第十章 污、废水深度处理和中微生物的原理
污废水深处理中的微生物学原理
0.5mg/l 厌氧：既无分子态氧，又无化合态氧，DO
<0.2mg/l
A/O法：缺氧－好氧活性污泥法
A2/O法：厌氧－缺氧－好氧法
第二节 生物除磷与微生物学原理
1. 微生物除磷原理 微生物除磷，是利用聚磷菌（菌体含
磷量10%）一类微生物，能够过量地， 在数量上超过其生理需要，从外部环境中 摄取磷，并将磷以聚合的形态储藏在菌体 内，形成高磷污泥，排除系统外，达到从 污水中除磷的效果。
（２）好氧吸磷过程
在好氧条件下，聚磷菌营有氧呼吸，不断 地从外部摄取有机物，加以氧化分解，并产生 能量，能量为ADP所获得，并结合H3PO4合 成ATP（三磷酸腺苷），即：
ADP + H3PO4 → ATP + H2O + 能
2. 除磷工艺流程
（１）厌氧－好氧除磷工艺A/O（Ahaerobic-Oxic)
5CH3OH+6NO3- → 3N2+7H2O+5CO2+6OHc. 内源呼吸碳源：以机体内的有机物作碳源。
C5H7NO2+4.6NO3- →2.8N2+1.2H2O+5CO2+4.6OH（细胞）
② pH值
最适pH为7~8，在这个pH值的条件下，反硝化 速率最高，当pH高于8或低于6时，反硝化速率将大 为下降。
硝化过程
反硝化过程
好氧或兼性
好氧
缺氧
（１）氨化反应
有机氮化合物，在氨化菌的脱氨基作用下， 分解、转化为氨态氮，这一过程称之为“氨化 反应”，以氨基酸为例，其反应式为：
氨化菌
RCHNH2COOH + O2
周群英《环境工程微生物学》(第3版)课后习题(第十章 污(废)水深度处理和微污染源水预处理中的微生物
第十章污（废）水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理1．污（废）水为什么要脱氮除磷？答：污（废）水需要脱氮除磷的原因如下：（1）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，同时会产生NH3-N、NO3--N和PO43-、SO42-，其中，只有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，出水中的氮和磷含量仍未达到排放标准。
（2）氮和磷是生物的重要营养源。
但水体中氮磷过多，危害极大。
最大的危害是引起水体富营养化，蓝藻、绿藻等大量繁殖后引起水体缺氧，产生毒素，进而毒死鱼虾等水生生物和危害人体健康，使水源水质恶化。
不但影响人类生活，还严重影响工农业生产。
2．微生物脱氮工艺有哪些？答：微生物脱氮工艺有A/O、A2/O、A2/O2、SBR等工艺。
反硝化有单级反硝化和多级反硝化。
根据不同水质，通常有以下3种组合工艺，即碳氧化、硝化和反硝化三者的不同组合方式。
（1）碳氧化、硝化、反硝化分级（2）碳氧化和硝化结合，反硝化分级（3）碳氧化、硝化、反硝化结合3．叙述污（废）水脱氮原理。
答：污（废）水脱氮原理如下：（1）概述脱氮是先利用好氧段经硝化作用，由亚硝化细菌和硝化细菌的协同作用，将NH3转化为NO2--N和NO3--N。
再利用缺氧段经反硝化细菌将NO2--N（经反亚硝化）和NO3--N （经反硝化）还原为氮气（N2），溢出水面释放到大气，参与自然界氮的循环。
（2）具体反应机理①硝化短程硝化：全程硝化（亚硝化＋硝化）：②反硝化反硝化脱氮：厌氧氨氧化脱氮：厌氧氨氧化脱氮：厌氧氨反硫化脱氮：4．参与脱氮的微生物有哪些？它们有什么生理特征？答：参与脱氮的微生物及其生理特征如下：（1）硝化作用段及微生物①好氧氨氧化细菌好氧氨氧化细菌即好氧的亚硝化细菌，以NH3为供氢体，O2作为最终电子受体，产生HNO2。
其中的亚硝化叶菌属在低氧压下能生长，化能无机营养，氧化NH3为HNO2，从中获得能量供合成细胞和固定CO2。
污、废水 深度处理——除磷的微生物学原理与工艺
污水深处理和微污染源水预处理中微生物学原理PPT.
