第十一章污废水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理

第十一章污（废）水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理污（废）水深度处理——脱氮除磷与微生物学原理微污染水源水预处理中的微生物学问题人工湿地中微生物与水生植物净化污（废）水的作用引用水的消毒及其微生物学效应11.1污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理一、污、废水脱氮、除磷的目的和意义氮磷物质进入水体，就会造成很大的危害，其中最大的问题就是引起水体富营养化。因此，废水的除磷脱氮十分重要，尤其是当废水处理后被排入一些湖泊、海湾等敏感水体时。污、废水脱氮、除磷的具体指标一级标准废水磷含量在≤0．5mg/L氨氮≤15mg／L11.1污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理11.1污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理二、天然水体中氮、磷的来源城市生活污水农肥（氮）和喷洒农药工业废水禽畜粪便水11.1污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理硝化三、微生物脱氮原理、脱氮微生物及脱氮工艺1、脱氮原理：反硝化好氧段，由亚硝化细菌和硝化细菌的硝化作用，将NH3转化为NO3-—N；缺氧段，经反硝化细菌将NO3-—N反硝化还原为氮气，溢出水面释放到大气，N2参与自然界物质循环，水中含氮物质大量减少。短程硝化、亚硝化全程硝化、亚硝化+硝化11.1污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理2、硝化作用段微生物亚硝化细菌和硝化细菌在自然界广泛分布，在土壤、淡水、海水和污水处理系统中均有发现。它们是革兰氏阴性的好氧菌，绝大多数营化能无机营养。氧化氨的细菌：①好氧氨氧化细菌，氧化NH3为HNO2，从中获得能量供合成细胞和固定CO2。另有厌氧氨氧化细菌及厌氧反硫化细菌。氧化亚硝酸细菌：即硝化细菌。11.1污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理硝化段的运行操作硝化段运行（硝化细菌世代时间普遍比异氧菌的世代时间长）泥龄（悬浮固体停留时间SRT）泥龄大于硝化细菌的比生长速率。足够DODO＜0.5mg/L硝化作用停止。适度曝气时间适当维持碱度温度泥龄定义为每日新增污泥平均停留在曝气池中的天数，

也就是曝气池全部活性污泥平均更新一次所需的时间。反映了活性污泥吸附有机物以后，进行稳定氧化的时间长短。污泥龄越长，有机物氧化稳定得越彻底，处理效果越好，剩余污泥量越少。但是污泥龄也不能太长，否则污泥会老化，影响沉淀效果。污泥龄不能短于活性污泥中微生物的世代时间，否则曝气池中的污泥会都消失。11.1污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理3、反硝化作用段微生物反硝化细菌是所有能以NO3-为最终电子受体，将HNO3还原成N2的细菌总称。它包括许多种类的细菌。其中的假单胞菌属内能进行反硝化的种最多。有很多细菌只将HNO3还原到HNO2而积累，不形成N2。含HNO2的水排入水体，会对水生动物产生毒害。11.1污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理反硝化生物化学反应机制：外源反硝化：利用外来碳源，以NO3-为最终电子受体，氧化有机物合成细胞。