学习情境八应用微生物技术保护环境课件.ppt

微生物应用技术微生物应用技术学习情境八学习情境八 应用微生物技术保护环境应用微生物技术保护环境主要内容主要内容1说课内容说课内容厌氧生物处理厌氧生物处理 活性污泥的培养和运行控制活性污泥的培养和运行控制生物膜的培养生物膜的培养微生物的修复微生物的修复1 12 23 34 4任务任务1 1 厌氧生物处理厌氧生物处理 废水的厌氧处理主要用于废水的厌氧处理主要用于高浓度有机废水的前处理高浓度有机废水的前处理;1.厌氧法的特点厌氧法的特点优点优点 提问：提问：提问：提问：优点有哪些？优点有哪些？优点有哪些？优点有哪些？（1 1）产生的沼气可用于发电或作为能源产生的沼气可用于发电或作为能源n沼气中的主要成分是甲烷，含量沼气中的主要成分是甲烷，含量5075%之间，之间，是一种很好的燃料是一种很好的燃料以日排以日排COD10t的工厂为的工厂为例，若例，若COD去除率为去除率为80%，甲烷产量为理论的，甲烷产量为理论的80%时，则可日产甲烷时，则可日产甲烷2240m3,其热值相当于其热值相当于3.85t原煤，可发电原煤，可发电5400度电2 2）对营养物的需求量少对营养物的需求量少好好氧氧方方法法BOD：N：P=100：5：1，而而厌厌氧氧方方法法为为（350500）：5：1，相相比比而而言言对对N、P的的需需求求要要小小的的多多，因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐。

因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐3）.处理高浓度有机废水处理高浓度有机废水（4 4）产生的污泥量少，运行费用低产生的污泥量少，运行费用低?繁殖慢；不需要曝气繁殖慢；不需要曝气 基基于于这这些些优优点点，厌厌氧氧处处理理在在食食品品、酿酿造造、制制糖糖等等工工业业中得到了广泛的应用但厌氧处理也存在缺点中得到了广泛的应用但厌氧处理也存在缺点 提问：？提问：？提问：？提问：？（1 1 1 1）出水的有机物浓度高于好氧处理；出水的有机物浓度高于好氧处理；发酵分解有机物不完全；发酵分解有机物不完全；（2 2 2 2）对温度变化较为敏感；对温度变化较为敏感；工业中需要设置进水的控温装置，工业中需要设置进水的控温装置，373 3 3 3）厌氧微生物对有毒物质较为敏感；厌氧微生物对有毒物质较为敏感；但经过毒物驯化但经过毒物驯化处理的厌氧菌对毒物的耐受力常常会极大地提高处理的厌氧菌对毒物的耐受力常常会极大地提高4 4）.初次启动过程缓慢初次启动过程缓慢,处理时间长处理时间长好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要7天天就可以培育成功，就可以培育成功，而厌氧处理体系的活性污泥或生物膜一般需要而厌氧处理体系的活性污泥或生物膜一般需要812周周才可以培育成才可以培育成功功。

5 5）处理过程中产生臭气和有色物质处理过程中产生臭气和有色物质提问：提问：是什么？是什么？臭气主要是SRB形成的具有臭味的硫化氢气体硫化氢气体以及硫醇硫醇、氨气、有氨气、有机酸机酸等的臭气同时硫化氢还会与水中的铁离子等金属离子反应形成黑色的硫化物黑色的硫化物沉淀，使处理后的废水颜色较深，需要添加后处理设施，进一步脱色脱臭区区别别好氧生物好氧生物处处理法理法厌厌氧生物氧生物处处理法理法有机物降解彻底不彻底耗时短长臭气无臭气大且出水颜色深曝气设备需要、较复杂不需要动力消耗大小且产能处理有机物浓度不能过高很高构筑物容积很大较大处理对象城市污水或其它低浓度有机废水高浓度有机废水和污泥达标排放一般可以需与好氧方法联用才能达标排放常见类型活性污泥法、生物膜法厌氧消化法（1）早期）早期化粪池化粪池 化粪池化粪池是一个矩形密闭的池子，废水由一端进是一个矩形密闭的池子，废水由一端进入，通过各室后由另一端排出悬浮物沉于池底入，通过各室后由另一端排出悬浮物沉于池底后进行缓慢的厌氧发酵后进行缓慢的厌氧发酵这种处理构筑物通常设于独立的居住或公共建这种处理构筑物通常设于独立的居住或公共建筑物的下水管道上，用于初步处理粪便废水。

