污染控制微生物工程复习资料(2)

2019-08-03 13:09

41.比酶活性是指单位重量酶蛋白所具有的酶活性单位数。

酶活性单位是指在25℃最适PH及底物浓度等条件下,在1min内转化1μmol底物的酶量。

42.中间产物学说:在酶促反应当中,酶(E)和底物(S)先形成中间产物(ES),中间产物再一步分解成产物和游离态的酶,但整个反应速度取决于ES的分解速率。

43.米门公式第一次从理论上反映了酶促反应速率与底物浓度的关系。

一定范围内反应速度随基质浓度的提高而加快,但当基质浓度很大时,反应速度就与基质浓度无关了。 44.(1)米氏常数是酶的特征常数之一,只与酶的性质有关,而与酶的浓度无关。

(2)如果一个酶有几种底物,则对应的酶底物都有一个特定的米氏常数值,其中米氏常数值最小的底物称之为酶的最适底物。1/kn表示酶交合力大小。 45.

V/[E0]表示单位重量的酶或细菌对有机物的利用率或分解速度。

46.微生物存在的三种形式:活性污泥(Activated sludge)、生物膜(Biomembrane)(膜状活性污泥)、颗粒污泥(Granular sludge)(存在厌氧微生物中)。 水处理微生物的作用原理:絮凝作用、吸附作用、氧化作用、沉淀作用。

47.两个重要的公式:

△S=aLr-bSa(计算剩余污泥量)、O2=aˊLr+bˊSa(计算耗氧量)。 △S 新生长的细胞物质(Kg/d);

Lr所利用的营养物质,即去除的BOD5 (Kg/d) O2微生物需氧量(Kg/d); Sa构筑物内原有的细胞物质(Kg) Lr去除的BOD5 (Kg/d);

a合成系数[合成的细胞物质(Kg)/去除的BOD5 ] ,a’去除单位所需的氧量( Kg/ Kg); b细胞自身氧化率或衰减系数(1/d) b’微生物自身氧化需氧率(1/d)

计算题某城市混合废水采用活性污泥法处理。其曝气池的有效容积为340立方,进水流量为150立方每小时,进水BOD200mg/L、出水BOD20mg/L、曝气池污泥浓度4g/L(其中挥发占75%)。计算剩余污泥。 解:△C=200mg/L-20mg/L=180mg/L Lr=△CVh=0.18*150*24=648kg/d Sa=4kg/m3*340m3*0.75=1020kg/d

△S= aLr-bSa=0.6*648-0.75*1020=312kg/d △S‘=△S/0.75=414kg/d

Q=△S‘/ρ(1-w)=416.1/(0.8%*1000kg/m3)=52m3/d

48.厌氧消化三阶段四类群:Ⅰ水解酸化阶段(发酵性细菌群)、Ⅱ产乙酸阶段(产氢产乙酸细菌群、同型产乙酸细菌群)、Ⅲ产甲烷阶段(产甲烷细菌群)。 水解酸化阶段的特性:大多转性厌氧,适宜PH4.5-8 产乙酸阶段的特性:绝对厌氧菌或兼性厌氧菌,适宜PH4.5-8

产甲烷阶段的特性:(1)严格厌氧菌;(2)中温菌对温度敏感;(3)PH适宜6.8 ~7.2;(4)增殖速率慢。 49.废水厌氧生物处理的特点:

优点:不需要充氧,运行费用低;长生甲烷可以回收利用,剩余污泥少;抗冲击性强。 缺点:反应慢,时间长;需要中温或高温,设置保温措施;产生氨气,硫化氢, 硫醇有异味;反应构筑物大

50.不产甲烷细菌和产甲烷细菌相互依赖、相互制约(互生关系),表在: ⑴.不产甲烷菌为产甲烷细菌提供生

长和产甲烷所需的基质。不产甲烷细菌的产物氢、二氧化碳、乙酸提供给产甲烷细菌,产甲烷细菌为厌氧环境有机物分解食物链最后环节。 ⑵.不产甲烷细菌为产甲烷细菌创造适宜的氧化还原条件。

厌氧发酵初期的加料等带入的空气中的氧被不产甲烷细菌的代谢作用,使发酵液的氧化还原电位不断下降,为产甲烷细菌提供生长条件。

⑶.不产甲烷细菌为产甲烷细菌清除有毒物质。苯环、氰化物可被不产甲烷细菌降解。

⑷.产甲烷细菌为不产甲烷细菌的生化反应解除反馈抑制。

不产甲烷细菌的发酵产物可以抑制其本身的不断形成。如氢的积累抑制产氢细菌的产氢,酸的积累抑制产酸细菌的产酸。而产甲烷细菌可以利用氢、乙酸、二氧化碳等,解除反馈。 ⑸.不产甲烷细菌和产甲烷细菌共同维持环境中适宜的p H值。

