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
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）。
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。
废水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理
1（24分）名词解释（1）好氧反硝化NO3、O2均可作为电子最终受体：即电子可从被还原的有机物基质传递给O2，也可传递给NO3-、NO2-和N2O，并分别将它们还原。
（2）短程硝化-反硝化短程硝化反硝化是利用硝酸菌和亚硝酸菌在动力学特性上存在的固有差异，控制硝化反应只进行到NO2--N阶段，造成大量的NO2--N累积，然后就进行反硝化反应。
（3）同步硝化反硝化根据传统生物脱氮理论，脱氮途径一般包括硝化和反硝化两个阶段，硝化和反硝化两个过程需要在两个隔离的反应器中进行，或者在时间或空间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中；实际上，较早的时期，在一些没有明显的缺氧及厌氧段的活性污泥工艺中，人们就层多次观察到氮的非同化损失现象，在曝气系统中也曾多次观察到氮的消失。
在这些处理系统中，硝化和反硝化反应往往发生在同样的处理条件及同一处理空间内，因此，这些现象被称为同步硝化/反硝化（SND）。
（4）聚磷菌又称聚磷菌。
指能过量吸磷并能储存磷的微生物，如不动杆菌属、气单胞菌属、棒杆菌属、微丝菌等，具有厌氧释磷，好氧（或缺氧）超量吸磷的特性。
常被用于活性污泥法中的生物除磷（5）微污染水源水指受到有机物、氨氮、磷、藻类及有毒污染物较低程度污染的水.（6）人工湿地人工湿地是人工建造和监督控制的类似自然湿地的系统，通过对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合来进行废水的处理。
2（8分）简述微生物脱氮除磷的原理。
脱氮原理：1）好氧段：脱碳硝化脱碳——氧化去除BOD、COD●硝化——NH3/NH4+→NO2-→NO3-●硝化反应消耗碱度，因此要加碱，防止pH值下降2）缺氧段—反硝化●反硝化：NO3--N还原为N2，溢出水面释放到大气●碳源：既可以投加CH3OH，也可引入原水中BOD除磷原理：依靠聚磷菌（兼性厌氧菌）厌氧时释放磷，好氧时聚磷，再通过排泥从污水中除去细菌（磷）。
3（16分）简述污水处理过程中硝化过程和反硝化过程的运行操作条件。
第十章污、废水深度处理和中微生物的原理0708
硝化过程的影响因素：
（a）好氧环境条件，并保持一定的碱度：硝化菌为了获得 足够的能量用于生长，必须氧化大量的NH3和NO2-，氧是硝化 反应的电子受体，反应器内溶解氧含量的高低，必将影响硝化 反应的进程，在硝化反应的曝气池内，溶解氧含量不得低于 1mg/L，多数学者建议溶解氧应保持在1.2~2.0mg/L。
在硝化反应过程中，释放H+，使pH下降，硝化菌对pH的 变化十分敏感，为保持适宜的pH，应当在污水中保持足够的碱 度，以调节pH的变化，lg氨态氮（以N计）完全硝化，需碱度 （以CaCO3计）7.14g。对硝化菌的适宜的pH为8.0~8.4。
硝化过程的影响因素：
（b）混合液中有机物含量不应过高：硝化菌是自养菌，有 机基质浓度并不是它的增殖限制因素，若BOD值过高，将使增 殖速度较快的异养型细菌迅速增殖，从而使硝化菌不能成为优 势种属。
有机磷 有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等
含磷化合物 无机磷
磷酸盐：正磷酸盐(PO43-)、磷酸氢盐(HPO42-) 、 磷酸二氢盐H2PO4-、偏磷酸盐(PO3-)
聚合磷酸盐：焦磷酸盐(P2O74－) 、三磷酸盐(P3O105-)、 三磷酸氢盐(HP3O92-)
一般城市污水水质
一、氮的去除 废水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮
四种形式存在。 1. 化学法除氮 (1) 吹脱法:
(2) 折点加氯法:
(3) 离子交换法:
2. 生物法脱氮
(1) 生物脱氮机理
同化作用去除的氮依运行条件和水质而定，如果 微生物细胞中氮含量以12.5%计算，同化氮去除占原 污水BOD的2%~5%，氮去除率在8%~20%。
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-李宁
废水生物处理的基本过程
第一节 污（废）水深度处理 -----脱氮、除磷与微生物学原理
4
一、废水脱氮除磷的目的意义
氮磷物质进入水体，就会造成很大的危害， 其中最大的问题就是引起水体富营养化。因 此，废水的除磷脱氮十分重要，尤其是当废 水处理后被排入一些湖泊、海湾等敏感水体 时。
