第九章 水环境污染控制与治理的生第九章 水环境污染控制与治理的生态工程及态工程及微生物学原理微生物学原理

第一节 好氧活性污泥第一节 好氧活性污泥

第二节第二节 好氧生物膜 好氧生物膜

第三节第三节 厌氧生物处理中的微生物群落厌氧生物处理中的微生物群落

法国里尔污水处理厂

• 废水的生物处理的方法很多，根据微生物与氧的关系可分为好氧处理和厌氧处理。

• 根据微生物在构筑物中处于悬浮状态或固着状态，可分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥和生物膜是目前净化污（废）水中采用的最广泛的方法。

好氧活性污泥：由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物（兼有少量厌氧微生物）与污（废）水中的有机和无机固体物混凝交织在一起所形成的絮状体。

能自我繁殖、更新，可以反复使用

第一节 好氧活性污泥第一节 好氧活性污泥

（一） 好氧活性污泥中的微生物群落 1 、好氧活性污泥的组成与性质（ 1 ）组成：微生物（好氧、兼性及少量厌氧） + 固体物质（有机和无机）

（ 2 ）性质：絮状，绒粒大小为 0.02-0.2mm ，比表面积在20-100cm2/ml ，含水率 99% ；比重 1.002-1.006 ，具有沉降性能； pH 在 6-7 ，弱酸性，具一定的 pH 缓冲能力。 （ 3 ）颜色：生活污水一般为黄褐色，工业污水则与水质有关

2 、好氧活性污泥的存在状态：

•在完全混合式曝气池中，由于曝气搅动，始终以悬浮状态存在，均匀分布，并处于激烈运动中；

•在推流式曝气池内，随推流方向微生物种类增多。

完全混合式曝气池 推流式曝气池

3 、好氧活性污泥中的微生物群落

• 活性污泥的主体是菌胶团• 菌胶团：由细菌分泌的多糖类物质将细菌等微生物包裹成的粘性团块• 形成绒絮状的作用：（ 1 ）吸附富集生物和污染物，增加微生物与污染物碰撞几率（ 2 ）防止微型动物对细菌吞食（ 3 ）供原生动物、微型后生动物吸附

（ 1 ）细菌：活性污泥的主要生物成分。

种类：动胶菌属和假单胞菌属最常见。此外还有一类丝状细菌存在，如球衣菌属、发硫菌、贝氏硫菌属。

生理特征：它们大多数是化能异养菌，以有机质为主要营养源，好氧或兼性厌氧，以 G- 占优势。许多菌具有荚膜或微荚膜，部分细菌有纤毛，与絮状体形成密切相关。

有良好的自我凝聚能力和沉降性能

动胶菌属

球衣菌属球衣菌属

（ 2 ）真菌：主要为丝状真菌，有毛霉、根霉、曲霉、青霉、镰刀霉、木霉、地霉等。霉菌常出现在 pH 低的废水中。真菌在活性污泥中不占重要地位，其作用估计与絮状水体形成及膨胀有关。

（ 3 ）微型动物：原生动物和少数多细胞动物，原生动物占总数 90% 。数量种类与污水的类型不同而不同，生活污水中原生动物量大于工业废水。以纤毛虫纲占优势，多细胞动物有轮虫、颤蚓、线虫等。原生动物在废水净化中的作用很重要。

（ 4 ）藻类：较少，有绿藻如小球藻属，蓝细菌颤藻属。

• 活性污泥中的微生物群落结构相对稳定

• 会随着营养条件、温度、溶解氧、 pH 等环境条件变化

• 生活污水和医疗污水中还会有致病菌、病毒、立克次氏体、支原体、衣原体等

4 、好氧活性污泥中微生物的浓度和数量 浓度常用 1升活性污泥混合液中恒重的干固体 mg

数表示，即MLSS （ mixed liquor suspended solids——

混合液挥发性悬浮固体）。一般生活污水 MLSS 2000-3000mg/L

工业废水 MLSS 3000mg/L

高浓度工业废水 MLSS 3000-5000mg/L

1ml 好氧活性污泥中的细菌数有 107-108个

（二）活性污泥净化废水的作用机理

净化作用过程：1 、吸附：废水与活性污泥充分接触，形成悬浊混合液，污染物被比表面积大的絮凝性微生物吸附。2 、降解：①微型动物撕碎、吞食颗粒状物质② 大分子有机物被菌胶团吸附后，胞外水解酶分解为小分子物质，选择性吸收入细胞。在细菌内氧化分解，中间代谢物被其他细菌吸收无机化为水和二氧化碳。