不产甲烷细菌分解糖产生酸,降低p H;产甲烷细菌分解酸产生甲烷,p H上升 51.活性污泥法运行参数(概念意义应用推理):

(1)污泥沉降比SV:是指将混匀的曝气池活性污泥混合液迅速倒进1000ml量筒中至满刻度,静置沉淀30分钟后,则沉淀污泥与所取混合液之体积比为污泥沉降比(%),又称污泥沉降体积(SV30)以mL/L表示。性质正常时,如果SV大,则排泥。如果SV小,则是处于活性污泥初期,排泥多。性质不正常时,则是污泥膨胀。 (2)污泥浓度X:3000mg/L,1升曝气池污泥混合液所含干污泥的重量,用重量法测定,以g / L 或mg / L 表示。该指标也称为悬浮物浓度(MLSS)

(3)污泥体积指数SVI: ①全面反映活性污泥性质;②测污泥回流比。是衡量活性污泥沉降性能的指标。指曝气池混合液经30min静沉后, 相应的1g干污泥所占的容积(以mL计), 即: SVI=混合液30min静沉后污泥容积(mL)/污泥干重(g) ,即SVI=SV30/MLSS。 SVI值能较好地反映出活性污泥的松散程度和凝聚沉降性能。SVI过高的污泥,,说明可能发生污泥膨胀,可通过停止曝气,让污泥沉降缺氧厌氧硝化能起到很好的作用。如因丝状菌过度繁殖所致,则应投加相应的消毒剂,必要时要抽干好氧池重新培养好氧污泥。

(4)污泥负荷Ns(Ls):①能够控制生化反应的状态;②能够影响SVI。气池内每公斤活性污泥单位时间负担的五日生化需氧量公斤数。其计量单位通常以kg/(m3·d)表示。Ns=F/M=QS/(VX) 式中 Ns ——污泥负荷,kgCOD(BOD)/(kg污泥.d);

Q ——每天进水量,m3/d; S ——COD(BOD)浓度,mg/L; V ——曝气池有效容积,m3; X ——污泥浓度,mg/L。

(5)污泥龄ts:是指在曝气池中微生物的平均停留时间。能够控制(影响)系统中优势微生物菌群。 52.活性污泥法在运行过程中容易出现的问题(同21)

1、污泥膨胀:是由于污水中碳水化合物较多,缺乏氮、磷、铁,溶氧不足,水温高或PH值较低等原因引起丝状菌大量繁殖引起的。

2、污泥解体:曝气过量或者是污水中混杂了有毒物质。

3、污泥上浮:由于污泥龄过长,硝化进程较高,在沉淀池底部发生反硝化,硝酸盐被氧利用,氮呈气体透出付与污泥上,使污泥比重降低。

4、泡沫问题:污水中含有大量合成洗涤剂或其它气泡物质。(增加排放剩余污泥的量,减短污泥龄) 53.活性污泥:由细菌、微型动物为主体微生物与悬浮物、胶体物质等混杂在一起的絮状体颗粒,具有强吸附分解有机物能力、良好的沉降性能,絮体颗粒大小在0.02-0.2mm,多为茶褐色,含水率在99%左右。 54.活性污泥法两种基本工艺——推流式与完全混合成式

推流式工艺的特点1.鱼贯而入,纵向混合;推流前进,前后不返。2.工作区间相当于微生物曲线的一段。 3.可用于废水的深度处理。可适用于各种水量。4.抗冲击的能力差。 5.在曝气池各段 ds/dt、dO2/dt都不为常数。

55.完全混合式工艺特点

1.曝气池内混合液可彻底混合,曝气池中各处状态相同→搅拌分散能力很强。 2.曝气池出水浓度就是曝气池中浓度。 3.废水在池中处理时间不同。 4.抗冲击力强。5.很难进行深度处理。6.难处理大流量废水。 7.曝气池中,工作区间是微生物曲线上一点。 56.生物膜法净化污水示意图

通过附着在载体或介质表面上的细菌等微生物生长繁殖,形成膜状活

性生物污泥生物膜,利用生物膜降解污水中的有机物。生物膜中的微生物以污水中的有

机污染物为营养物质,在新陈代谢过程中将有机物降解,同时微生物自身也得到增殖。 57.活性污泥法的原理

活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水的一类好氧生物处理方法。

注:微生物絮体由好气性微生物(细菌、真菌、原生动物和后生动物)及其代谢和吸附的有机物、无机物组成。 活性污泥的净化反应过程

活性污泥系统对有机底物的降解是通过几个阶段和一系列作用完成的。包括以下阶段:①絮凝和吸附阶段②活性污泥中微生物的代谢和增殖③活性污泥的凝聚、沉淀和浓缩

58.生物膜成熟的标志:生物膜沿水流方向的分布,在其上由细菌及各种微生物组成的生物相,以及其对有机物降解功能达到了平衡和稳定的状态。这需要一段时间,一般的城市污水,在20℃左右的条件下大致需要30d左右的时间。

