這是一個關于污水生物處理論文PPT，包括了污水的生物處理概述，有機污水的生物處理，氮磷污水的生物處理等內容，教學目的和教學要求 了解我國水體污染現狀及其危害，掌握有機污水好氧和厭氧生物處理的方法和基本原理，進一步掌握氮磷污水深度處理技術及其微生物學原理，了解其它無機污染物廢水生物處理的方法及其基本原理。 水源的污染是危害最大、最廣的環(huán)境污染。污水的種類很多，包括生活污水、農牧業(yè)污水、工業(yè)有機廢水和有毒污水等。這些污水必須先經處理，除去其雜質與污染物，待水質達到一定標準后，才能排入自然水體或直接供給生產和生活重復使用。污水的生物處理 一、水體污染及其危害（一）我國的水資源形勢：城市和農業(yè)缺水十分嚴重; 全國80％的水域，45％的地下水，90％以上的城市水域受到不同程度的污染。 課外讀物《水污染及其防治》《現代環(huán)境微生物學技術》《環(huán)境工程微生物學》，歡迎點擊下載污水生物處理論文PPT哦。

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教學目的和教學要求 了解我國水體污染現狀及其危害，掌握有機污水好氧和厭氧生物處理的方法和基本原理，進一步掌握氮磷污水深度處理技術及其微生物學原理，了解其它無機污染物廢水生物處理的方法及其基本原理。 水源的污染是危害最大、最廣的環(huán)境污染。污水的種類很多，包括生活污水、農牧業(yè)污水、工業(yè)有機廢水和有毒污水等。這些污水必須先經處理，除去其雜質與污染物，待水質達到一定標準后，才能排入自然水體或直接供給生產和生活重復使用。污水的生物處理 一、水體污染及其危害（一）我國的水資源形勢：城市和農業(yè)缺水十分嚴重; 全國80％的水域，45％的地下水，90％以上的城市水域受到不同程度的污染。 課外讀物《水污染及其防治》《現代環(huán)境微生物學技術》《環(huán)境工程微生物學》 （二）水體主要污染物及其危害 1、物理污染 2、化學污染 3、生物污染水體主要污染物及其危害 1 、物理污染顏色：說明污染物的含量濁度：膠體或細小懸浮物溫度：地表水一年0-35℃，地下水穩(wěn)定懸浮物：影響水的透明度→光合作用放射性：蓄積在人體內造成長期危害 1、 物理污染熱污染的危害：來源冷卻水水中溶解性氣體發(fā)生顯著變化水中化學生化反應速率上升生物種群、群落變化：20℃硅藻；30℃綠藻；35℃藍藻 2、 化學污染無機無毒無機有毒有機無毒有機有毒 2、化學污染無機無毒：酸、堿、無機鹽類。危害：使淡水的礦化度增高，影響用水水質富營養(yǎng)化 2、化學污染無機有毒： 1）重金屬：汞、鉻、鎘、鉛、砷 危害：富集、 致癌 2）氰化物：含CN-的物質，急性中毒死亡 3）氟化物：氟骨癥、損害腎臟二、化學污染有機無毒：主要是需氧有機物耗氧有機物是水體中最普遍的一種污染物。生活污水和某些工業(yè)廢水中所含的碳水化合物、蛋白質、脂肪、木質素等有機物，可在微生物的作用下最終分解為簡單的無機化合物。這些化合物在分解過程中需要消耗大量的氧氣。 2、化學污染有機有毒：主要是需氧有機物酚類化合物：煤氣、焦化、石油化工、制藥、油漆有機農藥：有機磷、有機氯多環(huán)芳烴：由石油、煤、可燃氣等不完全燃燒或高溫處理條件下產生多氯聯苯：電器絕緣和塑料增塑劑洗滌劑：泡沫、富含磷、表面活性劑 3、生物污染生物污染是指城市生活污水、醫(yī)院污水或污水處理廠排水排入地表后，引起病源微生物污染 4、富營養(yǎng)化存在天然和人為兩種類型共性：水體中N、P營養(yǎng)物質富集，引起藻類及其它浮游生物的迅速繁殖，水體溶解氧下降，使魚類或其他生物大量死亡、水質惡化的現象 4、富營養(yǎng)化危害因優(yōu)勢浮游生物的顏色不同水面往往呈現蘭色、紅色、棕色、乳白色等，視占優(yōu)勢的浮游生物的顏色而異。在海水中稱作赤潮（red tide），在淡水中稱作水華（water bloom）。限制因素：氮、磷富營養(yǎng)化關鍵：源源不斷流入水體中的營養(yǎng)物質N、P的負荷量關鍵因素：溶解氧、溫度、水體的形態(tài)二、污染物濃度指標及其意義全需氧量化學需氧量生化需氧量或生物化學需氧量總有機碳總氮總磷污染物濃度指標及其意義全需氧量（total oxygen demand，TOD）指水中全部有機物在被徹底氧化成H2O、CO2、NO3-、SO42-等無機物過程中所消耗的氧。一般情況下TOD與理論需氧量（theoretical oxygen demand，ThOD）相近。污染物濃度指標及其意義化學需氧量（chemical oxygen demand，COD）指用強氧化劑（K2CrO7或KMnO4）使污染物氧化所消耗的氧量，所有能被氧化劑氧化的有機物與無機物均包括在內。測定結果分別標記為CODCr或CODMn。不標記的COD實際批CODCr. 由于CODMn測定法的氧化能力低于K2CrO7法，在一般情況下， CODMn ≤CODCr 由于某些物質不能被此類氧化劑氧化，因此一般情況下COD ≤ TOD 污染物濃度指標及其意義生化需氧量或生物化學需氧量（biochemical oxygen demand，BOD）指微生物在有足夠溶解氧存在的條件下，分解有機物所消耗的氧量。常用BOD5，即5日生化需氧量。它表示在20℃條件下培養(yǎng)5日時的氧的消耗量。 BOD20為20日生化需氧量。不加特殊說明的BOD指BOD5。污染物濃度指標及其意義總有機碳（total organic carbon ，TOC）指污水中有機物的總含碳量。由于有機物都含有碳元素，因此TOC能完全反映污水中有機物的總含量。 污染物濃度指標及其意義總氮（total nitrogen，TN）指污水中所有含氮化合物（包括有機氮化合物、氨、硝酸根、醚硝酸根等）的總含氮量，是表示污水被氮污染的綜合指標。有機氮化合物、氨、硝酸根和亞硝酸根中的氮分別稱為有機氮、氨氮、硝酸氮和亞硝酸氮污染物濃度指標及其意義總磷（total phosphorus ，TP）指污水中所有含磷化合物（包括有機磷化合物、正磷酸根、偏磷酸根等）的總含磷量，是表示污水被磷污染的綜合指標。三、污水排放標準及處理要求根據污水受納水體的功能，排放標準分為一級、二級和三級等3個等級，一級標準最嚴。