上海师范大学环境微生物第十章

第十章污、废水深度处理和微污染源水预处理的微生物学原理第一节污、废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理第三节饮用水的消毒及其微生物学效应第一节污、废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理污废水深度处脱氮除磷的目的和义一、污、废水深度处理——脱氮、除磷的目的和意义二、天然水体中氮、磷的来源三、微生物脱氮工艺、原理及其微生物四微生物除磷原理工艺及其微生物四、微生物除磷原理、工艺及其微生物一、污、废水深度处理——脱氮、除磷的目的和意义各种污、废水经过二级处理可溶性含碳有机物已大部分被去除对于城市生活污水和有些工业废水还含有N 去除，对于城市生活污水和有些工业废水还含有NH 3-N 、NO 3-N 和PO 43-、SO 42-，因此必需进行深度处理。

脱氮除磷的的意义什水体中的氮、磷过量，容易引起水体的富营养化。

使蓝藻、脱氮、除磷的目的和意义是什么？绿藻疯长，一方面引起水体缺氧，还会产生毒素危害水中的鱼虾并对人体产生危害。

如果是发生在水源地区，则影响人类生活和工农业生产，因此，废水的深度处理是十分必要的。

二、天然水体中氮、磷的来源天然水体中氮、磷的来源主要来自农业上使用的化肥和农药；工业方面的化肥、石油炼制、焦的化肥和农药工业方面的化肥石油炼制焦化，印染等；人们日常生活中的饮食及洗涤等用水。

我国几座城市污水中氮、磷含量城市总氮氨氮磷钾北京市26～5522～4811~395~11195上海市9319.5天津市5029 3.210南京市331115武汉市28～4725～4011~3429.1西安市36 3.7~4.84~2113.4成都市43微量哈尔滨市63～6725~3019.5三、微生物脱氮工艺、原理及其微生物三微生物脱氮工艺原理及其微生物脱氮等一.脱氮工艺包括：A/O、A2/O、A2/O2、SBR 等。

（Anaerobic－Anoxic－Oxic ）A/O ——缺氧－好氧工艺；2/O ——厌氧－缺氧－好氧工艺；A/O厌氧缺氧好氧工艺A2/O2——厌氧－缺氧－好氧－好氧工艺；SBR ——序批式活性污泥法。

…………这些工艺既可去除COD和BOD，同时还可以脱氮除磷。

新鲜废水中氮的形态有哪些？有机氮——有机体（动物蛋白、植物蛋白）氨态氮——NH 3、NH 4＋亚硝酸氮——NO 2-N 硝酸氮——NO 3-N硝态氮在二级处理水中氮的形态？氮是以氨态氮、亚硝酸氮和硝酸氮形式存在的。

二、微生物脱氮原理在设施内的好氧段：在氨化细菌的作用下，将有机氮转化为NH 3，在亚硝化菌和硝化菌的作用下，-N 将NH 3转化为NO 3N ；在设施内的缺氧段：在反硝化菌的作用下将N NO 3-N 转化为N 2。

氮素循环包括氨化作用、硝化作用、反硝化作用及固微生物脱氮原理——基于氮素循环氮素循氨作硝作反硝作固氮作用。

（三）脱氮微生物1.硝化作用段微生物亚硝化细菌和硝化细菌是化能自养菌，革兰氏阴性。

它们生长速率均受基质浓度、温度、pH值、氧浓度控制。

且们长速率均受基质浓度温度p值氧浓度控制全部是好氧菌。

（1）氧化氨的细菌：这类细菌氧化NH3为HNO2，最适pH＝7.5~8.0，世代时间为8h～24h。

（2）氧化亚硝酸的细菌：这类细菌氧化HNO2为HNO3，75~80～几天最适pH＝7.58.0，世代时间为8h几天。

）硝化段运行操作关键点泥龄：硝化菌泥龄较长，一般控制在5d 以上，生物膜（3）硝化段运行操作关键点：①泥龄化菌龄般控制物膜法有利于滞留硝化菌；充足的溶解氧：②硝化细菌为好氧菌，足够的溶解氧有利于保证其活性；保证适度的水力停留时间：③硝化反应需要较长的水力停留时间；需投碱以保证系统内值导致④pH 值：硝化过程消耗NH 3，导致pH 下降，因此需投碱使pH 维持在偏碱性（pH ＝7.5~8.5)7.58.5)⑤适宜的温度。