（3）Denitrification
• 反硝化反应是指在无氧的条件下,反硝化菌将硝酸 盐或亚硝酸盐再被还原为气态氮（N2）的过程。
• 反硝化菌属异养，兼性厌氧菌，在有氧存在时， 它 会 以 O2 为 电 子 进 行 呼 吸 ； 在 无 氧 而 有 NO3- 或 NO2-存在时，则以NO3-或NO2-为电子受体，以有 机碳为电子供体和营养源进行反硝化反应。
• 它们是革兰氏阴性的好氧菌，营化能无机营养。生长 率低，对环境条件变化较为敏感。温度，溶解氧，污 泥龄，pH，有机负荷等都会对它产生影响。
（2）Nitrification
• 硝化细菌同化合成细胞的反应式： • NH4++1.86O2+0.99CaCO3→0.98NO3-
+0.02C5H7NO2+0.89CO2+1.93H2O+0.99Ca2+ • 每 氧 化 1gNH4+-N 为 NO3--N ， 要 消 耗 4.25gO2 、
第二篇 微生物生态与环境生态 工程中的微生物应用
李宁
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
第一节 污（废）水深度处理-----脱氮、除磷与微生物学原理 第二节 微污染水源水预处理中的微生物学原理(略) 第三节 人工湿地中微生物与水生植物净化污（废）水的作用(略) 第四节 饮用水的消毒与其微生物学效应(略)
污、废水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理
第四章污、废水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理第一节污、废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理一、污、废水脱氮、除磷的目的和意义污、废水一级处理只是除去废水中的砂砾及大的悬浮固体。
去除COD约30％左右。
二级生物处理则是去除废水中的可溶性有机物。
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。
去除COD 70％～90％，BOD5去除90％以上。
同时产生NH3-N、N03--N和P043-、S042-。
其中有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。
但出水中的氮和磷含量仍未达到排放标准。
有的工业废水如味精(谷氨酸)废水和赖氨酸废水含氨氮(NH3-N)非常高，味精浓废水含氨氮6 000 mg／L左右。
COD更高，60 000～80 000 mg／L，BOD5约为COD的一半。
氮和磷是生物的重要营养源。
但水体中氮、磷量过多，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。
鉴于以上原因，脱氮除磷非常重要。
若水体中磷含量低于0．02 mg／L可限制藻类过度生长。
上海地方标准规定，氨氮排放标准在15 mg／L以下。
二、天然水体中氮、磷的来源主要来自城市生活污水，来自农业施肥(氮)和喷洒农药(磷等)，来自工业废水，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，以及禽、畜粪便水。
城市生活污水含氮量见表2．4-1。
三、微生物脱氮工艺、原理及其微生物(一)微生物脱氮工艺可采用A／0、A2／0、A2／02、SBR等，工艺均可取得较好脱氮效果。
经厌氧-好氧或缺氧-好氧等的合理组合处理，既可去除COD和BOD，又可去除氨氮，脱氮工艺也可除磷。
(二)脱氮原理脱氮首先利用设施内好氧段，由亚硝化细菌和硝化细菌的硝化作用，将NH3转化为NO3--N。
环境工程微生物学：第十章 污废水深度处理和微污染水源水
城市集中饮用水供水的水源 地表水环境质量标准（GB3838-2002）三级以上幻灯片 21
• 现状
污染、不洁净 主要污染物： 有机物、氨、藻类分泌物、挥发酚、有毒 物（重金属、氰化物、农药、藻毒素）
• 问题
传统给水处理工艺： 混凝－沉淀－过滤（砂）－消毒 不能有效去除上述污染物！
• 对策
预处理，去除水中有机物和氨
氨化细菌
有机氮化物脱氨成 NH3
亚硝化、硝化细菌 NH3
NO2-
NO3-
生成NO3- ，pH下降，
对硝化菌不利，需加 Na2CO3。
反硝化细菌
NO3-
NO2-
N2
厌氧，结果耗NO3-
产OH-，pH升高。
大多数属于异养兼性厌氧微生物，需有一定量有机化合物的存
在，反硝化作用才能进行，所以一般反硝化池中要投入一定量 的有机碳源。
第十章 污废水深度处理和微污染水源 水预处理中的微生物学问题
• 生物脱氮、除磷原理 • 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
第一节 污废水深度处理—脱氮、除磷 与微生物学原理