三、污水排放標準及處理要求四、污水處理的一般技術途徑污水處理技術可分為物理處理法、化學處理法、生物化學或生物處理法。根據處理對象與程度，污水處理可為一級處理、二級處理和三級處理。四、污水處理的一般技術途徑 一級處理（primary treatment）:主要通過過濾、沉淀等物理學方法去除污水中粗大固形物及部分懸浮物。浮油的刮除亦屬此。二級處理（secondary treatment）：在一級處理基礎上，主要去除水中有機物。由于多年來以生物法作為二級處理的主要手段，故常稱作生物處理或生化處理。近年來二級處理亦有采用化學或物理化學為主體的工藝。三級處理（tertiary treatment）：亦稱深度處理(advanced treatment)。系使二級處理后的出水進一步凈化，使各種有機和無機污染物去除率達98%以上�？刹捎梦锢�、化學、生物學等各種手段。 第二節(jié) 有機污水的生物處理一、生物處理的優(yōu)點和基本類型 1、生物處理的優(yōu)點 ①效率高 普通活性污泥水處理廠，每天1m3曝氣池能轉換1~2kg干有機物，100倍于森林。 ②效果好 BOD去除率達90%~95%，COD去除率為60%~70%。 ③適用范圍廣（與微生物特點相關） ④成本低、運行費用少； ⑤可處理的水量大，方法成熟 生物處理是廢水二級處理的首選方法 2、生物處理的基本類型生物處理的方法很多二、有機污水生物處理的基本原理 1、吸附作用(absorption) 吸附作用在污水處理廠密集的微生物生態(tài)系統(tǒng)中可能起著主要作用。通過微生物的吸附特性得以去除廢水中的一些不可降解的污染物，如合成有機物、金屬鹽類以及一些放射性物質。 2．生物氧化和細胞合成作用生物氧化和細胞合成作用是通過微生物酶的作用進行的。 （一）活性污泥法又稱曝氣法，是利用含有好氧微生物的活性污泥，在通氣條件下，使污水凈化的生物學方法。此法是現今處理有機廢水的最主要的方法。 1、活性污泥的概念： 以好氧性細菌為主體的微生物和水中的懸浮物質、膠體物質混雜在一起形成的肉眼可見的絮狀顆粒。 顆粒大小約0.05~0.5mm，表面積為20~100 cm2/mL，比重約1.002~1.006，靜置時能立即凝聚成較大的絨粒而沉降。絮狀體一般呈黃褐色，因水質不同也有呈深灰、灰褐，灰白等色。歷史 1912年，英國的克拉克（Clark）和蓋奇（Gage）將污水裝在玻璃瓶里，進行實驗。他們發(fā)現對污水長時間曝氣，玻璃瓶里會出現污泥，水質也得到明顯改善。他們進一步發(fā)現，將那些沒有洗干凈而附著有污泥的瓶子用作污水曝氣實驗，污水處理效果更好。他們稱這種自己生長的污泥為“活性污泥”（Activated Sludge）。讓曝氣后的污水靜止沉淀，倒出上層已經凈化的清水，留下瓶底的污泥，供第二天使用，這樣可以大大縮短污水處理的時間。 1914年，第一座活性污泥法污水處理廠在英國曼徹斯特建立。 通過以活性污泥或生物膜形式存在的微生物旺盛的代謝活動，氧化分解有機污染物，使污水凈化。 微生物的代謝，無論合成或分解，都是一系列極為復雜的生物化學變化，有分解、合成、氧化、還原、轉移、異構等各種反應，絕大多數是在特定的酶促作用中進行的。 活性污泥中的微生物不斷地氧化分解污泥所吸附的有機質，合成新的微生物細胞。活性污泥具有良好的沉降性能，使處理水與污泥分開，達到凈化的目的。 流程和原理 典型的活性污泥法是由曝氣池、沉淀池、污泥回流系統(tǒng)和剩余污泥排除系統(tǒng)組成。 污水和回流的活性污泥一起進入曝氣池形成混合液。從空氣壓縮機站送來的壓縮空氣，通過鋪設在曝氣池底部的空氣擴散裝置，以細小氣泡的形式進入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，還使混合液處于劇烈攪動的狀態(tài)，形成懸浮狀態(tài)。溶解氧、活性污泥與污水互相混合、充分接觸，使活性污泥反應得以正常進行。 第一階段，污水中的有機污染物被活性污泥顆粒吸附在菌膠團的表面上，這是由于其巨大的比表面積和多糖類黏性物質。同時一些大分子有機物在細菌胞外酶作用下分解為小分子有機物。 第二階段，微生物在氧氣充足的條件下，吸收這些有機物，并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供給自身的增殖繁衍。活性污泥反應進行的結果，污水中有機污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增長，污水則得以凈化處理。 經過活性污泥凈化作用后的混合液進入二次沉淀池，混合液中懸浮的活性污泥和其他固體物質在這里沉淀下來與水分離，澄清后的污水作為處理水排出系統(tǒng)。經過沉淀濃縮的污泥從沉淀池底部排出，其中大部分作為接種污泥回流至曝氣池，以保證曝氣池內的懸浮固體濃度和微生物濃度；增殖的微生物從系統(tǒng)中排出，稱為“剩余污泥”。事實上，污染物很大程度上從污水中轉移到了這些剩余污泥中。 活性污泥法的原理形象說法：微生物“吃掉”了污水中的有機物，這樣污水變成了干凈的水。它本質上與自然界水體自凈過程相似，只是經過人工強化，污水凈化的效果更好。 3、活性污泥的特征具有很強的吸附能力： 活性污泥的比表面積大、菌膠團表面有豐富的粘液物質。 據研究，10~30min內，生活污水中BOD的85%~90%可因活性污泥的作用而除去。 很強的分解、 氧化有機物的能力和pH緩沖力 活性污泥是多種微生物和有機物顆粒的聚集體，分解、 氧化有機物的能力和pH緩沖力巨大。 良好的沉降性能 在污水處理過程中，活性污泥能將一些金屬離子吸附，使與有機物形成絡合物而得以沉降除去。 活性污泥法是一個連續(xù)的處理過程，因而易于采用計算機控制而實現監(jiān)控自動化。此外，活性污泥法處理廢水的效率可以根據具體條件而作較大的調整，因而可用于處理流速及濃度發(fā)生較大變化的污水。活性污泥法被廣泛用于處理城市生活污水和各種工業(yè)廢水。 不足之處傳統(tǒng)活性污泥法會排放出大量剩余污泥。這些污泥中飽含著各種污染物，所以處理和處置這些污泥也是一大難題�，F在的活性污泥法發(fā)展趨勢是污泥減量化和與厭氧法組合處理工藝�，F在世界各國，包括我國都發(fā)展了各種處理系統(tǒng)以減少剩余污泥的產量，顆�；钚晕勰喾ň褪且环N行之有效的方法。