2（--2.反硝化作用段微生物1）反硝化细菌：反硝化细菌是所有能以NO 3、NO 2为最终电子受体，将其还原为N 2的细菌的总称。

为兼性厌氧的异pH 7～8。

养菌，碳源来自有机物，最适p 值为公认的反硝化生物化学反应过程如下：NO 3→ NO 2→ NO → N 2O → N 2+ 2e + e + e+ e（2）反硝化段运行操作关键点：①足够的碳源：反硝化菌为异养菌，碳源来自有机物以为电子受体因此必需有机物，以NO 3-和NO 2-为电子受体，因此必需有足够的碳源才能使反硝化作用顺利进行；②缺氧环境：硝化细菌为兼性厌氧氧菌，在缺氧环境下进行反硝化作用；③适宜pH 值：反硝化菌适宜的pH 值为中性（pH 65~75)＝6.5~7.5)；④适宜的温度。

33.生物脱氮工艺（1）活性污泥法脱氮传统工艺（由barth开创）（2）A/O法，80年代开创去除COD,）合建式，工艺简单，适用于脱氮要求不高的污水。

（3好氧（4）序批式间歇反应器也可实现脱氮序批式间歇式活性污泥工艺（SBR——SequencingSBR Sequencing Batch Reactor）即按一定时间顺序间歇操作运行的反应器原废水反硝化去除COD,缺氧搅拌好氧曝气闲置反硝化排水硝化反应四、微生物除磷原理、工艺及其微生物1依靠聚磷菌的作用：1.微生物除磷原理某些微生物在好氧时不仅能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吸磷合成贮能的多聚磷酸盐颗粒于体内，供其内源呼吸用，这些细菌为聚磷菌，聚磷菌在厌氧时又能释放磷酸盐于体外。

在工艺中：创造厌氧（或缺氧）和好氧环境，让聚磷菌在厌氧中释放磷，然后在好氧条件下过量吸收磷，通过排泥或其它方式去除磷，可以达到除磷的目的。

2.聚磷细菌具有聚磷能力的微生物目前所知大多数为细菌。

从活性污泥中分离出的聚磷菌种类较多，主要为不动杆菌属，有：为不动杆菌属有¾莫拉氏菌群、假单胞菌属、气单胞等60多种；¾有些硝化细菌同时具有聚磷能力；3.除磷的生物化学机制微生物细胞内的两种内含颗粒：¾多聚磷酸盐：为异染颗粒的组分之一，常被用作磷源而减少，聚磷菌富含异染颗粒。

β羟丁酸为种聚酯类缺¾—羟基丁酸盐（PHB）：为一种聚酯类，缺乏营养时，被用作碳源和磷源。

（1）厌氧放磷过程：放磷过程：聚磷菌在厌氧条件下，分解体内¾放磷过程聚磷菌在厌氧条件下分解体内的多聚磷酸盐产生ATP，利用ATP主动运输方式吸收产酸菌提供的三类基质合成聚β—羟基-3于环境中。

丁酸盐（PHB），同时释放PO4¾放磷理论：Comeau提出乙酸吸收理论乙酸分子进入细胞——水解出H+——分解多聚磷酸盐产生的ATP驱动H+排到体外——建立质子驱动力——乙酸被不断输入细胞——乙酸在细胞内被合成聚β—羟基丁酸盐（PHB），同-3于环境中。

时释放PO4（2）好氧吸磷过程：¾吸磷过程：聚磷菌在好氧条件下，分解体内的聚β—羟基丁酸盐（PHB）和外源基质，产生质子驱动力，将体外的PO4-3输送到体内合成ATP和核酸，将过剩的PO4-3聚合成多聚磷酸盐。

