污廢水深處理和微污染水預處理中的微生物學原理第1頁/共20頁2第四章污、廢水深度處理和微污染水預處理中的微生物學原理第2頁/共20頁3污、廢水一級處理：除去廢水中的砂礫及大的懸浮固體，去除約30％左右COD。二級生物處理：去除廢水中的可溶性有機物。在好氧生物處理中，生活污水經生物降解，大部分的可溶性含碳有機物被去除。去除COD70％~90％，BOD5去除90％以上。同時產生NH3—N、NO3-—N和PO43-、SO42-。其中有25％的氮和19％左右的磷被微生物吸收合成細胞，通過排泥得到去除。但對于含N、P較高的廢水，出水中的氮和磷含量仍未達到排放標準。第3頁/共20頁4第一節污、廢水深度處理——脫N、除P與微生物原理一、污、廢水脫氮、除磷的具體指標一級標準廢水磷含量在≤0．5mg/L氨氮

≤15mg／L第4頁/共20頁5帶來較大危害：①導致水體營養化，降低水體DO濃度，使水有異味，增加水處理成本；②當農灌時，TN超過1mg/L，作物因過量吸收氨氮而瘋長，不結果；③硝態氮會演變為致癌物。必需進行污染防治第5頁/共20頁6含氮有機物異養型微生物NH4+-N氨化作用亞硝酸細菌

NO2--N硝酸細菌

NO3--N硝化作用，自養且好O2反硝化細菌異養反硝化作用無O2N2、NO2最終完成生物脫氮二、微生物脫氮原理、參與微生物及其工藝1生物脫氮的基本原理2.參與生物脫氮的微生物氨化細菌硝化細菌

反硝化細菌亞硝酸細菌

硝酸細菌第6頁/共20頁7活性污泥法傳統脫氮工藝（3級）流程示意圖曝氣池去除BOD沉淀池Ⅰ第二級硝化曝氣池沉淀池Ⅱ反硝化反應器沉淀池Ⅲ原廢水污泥回流剩余污泥堿污泥回流剩余污泥CH3OHN2處理水污泥回流剩余污泥？？

各段有自己的沉淀池與污泥回流系統，反硝化投加外加碳源。3.微生物脫氮工藝第7頁/共20頁8提問：硝化脫氮時有時需要補堿（Na2CO3或NaHCO3)?硝化作用消耗堿（NH4+、CO32-），水pH下降；補充碳源、升高pHp251④為什么補CH3OH？補充反硝化菌的碳源！第8頁/共20頁9廢水好氧脫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？活性污泥法典型工藝—A/O脫氮工藝（缺氧、好氧工藝）碳源：該工藝不需投加C源，原水中BOD硝酸鹽來源：回流出水中的硝化產物,同時降解部分有機物，對好氧段有利，減少供氧量，并有利于難降解有機物降解。第9頁/共20頁10好氧脫碳硝化脫碳——氧化去除COD脫碳菌——好氧有機物呼吸的細菌，以有機物為碳源硝化菌——好氧氨鹽呼吸的細菌，以碳酸鹽為碳源提問：為什么先脫碳、后脫氮？硝化菌的碳源是脫碳菌的代謝產物；有機碳源豐富時，脫碳菌世代周期短生長迅速，硝化菌氧利用不足，生長緩慢；此時要求有較高的溶解氧。P326②③第10頁/共20頁11(1)硝化段操作為了硝化作用徹底，保證有足夠數量及活性的硝化細菌(107個／mL以上)，在運行操作上要掌握好幾個關鍵。A．控制泥齡泥齡即懸浮固體停留時間，可通過排泥控制泥齡，一般控制在5d以上，使泥齡要大于硝化細菌的比生長速率？：泥齡過短硝化細菌會流失，硝化速率低。第11頁/共20頁12B．要供給足夠氧

處理生活污水時，溶解氧一般控制在1.2~2.0mg／L為宜。工業廢水則要看廢水的有機物濃度(COD和BOD)和NH3含量的高低，適當提高溶解氧。如味精廢水COD和NH3都高，溶解氧維持在4．5mg／L左右為宜。才能滿足去除COD和氧化NH3用。溶解氧小于0．5mg／L硝化作用停止。第12頁/共20頁13C．控制適度的曝氣時間(或稱水力停留時間)

普通的活性污泥法的曝氣時間為4~6h，甚至8h(如SBR法)。對于味精廢水8h不夠，因為味精廢水經厭氧或缺氧處理后，COD和NH3-N仍很高，必須根據情況延長廢水在好氧池中的停留時間。D．控制pH在硝化過程中，消耗了堿性物質NH3，生成HNO3，水中pH下降，對硝化細菌生長不利。提問：如何控制？需適當投加NaHCO3維持堿度，中和HNO3，使pH維持在偏堿性(pH＝7.5~8.0）。投加NaHCO3還可供給硝化細菌碳源。第13頁/共20頁14E．溫度

雖然大多數硝化細菌生長的最適溫度為25~30℃，實際上它們的生長溫度范圍是較廣的。況且硝化細菌種類多，適合各種溫度生長的硝化細菌都有，低至—5℃，高至60℃。可以將它們應用于污水和廢水生物處理中。第14頁/共20頁15(2)反硝化段運行操作反硝化段運行操作關鍵指標有：碳源(即電子供體或叫供氫體)、pH(由堿度控制)、最終電子受體NO3-和HNO2、溫度和溶解氧等。碳源：葡萄糖、乳酸、丙酮酸、甲醇等最終電子受體是NO3-和HNO2。能源：從氧化有機物獲得。最適pH:為7~8。溫度:10~35℃之間，水體淤泥反硝化速率隨溫度增高而提高，在60~75℃之間的反硝化速率達到最大值。溶解氧:在海洋和淡水中0.2mg／L以下有利于反硝化。第15頁/共20頁16三、微生物除磷原理、工藝及其微生物■20世紀70年代末，發現多種有明顯除磷能力的細菌，統稱除磷菌，如不動桿菌（Acinetobacter）。■在有氧環境中可超量攝取磷。■一般細菌細胞中磷占2.3％。而除磷菌可攝取約為正常需要10倍以上的磷。

（BOD：N：P）100：5：1——微生物除碳的同時吸收磷元素用以合成細胞物質和合成ATP等，但只去除污水中約19％左右的磷。某些高含磷廢水中殘留的磷還相當高，故需用除磷工藝處理。磷常以磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機磷的形式存在于廢水中。1參與生物除磷的微生物第16頁/共20頁17

聚磷菌的放磷（厭氧）ATP聚磷菌細胞內的聚磷酸鹽分解PO43-廢水中脂肪酸PHB、糖原儲存在細胞內厭氧時：不繁殖，釋放磷酸鹽于體外（產生ATP,攝取有機物，供其儲備好氧狀態能源——PHB）。分兩步進行：聚磷菌放磷（厭氧條件）聚磷菌過量攝取磷（好氧條件）2．微生物除磷原理依靠聚磷菌（兼性厭氧菌）聚磷，再從水中除去這些細菌。第17頁/共20頁18

聚磷菌的磷過量攝取（好氧）細胞內的PHB分解ATP廢水磷聚磷菌聚磷酸鹽儲存在細胞內好氧時：正相反—大量繁殖（消耗好氧狀態能源—聚β-羥基丁二酸PHB）,逆濃度梯度過量吸