内源反硝化：以机体内的有机物为碳源，以NO3-为最终电子受体。供氢体（碳源）电子受体11.1污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理反硝化段运行操作关键指标：碳源：有机物pH：7～8最终电子受体：NO3-和NO2-溶解氧＜0.2mg/L11.1污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理11.1污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理4、生物脱氮工艺反硝化有单级反硝化和多级反硝化。根据不同水质，有三种组合工艺。工艺选择主要看COD负荷和NH3-N负荷。图A、B两种排列的A/O系统示意图N-硝化，DN-反硝化，S-沉淀池11.1污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理缺氧（Anoxic）厌氧（Anaerobic）好氧（Oxic）倒置反硝化传统反硝化A/O脱氮工艺废水好氧脱碳缺氧反硝化沉淀池2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活性污泥法典型工艺——A/O工艺[缺氧（anoxic）、好氧（oxic）工艺]11.1污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理11难.1污废闹水深彻度处写理——脱氮且、除阵磷与拣微生寇物学坝原理11聪.1污废挪水深吓度处荣理——脱氮妻、除斥磷与味微生惩物学乱原理SB谈R（序泼列间寨歇式诵活性镇污泥惰法珍）工俗艺操圈作过所程捷径落反硝皱化：硝化幻玉作用梯产生HN计O2后就袋转入叶反硝棕化阶多段，熔可缩统短曝岗气时休间，走节省丈运行傲费用棉。11吨.1污废老水深湖度处婆理——脱氮鬼、除乱磷与基微生浙物学秆原理反硝霉化中左的碳前氮比反硝矛化需疑要碳码源作翼电子砌供体闭。C:器N＞2.谎86，反候硝化猾正常炊。补充尘碳源艘，甲匠醇或廉乙醇拐、内钻碳源知、废臭水本竿身组法成物峰质。两级明滤池岁法工贞艺流静程好氧敢脱碳准硝化唉滤池进水厌氧歇反硝看化仆滤践池出水甲醇补充候反硝擦化菌大的碳爸源！利用华进水予中的BO地D11作.1污废营水深护度处都理——脱氮等、除掉磷与瓦微生限物学油原理脱氮咸工艺顺选择诱依据弯水质牢而定——CO祝D负荷轻和NH3-N负荷合理屡调整鸽硝化既、反谅硝化BO江D5:T牵N（C:娱N）大活于2.窃86时反纱硝化珍正常狂，低趣于此哈值，凡需投民加外籍加碳装源。11董.1污废知水深友度处棵理——脱氮铃、除孕磷与火微生朵物学猪原理11智.1污废络水深店度处铺理——脱氮夹、除浸磷与高微生铸物学蒜原理四、关微生粘物除深磷原辰理、黎工艺估及其北微生患物1、微剖生物门除磷哲原理半：某些济微生莲物在妈好氧笨时能战大量创吸收链磷酸件盐合给成自姐身核溉酸和AT呜P，并阅且能牲逆浓敏度过洲量吸多磷合裕成贮趋能的谱多聚野磷酸可盐颗孩粒（橡异染蚂粒和PH吵B）在姜体内刘，供愿其内肉源呼肢吸用乳。这营些细魔菌称惩为聚磷找菌(P气AO伴)。在厌影氧条贵件下转，聚材磷菌岁又能纸释放雅磷酸疯盐于瞒体外蛇。一般描来说权，微搬生物零在增别殖过斩程中爽，好拴氧摄锁取的边磷比澡在厌膝氧条泡件下舟所释婚放的交磷多马。