废水或污水中的营养元素（N、P）对水体和人类的危害
❖(1) 使水味变得腥臭难闻； ❖(2) 降低水体的透明度； ❖(3) 消耗水体的溶解氧； ❖(4) 向水体释放有毒物质；例如：NO3−和NO2−可
被转化为亚硝胺(三致物质) ；水中NO2−高，可导 致婴儿患变性血色蛋白症 “Bluebaby”；
污、废水脱氮、除磷的具体指标
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
二、天然水体中氮、磷的来源
提问：有哪些？ 城市生活污水 农肥（氮）和喷洒农药 工业废水 禽理：
好氧段，由亚硝化细菌和硝化细菌的硝化作用，将NH3转化为NO3—N； 缺氧段，经反硝化细菌将NO3—N反硝化还原为氮气，溢出水面释放到 大气，N2参与自然界物质循环，水中含氮物质大量减少。
1听.7的.2核两实种细类证节型 明，厌氧氨氧化是一个生物反应。经过长期努力，Strous
等人采用梯度离心技术，成功的分离了厌氧氨氧化菌。谱系
分 析 证 明 ， 被 分 离 的 两 种 厌 氧 氨 氧 化 菌 (Brocadia
anammoxidans和Kuenenstuttgartiensis)都属于分支横生的
硝 化
NH3 +1.5O2 HNO2 +H2O 短程硝化、亚硝化
0.5O2 +HNO2 HNO3 全程硝化、亚硝化+硝化
2HNO3 +CH3CH2OH N2 2CO2 2[H] 3H2O
反硝化
NH3 +HNO2 N2 +2H2O 厌氧氨氧化脱氮 2NH3 +HNO3 1.5N2 3H2O [H] 厌氧氨氧化脱氮
水处理如何更进一步？
污水生物处理原理
污水生物处理原理引言概述：污水是指人类生活、工业生产和农业活动中产生的含有各种有害物质的废水。
污水处理是为了减少水体污染和保护环境而进行的一项重要工作。
污水生物处理是一种常用的处理方法，利用微生物的作用将有机物和污染物分解为无害物质。
本文将从五个大点详细阐述污水生物处理的原理。
正文内容：1. 污水生物处理的基本原理1.1 微生物降解有机物污水中的有机物是微生物生长的主要营养源，通过微生物的代谢作用，有机物被分解为二氧化碳和水等无害物质。
1.2 微生物吸附和沉淀污染物微生物通过吸附和沉淀作用，将污水中的悬浮物、悬浮有机物和重金属等污染物去除，使污水变得清澈透明。
1.3 微生物的生物吸收作用微生物通过细胞壁的渗透作用，吸收水中的溶解性有机物和无机物，使水中的污染物浓度得到降低。
2. 污水生物处理的工艺流程2.1 前处理包括格栅除污、沉砂池和调节池等，主要是去除污水中的固体颗粒和调节水质的稳定性。
2.2 生物处理主要包括好氧生物处理和厌氧生物处理两种方式，通过微生物的作用将有机物和污染物降解为无害物质。
2.3 深度处理包括沉淀池、过滤器和消毒等，主要是去除残存的悬浮物和微生物，确保出水的水质符合排放标准。
3. 污水生物处理的微生物种类3.1 好氧微生物好氧微生物主要包括腐生菌、硝化菌和硝化脱氮菌等，能够将有机物和氨氮等转化为无害物质。
3.2 厌氧微生物厌氧微生物主要包括厌氧菌和产甲烷菌等，能够在无氧环境下分解有机物，产生甲烷等气体。
4. 污水生物处理的影响因素4.1 温度温度对微生物的生长和代谢有重要影响，普通适宜的温度范围是20-30摄氏度。
