(环境工程微生物学)15微污染及深度处理

1、第十章 水的深度处理与微污染预处理,第一节 水的深度处理微生物学,一、脱氮除磷 原因：氧的消耗，水体危害，富营养化,动物排泄物、洗涤剂、工业废水,来源：P,亚硝酸盐还原作用,亚硝酸盐还原菌,亚硝态氮,硝酸盐还原作用,硝酸盐还原菌,硝化作用,亚硝酸氧化菌,亚硝化作用,氨氧化菌,氨化作用,异养菌,氨氮,有机氮,亚硝态氮,硝态氮,氮气,厌氧、缺氧、好氧,好氧,厌氧、缺氧,生物脱氮,微生物脱氮工艺、原理及其微生物,A/O脱氮工艺,废水,好氧脱碳,缺氧反硝化,沉淀池,好氧硝化,沉淀池1,好氧活性污泥回流,缺氧活性污泥回流,出水,回流,一)微生物脱氮工艺 活性污泥法典型工艺A/O工艺（缺氧、好氧工艺,脱氮

2、原理,缺氧反硝化 细菌：反硝化细菌（兼性厌氧菌） 反应：NO3-N反硝化还原为N2，溢出水面释放到大气 碳源：原水中BOD 硝酸盐来源：回流出水中的硝化产物,好氧脱碳硝化 脱碳氧化去除COD 脱碳菌好氧有机物呼吸的细菌，以有机物为碳源 硝化菌好氧氨盐呼吸的细菌，以碳酸盐为碳源 （NH4+NO2-NO3,提问：为什么先脱碳、后脱氮,硝化菌的碳源是脱碳菌的代谢产物； 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,提问：硝化脱氮时有时需要补碱（Na2CO3或NaOH)? 硝化作用消耗碱（NH4+、CO3-），水pH下降；补充碳源、升高pH 提问：硝化菌世代周期长，容易从活

3、性污泥系统中被洗掉，如何解决？ 挂生物膜或投加悬浮填料 定期投菌,硝化（两步）过程,NO2-氧化菌,氨氧化菌,氨氧化菌的特性,亚硝酸氧化菌的特性,硝化微生物的特点,多数属专性化能无机营养菌,生长缓慢，平均代时在10h以上,属专性好氧菌,硝化阶段的运行控制 1、泥龄：一般在5天以上 2、足够的DO：高于脱碳的工艺 3、有机物含量不宜过高，BOD5在1520mg/L 4、适当的HRT：高于脱碳的工艺 5、硝化作用pH下降，要添加碳酸氢盐维持碱度 6、温度：2530,异化性反硝化作用 即通常意义上的反硝化，指由硝酸盐还原为亚硝酸盐，进而逐步还原为氮气的过程,原水,缺氧池,好氧池,沉淀池,出水,混合液

4、回流,污泥回流,剩余污泥,A/O工艺,微生物脱氮工艺、原理及其微生物,A/O脱氮工艺,废水,好氧脱碳,缺氧反硝化,沉淀池,好氧硝化,沉淀池1,好氧活性污泥回流,缺氧活性污泥回流,出水,回流,一)微生物脱氮工艺 活性污泥法典型工艺A/O工艺（缺氧、好氧工艺,1、DO： 对活性污泥系统，反硝化过程中混合液的溶解氧浓度应控制在0.5mg/L以下，才能保持正常的反硝化速度； 而对于生物膜来说，由于生物膜中氧的传递阻力较大，因而可允许较高的DO浓度,影响反硝化的因素,影响反硝化的因素,2、回流比： 以A/O等前置反硝化工艺为例，系统的脱氮率（%） R混合液回流比、RW污泥回流比。 若RW=60%，R=2

