fā)酵細(xì)菌作用階段碳水化合物碳水化合物 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 類(lèi)脂類(lèi)脂（1）原理）原理：胞外酶胞外酶單糖單糖 氨基酸氨基酸 脂肪酸脂肪酸發(fā)酵發(fā)酵醇醇 低級(jí)脂肪酸低級(jí)脂肪酸（2）參加的微生物）參加的微生物：發(fā)酵細(xì)菌群發(fā)酵細(xì)菌群梭菌屬梭菌屬（Clostridium)丁酸弧菌屬丁酸弧菌屬（Butyrivibrio）擬桿菌屬（擬桿菌屬（Bacteroides)大多專(zhuān)性厭氧；適宜大多專(zhuān)性厭氧；適宜Ph4.582 產(chǎn)醋酸細(xì)菌作用階段產(chǎn)醋酸細(xì)菌作用階段 上階段產(chǎn)物上階段產(chǎn)物（丙酸、丁酸、醇等）（丙酸、丁酸、醇等）醋酸、甲胺醋酸、甲胺 CO2、H2（1）原理）原理（2）參加的微生物）參加的微生物產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌群產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌群 同型產(chǎn)乙酸細(xì)菌群同型產(chǎn)乙酸細(xì)菌群互營(yíng)單胞菌屬互營(yíng)單胞菌屬 互營(yíng)桿菌屬互營(yíng)桿菌屬 梭菌屬梭菌屬 暗桿菌屬暗桿菌屬絕對(duì)厭氧菌獲兼性厭氧菌；絕對(duì)厭氧菌獲兼性厭氧菌；適宜適宜pH 4.58三階段三階段4類(lèi)群理論類(lèi)群理論3 產(chǎn)甲烷細(xì)菌作用階段產(chǎn)甲烷細(xì)菌作用階段（厭氧消化的控制階段）（厭氧消化的控制階段）（1）原理）原理H2、CO2、CH3COO CH3NH2、CH3OH CH4（2）參加的微生物）參加的微生物產(chǎn)甲烷細(xì)菌群產(chǎn)甲烷細(xì)菌群產(chǎn)甲烷桿菌屬產(chǎn)甲烷桿菌屬 產(chǎn)甲烷短桿菌屬產(chǎn)甲烷短桿菌屬 產(chǎn)甲烷球菌屬產(chǎn)甲烷球菌屬?lài)?yán)格厭氧菌嚴(yán)格厭氧菌 中溫菌對(duì)溫度敏感中溫菌對(duì)溫度敏感 pH 適宜適宜6.87.2 增殖速率慢增殖速率慢三階段三階段4類(lèi)群理論類(lèi)群理論厭氧消化三階段四類(lèi)群厭氧消化三階段四類(lèi)群廢水中有機(jī)物廢水中有機(jī)物脂肪酸（丙酸、丁酸）、醇類(lèi)脂肪酸（丙酸、丁酸）、醇類(lèi)乙酸乙酸H2+CO2發(fā)酵性細(xì)菌發(fā)酵性細(xì)菌產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌同型產(chǎn)乙酸細(xì)菌同型產(chǎn)乙酸細(xì)菌產(chǎn)甲烷細(xì)菌產(chǎn)甲烷細(xì)菌CH4不產(chǎn)甲烷細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌相互依賴(lài)、相互制約。不產(chǎn)甲烷細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌相互依賴(lài)、相互制約。表現(xiàn)在表現(xiàn)在：1 不產(chǎn)甲烷細(xì)菌未產(chǎn)甲烷細(xì)菌提供生長(zhǎng)和產(chǎn)甲烷所需的不產(chǎn)甲烷細(xì)菌未產(chǎn)甲烷細(xì)菌提供生長(zhǎng)和產(chǎn)甲烷所需的的的基質(zhì)。基質(zhì)。不產(chǎn)甲烷細(xì)菌的產(chǎn)物氫、二氧化碳、乙酸提供給產(chǎn)不產(chǎn)甲烷細(xì)菌的產(chǎn)物氫、二氧化碳、乙酸提供給產(chǎn)甲烷細(xì)菌。