4.2 pH值不同微生物对pH值的适应能力不同，普通好氧微生物适宜的pH范围是6-9，厌氧微生物适宜的pH范围是6-8。
4.3 溶解氧浓度好氧微生物需要充足的溶解氧才干进行代谢活动，溶解氧浓度过低会影响处理效果。
5. 污水生物处理的应用和优势5.1 应用范围广泛污水生物处理可以应用于城市污水处理厂、工业废水处理和农村生活污水处理等领域。
污水生物处理原理
污水生物处理原理引言概述：污水生物处理是一种常见且有效的污水处理方法，通过利用微生物对污水中的有机物进行降解，使其达到排放标准。
本文将从五个大点来阐述污水生物处理的原理。
正文内容：1. 污水生物处理的基本原理1.1 微生物降解有机物污水中含有大量的有机物，包括蛋白质、脂肪、碳水化合物等。
在污水生物处理过程中，微生物通过吸附、分解和氧化等方式降解有机物，将其转化为无机物。
1.2 水解与酸化过程在污水生物处理中，有机物首先经过水解过程，被分解为较小的有机分子。
随后，在酸化过程中，这些有机分子被进一步分解为有机酸和氨等物质。
2. 污水生物处理的工艺流程2.1 初级处理初级处理主要包括格栅、沉砂池等工艺，用于去除污水中的大颗粒物和沉淀物，减少对后续处理工艺的影响。
2.2 生物处理生物处理是污水生物处理的核心环节，包括好氧处理和厌氧处理两个阶段。
好氧处理利用氧气来促进微生物的降解作用，而厌氧处理则在无氧条件下进行。
2.3 深度处理深度处理主要通过沉淀池、过滤器等工艺，进一步去除污水中的悬浮物和微生物，提高出水质量。
2.4 消毒消毒是为了杀灭残留的病原微生物，常用的方法包括紫外线照射、氯消毒等。
3. 污水生物处理的优势3.1 低成本与其他污水处理方法相比，污水生物处理的设备和运行成本相对较低，适用于中小型污水处理厂。
3.2 高效性污水生物处理能够高效降解有机物，减少对环境的污染，提高水质。
3.3 可持续性通过合理运营和管理，污水生物处理可以实现循环利用，减少对自然资源的消耗。
4. 污水生物处理的应用领域4.1 城市污水处理污水生物处理是城市污水处理的常见方法，能够有效处理大量的生活污水。
4.2 工业废水处理污水生物处理也适用于工业废水处理，可以降解工业废水中的有机物和有害物质。
4.3 农村污水处理在农村地区，污水生物处理可以解决农村生活污水的处理问题，提高农村环境卫生状况。
5. 污水生物处理的挑战与发展5.1 技术创新随着科技的不断进步，污水生物处理技术也在不断创新，如利用新型载体材料提高微生物降解效率。
污水深度处理的概念
污水深度处理的概念污水深度处理是指对污水进行多级处理，以达到更高的水质要求的一种处理方法。
它是对传统污水处理工艺的进一步改进和完善，旨在提高处理效果和水质净化程度。
一、污水深度处理的原理污水深度处理的原理是通过多级处理工艺，将污水中的污染物进一步分解和去除，使其达到更高的水质要求。
常见的深度处理工艺包括生物处理、化学处理和物理处理等。
1. 生物处理：生物处理是利用微生物对污水中的有机物进行降解和转化的过程。
常见的生物处理方法包括活性污泥法、生物膜法和生物滤池法等。
通过增加生物处理单元，可以进一步提高有机物的去除率和氮磷的去除效果。
2. 化学处理：化学处理是利用化学药剂对污水中的污染物进行沉淀、氧化或者中和等反应，以达到去除污染物的目的。
