– 沉降比(SV％)
1L混合液静置沉降30分钟后，沉淀污泥占混合液的体积百
分比。它反映出污泥的凝聚 —沉淀性能和污泥量的多少，以便控制污泥排 除时间和排除数。一般取15%～40％左右。
Chen Shuixia/ZSU
活性污泥
– 污泥指数(SVI) 也称污泥容积指数，是指混合液经30分钟沉降后， 1g干污泥在湿的时候所占体积，以ml/g计。它反映出污泥的松散程
第五章 废水的生物化学处理方法
• 利用自然环境中的微生物，并通过微生物体内的生物化学作用来氧化分 解废水中的有机物和某些无机毒物(如氰化物、硫化物)，使之转化为稳定 无毒物质的一种水处理方法。 常见的有活性污泥法、生物过滤法、生物膜法、生物塘法和厌氧生物法 等
• 生化法处理废水具有效率高、成本低、投资省、操作简单等优点 •
Chen Shuixia/ZSU
分解 有机物（C、N、 微生物 P、S）+O2 CO2．NH3、亚硝酸 盐或硝酸盐，磷酸盐， 硫酸盐
＋ 能量
＋ 能量
合成
Chen Shuixia/ZSU
原生质（微生物 生长能源）
2、厌氧生物处理法
• 第一阶段：产酸阶段。高分子有机化合物在产酸细菌作用下降解成低分 子的中间产物，如有机酸(蚁酸、醋酸、丁酸、氨基酸)和醇类及氨、硫化 物、二氧化碳等无机物并放出能量。此阶段可分为两个时期：
Chen Shuixia/ZSU
微生物的生长规律
• 细菌的生长经历四个时期——停滞期、对 数增长期、稳定期和衰退期
• 在对数增长期内，细菌对废水处理速率最 快，若将细菌生长稳定在这一时期，则装 置效率高，可缩短处理时间及减小装置容 积。但这时要供给细菌较多的营养食料， 要求进水中有机物含量高，势必造成出水 中有机物也相应增多，出水水质变差，排 出的污泥量增大。
• 稳定期（静止期）细菌数量较高，但对营 养物要求低，运行稳定，水中有机物消耗 得较彻底，去除率高，产生污泥量也少。 但处理时间长，设备体积大。
Chen Shuixia/ZSU
第二节 微生物处理废水的基本原理
• 微生物处理废水主要是利用微生物对废水中某些物质的氧化分解作用。 这种氧化分解作用是在特定酶的催化作用下进行的。 • 酶是由活细菌细胞所制造和分泌的一类具有高度催化专一性的特殊蛋白 质。分子量为一万至数百万。每种酶专门催化某一类反应，不同的细菌 产生不同的酶，进行着各种各样的酶促反应。 • 酶的分类和作用：内酶和外酶
入一定量的生活污水或含氮、磷等元素的化合物来加以补充。
• • •
溶解氧：一般应维持在2～4mg/L左右 水的pH值： 水温
Chen Shuixia/ZSU
第三节 活性污泥法
• 活性污泥法是用好氧生物处理废水的重要方法。 • 是城市污水和有机工业废水最有效的处理方法之一 。
• 它是利用悬浮在废水中人工培养的微生物群体—— 活性
污泥，对废水中的有机物和某些无机毒素产生吸附、氧 化分解而使废水得到净化的方法。
Chen Shuixia/ZSU
第三节 活性污泥法
• 基本过程由以下几个步骤组成：
空气 处理后废水 废水 初次沉淀 混合 曝气池 二次沉淀
回流活性污泥
1. 初次沉淀 3. 曝气 在初次沉淀池内进行，主要除去泥砂及大颗粒的悬浮物 2. 混合 利用一定的设备或手段将活性污泥和待处理废水进行均匀混合。
• 藻类
– 藻类是含有能进行光合作用的叶绿素的低等植物。 – 能利用光能、CO2、PO43-、NH3等产生新细胞并放出氧气，增加 水中的溶解氧．在生物氧化塘中对有机物的氧化起重要作用。 – 在废水处理中所能起的作用有限
Chen Shuixia/ZSU
微生物的分类（续）
• 原生动物
– 原生动物是单细胞动物或以细胞群体(独立细胞的集合体）而存在
– 细菌在分解氧化有机物的过程中获得能量及细胞的构成材料，称同化作用 – 而将有机物分解成简单的有机物或无机物，称异化作用。该作用使废水得到 净化。
Chen Shuixia/ZSU
废水生化处理法的主要类型
• • 一些细菌只能在有氧存在的环境中生长，称需氧细菌(或称好氧细菌)，利用此 类微生物的作用来处理废水称为好氧生物处理法。 另一些细菌只能在无氧的环境中生长，叫厌氧细菌，相应的处理方法叫厌氧生 物处理。 水体自净—天然水体、氧化塘
Chen Shuixia/ZSU
微生物的分类（续）
• 真菌
– 是类似植物的低等生物，是一种丝状无叶绿素的微生物，不 能进行光合作用，是寄生的或腐生的。 – 水处理中常见的真菌有酵母菌和霉菌两种 – 酵母菌是单细胞的真菌，个体比细菌大几倍至几十倍，主要 以出芽增殖。酵母菌培养条件要求不高，繁殖迅速，目前已 广泛应用于无毒的高浓度有机工业废水的处理及综合利用。 – 霉菌可分解碳水化合物、脂肪、蛋白质及其他含氮有机化合 物，在废水处理过程中数量、种类均不多，是需氧微生物。
