13哈工大考研 污染控制微生物本科课堂讲义

水体富营养化
富营养化水体中的常见藻类
水华鱼星藻（Anabaena flos-aqua）铜色微囊藻 水华鱼星藻（ ） （Microcystis aeruginosa）、水华束丝藻 ）、水华束丝藻 ）、 （Aphanizomenon flos-aqua）、居氏腔球藻 ）、居氏腔球藻 ）、 （Coelosphaerium kuetzingianum）、细针胶刺藻 ）、细针胶刺藻 ）、 （Glowotrichia echinulata） 、泡沫节球藻（Nodularia ） 泡沫节球藻（ spmigena） ） 在海岸或海湾中，引起“赤潮”的藻类主要是甲藻， 在海岸或海湾中，引起“赤潮”的藻类主要是甲藻， 如角藻属 ）、环沟藻属 环沟藻属（ 如角藻属（Ceratium ）、环沟藻属（Gymnodinium）、 ）、 膝沟藻属（ ）。 膝沟藻属（Gonyaulax）。 ）。
污染控制微生物学
第十三章 水体的富 营养化和氮磷的去除
水体富营养化
水体富营养化现象（ 水体富营养化现象（ eutrophication）是水 ） 体中含有丰富的溶解性营养盐类（主要是NH3-N、 体中含有丰富的溶解性营养盐类（主要是 NO3-N、NO2-N、PO4-P ），使水中藻类等浮游生 ），使水中藻类等浮游生 物大量生长繁殖， 物大量生长繁殖，而后引起异养微生物旺盛代 谢活动，耗尽了水体中的溶解氧（ 谢活动，耗尽了水体中的溶解氧（dissolved oxygen ），使水体变质，从而破坏了水体中的 ），使水体变质 使水体变质， 生态平衡现象。 生态平衡现象。
水体富营养化
富营养化产生的原因
有机的和无机的氮、磷物质， 有机的和无机的氮、磷物质，经常不 断地流入水体， 断地流入水体，给水体中带来了藻类生长 所需要的营养物质。此外， 所需要的营养物质。此外，水体内部的有 机体， 机体，如水生动植物的遗体及它们的代谢 产物， 产物，经水中好氧性微生物分解亦可作为 藻类的营养。 藻类的营养。
生 物 除 磷
生物除磷的基本工艺流程
（一）An/O法 法 该工艺主要通过排除富含磷的剩余污泥达 到除磷的目的。其主要特点是工艺流程简单， 到除磷的目的。其主要特点是工艺流程简单， 不需投药，运行费和建设费少。 不需投药，运行费和建设费少。缺点是除磷效 率低，去除率为75％左右， 值较高时， 率低，去除率为 ％左右，当P/BOD值较高时， 值较高时 难以达到排放要求。 难以达到排放要求。
生物除磷的基本原理
生物除磷原理就是利用所谓聚磷菌在好氧 条件下可过量吸磷， 条件下可过量吸磷，即水中磷富集于活性污泥 而在厌氧条件下活性污泥中磷可释放， 中；而在厌氧条件下活性污泥中磷可释放，即 磷主要存在于上清液中， 磷主要存在于上清液中，从而分别通过聚磷剩 余活性污泥排放和含磷上清液排降使磷脱离处 理系统，达到生物除磷的目的。此外， 理系统，达到生物除磷的目的。此外，在生物 除磷过程中BOD亦得到分解。 亦得到分解。 除磷过程中 亦得到分解
水体富营养化
控制水体富营养化的措施与方法 控制水体富营养化的措施与方法
化学药剂控制 生物学控制 生物学控制 搅动水层 对二级生化处理的排出水进行脱氮和除磷 对二级生化处理的排出水进行脱氮和除磷 采收藻类，综合利用 采收藻类，综合利用
水体富营养化
评价水体富营养化的指标
