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1、第四章污、废水深度处理和微污染水预处理中的微生物学原理1污、废水一级处理：污、废水一级处理：除去废水中的砂砾及大的悬除去废水中的砂砾及大的悬浮固体，浮固体，去除约去除约30左右左右COD。二级生物处理二级生物处理：去除废水中的可溶性有机物。在：去除废水中的可溶性有机物。在好氧生物处理中，生活污水经生物降解，大部分的好氧生物处理中，生活污水经生物降解，大部分的可溶性含碳有机物被去除。可溶性含碳有机物被去除。去除去除COD 7090，BOD5去除去除90以上。以上。同时产生同时产生NH3N、NO3-N和和PO43-、SO42-。其其中有中有25的氮和的氮和19左右的磷被微生物吸收合成细左右的磷被微
2、生物吸收合成细胞，胞，通过排泥得到去除。通过排泥得到去除。通过排泥得到去除。通过排泥得到去除。但对于含但对于含但对于含但对于含N N、P P较高的废水，较高的废水，较高的废水，较高的废水，出水中的氮和磷含量仍未达到排放标准出水中的氮和磷含量仍未达到排放标准出水中的氮和磷含量仍未达到排放标准出水中的氮和磷含量仍未达到排放标准。2第一节 污、废水深度处理脱N、除P与微生物原理vv一、污、废水脱氮、除磷的具体指标一、污、废水脱氮、除磷的具体指标一、污、废水脱氮、除磷的具体指标一、污、废水脱氮、除磷的具体指标n一级标准一级标准n废水废水磷磷含量在含量在0 05mg/L5mg/Ln氨氮氨氮 15mg15
3、mgL L3v带来较大危害：带来较大危害：v导致水体营养化，降低水体导致水体营养化，降低水体DO浓度，使水有异浓度，使水有异味，增加水处理成本；味，增加水处理成本；v 当农灌时，当农灌时，TN超过超过1mg/L，作物因过量吸收氨，作物因过量吸收氨氮而疯长，不结果；氮而疯长，不结果；v硝态氮会演变为致癌物。必需进行污染防治硝态氮会演变为致癌物。必需进行污染防治4含氮有机物含氮有机物异养异养型型 微生物微生物NH4+-N氨化氨化 作用作用亚硝酸亚硝酸 细菌细菌 NO2-N硝酸硝酸 细菌细菌 NO3-N硝化作用，硝化作用，自养且好自养且好O2反硝化细菌反硝化细菌异养异养反硝化作反硝化作用无用无O2N
4、2、NO2最终完成生物脱氮最终完成生物脱氮二、微生物脱氮原理、参与微生物及其工艺1 生物脱氮的基本原理生物脱氮的基本原理2.参与生物脱氮的微生物参与生物脱氮的微生物氨化细菌氨化细菌 硝化细菌硝化细菌 反硝化细菌反硝化细菌亚硝酸细菌亚硝酸细菌 硝酸细菌硝酸细菌5活性污泥法传统脱氮工艺（活性污泥法传统脱氮工艺（3级）流程示意图级）流程示意图曝气池曝气池 去除去除BOD沉淀沉淀 池池第二级第二级硝硝 化化曝气池曝气池沉淀沉淀 池池反硝反硝 化化 反应器反应器沉淀沉淀 池池原原废废水水污泥回流污泥回流剩余污泥剩余污泥碱碱污泥回流污泥回流剩余污泥剩余污泥CH3OHN2处处理理水水污泥回流污泥回流剩余污泥
5、剩余污泥？各各段段有有自自己己的的沉沉淀淀池池与与污污泥泥回回流流系系统统，反反硝硝化化投加外加碳源。投加外加碳源。v3.微生物脱氮工艺微生物脱氮工艺6提问：提问：硝化脱氮时有时需要补碱（硝化脱氮时有时需要补碱（Na2CO3或或NaHCO3)?硝化作用消耗碱（硝化作用消耗碱（NH4+、CO32-），），水水pH下降；下降；补充碳源、升高补充碳源、升高pH p251为什么补为什么补CH3OH？补充反硝化菌的碳源！补充反硝化菌的碳源！7废废水水好好氧氧脱脱碳碳缺缺氧氧反反硝硝化化沉淀池沉淀池好好氧氧硝硝化化沉淀池沉淀池1好氧活性污泥回流缺氧活性污泥回流出水出水回流回流？活性污泥法典型工艺活性污泥法