5、00%，则=72.2,实际运行时混合液比常取为200300% 污泥回流比取50100,3、C/N： 一般认为BOD5/TKN大于46时，即认为碳源充足。 亚硝酸盐的反硝化实现短程硝化反硝化可节省近40%的碳源； 厌氧氨氧化勿需外加碳源,影响反硝化的因素,4、温度： 一般认为反硝化作用可在1535之间进行； 5、pH： 一般认为反硝化作用pH范围是7.07.5； 6、泥龄： 较长的泥龄对硝化有利，但对反硝化不利。一般来说，泥龄往往控制在6d以上，通常1015d,影响反硝化的因素,传统生物脱氮工艺,硝化（好氧）反硝化（厌氧） 外碳源,去碳,硝化,反硝化,甲醇,两级滤池法工艺流程,好氧脱碳硝化滤池,

6、进水,厌氧反硝化 滤池,出水,甲醇,补充反硝化菌的碳源,利用进水中的BOD,生物脱氮工艺（A/O,硝化（好氧）反硝化（厌氧,生物除磷,常规二级生物处理中，微生物中含磷量为1.5%2.3%，排放剩余污泥的除磷率为10%30%。 “超量吸磷,超量吸磷,经过厌氧-好氧交替过程，微生物中含磷量可达3%7%，除磷率为80%90%，出水总磷低于1mg/l。 机理：“聚磷菌,聚磷菌-厌氧区,厌氧区微生物处于所谓的“厌氧压抑”状态，PAOS利用进水或发酵产生的挥发性脂肪酸（VFAS）和胞内糖原蓄积聚-羟基丁酸（PHB），同时将细胞内的聚磷（poly-p）释放以提供ATP,聚磷菌-好氧区,好氧相，蓄积的PHB作

7、为能力提供者，使PAOS从环境中吸取磷酸盐以合成poly-p，相对于正常细胞磷含量（1-3%），聚磷菌的吸磷量可以达到12%，最终通过排放含聚磷菌的剩余污泥实现除磷目的,聚磷菌,由好氧、兼氧、厌氧细菌组成 不动杆菌占主要,微生物除磷原理、工艺及其微生物,BOD：N：P）100：5：1微生物除碳的同时吸收磷元素用以合成细胞物质和合成ATP等，但只去除污水中约19左右的磷。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。 1微生物除磷原理 依靠聚磷菌（兼性厌氧菌）聚磷，再从水中除去这些细菌,好氧时：大量繁殖（消耗好氧状态能源聚-羟基丁二酸（PHB），逆浓度梯度过量吸磷（贮备厌氧状态能源多聚磷

8、酸盐颗粒(即异染颗粒) ）； 厌氧时：正相反不繁殖，释放磷酸盐于体外（产生能量供其储备消耗好氧状态能源PHB,大部分 （P）去除,2工艺简介,常见的脱磷工艺如下图所示,进水,厌氧放磷,好氧聚磷,出水,部分污泥回流接种,剩余污泥处理,沉淀脱磷,生物除磷工艺,A/O工艺,生物脱氮除磷组合工艺,A2/O工艺,第二节 微污染水的处理微生物学,1、微污染水源水 受到有机物、氨氮、磷及有毒污染物较低程度污染的水源水。 2、微污染预处理工艺 生物膜法：生物滤池、接触氧化、流化床等具填料设备和工艺 3、微污染预处理的对象 有机物、氨氮、藻类分泌物等,4、流程 预处理混凝沉淀砂滤消毒储存管网 5、预处理运行条件

9、 微生物：种类要丰富 有机物（供氢体）：保证反硝化需要的碳源 溶解氧：4mg/L以上满足氧化有机物和硝化 温度和pH：25左右， pH 69 处理效率：有机物1030%，氨氮75%以上,第三节 饮用水消毒,1、消毒的意义 防止来自生活污水和医院废水携带病原微生物进入环境和人体，引起疾病,2、消毒的方法 煮沸法： 直接快速破坏病原微生物蛋白质，不可逆变性,加氯消毒 液氯、漂白粉、氯胺等，剂量为0.51mg/l “三致”物质的形成 医院污水：余氯大于4mg/l，接触时间大于1h 饮用水：末梢余氯大于0.05mg/l，接触时间大于30min 原理：形成HOCl，破坏细胞膜，与蛋白结合 二氧化氯高级氧化,臭氧消毒 设备为臭氧发生器，产生浓度4g/l，半衰期很短 首先消除有机物，然后杀菌