一、污废水脱氮除磷意义
• 污废水处理系统常分为三级：一级处理、二级处理、三级处理 • 一级处理：除去废水中砂砾及大的悬浮固体，去处COD 30%左
• 根据去C、硝化和脱N组合方式不同，可把活性污泥系统分
成单级活性污泥法系统和多级活性污泥法系统。
• 根据反硝化过程中所利用的有机C来源不同分成内C源系统 和外加C源系统。
1.单级活性污泥内C源系统
进水
N2
去 C 硝化池
反硝化池
二沉池
出水
（好氧）
（缺氧）
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 污废水的深度处理和微污染源水的预处理
三 微生物脱氮工艺、原理及其微生物
（一）微生物脱氮工艺 （二）脱氮原理 （三）硝化、脱氮微生物 1 硝化作用段微生物 （1）氧化氨的细菌 （2）氧化亚硝酸细菌 （3）硝化段的运行操作 运行操作的关键：泥龄；要供给足够的氧；控制 适度的曝气时间；在硝化过程中，水中pH值下降， 对硝化细菌生长不利
2 反硝化作用段细菌 （1）反硝化细菌：反硝化细菌是所有能以NO3为最终
电子受体，将HNO3还原为N2的细菌总称。 有很多细菌只将HNO3还原为HNO2而积累，而不形 成N2 。在污水处理中不希望发生这种情况。因为含 HNO2的水排放到水体，会对水生动物产生毒害。
（2）反硝化段运行操作：反硝化段运行操作关键指
标有：碳源（即电子供体）、pH（由碱度控制）、最 终电子受体NO3和NO2、温度和溶解氧等。 反硝化细菌的碳源来自有机物，H2S和H2可作供氢 体，碳源为CO2。能源从氧化有机物获得。它的最终电 子受体是NO3和NO2。最适pH为7~8第一节 污、废水深度处理——脱氮、除磷 与微生物学原理
一 污、废水脱氮、除磷的目的和意义 污、废水一级处理只是除去废水中的沙砾 及大的悬浮固体。二级生物处理去除废水中的 可溶性有机物。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。 水体中氮、磷量过多，危害极大。最大的 危害是引起水体富营养化。 二 天然水体中氮、磷的来源 主要来自城市生活污水，来自农业施肥和 喷洒农药，来自工业废水，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，以 及禽、畜粪便水。
3 生物脱氮工艺选择
四 微生物除磷原理、工艺及其微生物
1 微生物除磷原理 2 聚磷细菌 3 除磷的生物化学机制 （1）厌氧释放磷的过程 （2）好氧吸磷过程 4 除磷工艺流程 5 运行条件
10污废水深度处理与微污染源水预处理种的微生物学原理
进水
厌氧池
回流 缺氧池 回流污泥
好氧池
二沉池
出水
剩余污泥
A2/O工艺流程
上一页Biblioteka 下一页本章目录2. 氧化沟脱氮除磷工艺
曝气转刷
二沉池
回流污泥
曝气转刷
沉砂池
粗细格栅 进水
氧化沟脱氮除磷工艺流程
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本章目录
(3) SBR法脱氮除磷工艺
Ⅰ进水阶段 Ⅱ反应阶段 Ⅲ沉淀阶段 Ⅳ排水阶段 Ⅴ待机阶段
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NO2－＋0.5O2→NO3－
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本章目录
生物脱氮——硝化作用阶段
❖ 微生物：亚硝化细菌和硝化细菌，两者 为化能自养菌，G－，专性好氧，要求中 性、弱碱性环境， pH值范围7.5～8.0 ， 以CO2为唯一碳源，最适温度25～30 ℃。
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本章目录
生物脱氮——硝化作用阶段
运行操作关键：
10污废水深度处理与微污染源水预处理种的微生物学原理
10.1 生物脱氮除磷及其原理
水体中氮、磷浓度过高会导致水体的富 营养化。
二级处理主要以去除废水中的可溶性有 机物为主，对于氮、磷的去除效率很低， 难以达到严格的排放标准。
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本章目录
10.1.1 生物脱氮原理、工艺及微生物
1. 生物脱氮原理
A/O除磷工艺流程
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本章目录
(2) Phostrip工艺
进水
出水
碳氧化＋吸磷 好氧池
二沉池
除 磷 直接回流 污泥回流
后
厌
高磷
氧
上清夜
污 泥 回
厌氧 除磷池
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外源反硝化：利用外来碳源，以NO3-为最终电子受体，氧化有机物合成细胞。 内源反硝化：以机体内的有机物为碳源，以NO3-为最终电子受体。