常见的化学处理方法包括混凝沉淀法、氧化法和中和法等。
通过添加适量的化学药剂，可以有效去除污水中的悬浮物、重金属和有机物等。
3. 物理处理：物理处理是利用物理方法对污水中的污染物进行分离和去除的过程。
常见的物理处理方法包括过滤、吸附和膜分离等。
通过使用不同的物理处理设备，可以有效去除污水中的颗粒物、油脂和溶解性物质等。
二、污水深度处理的步骤污水深度处理通常包括预处理、生物处理和后处理三个步骤。
下面以污水处理厂为例，详细介绍每一个步骤的具体操作。
1. 预处理：预处理是对进入处理系统的原始污水进行初步处理，以去除大颗粒物和固体悬浮物。
常见的预处理方法包括格栅除渣、沉砂池和调节池等。
格栅除渣用于去除大颗粒物，沉砂池用于去除沉积物，调节池用于平衡水质和水量。
2. 生物处理：生物处理是对预处理后的污水进行进一步处理，以去除有机物和氮磷等污染物。
常见的生物处理方法包括活性污泥法、生物膜法和生物滤池法等。
通过增加生物处理单元，可以提高有机物的去除率和氮磷的去除效果。
3. 后处理：后处理是对生物处理后的污水进行进一步处理，以达到更高的水质要求。
常见的后处理方法包括混凝沉淀、氧化和膜分离等。
第十章 污废水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理
P 253 ! 环境工程微生物学
(1) 传统生物脱氮工艺
进水 预处 理 曝气池 回流污泥 出水 终沉池 污泥回流 脱氮池 二沉池 甲醇 剩余 污泥 硝 化池 剩余污泥
图10-1-1 传统的三级生物处理脱氮工艺 传统工艺流程较长、构筑物多、基建费用高、运行 费用高、有的需外加碳源或碱度不足，所以在管理上 不具竞争性。
污泥 回 流 (0.5Q)
图10-1-3
A/O生物除磷工艺流程图
这里的A/O除磷工艺与A/O生物脱氮工艺类似，但也有很大不同：一是其 A段为严格的厌氧(anaerobic)段，而非缺氧(anoxic)段，二是该工艺只有 污泥回流，而没硝化液回流。是美国的Spector于1975年研究活性污泥膨 胀与控制问题时，发现它不仅可预防污泥丝状膨胀，还具有优良的除磷效 果而开发的。
第十章 污、废水深度处理和微污 染源水预处理中的微生物学原理
环境工程微生物学
§10-1 污、废水深度处理—— 脱氮、除磷与微生物学原理
环境工程微生物学
一、污、废水脱氮、除磷的目的和意义 二、天然水体中氮、磷的来源
主要来自于：
城市生活污水；
农业施(氮)肥和喷洒农药(磷等)； 工业废水，如化肥、石油炼厂、焦化、制药、 农药、印染、腈纶及洗涤剂等生产废水； 食品加工、罐头食品加工及被服洗涤服务 行业的洗涤剂废水； 禽、畜粪便水。
反硝化反应需要充足的碳源。一般认为，当废水中 的BOD5/TKN值大于4~6时，可认为碳源充足，不需另 外投加碳源，反之则要加甲醇或其他易降解的有机物 作碳源。
环境工程微生物学
5、泥龄
为了使硝化菌能存活并维持一定数量，微生物 在反应器的停留时间即泥龄应大于硝化菌的最小 世代期，一般取其2倍，在5天以上； 较长的污泥龄可增强硝化反应的能力，并可减 轻有毒物质的抑制作用。
第十章 污、废水深度处理和微污染水源预处理中的微生物学原理..
