袁林江短程硝化反硝化生物脱氮
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③ 厌氧氨反硫化细菌： 厌氧氨反硫化细菌以NH3为供氢体，以 SO42-作最终电子受体的一类将氨氧化为N2的细菌。这一类细菌尚未见 有纯培养的报道。
(2)氧化亚硝酸细菌（硝化细菌）:
生长条件： 在pH为7.5～8.0，温度25～30℃，亚硝酸浓度为2～30mmol/L化能 无机营养生长最好。其代时随环境可变，由8 h到几天。
污水处理厂出水：氨氮在15 mg/L以下。 黄浦江上游水源保护区域污水排放标准， 保护区A排放标准，氨氮：8 mg/L，总磷：0.2 mg/L； 保护区B排放标准，氨氮：12 mg/L，总磷：0.5 mg/L。
二、天然水体中氮、磷的来源
氮、磷主要来自城市生活污水，来自农肥（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、
和菌胶团。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
(1)氧化氨的细菌：有好氧的和厌氧的两种。
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的一类细菌。而亚硝化 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。温度范围5～30℃，最适温度25～30℃。 pH范围5.8～8.5，最适pH为7.5～8.0。有的菌株能在混合培养基中
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
氮量见下表。
美国城市生活污水中氮含量
单位：mg/L
氮形态
浓
中等
淡
有机氮
50
氨氮
35
总氮
85
25
12
15
8
40
20
三、微生物脱氮原理、脱氮微生物 及脱氮工艺
（一）脱氮原理
脱氮是先利用好氧段的硝化作用，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。
硝化螺菌属（Nitrospira）则相反，在营化能无机营养时，其代
时为90h，在混合营养中生长的代时为23h。
亚硝化细菌和硝化细菌是 G-菌。它的生长速率均受基质浓度 （NH3和HNO2）、温度、pH、氧浓度控制。全部是好氧菌，绝大多数营 无机化能营养，有的可在含有酵母浸膏、蛋白胨、丙酮酸或乙酸的混 合培养基中生长，不营异养。
个别硝化细菌可营化能有机营养。在污水处理系统和自然环境中,
硝化细菌有附着在物体表面和在细胞束内生长的倾向，形成胞囊结构
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。在富营养化水体中，蓝细菌、 绿藻等大量繁殖，有的蓝细菌产生毒素，毒死鱼、虾等水生生物和 危害人体健康。由于它们的死亡、腐败，引起水体缺氧，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，
NH3 + HNO2 (3) 厌氧氨氧化脱氮:
2NH3 + HNO3 (4)厌氧氨反硫化脱氮:
2NH3＋ H2SO4
N2 + 2CO2 + 2[H] + 3H2O N2 + 2H2O
1.5N2 + [H] + 3H2O N2 ＋ S ＋ 4H2O
（二）硝化、脱氮微生物
1.硝化作用段及微生物
亚硝化细菌和硝化细菌的资源丰富，广泛分布在土壤、淡水、海 水、味道不好的水和污水处理系统。在自然界中，硝化细菌是好氧菌， 然而，在极低氧压下的污水处理系统和海洋沉淀物中分离出硝化细菌。 也能从pH=4的土壤、温度低于-5℃和5℃的深海、温度60℃或更高的温 泉及沙漠都可分离到硝化细菌。
第一节 污、废水深度处理——脱氮、除 磷与微生物学原理
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沙砾及大的悬浮固体。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CODCr70％～90％，BOD5去除90％以上。同时产生NH3-N、 NO3--N和PO43-、SO42-。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有未达到排放 标准的。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（NH3-N）6 000mg/L左右。CODCr 更高，60 000～80 000mg/L,BOD5约为CODCr的一半。
硝化杆菌属（Nitrobacter）细胞内的贮存物有：羧酶体或叫羧化 体(carboxysome)、肝糖、聚-羟基丁酸盐（PHB）、多聚磷酸盐，含
淡黄至淡红的细胞色素。既进行化能无机营养又可进行化能有机营养， 以酵母浸膏和蛋白胨为氮源，以丙酮酸或乙酸为碳源。它 在营化能无 机营养生长中，氧化NO2-产生的能量仅有2％～11％用于细胞生长 ， 氧化85～100molNO2-用于固定1mol CO2 。在分批培养中，最大产量是 4×107个(细胞)/mL。在进行化能无机营养时的生长比在进行化能有机 营养时的快。
生长，不营化能有机营养。其中的亚硝化单胞菌和亚硝化螺菌能利
用尿素作基质。高的光强度和高氧浓度都会抑制生长。在最适条件
下，亚硝化球菌属的代时为8～12h，亚硝化螺菌的代时为24h。含淡
黄至淡红的细胞色素。
② 厌氧氨氧化细菌： 厌氧氨氧化细菌为厌氧的，以NH3为供氢 体，以NO2-或NO3-作最终电子受体的一类氧化氨为N2的细菌。这一类 细菌尚未见有纯培养的报道。
水中含氮物质大量减少，降低出水潜在危险性。
1.硝化
(1) 短程硝化： NH3 +1.5O2 (2)全程硝化（亚硝化+硝化：
NHO2 +H2O
2.反硝化