這種方法是把活性污泥培養(yǎng)成顆粒狀，用顆�；钚晕勰嗤耆�礦化廢水中的有機物，而不形成新的微生物細胞，或者只在顆�；钚晕勰鄡炔烤S持微生物細胞的新老更替。 4、活性污泥中的生物相 1、細菌 起主導作用，活性污泥中有多種細菌；主要的優(yōu)勢種有：產堿桿菌屬、芽孢桿菌屬、黃桿菌屬、微球菌屬、假單胞菌屬和動膠菌屬以及球衣菌屬等。 活性污泥中，細菌大多數以菌膠團的形式存在，呈游離狀態(tài)的較少；生枝動膠菌是最早發(fā)現的菌膠團形成菌; 現已知道埃希氏菌屬、假單胞菌屬、產堿桿菌屬、芽孢桿菌屬的一些菌株均可以產生菌膠團。 在活性污泥中的一些絲狀細菌，如球衣菌屬、貝日阿托氏菌屬和硫發(fā)菌屬等，附著在菌膠團上或與之交織在一起，成為活性污泥的骨架。 2、原生動物 纖毛蟲類 ：游泳型和固著型鞭毛蟲類 肉足蟲類 2、原生動物 原生動物在活性污泥中的作用? 3、真菌類 青霉屬(Penicillium) 頭孢霉屬 (Cephalosporium) 枝孢屬(Cladosporium) 鐮孢霉(Fusarium) 地霉屬(Geotrichum) 假絲酵母屑(Candida) 紅酵母屬(Rhodotorula) 4、后生動物 輪蟲類(rotifers) 線蟲類(nematodes) 5、活性污泥法的影響因素 1）水中溶解氧(DO) 溶解氧太低會影響到活性污泥微生物的正常代謝活動，凈化功能下降，易于滋生絲狀菌產生污泥膨脹�；旌弦喝芙庋鯘舛冗^高，氧轉移效率降低，浪費動力費用，還會引起絮凝體分散。 DO應保持在2.0~4.0 mg／L左右。 活性污泥法消耗的O2是通過鼓風曝氣系統(tǒng)或機械曝氣系統(tǒng)供給。 2）溫度和pH 一般認為活性污泥處理中的適宜溫度為15~30℃，<10℃和>30℃都會影響處理效果。 活性污泥微生物的最適pH值介于6.0~8.0之間。 pH<4.5，原生動物全部消失，真菌將占優(yōu)勢，容易產生膨脹現象。 pH>9.0，微生物的代謝速率也會受到影響。 3）營養(yǎng)鹽濃度和平衡 活性污泥的生物合成，取決于能源物質的性質、濃度、氮和磷等的平衡，少量的鉀、鈉、硫、鈣、鎂、鐵以及痕量的銅、鋅、鉆、鋁等都是必要的。 一般認為BOD：N：P的比例為100：5：1是適宜的 4）食料微生物比（污泥負荷） 又稱有機底物(F)與微生物量(M)的比值，F/M比(food to microorganism) F/M比既影響微生物的生長和代謝活動，又影響活性污泥系統(tǒng)的效率。 通常以污泥負荷BOD/MLSS(污泥干重，亦稱污泥濃度或混合液懸浮固體濃度(mixed liquor suspended solids)之比來表示 污泥負荷和容積負荷污泥負荷(sludge loading) 每日每千克混合液中的懸浮固體所能承受的BOD千克數，其單位是kg BOD／(kgMLSSd)。 容積負荷(volume loading) 每立方米曝氣池體積每日所承受的BODkg數，其單位是kg BOD／(m3d)。 5）污泥齡 （P216）污泥齡 c (sludge age) 指曝氣池中微生物細胞的停留時間。有回流的活性污泥法，污泥齡就是曝氣池全池污泥平均更新一次所需要的時間(以天計)。普通活性污泥法—般 c 為5~15d，延時限氣法 c為20~30d，高負荷活性污泥法 c為0.3~2.5d。 6）有毒物質 無機物和有機物兩類 無機物有重金屬、硫化氫、鹵族元素及其化合物，有機物有酚、醇、醛等。重金屬及其鹽類是蛋白質沉淀劑，其離子易與細胞蛋白質結合，使之變性。 6、活性污泥的膨脹及其控制 正常的活性污泥：具有絮凝作用的菌膠團細菌占優(yōu)勢，同時有少量絲狀細菌穿插其中，上面附有鐘蟲、楯纖蟲和輪蟲一類低等動物。 當活性污泥性質發(fā)生變化時，不易沉降，絮凝物隨水漂流，致使出水BOD增高。這一現象稱為污泥膨脹(sludge bulking)， 2）引起污泥膨脹的原因和條件 （1）污泥膨脹類型有絲狀菌性膨脹和非絲狀菌性膨脹兩種 非絲狀菌膨脹因高黏性物質大量積累而引起的膨脹。低溫季節(jié)容易產生，出現這種污泥膨脹時，廢水凈化效果良好，上清液清澈，但污泥難于沉淀。 絲狀菌性膨脹絲狀菌性膨脹是由于絲狀菌異常增長而引起的；活性污泥呈棉絮狀，沉降性能變差。通常所說的膨脹是指絲狀菌性膨脹(filamentous bulking)。 導致產生絲狀菌性膨脹的微生物球衣菌(Sphaerotilus) 貝日阿托氏菌(Beggiatoa) 硫發(fā)菌(Thiothrix) 諾卡氏菌(Nocardia) 芽孢桿菌(Bacillus) 污水處理廠常見的污泥膨脹 (1)缺氮和缺磷的廢水：如造紙廢水、含酚廢水和印染廢水，污泥膨脹比較嚴重。 (2)溫度過高：夏秋季膨脹現象頻繁。有時低水溫也會有問題。 (3)污泥負荷過低或高：一般認為污泥負荷超過0.35kgBOD／(kgMLSSd)就會膨脹。 (4)廢水中懸浮物低，低分子糖類多； (5)有毒金屬、硫化物等毒物流入。 解決辦法 (1) 改進污水處理工藝推流式一般不容易發(fā)生膨脹，完全混合法易發(fā)生膨脹，采用間歇式進水可抑制膨脹發(fā)生�；钚晕勰囵囸I可抑制絲狀菌的增長：菌膠團形成菌貯存能力高，絲狀菌貯存能力低。 解決辦法 (2) 分析污泥膨脹原因，改變運行條件廢水中含硫化物較高引起硫發(fā)菌繁衍造成的，預曝氣氧化除去硫化物，降低了硫發(fā)菌的含量，可消除膨脹；提高溶氧濃度，溶氧>21mg/L以上；降低污泥負荷，控制BOD負荷為0.2~0.3kg／(kg.MLSSd)。 解決辦法 (3)投加絮凝劑在原因不明的情況下，投入絮凝劑可起到明顯的效果。如投加鐵鹽(三氯化鐵5~50mg/L) 鋁鹽(按礬土計10~100 mg/L) 高分子絮凝劑 解決辦法 (4)投加氧化劑絲狀細菌膨脹加氯氣或加過氧化氫有效氯濃度為10~20 mg/L (>20 mg/L污泥解絮)；過氧化氫濃度為100~200 mg/L。球衣菌對這些物質較敏感，而菌膠團形成菌不敏感。濃度不能過高，避免污泥解絮。 （二） 生物膜法 利用固著在惰性材料表面的膜狀生物群落處理污水的方法稱為生物膜法(biofilm process)，是一種重要的生物處理方法。