普通活性污泥法是依据水的自净作用原理发展而来的

（三）好氧活性污泥法的几种处理工艺流程

初沉池初沉池 曝气池曝气池 二沉池二沉池废水废水 →→ →→ →→ →→ 出水出水

回流污泥回流污泥 剩余剩余污泥污泥

活性污泥法的一般流程：

在曝气池中废水与积累的活性污泥充分混合接触，污染物转移到污泥上，微生物以污染物为养料并从水中取得氧气生长繁殖 (biomass) ，某些代谢产物 ( 如二氧化碳、氨 ) 则进入水中。随后 ,混合液流过沉淀池 ,泥水分离，出水得到处理 ,污泥则回流到曝气池入口 , 再次进入过程。

利用活性污泥法进行污水处理的构筑物。池内提供一定污水停留时间，满足好氧微生物所需要的氧量以及污水与活性污泥充分接触的混合条件。

　　曝气池主要由池体、曝气系统和进出水口三个部分组成。池体一般用钢筋混凝土筑成，平面形状有长方形、方形和圆形等。曝气方法主要有鼓风曝气和机械曝气。

曝气池

沉淀池 应用沉淀作用去除水中悬浮物的一种构筑物。沉淀池在废水处理中广为使用。它的型式很多，按池内水流方向可分为平流式、竖流式和辐流式三种。

（ 1 ）推流式曝气法： 采用长方形曝气池，处理时废水与活性污泥从曝气池一端同时进入，经曝气机的推流作用，原污水与活性污泥向前推进到末端。该法 BOD 和悬浮物的去除率达 90-95%

，适用于处理水质要求高和水质比较稳定的废水。

缺点：1.对水质变化的适应能力不强2.所供氧不能充分利用，前端需氧量大后端相反，但空气是沿池平均分布的3.曝气池相对庞大，占地多，能耗高 推流式曝气池

（ 4 ）分段布水推流式曝气法 也称多点进水曝气法。废水沿池多点进入，使有机物在曝气池中分布均匀。

（ 3 ）接触氧化稳定法 也称吸附再生法。曝气池分为接触氧化池（吸附池）和稳定池（再生池）。废水先进入接触氧化池，充分混合后进入沉淀池，回流污泥进入稳定池，曝气但不加废水，使活性污泥中有机物进一步分解。

（ 2 ）完全混合式曝气法 原污水、回流污泥进入曝气池后立即与池内原有的混合液充分混合。池内水质均匀，各部分工作情况基本一样。缺点主要是出水水质上往往不及推流式。

（ 5 ）氧化沟式活性污泥法 连续环式反应池，因其构筑物呈封闭的沟渠形而得名。平面上多为椭圆或圆形。 具有特殊的水流混合特征，介于推流式和完全混合式之间。适合处理高浓度有机废水。污泥产量少，能耗低。

（四）氧化塘（或氧化沟）的生物群落及其处理废水机制 氧化塘就是利用天然池塘、河堤、洼地来治理污染。在塘内形成藻类、好氧性细菌和原生动物组成共生系统，使废水得到净化。

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            

微生物群落结构与天然水体接近

1 、微生物群落（ 1 ）藻类：表层是藻类，如小球藻、栅列藻、衣藻、裸藻、颤藻等。（ 2 ）细菌：存在下层。优势菌群：假单胞菌、黄杆菌、产碱杆菌、芽孢杆菌、光合细菌等，在底部厌氧层有硫酸盐还原菌、产甲烷菌等。（ 3 ）微型动物：主要是纤毛虫，一般有钟虫、膜袋虫等种类，最高 1000 个 /ml 。还有轮虫、甲壳类、摇蚊幼虫（底泥中）

