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
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。
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？
周群英《环境工程微生物学》（第3版）章节题库（第十章污（废）水深度处理和微污染源水预处理中的微生物
周群英《环境⼯程微⽣物学》（第3版）章节题库（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⼀、选择题1．废⽔中的C：N⼤于286时反硝化正常，低于这个⽐值反硝化出现（）不⾜。
A．碳源B．氮源C．⽆机盐D．⽣长因⼦【答案】A【解析】污（废）⽔中的BOD5:TN（即C：N）⼤于286时反硝化正常。
低于此⽐值时，反硝化出现碳源不⾜，要投加外碳源。
有的⼯程投加甲醇补⾜碳源，这不仅增加开⽀，甲醇对⼈还不安全，可改⽤⼄醇作碳源。
2．（多选）下列对亚硝化细菌和硝化细菌描述正确的有（）。
A．都是⾰兰阳性菌B．都是⾰兰阴性菌C．都是厌氧菌D．都是好氧菌【答案】BD【解析】AB两项，亚硝化细菌和硝化细菌是⾰兰⽒阴性菌。
其⽣长速率均受基质浓度（NH3和HNO2）、温度、pH、氧浓度控制。
CD两项，亚硝化细菌和硝化细菌都是好氧菌，绝⼤多数营⽆机化能营养。
⼆、填空题1．亚硝化细菌和硝化细菌都是⾰兰______性菌，且全部是______氧菌。
【答案】阴；好【解析】亚硝化细菌和硝化细菌是⾰兰⽒阴性菌。
其⽣长速率均受基质浓度（NH3和HNO2）、温度、pH、氧浓度控制。
其全部是好氧菌，绝⼤多数营⽆机化能营养。
2．煮沸法是最原始的对⽔的消毒⽅法，煮沸可以直接破坏病源菌的______。
【答案】蛋⽩质【解析】⽔的消毒⽅法有煮沸法、加氯消毒、臭氧消毒、过氧化氢消毒、紫外辐射消毒、微电解消毒等。
其中煮沸法是最原始的⽅法，也是最简便有效的⽅法之⼀。
煮沸直接快速破坏病原菌的蛋⽩质，使其凝固发⽣不可逆变性。
3．紫外线辐射杀菌的机制有：______、______。
【答案】破坏蛋⽩质结构⽽变性；破坏核酸分⼦的结构【解析】紫外线辐射是⼀种物理⽅法，经过消毒的⽔化学性质不变，不会产⽣臭味和有害健康的产物。
紫外线辐射杀菌的机制为：①破坏蛋⽩质结构⽽变性；②破坏核酸分⼦的结构，如引起胸腺嘧啶形成胸腺嘧啶⼆聚体和DNA发⽣⽔合反应导致细菌死亡。
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
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)重点/难点：污（废）水深度处理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。
5废水或污水中的营养元素（N、P）对水体和人类的危害有哪些？(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⏹一级标准⏹废水磷含量在≤0．5mg/L⏹氨氮≤15mg／L二、废水生物脱氮原理及工艺问题：1、生物脱氮的机理？2、生物脱氮的影响因素？10二、废水生物脱氮原理及工艺1.生物脱氮原理生物脱氮首先是利用好氧过程，由亚硝化细菌和硝化细菌将废水中的NH 3转化成NO 3--N ，再利用缺氧段经反硝化作用，将NO 3--N还原成氮气（N 2），溢出水面释放到大气中，从而减少水中的含氮物质，降低对水体的潜在威胁。
11（1）氨化（Ammonification ）（2）硝化（Nitrification ）（3）反硝化（Denitrification ）（1）Ammonification•微生物分解有机氮化合物产生氨的过程称为氨化作用，很多细菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍生物，其中分解能力强，并释放出氨的微生物称为氨化微生物，在氨化微生物的作用下，有机氮化合物分解、转化为氨态氮，以氨基酸为例：–RCHNH 2COOH + H 2O →RCOHCOOH + NH3–RCHNH 2COOH + O2 →RCOCOOH + CO 2+ NH3（2）Nitrification•硝化反应是在好氧条件下，自养型的硝化菌将NH4+转化为NO2-和NO3-的过程。
第十章污废水深度处理和微污染水源预处理中微
第十章污废水深度处理和微污染水源 预处理中微
原理：
2KI=2CH3COOH→2CH3COOK+2HI 2HI+Ca(OCL)CL→CaCL2+2H2O+I2 I2+2Na2S2O3 →Na2S4O6+2NaI
第十章污废水深度处理 和微污染水源预处理中
微
2020/11/28
第十章污废水深度处理和微污染水源 预处理中微
第四节
饮用水的消毒与其微生物学效应
一、水消毒的重要性
o 水是生命之源； o 预防传染病； o 教学、生产、科研。
第十章污废水深度处理和微污染水源 预处理中微
二、饮水消毒的方法
法方
物理法
煮沸法 紫外线 超声波 γ射线
pH
HOCl
H+ + OCl-
pH
第十章污废水深度处理和微污染水源 预处理中微
2、氯化消毒原理
HOCl是小的中性分子，极易穿过细菌的细胞壁进入细 菌内部；同时HOCl是一种强氧化剂，氧化损害细胞膜， 致细胞膜通透性增加，细胞内蛋白质、DNA、RNA漏 出；它还干扰多种酶，如破坏磷酸葡萄糖脱氢酶巯基， 导致细菌死亡。破坏病毒核酸致其死亡。
第十章污废水深度处理和微污染水源 预处理中微
Cooling Water
Raw Water
Heat
Source
Treated Water
个人饮水消毒器材
个人饮水消毒器材
个人饮水消毒器材
第十章污废水深度处理和微污染水源 预处理中微
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、废水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理
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"。