– 被吸附的有机物由于酶的作用，在水中氧较充分的条件下进行生物化学作用， 将部分有机物氧化分解为简单的无机物并放出细菌生长所需的能量；而将 另—部分有机物转化为生物体所必需的营养物，合成新的原生质。 – 于是，细菌不断长大，并分裂出更多的细菌，加速了有机物的氧化分解过程， 这时活性污泥量则不断增大。随着活性污泥量的增加，有机物大量消耗，水 中营养物质大大减少，这时部分细菌的原生质也可能进行氧化作用放出能量 进入内源呼吸。这一过程比吸附过程要慢得多。 – 无论是有机物的氧化分解或是原生质的合成都将消耗被活性污泥所吸附的有 机物，使水中的有机物得以去除。
分解 有 机 物 产酸细菌 有机酸 或醇 氨、胺、 碳酸盐
产酸阶段
甲烷细菌 甲烷、无
机气体
产气阶 段
＋ 能量
合成
原生质（微生物 生长能源）
Chen Shuixia/ZSU
4、生化处理法对处理水质的要求
• 生化法处理废水主要是通过微生物的新陈代谢来实现的，因此必须创 造一定环境以利于微生物的生长繁殖，才能提高废水处理效果。
– 第一时期为酸性消化期。此时细菌首先分解的是碳水化合物，产生大量的有 机酸，致使溶液pH值迅速下降（可达5以下） – 第二时期为酸性减进期。此时有机酸和含氮化合物开始分解，生成氨．胺、 碳酸盐等碱性物，pH值则逐渐上升，同时放出硫化氢，硫醇等恶臭气体。
• 第二阶段为碱性分解阶段或产气阶段，甲烷细菌利用产酸菌产生的有机 酸、醇作为营养源，产生甲烷、二氧化碳、氨、氢等气体。 • 厌氧生化反应速度慢，反应时间长。一般来说．高浓度的有机废水可采 用厌氧生物法来处理
并具有良好的凝聚沉淀价活性污泥的优劣：
– 污泥浓度 也称混合液悬浮固体(Mixed Liquor Suspended Solids ， MLSS)，
是指曝气区内 1升混合液所含悬浮物量，以mg/L表示。它反映出活性污泥 所含微生物多少和处理有机物能力的强弱。适宜的浓度应根据具体情况确 定，一般废水处理可取2×103～4× 103 mg/L。
度和凝聚、沉降性能。该值越低．则说明污泥颗粒小而紧密易沉降，
但活性和吸附力低，含无机物多；过高则太松散，难以沉淀，一般 取50—150之间。
– 污泥龄(Q0） 也称污泥停留时间(简称SRT)或细菌平均停留时间(简
称MCRT）：通过调节废弃污泥量就可以改变 Q0 的值，把它控制 在适宜于细菌增殖的时间范围内，一般为3—14天。 – 区域沉淀速度(ZSV) 当活性污泥浓度大于500mg/L时，污泥沉降以 区域沉淀方式进行，泥水之间有明显的界面，此界面的沉淀速度叫 区域沉淀速度。易沉淀污泥的ZSV值约为6m/h。
已处理好废水，排出沉淀池。
Chen Shuixia/ZSU
Activated Sludge Activated Sludge Sludge Wastewater Polishing Discharge to River or Land Application
Chen Shuixia/ZSU
Waste
3. 凝聚和沉淀：由氧化过程中所合成的菌体有机体发生凝聚和沉淀，从水 中分离出来，使废水得以净化
Chen Shuixia/ZSU
3、活性污泥
• 活性污泥是一种褐色絮状体，由各种微生物（细菌、真菌、原生动 物）、无机物和分解中的有机物组成，形成一特殊的生态系统。
• 活性污泥的性能：性能良好的活性污泥应松散(有利吸附和氧化有机物)
•
废水中污染物浓度
1. 生化需氧量BOD和化学需氧量COD：对好氧性生化处理，一般要求处理 废水的BOD5<500～1000mg/L，过高则影响处理效果；过低则养料太少， 影响微生物的繁殖。 2. 有毒物质：影响微生物生长的重金属、氰化物、油脂等控制在一定范围。
•
营养物
– 微生物生长必需的碳源、氮源、无机盐等。工业废水一般缺乏氮和磷。生 活污水中一般所含养料充足，是最经济的营养源，所以可在工业废水中加
Protozoa
Chen Shuixia/ZSU
第一节 废水处理中的微生物学基础
• 微生物的分类 菌类（细菌、真菌）
植物型
微生物 藻类 原生动物
动物型
后生动物
Chen Shuixia/ZSU
微生物的分类（续）
• 细菌： • 是废水处理中最重要的一类微生物。 • 分下等细菌和高等细菌两类。 • 下等细菌 • 简称细菌，是单细胞生物，它的数量最多，氧化分解有机物的能力 较大，在废水处理中所起的作用最重要 • 下等细菌按其形态可分为球菌、杆菌和螺旋菌三类 • 高等细菌 • 单细胞高等细菌，形成细长分支丝状体，称为放线菌。大多数放线 菌是好氧性的 • 多细胞的高等细菌，由单个细胞连成丝状体，称为丝状细菌。废水 处理中常见的丝状菌主要要为球衣菌属、铁细菌属、贝日阿托氏菌 属
自然条件 好氧生物 处理法 人工条件
土壤净化 悬浮法—活性污泥法、氧化塘、氧化沟 固着法—生物滤池、生物转盘、接触氧化