厌氧放磷(小于0.2mg／L)厌氧条件下，积磷菌将体内的聚磷分解产生能量另一部分能量用于生理活动需要好氧条件下，PHB分解产生能量一部分能量用于主动过量吸收环境中的磷(PO43-)，并合成聚磷另一部分能量用于细胞正常生长繁殖另一部分能量用于生理活动需要另一部分能量用于生理活动需要一部匆分能遥量用伐于吸佩收外与界可溶陕性脂偶肪酸哥，形多成PH象B好氧壮吸磷(大于2m赔g／L疫)11蚕.1污废描水深模度处勒理——脱氮赢、除做磷与施微生喷物学表原理2、聚共磷细称菌：具有煮聚磷尚能力站的微栋生物透目前番所知摧绝大擦多数摊是细区菌。效聚磷诵的活芦性污足泥是配由许厦多好德氧异著养菌酷、厌仪氧异客养菌恳和兼辅性厌中氧菌尼组成运。实享质上程是产酸市菌（统俊称）羡和聚磷对菌的混仗合群隔体。从种竿类上移来看流，聚桥磷能集力强哪、数芹量占剪优势折的有丙不动探杆菌喷属（蚊莫拉桶氏菌洲群）漫、假长单胞渴菌属夫、气妻单胞萄菌属堆和黄专杆菌尘属等60多种差。硝每化杆躬菌中盾的亚宾硝化岛杆菌跟属、焰亚硝见化球享菌属厦、亚死硝化锻叶菌规属和史硝化外杆菌傅属、昨硝化鹅球菌足属等伯也具爽有聚群磷能慕力。聚P聚P聚P聚P部分回流做种大部晚分（P）去除水中P3、除娱磷的帜生物览化学下机制饮：11眼.1污废须水深荒度处顾理——脱氮圈、除送磷与良微生武物学相原理11嘴.1污废穿水深副度处乏理——脱氮口、除膨磷与等微生于物学怒原理4、除震磷工覆艺流巩程：人们点开发句研究阻出多侨种废互水生恢物除时磷工李艺，父这些玻工艺狠在去蚀除废欢水中沟磷的腹同时木，还鸭能有锤效去清除水凶中的统有机橡物和洪进行酸硝化虫或脱危氮作全用。殊按照滑运行父方式顷，可缘瑞分为加连续铃式和和间歇柜式（踏序批互式）击两类洞。常圈见的隆生物归除磷衰工艺纸有：Ba击rd帖en归ph祝o生物您除磷董工艺资、Ph镇or蛾ed厕ox工艺括、A/狼O及A2/O、UC太T工艺小、VI墨P工艺腊、旁显硫除抓磷的Ph擦os沙tr厨ip工艺车、SB页R等。工艺累简介常见拴的脱钟磷工界艺如页下图嘱所示进水厌氧放磷好氧聚磷出水部分筋污泥疏回流当接种剩余炼污泥经处理沉淀酒脱磷图A/坦O工艺筋流程中示意当图（重除磷识）11来.1污废烘水深林度处抵理——脱氮呢、除臣磷与搞微生丙物学庆原理微生件物除档磷工端艺流挂程A/表O（An调ae斥ro跪bi弄c/Ox耽ic）法:A/遗A/搂O（An部ae观ro淹bi毒c/闭An崖ox拉ic障/Ox哲ic）法:厌氧池缺氧池好氧池沉淀池进水出水回流进水厌氧池好氧池回流出水沉淀池图6－16A/急O和A/欢A/差O法工猴艺流倍程示怎意图ＵＣ呀Ｔ系赚统工方艺流迁程图厌氧隆池厌氧愤发酵咳菌将弟污水巨中的规可生里物降坟解的欧大分治子有托机物寻转化兴为VF低A这类罚分子气量较递低的叼发酵仆中间赤产物饮。聚丘磷菌素利用疯其合叔成自乓身的跳细胞始质，肾大量讲繁殖。缺氧冠池聚磷平菌将突其体吴内贮槽存的地聚磷捎酸盐渗分解乏，释躬放其踏生存悼所需盗能量缺氧镜池反硝幅化细带菌利柳用好师氧区惊中回锋流液孕中的毁硝酸扁盐以蹈及污枣水中锡的有战机基滋质进悼行反葱硝化子，达光到同猛时除火磷脱朱氮的床效果舌。好氧类池聚磷镇菌在畜利用猪污水滩中残府留的折有机沃基质染的同狸时，丑主要嚼通过振分解筛其体跑内贮渗存的PH胶B所放浆出的节能量炸维持领其生访长，腊同时磨过量馆摄取匆环境中中的社溶解移态磷成。硝附化菌撑将污吗水中旺的氨习氮转片化成伏为硝赵酸盐楼。图A2/O工艺掘流程乞示意甲图11烟.1污废沉水深庙度处夸理——脱氮喝、除预磷与丹微生饱物学迅原理11掀.1污废石水深撑度处跌理——脱氮咱、除盲磷与父微生撕物学夹原理5、运训行条咐件：厌氧南、缺冶氧和仇好氧附的方钱法加程以排内列组给合。为达装到良权好的绸除磷健效果俭，要薪求NO3-、NO2-极低挽，溶骆解氧根在0.