工艺简介
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
10 污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原 理
图 A/O工艺流程示意图（除磷）
微生物除磷工艺流程
A/O（Anaerobic/Oxic）法:
进水
厌氧池
好氧池
出水 沉淀池
回流
A/A/O（Anaerobic/Anoxic/Oxic）法:
10 污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原 理
硝化段的运行操作
硝化段运行（硝化细菌世代时间普遍比异氧菌的世代时间长） 泥龄（悬浮固体停留时间SRT）
泥龄大于硝化细菌的比生长速率。 足够DO
DO＜0.5mg/L硝化作用停止。 适度曝气时间 适当维持碱度 温度
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
反硝化段运行操作
关键指标： 碳源：有机物 pH：7～8 最终电子受体：NO3-和NO2溶解氧＜0.2mg/L
10 污废水深度处理——脱氮、除磷与微生 物学原理
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－ 供给足够的氧
7.5～8.0 20～30℃
30h
反硝化阶段
NO3－→N2 低溶解氧
在厌氧条件下，聚磷菌又能释放磷酸盐于体外。 一般来说，微生物在增殖过程中，好氧摄取的磷比在 厌氧条件下所释放的磷多。
厌氧放磷 厌氧条件下，积磷菌将体内
(小于0.2mg／L )
的聚磷分解产生能量
一部分能量用于吸收外界 可溶性脂肪酸，形成PHB
另一部分能量用于生 理活动需要
好氧吸磷
(大于2mg／L )
氮磷物质进入水体， 就会造成很大的危害， 其中最大的问题就是引 起水体富营养化。因此， 废水的除磷脱氮十分重 要，尤其是当废水处理 后被排入一些湖泊、海 湾等敏感水体时。
11.1 污废水深度处理——脱氮、除磷与微 生物学原理
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
从种类上来看，聚磷能力强、数量占优势的有不动杆菌属 （莫拉氏菌群）、假单胞菌属、气单胞菌属和黄杆菌属等60多 种。硝化杆菌中的亚硝化杆菌属、亚硝化球菌属、亚硝化叶菌 属和硝化杆菌属、硝化球菌属等也具有聚磷能力。
10 污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原 理
3、除磷的生物化学机制：
有机基质 产酸菌
二沉池 的有机基质进行V反F硝A这化类，分达子有量机较基低质的的发同酵时中，主要通过
到同时除磷脱氮间的产效物果。。聚磷分菌解利其用体其内合贮成存自的PHB所放
身的细胞质，出大的量能繁量殖缺维/好。持氧池其3 生长，同时缺氧池2
曝气池4
过量搅摄拌取器 环3 境中的溶解搅拌态器磷2 。
曝气盘
硝化菌将污水中的氨氮转化
10 污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理
2、硝化作用段微生物 亚硝化细菌和硝化细菌在自然界广泛分布，在土壤、淡水、
海水和污水处理系统中均有发现。它们是革兰氏阴性的好氧 菌，绝大多数营化能无机营养。 氧化氨的细菌：①好氧氨氧化细菌，氧化NH3为HNO2，从中 获得能量供合成细胞和固定CO2。另有厌氧氨氧化细菌及厌 氧反硫化细菌。 氧化亚硝酸细菌：即硝化细菌。
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
污（废）水深度处理——脱氮除磷与微生物学原理 微污染水源水预处理中的微生物学问题 人工湿地中微生物与水生植物净化污（废）水的作用 引用水的消毒及其微生物学效应
10 污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理
一、污、废水脱氮、除磷的目的和意义
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。
10 污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原 理
出水
成为硝酸盐。
进水泵
厌氧池 1 搅拌器1
污泥回流
污泥回流泵3
混合液回流泵 2
剩余污泥阀
手动排泥
混合液回流泵 1
ＵＣＴ系统工艺流程图
10 污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原 理
图 A2/O工艺流程示意图
10 污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原 理