2 、 处理机制 利用细菌与藻类的互生关系来分解有机污染物的废水处理系统。

• 氧化塘法的优点：（ 1 ）能充分利用地形，结构简单，建设费用低。

（ 2 ）可实现污水资源化和污水回收及再用，实现水循环，既节省了水资源，又获得了经济收益。

（ 3 ）处理能耗低，运行维护方便，成本低。

风能是稳定塘的重要辅助能源之一，经过适当的设计，可在稳定塘中实现风能的自然曝气充氧，从而达到节省电能降低处理能耗的目的。

（ 4 ）美化环境，形成生态景观。

（ 5 ）污泥产量少。

（ 6 ）能承受污水水量大范围的波动，其适应能力和抗冲击和能力强。

•氧化塘的缺点：（ 1 ）占地面积大。

（ 2 ）气候对稳定塘的处理效果影响较大。

（ 3 ）若设计或运行管理不当，则会造成二次污染。

（ 4 ）易产生臭味和滋生蚊蝇。

（ 5 ）污泥不易排出和处理利用。

（五）活性污泥中原生动物及微型后生动物的作用

原生动物和微型后生动物在污（废）水生物处理和水体污染及自净中起到三方面的作用：

（ 1 ）指示作用 （ 2 ）净化作用 （ 3 ）促进絮凝和沉淀作用

1 、指示作用：原因在于原生动物是较高等微生物，耐毒力比细菌好，对环境因素改变比较敏感，环境条件改变可引起它们种群、数量及代谢活力的变化；个体大，在低倍镜下可见，便于观察。

（ 1 ）判断污水处理程度：

（ 2 ）指示污泥性质和处理效果：正常污泥：钟虫属、累枝虫属、盖虫属等固着性或匍匐性种属。

污泥恶化：絮凝体 0.1-0.2mm 以下，优势种属有豆形虫、草履虫、眼虫、波豆虫属等快速游泳型种属。严重恶化时微型动物几乎不出现。 污泥膨胀：摄食丝状菌的裸口目旋毛科、全毛类原生动物及拟轮毛虫等。 污泥解体：絮凝体细小。优势种为变形虫属、简便虫属等肉足类。

钟虫

草履虫

变形虫

（ 3 ）指示水质变化和运行中出现的问题 形态变化：环境条件恶劣时——形成孢囊； pH超过正常范围——钟虫纤毛停止摆动，虫体收缩成团。

生殖方式：出现有性生殖时往往预示环境条件变差或种群处于衰老期。

优势种变化： 高负荷，曝气不足——小鞭毛虫； 水停留时间过短——小的游泳型纤毛虫； 很高负荷及难降解物——小裸变形虫和鞭毛虫； 溶氧不足——阿托氏菌属、扭头虫属和新态虫属 过分曝气——肉足类及轮虫类。

2 、净化作用

腐生性营养的某些鞭毛虫通过渗透作用吸收污水中溶解性有机物；动物性营养的原生动物可吞食有机颗粒和游离细菌，利于净化水质；原生动物的活动可撕碎较大颗粒物，扰动水体，使颗粒物混合均匀，便于进一步降解

3 、絮凝和沉淀作用

原生动物可以分泌一定的粘液协同和促进细菌发生絮凝作用。

（ 4 ）指示细菌活力：小口钟虫在细菌生长活跃旺盛的对数期出现，沟钟虫需要细菌的代谢副产物，出现在细菌生长的衰老期。

（六）好氧活性污泥的培养

1 、间歇式曝气培养

（ 1 ）菌种来源：污水处理厂的活性污泥；工厂集水池或沉淀池污泥；污水流经的河流淤泥。

（ 2 ）驯化：

倾去上清液，加入同浓度新鲜废水 低浓度废水培养

重复操作

曝气 23h

沉淀 1h

重复 3-7天原废水浓度 调高 1 个浓度

污泥脱水机

（ 3 ）培养：将驯化好的活性污泥改用连续曝气培养法培养，用镜检和化学测定分析判断活性污泥的成熟度，若菌胶团结构紧密，原生动物以钟虫等固着型纤毛虫为主，沉降性能好，说明活性污泥培养进入成熟期。 2 、连续曝气培养 用现成的与本厂相同水质处理厂的活性污泥做菌种可直接用连续曝气培养。

接 种 小流量进水 增加一个浓度梯度

设计流量

闷曝 运行一周

（七） 活性污泥丝状膨胀的成因及控制对策

正常的活性污泥沉降性能很好，但当活性污泥性能发生变化，比重减轻，污泥会因结构松散而造成沉降困难，在二次沉淀池中出现池面飘泥现象，污泥随出水排出，使出水有机物浓度增高，这一现象称为污泥膨胀。

污泥膨胀有两种：丝状膨胀——丝状细菌引起；菌胶团膨胀——非丝状细菌引起。可用 SVI （ Sludge volume index ；污泥体积指数）衡量，当 SVI 大于 200ml/g时表示发生膨胀，小于 200 为正常，通常在 50-150 ，最好是 100 。

污泥体积指数，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

丝状膨胀

一、活性污泥丝状膨胀的成因 （一）致因微生物 最常出现的微生物有 10 多种，如诺卡氏菌、微丝菌、浮游球衣菌、发硫菌等。除了常见的丝状细菌外，也包括某些放线菌、丝状真菌以及在一定生活阶段或一定条件下，菌体能集合成链状的芽孢杆菌属、埃希氏菌属、黄杆菌属、假单胞菌属的某些菌株。

（二）活性污泥丝状膨胀的成因1 、温度： 菌胶团细菌如动胶菌最适生长温度 28-30℃ ，浮游球衣菌是 25-30℃ ，两者差别不大，但浮游球衣菌是好氧和微量好氧菌，能优势生长。

2 、溶解氧（ DO ）

菌胶团细菌是严格好氧的，浮游球衣菌是好氧菌但在微氧条件下也能正常生长。如贝日阿托氏菌、发硫菌在DO 为 0.5mg/L时生长最好。

3 、可溶性有机物及其种类

丝状细菌能吸收可溶性有机物，尤其是低分子的糖类和有机酸，厌氧条件下有机物不彻底分解产生有机酸，使丝状细菌大量生长。

4 、有机物浓度（有机负荷） 浮游球衣菌较能适应贫营养的生长条件，在 C 、 N

含量较低的条件下能良好生长。在生活污水和食品类有机废水中 BOD 为 100-200mg/L ，浮游细菌可呈优势生长，数量超过 60% ，使污泥发生膨胀。动胶菌适于营养较丰富的条件，对碳源利用率高， C ： N 大于 10呈絮状生长，小于 10 则不凝聚和分散生长。

（三）活性污泥丝状膨胀的机理 表面积 / 体积比假设：在单位体积中，丝状细菌的表面积与体积比较菌胶团细菌大，对有限制性的营养和环境条件的争夺占优势，丝状细菌大量生长成为优势菌引起活性污泥膨胀，两者的优势竞争在于以下方面：

1 、对溶解氧的竞争：氧充分条件下好氧的动胶菌生长良好。如果曝气池溶解氧长期维持在低水平，利于丝状细菌的优势生长。 2 、可溶性有机物的竞争：低分子糖类和有机酸利于丝状细菌的生长。

4 、有机物冲击负荷的影响 如果曝气池中有机物浓度突然增加，供氧量不变，由于好氧生物的呼吸作用迅速消耗溶解氧，利于丝状细菌的生长。

3 、对 C 、 N 的竞争 营养物浓度较低时，利于丝状菌生长而且还可蓄积营养物，更进一步抑制动胶菌的生长。

1 、控制溶解氧 保持曝气池内有足够的溶解氧（ >2mg/L ），可在曝气池中用强化曝气、射流曝气等方法控制高负荷下的污泥膨胀。

2 、控制有机负荷 有机负荷可用容积负荷表示，即单位反应器容积每日接受的废水中有机污染物的量。污染负荷在 0.2-0.3kg BOD/ kg

MLSS.d 为宜。

二、控制活性污泥丝状膨胀的对策

根本在于控制引起丝状细菌过度生长的环境因子。

3 、改革工艺（ 1 ）投加某种物质来增加污泥的比重或杀灭丝状菌 投加铁盐、铝盐等混凝剂，可以通过其凝聚作用增加活性污泥的比重。 丝状菌的比表面积大，遇到有害化学药剂时，遭受破坏的主要是丝状菌，常用的化学药剂是氯气，投加臭氧、过氧化氢也能起作用。

（ 2 ）采用新工艺：将活性污泥法改用生物膜法。

第二节 好氧生物膜第二节 好氧生物膜

好氧生物膜法的构筑物有：普通滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池，以及生物转盘、接触氧化法（即浸没式滤池法）等。 • 生物膜：固定于特定载体上的结构复杂的微生物共生体