歌2m颗g/鞭L以下榴，氧形化还旦原电彻位低升于15袋0m梨v，温薄度30℃，pH在7～8。11欠.2微污痰染水特源水真预处召理中弱的微治生物浸学问万题水源瓜水(R闲aw榨w绒at屠er垂)地表卖水：疗江、李河、中湖泊夹、水辫库。地下榜水：起常常流未经盗处理题直接梦引用佣。中国皱水资庄源现王状20问01年－20亲04年，天具有骄灾害瘦性特乒征的抵水污框染事跃件39市88起，蓬平均潮每天3起。世界挺上污梳水排惧放量选最大杯、增刊加速粉度最摩快的膏国家茄之一铁。43杆6条河颜流污语染（53铸2条主覆要的弄河流治）。根据道中国析预防眯医学搁科学披院环辉境卫兔生监贼测所善公布口的资帅料，继目前浇中国旋主要墨大城香市中相只有23门%的居就民饮层水符卖合卫宝标准妨的要歪求。11雪.2微污礼染水除源水葵预处状理中漂的微液生物畅学问界题一、暮微污负染水朴源水堂预处库理的网目的酷和意胡义对于娘广泛雄的污埋染物观质，购水源状水处剩理能印力有歼限。专要增都加处芦理能搁力，籍代价充高昂累。现有破工艺蹦对有晴机物竭、金柔属、搭氨氮修去除妻能力盈差。11庙.2微污底染水行源水墓预处刮理中歪的微职生物滋学问碗题二、绵水源握水污半染源迷和污尽染物污染李源：拒未经抹处理早的工驳业废较水、忘生活体污水订、农蜓业灌学溉和蚂养殖搏业排萄放水盟、未桶达标摘的处廊理水卖。污染株物重金焰属：换汞、料镉等闪。有机弹物：发苯、克酚、济农药财等。藻类弟分泌剩物。微生默物污肤染。常规洗处理泪加深来度处善理与那预处抽理、罚常规悉处理亚加深缩慧度处些理11筋.2微污歼染水相源水恼预处辆理中登的微挎生物窗学问京题三、扫微污目染水洽源水权预处组理及闪微生沃物群俯落1、微生咏物预纱处理返工艺本质肉：水亭源水缘瑞生物末处理寸技术想的本驼质是绸水体期天然圈净化性的人焰工化切。原理迎：微束生物违吸附登降解禁。生物答膜法搂：生薯物滤宴池、栗生物匪转盘喂、生亲物接鞋触氧寄化、仙生物耗流化击床等困。填料捐：考俱虑填忘料对予微生泪物的轿附着庸力和档耐腐虏蚀性粪。目标呼：有好机物库和氨弓氮11伯.2微污兔染水约源水池预处氧理中揪的微厘生物绪学问须题2、水源聚水预亿处理凝的运愤行条智件微生平物：流适应庙贫营停养的软异养兴除碳俊、硝依化细仙菌和勤反硝婆化细类菌、吨藻类旬、原锹生动真物和澡微型夺后生弓动物克组成榜的生次态系能。供氢痰体：凝甲醇皮、乙忙醇、级糖等预。电脑极生寄物膜咐反应模器微接电解摘水放H2。DO：一特般在4m而g/耗L以上狗，能呀满足凤氧化匹有机那物和泼硝化离作用是的需犹要，侵反硝拥化难王以维臣持。水温柱和pH：11选.3人工棉湿地佣中微勤生物钱与水孩生植物物净鲁化污耕（废)水的检作用一、人工附湿地尾生态伴系统模拟秃自然淹湿地姻的人恳工生鹊态系盗统。4要素迎：水希体、钓基质撒、水羊生植贩物和罢微生宰物11为.3人工旺湿地丹中微厚生物予与水垦生植析物净它化污术（废)水的垫作用人工模湿地溉生态瓶系统洪净化化废水厦过程11茫.3人工灶湿地城中微魔生物肚与水医生植狂物净产化污旱（废)水的特作用二、人工寒湿地馅净化研污（扔废）暖水的黎基本缠原理基质-微生蝴物-植物肿的复胀合生云态系湾统的荐物理质、化扣学和秤生物雨的协蜡调作罩用11你.3人工稠湿地幼中微姐生物躲与水疲生植贝物净掀化污炉（废)水的漆作用三、人工肝湿地督各组勾成的盏功能（一柳）基匆质土壤倍或其蜘上铺史沙、便砾石硬、煤渣猎、矿初渣等作用井：为微旁生物起的生仍长提砌供稳葛定的经附着逆基质为湿吨地植陈物提适供载级体、盆扎根庆的温柔床和灵营养大物质对污舌染物夕具有胜吸附筝和过步滤作晓用11拴.3人工阿湿地扇中微庭生物雀与水另生植腹物净炉化污泛（废)水的扒作用三、人工耻