亦稱固著膜法(fixed-film process)，主要結構是生物濾池 (biological filter) 英國稱為溶濾池(percolating filter)，美國稱為滴濾池(trickling filter)。 1、基本特點和類型 1）生物濾池的優(yōu)缺點：優(yōu)點：耗能少、維持費用低、運轉管理方便，抗毒物沖擊能力強，污泥量少。缺點：規(guī)模較小，占地多如果建立生物濾池污水處理廠的處理能力超過5萬人污水的規(guī)模，占地太多，不適于城市和土地緊缺地區(qū)使用 2）生物膜法類型 生物濾池 生物濾池分普通生物濾池(conventional biological filter)和高負荷生物濾池(high rate biological filter)。長方形或圓形池子(鋼筋混凝土或磚石結構)，池內裝有濾料(石子、爐渣或塑料濾料等)，濾料層上有布水裝置，下有排水系統(tǒng)。 塔式生物濾池(biological tower) 塔高7~24m，采用塑料濾料(聚氯乙烯和聚丙烯)，內部通風良好，水流紊動劇烈，水力沖刷較強。生物轉盤(biological disc) 1960年德國斯圖加特工業(yè)大學設計的一種方法，在廢水池子中安裝轉盤，像水車一樣旋轉，轉盤浸入水中吸附有機物獲得營養(yǎng)，轉盤離開水后獲得氧氣。 生物接觸氧化(biological contact oxidation) 池中裝填一定數量的填料，附著在填料上的微生物依靠機械充氧獲氧，氧化分解有機物，又稱淹沒式生物濾池，是介于活性污泥法和生物濾池法之間的處理工藝。停留時間為0.5h~15h，BOD負荷1~6 BODkg /(m3d)，去除效率80％~90％(BOD5)。 生物流化床(biological fluidized bed) 以砂、焦炭或活性炭等細小惰性材料作為生物膜載體，廢水(先經充氧或床內充氧)自下向上流過濾床使載體層呈流動狀態(tài)，加大了生物膜表面積與廢水和氧的接觸，提高了處理效率 。 MLSS為8~40mg/L，有機負荷16 BODkg /(m3d)。停留時間15~45min，BOD和氮去除率＞90％。 2、生物膜的凈化原理污水從上部均勻噴灑到生物濾池表面，薄膜狀吸附于濾料周圍形成附著水(adhesive water)，沿薄膜流過濾料即流動水(flowing water)。濾料表面微生物迅速繁殖，形成一層充滿微生物的生物膜。革蘭氏陰性菌 絲狀細菌，并有糖萼的形成，有助于生物膜微生物黏結在濾料表面。生物膜的凈化原理生物膜具有強烈的吸附、吸收、分解作用，微生物合成新細胞，膜不斷加厚。生物膜達到一定厚度時，生物膜內層形成厭氧層，厭氧層逐漸擴大增厚，隨后造成生物膜整塊脫落。濾料表面又生成新的生物膜，如此循環(huán)往復不斷更新。 3、生物膜中的微生物 普通濾池內生物膜的微生物群落有：生物膜生物：起凈化和穩(wěn)定污、廢水水質的功能。菌膠團為主要組分，輔以浮游球衣菌、藻類等。 生物膜面生物：促進濾池凈化速度，提高濾池整體的處理效率的功能。固著型纖毛蟲(例如鐘蟲、累（等)枝蟲、獨縮蟲等)及游泳型纖毛蟲(例如楯纖蟲、斜管蟲、尖毛蟲、豆形蟲等，濾池掃除生物：去除濾池內的污泥、防止污泥積聚堵塞的功能。有輪蟲、線蟲、寡毛類的沙蠶、顠體蟲等， 具體來說，生物膜由細菌、真菌、藻類、原生動物和其它動物構成的食物鏈，對有效地去除水中有機物起著十分重要的作用。同活性污泥相比，生物膜的食物鏈長而復雜，還有環(huán)節(jié)動物、昆蟲幼蟲等 1）細 菌細菌在數目上和生物量上占優(yōu)勢，種類和活性污泥的細菌種類相似好氧菌(專性或兼性的)主要有動膠菌、假單胞菌、產堿桿菌和黃桿菌，硝化細菌、亞硝化單細菌和硝化桿菌，專性厭氧菌有脫硫弧菌和產甲烷菌等。絲狀細菌如浮游球衣菌、貝日阿托氏菌等，但很少占優(yōu)勢，其數量直接與濾池的有機負荷有關，但不會引起污泥膨脹。 2）真 菌真菌在生物膜中比在活性污泥中多，首先定殖在基質上主要的真菌有白地霉、水生鐮孢、瘤孢、紅漿霉和多胞絲胞酵母。絲狀生長有助于氧向生物膜深處擴散。 3）藻 類生物濾池、生物轉盤等受到陽光照射的部分會有藻類生長。如果藻類過度生長覆蓋濾池表面，可引起濾池堵塞。常見藻類：小球藻、綠球藻、裸藻、絲藻、席藻、毛枝藻以及顫藍菌等。 4）原生動物大量原生動物存在，其種類比活性污泥多 1mL生物濾池污泥中：肉足類100~4600個，鞭毛蟲類200~13000個，纖毛蟲500~10000個。纖毛蟲類在生物濾池中占很大比例，但比活性污泥法少。出現頻率最高有植鞭毛蟲類屋滴蟲，肉足蟲類變形蟲、簡便蟲、表殼蟲，纖毛蟲類獨縮蟲、蓋蟲、斜管蟲等。 不同的構筑物類型、不同的廢水和不同的季節(jié)，原生動物的優(yōu)勢種不同。通常，植鞭毛蟲常存在于上層；纖毛蟲在各部位均分布，游泳型纖毛蟲在上，柄纖毛蟲在下。 5）后生動物輪蟲類、線蟲類、環(huán)節(jié)動物、昆蟲類、甲殼類等，旋輪蟲較多，有時比原生動物生長還快而成為優(yōu)勢種屬。后生動物在生物膜中的運動和覓食，導致生物膜松動，控制生物膜厚度，促進了物質交換和氧的供應。 線蟲，占全部生物的2％~10％，數量與季節(jié)變化沒有多大關系。環(huán)節(jié)動物主要是寡毛類，如愛勝蚓、顫蚓、水絲蚓等。昆蟲類中最多的是毛蠓，在濾池中很普遍，可達3萬個/m2以上，幼蟲吞食生物膜，可抑制生物膜的過度發(fā)展，并使生物膜疏松。 思考題: 活性污泥和生物膜法同屬污水好氧處理系統(tǒng)，說明（1）它們適合處理何類污水？(2)污水凈化的生物學過程？ 活性污泥可用于處理流速及濃度發(fā)生較大變化的污水。被廣泛用于處理城市生活污水和各種工業(yè)廢水。如紡織印染、煉油、木材防腐、焦化、石油化工、農藥、約緣材料、合成纖維、合成橡膠、電影橡膠與膠片、洗印、造紙和炸藥等許多工業(yè)廢水處理。 生物膜法較多應用于特殊行業(yè)的廢水處理中，如印染廢水、石油、制革、造紙、食品、醫(yī)藥、農藥及化纖等工業(yè)廢水的處理，特別是中、小流量污水的處理。 活性污泥法的微生物學過程：活性污泥的比表面大，吸附力強。廢水進入曝氣池與活性污泥接觸后，其中有機物在約1~30min的短時間內被吸附到活性污泥上。大分子的有機物，先被細菌的胞外酶分解，成為較小分子化合物，然后攝入菌體內。低分子有機物則可直接吸收。