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。
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。
10.3.6 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。
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。
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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• 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
4.多级活性污泥外加C源系统
进水
去C池 （厌氧或好氧）
沉淀池
硝化池 （好氧）
沉淀池
回流污泥
排泥
回流污泥
排泥
外加 C 源 N2
反硝化池
后去 C 池
出水 沉淀池
（缺氧）
（好氧）
活性污泥法典型工艺——A/O工艺 （Anoxic/Oxic System，缺氧/好氧工艺）
回流硝化液，为反硝化提供NO3-，NO2-
• 引起水体富营养化 P>0.02mg/L，N>0.3mg/L
• 增加给水处理的成本 水厂加氯消毒时，水体中少量氨会使加氯量成倍增加，此外，还 会使脱色、除臭除味的化学药剂量增加。
• 消耗水体中氧量 还原态氮排入水中会因硝化作用消耗水体大量的氧， 1molNH3+2molO2=1molNO3-
• 对人及生物都有毒害作用 饮用水中含氮主要是NO3- ，一般<1mg/L，量高时，可引起人类 疾病，另外，水中还有NO2-,可致癌。
• 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）
排泥 回流污泥
•
特 要 硝 N2求点 酸。曝：盐气去还时C原和间菌硝长利化，用在再活一将性个含污曝N泥O气内3池-源废中呼水进吸引行释入，放反先有硝去机化CC池、，中脱使，NN缺HO3氧3后-转状硝化态化成下，，
回流污泥
排泥
• 特点：与内C源系统相比，在反硝化池内通入 外加C源，但出水有机C高，需加后去C池。
3.多级活性污泥内C源系统
进水
去 C池 （厌氧或好氧）
沉淀池
硝化池 （好氧）
沉淀池
回流污泥 N2
反硝化池 （缺氧）
排泥
回流污泥
出水 沉淀池
排泥
回流污泥
排泥
• 特点：将污泥分成数级分隔开来，各级构筑物中生物 相对单一，除C、硝化、反硝化作用都较稳定，处理 效果好，建设费用高。
是在好氧、厌氧交替进行条件下的脱N工艺。
• 缺点：好氧池中反应完成时，水中有机C少，进入反硝化池中， 内源呼吸释放C时间长，量少，都不足以供反硝化所用。
因此，一般不用内C源提供有机C方法。
2.单级活性污泥外C源系统
外加 C源
进水
去 C 硝化池 （好氧）
N2
反硝化池 （缺氧）
后去 C 池
?
二沉池
出水
• 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、生物脱氮基本原理
• 二级出水中N去除率只有20%，大部分以NO3-N， NH3-N形式存在，
• 生物脱氮过程主要是通过硝化反硝化把NH3 NO2-
NO3- NO2-
N2
• 参与的细菌类群有三类：
好氧，同时耗NH3
• （一）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。
• 污水中，P以PO43-形式存在 • 厌氧时：聚磷菌体内多聚磷酸盐水解，产生大量能量，利
用水中乙酸盐，合成PHB，释放出PO43-）。
• 好氧时：大量繁殖，消耗PHB，逆浓度梯度过量吸磷，生成多聚
磷酸盐颗粒(即异染颗粒) 同时利用P合成核酸、ATP；
？ 降低pH值。 回流
去
废 水
C
反 沉淀池1
硝
化
(缺 氧)
缺氧活性污泥回流
好好 氧氧 脱硝 碳化
沉淀池 出水
好氧活性污泥回流
• 特点：
• 反硝化C源直接来源于原废水中有机物，不需 另加C源，不需后曝气池，节省费用。
四.影响因素
• （一）影响硝化作用因素 • 有机碳浓度
亚硝化、硝化细菌属无机营养型，而废水生物处理中 常有机碳化物含量多，故硝化不完全，缓慢。 • O2 硝化作用需氧量极高，硝化耗氧是有机物部分氧化耗 氧量3倍以上。 • pH 硝化细菌适宜中性偏碱性环境，最适pH7-7.5 • 温度 中温自养型，最适30度左右。
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。
自养好氧型微生物，需长时间培养才能繁殖到一
定量，所以硝化池水力停留时间一般较长。
三、生物脱氮基本流程 (主要介绍活性污泥法除N系统基本工艺流程)
• 与普通二级处理活性污泥法工艺相同，都可除C,但程度不同
• 普通二级处理 处理后水中仍有大量NH3-N存在。
• 脱N工艺
去C同时，NH3-N尽可能转化为NO2-,NO3-。
有机基质 产酸菌
厌氧区
乙酸 放P
聚P 聚磷菌
PHB 聚磷菌
大部分
好氧区
（P）去除
部分回流
水中P
做种过量吸 P
PHB
分解
聚P
O2 聚磷菌
核酸、ATP 聚磷菌
右。 • 二级处理：去除废水中可溶性有机物，一般用生化方法，COD
去除率70-90%，BOD5去除率90%，同时生成NO3-N，NH3-N， PO43-，SO42-等。 • 三级处理：是在二级处理后，进一步降解水中难溶有机物，去除 氮、磷等。 有时三级处理也称为深度处理，主要是指氮、磷的去除。
氮磷是生物重要营养来源，但若量过多，也会造成危害：
• (二)影响反硝化因素
• O2 O2抑制硝酸盐还原作用，反硝化池一般 DO<0.5mg/L。
• 温度 低于5度，高于40度，反应几乎停止。
• pH 最适7.5-9.2
• 碳源 废水中，BOD5:TN<3-5:1时，需投加碳源。
五、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。