污水深度处理脱N脱P

污水深度处理脱N脱P第一页，共71页。第一节微生物脱氮、脱磷原理脱氮脱磷的意义微生物脱氮原理及微生物微生物脱磷原理及微生物第二节微污染水源水的预处理微污染水源水的概念和存在形式微污染水的生物处理目的微污染水源水微生物处理方法微污染水源水处理中微生物群落环境微生物基础教学课件天津工业大学第二页，共71页。第三节人工湿地中微生物与水生植物的净化作用人工湿地生态系统人工湿地净化污水的基本原理人工湿地各组成的功能人工湿地处理污水的效果第四节饮用水消毒消毒的重要性消毒方法第三页，共71页。水体中氮磷的主要来源？环境微生物基础教学课件天津工业大学一、脱氮，脱磷的目的和意义污水经过一级处理COD去除率30％污水生物二级处理COD去除率70-90％NO3—N，NO2—N，NH3-N，PO43-，SO42-剩余的N、P？微生物吸收其中25％的N和19％的P第四页，共71页。一级标准污水综合排放标准GB8978-1996中规定：废水磷含量≤0.5mg/L氨氮≤15mg／L环境微生物基础教学课件天津工业大学第五页，共71页。环境微生物基础教学课件天津工业大学1．生物脱氮原理NH3-N有机氮生物好氧氧化化除有机氮好氧氧NO2-,NO3-好氧硝化厌氧反硝化N2第六页，共71页。环境微生物基础教学课件天津工业大学硝化作用段及微生物短程硝化全程硝化第七页，共71页。氧化氨的细菌–亚硝化菌氧化亚硝酸的细菌-硝化菌微生物第八页，共71页。好氧氨氧化菌：以NH3为供氢体，以O2为最终电子受体，产生亚硝酸。最适合温度为25-30℃，温度范围5-30℃；最适pH值为7.5-8.0，pH值范围5.8-8.5；世代时间长。在最适的条件下，亚硝化球菌的世代时间是8-12小时，亚硝化螺菌属的世代时间是24小时；含淡黄至红色的细胞色素；无机化能营养型；环境微生物基础教学课件天津工业大学第九页，共71页。厌氧氨氧化菌：以NH3为供氢体，以NO2-或NO3-为最终电子受，氧化氨为N2环境微生物基础教学课件天津工业大学第十页，共71页。厌氧氨反硫化菌：以NH3为供氢体，以SO42-为最终电子受，氧化氨为N2环境微生物基础教学课件天津工业大学第十一页，共71页。生长pH值范围7.5-8.0；温度为25-30℃；亚硝酸的浓度为2-30mmoL/L时，生长最好；世代时间随环境的变化改变，8h-几天；硝化杆菌属既能无机化能营养又可以有机化能营养。在化能无机营养下比有机营养生长快。硝化螺菌属在有机营养下生长比无机营养下生长快；大多数的硝化菌属细胞质内都含有贮存物，如肝糖，多聚磷酸盐，聚β-羟基丁酸盐（PHB）；含有淡黄至淡红的细胞色素。

环境微生物基础教学课件天津工业大学第十二页，共71页。亚硝化单胞菌属，球菌属，螺菌属，叶菌属，弧菌属；硝化杆菌属，刺菌属，球菌属，螺菌属。环境微生物基础教学课件天津工业大学第十三页，共71页。充足的氧，1.2-2.0mg/L，浓度小于0.5mg/L，硝化作用停止；碱度控制在7.5-8.0；控制BOD5，20-30mg/L；温度-5-60℃；控制泥龄，保证泥龄在5天以上；硝化过程产生硝酸，pH下降，适当添加NaHCO3。

环境微生物基础教学课件天津工业大学第十四页，共71页。环境微生物基础教学课件天津工业大学反硝化脱氮厌氧氨氧化厌氧氨反硫化脱氮短程反硝化类型√√√第十五页，共71页。兼性厌氧，异养型，以有机碳源葡萄糖、甲醇、乳糖、丙酮酸为碳源；氧浓度低于0.2mg/L时利于反硝化；有电子供体即碳源；温度10-35℃；pH7-8。反硝化菌第十六页，共71页。常加入甲醇或者乙醇作为外源碳，或者以部分污水作为外源碳（补充碳源）；内源碳，细胞死亡溶解析出的有机物。