在微生物胞內酶作用下，有機物的一部分被同化形成微生物有機體，另一部分轉化成CO2、H2O、NH3、SO42+、PO43-等簡單無機物及能量釋出�；钚晕勰喾ǖ奈⑸�物學過程是一個復雜的過程，其中包括一系列的微生物酶引起的復雜生化反應，是多種微生物連續(xù)協同作用的結果。 生物膜法的微生物學過程：生物膜的表面，總是吸附著一薄層污水，稱之為“附著水”，其外層為能自由流動的污水，稱“運動水”。當附著水中的有機物被生物膜中的微生物吸附并氧化分解時，附著水層中有機物濃度隨之降低，而運動水層中濃度高，因而發(fā)生傳質過程。污水中的有機物不斷轉移進去被微生物分解。微生物所消耗的氧，沿著空氣、運動水層、附著水層而進入生物膜；微生物分解有機物產生的無機物和CO2等，沿相反方向釋出。 生物膜法和活性污泥法有哪些異同之處？ 生物膜法和活性污泥法都是好氧生物處理污水的不同反應器形式，它們處理廢水、凈化水質的機理是一樣的，生物相也相似。從外觀上看主要區(qū)別在于活性污泥法不需要填充載體，生物污泥是懸浮的，而生物膜法中的微生物是固定在填料上的。此外，生物膜法中的微生物，由于是固定在填料上的，可以形成比較穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，其生活能量和消耗能量不象活性污泥法中的微生物那樣大，因此生物膜法的剩余污泥比活性污泥法要少。 比較生物膜法與活性污泥法的優(yōu)缺點。 生物膜法和活性污泥法一樣，同屬好氣生物處理方法。但活性污泥法是依靠曝氣池中懸浮流動著的活性污泥來分解有機物的，而生物膜法則主要依靠固著于載體表面的微生物膜來凈化有機物。 與活性污泥法相比，生物膜法具有以下特點。 ①固著于固體表面上的生物膜對廢水水質、水量的變化有較強的適應性，操作穩(wěn)定性好。 ②不會發(fā)生污泥膨脹，運轉管理較方便。 ③由于微生物固著于固體表面，即使增殖速度慢的微生物也能生長繁殖。而在活性污泥法中，世代期比停留時間長的微生物被排出曝氣池，因此，生物膜中的生物相更為豐富，且沿水流方向膜中生物種群具有一定分布。 ④同高營養(yǎng)級的微生物存在，有機物代謝產生的能量較多的轉移高營養(yǎng)級微生物，合成新細胞即剩余污泥量較少。 ⑤采用自然通風供氧。 ⑥活性生物難以人為控制，因而在運行方面靈活性較差。 ⑦由于載體材料的比表面積小，故設備容積負荷有限，空間效率較低。 國外的運行經驗表明，在處理城市污水時，生物濾池處理廠的處理效率比活性污泥法處理廠略低。50％的活性污泥法處理廠BOD5去除率高于91％，50％的生物濾池處理廠BOD5去除率為83％，相應的出水BOD5分別為14和28mg／L。 三、 氧化塘法 P234 被世界廣泛采用的主要處理方法。規(guī)�？蓮奶幚硇∮�1000人的污水到大于10萬人的污水。美國約有3500個氧化塘，約占人口的7％。我國從1950年初開始應用氧化塘處理城市污水和工業(yè)廢水。 1950年代西安利用古運河建立了污水庫， 70年代武漢修建了鴨兒湖氧化塘處理化工廢水，到90年代初發(fā)展到100多座。 特殊的活性污泥法。氧化塘是人工的、接近自然水生生態(tài)系統(tǒng)，在氧化塘(或氧化溝)內，各種生物共存于同一環(huán)境中，保持互生關系。其食物鏈與自然水體基本相同。 （一）氧化塘的特點和類型 1、氧化塘和活性污泥法的不同點 ①停留時間很長 ②負荷較低 ③微生物量較低 ④不需要曝氣 ⑤下層有厭氧分解 ⑥生物以藻菌共生為主，并起主要的凈化作用。 2、氧化塘的基本形式厭氧塘、好氧塘、兼性塘和曝氣塘厭氧塘(anaerobic pond) 一般表面積小、深度大(可達4.5m)，使池塘處于厭氧狀態(tài)，塘內幾乎無藻類，主要靠大氣供氧，因此好氧分解僅限于上面一薄層表層水，塘內部主要為厭氧分解。主要反應是酸化和甲烷發(fā)酵，一般作為高溫高負荷污水的預處理，停留20~50d，BOD去除率為50%-70%。氧化塘的基本形式好氧塘(oxidation pond) 又叫藻類塘完全依靠藻類光合作用供氧，池很淺，塘深30~40cm，日光可達塘底，藻類生長旺盛。主要由藻類供氧，塘內完全處于好氧狀態(tài)。污水停留時間在幾天至30天的范圍，冬季溫度對藻類生長不利，故須適當延長停留時間。 氧化塘的基本形式兼性塘(facultative pond) 最常見的塘型，塘深1.2~2.5m，上層主要由藻類供氧，為好氧層，下層為厭氧層。停留時間30d左右。凈化效率普遍較高，也易于管理。曝氣塘(aerated pond) 又稱通氣塘由超負荷的兼性塘演化而來，塘深一般2~6m，主要靠機械充氧，全部水層都保持通氣狀態(tài)。停留時間 10d左右。能承受較高濃度廢水，停留時間短，占地少，但運轉費用較大。（二）氧化塘凈化污水的原理 1、表層好氧菌或兼性厭氧菌氧化分解有機物，釋放出氮、磷和CO2。表層的藻類利用氮、磷和CO2，光合作用，釋放出氧氣。溶解氧又為好氧菌所利用，這樣構成藻菌“共生”體系。 2、塘下層和污泥層進行厭氧過程，形成CH4、CO2、NH3，和H2S，還有多種可溶性降解產物。 （三）氧化塘中的生物類群 1．細 菌好氧生物處理系統(tǒng)的優(yōu)勢種相似，主要有假單胞菌、黃桿菌、微球菌等。 藻類生長層以下和厭氧層以上區(qū)域生活著大量的光合紫色硫細菌，將產生的硫顆粒沉積在細胞中。降低塘中硫化氫的濃度，減弱臭味 ；在塘底層進行厭氧過程。梭菌、假單胞菌、脫硫弧菌、脫硫菌、甲烷八疊球菌和甲烷絲菌等。 2、藻類穩(wěn)定塘中另一類重要微生物常見的藻類有：小球藻、柵藻、衣藻、纖維藻、實球藻、空星藻、裸藻、扁裸藻以及顫藍菌和微囊藍菌等。 藻類的主要功能是產氧，維持塘的好氧條件。 藻類另一個主要功能是去除植物營養(yǎng)鹽氮和磷。 3、原生動物占優(yōu)勢，以順序出現下列原生動物：植鞭毛蟲如眼蟲；游泳型纖毛蟲如豆形蟲、草履蟲和游仆蟲等。有柄纖毛蟲如鐘蟲和累枝蟲等出現。甲殼類蚤和輪蟲出現。 4．水生維管束植物鳳眼蓮、水浮洼、水鱉、綠蔭等漂浮植物有很強的耐污能力，蘆葦、水蔥、香蒲等挺水植物有中等耐污能力，眼子菜、茨藻和金魚藻等沉水植物適于生長在寡污帶水中。 四、 厭氧處理法 （一）厭氧處理法的特點和類型 人工沼氣發(fā)酵研究已有100多年的歷史，從19世紀末到20世紀初，許多國家的微生物學者對纖維素的發(fā)酵進行研究。