5、运行条件：
厌氧、缺氧和好氧的方法加以排列组合。 为达到良好的除磷效果，要求NO3-、NO2-极低，溶解氧 在0.2mg/L以下，氧化还原电位低于150mv，温度30℃，pH 在7～8。
常规处理加深度处理与预处理、常规处理加深度处理
10.2 微污染水源水预处理中的微生物学问题
三、微污染水源水预处理及微生物群落
1、微生物预处理工艺 本质：水源水生物处理技术的本质是水体天然净化的人工化。 原理：微生物吸附降解。 生物膜法：生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化 床等。 填料：考虑填料对微生物的附着力和耐腐蚀性。 目标：有机物和氨氮
传统反硝化
图 A、B两种排列的A/O系统示意图 N-硝化，DN-反硝化，S-沉淀池
10 污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原 理
活性污泥法典型工艺——A/O工艺[缺氧（anoxic）、好氧 （oxic）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2 出水
缺氧活性污泥回流
好氧活性污泥回流
10.2 微污染水源水预处理中的微生物学问题
水源水(Raw water)
地表水：江、河、湖泊、水库。 地下水：常常未经处理直接引用。
中国水资源现状
2001年－2004年，具有灾害性特征的水污染事件3988起，平均每天3起。 世界上污水排放量最大、增加速度最快的国家之一。436条河流污染 （532条主要的河流）。 根据中国预防医学科学院环境卫生监测所公布的资料，目前中国主要 大城市中只有23%的居民饮水符合卫标准的要求。
≤15mg／L
10 污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原 理
二、天然水体中氮、磷的来源
城市生活污水 农肥（氮）和喷洒农药 工业废水 禽畜粪便水
10 污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理
三、微生物脱氮原理、脱氮微生物及脱氮工艺
1、脱氮原理：
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。
乙酸 聚P 聚磷菌
厌氧释放磷
好氧吸磷部分Βιβλιοθήκη 流水中P做种P
PHB
PHB
聚磷菌
O2 聚磷菌
大部分 （P）去除
聚聚聚PP聚P聚PP
聚磷菌
10 污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原 理
4、除磷工艺流程：
人们开发研究出多种废水生物除磷工艺，这些工艺在 去除废水中磷的同时，还能有效去除水中的有机物和进行 硝化或脱氮作用。按照运行方式，可分为连续式和间歇式 （序批式）两类。常见的生物除磷工艺有：Bardenpho生物 除磷工艺、Phoredox工艺、A/O及A2/O、UCT工艺、VIP工艺、 旁硫除磷的Phostrip工艺、SBR等。
1.08CH3OH
NO3-
0.24H2CO3
0.06C5H7 NO2 （细胞）
0.47N2
1.68H2O
CO2
OH
供氢体（碳源） 电子受体
C5H7 NO2 （细胞）
4.6NO3-
2.8N2
1.2H2 O
5CO2
4.6OH
10 污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原 理
10 污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原 理
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！
10 污废水深度处理——脱氮、除磷与微生 物学原理
脱氮工艺选择依据水质而定——COD负荷和 NH3-N负荷
合理调整硝化、反硝化 BOD5:TN（C:N）大于2.86时反硝化正常，低于
10.2 微污染水源水预处理中的微生物学问题
一、微污染水源水预处理的目的和意义
对于广泛的污染物 质，水源水处理能力 有限。要增加处理能 力，代价高昂。 现有工艺对有机物、 金属、氨氮去除能力 差。
10.2 微污染水源水预处理中的微生物学问题
二、水源水污染源和污染物
污染源：未经处理的工业废水、生活污水、农业灌溉和 养殖业排放水、未达标的处理水。 污染物 • 重金属：汞、镉等。 • 有机物：苯、酚、农药等。 • 藻类分泌物。 • 微生物污染。
好氧条件下，PHB分解产生 能量
一部分能量用于主动过量吸收环境中 的磷(PO43-)，并合成聚磷
另一部分能量用于细 胞正常生长繁殖
10 污废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原 理