產(chǎn)甲烷細(xì)菌為厭氧環(huán)境有機(jī)物分解食物鏈最甲烷細(xì)菌。產(chǎn)甲烷細(xì)菌為厭氧環(huán)境有機(jī)物分解食物鏈最后環(huán)節(jié)。后環(huán)節(jié)。2 不產(chǎn)甲烷細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌創(chuàng)造適宜的氧化還原條件。不產(chǎn)甲烷細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌創(chuàng)造適宜的氧化還原條件。厭氧發(fā)酵初期的加料等帶入的厭氧發(fā)酵初期的加料等帶入的空氣中的氧被不產(chǎn)甲烷空氣中的氧被不產(chǎn)甲烷細(xì)菌的代謝作用，使發(fā)酵液的氧化還原電位不斷下細(xì)菌的代謝作用，使發(fā)酵液的氧化還原電位不斷下降降，為產(chǎn)甲烷細(xì)菌提供生長(zhǎng)條件。為產(chǎn)甲烷細(xì)菌提供生長(zhǎng)條件。（二）（二）厭氧微生物群體間的關(guān)系厭氧微生物群體間的關(guān)系3 不產(chǎn)甲烷細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌清除有毒物質(zhì)不產(chǎn)甲烷細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌清除有毒物質(zhì) 苯環(huán)、氰化物可被不產(chǎn)甲烷細(xì)菌降解。苯環(huán)、氰化物可被不產(chǎn)甲烷細(xì)菌降解。4 產(chǎn)甲烷細(xì)菌為不產(chǎn)甲烷細(xì)菌的生化反應(yīng)解除反饋抑制。產(chǎn)甲烷細(xì)菌為不產(chǎn)甲烷細(xì)菌的生化反應(yīng)解除反饋抑制。不產(chǎn)甲烷細(xì)菌的發(fā)酵產(chǎn)物可以抑制其本身的不斷形成。不產(chǎn)甲烷細(xì)菌的發(fā)酵產(chǎn)物可以抑制其本身的不斷形成。如氫的積累抑制產(chǎn)氫細(xì)菌的產(chǎn)氫，酸的積累抑制產(chǎn)酸細(xì)如氫的積累抑制產(chǎn)氫細(xì)菌的產(chǎn)氫，酸的積累抑制產(chǎn)酸細(xì) 菌的產(chǎn)酸。而產(chǎn)甲烷細(xì)菌可以利用氫、乙酸、二氧化碳菌的產(chǎn)酸。而產(chǎn)甲烷細(xì)菌可以利用氫、乙酸、二氧化碳 等，解除反饋。等，解除反饋。5 不產(chǎn)甲烷細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌共同維持環(huán)境中適宜的不產(chǎn)甲烷細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌共同維持環(huán)境中適宜的pH值值。不產(chǎn)甲烷菌分解糖等產(chǎn)生不產(chǎn)甲烷菌分解糖等產(chǎn)生酸酸，降低降低pH 產(chǎn)甲烷菌分解酸產(chǎn)生產(chǎn)甲烷菌分解酸產(chǎn)生甲烷甲烷，pH 上升上升（二）（二）厭氧微生物群體間的關(guān)系厭氧微生物群體間的關(guān)系對(duì)厭氧生物及厭氧消化的影響尤為顯著。對(duì)厭氧生物及厭氧消化的影響尤為顯著。厭氧消化厭氧消化 最佳溫度最佳溫度55左右左右嗜熱菌（高溫消化）嗜熱菌（高溫消化）35左右左右嗜溫菌（中溫消化嗜溫菌（中溫消化）取舍取舍：高溫消化的反應(yīng)速率為中溫消化高溫消化的反應(yīng)速率為中溫消化的的1.51.9倍，但甲烷在氣體中占倍，但甲烷在氣體中占比例低。消化不徹底。比例低。消化不徹底。高溫消化需較多的能量，不經(jīng)濟(jì)。