②温度
最适宜的温度是15-35℃。
③ pH 影响反硝化速率和反硝化最终产物。最适pH范围 7.0-8.0 之间。对终产物的影响： pH < 6.0-6.5 时， N2O 占优势； pH>8 ， NO2- 积累。 PH 越高， NO2- 积 累越多。高pH抑制了亚硝酸盐还原酶的活性。
④溶解氧 只有在溶解氧为零的时候，反硝化速率才达到最高 ，当溶解氧达到1mg/L时，反硝化速率接近零。主要 机制是氧抑制了硝酸盐还原酶的形成。此外，氧可作 为电子受体，竞争性阻碍硝酸盐的还原。 ⑤毒物 NH3、NO2、O2、pH。NH3分子（非离子）浓度过 高抑制反硝化反应。
• 微生物种类有：细菌、硝化细菌、反硝化细菌、硫化
细菌、反硫化细菌、磷细菌、纤维素分解菌、固氮菌、 真菌、放线菌、原生动物、藻类等
•
（二）湿地水生植物
• 分为浮水性、挺水性和沉水性。挺水性为主。 • 浮水性和挺水性主要吸收氨氮，沉水性吸收磷
水葱
水美人蕉
作用： • 发达的根系直接吸收水中有机污染物 • 将氧气运送到根系，提供根系微生物需要 • 根系分泌物为微生物提供营养和能源
水菖蒲
灯芯草
（三）根际和根面微生物
• 种类和数量由以下因素决定：湿地植物根系分泌物的 种类和数量；污废水的种类；水中溶解氧的含量。
2、聚磷细菌：种类较多，其中聚磷能力强的优势菌 有不动杆菌——莫拉氏菌群、假单胞菌属、气单胞菌 属、黄杆菌属等。 3、除磷的生物化学机制： 除磷细菌特别适宜在好氧 - 厌氧交替循环的系统 中大量繁殖和过量积聚磷。除磷细菌首先在厌氧条 件下释放磷合成聚 β- 羟基丁酸（ PHB ），而后在好 氧条件下，以 PHB 为碳源，吸收磷酸盐合成多聚磷 酸盐。
污废水深度处置脱氮的微生物学原理
污废水深度处置脱氮的微生物学原理
第7页
2、生物脱氮工艺
（1）三段生物脱氮工艺
空气
空气
污废水深度处置脱氮的微生物学原理
第8页
1）流程说明
有机物氧化、硝化及反硝化独立， 都有自己沉淀池和污泥回流系统
“一级”曝气池：去除 COD、BOD，BOD<15-20mg/l
有机氮转化为 NH3 、NH4+ ； “二级”硝化曝气池，NH3 、NH4+生成NO-3—N，碱度下降； “三级”反硝化池——NO-3—N转化为氮气。
（10-15）d。θC与温度相关，温度低θC高。
（f）水力停留时间（HRT）：3.5~6h
污废水深度处置脱氮的微生物学原理
第4页
+4H
+4H
2HNO3
2HNO2
-2H2O
-2H2O
2HNO
2NH2OH
-H2O NO
NO2-
反硝化过
NO3-
程简化式
NO2-
NH2OH N2O
2NH3 同化反硝化
N2 异化反硝化 有机体(同化反硝化) N2(异化反硝化)
• 缺点
脱氮效率不高，普通ηN=（70～80）%
好氧池出水含有一定浓度硝酸盐，如二沉池运行不妥，
则会发生反硝化反应，造成污泥上浮，使处理水水质恶
化。 污废水深度处置脱氮的微生物学原理
第14页
3）A1/O工艺影响原因
1. 水力停留时间t
t反硝化≤2h，t硝化≥6h，t硝化：t反硝化 =3：1，ηN到达（70-80）%，不然ηN↓
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硝化过程影响原因
（a）好氧环境：硝化菌氧化NH3和NO2-取得能量，溶解氧含量高
污水处理中的微生物原理
污水处理中的微生物原理污水处理中的微生物原理概述污水处理是将含有有机污染物和其他杂质的废水经过一系列的物理、化学和生物处理过程，使其能够达到排放标准或者再利用的水处理过程。
而在污水处理过程中，微生物起着至关重要的作用。
本文将介绍污水处理中微生物的原理及其作用。
微生物的种类及特点在污水处理中，常见的微生物种类包括细菌、真菌和藻类等。
这些微生物有以下特点：- 细菌：是最常见的微生物，以其快速繁殖能力而闻名。
它们在分解有机物和去除氮、磷等污染物中起着重要作用。
- 真菌：特别擅长分解和降解含有木质素等难降解有机物的废水。
其中，最常见的是腐生真菌和脱氮真菌。
- 藻类：能够利用光合作用将废水中的有机物和营养元素转化为生物质，起到氧化、混凝和沉降的作用。
微生物在污水处理中的作用微生物在污水处理中起着至关重要的作用。
它们通过不同的代谢途径降解废水中的有机物并去除污染物。
下面将分别介绍微生物在污水处理中的几个关键作用：1. 分解有机物细菌是在废水中分解有机物的关键微生物。
