第10章环境工程微生物学课件

4.过氧化氢消毒 过氧化氢消毒
不是对所有的微生物都起作用。 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。 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。 可用于净化程度高的饮用水消毒。
5.紫外辐射消毒 紫外辐射消毒
费用高，水中物质产生干扰作用， 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。 的消毒。
3.臭氧消毒 臭氧消毒 费用高于加氯消毒。 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。 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： 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， 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。 解有机物，可用生物法去除。
• 生物处理的水质要求表
好氧生物处理 氧气 温度℃ 温度℃ pH BOD5 BOD：N：P ： ： 需 10~40 6~9 厌氧生物处理 不需 30~40 6.5~7.5 只代表常用的中 温细菌特点 备注
500~1500mg/L 之 间 ， 不 低 于 1500 mg/L 以上 50~100mg/L 100：5：1 ： ： ：5： （350~500） ：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 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， 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 转化氮的形态， 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 反硝化将硝酸盐还 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。 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， 微污染水源水是一个贫营养的生态环境，在其中 贫营养的生态环境 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。 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。 的生态系统。 生物膜法能截留微生物和有机物 截留微生物和有机物， 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， 中有足够的微生物群落，达到高效降解有机物和 去除氨氮。 去除氨氮。 活性污泥法较难保持 所以预处理都用生物膜法。 难保持， 活性污泥法较难保持，所以预处理都用生物膜法。
• 提问：硝化脱氮时有时需要补碱（NaHCO3或NaOH)? 提问：硝化脱氮时有时需要补碱（ • 硝化作用消耗碱（NH4+、CO32-），水pH下降；补充 硝化作用消耗碱（ ），水 下降； 下降 碳源、升高pH 碳源、升高 • 提问：硝化菌世代周期长，容易从活性污泥系统中被 提问：硝化菌世代周期长， 洗掉，如何解决？ 洗掉，如何解决？ • 挂生物膜或投加悬浮填料 • 定期投菌
一、微生物脱氮工艺
• 活性污泥法典型工艺 活性污泥法典型工艺——A/O工艺（缺氧、好氧工艺） 工艺（缺氧、好氧工艺） 工艺
？
回流 废 水 缺 氧 反 硝 化 沉淀池1 沉淀池 好 氧 脱 碳 好 氧 硝 化 沉淀池 出水
缺氧活性污泥回流
好氧活性污泥回流
A/O脱氮工艺 A/O脱氮工艺
脱氮原理 • 硝化阶段
部分回流 做种
乙酸 P 聚P 聚磷菌
2．工艺简介
• 常见的脱磷工艺如下图所示 进 水 出 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
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， 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。 水质指标以保证微生物能够正常的生长和工作。
脱氮原理
• 缺氧反硝化 • 细菌：反硝化细菌（兼性厌氧菌） 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 反应： 反硝化还原为 还原为N • 碳源：原水中BOD 碳源：原水中BOD • 硝酸盐来源：回流出水中的硝化产物 硝酸盐来源 来源：
• 好氧脱碳硝化 • 脱碳 脱碳——氧化去除 氧化去除BOD 氧化去除 好氧有机物呼吸的细菌， • 脱碳菌 脱碳菌——好氧有机物呼吸的细菌，以有机物为碳源 好氧有机物呼吸的细菌 • 硝化菌——好氧氨盐呼吸的细菌，以碳酸盐为碳源 硝化菌 好氧氨盐呼吸的细菌， 好氧氨盐呼吸的细菌 • （NH4+→NO2-→NO3-) • 提问：为什么先脱碳、后脱氮？ 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； 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 有机碳源丰富时， 菌氧利用不足，生长缓慢； 菌氧利用不足，生长缓慢；
第四章 污水深度处理
• 脱氮、除磷工艺与微生物学原理 脱氮、 • 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
第一节 微生物脱氮除磷工艺、原理
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， 去除废水中的可溶性有机物，
去除COD70～90％，去除 ～ ％，去除BOD590％以上。同时产生 ％，去除 去除 ％以上。 NH3-N NO3-－N PO43SO42其中25 的氮和19 左右的磷被微生物吸收合成细胞， 25％ 19％ 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。 泥得到去除。
•
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 依靠聚磷菌（兼性厌氧菌）聚磷， 聚磷菌 细菌。 细菌。
• 好氧时：大量繁殖（消耗好氧状态能源 好氧时：大量繁殖（消耗好氧状态能源——聚β-羟基丁二酸 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——多聚磷酸盐颗粒 即 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 厌氧状态能源 多聚磷酸盐颗粒 异染颗粒) 异染颗粒 ）；
硝化细菌的世代时间普遍比异养菌的世代时间长， 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。 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， 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。 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。 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。 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 污泥龄越长，有机物氧化稳定得越彻底，处理效果越好， 余污泥量越少。 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。 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 污泥龄不能短于活性污泥中微生物的世代时间， 中的污泥会都消失。 中的污泥会都消失。
• 厌氧时：正相反 厌氧时：正相反——不繁殖，释放磷酸盐于体外（产生能量供 释放磷酸盐于体外（
其储备消耗好氧状态能源 储备消耗好氧状态能源——PHB）。 消耗好氧状态能源 ）
有机基质 厌氧区 产酸菌 好氧区
大部分 （P）去除 ） 水中P 水中P
聚P 聚P 聚P 聚P
PHB 聚磷菌 O2 PHB 聚磷菌 聚P 聚磷菌
运行阶段 运行操作 反应 氧气 pH 温度 曝气时间
硝化阶段 NH3→NO3－
－
反硝化阶段 NO3－→N2 低溶解氧 7～8 ～ 20～30℃ ～ ℃ 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 ： ： ） ： ： 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 ％左右 用以合成细胞物质和合成 等 但只去除污水中约19％ 的磷。某些高含磷废水中残留的磷还相当高， 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。 处理。
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 煮沸法
最原始的方法，简单有效。 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， 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。 发生不可逆变性。
2.加氯消毒 加氯消毒
我国水厂仍用氯消毒。 我国水厂仍用氯消毒。 国外用二氧化氯或臭氧消毒。 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， 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。 与菌体蛋白、酶蛋白中的氨基和巯基反应而达到杀菌作用。
6.微电解消毒 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。 微电解水产生活性氧，具有强氧化能力，可杀死细菌。