高溫消化需較多的能量，不經(jīng)濟(jì)。1 溫度溫度溫度對(duì)厭氧消化的影響溫度對(duì)厭氧消化的影響（三）（三）厭氧生物處理的影響因素厭氧生物處理的影響因素不產(chǎn)甲烷細(xì)菌適宜不產(chǎn)甲烷細(xì)菌適宜pH 4.58 產(chǎn)甲烷細(xì)菌適宜產(chǎn)甲烷細(xì)菌適宜pH 6.87.2在在pH8.2的環(huán)的環(huán)境中，厭氧消化會(huì)受到嚴(yán)境中，厭氧消化會(huì)受到嚴(yán)重抑制。主要對(duì)甲烷細(xì)菌重抑制。主要對(duì)甲烷細(xì)菌的抑制。的抑制。厭氧消化的最佳厭氧消化的最佳pH 值為值為6.87.2.2 pH 值值（三）（三）厭氧生物處理的影響因素厭氧生物處理的影響因素有機(jī)污泥有機(jī)污泥不溶性有機(jī)質(zhì)、纖維素含量高的污水。不溶性有機(jī)質(zhì)、纖維素含量高的污水。高濃度有機(jī)廢水高濃度有機(jī)廢水一般先厭氧處理將污物，后好氧處理。一般先厭氧處理將污物，后好氧處理。大量稀釋或降低好氧處理進(jìn)水量，則處理費(fèi)用較昂貴。大量稀釋或降低好氧處理進(jìn)水量，則處理費(fèi)用較昂貴。1 處理對(duì)象處理對(duì)象：有機(jī)污泥和高濃度的有機(jī)廢水有機(jī)污泥和高濃度的有機(jī)廢水 2 時(shí)間長(zhǎng)：時(shí)間長(zhǎng)：3035，需，需15天。天。生化需氧量去除率生化需氧量去除率5090與好氧處理法比較與好氧處理法比較 3 能量需求大大降低能量需求大大降低不需供給氧氣，同時(shí)還可產(chǎn)生甲烷不需供給氧氣，同時(shí)還可產(chǎn)生甲烷 每去除每去除1kg COD好氧生物處理一般需消耗好氧生物處理一般需消耗0.51.0 kW.h電能。電能。每去除每去除1kg COD 厭氧生物處理約能產(chǎn)生厭氧生物處理約能產(chǎn)生3.5 kW.h電能。電能。（四）（四）厭氧法處理廢水的特征厭氧法處理廢水的特征 4 污泥產(chǎn)量極低污泥產(chǎn)量極低厭氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多。厭氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多。5 處理后有機(jī)物濃度高于好氧處理處理后有機(jī)物濃度高于好氧處理 6 有臭氣產(chǎn)生有臭氣產(chǎn)生S、SO42-O2還原還原H2S 7 設(shè)備較簡(jiǎn)單設(shè)備較簡(jiǎn)單 厭氧消化池厭氧消化池主要用于處理城市廢水廠的污泥和固體含量很高的廢水。主要用于處理城市廢水廠的污泥和固體含量很高的廢水。沼氣沼氣 穩(wěn)定性好的腐殖質(zhì)穩(wěn)定性好的腐殖質(zhì)。污泥體積減少污泥體積減少1/2以上。以上。我國(guó)常用的為圓柱形。鋼筋混凝土我國(guó)常用的為圓柱形。鋼筋混凝土浮蓋式消化池浮蓋式消化池（五）（五）厭氧法處理廢水的應(yīng)用厭氧法處理廢水的應(yīng)用四 廢水的生物脫氮除磷技術(shù)（一）（一）水體的富營(yíng)養(yǎng)化水體的富營(yíng)養(yǎng)化（二）（二）廢水的生物脫氮廢水的生物脫氮（三）（三）廢水的生物除磷廢水的生物除磷（四）（四）生物脫氮和除磷的影響因素生物脫氮和除磷的影響因素（一）水體的富營(yíng)養(yǎng)化水體富營(yíng)養(yǎng)化（水體富營(yíng)養(yǎng)化（eutrophication）由于由于N、P在水體中含量過(guò)高，而引起藻類(lèi)、某些細(xì)在水體中含量過(guò)高，而引起藻類(lèi)、某些細(xì) 菌大量繁殖，其它生物種類(lèi)減少，以至水質(zhì)惡化。