它们通过产生外胞膜酶和内胞膜酶来分解废水中的有机物，将其转化为二氧化碳和水等简单无机物。
这样可以有效减少有机物对环境造成的污染。
2. 去除氮、磷等污染物在污水处理中，氮和磷是常见的污染物，它们对水体生态环境造成很大的威胁。
微生物在去除这些污染物方面起到了关键作用。
- 氮的去除：通过硝化和反硝化作用，微生物能够将废水中的氨氮转化为硝酸盐。
然后，反硝化细菌将硝酸盐还原为氮气，进而将氮气释放到大气中。
- 磷的去除：通过微生物的吸附和沉淀作用，废水中的磷可以被微生物去除并沉淀到污泥中。
3. 氧化污染物通过细菌和藻类的作用，废水中的污染物可以被氧化为无害物质。
此过程中，微生物利用污染物中的能量和营养进行代谢，并释放出二氧化碳和水等无害物质。
4. 混凝和沉降藻类在废水处理中发挥着重要的作用。
它们通过光合作用将废水中的有机物转化为生物质，在废水中形成生物絮凝体。
第十章 污、废水深度处理和中微生物的原理
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。
第十章 污、废水深度处 理和中微生物的原理
第一节 微生物脱氮工艺原理 及其微生物
一、污、废水脱氮的具体指标
一级标准氨氮
≤15mg／L
二、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
第四节 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
我国水厂大部分用氯消毒。 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。
• 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（Na2CO3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？
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
废水生物处理基本原理和主要微生物类群讲PPT课件
类型
外观
BIP
生物特征
1．有机物较少，BOD 和
1． 细菌数量减少，每毫
河
悬浮物含量低，溶解氧
升水只有几万个。
浓度升高；
2． 藻类大量繁殖，水生
流 流
β
-中污带
2．NH3 和 H2S 分别氧化为 N03— 和 S042-，两者含
8~20
植物出现。*** 3． 原生动物有固着型纤
量均减少。
毛虫如：独缩虫、聚缩
向
虫等活跃，轮虫、浮游 甲壳动物及昆虫出现。
***β-中污带的藻类见下图。
变异直链硅藻
水花束丝藻 梭裸藻
短棘盘星藻
寡污带
类型
外观
BIP
生物特征
1． 有机 物 全 部无 机 化 ，
1． 细菌极少；
河
BOD 和悬浮物含量极
2． 出现鱼腥藻、硅藻、
低，水的浑浊度低，溶
黄藻、钟虫、变形虫、
流
解氧恢复到正常含量。
第一节 废水生物处理的基本原理
用，将废水中的污染物氧化分解。 微生物在转化有机物的过程中，将一部分分解产物用于合成 微生物细胞物质和细胞内贮藏物，另一部分变为代谢产物 排除体外并释放能量。于是微生物不断生长繁殖，不断转化 废水中的污染物，使废水得以净化。
好氧条件 有机物 厌氧条件 有机物
水蚂蟥
对于重 金属和 有机氯 农药耐 受力很 强，常 出现在 有机污 染严重 的河段。
α中污带
类型
外观
BIP
生物特征
1．水为灰色，溶解氧少，
1． 生物种类比多污带稍
河
为半厌氧状态，有机
多。细菌数量较多，每
物 量 减 少 ， BOD 下
污水处理中的微生物原理
污水处理中的微生物原理1. 引言污水处理是指将废水中的有害物质去除或减少到一定的标准以符合环境排放要求的过程。
其中，微生物在污水处理中起着至关重要的作用。
微生物通过代谢和转化废水中的有机物和无机物，使其减少对环境的污染，提高水质，保护生态环境。
本文将介绍污水处理中微生物的主要作用机理。
2. 微生物的作用机理微生物在污水处理中的作用机理主要包括生化分解，厌氧/好氧氧化和沉淀。
2.1 生化分解微生物在污水处理中以生化分解为主要作用机理。
污水中的有机物经过微生物的代谢作用，被分解为较小的有机分子，最终转化为水和二氧化碳等无害物质。
这一过程主要由厌氧菌和好氧菌参与。