筑物的下水管道上，用于初步处理粪便废水2.厌氧生物处理的进展（2）中期）中期厌氧接触系统厌氧接触系统 用于处理高浓度有机废水时，为了强化有机物用于处理高浓度有机废水时，为了强化有机物与池内厌氧污泥的充分接触，必须连续搅拌；与池内厌氧污泥的充分接触，必须连续搅拌；同时为了提高处理效率，必须改间断进水排水同时为了提高处理效率，必须改间断进水排水为连续进水排水会造成厌氧污泥的大量流失为连续进水排水会造成厌氧污泥的大量流失上流式厌氧污泥床反应器（上流式厌氧污泥床反应器（UASB）这种反应器这种反应器是目前应用最为广泛的一种厌氧生物处理装置是目前应用最为广泛的一种厌氧生物处理装置2.厌氧生物处理的进展2.厌氧生物处理的进展（3）厌氧流化床反应器厌氧流化床反应器 厌氧流化床反应器的内部充填着粒径很小厌氧流化床反应器的内部充填着粒径很小（d=0.5mm左右左右）的挂膜介质，当其表面长满微生物）的挂膜介质，当其表面长满微生物时，称为生物颗粒时，称为生物颗粒在上升水流速度很小时，生物颗粒相互接触，形在上升水流速度很小时，生物颗粒相互接触，形成固定床借助循环管增大反应器内的上升流速，可成固定床借助循环管增大反应器内的上升流速，可使生物颗粒开始脱离接触，并呈悬浮状态。

当继续增使生物颗粒开始脱离接触，并呈悬浮状态当继续增大流速至污泥床的膨胀率达大流速至污泥床的膨胀率达1020%时，时，生物颗粒便呈生物颗粒便呈流化态任务任务1 1 厌氧生物处理方法3.厌氧污泥的性质和组成厌氧污泥的性质和组成由由兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质形成的污泥颗粒形成的污泥颗粒呈呈灰色灰色至黑色，至黑色，有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用，有一定的沉降性能；有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用，有一定的沉降性能；颗粒厌氧活性污泥的直径在颗粒厌氧活性污泥的直径在05mm以上微生物的组成主要有：微生物的组成主要有：由由水水解解细细菌菌、发发酵酵细细菌菌、产产氢氢产产乙乙酸酸菌菌、产产甲甲烷烷菌菌、厌氧原生动物厌氧原生动物其中其中产甲烷丝菌产甲烷丝菌是厌氧活性污泥的中心骨架是厌氧活性污泥的中心骨架4.厌氧污泥净化废水的作用机理“三阶段四菌群三阶段四菌群”学说学说污污染染物物的的厌厌氧氧降降解解过过程程可可以以分分为为三三个个阶阶段段水水解解酸酸化化阶阶段段、产氢产乙酸阶段产氢产乙酸阶段、产甲烷阶段产甲烷阶段框图表示见下图框图表示见下图 1）水解酸化阶段）水解酸化阶段在在水水解解细细菌菌胞胞外外酶酶的的作作用用下下大大分分子子的的有有机机物物水水解解为为小小分分子子的的有有机物。

机物梭状芽孢杆菌、拟杆菌等梭状芽孢杆菌、拟杆菌等酸化细菌酸化细菌吸收并转化为更为简单的化吸收并转化为更为简单的化合物分泌到细胞外，产物有挥发性脂肪酸、醇类、二氧化碳、合物分泌到细胞外，产物有挥发性脂肪酸、醇类、二氧化碳、氢气、氨等氢气、氨等.复杂有机物复杂有机物1 1水解酸化水解酸化脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸 乙酸乙酸乙酸乙酸 HH2 2+CO+CO2 22 2产氢产乙酸产氢产乙酸 CHCH4 4+CO+CO2 2HH2 2S+COS+CO2 2硫酸盐还原硫酸盐还原3 3产甲烷产甲烷3 3产甲烷产甲烷硫酸盐还原 2 2 2 2产氢产乙酸阶段产氢产乙酸阶段产氢产乙酸阶段产氢产乙酸阶段上上一一阶阶段段的的产产物物被被进进一一步步转转化化为为乙乙酸酸、氢氢气气、碳碳酸酸以以及及新新的的细细胞胞物物质，这一阶段的主导细菌是质，这一阶段的主导细菌是产氢产乙酸菌产氢产乙酸菌同型产乙酸菌群：同型产乙酸菌群：同型产乙酸菌群可将同型产乙酸菌群可将CO2或或CO3-通过还原过通过还原过程转化为乙酸程转化为乙酸3 3 3 3产甲烷阶段产甲烷阶段产甲烷阶段产甲烷阶段乙乙酸酸、氢氢气气、碳碳酸酸、甲甲酸酸和和甲甲醇醇等等被被产产甲甲烷烷菌菌利利用用被被转转化化为为甲甲烷烷和以及甲烷菌细胞物质。