前蘇聯微生物學者奧梅梁斯基發(fā)現奧氏甲烷桿菌，提出沼氣發(fā)酵理論，并為開辟沼氣應用的途徑奠定了基礎。 產甲烷菌有很強的抗菌作用，能使痢疾桿菌、傷寒桿菌、霍亂弧菌等致病菌無法生存。 1．主要優(yōu)缺點有機負荷高，去除率高可以直接處理高濃度有機廢水，不需要大量水稀釋。 BOD去除率可達90%以上，COD去除率約為70％~90％。能降解許多在好氧條件下難以降解的合成化學品。如原配類染料、偶氮染料、含氯農藥等。 2．厭氧反應器主要類型：有四種（1）常規(guī)消化池或普通厭氧消化池（conventional digester）誕生于20世紀20年代，是較為常用的一種厭氧反應器。污水間歇地或連續(xù)地進入消化池，上部排水，頂部排沼氣，水力或機械攪拌裝置充分混合，水力停留時間等于固體停留時間，無污泥回流�；钚晕勰酀舛炔桓�，一般5％。停留時間25~30d。 （2）厭氧接觸消化池(anaerobic contact digester) 誕生于20世紀50年代中期，被認為是現代高效厭反應器的開端。該方法受活性污泥法的啟發(fā)，在常規(guī)消化池的基礎上增設了污泥回流裝置，因此該方法亦稱厭氧活性污泥法。由于采用了污泥回流，使反應器中的污泥濃度大幅度增加，污泥停留時間增長，反應器水力停留時間大為縮短。水力停留時間一般為0.5~6天，有機負荷一般為2~4kg/(m3.d)。適用于處理懸浮物濃度較高的高濃度有機廢水。 （3）厭氧濾池(anaerobic filter， AF) 反應器內全部或部分填充填料供微生物附著生長，填料有較大的比表面積和較高的孔隙度。一般為上升式，需要在過濾器后設沉淀分離裝置分離生物膜。停留時間一般約0.5~3d。 （4）升流式厭氧污泥床(upflow anaerobic sludge blanket，UASB) 反應器是一個無填料的空容器，運行時污水以一定流速自下進入反應器，通過一個懸浮的污泥層，料液和污泥菌體接觸反應并產生沼氣小氣泡，氣泡托起使污泥上升，在上部有一個關鍵裝置氣—液—固三相分離器，使污泥下沉，氣水分離。折流式厭氧反應器(ABR)，效率更高。 （二）甲烷發(fā)酵理論與機制 甲烷發(fā)酵理論先后提出了二階段、三階段和四階段發(fā)酵理論。目前應用較多的仍是布賴恩特(Bryant)于1979年提出的四階段的發(fā)酵理論： 水解和發(fā)酵性細菌群將復雜有機物轉化成有機酸：纖維素、淀粉等水解為單糖，再酵解為丙酮酸；將蛋白質水解為氨基酸，脫氨基成有機酸和氨；脂類水解為各種低級脂肪酸和醇，例如乙酸、丙酸、丁酸、長鏈脂肪酸、乙醇、二氧化碳、氫、氨和硫化氫等。 微生物群落是水解、發(fā)酵性細菌群，有專性厭氧的: 梭菌屬(Clostridium) 擬桿菌屬(Bacteriodes) 丁酸弧菌屬(Butyrivibrio) 真細菌(Eubacterium) 雙歧桿菌屬(Bifidobacterium) 革蘭氏陰性桿菌兼性厭氧的有: 鏈球菌腸道菌 據研究，每mL下水污泥中含有水解、發(fā)酵性細菌108~109個，每克揮發(fā)性固體含1010~1011個，其中蛋白質水解菌有107個，纖維素水解菌有105個。 微生物群落：微生物群落為產氫、產乙酸細菌； 只有少數被分離出來。硫酸還原菌和其他產乙酸和氫氣的細菌； 產生過程產氫和產乙酸細菌群進一步把第一階段的產物分解為乙酸和氫氣；硫酸還原菌和其他產乙酸和氫氣的細菌將第一階段發(fā)酵的三碳以上的有機酸、長鏈脂肪酸、芳香族酸及醇等分解為乙酸和氫氣。 第三階段：甲烷的產生微生物：兩組生理不同的專性厭氧的產甲烷菌群一組將H2和CO2合成CH4或CO和H2合成CH4；另一組將乙酸脫羧生成CH4和CO2；或利用甲酸、甲醇、及甲基胺裂解為CH4。 有28％的甲烷來自H2的氧化和CO2的還原。72％的甲烷來自乙酸鹽的裂解。由于大部分甲烷和二氧化碳逸出，氨(NH3)以亞硝酸銨(NH4NO2)、碳酸氫銨(NH4HCO3)形式留在污泥中，它們可中和第一階段產生的酸，為產甲烷菌創(chuàng)造了生存所需的弱堿性環(huán)境。氨可被產甲烷菌用作氮源。 概念：同型產乙酸細菌將H2和CO2轉化為乙酸的過程，稱為同型產乙酸階段；產甲烷菌只能利用H2、 CO2、 CO、甲酸、乙酸、甲醇及甲基胺等簡單物質產生甲烷和組成自身細胞物質。 14CH4+2C3H7COOH CH4+4CH3COOH 1906 年索根(Soehnge，)及費舍爾(Fisher)觀察到： ⑤在H2和H2O存在時，巴氏甲烷八疊球菌(Methanosarcina barkerii)與甲酸甲烷桿菌(Methanobacterium formicicum)能將CO還原形成甲烷。幾種物質沼氣發(fā)酵的產氣量 影響廢水厭氧消化處理效果的因素：厭氧活性污泥中微生物的種類、組成、結構及污泥的顆粒大小。能保證微生物生長條件的、結構好的厭氧消化池。 最根本、最重要的是微生物的種類和組成。 （三）沼氣發(fā)酵實例農村沼氣池產生的沼氣成為農村重要的能源物質；大型養(yǎng)殖場的畜禽廢水處理采用沼氣發(fā)酵消除污染；高濃度的生活污水亦可采用沼氣發(fā)酵技術去除有機污染物；第三節(jié) 氮磷污水的生物處理 一、生物脫氮技術 二、生物除磷技術 氮和磷的排放會加速導致水體的富營養(yǎng)化，其次是氨氮的好氧特性會使水體的溶解氧降低，此外，某些含氮化合物對人和其他生物有毒害作用。因此，國內外對氮磷的排放標準越來越嚴格。本節(jié)闡述生物脫氮除磷技術。生物脫氮除磷技術是近20年發(fā)展起來的，一般來說比化學法和物理化學法去除氮磷經濟，尤其是能有效地利用常規(guī)的二級生物處理工藝流程進行改造達到生物脫氮除磷的目的，是目前應用廣泛和最有前途的氮磷處理方法。一、生物脫氮 （一）生物脫氮原理 污水中氮主要以有機氮和氨氮形式存在。在生物處理過程中，有機氮很容易通過微生物的分解和水解轉化成氨氮，即氨化作用。傳統(tǒng)的硝化—反硝化生物脫氮的基本原理就在于通過硝化反應先將氨氮轉化為亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮，再通過反硝化反應將硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮還原成氣態(tài)氮從水中逸出，從而達到脫氮的目的。