NH3 +1.5O2 0.5O2 + NHO2
NHO2 + H2O NHO3
(1) 反硝化脱氮 :
CH3CH2OH + 2HNO3 (2) 厌氧氨氧化脱氮:
(2)氧化亚硝酸细菌（硝化细菌）:
生长条件： 在pH为7.5～8.0，温度25～30℃，亚硝酸浓度为2～30mmol/L化能 无机营养生长最好。其代时随环境可变，由8 h到几天。
污水处理厂出水：氨氮在15 mg/L以下。 黄浦江上游水源保护区域污水排放标准， 保护区A排放标准，氨氮：8 mg/L，总磷：0.2 mg/L； 保护区B排放标准，氨氮：12 mg/L，总磷：0.5 mg/L。
二、天然水体中氮、磷的来源
氮、磷主要来自城市生活污水，来自农肥（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、
和菌胶团。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
(1)氧化氨的细菌：有好氧的和厌氧的两种。
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的一类细菌。而亚硝化 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。温度范围5～30℃，最适温度25～30℃。 pH范围5.8～8.5，最适pH为7.5～8.0。有的菌株能在混合培养基中
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
氮量见下表。
美国城市生活污水中氮含量
单位：mg/L
氮形态
浓
中等
淡
有机氮
50
氨氮
35
总氮
85
25
12
15
8
40
20
三、微生物脱氮原理、脱氮微生物 及脱氮工艺
（一）脱氮原理
脱氮是先利用好氧段的硝化作用，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。
硝化螺菌属（Nitrospira）则相反，在营化能无机营养时，其代
时为90h，在混合营养中生长的代时为23h。
亚硝化细菌和硝化细菌是 G-菌。它的生长速率均受基质浓度 （NH3和HNO2）、温度、pH、氧浓度控制。全部是好氧菌，绝大多数营 无机化能营养，有的可在含有酵母浸膏、蛋白胨、丙酮酸或乙酸的混 合培养基中生长，不营异养。
个别硝化细菌可营化能有机营养。在污水处理系统和自然环境中,
硝化细菌有附着在物体表面和在细胞束内生长的倾向，形成胞囊结构
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。在富营养化水体中，蓝细菌、 绿藻等大量繁殖，有的蓝细菌产生毒素，毒死鱼、虾等水生生物和 危害人体健康。由于它们的死亡、腐败，引起水体缺氧，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，
NH3 + HNO2 (3) 厌氧氨氧化脱氮:
2NH3 + HNO3 (4)厌氧氨反硫化脱氮:
2NH3＋ H2SO4
N2 + 2CO2 + 2[H] + 3H2O N2 + 2H2O
1.5N2 + [H] + 3H2O N2 ＋ S ＋ 4H2O
（二）硝化、脱氮微生物
1.硝化作用段及微生物
亚硝化细菌和硝化细菌的资源丰富，广泛分布在土壤、淡水、海 水、味道不好的水和污水处理系统。在自然界中，硝化细菌是好氧菌， 然而，在极低氧压下的污水处理系统和海洋沉淀物中分离出硝化细菌。 也能从pH=4的土壤、温度低于-5℃和5℃的深海、温度60℃或更高的温 泉及沙漠都可分离到硝化细菌。
第一节 污、废水深度处理——脱氮、除 磷与微生物学原理
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沙砾及大的悬浮固体。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CODCr70％～90％，BOD5去除90％以上。同时产生NH3-N、 NO3--N和PO43-、SO42-。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有未达到排放 标准的。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（NH3-N）6 000mg/L左右。CODCr 更高，60 000～80 000mg/L,BOD5约为CODCr的一半。
硝化杆菌属（Nitrobacter）细胞内的贮存物有：羧酶体或叫羧化 体(carboxysome)、肝糖、聚-羟基丁酸盐（PHB）、多聚磷酸盐，含
淡黄至淡红的细胞色素。既进行化能无机营养又可进行化能有机营养， 以酵母浸膏和蛋白胨为氮源，以丙酮酸或乙酸为碳源。它 在营化能无 机营养生长中，氧化NO2-产生的能量仅有2％～11％用于细胞生长 ， 氧化85～100molNO2-用于固定1mol CO2 。在分批培养中，最大产量是 4×107个(细胞)/mL。在进行化能无机营养时的生长比在进行化能有机 营养时的快。
生长，不营化能有机营养。其中的亚硝化单胞菌和亚硝化螺菌能利
用尿素作基质。高的光强度和高氧浓度都会抑制生长。在最适条件
下，亚硝化球菌属的代时为8～12h，亚硝化螺菌的代时为24h。含淡
黄至淡红的细胞色素。
② 厌氧氨氧化细菌： 厌氧氨氧化细菌为厌氧的，以NH3为供氢 体，以NO2-或NO3-作最终电子受体的一类氧化氨为N2的细菌。这一类 细菌尚未见有纯培养的报道。
水中含氮物质大量减少，降低出水潜在危险性。
1.硝化
(1) 短程硝化： NH3 +1.5O2 (2)全程硝化（亚硝化+硝化：
NHO2 +H2O
2.反硝化
NH3 +1.5O2 0.5O2 + NHO2
NHO2 + H2O NHO3
(1) 反硝化脱氮 :
CH3CH2OH + 2HNO3 (2) 厌氧氨氧化脱氮: