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1、第二章 废水生生物处理理基本原原理第一节 废水好好氧生物物处理原原理一、好氧氧生物处处理的基基本生物物过程所谓“好好氧”：是指指这类生生物必须须在有分分子态氧氧气（OO2）的存存在下，才才能进行行正常的的生理生生化反应应，主要要包括大大部分微微生物、动动物以及及我们人人类；所谓“厌厌氧”：是能能在无分分子态氧氧存在的的条件下下，能进进行正常常的生理理生化反反应的生生物，如如厌氧细细菌、酵酵母菌等等。好氧生物物处理过过程的生生化反应应方程式式： 分解解反应（又又称氧化化反应、异异化代谢谢、分解解代谢） 异氧微生物CHONNS + OO2CO2 + H2O + NNH3 +SOO42- +能量量（
2、有机物物的组成成元素） 合成成反应（也也称合成成代谢、同同化作用用）C、H、OO、N、SS + 能量量 C5H7NO2微生物 内源源呼吸（也也称细胞胞物质的的自身氧氧化）C5H77NO2 + O2CO2+ H2O + NH3 + SO42- +能量量在正常情情况下，各各类微生生物细胞胞物质的的成分是是相对稳稳定的，一一般可用用下列实实验式来来表示：细菌：C5H7NO2；真菌：C16H17NOO6；藻类类：C5H8NO2；原生生动物：C7H14NOO3分解与合合成的相相互关系系：1）二者者不可分分，而是是相互依依赖的；a、分分解过程程为合成成提供能能量和前前物，而而合成则则给分解解提供物物质基础
3、础；b、分分解过程程是一个个产能过过程，合合成过程程则是一一个耗能能过程。2)对有有机物的的去除，二二者都有有重要贡贡献；33）合成成量的大大小，对对后续污污泥的处处理有直直接影响响（污泥泥的处理理费用一一般可以以占整个个城市污污水处理理厂的440500%）。不同形式式的有机机物被生生物降解解的历程程也不同同：一方面：结构简简单、小小分子、可可溶性物物质，直直接进入入细胞壁壁；结构构复杂、大大分子、胶胶体状或或颗粒状状的物质质，则首首先被微微生物吸吸附，随随后在胞胞外酶的的作用下下被水解解液化成成小分子子有机物物，再进进入细胞胞内。另一方面面：有机机物的化化学结构构不同，其其降解过过程也会会不
4、同，如如：糖类类；脂类类；蛋白白质二、影响响好氧生生物处理理的主要要因素 溶解解氧（DDO）： 约112mmg/ll； 水温温：是重重要因素素之一，在在一定范范围内，随随着温度度的升高高，生化化反应的的速率加加快，增增殖速率率也加快快；细胞胞的组成成物如蛋蛋白质、核核酸等对对温度很很敏感，温温度突升升或降并并超过一一定限度度时，会会有不可可逆的破破坏；最最适宜温温度 115300C； 400C 或或 100C后，会会有不利利影响。 营养养物质：细胞组组成中，C、H、O、N约占9097%；其余310%为无机元素，主要的是P；生活污水一般不需再投加营养物质；而某些工业废水则需要，一般对于好氧生物处
5、理工艺，应按BOD:N:P = 100 : 5 : 1 投加N和P；其它无机营养元素：K、Mg、Ca、S、Na等；微量元素： Fe、Cu、Mn、Mo、Si、硼等；pH值值：一般般好氧微微生物的的最适宜宜pH在6.558.55之间；pH 44.5时，真真菌将占占优势，引引起污泥泥膨胀；另一方方面，微微生物的的活动也也会影响响混合液液的pHH值。 有毒毒物质（抑抑制物质质）：重重金属；氰化物物；H2S；卤族族元素及及其化合合物；酚酚、醇、醛醛等； 有机机负荷率率：污水水中的有有机物本本来是微微生物的的食物，但但太多时时，也会会不利于于微生物物； 氧化化还原电电位：好好氧细菌菌：+3300 4000
6、 mmV， 至少要要求大于于+1000 mmV；厌厌氧细菌菌：要求求小于+1000 mVV，对于于严格厌厌氧细菌菌，则-1000 mVV，甚至至-3000 mmV。第二节 废水厌厌氧生物物处理原原理废水厌氧氧生物处处理在早早期又被被称为厌厌氧消化化、厌氧氧发酵；是指在在厌氧条条件下由由多种（厌厌氧或兼兼性）微微生物的的共同作作用下，使使有机物物分解并并产生CCH4和CO2的过程程。一、厌氧氧生物处处理中的的基本生生物过程程阶段段性理论论1、两阶阶段理论论：20世纪纪3060年年代，被被普遍接接受的是是“两阶段段理论”图1厌氧反应的两阶段理论图示内源呼吸产物碱性发酵阶段酸性发酵阶段水解胞外酶胞内
7、酶产甲烷菌胞内酶产酸菌不溶性有机物可溶性有机物细菌细 胞脂肪酸、醇类、H2、CO2其它产物细菌细胞CO2、CH4第一阶段段：发酵酵阶段，又又称产酸酸阶段或或酸性发发酵阶段段；主要要功能是是水解和和酸化，主主要产物物是脂肪肪酸、醇醇类、CCO2和H2等；主主要参与与反应的的微生物物统称为为发酵细细菌或产产酸细菌菌；这些些微生物物的特点点是：11）生长长速率快快，2）对对环境条条件的适适应性（温温度、ppH等）强强。第二阶段段：产甲甲烷阶段段，又称称碱性发发酵阶段段；是指指产甲烷烷菌利用用前一阶阶段的产产物，并并将其转转化为CCH4和COO2；主要要参与反反应的微微生物被被统称为为产甲烷烷菌（MM
8、ethhanee prroduucinng bbactteriia）；产甲烷烷细菌的的主要特特点是：1）生生长速率率慢，世世代时间间长；22）对环环境条件件（温度度、pHH、抑制制物等）非非常敏感感，要求求苛刻。2、三阶阶段理论论对厌氧微微生物学学的深入入研究后后，发现现将厌氧氧消化过过程简单单地划分分为上述述两个过过程，不不能真实实反映厌厌氧反应应过程的的本质；厌氧微生生物学的的研究表表明，产产甲烷菌菌是一类类十分特特别的古古细菌（AArchhea），除除了在分分类学和和其特殊殊的学报报结构外外，其最最主要的的特点是是：产甲甲烷细菌菌只能利利用一些些简单有有机物作作为基质质，其中中主要是是一
9、些简简单的一一碳物质质如甲酸酸、甲醇醇、甲基基胺类以以及H22/COO2等，两两碳物质质中只有有乙酸，而而不能利利用其它它含两碳碳或以上上的脂肪肪酸和甲甲醇以外外的醇类类；上世纪770年代代，Brryannt发现现原来认认为是一一种被称称为“奥氏产产甲烷菌菌”的细菌菌，实际际上是由由两种细细菌共同同组成的的，一种种细菌首首先把乙乙醇氧化化为乙酸酸和H22（一种种产氢产产乙酸细细菌），另另一种细细菌则利利用H22和COO2产生CCH4（一种种真正意意义上的的产甲烷烷细菌嗜氢氢产甲烷烷细菌）；因而，BBryaant提提出了厌厌氧消化化过程的的“三阶段段理论”：说明：1）I、II、III为三阶段理论
10、，I、II、III、 IV为四类群理论； 2）所产生的细胞物质未表示在图中III发酵性细菌脂肪酸、醇类产氢产乙酸菌II同型产乙酸菌IV有机物乙酸H2+CO2CH4I产甲烷菌图2厌氧反应的三阶段理论和四类群理论水解、发发酵阶段段：产氢产乙乙酸阶段段：产氢氢产乙酸酸菌，将将丙酸、丁丁酸等脂脂肪酸和和乙醇等等转化为为乙酸、HH2/COO2；产甲烷阶阶段：产产甲烷菌菌利用乙乙酸和HH2、COO2产生CCH4；一般认为为，在厌厌氧生物物处理过过程中约约有700%的CCH4产自乙乙酸的分分解，其其余的则则产自HH2和COO2。3、四阶阶段理论论（四菌菌群学说说）：几乎与BBryaant提提出“三阶段段理论
11、”的同时时，又有有人提出出了厌氧氧消化过过程的“四菌群群学说”：实际上，是是在上述述三阶段段理论的的基础上上，增加加了一类类细菌同型型产乙酸酸菌，其其主要功功能是可可以将产产氢产乙乙酸细菌菌产生的的H2/COO2合成为为乙酸。但但研究表表明，实实际上这这一部分分由H22/COO2合成而而来的乙乙酸的量量较少，只只占厌氧氧体系中中总乙酸酸量的55%左右右。总体来说说，“三阶段段理论”、“四阶段段理论”是目前前公认的的对厌氧氧生物处处理过程程较全面面和较准准确的描描述。4、 多阶段段理论 但是，当当利用厌厌氧生物物处理工工艺处理理含有复复杂有机机物的时时候，在在厌氧反反应器中中发生的的反应会会远比
12、上上述“三阶段段理论”、“四阶段段理论”中所描描述的反反应过程程复杂，可可以参见见“厌氧复复杂体系系示意图图”。二、厌氧氧消化过过程中的的主要微微生物 主要介介绍其中中的发酵酵细菌（产产酸细菌菌）、产产氢产乙乙酸菌、产产甲烷菌菌等。1、发酵酵细菌（产产酸细菌菌）：发酵产酸酸细菌的的主要功功能有两两种： 水水解在胞外外酶的作作用下，将将不溶性性有机物物水解成成可溶性性有机物物； 酸酸化将可溶溶性大分分子有机机物转化化为脂肪肪酸、醇醇类等；主要的发发酵产酸酸细菌：梭菌属属、拟杆杆菌属、丁丁酸弧菌菌属、双双岐杆菌菌属等；水解过过程较缓缓慢，并并受多种种因素影影响（ppH、SSRT、有有机物种种类等）
13、，有有时回成成为厌氧氧反应的的限速步步骤；产产酸反应应的速率率较快；大多数数是厌氧氧菌，也也有大量量是兼性性厌氧菌菌；可以以按功能能来分：纤维素素分解菌菌、半纤纤维素分分解菌、淀淀粉分解解菌、蛋蛋白质分分解菌、脂脂肪分解解菌等。2、产氢氢产乙酸酸菌：产氢产乙乙酸细菌菌的主要要功能是是将各种种高级脂脂肪酸和和醇类氧氧化分解解为乙酸酸和H2；为产产甲烷细细菌提供供合适的的基质，在在厌氧系系统中常常常与产产甲烷细细菌处于于共生互互营关系系。主要的产产氢产乙乙酸反应应有：乙醇： 丙酸酸： 丁丁酸： 注意意：上述述反应只只有在乙乙酸浓度度很低、系系统中氢氢分压也也很低时时才能顺顺利进行行，因此此产氢产产
14、乙酸反反应的顺顺利进行行，常常常需要后后续产甲甲烷反应应能及时时将其主主要的两两种产物物乙酸和和H2消耗掉掉。主要的产产氢产乙乙酸细菌菌多为：互营单单胞菌属属、互营营杆菌属属、梭菌菌属、暗暗杆菌属属等；多多数是严严格厌氧氧菌或兼兼性厌氧氧菌。3、产甲甲烷菌20世纪纪60年年代Huungaate开开创了严严格厌氧氧微生物物培养技技术之后后，对产产甲烷细细菌的研研究才得得以广泛泛进行；产甲烷细细菌的主主要功能能是将产产氢产乙乙酸菌的的产物乙酸酸和H22/COO2转化为为CH44和COO2，使厌厌氧消化化过程得得以顺利利进行；主要可可分为两两大类：乙酸营营养型和和H2营养型型产甲烷烷菌，或或称为嗜嗜
15、乙酸产产甲烷细细菌和嗜嗜氢产甲甲烷细菌菌；一般般来说，在在自然界界中乙酸酸营养型型产甲烷烷菌的种种类较少少，只有有Metthannosaarciina（产产甲烷八八叠球菌菌）和MMethhanoothrrix（产产甲烷丝丝状菌），但但这两种种产甲烷烷细菌在在厌氧反反应器中中居多，特特别是后后者，因因为在厌厌氧反应应器中乙乙酸是主主要的产产甲烷基基质，一一般来说说有700%左右右的甲烷烷是来自自乙酸的的氧化分分解；典型的产产甲烷反反应：根据产甲甲烷菌的的形态和和生理生生态特征征，可将将其分类类如下：产甲烷杆菌目产甲烷杆菌科产甲烷球菌目产甲烷球菌科产甲烷微菌目产甲烷微菌科产甲烷八叠球菌科产甲烷杆菌
16、属产甲烷杆短菌属甲酸产甲烷杆菌瘤胃产甲烷杆菌产甲烷球菌属范氏产甲烷球菌产甲烷微菌属产甲烷菌属产甲烷螺菌属产甲烷八叠球菌属产甲烷丝菌属运动产甲烷微菌黑海产甲烷微菌亨氏产甲烷螺菌巴氏产甲烷八叠球菌索氏产甲烷丝菌属最新新的分类类（Beergyys细菌菌手册第第九版），共共分为：三目、七七科、十十九属、665种；产甲烷菌菌有各种种不同的的形态，常常见的有有：产甲烷烷杆菌；产甲烷烷球菌；产甲烷烷八叠球球菌；产甲烷烷丝菌；等等。在生物分分类学上上，产甲甲烷菌（MMethhanoogenns）属属于古细细菌（AArchhaebbactteriia），大大小、外外观上与与普通细细菌（EEubaacteeria
17、a）相似似，但实实际上，其其细胞成成分特殊殊，特别别是细胞胞壁的结结构较特特殊；在在自然界界的分布布，一般般可以认认为是栖栖息于一一些极端端环境中中（如地地热泉水水、深海海火山口口、沉积积物等），但但实际上上其分布布极为广广泛，如如污泥、瘤瘤胃、昆昆虫肠道道、湿树树木、厌厌氧反应应器等；产甲烷烷菌都是是严格厌厌氧细菌菌，要求求氧化还还原电位位在-1150-4000mv，氧氧和氧化化剂对其其有很强强的毒害害作用；产甲烷烷菌的增增殖速率率很慢，繁繁殖世代代时间长长，可达达46天天，因此此，一般般情况下下产甲烷烷反应是是厌氧消消化的限限速步骤骤三、厌氧氧生物处处理的影影响因素素产甲烷反反应是厌厌氧消
18、化化过程的的控制阶阶段，因因此，一一般来说说，在讨讨论厌氧氧生物处处理的影影响因素素时主要要讨论影影响产甲甲烷菌的的各项因因素；主主要影响响因素有有：温度度、pHH值、氧氧化还原原电位、营营养物质质、F/M比、有有毒物质质等。1、温度度：温度对厌厌氧微生生物的影影响尤为为显著；厌氧细细菌可分分为嗜热热菌（或或高温菌菌）、嗜嗜温菌（中中温菌）；相应地地，厌氧氧消化分分为：高高温消化化（555C左右）和和中温消消化（335C左右）；高温消消化的反反应速率率约为中中温消化化的1.511.9倍倍，产气气率也较较高，但但气体中中甲烷含含量较低低；当处处理含有有病原菌菌和寄生生虫卵的的废水或或污泥时时，高
19、温温消化可可取得较较好的卫卫生效果果，消化化后污泥泥的脱水水性能也也较好；随着新新型厌氧氧反应器器的开发发研究和和应用，温温度对厌厌氧消化化的影响响不再非非常重要要（新型型反应器器内的生生物量很很大），因因此可以以在常温温条件下下（200255C）进行行，以节节省能量量和运行行费用。2、pHH值和碱碱度：pH值是是厌氧消消化过程程中的最最重要的的影响因因素；重重要原因因：产甲甲烷菌对对pH值值的变化化非常敏敏感，一一般认为为，其最最适pHH值范围围为6.877.2，在在8.22时，产产甲烷菌菌会受到到严重抑抑制，而而进一步步导致整整个厌氧氧消化过过程的恶恶化；厌厌氧体系系中的ppH值受受多种因
20、因素的影影响：进进水pHH值、进进水水质质（有机机物浓度度、有机机物种类类等）、生生化反应应、酸碱碱平衡、气气固液相相间的溶溶解平衡衡等；厌厌氧体系系是一个个pH值值的缓冲冲体系，主主要由碳碳酸盐体体系所控控制；一一般来说说：系统统中脂肪肪酸含量量的增加加（累积积），将将消耗，使使pH下下降；但但产甲烷烷菌的作作用不但但可以消消耗脂肪肪酸，而而且还会会产生，使使系统的的pH值值回升。碱度曾一一度在厌厌氧消化化中被认认为是一一个至关关重要的的影响因因素，但但实际上上其作用用主要是是保证厌厌氧体系系具有一一定的缓缓冲能力力，维持持合适的的pH值；厌氧体体系一旦旦发生酸酸化，则则需要很很长的时时间才
21、能能恢复。3、氧化化还原电电位：严格的厌厌氧环境境是产甲甲烷菌进进行正常常生理活活动的基基本条件件；非产产甲烷菌菌可以在在氧化还还原电位位为+1100 -1100mmv的环环境正常常生长和和活动；产甲烷烷菌的最最适氧化化还原电电位为-1500 -4000mv，在在培养产产甲烷菌菌的初期期，氧化化还原电电位不能能高于-3300mv；4、营养养要求：厌氧微生生物对NN、P等等营养物物质的要要求略低低于好氧氧微生物物，其要要求COOD：N：P = 2000：5：1；多多数厌氧氧菌不具具有合成成某些必必要的维维生素或或氨基酸酸的功能能，所以以有时需需要投加加：K、Na、Ca等金金属盐类类；微量元元素N
22、ii、Co、Mo、Fe等；有机微微量物质质：酵母母浸出膏膏、生物物素、维维生素等等。5、F/M比：厌氧生物物处理的的有机物物负荷较较好氧生生物处理理更高，一一般可达达5110kggCODD/m33.d，甚甚至可达达5080 kgCCOD/m3.d；无无传氧的的限制；可以积积聚更高高的生物物量。产酸阶段段的反应应速率远远高于产产甲烷阶阶段，因因此必须须十分谨谨慎地选选择有机机负荷；高的有机机容积负负荷的前前提是高高的生物物量，而而相应较较低的污污泥负荷荷；高的有机机容积负负荷可以以缩短HHRT，减减少反应应器容积积。6、有毒毒物质：常见见的抑制制性物质质有：硫硫化物、氨氨氮、重重金属、氰氰化物及
23、及某些有有机物；硫化物物和硫酸酸盐：硫硫酸盐和和其它硫硫的氧化化物很容容易在厌厌氧消化化过程中中被还原原成硫化化物；可可溶的硫硫化物达达到一定定浓度时时，会对对厌氧消消化过程程主要是是产甲烷烷过程产产生抑制制作用；投加某某些金属属如Fee可以去去除S22-，或或从系统统中吹脱脱H2S可以以减轻硫硫化物的的抑制作作用。氨氮：氨氮是是厌氧消消化的缓缓冲剂；但浓度度过高，则则会对厌厌氧消化化过程产产生毒害害作用；抑制浓浓度为5502200mmg/ll，但驯驯化后，适适应能力力会得到到加强。重金属属：使厌氧氧细菌的的酶系统统受到破破坏。氰化物物：有毒有有机物：四、厌氧氧生物处处理的主主要特征征1、厌氧
24、氧生物处处理过程程的主要要优点： 能能耗大大大降低，而而且还可可以回收收生物能能（沼气气）； 污污泥产量量很低；厌氧氧微生物物的增殖殖速率比比好氧微微生物低低得多，产产酸菌的的产率YY为0.150.334kggVSSS/kggCODD，产甲甲烷菌的的产率YY为0.03kkgVSSS/kkgCOOD左右右，而好好氧微生生物的产产率约为为0.22500.6kkgVSSS/kkgCOOD。 厌厌氧微生生物有可可能对好好氧微生生物不能能降解的的一些有有机物进进行降解解或部分分降解； 反反应过程程较为复复杂厌氧消消化是由由多种不不同性质质、不同同功能的的微生物物协同工工作的一一个连续续的微生生物过程程；
25、2、厌氧氧生物处处理过程程的主要要缺点： 对对温度、ppH等环环境因素素较敏感感； 处处理出水水水质较较差，需需进一步步利用好好氧法进进行处理理； 气气味较大大； 对对氨氮的的去除效效果不好好；等等等第三节 废水生生物脱氮氮原理一、废水水生物脱脱氮的基基本过程程氨化（AAmmoonifficaatonn）：废废水中的的含氮有有机物，在在生物处处理过程程中被好好氧或厌厌氧异养养型微生生物氧化化分解为为氨氮的的过程；硝化（NNitrrifiicattionn）：废废水中的的氨氮在在好氧自自养型微微生物（统统称为硝硝化菌）的的作用下下被转化化为NOO2-和NOO3-的过程程；反硝化化（Deenitt
26、rifficaatioon）：废水中中的NOO2-和/或或NO33-在缺氧氧条件下下在反硝硝化菌（异异养型细细菌）的的作用下下被还原原为N22的过程程。二、硝化化反应（NNitrrifiicattionn）1、硝化化反应的的基本原原理硝化反应应分为两两步进行行：； 。是由两组组自养型型硝化菌菌分两步步完成的的： 亚硝硝酸盐细细菌（或或称为氨氨氧化细细菌）（NNitrrosoomonnas）； 硝酸酸盐细菌菌（或称称为亚硝硝酸盐氧氧化细菌菌）（NNitrrobaacteer）；到目前为为止，还还未发现现有任何何一种细细菌可以以直接将将氨氮通通过一步步氧化到到硝酸盐盐。这两种硝硝化细菌菌的特点点：
27、 都是是革兰氏氏染色阴阴性、不不生芽孢孢的短杆杆菌和球球菌； 强烈烈好氧，不不能在酸酸性条件件下生长长； 无需需有机物物，以氧氧化无机机含氮化化合物获获得能量量，以无无机C（CCO2或HCCO3-）为碳碳源； 化能能自养型型； 生长长缓慢，世世代时间间长。2、硝化化反应过过程及反反应方程程式 亚硝硝化反应应：如果加上上细胞合合成，则则：亚硝酸盐盐细菌的的产率是是：0.1466g/gg NHH4+-N（1113/55/14）；氧化1mmg NNH4+-N为为NO22-N，需需氧3.16mmg（776322/555/144）；氧化1mmg NNH4+-N为为NO22-N，需需消耗77.088mg碱
28、碱度（以以CaCCO3计）（1109550/555/114） 硝化化反应：如果加上上细胞合合成，则则：硝酸盐细细菌的产产率是：0.002g/gNOO2-NN(1113/4400/14)氧化1mmg NNO2-N为为NO33N，需需氧1.11mmg(1195*32/4000/144)几乎不消消耗碱度度总的硝硝化反应应：如加上细细胞合成成，则： 总的细细菌产率率是： 0.002g/gNOO2-N(1133/4000/114)；氧化1mmg为，需氧氧4.227mgg(1.86*32/14)；氧化1 mg为为，需消消耗碱度度7.007mgg(以CaaCO33计)；污水中必必须有足足够的碱碱度，否否则硝
29、化化反应会会导致ppH值下下降，使使反应速速率减缓缓或停滞滞；如果不考考虑合成成，则：氧化11 mgg NHH4+-N为为NO33-N，需需氧4.57mmg，其其中亚硝硝化反应应3.443mgg，硝化化反应11.144mg，需需消耗碱碱度7.14mmg(以以CaCCO3计)3、硝化化反应所所需要的的环境条条件两种硝化化菌对环环境的变变化都很很敏感，要要求较苛苛刻，主主要如下下： 好氧氧条件(DO不小小于1mmg/ll)，并并能保持持一定的的碱度以以维持稳稳定的ppH值(适宜的的pH为88.08.44)； 进水水中的有有机物的的浓度不不宜过高高，一般般要求BBOD55在155200mg/l以下下
30、； 硝化化反应的的适宜温温度是220330C，115C以以下时，硝硝化反应应的速率率下降，小小于5CC时，完完全停止止； 硝化化菌在反反应器内内的停留留时间即即污泥龄龄，必须须大于其其最小的的世代时时间(一一般为33100天)； 高浓浓度的氨氨氮、亚亚硝酸盐盐或硝酸酸盐、有有机物以以及重金金属离子子等都对对硝化反反应有抑抑制作用用。三、反硝硝化反应应（Deenittrifficaatioon）1、反硝硝化反应应及反硝硝化细菌菌反硝化反反应是指指硝酸盐盐或亚硝硝酸盐在在反硝化化菌的作作用下，被被还原为为气态氮氮（N22）的过过程；反硝化菌菌属异养养型兼性性厌氧菌菌，并不不是一类类专门的的细菌，它