菌大量繁殖，其它生物種類(lèi)減少，以至水質(zhì)惡化。是近是近30年在廢水處理中才出現(xiàn)的一個(gè)術(shù)語(yǔ)。年在廢水處理中才出現(xiàn)的一個(gè)術(shù)語(yǔ)。開(kāi)始富營(yíng)養(yǎng)化的條件開(kāi)始富營(yíng)養(yǎng)化的條件 水體中可溶性磷水體中可溶性磷 0.01mg/L N:P5:1 N：是富營(yíng)養(yǎng)化的主要因素（：是富營(yíng)養(yǎng)化的主要因素（NH4+、NO3-、NO2-、有機(jī)有機(jī)N）P:可溶性磷酸鹽可溶性磷酸鹽 與不溶性磷酸鹽相互轉(zhuǎn)化。與不溶性磷酸鹽相互轉(zhuǎn)化。（二）廢水的生物脫氮1 生物脫氮的基本原理生物脫氮的基本原理 生物脫氮是污水中的含氮有機(jī)物，在生物處理過(guò)程中生物脫氮是污水中的含氮有機(jī)物，在生物處理過(guò)程中被異養(yǎng)型微生物氧化分解，轉(zhuǎn)化為氨氮，然后由自養(yǎng)型硝被異養(yǎng)型微生物氧化分解，轉(zhuǎn)化為氨氮，然后由自養(yǎng)型硝化細(xì)菌將其轉(zhuǎn)化為化細(xì)菌將其轉(zhuǎn)化為NO3-，最后再由反硝化細(xì)菌將，最后再由反硝化細(xì)菌將NO3-還原還原為為N2，從而達(dá)到脫氮的目的。，從而達(dá)到脫氮的目的。含氮有機(jī)物含氮有機(jī)物異養(yǎng)型異養(yǎng)型 微生物微生物NH4+-N氨化氨化 作用作用亞硝酸亞硝酸 細(xì)菌細(xì)菌 NO2-N硝酸硝酸 細(xì)菌細(xì)菌 NO3-N硝化作用有硝化作用有O2反硝化反硝化 細(xì)菌細(xì)菌反硝化反硝化 作用無(wú)作用無(wú)O2N2、NO2最終完成生物脫氮最終完成生物脫氮（二）廢水的生物脫氮2 參與生物脫氮的微生物參與生物脫氮的微生物氨化細(xì)菌氨化細(xì)菌 硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌 亞硝酸細(xì)菌亞硝酸細(xì)菌 硝酸細(xì)菌硝酸細(xì)菌3 生物脫氮工藝生物脫氮工藝 活性污泥法脫氮傳統(tǒng)工藝活性污泥法脫氮傳統(tǒng)工藝 缺氧好氧活性污泥法脫氮系統(tǒng)缺氧好氧活性污泥法脫氮系統(tǒng) 氧化溝硝化脫氮工藝氧化溝硝化脫氮工藝 生物轉(zhuǎn)盤(pán)硝化脫氮工藝生物轉(zhuǎn)盤(pán)硝化脫氮工藝（二）（二）廢水的生物脫氮廢水的生物脫氮活性污泥法脫氮傳統(tǒng)工藝分單級(jí)、活性污泥法脫氮傳統(tǒng)工藝分單級(jí)、2級(jí)、級(jí)、3級(jí)級(jí)流程流程 是由巴茨（是由巴茨（Barth）開(kāi)創(chuàng)的活性污泥法脫氮流程。它是以）開(kāi)創(chuàng)的活性污泥法脫氮流程。它是以 氨化、硝化、反硝化氨化、硝化、反硝化 3 相反應(yīng)過(guò)程為基礎(chǔ)建立的。相反應(yīng)過(guò)程為基礎(chǔ)建立的。（1）活性污泥法脫氮傳統(tǒng)工藝）活性污泥法脫氮傳統(tǒng)工藝活性污泥法傳統(tǒng)脫氮工藝（活性污泥法傳統(tǒng)脫氮工藝（3級(jí)）流程示意圖級(jí)）流程示意圖曝氣池曝氣池 去除去除BOD沉淀沉淀 池池第二級(jí)第二級(jí)硝硝 化化曝氣池曝氣池沉淀沉淀 池池反硝反硝 化化 反應(yīng)器反應(yīng)器沉淀沉淀 池池原原廢廢水水污泥回流污泥回流剩余污泥剩余污泥堿堿污泥回流污泥回流剩余污泥剩余污泥CH3OHN2處處理理水水污泥回流污泥回流剩余污泥剩余污泥沉淀沉淀 池池反硝化反硝化 反應(yīng)器反應(yīng)器(缺氧缺氧)硝化反應(yīng)器硝化反應(yīng)器 