环境微生物基础教学课件天津工业大学外源反硝化及内源反硝化第十七页，共71页。A/O厌氧－好氧A2/O厌氧－厌氧－好氧A2/O2厌氧－好氧－厌氧－好氧SBR序批式间歇曝气反应器第十八页，共71页。第十九页，共71页。充分利用进水的可降解的COD，减少外加碳源，另外反硝化产生的碱度可以为好氧池硝化补充碱度反硝化池是厌氧缺氧的环境，这样相当于一个水解酸化池，将大分子的有机物水解酸化成小分子，有利于后面的COD去除第二十页，共71页。节省25%能耗节省62.5%供氧40%碳源50%碱量第二十一页，共71页。环境微生物基础教学课件天津工业大学A/O脱氮工艺废水好氧脱氮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2.脱氮工艺第二十二页，共71页。环境微生物基础教学课件天津工业大学三.脱磷作用及其微生物

微生物进行好氧反应中，吸收营养物比例为BOD:N:P=100:5:1,但只去除污水中约19％左右的磷，剩余P可以通过生物脱磷方法去除。

脱磷原理：依靠聚磷菌（兼性厌氧菌）聚磷，再从水中除去这些细菌。聚磷菌在好氧时大量吸收磷酸盐合成自身核酸和ATP多聚磷酸盐颗粒（异染粒）第二十三页，共71页。环境微生物基础教学课件天津工业大学聚P聚P聚P聚P部分回流做菌种大部分（P）去除大量吸收水中P三种基质低级脂肪酸葡萄糖，甲醇乙醇丁酸，乳酸，琥珀酸。厌氧放磷好氧吸磷1．除磷的微生物原理第二十四页，共71页。

不动杆菌——莫拉氏菌群、假单胞菌属、气单胞菌属、黄杆菌属等。亚硝化杆菌属、亚硝化叶菌属、亚硝化球菌属、硝化杆菌属、硝化球菌属。环境微生物基础教学课件天津工业大学第二十五页，共71页。环境微生物基础教学课件天津工业大学A/O法除磷工艺原废水释放磷（厌氧）曝气池（去除BOD5，吸收磷）（好氧）沉淀池处理水剩余污泥回流污泥（含磷污泥）厌氧－好氧除磷工艺流程3.除磷工艺第二十六页，共71页。为达到良好的除磷效果，要求NO3-、NO2-极低，DO在0.2mg/L以下，氧化还原电位低于150mV，温度30℃左右，pH在7-8除磷运行条件第二十七页，共71页。思考题什么是聚磷菌：某些微生物在好氧时，不仅大量吸收磷酸盐合成自身核酸和ATP，而且能逆浓度梯度过量的吸磷，合成贮能的物质多聚磷酸盐颗粒（异染粒）在体内，供其内源呼吸时用。第二十八页，共71页。思考题1、生物脱氮原理是什么？含氮化合物是如何转化为氮气被去除的2、亚硝化菌、硝化菌的特征是什么？第二十九页，共71页。

有机物、氨氮、藻类分泌物、挥发酚、氰化物、重金属、农药等。

环境微生物基础教学课件天津工业大学第二节微污染水源水的预处理1．微污染水源水的概念和存在形式

微污染水源水是受到有机物、氨氮、磷及有毒污染物较低程度的水源水。

自然水体工业废水生活污水农业灌溉养殖业排放第三十页，共71页。自来水厂传统的饮用水处理采用混凝-沉淀-过滤-消毒的方法。水中的有机物的去除只达到20-30％。有机物还会使过滤效率下降，过滤池的使用周期缩短。用来消毒的氯等物质与烷烃等有机物反应，产生卤代烃三氯甲烷和二氯乙酸等致癌前体物。

环境微生物基础教学课件天津工业大学第三十一页，共71页。对于有机物的净化必须采用生物净化的方法，使有机物转化为二氧化碳等无机物质，从而使得有机物得到真正的降解，而不会产生二次污染。第三十二页，共71页。例如农业上使用的有机氯（OCPS）杀虫剂随地表径流和农业废水排放如天然水体中后，导致水体的有机农药污染。曾经用气质联用仪（GC\MS）对松花江哈尔滨河段的检测表明其中有机物达246种，其中烷烃类49种，烯烃类7种，芳烃58种，多环芳烃15种，有些是优先控制污染物。尽管微污染的水中污染物浓度低，但作为饮用水的水源已经对人类的身体健康造成了严重的影响。第三十三页，共71页。水中氨氮浓度高，使得供水管路中亚硝化细菌增生，促使NO2-浓度增高。水体中污染物可能造成水质的恶化，藻类繁殖，藻类分泌的毒物对人体有毒害作用。水体中悬浮物质增多，产生难闻的气味。供水中的污染物质对管道造成了腐蚀，危害供水业及用户第三十四页，共71页。

