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
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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：
• 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。
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
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。
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。
• （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；
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-
• 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
Hale Waihona Puke BaiduN2
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，，
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
• (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。
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
• 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
？ 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。
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：
• 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。
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
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。
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。
• （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；
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-
• 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
Hale Waihona Puke BaiduN2
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，，
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
• (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。
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
• 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
？ 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。