氮在水中的存在形態(tài)與分類硝化反應的條件（1）好氧狀態(tài)：DO≥2mg/L；1gNH3-N完全硝化需氧4.57g，即硝化需氧量。（2）消耗廢水中的堿度：1gNH3-N完全硝化需堿度7.1g（以CaCO3計），廢水中應有足夠堿度，以維持pH值不變。（3）污泥齡θC≥（10-15）d。（4）BOD5≤20mg/L。 反硝化-1 反硝化包括異化反硝化和同化反硝化，以異化反硝化為主，反硝化菌在DO濃度很低的環(huán)境中，利用硝酸鹽中的氧作為電子受體，有機物作為碳源及電子供體而得到降解。當利用的碳源為甲醇時： NO3-+1.08CH3OH+0.24H2CO3→0.056C5H7CO2+0.47N2↑+1.68H2O + HCO3- NO2-+0.67CH3OH+0.53H2CO3→0.04C5H7CO2+0.48N2↑+1.23H2O+HCO3- 反硝化反應可使有機物得到分解氧化，實際是利用了硝酸鹽中的氧，每還原1gNO3--N所利用的氧量約2.6g。 反硝化-2 當缺乏有機物時，則無機物如氫、H2S等也可作為反硝化反應的電子供體 （1）反硝化菌屬于異養(yǎng)型兼性厭氧菌，在缺氧條件下，進行厭氧呼吸，以NO3-—O為電子受體，以有機物的氫為電子供體。 （2）反硝化過程中，硝酸態(tài)氮有二種轉化途徑—同化反硝化（合成細胞）和異化反硝化（還原為N2↑），但以異化反硝化為主。 （3）反硝化反應的條件 反硝化反應的條件 DO<0.5mg/L，一般為0.2～0.3mg/L（處于缺氧狀態(tài)），如果DO較高，反硝化菌利用氧進行呼吸，氧成為電子受體，阻礙NO3--O成為電子受體而使N難還原成N2↑。但是反硝化菌體內的某些酶系統(tǒng)組分只有在有氧條件下，才能合成。反硝硝化菌以在缺氧-好氧交替的環(huán)境中生活為宜。 BOD5/TN≥3～5，否則需另投加碳源，現多采用CH3OH，其分解產物為CO2+H2O，不留任何難降解的中間產物，且反硝化速率高。 目前反硝化投加有機碳源一般利用原污水中的有機物。 還原1g硝態(tài)氮能產生3.57g堿度，而在硝化反應中，1gNH3-N氧化為NO3--N要消耗7.14g堿度，在缺氧-好氧中，反硝化產生的堿度可補償硝化消耗堿度的一半左右。 內源反硝化 微生物還可通過消耗自身的原生質進行所謂的內源反硝化 C5H7NO2+4NO3-→5CO2+NH3+2H2↑+4OH- 內源反硝化的結果是細胞物質減少，并會有NH3的生成。 廢水處理中不希望此種反應占主導地位，而應提供必要的碳源。 脫氮新理念 （1）短程硝化-反硝化 由傳統(tǒng)硝化-反硝化原理可知，硝化過程是由兩類獨立的細菌催化完成的兩個不同反應，應該可以分開；而對于反硝化菌，亞硝酸根或硝酸根均可以作為最終受氫體。該方法就是將硝化過程控制在亞硝化階段而終止，隨后進行反硝化，在反硝化過程將亞硝酸根作為最終受氫體，故稱為短程(或簡捷)硝化-硝化。 控制硝化反應停止在亞硝化階段是實現短程硝化-反硝化生物脫氮技術的關鍵，其主要影響因素有溫度、污泥齡、溶解氧、pH值和游離氨等�？刂戚^高溫度、較低溶解氧和較高pH值和極短的污泥齡條件等，可以抑制硝酸菌生成，使亞硝酸菌占絕對優(yōu)勢，從而使硝化過程控制在亞硝化階段。 （2）厭氧氨氧化 厭氧氨氧化是荷蘭Delft大學1990年提出的一種新型脫氮工藝�；�本原理是在厭氧條件下以硝酸鹽或亞硝酸鹽作為電子受體，將氨氮氧化氮氣，或者說利用氨作為電子供體．將亞硝酸鹽或硝酸鹽還原成氮氣。參與厭氧氨氧化的細菌是自養(yǎng)菌。厭氧氨氧化過程無需有機碳源在。 （3）亞硝酸型完全自養(yǎng)脫氮 基本原理是先將氨氮部分氧化成亞硝酸氮，控制氨根離子與亞硝酸根離子比例為1：1，然后通過厭氧氨氧化作為反硝化實現脫氮的目的。全過程為自養(yǎng)的好氧亞硝化反應結合自養(yǎng)的厭氧氨氧化反應．無需有機碳源，對氧的消耗比傳統(tǒng)硝化/反硝化減少62.5%，同時減少堿消耗量和污泥生成量。 二、硝化—反硝化過程影響因素 1．溫度 硝化反應的適宜溫度范圍是30～35℃，溫度不但影響硝化茵的比增長速率，而且影響硝化菌的活性，在5～35℃的范圍內，硝化反應速率隨溫度的升高而加快，僅超過30℃時增加幅度減少，當溫度低于5℃時，硝化細菌的生命活動幾乎停止。對于同時去除有機物和進行硝化反應的系統(tǒng)，溫度低于15℃即發(fā)現硝化速率迅速降低，低溫對硝酸菌的抑制作用更為強烈，因此在低溫12～14℃時常出現亞硝酸鹽的積累。在30～35℃較高溫度下，亞硝酸菌的最小倍增時間要小于硝酸菌，因此，通過控制溫度和污泥齡，也可控制反應器中亞硝酸菌的絕對優(yōu)勢。 反硝化反應的最佳溫度范圍為35～45℃，溫度對硝化菌的影響比反硝化菌大。 2．溶解氧 硝化反應必須在好氧條件下進行，一般應維持混合液的溶解氧濃度為2～3mg/L，溶解氧濃度0.5～0.7 mg/L，是硝化菌可以忍受的極限。硝化可在高溶解氧狀態(tài)下進行，高達60mg/L的溶解氧濃度也不會抑制硝化的進行，為了維持較高的硝化速率，污泥齡降低時要相應地提高溶解氧濃度。溶解氧對反硝化反應有很大影響，主要由于氧會同硝酸鹽競爭電子供體。同時分子態(tài)氧也會抑制硝酸鹽還原酶的合成及其活性， 3．pH值 硝化反應的最佳pH值范圍為7.5～8.5，硝化菌對pH值變化十分敏感，當pH值低于7時，硝化速率明顯降低．低于6和高于9.6時，硝化反應將停止進行。反硝化過程的最佳pH值范圍為6.5～7.5，不適宜的PH值會影響反硝化菌的生長速率和反硝化酶的活性。當pH值低于6.0或高于8.0時，反硝化反應將受到強烈抑制。 4．C/N比 C/N比值是影響硝化速率和過程的重要因素。硝化菌是自養(yǎng)菌，硝化菌產率或比增長速率比活性污泥異養(yǎng)菌低得多，若廢水中BOD5值太高，將有助于異養(yǎng)菌迅速增殖，從而使微生物中的硝化菌的比例下降，一般認為，只有BOD5低于20mg/L時，硝化反應才能完成。反硝化過程需要充足的碳源，理論上lgNO2還原為N2需要碳源有機物2.86g。一般認為，當廢水的BOD5/TKN值大于4～6時，可認為碳源充足，不需另外投加碳源，反之則要投加甲醇或其他易降解的有機物作碳源。 