湿地雪各组评成的要功能（二安）湿鲁地水萍生植秘物浮水完、挺之水和店沉水距（多填）特点猾：发怨达的仍根系作用曲：富集丸污染交物维持座湿地芝水力主运输产氧局供给捷微生状物所岩需根系窝分泌公物为安微生扶物提架供营毅养和鄙能源11壶.3人工林湿地敞中微兰生物己与水款生植栋物净镜化污她（废)水的颜作用三、人工效湿地近各组辫成的室功能（三款）微拜生物多种航微生轻物种廊类和植粗物共徐栖作用牌：降解丛污染胖物为植基物提爸供养替分11旁.4饮用融水的陈消毒躺及其刃微生微物学顶效应一、响水消罪毒的后重要召性水中艰的细拳菌只文有很阶少的辽一部牌分是定病原平菌（宽或称摩致病海菌）其中逆只有窝更少医的病净原菌岭能经上食道烦进入佳肠道示引起情疾病仁。口咸中溶吧菌酶启；正疑常胃救酸pH委3.冻2。此类装水中陈病原雪菌若经水美传播，在消输化道畅滋生喇导致球疾病—肠道钓传染狸病。水相核关的挨流行搜病学羡资料WH络O：80津%的疾克病,县50抱%儿童代死亡考与饮喝用水羽相关镇。WH下O指出惯饮用棕水中奥对人菌体两顺类主赛要的闯威胁扛：细局菌和虏病毒提；有暴机污万染物测。11解.4饮用羽水的封消毒充及其堵微生叹物学盈效应二、善水的栽消毒录方法1、煮沸士法最原婚始的仔方法昌，简替便、殿有效膏。高温誉快速筝破坏象病原贪菌的把蛋白晕质，御使其镰凝固巾发生苗不可启逆变胡性。物理江方法鼓：煮饮沸、拿紫外采辐射化学岸方法嫩：投幻玉加消艘毒剂轧（氯终、臭缩慧氧、修过氧贴化氢址等）11看.4饮用地水的微消毒妈及其导微生毒物学江效应2、加氯患消毒最为狐方便弦、有今效和颈经济骑实用姥的消盲毒方宗法。液氯靠：特圾异臭拼味的翠黄绿闷色气静体，包很强丽的氧忧化能抵力。负氯加瞧压液棍化，佣便于露储藏监和运章输。漂白仗粉：考含Ca(OC某l)2、Ca胀Cl2、Ca(OH)2混合驰物。氯胺妻：NH2Cl和NH文Cl2。二氧正化氯竭：Cl弯O2。11翁.4饮用秒水的蝴消毒环及其糊微生透物学罩效应2、加氯顶消毒有效提氯：睁含氯量化合女物中资具有良杀菌婶能力沉的有武效成降分。次氯泡酸：动强氧棵化剂芝，具比有较歼强的鹅渗透找进入渔微生唉物细滋胞的吸能力其，与辛菌体瓶蛋白律和酶咐蛋白氧中的－NH2和－SH反应专而达猴到杀沟菌作垫用。11哭.4饮用绒水的穗消毒倡及其望微生芳物学炒效应影响迁加氯戏消毒形的因盾素pH：较嫩低时富加氯模消毒培效果罚较好既。次氯云酸的钥电离pH吓3～7，HO果Cl占大内部分虹，中执性的HO贯Cl进入导细胞依内杀侍死细披菌。pH勺>1狮0,细菌跨表面透带负牙电荷欣，OC够l-无法翼进入栗菌体机内。水的浊浑浊妨度：高时利，降令低了作杀菌聚效果杀，消灾毒前悬要进西行混慨凝沉辛淀和帖过滤保处理具。水温双：水温法高杀蚕菌作讲用快塔。加氯含量和但接触型时间11炕.4饮用门水的华消毒营及其破微生恩物学姨效应需氯典量与侨余氯需氯担量：坟氯不带仅与召微生悔物作袖用，勉还要银氧化耳水中痕的有车机物孙和还雹原性舅物质摘，其拢需要葛的氯润的总惑量。余氯翅：为钩保证香消毒燥效果方，加床氯量佩必须哈超过仍水的双需氯输量，铜使在径氧化穷和杀疑菌后泊还能箱剩余绕一些符有效基氯。游离像性余姨氯：HO嫩Cl、OC奴l-、Cl2，杀梨菌力笔强；结合苗性余赠氯：NH2Cl、NH午Cl2，杀段菌力抽较弱鸭；11伏.4饮用忠水的够消毒颠及其览微生妨物学其效应加氯柴生成匪的“三致”物三致史：致产癌、闯致畸鲁、致身突变含卤物素有馆机物辱：三坑卤甲冤烷类权（TH衫MS）有陵机物收等，浊如氯碎仿、撇一溴赏二氯粒甲烷种、二镇溴一饶氯甲桶烷、膊三溴撤甲烷遭等。水源躲水中沃含有聚多种卫有机渗物如粘腐殖慎酸、妻乙醛劲、乙饮醇、伸丙酮坊等作搏为前绸体