59.生物膜法特点(以接触氧化法为例)

1.具有较多的容积负荷 2.不需要污泥回流,也不存在污泥膨胀 3.抗冲击负荷能力强 4.污泥产量低 5.具有多种功能,能够进行脱氮除磷 60.厌氧生物处理的特点及其常见工艺

厌氧生物处理,具有节能、运转费低、可产生沼气、能源高等特点,因而在处理高浓度有机废水中应用较为广泛。 常见工艺:化粪池,厌氧生物滤池,厌氧接触法,两相厌氧消化法,上流式厌氧污泥床反应器(UASB)

61.水体形成富营养化的指标:水体中在含氮量大于0.2~0.3mg/L ,含磷量大于0.01mg/L,生化需氧量(BOD5 )大于10 mg/L。当水体形成富营养化时,水中的藻类减少,而个别种类的个体数量猛增。由于占优势的浮游藻类所含色素不同,使水体呈现蓝、红、绿等不同颜色。

62.富营养化危害:1.溶解氧DO;2.有毒物质;3.水体颜色;4.给水处理成本:

控制水体富营养化的措施与方法:1.化学药剂控制 2.生物学控制 3.采收藻类,综合利用 4.对排入自然水体的各类废水进行脱氮除磷处理

63..生物脱氮的机理:污水生物脱氮处理过程中氮的转化主要包括氨化、硝化和反硝化作用,其中氨化可在好氧或厌氧条件下进行,硝化作用是在好氧条件下进行,反硝化作用是在缺氧条件下进行。生物脱氮是含氮化合物经过氨化、硝化、反硝化后,转变为氮气而被去除的过程。可以分析常见的工艺流程)

Bardenpho生物脱氮工艺工艺中设立了两个缺氧段,第一段利用原水中的有机物作为碳源和第一好氧池中回流的含硝基态的混合液进行反硝化反应,经第一段处理,脱氮一大部分完成。为进一步提高脱氮效率,废水进入第二段反硝化反应器,利用内源呼吸碳源进行反硝化。最后的曝气池用于净化残留有机物,吹脱污水中的氮气,提高污泥的沉降性能,防止在二沉池发生污泥上浮现象。这一工艺比三段脱氮工艺减少了投资和运行费用。

64.硝化过程的影响因素:(a)好氧环境条件,并保持一定的碱度(b)混合液中有机物含量不应过高(c)硝化反应的适宜温度是20~30℃,15℃以下时,硝化反应速度下降,5℃时完全停止。(d)硝化菌在反应器内的停留时间,即生物固体平均停留时间(污泥龄)SRTn,必须大于其最小的世代时间,否则将使硝化菌从系统中流失殆尽(e)除有毒有害物质及重金属外,对硝化反应产生抑制作用的物质还有高浓度的NH4-N、高浓度的NOx-N、高浓度的有机基质、部分有机物以及络合阳离子等。

反硝化过程的影响因素:(a)碳源(b)pH(c)溶解氧浓度(d)温度生物除磷机理 65.为什么先脱碳后脱氮?

1.硝化菌的碳源是脱碳菌的代谢产物;

2.有机碳源丰富时,脱碳菌世代周期短生长迅速 ,硝化菌氧利用不足,生长缓慢; 某城市生活污水处理厂…出水水质特别好,不久二沉池出现污泥上翻现象,为什么?

答:COD浓度低,而(硝化反应正常进行,DO减少,发生内源呼吸)→反硝化作用,产生氮气,污泥上翻,属于发生脱氮上浮。

硝化脱氮时有时需要补碱(Na2CO3或NaOH)?