微生物细胞与有机物营养接触的机会少很多，而吸收有机营养的唯一途经就是接触。在这种水体中，微生物较少以游离态存在，99％以上的微生物都固着在某种介质表面，形成贫营养生物膜。

环境微生物基础教学课件天津工业大学贫营养水中微生物的特性第三十五页，共71页。处理微污染水源水的工艺常用生物膜法。环境微生物基础教学课件天津工业大学生物膜法能够截留微生物和有机物，保证处理系统中有足够的高效降解有机物和去除氨氮的微生物群落。活性污泥法要求较高的有机浓度和营养物质

生物膜法中有：生物滤池，生物转盘，生物流化床，生物接触氧化法。第三十六页，共71页。环境微生物基础教学课件天津工业大学生物接触氧化法是效率较高的一种处理工艺。生物接触氧化法在曝气池中设置填料，作为生物膜的载体，经充氧的废水以一定的流速流过填料，利用生物膜和悬浮的活性污泥中的微生物的联合作用净化污水，又称接触氧化法和淹没式生物滤池。第三十七页，共71页。这种方法的特点：微生物浓度较高，具有丰富的生物相，不同生长速度和不同种类的微生物在生物膜中构成了较为稳定的生态系统。可承受较高的负荷，氧化池体积小。系统中的曝气装置对水流充分的搅动，生物膜活性高，传质条件好。剩余污泥少，且沉降性能好。第三十八页，共71页。国内的蚌埠淮河、宁波姚江、嘉兴新滕塘应用了生物接触氧化法处理水源水。同济大学设计的深圳水库水源水生物接触氧化处理渠工程规模为400×104m3/d。第三十九页，共71页。水源水预处理的工艺要根据水质的特征和处理目的而定选用何种填料是重要的一环，与处理效率紧密相连。系统中生物数量有限，生物膜的生长难度较高。选用活性炭具有较好的挂膜特性，同时还能截留吸附颗粒状有机物和胶体物质。另外还有采用陶粒，质轻的塑料材料PVC、PS、环氧树脂等。目前有采用新型的中空纤维材料作为载体，纤维中心通气性好。第四十页，共71页。

需要适应贫营养环境的异养生物，除碳菌，硝化细菌，反硝化细菌，藻类，原生动物，微型后生动物组成的生态系统。

环境微生物基础教学课件天津工业大学第四十一页，共71页。环境微生物基础教学课件天津工业大学诺卡氏菌属是丝状菌，适合在贫营养环境中生活。丝状菌的菌丝织成生物膜的经纬，使生物膜具有稳定的结构。杆菌和球菌类微生物在生物膜上的生长主要是以丝状菌为骨架。在这种骨架上大量的微生物形成各种菌胶团。菌胶团以外的荚膜物质增强了生物膜对环境的抵抗力，减少了原生动物对细菌的吞噬作用。微型动物对有机物的去除和生物膜的更新起到了积极的作用。微型动物生长过于丰富，就会取食生物膜或者使生物膜与有机物接触减少，生物膜脱落，产生负面的影响。第四十二页，共71页。供氢体。保证反硝化阶段的进行，必须保证有足够的有机物作为碳源供氢体。

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一般加入甲醇作为供氢体，但这种方法增加运行费用，甲醇还有毒性。可以用乙醇和糖代替，还有人提出用微电解生物膜反应器中的微电解水产生的H2作为供氢体。

第四十三页，共71页。溶解氧。溶解氧一般在4mg/l，能够满足好氧过程中的需要。反硝化过程中要求缺氧条件，生物膜较厚能够达到局部的厌氧和亏氧。

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反硝化阶段放在好氧阶段之前，既可以添加一定的碳源维持反硝化，又能够使水中多余有机物在好氧阶段分解掉。

第四十四页，共71页。水温和pH。温度升高，对有机物和氨氮的去除有利，20℃以上处理效果好。环境微生物基础教学课件天津工业大学深圳水库的年平均水温在23.6℃，pH值7。第四十五页，共71页。微污染水源水微生物处理方法及微污染水源水处理中微生物群落？第四十六页，共71页。水中的细菌只有很少的一部分是病原菌（或称致病菌）；此类水中病原菌若经水传播，在消化道滋生导致疾病—肠道传染病；肠道传染病如伤寒，痢疾，霍乱；病毒性肝炎，脊髓灰质炎。