测定水域中光合作用强度与呼吸作用强度之比 测定水域中光合作用强度与呼吸作用强度之比 测定藻类生产潜在能力（ 测定藻类生产潜在能力（AGP） ） 白瓶法测定光合作用产氧能力 黑-白瓶法测定光合作用产氧能力 白瓶法测定光合作用产氧能力 其它评价富营养化的方法
生 物 脱 氮
活性污泥法系统
１．单级活性污泥内碳源系统
生 物 脱 氮
活性污泥法系统
3.多级活性污泥内碳源系统 多级活性污泥内碳源系统 4.多级活性污泥外加碳源系统 多级活性污泥外加碳源系统
生 物 脱 氮
生物脱氮的基本流程 生物脱氮的基本流程
生物膜法系统 是利用介质上生长的生物膜来去碳、硝化和反硝化。 是利用介质上生长的生物膜来去碳、硝化和反硝化。可 采用的生物膜法主要有生物滤池、淹没式生物膜法、 采用的生物膜法主要有生物滤池、淹没式生物膜法、生物转 盘和生物流化床等。 盘和生物流化床等。这个系统的工艺流程与活性污泥法基本 相同。 相同。 目前研究认为，在生物转盘中， 目前研究认为，在生物转盘中，氧气很难渗透到生物膜 最深处。因此，生物膜的深层厌氧层部分常存在反硝化细菌。 最深处。因此，生物膜的深层厌氧层部分常存在反硝化细菌。 所以，即使单级的生物转盘，亦可完成BOD氧化、硝化和 氧化、 所以，即使单级的生物转盘，亦可完成 氧化 反硝化过程，达到脱氮的目的。 反硝化过程，达到脱氮的目的。
生 物 脱 氮
或延长曝气时间， 行，或延长曝气时间，并保证曝气池中有足够 的溶解氧量，以满足硝化细菌将NH3氧化生成硝酸 的溶解氧量，以满足硝化细菌将 盐的条件。 盐的条件。 大多数反硝化细菌是异养的兼性厌氧细菌， 大多数反硝化细菌是异养的兼性厌氧细菌，它利 用各种各样的有机物作为反硝化化过程中的电子供 包括碳水化合物、有机酸类、醇类、烷烃类、 体，包括碳水化合物、有机酸类、醇类、烷烃类、 苯酸盐类和其它的苯衍生物等。 苯酸盐类和其它的苯衍生物等。生成的氮气可从水 中逸出，达到了脱氮目的。 中逸出，达到了脱氮目的。 能量 C6H1206＋4NO3-→6CO2＋6H20＋2N2＋能量 ＋
水体富营养化
水体富营养化
富营养化的危害
一旦水体受到污染而呈现富营养状态时， 一旦水体受到污染而呈现富营养状态时， 水体的某些种类的生物明显减少， 水体的某些种类的生物明显减少，而另外 一些生物种类则显著增加。这种生物种类 一些生物种类则显著增加。 演替会导致水生生物的稳定性和多样性降 破坏水体生态平衡。 低，破坏水体生态平衡。 许多产生水华和赤潮的藻类能产生毒素， 许多产生水华和赤潮的藻类能产生毒素， 不仅危害水生动物， 不仅危害水生动物，而且对人类健康及牲 畜和禽类等也会产生严重的毒害作用。 畜和禽类等也会产生严重的毒害作用。

生 物 脱 氮
影响脱氮作用的环境因素
影响硝化作用的因素
1．有机碳浓度对硝化作用的影响 ． 2．氧对硝化作用的影响 ． 3．pH值 ． 值 4．温度 ．温度
生 物 脱 氮
影响反硝化作用的因素
1．氧气 ．
2．温度 ． 3．pH值 ． 值 4．毒物 ． 5．碳源及其浓度 ．
生 物 除 磷