厌氧菌主要在无氧环境中生活，利用有机物进行厌氧呼吸，产生甲烷等气体。
好氧菌则需要氧气参与，通过氧化有机物来获得能量，产生水和二氧化碳。
2.2 厌氧/好氧氧化厌氧/好氧氧化是指微生物在缺氧或氧气充足的环境中分解有机物。
在厌氧条件下，厌氧菌通过厌氧呼吸产生甲烷等气体，而在好氧条件下，好氧菌通过氧化有机物获得能量。
这一过程可以减少废水中的有机物质量并降低毒性。
2.3 沉淀微生物通过产生胶状多糖物质，将污水中的悬浮物和胶体颗粒聚集成较大的颗粒，并与微生物自身形成沉淀物。
这些沉淀物可以通过物理方式（如沉淀、过滤等）从水中去除，减少污水中的悬浮物和颗粒物。
3. 微生物的应用微生物在污水处理中的应用主要包括活性污泥法和厌氧消化。
3.1 活性污泥法活性污泥法是指利用微生物（如好氧菌和厌氧菌）在污泥颗粒上生长和代谢，将废水中的有机物质分解为水和二氧化碳。
活性污泥法具有处理能力强、处理效果好等优点，在城市污水处理中得到广泛应用。
3.2 厌氧消化厌氧消化是指将废水或农业废弃物放入密闭的容器中，利用厌氧菌分解有机物质，产生甲烷等气体，从而减少有机物质的处理量，产生可再利用的能源。
厌氧消化广泛应用于农村和农业废弃物的处理中。
4.微生物在污水处理中起着重要的作用，通过生化分解、厌氧/好氧氧化和沉淀等机理，可以将废水中的有害物质减少到一定的标准，提高水质，保护环境。
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A．自净的过程
如下图河流污染和自净过程
• 水体自净过程大致如下 a.物理作用
有机污染物排入水体后被水稀释，有机和无机固体沉 降到河底；
b.生物作用
•
溶氧↓
溶解氧↑
• 好氧菌↑ 好氧菌↓
有机物降解
•
厌氧菌↑ 自然溶氧、藻类产氧
精品课件
河流污染和自净过程图 提问：原理？
污
水
自净
精品课件
• 被污染的水体都是自净水体！ • 但自净恢复的程度不同，或称污染现状
1． 细菌数量减少，每毫
河
悬浮物含量低，溶解氧
升水只有几万个。
浓度升高；
2． 藻类大量繁殖，水生
流 流
β-中污带
2．NH3和H2S分别氧化为 N03—和 S042-，两者含
8~20
量均减少。
植物出现。*** 3． 原生动物有固着型纤
毛虫如：独缩虫、聚缩
向
虫等活跃，轮虫、浮游 甲壳动物及昆虫出现。
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第十章 污、废水深 度处理和中微生物
的原理
第一节 水体自净
———自然净化
•物 理 作 用 ： 稀 释 、 沉 淀 （强）
• 化学作用：日光、氧气等对污染物的分解 （弱） •生 物 作 用 ： 生 物 降 解 （ 食 物 链 ）
（阳强↓光）
一级生产者 → 原生动物 → 轮虫、浮游甲壳动物 → 鱼→ 其他动物
毫升水约有几千万个。
流
降；
2． 出现有蓝藻、裸藻、
流
α-中污带
2．水面上有泡沫和浮 泥，有 NH3、氨基酸
20~60
向
及H2S。臭味。
绿藻，原生动物有天蓝 喇叭虫、美观独缩虫、 椎尾水轮虫、臂尾水轮 虫及栉虾等。**
3． 底泥已部分无机化，
滋生了很多颤蚯蚓。
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β中污带
类型
外观
BIP
生物特征
1．有机物较少，BOD 和
寡污带
类型
外观
BIP
生物特征
1． 有机物全部无机化，
1． 细菌极少；
河
BOD 和悬浮物含量极
2． 出现鱼腥藻、硅藻、
低，水的浑浊度低，溶
流
解氧恢复到正常含量。
流
寡污带 2．H2S消失；
0~8
3． 河流自净过程已完成的
黄藻、钟虫、变形虫、 旋轮虫、浮游甲壳动 物、水生植物及鱼。****
向
标志
精品课件
第二节 微生物脱氮工艺原理 及其微生物
一、污、废水脱氮的具体指标
一级标准氨氮
精品课件
≤15mg／L
二、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
• 生物: 植物
虾
植物
• 出现
、鱼 、鱼
污染
净化开始
消失
藻类、原生
鱼
动物出现
• 可作为指示生物的生物种类很多，包括细菌、 真菌、藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、
底栖动物有寡毛类的颤体虫、软体动物和植物 和水生昆虫等。 精品课件