6、典型工艺A/O脱氮脱氮脱氮脱氮工艺（缺氧、好氧工艺）工艺（缺氧、好氧工艺）碳源碳源碳源碳源：该工艺不需投加该工艺不需投加C源，源，原水中原水中BOD硝酸盐硝酸盐硝酸盐硝酸盐来源来源来源来源：回流出水中的硝化产物回流出水中的硝化产物,同时降解部同时降解部分有机物，对好氧段有利，减少供氧量，并有利于分有机物，对好氧段有利，减少供氧量，并有利于难降解有机物降解。难降解有机物降解。8(1)硝化段操作硝化段操作v为了硝化作用彻底，保证有足够数量及活性的硝为了硝化作用彻底，保证有足够数量及活性的硝化细菌化细菌(107个个mL以上以上)，在运行操作上要掌握，在运行操作上要掌握好几个关键。好几个关键。vA控制
7、泥龄控制泥龄v泥龄即悬浮固体停留时间，可通过排泥控制泥龄，泥龄即悬浮固体停留时间，可通过排泥控制泥龄，一般控制在一般控制在5d以上以上，使泥龄要大于硝化细菌的，使泥龄要大于硝化细菌的比生长速率比生长速率v？：泥龄过短硝化细菌会流失，硝化速率低。？：泥龄过短硝化细菌会流失，硝化速率低。10vB要供给足够氧要供给足够氧 处理生活污水时，溶解氧一般控制在处理生活污水时，溶解氧一般控制在1.22.0mgL为宜。为宜。v工业废水则要看废水的有机物浓度工业废水则要看废水的有机物浓度(COD和和BOD)和和NH3含量的高低，适当提高溶解氧。如味精废水含量的高低，适当提高溶解氧。如味精废水COD和和NH3都高
8、，都高，溶解氧维持在溶解氧维持在45mgL左右为左右为宜。才能满足去除宜。才能满足去除COD和氧化和氧化NH3用。用。溶解氧小于溶解氧小于05mgL硝化作用停止。硝化作用停止。11vC控制适度的曝气时间控制适度的曝气时间(或称水力停留时间或称水力停留时间)v普通的活性污泥法的曝气时间为普通的活性污泥法的曝气时间为46h，甚至甚至8h(如如SBR法法)。对于味精废水。对于味精废水8h不够，因为味精废水不够，因为味精废水经厌氧或缺氧处理后，经厌氧或缺氧处理后，COD和和NH3-N仍很高，仍很高，必须必须根据情况延长废水在好氧池中的停留时间。根据情况延长废水在好氧池中的停留时间。vD控制控制pHv在
9、硝化过程中，消耗了碱性物质在硝化过程中，消耗了碱性物质NH3，生成生成HNO3，水中水中pH下降，下降，对硝化细菌生长不利。对硝化细菌生长不利。v提问：如何控制？提问：如何控制？v需需适适当当投投加加NaHCO3维维持持碱碱度度，中中和和HNO3，使使pH维维持持在在偏偏碱碱性性(pH7.58.0）。投投加加NaHCO3还还可供给硝化细菌碳源。可供给硝化细菌碳源。12vE温度温度 v虽虽然然大大多多数数硝硝化化细细菌菌生生长长的的最最适适温温度度为为2530，实实际际上上它它们们的的生生长长温温度度范范围围是是较较广广的的。况况且且硝硝化化细细菌菌种种类类多多，适适合合各各种种温温度度生生长长
