污废水深度处理和微污染水预处理中的微生物学原理

1、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,2,污、废水一级处理：除去废水中的砂砾及大的悬浮固体，去除约30左右COD。 二级生物处理：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，大部分的可溶性含碳有机物被去除。去除COD 7090，BOD5去除90以上。 同时产生NH3N、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细胞，通过排泥得到去除。但对于含N、P较高的废水，出水中的氮和磷含量仍未达到排放标准。,3,第一节 污、废水深度处理脱N、除P与微生物原理,一、污、废水脱氮、除磷的具体指标,一级标准 废水磷含量在05mg/

2、L 氨氮 15mgL,4,带来较大危害： 导致水体营养化，降低水体DO浓度，使水有异味，增加水处理成本； 当农灌时，TN超过1mg/L，作物因过量吸收氨氮而疯长，不结果； 硝态氮会演变为致癌物。必需进行污染防治,5,硝化作用，自养且好O2,反硝化细菌异养,反硝化作用无O2,N2、NO2,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,2. 参与生物脱氮的微生物,6,活性污泥法传统脱氮工艺（3级）流程示意图,原废水,污泥回流,剩余污泥,污泥回流,剩余污泥,处理水,污泥回流,？,？,各段有自己的沉淀池与污泥回流系统，反硝化投加外加碳源。,3.微生物脱氮工艺,7,提

3、问：硝化脱氮时有时需要补碱（Na2CO3或NaHCO3)? 硝化作用消耗碱（NH4+、CO32-），水pH下降；补充碳源、升高pH p251 为什么补CH3OH？ 补充反硝化菌的碳源！,8,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,？,活性污泥法典型工艺A/O脱氮工艺（缺氧、好氧工艺）,碳源：该工艺不需投加C源，原水中BOD 硝酸盐来源：回流出水中的硝化产物,同时降解部分有机物，对好氧段有利，减少供氧量，并有利于难降解有机物降解。,9,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

4、细菌，以碳酸盐为碳源,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；此时要求有较高的溶解氧。 P326,10,(1) 硝化段操作,为了硝化作用彻底，保证有足够数量及活性的硝化细菌(107个mL以上)，在运行操作上要掌握好几个关键。 A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5d以上，使泥龄要大于硝化细菌的比生长速率 ？：泥龄过短硝化细菌会流失，硝化速率低。,11,B要供给足够氧 处理生活污水时，溶解氧一般控制在1.22.0mgL为宜。 工业废水则要看废水的有机物浓度(COD和BOD

5、)和NH3含量的高低，适当提高溶解氧。如味精废水COD和NH3都高，溶解氧维持在45mgL左右为宜。才能满足去除COD和氧化NH3用。溶解氧小于05mgL硝化作用停止。,12,C控制适度的曝气时间(或称水力停留时间) 普通的活性污泥法的曝气时间为46h，甚至8h(如SBR法)。对于味精废水8h不够，因为味精废水经厌氧或缺氧处理后，COD和NH3-N仍很高，必须根据情况延长废水在好氧池中的停留时间。 D控制pH 在硝化过程中，消耗了碱性物质NH3，生成HNO3，水中pH下降，对硝化细菌生长不利。 提问：如何控制？ 需适当投加NaHCO3维持碱度，中和HNO3，使pH维持在偏碱性(pH7.58.0

6、）。投加NaHCO3还可供给硝化细菌碳源。,13,E温度 虽然大多数硝化细菌生长的最适温度为2530，实际上它们的生长温度范围是较广的。况且硝化细菌种类多，适合各种温度生长的硝化细菌都有，低至5，高至60。可以将它们应用于污水和废水生物处理中。,14,(2)反硝化段运行操作,反硝化段运行操作关键指标有：碳源(即电子供体或叫供氢体)、pH(由碱度控制)、最终电子受体NO3-和HNO2、温度和溶解氧等。 碳源：葡萄糖、乳酸、丙酮酸、甲醇等 最终电子受体是NO3-和HNO2。 能源：从氧化有机物获得。 最适pH:为78。 温度:1035之间，水体淤泥反硝化速率随温度增高而提高，在6075之间的反硝化

7、速率达到最大值。 溶解氧:在海洋和淡水中0.2mgL以下有利于反硝化。,15,三、微生物除磷原理、工艺及其微生物,20世纪70年代末，发现多种有明显除磷能力的细菌，统称除磷菌，如不动杆菌（Acinetobacter）。 在有氧环境中可超量摄取磷。 一般细菌细胞中磷占2.3。而除磷菌可摄取约为正常需要10倍以上的磷。,（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。磷常以磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中。,1 参与生物除磷的微生物,16,聚磷菌的放磷（厌氧）,厌氧时：不繁殖，释放磷酸盐于体外（产生ATP,摄取有机物，供其储备好氧状态能源PHB）。,分两步进行： 聚磷菌放磷（厌氧条件） 聚磷菌过量摄取磷（好氧条件）,2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。,17,聚磷菌的磷过量摄取（好氧）,好氧时：正相反大量繁殖（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