BOD5去除，去除，（好氧好氧）缺氧缺氧好氧活性污泥法脫氮系統(tǒng)好氧活性污泥法脫氮系統(tǒng)原廢水原廢水N2內(nèi)循環(huán)內(nèi)循環(huán)（硝化液回流）（硝化液回流）回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥處理水處理水堿堿（三）廢水的生物除磷20世紀(jì)世紀(jì)70年代末，發(fā)現(xiàn)多種有明顯除磷能力的細(xì)菌，年代末，發(fā)現(xiàn)多種有明顯除磷能力的細(xì)菌，統(tǒng)稱(chēng)除磷菌統(tǒng)稱(chēng)除磷菌，如不動(dòng)桿菌（，如不動(dòng)桿菌（Acinetobacter）。）。在在有氧環(huán)境中可超量攝取磷有氧環(huán)境中可超量攝取磷。一般細(xì)菌細(xì)胞中磷占一般細(xì)菌細(xì)胞中磷占2.3。而。而除磷菌除磷菌可攝取約為正可攝取約為正常常需要需要10倍以上的磷倍以上的磷。磷常以磷常以磷酸鹽、聚磷酸鹽磷酸鹽、聚磷酸鹽和和有機(jī)磷有機(jī)磷的形式存在于廢水中。的形式存在于廢水中。2 廢水的生物除磷的基本原理及實(shí)質(zhì)廢水的生物除磷的基本原理及實(shí)質(zhì)利于利于聚磷菌聚磷菌一類(lèi)的細(xì)菌，過(guò)量地、超出其生一類(lèi)的細(xì)菌，過(guò)量地、超出其生理需要地從外部攝取磷，并將其以聚合形態(tài)理需要地從外部攝取磷，并將其以聚合形態(tài)儲(chǔ)存在體內(nèi)，形成高磷污泥，排出系統(tǒng)，達(dá)儲(chǔ)存在體內(nèi)，形成高磷污泥，排出系統(tǒng)，達(dá)到從廢水中除磷的效果。到從廢水中除磷的效果。分兩步進(jìn)行分兩步進(jìn)行：v 聚磷菌的放磷（厭氧條件）聚磷菌的放磷（厭氧條件）v 聚磷菌的磷過(guò)量攝取（好氧條件）聚磷菌的磷過(guò)量攝?。ê醚鯒l件）v 聚磷菌的放磷（厭氧）聚磷菌的放磷（厭氧）ATP聚磷菌細(xì)胞內(nèi)的聚磷菌細(xì)胞內(nèi)的 聚磷酸鹽分解聚磷酸鹽分解PO43-廢水中廢水中脂肪酸脂肪酸PHB、糖原、糖原儲(chǔ)存在細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存在細(xì)胞內(nèi)v 聚磷菌的磷過(guò)量攝?。ê醚酰┚哿拙牧走^(guò)量攝?。ê醚酰┘?xì)胞內(nèi)的細(xì)胞內(nèi)的PHB分解分解ATP廢水廢水磷磷聚磷菌聚磷菌聚磷酸鹽聚磷酸鹽儲(chǔ)存在細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存在細(xì)胞內(nèi)好氧時(shí)攝取好氧時(shí)攝取的磷的磷多于多于厭厭氧時(shí)釋放的氧時(shí)釋放的磷磷厭氧好氧系統(tǒng)生物除磷過(guò)程圖厭氧好氧系統(tǒng)生物除磷過(guò)程圖v 1 溫度溫度 生物脫氮除磷系統(tǒng)溫度在生物脫氮除磷系統(tǒng)溫度在540范圍內(nèi)都能成功運(yùn)行。范圍內(nèi)都能成功運(yùn)行。v 2 pH值與堿度值與堿度 生物脫氮最適生物脫氮最適pH：硝酸菌硝酸菌6.07.5，亞硝酸菌亞硝酸菌7.08.5，反硝化細(xì)菌反硝化細(xì)菌7.07.5 生物除磷最適生物除磷最適pH：6.08.0 v 3 溶解氧溶解氧 生物脫氮：硝化時(shí)溶解氧生物脫氮：硝化時(shí)溶解氧2.0mg/L。反硝化時(shí)溶解氧小于反硝化時(shí)溶解氧小于0.5mg/L 生物除磷：厭氧段溶解氧小于生物除磷：厭氧段溶解氧小于0.2mg/L 需氧段溶解氧需氧段溶解氧1.52.5mg/L（四）（四）生物脫氮和除磷的影響因素生物脫氮和除磷的影響因素