31、它们大量量存在于于土壤和和污水处处理系统统中，如如变形杆杆菌、假假单胞菌菌等，土土壤微生生物中有有50%是这一一类具有有还原硝硝酸盐能能力的细细菌；反硝化菌菌能在缺缺氧条件件下，以以或为电子子受体，以以有机物物为电子子供体，而而将氮还还原；在反硝化化菌的代代谢活动动下，或或中的NN可以有有两种转转化途径径： 同化化反硝化化，即最最终产物物是有机机氮化合合物，是是菌体的的组成部部分； 异化化反硝化化，即最最终产物物是氮气气（N22）或笑笑气（NN2O）。2、反硝硝化反应应过程及及反应方方程式 反应应过程示示意图： 反应应方程式式： 以HH为电电子供体体： 第一步步：第二步：总反应： 以甲醇醇为电
32、子子供体： 第一步步：第二步：总反应：3、反硝硝化反应应的影响响因素 碳源源：一是是原废水水中的有有机物，当当废水的的BODD5/TKKN大于于355时，可可认为碳碳源充足足；二是是外加碳碳源，多多采用甲甲醇； pHH值：适适宜的ppH值是是6.557.5，ppH值高高于8或或低于66，反硝硝化速率率将大大大下降； 溶解解氧：反反硝化菌菌适于在在缺氧条条件下发发生反硝硝化反应应，但另另一方面面，其某某些酶系系统只有有在有氧氧条件下下才能合合成，所所以反硝硝化反应应宜于在在缺氧、好好氧交替替的条件件下进行行，溶解解氧应控控制在00.5mmg/ll以下； 温度度：最适适宜温度度为200400C，低
33、低于155C其反反应速率率将大为为降低。4、生物物脱氮反反应过程程中各项项生化反反应特征征生化反应应类型去除有机机物硝化反硝化亚硝化硝化微生物好氧菌及及兼性菌菌Nitrrosoomonnas自养型菌菌Nitrrobaacteer自养型菌菌兼性菌异养型菌菌能源有机物化能化能有机物氧源(电电子受体体)O2O2O2NO2- 、NNO3-溶解氧12mmg/ll以上2mg/l以上上2mg/l以上上00.5mgg/l碱度无变化氧化1mmgNHH4+-NN需要77.144mg/l碱度度无变化还原1mmgNOO3-NN或NO2-NN生成3.57mmg碱度度耗氧分解1mmg有机机物（BBOD55）需氧氧2mgg
34、氧化1mmgNHH4+-NN需氧33.433mg氧化1mmg NNO2-NN需氧11.144mg分解1mmg有机机物(CCOD)需NOO2-NN 0.58mmg，NNO3-NN0.335mgg所提供供的化合合态氧最适pHH值6878.567.568最适水温温15225C30C30C34337C增殖速度度(d-1)1.23.550.2111.080.2881.44好氧分解解的1/211/2.5分解速度度708870mgBOOD/ggMLSSS.hh7mgNNH4+-NN/gMLLSS.h28mmg NNO3-NN /gMLLSS.h四、新型型生物脱脱氮途径径与工艺艺1、短程程生物脱脱氮工艺艺2、
35、SHHAROON工艺艺3、ANNAMMMOX工工艺4、SHHAROONAANAMMMOXX组合工工艺5、OLLANDD工艺6、CAANONN工艺7、同时时硝化反反硝化（SSND）工工艺第四节 废水生生物除磷磷原理一、磷在在废水中中的存在在形式通常磷是是以磷酸酸盐（、）、聚聚磷酸盐盐和有机机磷等的的形式存存在于废废水中；细菌一一般是从从外部环环境摄取取一定量量的磷来来满足其其生理需需要；有有一类特特殊的细细菌磷细菌菌，可以以过量地地、超出出其生理理需要地地从外部部摄取磷磷，并以以聚合磷磷酸盐的的形式贮贮存在细细胞体内内，如果果从系统统中排出出这种高高磷污泥泥，则能能达到除除磷的效效果。二、生物物
36、除磷的的基本过过程1、除磷磷菌的过过量摄取取磷 好氧条条件下，除除磷菌利利用废水水中的BBOD55或体内内贮存的的聚b-羟羟基丁酸酸的氧化化分解所所释放的的能量来来摄取废废水中的的磷，一一部分磷磷被用来来合成AATP，另另外绝大大部分的的磷则被被合成为为聚磷酸酸盐而贮贮存在细细胞体内内。2、除磷磷菌的磷磷释放在厌氧条条件下，除除磷菌能能分解体体内的聚聚磷酸盐盐而产生生ATPP，并利利用ATTP将废废水中的的有机物物摄入细细胞内，以以聚b-羟羟基丁酸酸等有机机颗粒的的形式贮贮存于细细胞内，同同时还将将分解聚聚磷酸盐盐所产生生的磷酸酸排出体体外。3、富磷磷污泥的的排放在好氧条条件下所所摄取的的磷比