• 需填装物料

• 生物膜处理系统的效率取决于其中微生物活性的高低和所装填料的量及其比表面积

生物转盘 :

由水槽和部分浸没于污水中的旋转盘体组成的生物处理构筑物。盘体表面上生长的微生物膜反复地接触槽中污水和空气中的氧，使污水获得净化。

各式各样的生物膜反应器

（一）生物膜中的微生物群落 1 、好氧生物膜： 由各种微生物组成的，附着在各种支撑体上的一层粘性固定化薄膜。是生物膜法处理系统的工作主体，厚约 2-3mm ，一般呈蓬松的絮状结构，微孔很多，表面积很大，因此有很强的吸附作用，有利于微生物进一步对这些吸附的有机物的分解。

生物膜生物

生物膜面生物

滤池扫除生物

2 、好氧生物膜中的微生物群落及其功能

生物膜生物

生物膜面生物

滤池扫除生物

（ 1 ）生物膜生物：细菌：以动胶菌为主，其他的还有好氧的芽孢杆菌属、不动杆菌属，专性厌氧的脱硫弧菌属等。另一主要的细菌是丝状细菌。在生物膜中丝状细菌不会引起膨胀，特别是球衣细菌降解有机物能力非常强，在净化废水中起重要作用。此外，丝状菌大量生长，菌丝体交叉粘连形成网状结构，对水流起到过滤作用。

真菌：种类和数量都很丰富，约 30% 是真菌。

藻类：在生物滤池上部，藻类的主要作用是向生物膜供氧。

（ 2 ）生物膜面生物固着型纤毛虫：钟虫、独缩虫、累枝虫属；游泳型纤毛虫：豆形虫、尖毛虫等。它们是动物中的主要类群，其优势种随生物膜营养物质和其他环境条件变化而更替，可作为水处理的指示生物。能促进滤池净化速度，提高滤池整体的处理效率。

（ 3 ）滤池扫除生物 体形较大的无脊椎动物如轮虫、线虫，环节动物门的瓢体虫、沙蚕，节肢动物水螨，软体动物蜗牛等，去除滤池中的污泥，防止污泥积聚和堵塞。

好氧生物膜在滤池内分布不同于活性污泥，生物膜附着在滤料上不动，废水自上而下淋洒在生物膜上。因此，在滤池的不同高度位置，由于微生物得到的营养不同，造成微生物种类和数量的不同。

3 、好氧生物膜的结构

生物滤池中的生物膜分为上层、中层和下层

上层：营养浓度高，主要是细菌，少数是鞭毛虫。

中层：废水中的营养物，微生物代谢产物，种类较多

，有菌胶团、浮游球衣菌、鞭毛虫、变形虫、肾形虫等

。

下层：有机物浓度低，低分子有机物较多。菌胶团、

浮游球衣菌、固着型纤毛虫，少数游泳型纤毛虫。

4 、净化作用机理（以生物滤池为例）

① 上层生物膜中的生物膜生物（絮凝性细菌及其他微生物）和生物膜面生物（固着型纤毛虫、游泳型纤毛虫及微型后生动物）吸附废水中的大分子有机物，将其水解为小分子有机物。同时生物膜生物吸收溶解性有机物和经水解的小分子有机物进入体内，并进行氧化分解，利用吸收的营养构建自身细胞。

②上一层生物膜的代谢产物流向下一层，被下一层的生物膜生物吸收氧化，分解为二氧化碳和水。

③老化的生物膜和游离细菌被滤池扫除生物吞食。

（二）好氧生物膜的培养——挂膜1 、自然挂膜法 将带有自然菌种的工业废水用泵慢速打入空的生物滤池中，循环 3-7天后改为慢速连续进水。在这过程中，废水中的自然菌种和空气微生物附着在滤料上，逐渐形成一层粘性的微生物薄膜，当进水流量达到设计值时，滤池由上而下形成正常分层的微生物相就可以进入正式运行阶段。2 、活性污泥挂膜法 取处理生活污水或处理工业废水的活性污泥作菌种。