生 物 脱 氮处理系统 处理系统 处理系统 Anoxicc/oxic syste简称 简称A/O系统，是在二级生化处理 系统， 简称 系统 的基础上又引进的缺氧段的工艺。A/O系统采取内部污水和 的基础上又引进的缺氧段的工艺。 系统采取内部污水和 污泥循环，同时具有脱氮除磷和去除BOD的污水处理新方 污泥循环，同时具有脱氮除磷和去除 的污水处理新方 法。 其流程为进水首先通过厌氧（或缺氧） 并在厌（ 其流程为进水首先通过厌氧（或缺氧）池，并在厌（缺） 氧池内与回流硝化液和回流污泥完全混合。 氧池内与回流硝化液和回流污泥完全混合。经过一段时间 的厌氧分解，去除一部分BOD，并将回流的硝化液中 的厌氧分解，去除一部分 ，并将回流的硝化液中NO-3 转化为N －N转化为 2。厌（缺）氧池处理的水引入好氧池进行有机 转化为 物的彻底氧化，并进行硝化作用。可见， 物的彻底氧化，并进行硝化作用。可见，反硝化的碳源直 接来源于原污水中的有机化合物， 接来源于原污水中的有机化合物，而NO-3－N是通过硝化池 是通过硝化池 中硝化液回流来提供。这种方法具有流程简单、 中硝化液回流来提供。这种方法具有流程简单、不用外加 碳源和后曝气池等特点，基建费和运行费均较低。 碳源和后曝气池等特点，基建费和运行费均较低。
生 物 脱 氮
水体中氮化物的危害
造成水体富营养化现象 增加给水处理的成本 消耗水体中氧量 对人及生物具有毒害作用
生 物 脱 氮
生物脱氮的基本原理
生物脱氮过程主要参与的细菌有三个类群： 生物脱氮过程主要参与的细菌有三个类群：氨 化细菌，进行有机氮化合物的脱氨基作用， 化细菌，进行有机氮化合物的脱氨基作用，生成 NH3；亚硝化和硝化细菌，将NH3转化为 亚硝化和硝化细菌， 转化为NO2和NO3； 反硝化细菌， 转化为N 反硝化细菌，将NO2-、NO3-转化为N2。硝化作用过 程的程度往往是生物脱氮的关键， 程的程度往往是生物脱氮的关键，是生物脱氮必须 经过的步骤。 经过的步骤。 在污水生化处理工程系统中，为了达到硝化目的， 在污水生化处理工程系统中，为了达到硝化目的， 必须保证以下运行条件： 必须保证以下运行条件：有机物浓度很低和溶解氧 充足。所以， 充足。所以，实际运行中一般可采用低负荷运
水体富营养化
水体形成富营养化的指标是： 水体形成富营养化的指标是：水体 中含氮量大于0.2-0.3 mg/L ，含磷量大于 中含氮量大于 0.01~0.02mg/L ，生化需氧量（BOD5 ） 生化需氧量（ 大于10mg/L。在pH值7~9的淡水中细菌 大于 。 值 的淡水中细菌 总数达到105个／ml，标志藻类生长的叶 总数达到 个 ， 绿素a大于 ／L。 大于10g／ 。 绿素 大于
生 物 除 磷
影响生物除磷的主要因素
溶解氧 NO3- －N浓度 浓度 浓度 BOD5/TP值 值
思 考 题
1.怎样判断是否为富营养化水体 怎样判断是否为富营养化水体? 怎样判断是否为富营养化水体 2.水体富营养化产生的原因、危害和防治措施。 水体富营养化产生的原因、危害和防治措施。 水体富营养化产生的原因 3.生物脱氮的基本原理和主要的工艺。 生物脱氮的基本原理和主要的工艺。 生物脱氮的基本原理和主要的工艺 4.生物除磷的基本原理和主要的工艺。 生物除磷的基本原理和主要的工艺。 生物除磷的基本原理和主要的工艺
生 物 除 磷
生物除磷的基本工艺流程
（二）弗斯特里普除磷工艺 该工艺不但可通过排除含磷的剩余污泥达 到除磷的目的， 到除磷的目的，还可利用活性污泥在厌氧池中 将磷释放于上清液中， 将磷释放于上清液中，通过去除上清液中的磷 而达到除磷的目的。 而达到除磷的目的。上清液中的磷可通过化学 除磷方法去除。 除磷方法去除。