37、在在厌氧条条件下所所释放的的磷多，废废水生物物除磷工工艺是利利用除磷磷菌的这这一过程程，将多多余剩余余污泥排排出系统统而达到到除磷的的目的。三、生物物除磷过过程的影影响因素素1、溶解解氧：在除磷菌菌释放磷磷的厌氧氧反应器器内，应应保持绝绝对的厌厌氧条件件，即使使是NOO3-等一类类的化合合态氧也也不允许许存在；在除磷磷菌吸收收磷的好好氧反应应器内，则则应保持持充足的的溶解氧氧。2、污泥泥龄：生物除磷磷主要是是通过排排除剩余余污泥而而去除磷磷的，因因此剩余余污泥的的多少对对脱磷效效果有很很大影响响，一般般污泥短短的系统统产生的的剩余污污泥多，可可以取得得较好的的除磷效效果；有有报道称称：污泥泥龄
38、为330d，除除磷率为为40%；污泥泥龄为117d，除除磷率为为50%；而污污泥龄为为5d时时，除磷磷率高达达87%。3、温度度：在5330C的的范围内内，都可可以取得得较好的的除磷效效果；4、pHH值：除磷过程程的适宜宜的pHH值为668。5、BOOD5负荷：一般认为为，较高高的BOOD负荷荷可取得得较好的的除磷效效果，进进行生物物除磷的的低限是是BODD/TPP = 20；有机基基质的不不同也会会对除磷磷有影响响，一般般小分子子易降解解的有机机物诱导导磷的释释放的能能力更强强；磷的的释放越越充分，磷磷的摄取取量也越越大。6、硝酸酸盐氮和和亚硝酸酸盐氮硝酸盐的的浓度应应小于22mg/l；当当
39、CODD/TKKN 10，硝硝酸盐对对生物除除磷的影影响就减减弱了。7、氧化化还原电电位：好氧区的的ORPP应维持持在+440550mVV之间；缺氧区区的最佳佳ORPP为-11605mVV之间。第五节 废水可可生化性性原理及及其判别别一、废水水可生化化性的定定义生物降解解性能是是指在微微生物的的作用下下，使某某一物质质改变原原来的化化学和物物理性质质，在结结构上引引起的变变化程度度。二、废水水可生化化性的分分类可分为三三类： 初级级生物降降解指有机机物原来来的化学学结构发发生了部部分变化化，改变变了分子子的完整整性； 环境境可接受受的生物物降解指有有机物失失去了对对环境有有害的特特性； 完全全
40、降解在好好氧条件件下，有有机物被被完全无无机化；在厌氧氧条件下下，有机机物被完完全转化化为CHH4、CO2等。有机物生生物降解解性能的的分类： 易生生物降解解易于于被微生生物作为为碳源和和能源物物质而被被利用； 可生生物降解解能够够逐步被被微生物物所利用用； 难生生物降解解降解解速率很很慢或根根本不降降解。三、鉴定定和评价价废水中中有机污污染物的的好氧生生物降解解性的方方法：1、水质质指标法法：采用用BODD5/COOD作为为有机物物评价指指标。2、瓦呼呼仪法：根据有有机物的的生化呼呼吸线与与内源呼呼吸线的的比较来来判断有有机物的的生物降降解性能能。测试试时，接接种物可可采用活活性污泥泥，接种种量为113 gSSS/ll；四、影响响有机物物生物降降解性能能的因素素：1、与化化学物质质的种类类性质有有关的因因素（化化学组成成、理化化性质、浓浓度、与与它种基基质的共共存）；2、与微微生物的的种类、性性质有关关的因素素（微生生物的来来源、数数量、种种属间的的关系）；3、与有有机物、微微生物所所处的环环境有关关的因素素（pHH值、DOO、温度度、营养养物等）。23