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第四章污水深度处理•脱氮、除磷工艺与微生物学原理•微污染水源水预处理中的微生物学问题•饮用水的消毒及其微生物学效应污水一级处理：除去废水中的砂砾及大的悬浮固体污水二级处理—生物处理：去除废水中的可溶性有机物，去除COD70～90％，去除BOD590％以上。同时产生NH3-NNO3-－NPO43-SO42-其中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。第一节微生物脱氮除磷工艺、原理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）•硝化阶段硝化细菌的世代时间普遍比异养菌的世代时间长，为了硝化作用彻底，保证有足够数量活性强的硝化细菌。①污泥龄•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。脱氮原理脱氮原理•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BOD•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（NaHCO3或NaOH)?•硝化作用消耗碱（NH4+、CO32-），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•定期投菌运行阶段运行操作硝化阶段反硝化阶段反应NH3→NO3－NO3－→N2氧气供给足够的氧低溶解氧pH7.5～8.07～8温度20～30℃60～75℃曝气时间30h——二、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β-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）。有机基质厌氧区好氧区乙酸P聚磷菌聚磷菌O2聚磷菌聚磷菌产酸菌聚PPHBPHB聚P聚P聚P聚P聚P部分回流做种大部分（P）去除水中P2．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四、用生物法处理废水对水质的要求•由于生物法中的各种微生物生长与水质关系密切，因而必须控制适宜的水质指标以保证微生物能够正常的生长和工作。•生物处理的水质要求表好氧生物处理厌氧生物处理备注氧气需不需温度℃10~4030~40只代表常用的中温细菌特点pH6~96.5~7.5BOD5500~1500mg/L之间，不低于50~100mg/L1500mg/L以上BOD：N：P100：5：1（350~500）：5：1工业废水常需要额外补充氮磷源有关污废水中的毒物种类及浓度限制可参阅课本127、128表6-11、表6-12内容。第二节微污染水源水预处理中的微生物学问题•我国目前水源水预处理的主要目标仍是有机物和氨氮，通过硝化作用只将氨氮转化为硝酸盐，没有根本上将氮从水中去掉，只是转化氮的形态，总氮量没有减少。因此需要用反硝化将硝酸盐还原为氮气溢出水中到大气。•水源水预处理的运行条件微污染水源水是一个贫营养的生态环境，在其中生长的微生物群落与在污水生物处理中的微生物群落不同。需要一个由适应贫营养的微生物组成的生态系统。生物膜法能截留微生物和有机物，保证处理系统中有足够的微生物群落，达到高效降解有机物和去除氨氮。活性污泥法较难保持，所以预处理都用生物膜法。第三节饮用水的消毒及其微生物学效应•消毒方法1.煮沸法最原始的方法，简单有效。机理：直接快速破坏病原菌的蛋白质，使其凝固发生不可逆变性。2.加氯消毒我国水厂仍用氯消毒。国外用二氧化氯或臭氧消毒。机理：次氯酸可破坏细菌细胞质膜，进入菌体内的次氯酸与菌体蛋白、酶蛋白中的氨基和巯基反应而达到杀菌作用。3.臭氧消毒①费用高于加氯消毒。②臭氧的杀菌能力在投加量超过某一数量后才显现。？臭氧先消耗于氧化还原有机物，而后消耗于杀菌。③杀菌速率高于氯气优点：没有异味提高溶解氧没有有害物质产生有些不可降解的有机物，在臭氧氧化之后转化为可降解有机物，可用生物法去除。4.过氧化氢消毒不是对所有的微生物都起作用。？很多好氧菌和兼性厌氧菌都有过氧化氢酶。可用于净化程度高的饮用水消毒。5.紫外辐射消毒费用高，水中物质产生干扰作用，只适用于优质水和纯水的消毒。6.微电解消毒微电解水产生活性氧，具有强氧化能力，可杀死细菌。