第十二章 微生物与环境工程 环境微生物学教学课件

污泥沉降比(sludge volume，SV): 指用筒取100 mL 混合液，静止30 min后测得的沉淀活性污泥的体积与混合 液体积之比，以(%)计。
污泥体积指数(sludge volume index，SVI): 指1 g悬 浮固体（干重）所占有的体积（湿体积），以(mL/g)计。
正常活性污泥特征：SV 30%左右、SVI 100 mL/g左右。
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2. 工艺流程 在活性污泥法中，曝气池、二沉池、曝气系统和污泥回 流系统是污水处理工艺的核心。
曝气沉沙池
活性污泥法污水处理厂的典型工艺流程
（引自郑平，2010）
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3. 净化过程
（1）初期吸附
在有机废水与活性污泥放在一起曝气后，曝气初期（30 min以内），COD浓度迅速下降。废水与活性污泥短时间接 触即去除大量有机污染物的现象，称为初期吸附。初期吸附 的COD去除率可达70%以上。
有机物的好氧生物代谢过程
（引自郑平，2010）
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（一）活性污泥法
活性污泥法（activated sludge process）是以废水中 的有机污染物作为培养基，在有氧条件下，对微生物群体进 行连续培养，形成活性污泥，再利用活性污泥在废水中的凝 聚、吸附、氧化、沉淀等作用，去除废水中的有机污染物， 使废水得到净化的一种废水处理方法。
水涨性污泥膨胀(viscous bulking): 活性污泥积蓄高黏性 的多糖类物质，带有许多氢氧基，与水的结合力很强，是 一种十分稳定的亲水胶体。活性污泥被高黏性多糖类物质 覆盖后，体积显著增大，结合水比正常活性污泥高几倍。
第三节 废物生物处理 一、高温堆肥原理 二、高温堆肥技术
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二、废水好氧生物处理
在生物反应中，大部分有机物分解为无机物，小部分 有机物质转化成残留有机物。若以COD计，1 kg COD中有 0.86 kg COD分解为无机物，0.14 kg COD转化成残留有机 物。每去除1 kg COD需要消耗0.86 kg DO。
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生物性状: 活性污泥中栖息着细菌、酵母菌、放线菌、霉 菌、原生动物和后生动物。在活性污泥中，细菌含量为 107~108个/mL，原生动物含量约103个/mL。这些微生物构成 了具有特定功能的微生物生态系统，对污染物有较强的转化 能力。
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沉淀和浓缩性状：活性污泥具有沉淀和浓缩性能，常 用污泥沉降比和污泥体积指数来表征。
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废水COD去除与曝气时间的关系
（引自郑平，2010）
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（2）生物转化 生物氧化(biological oxidation): 指微生物为了获得合成细 胞和维持生命所需的能量，将吸附的有机污染物进行氧化分 解的过程。
生物同化(biologiacl assimilation): 指微生物利用氧化过 程中获得的能量，将有机污染物合成新的细胞物质的过程。
生物转化所需的时间一般需要6~8小时。
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废水BOD去除与曝气时间的关系
（引自郑平，2010）
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（3）沉淀分离
采用活性污泥法处理废水时，不仅要求活性污泥具有吸 附和生物转化功能，还要求活性污泥具有絮凝沉淀功能。活 性污泥的絮凝沉淀性能与其中微生物所处的生长阶段有关。 食物（food）与微生物（microorganism）之比（称F/M） 高时，微生物处于对数生长期，对有机物的去除速率较快， 但活性污泥的絮凝沉淀性能较差。F/M逐渐变小后，微生物 接近内源呼吸期，活性污泥的吸附、活 性 污 泥 (activated sludge) 是 活 性 污 泥 法 净 化 有 机废水的主体。它是由人工培 养的好氧微生物及其吸附的有 机物组成的生物絮体。由于活 性污泥形似污泥且富有生命力， 故而得名。
活性污泥
（引自郑平，个人资料）
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物理性状：活性污泥犹如矾花，静止后凝聚成较大的绒 粒，粒径0.02~0.2 mm，呈黄色或褐色，带有土味。相对密 度 为 1.002~1.003 ， 可 借 助 重 力 沉 淀 。 比 表 面 积 为 20~100 cm2/mL，对污染物有较强的吸附能力。
4. 污泥膨胀 污泥膨胀(sludge bulking): 指活性污泥密度很低而沉 淀缓慢的现象。
(1) 污泥膨胀特征 丝状菌性污泥膨胀(filamentous bulking): 在活性污泥中， 丝状菌生长过快，污泥以丝状菌为主，丝状菌与非丝状菌 比例失调，絮体变得松散，沉淀性能恶化，污泥体积膨胀。
内源呼吸(endogenous respiration): 指微生物氧化分解体 内贮存的有机物质或细胞物质来获得维持生命所需的能量的 过程。
稳定化过程: 指通过生物反应将有机污染物矿化为简单且稳 定的无机物的过程。
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若把有机污染物去除量（ΔBOD）看成活性污泥吸附量 (ΔBOD)1与生物转化稳定量(ΔBOD)2之和，则在前30分钟所 去除的BOD中（82%），稳定量占12%，吸附量占70%，即 以吸附为主。到24小时，BOD去除率高达95%，其中稳定量 升到80%，吸附量降至15%，即以稳定为主。
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（4）回流与排泥
为了保证处理系统稳定运行，曝气池内应当维持足量的 活性污泥，需将部分从二沉池分离的活性污泥回流到曝气池 内。另外，为了保证曝气池内活性污泥量的相对恒定，也需 将部分剩余活性污泥（excessive activated sludge）排出 处理系统。
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第十二章 微生物与环境工程
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第十二章 微生物与环境工程
第一节 废水生物处理 一、废水生物处理类型 二、废水好氧生物处理 三、废水厌氧生物处理 四、废水生物脱氮 五、废水生物除磷
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第十二章 微生物与环境工程
第二节 废气生物处理 一、生物除臭原理 二、生物除臭技术