4.除磷工艺流程除磷工艺包括：Bardenpho生物除磷工艺、Phoredox工艺、A/O、A/O、UCT工艺、VIP工工艺2工艺艺、旁流除磷工艺、SBR工艺等。

（Anaerobic Anoxic Oxic）－－（1）A/O 工艺示意图（除磷）吸磷吸磷好氧好氧空气（2）A2/O 工艺示意图（除磷）部分回流吸磷部分回流第三节饮用水的消毒及其微生物学效应一、水消毒的重要性二、水的消毒方法水消毒的重要性一、水消毒的重要性疾病可通过水作媒体得到传播，为了防止病原微生物疾病可通过水作媒体得到传播为了防止病原微生物随生活污水和医院污水进入环境，随饮用水、游泳池水进入人体使人得肠道传染病及其它疾病故必须对饮用水入人体，使人得肠道传染病及其它疾病，故必须对饮用水进行严格消毒。

¾游泳池水循环系统也要消毒。

游泳池水循环系统也要消毒¾医院污水特别是肠道传染病医院的生活污水则要求做到灭菌的程度。

做到灭菌的程度¾现在流行喝桶装的矿泉水、优质水、纯净水、因生喝更要严格消毒消灭病原菌包括水和桶的消毒喝更要严格消毒，消灭病原菌，包括水和桶的消毒。

二、水的消毒方法（一）煮沸法；（）加氯消毒（二）加氯消毒；（三）臭氧（O3）消毒；（四）过氧化氢（H2O2）消毒；（五）紫外辐射消毒；（六）微电解消毒等（六）微电解消毒等。

（）加氯消毒应用最为广泛（二）加氯消毒——应用最为广泛。

氯的形式（液氯）氯胺次氯酸钠漂白粉氯的形式：CI 2（液氯）、氯胺、次氯酸钠、漂白粉、二氧化氯。

CI 2（液氯）：杀菌效果好，余氯易消失，易产生“三致”物；氯胺杀菌效果不如液氯余氯较稳定“三致”物产量少氯胺：杀菌效果不如液氯，余氯较稳定，“三致”物产量少；次氯酸钠：杀菌效果好，价格贵，易产生“三致”物；出厂水加氯的原则：保证一定的余氯量（管网末保证定的余氯量（管网末梢余氯≥0.05mg/L ）（二）加氯消毒原理氯与水反应：CI+H O →HOCI+H++CI-22HOCI→ H++OCI-这些分子和离子的浓度主要取决于水的pH值。

值加氯消毒原理¾pH≥3时：水中的CI2大部分生成HOCI，HOCI占97％％能进入菌体内杀死细菌％，OCI－只占3％。

HOCI能进入菌体内杀死细菌。

¾＝－pH7时：HOCI占73％，OCI只占27％。

HOCI 能进入菌体内杀死细菌。

¾H时达不到杀菌pH≥10时：所形成的几乎都是OCI－，达不到杀菌的目的。

加氯的消毒机制＜7时在pH ＞OCI -HOCI HOCI（三）臭氧（O）消毒；3(1)优点：杀菌消毒的效率高，不会造成异味、异臭，可提高溶解氧量，不会产生“三致”物物。

(2)缺点：没有余量，因此没有后续杀伤力，价格贵。

¾为什么我国均采用加氯消毒而欧洲为什么我国均采用加氯消毒，而欧洲等国家采用臭氧？等家采臭氧¾为什么长江水用CI2消毒，而黄浦江水用氯胺消毒？（五）紫外线消毒适用于：适用于小规模水厂饮用水消毒和游泳池循环水消毒等。

泳池循环水消毒等(1)优点：不会造成异味、异臭，不会产生三致物。

“三致”物。

(2)缺点：当有悬浮物和有机物存在时，会干()缺点当有浮物和有机物存在时会干扰杀菌效果。