污废水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理

10.1.2 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／L
10.1.3 微生物脱氮工艺、原理及其微生物
(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）
？
缺
废 水
氧 反
沉淀池1
硝
化
好好 氧氧 脱硝 碳化
回流
沉淀池 出水
缺氧活性污泥回流
好氧活性污泥回流
常见的脱磷工艺如下图所示
进
出
水
水
部分污泥回流接种
厌氧 放磷
好氧 聚磷
沉淀 脱磷
剩余污 泥处理
请设计一个工艺（图形说明），要 求完成污废水的三级处理步骤。并 具体说明各部分发生的反应及特点 。
10.2 微污染水源水的生物预处理
目的和意义 水源水污染源 处理工艺
10.3 饮用水的消毒
通过消毒剂或其它消毒手段，杀灭水 中致病微生物（包括病毒、细菌、真菌 、原生动物、肠道寄生虫及其卵等）的 处理过程，称为消毒。
10.3.2 臭氧消毒法
臭氧是仅仅次于氟的强氧化剂，它有很强 的消毒能力，除能杀死细菌外，对耐药性 较强的病毒、芽孢也有很强的杀灭能力。
即使在0.1mg/L的低浓度下，仍可在5s内 杀死一般水样中的大肠杆菌，而在相同条 件下氯气4h才能达到同样效果。
臭氧消毒基本上不受pH值和温度的影响 。臭氧易于分解，不产生永久性残留；能 同时除色、除臭、除味、降解各种有机毒 物，不致产生二次污染。
医院污水消毒处理时，投量可高达20～ 50mg/L。
如维持臭氧浓度0.4mg/L，接触时间 15min，可达到良好的消毒效果（包括病毒 的杀灭）。
缺点
臭氧消毒存在的主要问题是基建投资大 ，制备臭氧的电消耗高；臭氧在水中不 稳定易分解，没有持久的杀菌作用。
10.3.3 过氧化氢（H2O2）消毒
活泼的氧化剂； 仅对专性厌氧微生物起作用； 用于净化程度高的饮用水消毒。
10.3.4 紫外辐射消毒
物理方法； 适用于优质水及纯水的消毒； 机制：1）破坏蛋白质结构而变性；
2）破坏核酸分子的结构。
10.3.5 重金属消毒法
银离子能凝固微生物的蛋白质，破坏细胞结构 ，在很低的浓度（15μg/L）下，就具有显著的 消毒作用，但所需接触时间很长。
铜离子特别适于杀灭藻类，作用迅速，效果良 好，但其杀菌作用很弱。硫酸铜常用于湖泊、 水库或循环水的灭藻。
10.1.4 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。
2.硝化脱氮时有时需要补碱（NaHCO3)? 硝化作用消耗碱（NH3），水pH下降（ 硝化菌的最适pH为7.5-8.0 ）；补充碳源 、升高pH
3.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
传统三级脱氮工艺
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。
污废水深度处理和微污染源 水预处理中的微生物学原理
10.1 生物脱氮和生物除磷
一级处理：除去废水中的砂砾及大 的悬浮物； 二级生物处理：去除可溶性的有机 物； 深度处理：脱氮、除磷。
10.1.1 意义
氮、磷浓度高：水体富营养化； 常规的活性污泥法：难以达到严格的排 放标准 微生物脱氮、除磷： 处理效果好、处理过程稳定可靠、费用 低、系统操作管理方便等优点
消毒机理
能分解细菌内部氧化葡萄糖所必需的葡 萄糖氧化酶；并直接与细菌和病毒发生 作用，破坏细胞和核糖核酸，分解DNA 、RNA、蛋白质、脂肪类和多糖等大分 子聚合物，使细菌的物质代谢、生长和 繁殖过程遭到破坏；
能渗透细胞膜组织，侵入细胞膜内使细 胞发生畸变，导致细胞溶解死亡。
臭氧消毒时，投加量一般为1～4mg/L 。如同时氧化分解废水中其它污染物，应 增大投加量。
悬浮物能掩蔽菌体，使之不致受消毒药剂的 作用；
有机物的存在，消耗氧化性的消毒剂；
氨能降低氯的杀菌强度，但却能维持其持久 性。
（４）接触时间
接触时间愈长，致病微生物的杀灭率愈高 。
10.3.1 加氯消毒
常用氯系消毒剂有氯、次氯酸钠、漂白 粉、漂白精等。它们的杀菌机制基本相 同，主要靠水解产物次氯酸起作用。
பைடு நூலகம் 10.3.6 加热消毒
不能去除微生物的孢子； 原理：直接快速破坏病原菌的蛋白质， 使其凝固发生不可逆变性。
消毒方法有： 物理方法：紫外线、超声波、加热 化学方法：加氯、臭氧、重金属离子等 化学试剂
影响消毒效率的因素比较复杂
（1）致病微生物的种类及存在状态 一般而言，病毒比细菌较难杀灭；
有芽胞的细菌比无芽胞的细菌 较难杀灭 （废水中的致病菌多无芽孢）。
单个细菌易受消毒剂的致毒作用，而 成团细菌的内部菌体因受保护而难于杀 死。
A/O脱氮工艺
(二)脱氮原理
1.好氧硝化 硝化菌（亚硝化细菌、硝化细菌）
化能自养型微生物，利用无机碳化合物，如 CO2、CO3 2 - 、HCO3 （NH3→NO2-→NO3-) 最适pH7.5-8.0
2.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：补充投加易于降解的碳源有机物， 如甲醇（有毒），用乙醇代替
（２）消毒剂的种类与浓度 氯的杀菌作用很好，且能维持较为长
久的杀菌作用，但对病毒的作用较差；
臭氧对细菌、病毒等都有强烈的杀伤 能力，但无耐久的效能；
铜离子杀藻作用十分突出，但灭菌作 用却不强。
一般来说，消毒剂的浓度愈高，则杀 菌效果愈好。
（３）水质特征
温度愈高，杀菌愈好；
pH值对氯的杀菌作用影响大，而对臭氧的影 响不大；
5CH3OH+ 6NO3- 3N2 +7H2O+5CO2+6OH -
采用“捷径反硝化”
NO3- +×2e NO2- +e NO +e N2O +e N2 NH3→NO2-×→NO3-
1.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 ；
好氧时：大量繁殖（消耗好氧状态能源——聚β-羟基丁酸盐（
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
其储备好氧状态消耗能源——PHB）。
大部分
部分回流 做种
水中P
（P）去除
聚聚P聚P聚PP
2．工艺简介
Cl2+H2O=HOCl+HCl HOCl =OCl- + H+
次氯酸的消毒机理
可破坏细菌细胞质膜； 进入菌体内的HOCl与菌体蛋白或酶蛋白 中氨基和巯基反应而达到杀菌作用； 还能与细菌、病毒的核酸结合达到杀灭 效果。
氯化消毒时，为获得可靠而持久的消毒 效果，投氯量应满足部分的要求：（1） 杀灭细菌以达到指定的消毒指标及氧化 有机物等所消耗的"需氯量"；（2）抑制 水中残存致病菌的再度繁殖所需的"余氯 量"。