5、污泥齡 為使硝化菌能在連續(xù)流的反應系統(tǒng)中存活并維持一定數量，微生物在反應器的停留時間即污泥齡應大于硝化菌的最小世代期。一般應取系統(tǒng)的污泥齡為硝化最小世代期的兩倍以上。較長的污泥齡可增強硝化反應的能力，并可減輕有毒物質的抑制作用。 6．抑制物質 對硝化反應有抑制作用的物質有：過高濃度氨氮、重金屬、有毒物質以及有機物。一般來說，同樣毒物對亞硝酸菌的影響比對硝酸菌大。反硝化菌對有毒物質的敏感性比硝化菌低很多，與一般好氧異養(yǎng)菌相同。在應用一般好氧異養(yǎng)菌文獻數據時，應該考慮馴化的影響。 生物脫氮工藝包括含碳有機物的氧化、氨氮的硝化、硝態(tài)氮的反硝化等生物過程，即碳化-硝化-反硝化過程。從完成這些過程的反應器來分，脫氮工藝可分為活性污泥脫氮系統(tǒng)和生物膜脫氮系統(tǒng)，其分別采用活性污泥法反應器與生物膜反應器作為好氧/缺氧反應器，實現硝化/反硝化以達到脫氮的目的。從完成這些過程的時段和空間不同，活性計泥脫氮系統(tǒng)的碳化、硝化、反硝化可在多池中進行，也可在單池中進行。 二 生物除磷（一）生物除磷原理 有一類特殊的細菌，在厭氧狀態(tài)釋放磷，在好氧狀態(tài)可以過量地、超出其生理需要地從污水中攝取磷酸鹽。生物除磷主要由一類統(tǒng)稱為聚磷菌的微生物完成。該類微生物均屬異養(yǎng)型細菌。在厭氧區(qū)內，聚磷菌在既沒有溶解氧也沒有原子態(tài)氧的厭氧條件下，吸收乙酸等低分子脂肪酸(來自兼性細菌水解產物或來自原污水)，并合成聚β-羥基丁酸鹽(PHB)貯于細胞內，所需的能量來源于菌體內聚磷的分解，并導致磷酸鹽的釋放。在好氧區(qū)內，聚磷菌以游離氧為電子受體，將積貯在胞內的PHB好氧分解，并利用該反應產生的能量，過量攝取水體中的磷玻鹽，在胞內轉化為聚磷，這就是好氧吸磷，好氧吸磷量大于厭氧放磷量，通過剩余污泥排放可實現生物除磷的目的。 在厭氧狀態(tài)下放磷愈多，合成的PHB愈多，則在好氧狀態(tài)下合成的聚磷量也愈多，除磷的效果也就愈好。 （二）生物除磷影響因素 1．溶解氧和氧化態(tài)氮 溶解氧分別對攝磷和放磷過程影響不同。在厭氧區(qū)中必須控制嚴格的厭氧條件，既沒有分子態(tài)氧，也沒有化合態(tài)氧。溶解氧的存在，將抑制厭氧菌的發(fā)酵產酸作用和消耗乙酸等低分子脂肪酸物質；硝態(tài)氮的存在，影響聚磷菌的代謝，也會消耗部分乙酸等低分子脂肪酸物質而發(fā)生反硝化作用，都影響磷的釋放，從而影響在好氧條件下對磷的吸收。在好氧區(qū)中要供給足夠的溶解氧，以滿足聚磷菌對PHB的分解和攝磷所需。一般厭氧段的溶解氧應嚴格控制在0.2mg／L以下，而好氧段的溶解氧控制在2.0mg／L左右。 2．污泥齡 由于生物脫磷系統(tǒng)主要是通過排除剩余污泥去除磷的，因此剩余污泥量的多少將決定系統(tǒng)的脫磷效果。一般污泥齡較短的系統(tǒng)產生較多的剩余污泥，可以取得較高的脫磷效果。短的泥齡還有利于好氧段控制硝化作用的發(fā)生而利于厭氧段的充分釋磷，因此，僅以除磷為目的的污水處理系統(tǒng)中，一般宜采用較短的泥齡。研究表明，當污泥齡為30天時，除磷率為40％，污泥齡為17天時，除磷率為50%，污泥齡降至5天時，除磷率可提高到87%。 3．BOD負荷和有機物性質 一般認為，較高的BOD負荷可取得較好的除磷效果，有人提出BOD/TP＝20是正常進行生物除磷的低限。不同有機物為基質對磷的厭氧釋放及好氧攝取也有差別。一般低分子易降解的有機物易被聚磷菌吸收、誘導磷釋放的能力較強，而高分子難降解的有機物誘導磷釋放的能力較弱。 4．溫度 溫度對除磷效果的影響不如對生物脫氮過程的影響明顯，因為在高溫、中溫、低溫條件下，不同的菌群都具有生物除磷的能力，在5～30℃的范圍內，都可以得到很好的除磷效果，但低溫運行時厭氧區(qū)的停留時間要低一些。 5．pH值 pH值在6～8的范圍內時，磷的厭氧釋放比較穩(wěn)定。pH值低于6時生物除磷的效果會大大下降。 廢水生物除磷的工藝流程一般由厭氧池和好氧池組成。A/O（厭氧—好氧生物除磷）工藝和Phostrip（旁流除磷）工藝是兩種基本的生物除磷工藝。第四節(jié) 其他無機污染物廢水的生物處理 含硫廢水的生物處理 金屬廢水的生物處理含硫廢水的生物處理硫酸根SO４2-污染 SO４2-普遍存在于各種水體中，是測定水質的指標之一。天然水中的 SO４2-主要來自礦物鹽類的溶解和有機物的分解。工業(yè)廢水如酸性礦水中含大量SO４2- 。生活污水中的SO４2-主要來自人類排泄物。 硫化氫污染 H2S在水中含量為0.5mg/L時即可覺察出它散發(fā)的臭氣。地表水中一般很少含H2S，如果發(fā)現，可判斷為受廢水污染。除發(fā)臭外，對混凝土和金屬都有侵蝕破壞作用。 廢水中的有機物含硫，在缺氧條件下可生成H2S。無機的硫化物或硫酸鹽在缺氧條件下也可還原生成H2S。 有機污染物 來源：化學、紡織、煤氣和造紙等工業(yè)有硫化物隨廢水排放 。特點：往往含量少、難降解、污染時間長等 。 廢水中硫化物的細菌轉化 1.絲狀硫細菌---在有氧條件下把水中的硫化物氧化成S ，并以硫粒的形式沉積在細胞內，硫的分離、提純比較困難。 2.光和細菌--其生長活動需要光照，產生單位質量細胞質所氧化的硫化物較少，污泥產生量大。 3.無色硫細菌(CSB)--生活的環(huán)境條件廣(pH 1～10 ， 4～95 ℃ ，高低氧環(huán)境)。適應能力強，生長繁殖迅速，生化反應速率較高。研究進展有氧生物氧化方面 :生物接觸氧化法又稱固定式活性污泥法，它兼有活性污泥和生物膜法的優(yōu)點。 (1)進水水質變化的適應能力較強。 (2)出水水質穩(wěn)定。 (3)污泥生成量少。 (4)不產生污泥膨脹的危害且該法生物膜上的生物相豐富�！　�   缺氧生物處理方面 Murtuza等人報道利用綠硫菌(GSB) ，使用內徑為1.6 mm 的Tygon 材質管固定膜連續(xù)流光生物反應器處理含硫化氫廢水。最大含硫負荷可達1451mg/Lh ，停留時間僅需6.74 min ，S2-基本去除。但是該技術需要大量輻射能。 利用反硝化細菌氧化硫化物是另一種缺氧生物處理，但反應中需要硝酸鹽，限制了該技術的使用。S93紅軟基地