答:硝化作用消耗碱(NH4+、CO32-),水pH下降;补充碳源、升高pH 硝化菌世代周期长,容易从活性污泥系统中被洗掉,如何解决? 答:挂生物膜或投加悬浮填料;定期投菌 66.生物除磷厌氧,好氧阶段的影响因素 (1)厌氧环境条件:

(2)有机物浓度及可利用性:碳源的性质对吸放磷及其速率影响极大,

(3)污泥龄:污泥龄影响着污泥排放量及污泥含磷量,污泥龄越长,污泥含磷量越低,去除单位质量的磷须同时耗用更多的BOD。

(4)pH:与常规生物处理相同,生物除磷系统合适的pH为中性和微碱性,不合适时应调节。

(5)温度:在适宜温度范围内,温度越高释磷速度越快;温度低时应适当延长厌氧区的停留时间或投加外源VFA。

(6)其他:影响系统除磷效果的还有污泥沉降性能和剩余污泥处置方法等。 67.常见的除磷工艺:(1)A/O生物除磷工艺 (2) Phostrip去除磷工艺流程

(3)A2/O工艺基本流程 (4)UCT工艺 68.微生物除磷工艺原理 A/O工艺流程

A/O法是由厌氧池和好氧池组成的同时去除污水中有机污染物及磷的处理系统。

69.A2/O工艺

厌氧环境中:污水中的有机物在厌氧发酵产酸菌的作用下转化为乙酸苷;而活性污泥中的聚磷菌在厌氧的不利状态下,将体内积聚的聚磷分解,分解产生的能量一部分供聚磷菌生存,另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙酸苷转化为PHB(聚β-羟基丁酸)的形态储藏于体内。 聚磷分解形成的无机磷释放回污水中,这就是厌氧释磷。

好氧环境中:进入好氧状态后,聚磷菌将储存于体内的PHB进行好氧分解并释出大量能量供聚磷菌增殖等生理活动,部分供其主动吸收污水中的磷酸盐,以聚磷的形式积聚于体内,这就是好氧吸磷。

工艺流程简介,污泥在厌氧、缺氧、好氧环境中交替运行,丝状菌不能大量繁殖,污泥沉降性能好,出水水质好。系统污泥泥龄因为兼顾硝化菌的生长而不可能太短,导致除磷效果难于进一步提高。 70.生物除磷厌氧,好氧阶段的影响因素 (1)厌氧环境条件:

(a)氧化还原电位:Barnard、Shapiro等人研究发现,在批式试验中,反硝化完成后,ORP突然下降,随后开始放磷,放磷时ORP一般小于100mV;

(b)溶解氧浓度:厌氧区如存在溶解氧,兼性厌氧菌就不会启动其发酵代谢,不会产生脂肪酸,也不会诱导放磷,好氧呼吸会消耗易降解有机质;

(c)NOx-浓度:产酸菌利用NOx- 作为电子受体,抑制厌氧发酵过程,反硝化时消耗易生物降解有机质。 (2)有机物浓度及可利用性:碳源的性质对吸放磷及其速率影响极大,

(3)污泥龄:污泥龄影响着污泥排放量及污泥含磷量,污泥龄越长,污泥含磷量越低,去除单位质量的磷须同时耗用更多的BOD。

(4)pH:与常规生物处理相同,生物除磷系统合适的pH为中性和微碱性,不合适时应调节。

(5)温度:在适宜温度范围内,温度越高释磷速度越快;温度低时应适当延长厌氧区的停留时间或投加外源VFA。

(6)其他:影响系统除磷效果的还有污泥沉降性能和剩余污泥处置方法等。

71.Phostrip除磷工艺过程将生物除磷和化学除磷结合在一起,在回流污泥过程中增设厌氧释磷池和上清液的化学处理系统,称为旁路。一部分富含磷的回流污泥送至厌氧释磷池,释磷后的污泥再回到曝气池进行有机物降解和磷的吸收,用石灰或者其他化学药剂对释磷上清液进行沉淀处理。Phostrip除磷效率不像其他生物除磷系统那样受进水的易降解COD浓度的影响,处理效果稳定。 72.恶臭污染物:

指一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损害生活环境的气体物质。属于感觉公害的范畴. 73.废气微生物处理的特点

(1)费用低。 (2)设备简单、维护管理方便。

(3)减少甚至无二次污染问题。微生物分解恶臭物质的速度快、效率高、稳定。

(4)生物膜固着生长,生态条件稳定,单位体积内生物量大,高密度的微生物群具有较高的微生物吸附和生物氧化的能力,因而对外界负荷、毒物冲击的抵抗力强。 (5)可与废水处理一并进行。 第九章

74.固定化微生物技术:通过化学或物理的手段将游离细胞或酶定位于限定的空间区域内,使其保持活性并可反复利用。

75.理想载体选择的四个要求:1.对微生物无毒 2.价格低廉,使用寿命长 3.机械强度高、传质性能好 4.性质稳定,不易降解 76.影响固定化的重要因素

微生物性质:种类,培养条件,活性,浓度

载体性质:种类,表面电荷,化学组成,亲水特性,粗糙度 环境特征:pH值,离子强度,水流状态,基质类型,温度

77.生物修复(Bioremediation):利用生物特别是微生物,将土壤、地下水或海洋中的有害污染物现场降解成二氧化碳和水或转化成无害物质的工程技术。


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