一些借水传播的寄生虫病，如血吸虫等。

环境微生物基础教学课件天津工业大学一、水消毒的重要性第四十七页，共71页。环境微生物基础教学课件天津工业大学

伤寒沙门氏菌

通过内毒素致病(内毒素是其细胞壁的成分，化学成分为脂多糖，当细菌死亡分裂时会释放到环境中。)在地面普通水中可生存1～3周，井水中可生存约１周，在粪坑及污水中可生存1～2个月。第四十八页，共71页。环境微生物基础教学课件天津工业大学痢疾杆菌37℃能耐20天，加热到60℃能耐10min，对1％的石炭酸，可抵抗半小时。传播方式：食物和饮用水内毒素——损害了人体肠道细胞，引起肠道痉挛、腹泻等症状。第四十九页，共71页。环境微生物基础教学课件天津工业大学霍乱弧菌革兰氏阴性，有鞭毛传播方式：水及食物，与病人或带菌动物接触，主要由病人带菌的粪便污染水体而传播。致病原因——外毒素：霍乱弧菌由口进入人体小肠中，大量繁殖释放出外毒素破坏肠细胞膜，肠细胞大量脱水、电解质失衡。第五十页，共71页。环境微生物基础教学课件天津工业大学传播方式：虫卵通过病人粪便污染水体。第五十一页，共71页。环境微生物基础教学课件天津工业大学饮用水的消毒非常重要。第五十二页，共71页。

水体的消毒方法有煮沸法，加氯消毒，臭氧消毒，过氧化氢消毒，紫外辐射消毒，微电解消毒等。

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自来水厂加氯消毒是最常用，最经济，简单的消毒方法。

第五十三页，共71页。氯的消毒起源于1850年，1904年英国正式将它用于公共给水的消毒。常用的化学药剂有液氯，漂白粉(Ca(OCl)2,CaCl2,Ca(OH)2混合物)，氯胺。

环境微生物基础教学课件天津工业大学第五十四页，共71页。

氯常温时气态呈黄绿色，液氯为琥珀色，有刺激性气味，有很强的氧化性。与水的反应：

环境微生物基础教学课件天津工业大学1.氯消毒的原理第五十五页，共71页。环境微生物基础教学课件天津工业大学

氯的水溶液中有Cl2,HOCl,OCl-,Cl-,H+,同一温度下，这些分子和离子的浓度由水的pH值决定，有时受到水中的杂质的影响。

水温为20℃pH值为6时，HOCl，Cl-为主，OCl-为HOCl的2.7％；pH值为9时，OCl-为主，HOCl与OCl-比值约为0.27；pH值为7.67时，HOCl与Cl-的浓度相等。20℃时HOCl的解离常数为2.7×10-825℃时HOCl的解离常数为3.7×10-8第五十六页，共71页。水温25℃，Cl-<1000mg/L时，pH大于3，HOCl占97％，OCl-只占3%，中性的HOCl能够进入菌体杀死细菌；pH＝7时，HOCl占73％，OCl-占27％；pH>10时，OCl-几乎占全部。尽管OCl-是强氧化剂，但由于细菌表面带负电荷，

同样带负电荷的OCl-无法进入细菌体内，达不到杀菌的目的。第五十七页，共71页。环境微生物基础教学课件天津工业大学杀菌的物质？水的pH值较低时，加氯的效果较好。HOCl-NH2-SHHOCl可破环细菌细胞质膜，进入菌体与菌体蛋白及酶蛋白中的-NH2和-SH反应达到杀菌作用。还可与细菌或病毒的核酸反应达到杀菌的作用。第五十八页，共71页。环境微生物基础教学课件天津工业大学第五十九页，共71页。消毒时在水中的加氯量可分为两部分，即需氯量：直接用于杀死细菌和氧化有机物等所消耗的部分；余氯量是为了抑制水中残存细菌的再度繁殖，管网中尚需维持少量剩余氯。余氯包含Cl2,HOCl,OCl-,Cl-，称游离性余氯，氯胺称化合性余氯。

我国饮用水标准规定，出厂水游离性余氯在接触30分钟后不应低于0.3mg/L，在管网末梢不低于0.05mg/L。环境微生物基础教学课件