污化系统将污染水体划属为不同的污染带类型。
分 多污带、α中污带、β中污带、寡污带
• 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。
•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 • 定期投精菌品课件
甲醇
利用进水
进水
中的BOD
好氧 脱碳 硝化 滤池
厌氧 反硝
化 滤池
出水
两级滤池法工艺流程
补充反硝化菌的碳源！
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第三节 微生物除磷工艺原理及其微生物
• （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。
多污带
类型
外观
BIP
生物特征
1．暗灰色，很浑浊，含
1． 种类很少，厌氧菌和
河
大 量 有 机 物 ， BOD
兼性厌氧菌种类多，数
高，溶解氧极低( 或
量大，每毫升水含有几
流
无)，为厌氧状态。
亿个细菌。有能分解复
流
多污带
2．在 有 机 物 分 解 过 程 中，产生 H2S、C02 和 60~100
杂有机物的菌种，硫酸 还原菌、产甲烷菌等。
A/O脱氮工艺
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(二)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COD
• 脱碳菌——好氧有机物呼吸的细菌，以有机物为碳源
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C．水体外观
• 外观特征：混浊程度、颜色及气味等
•原 数量
因：水中细菌种类数量、悬浮物种类
污染前 污染 净化开始 持续 结束
• 外观:无色 暗灰色 灰色 继续变清 无色
• 澄清透明 很混浊、臭 混浊 浊度下降 澄清透明
•
水面有泡沫 泡沫减少
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D．指示生物
• 例如
• 持续
污染前 结束
向
CH4 等气体。臭味。 3．水底沉积许多由有机
2． 无显花植物，鱼类绝 迹。
和无机物形成的淤
3． 河底淤泥中有大量寡
泥。水面上有气泡。
毛类(颤蚯蚓)动物。*
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α中污带
类型
外观
BIP
生物特征
1．水为灰色，溶解氧少，
1． 生物种类比多污带稍
河
为半厌氧状态，有机
多。细菌数量较多，每
物量减少，BOD 下
• 硝化菌——好氧氨盐呼吸的细菌，以碳酸盐为碳源
• （NH4+→NO2-→NO3-)
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• 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（Na2CO3或NaOH)?
•硝化作用消耗碱（NH4+、CO32-），水pH下降；补充碳源、升高pH
不同。
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2．衡量水体污染与自净的指标
• 提问：用什么指标可以衡量河段水体污染与自净所处 的阶段?
• 水体外观、化学 指标、生物种类、 数量及比例关系、 溶解氧等等
山东小清河
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B．氧浓度昼夜变化幅度
河流污染中氧浓度昼夜变化示意图 • 氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关，
因此与P/H或BIP有关。
异养细菌
精废品课物件、排泄物
人
提问：水体自净速度有哪些限制因素？
• 物理？ • 净水流量、流速、污染物物理性质 • 化学？ • 地域、季节、天气 • 生物？ • 生物种类、数量（营养物浓度、环境因子）、代谢的
极限速度
• 因此水体的自净速度是有限的。在正常情况下，水体单位时间 内通过正常生物循环中能够同化有机污染物的最大数量称为同 化容量或自净容量。