10、的的硝硝化化细细菌菌都都有有，低低至至5，高高至至60。可可以以将将它它们们应应用用于于污污水水和和废废水水生生物处理中。物处理中。13(2)反硝化段运行操作反硝化段运行操作v反反硝硝化化段段运运行行操操作作关关键键指指标标有有：碳碳源源(即即电电子子供供体体或或叫叫供供氢氢体体)、pH(由由碱碱度度控控制制)、最最终终电电子子受受体体NO3-和和HNO2、温度和溶解氧等。温度和溶解氧等。v碳源：碳源：葡萄糖、乳酸、丙酮酸、甲醇等葡萄糖、乳酸、丙酮酸、甲醇等v最终电子受体最终电子受体是是NO3-和和HNO2。v能源：能源：从氧化有机物获得。从氧化有机物获得。v最适最适pH:为为78。v温温度度
11、:1035之之间间，水水体体淤淤泥泥反反硝硝化化速速率率随随温温度度增增高高而而提高，在提高，在6075之间的反硝化速率达到最大值。之间的反硝化速率达到最大值。v溶解氧溶解氧:在海洋和淡水中在海洋和淡水中0.2mgL以下有利于反硝化。以下有利于反硝化。14三、微生物除磷原理、工艺及其微生物三、微生物除磷原理、工艺及其微生物20世纪世纪70年代末，发现多种有明显除磷能力的细年代末，发现多种有明显除磷能力的细菌，菌，统称除磷菌统称除磷菌，如不动杆菌（，如不动杆菌（Acinetobacter）。）。在在有氧环境中可超量摄取磷有氧环境中可超量摄取磷。一般细菌细胞中磷占一般细菌细胞中磷占2.3。而。而除
12、磷菌除磷菌可摄取约为可摄取约为正常需要正常需要10倍以上的磷。倍以上的磷。（BOD：N：P）100：5：1微生物除碳的同微生物除碳的同时吸收磷元素用以合成细胞物质和合成时吸收磷元素用以合成细胞物质和合成ATP等，等，但只但只去除污水中约去除污水中约19左右的磷左右的磷。某些高含磷废水中残。某些高含磷废水中残留的磷还相当高，故需用除磷工艺处理。留的磷还相当高，故需用除磷工艺处理。磷常以磷常以磷磷酸盐、聚磷酸盐酸盐、聚磷酸盐和和有机磷有机磷的形式存在于废水中。的形式存在于废水中。15v 聚磷菌的放磷（厌氧）聚磷菌的放磷（厌氧）ATP聚磷菌细胞内的聚磷菌细胞内的 聚磷酸盐分解聚磷酸盐分解PO43-废
13、水中废水中脂肪酸脂肪酸PHB、糖原、糖原储存在细胞内储存在细胞内n厌厌氧时氧时：不繁殖，释不繁殖，释放磷酸盐放磷酸盐于体外（产于体外（产生生ATP,摄取有机物，摄取有机物，供其供其储备储备好氧好氧状态能状态能源源PHB）。分两步进行：分两步进行：聚磷菌放磷（厌氧条件）聚磷菌放磷（厌氧条件）聚磷菌过量摄取磷（好氧聚磷菌过量摄取磷（好氧条件）条件）v2微生物除磷原理微生物除磷原理v依依靠靠聚聚磷磷菌菌（兼兼性性厌厌氧氧菌菌）聚聚磷磷，再再从从水水中中除除去这些细菌。去这些细菌。16u 聚磷菌的磷过量摄取（好氧）聚磷菌的磷过量摄取（好氧）细胞内的细胞内的PHB分解分解ATP废水废水磷磷聚磷菌聚磷菌聚
14、磷酸盐聚磷酸盐储存在细胞内储存在细胞内好氧时：好氧时：正相反正相反大大量繁殖（量繁殖（消耗消耗好氧好氧状状态能源态能源聚聚-羟基丁羟基丁二酸二酸PHB）,逆浓度梯逆浓度梯度过量吸磷（度过量吸磷（贮备贮备厌厌氧氧状态能源状态能源多聚磷多聚磷酸盐颗粒酸盐颗粒即异染颗粒即异染颗粒)好氧时摄取的磷好氧时摄取的磷多于多于厌氧厌氧时释放的磷，多于的污泥以剩时释放的磷，多于的污泥以剩余污泥形式排出。余污泥形式排出。17聚聚P聚聚P聚聚P聚聚P大部分大部分（P）去除去除水中水中水中水中P P部分回流部分回流做种做种183工艺简介工艺简介v常见的脱磷工艺如下图所示常见的脱磷工艺如下图所示进进水水厌氧放磷好氧聚磷出出水水部分污泥回流接种剩余污剩余污泥处理泥处理沉淀脱磷19