3 、优势菌种挂膜法

从自然环境或废水处理中筛选分离得到对某种工业废水有强降解能力的菌株，也可以通过遗传育种获得优良菌种或构建基因工程菌。

生物膜法的优点①微生物的多样性高，能分解各种污染物质

②生物膜中的动物性成分高，消化多余污泥

③具有较高的脱氮能力（含有消化细菌和亚硝化细菌）

④单位处理能力大

⑤系统维护方便，操作运行稳定

第三节 厌氧环境中活性污泥和生物膜的第三节 厌氧环境中活性污泥和生物膜的

微生物群落 微生物群落

当废水有机物浓度较高时（一般 BOD5 大于1500mg/L ），一般的活性污泥和生物膜法都难以处理 , 只有采用厌氧消化法解决。

优点：

1 、 处理 1kg COD 可产生 0.35m3甲烷——沼气

2 、 处理设备负荷高，占地少

3 、 对营养物的需求量少：

COD ： N ： P=350-500 ： 5 ： 1, 相比而言对 N 、 P的需求要小的多，因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐

4 、 运行经费经济，污泥量少。

化学需氧量（ COD ），是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标。

缺点：1 、处理时间长；2 、出水的有机物浓度高于好氧处理；3 、处理过程中产生臭气和有色物质；4 、对温度变化和有毒物质较为敏感。

一、厌氧消化——甲烷发酵

• 其中厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心

废水 调节池 热

交换器

↑37℃厌氧活性

污泥反应器

气柜

沉淀池

出水

回流污泥 剩余污泥

微生物群落：分解蛋白质、脂肪、淀粉、纤维素的专性或兼性厌氧菌；专性厌氧的产甲烷菌（一）甲烷发酵理论与机制

1 、水解阶段：高分子有机物被细菌胞外酶分解为小分子，其水解产物能溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。微生物群落主要是水解、发酵性细菌。2 、产乙酸阶段： 前 一阶段产物被产乙酸 细 菌转化 为乙酸、 H2 、 CO2 。微生物群落为产氢产乙酸细菌，碳酸盐还原菌。3 、产甲烷阶段：两种途径。一是氢的氧化和二氧化碳还原成甲烷，占 28% ，二是乙酸盐裂解，剩下的甲基还原为甲烷，占 72% 。4 、同型产乙酸阶段：由同型产乙酸细菌将 H2 、 CO2转化为乙酸。

复杂有机物

1 水解 发酵

脂肪酸脂肪酸

乙酸乙酸 HH22 + CO + CO22

2 产乙酸

CHCH44 + CO + CO22

3 产甲烷 3 产甲烷

产甲烷机制：1 、酸和醇的甲基形成甲烷： CH3COOH → CH4 + CO2

4CH3OH → 3CH4 + CO2 + 2H2O

3 、水还原脂肪酸产生 CH4

2C3H7COOH + CO2 + 2H2O → CH4 + 4CH3COOH

2 、由醇的氧化使 CO2 还原成 CH4 、有机酸 2CH3CH2OH + 14CO2 → 14CH4 + 2CH3COOH

2C3H7CH2OH + 14CO2 → 14CH4 + 2C3H7COOH

4 、 H2 还原 CO2 为 CH4

4H2 + CO2 → CH4 + 2H2O

5 、 H2 或 H2O 将 CO 还原为 CH4

3H2 + CO → CH4 + H2O 2H2O + 4CO → CH4 + 3CO2

（二）厌氧活性污泥的培养

1 、菌种来源：牲畜粪便；生活污水处理厂的浓缩污泥；同类水质处理厂的厌氧污泥。

2 、驯化与培养：驯化过程与活性污泥法类似。培养进水量由小到大，逐步提高浓度。

成熟的厌氧活性污泥呈颗粒状，也称颗粒污泥。由于产甲烷菌生长速度慢，所以颗粒污泥驯化、培养时间较长。

3 、颗粒污泥的组成与性质 微生物组成：水解菌、发酵菌、产乙酸菌、产甲烷菌（氢营养型、乙酸营养型）、厌氧原生动物，这些微生物在颗粒污泥内生长、繁殖，相互提供营养，菌丝交错相互接合形成复杂的菌群结构。

物理性质： 形状：相对规则的球形或椭圆形，边缘清晰，直径0.14-5mm ，最大 7mm

颜色：黑色或灰色 密度： 1.030-1.080之间 表面特征：有许多孔隙和空洞 沉降性能：不良—— 18-20m/h ；良好—— 18-50m/h （典型值）；很好—— 50-100m/h 。