和以及甲烷菌细胞物质经经过过这这些些阶阶段段大大分分子子的的有有机机物物就就被被转转化化为为甲甲烷烷、二二氧氧化化碳碳、氢氢气气、硫化氢硫化氢硫化氢硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥等小分子物质和少量的厌氧污泥硫酸盐还原菌甲烷八叠球菌属甲烷八叠球菌属5.厌氧生物处理的工艺流程其中厌氧污泥反应器是工艺中的核心其中厌氧污泥反应器是工艺中的核心废废水水调节池调节池37厌氧反应器厌氧反应器气柜气柜沉淀池沉淀池出出水水回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥6.厌氧生物处理系统厌氧生物处理系统（1）厌氧接触系统（2）厌氧生物滤池（3）上流式厌氧污泥床反应器（UASB）（4）上流式厌氧流化床（5）两段厌氧消化系统（两相厌氧法）工业级工业级UASB装置装置钢制圆形结构钢制圆形结构混凝土方形结构混凝土方形结构（便于施工及分（便于施工及分离器设置）离器设置）任务任务2 2 活性污泥的培养和运行控制活性污泥的培养和运行控制 1、活性污泥的生物相和性质、活性污泥的生物相和性质一、好氧微生物与污水治理 （一）活性污泥法（一）活性污泥法什么是活性污泥？什么是活性污泥？由细菌、霉菌、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。

1）活性污泥中微生物相细菌：细菌：以异养型原核生以异养型原核生物物(细菌细菌)为主，数量为主，数量107108个个/ml，自养菌数，自养菌数量略低其优势菌种：量略低其优势菌种：产碱杆菌属等，它是降产碱杆菌属等，它是降解污染物质的主体，具解污染物质的主体，具有分解有机物的能力有分解有机物的能力丝状细菌丝状细菌 Filamentous bacteria活性污泥中重要的组成部分交叉穿织在菌胶团之间或附在絮状体表面 丝状细菌具有很强的氧化分解有机物的能力,具有一定的净化作用 生长过速：活性污泥膨胀 造成出水质量下降原生动物：原生动物：肉足虫，鞭毛虫和纤毛虫肉足虫，鞭毛虫和纤毛虫3类、捕食游离细菌其类、捕食游离细菌其出现的顺序反映了处理水质的好坏（这里的好坏是指有机物的出现的顺序反映了处理水质的好坏（这里的好坏是指有机物的去除），最初是肉足虫，继之鞭毛虫和游泳型纤毛虫；当处理去除），最初是肉足虫，继之鞭毛虫和游泳型纤毛虫；当处理水质良好时出现固着型纤毛虫，水质良好时出现固着型纤毛虫，如钟虫如钟虫、独缩虫、聚缩虫、盖、独缩虫、聚缩虫、盖纤虫等纤虫等后生动物后生动物(主要指轮虫），主要指轮虫），捕食菌胶团和原生动物，是水质稳捕食菌胶团和原生动物，是水质稳定的标志。

因而利用镜检生物相评价活性污泥质量与污水处理定的标志因而利用镜检生物相评价活性污泥质量与污水处理的质量真真菌菌：由由细细小小的的腐腐生生或或寄寄生生菌菌组组成成，具具分分解解碳碳水水化化合合物物，脂脂肪、蛋白质的功能，但肪、蛋白质的功能，但丝状菌大量增殖会引发污泥膨胀丝状菌大量增殖会引发污泥膨胀一组活性污泥图片（2）活性污泥的性状颜色黄褐色状态似矾花絮状颗粒味道土腥味相对密度曝气池混合液：1.0021.00回流污泥：1.0041.006粒径0.020.2mm具有良好的活性具有良好的活性具有很大的比表面积（具有很大的比表面积（200010000m2/m3）2 2、活性污泥法的净化机理、活性污泥法的净化机理 有机物有机物微生物氧微生物氧微生物微生物细胞增长细胞增长COCO2 2、H H2 2O O、SOSO4 42 2、NHNH3 3、POPO4 43 3等等能量能量 热能释出热能释出 随水排出随水排出 由于活性污泥表面积很大，具有很强的吸附能力，可以吸附废水中的有机物废水与活性污泥接触后，其中有机质可以在约130min的短时间内被吸附到活性污泥上还可以吸附某些金属离子，使之与有机物形成络合物而得以去除。

1 1）生物吸附）生物吸附（2 2）氧化分解有机物）氧化分解有机物 分解有机物O2微生物合。