化学性质：一般含碳 40.5% ，氢 7% ， N-10%

（ 1 ） 无机灰分 含量因生长基质的不同差异较大， 8-66% 。灰分的增加将提高颗粒污泥密度，过高导致孔隙率降低，主要元素有 Fe 、 Ca 、 Si 、 P 、 S ， Ca 可促进颗粒化形成。（ 2 ）胞外多聚物 在一些细菌表面常有一层薄薄的粘液层，即胞外多聚物，主要是胞外聚多糖和蛋白质，与好氧污泥分泌物不同（碳水化合物），但好氧产量高 4-7倍。 ECP 与颗粒污泥的形成有密切关系，可以改变细菌的表面电荷和能量引起细菌的凝聚。

优点：•适于高浓度废水和好氧难降解的有机废水。•剩余污泥少：易浓缩、易脱水，污泥量为好氧消化的 5%—20% 。 •N 、 P需要少•可杀灭病原微生物•生产灵活、适应性强、占地面积小、能耗低：可季节性、间歇性运转。可产生有价值的副产物：如沼气。

缺点：•厌氧微生物生长繁殖慢，设备启动、处理时间长。•出水水质达不到排放标准，需进一步好氧处理。•危险性。

厌氧消化的优缺点？

为什么厌氧消化的剩余污泥少？

主要原因：厌氧消化中的微生物以厌氧菌（产甲烷菌）为主，同化效率低于好氧菌。吸收相同营养物（污染物）所合成的自身细胞物质少；生长慢、代时长，相同时间内子代细胞数目少于好氧消化。

二、光合细菌处理高浓度有机废水 BOD5>10 ， 000mg/L高浓度有机废水可用有机光合细菌

（ Photosynthic Bacteria ， PSB ）处理。

PSB 法的工艺流程：

1 、可溶化处理： PSB只能利用低分子化合物，因此要先用水解性细菌将大分子化合物水解成小分子化合物。

2 、由光合细菌将小分子化合物进一步降解，大幅度降低有机物浓度

3 、用藻类或好氧处理法使废水达到排放标准。

PSB 法的关键在于可溶化处理和保持系统中 PSB 为优势菌群。

目前可用于有机废水处理的 PSB 主要是红螺菌科的红螺菌属、红假单胞菌属和红微菌属，含有菌绿素 a 、 b 和类胡萝卜素，使细胞呈棕红、淡红或紫红色。

PSB 能在厌氧光照条件下以各种小分子有机物作为光合作用的电子供体，进行光能异养生长，也能在好氧黑暗条件下进行好氧异养生长。•因此 PSB既不象活性污泥法中的好氧污泥菌受水中溶解氧浓度的限制，即使是微弱的光源也能进行厌氧的能量代谢；•又不象严格厌氧的产甲烷菌对氧的存在十分敏感，在有氧条件下仍能分解有机物

优点：（ 1 ）有机负荷高（ 2 ）设备规模小，占地面积小（ 3 ）易于管理（ 4 ）除氮效果好（ 5 ）产生的菌体可以综合利用缺点：

（ 1 ）需要不断添加菌体

（ 2 ）菌体细胞自然沉降困难

（ 3 ）出水还需进一步处理

三、含硫酸盐废水的厌氧微生物处理厌氧消化中硫酸盐还原菌 SRB 与产甲烷菌存在竞争：（ 1 ）对氢的竞争利用 : SRB 和产甲烷菌都能用氢做底物，且 SRB 生长较快，有较好的底物亲和力，在对氢利用上 SRB

比产甲烷菌强，假如有足够的硫酸盐，所有的氢都可被 SRB

利用，使产甲烷菌无法利用氢还原二氧化碳为甲烷。

（ 2 ）对乙酸的竞争：乙酸是厌氧消化中最重要的中间产物，约 70%COD 由此降解。从细菌生长动力学上看 SRB 比产甲烷菌更有效利用乙酸，特别是在低浓度下。

去除硫酸盐的微生物处理： SRB 法。利用 SRB 的硫酸盐还原作用，将硫酸盐还原成硫化氢，从水中溢出，用盛有氢氧化钠的吸收塔吸收硫化氢。