(環(huán)境工程微生物學(xué))15微污染及深度處理

1、第十章 水的深度處理與微污染預(yù)處理,第一節(jié) 水的深度處理微生物學(xué),一、脫氮除磷 原因：氧的消耗，水體危害，富營(yíng)養(yǎng)化,動(dòng)物排泄物、洗滌劑、工業(yè)廢水,來(lái)源：P,亞硝酸鹽還原作用,亞硝酸鹽還原菌,亞硝態(tài)氮,硝酸鹽還原作用,硝酸鹽還原菌,硝化作用,亞硝酸氧化菌,亞硝化作用,氨氧化菌,氨化作用,異養(yǎng)菌,氨氮,有機(jī)氮,亞硝態(tài)氮,硝態(tài)氮,氮?dú)?厭氧、缺氧、好氧,好氧,厭氧、缺氧,生物脫氮,微生物脫氮工藝、原理及其微生物,A/O脫氮工藝,廢水,好氧脫碳,缺氧反硝化,沉淀池,好氧硝化,沉淀池1,好氧活性污泥回流,缺氧活性污泥回流,出水,回流,？,(一)微生物脫氮工藝 活性污泥法典型工藝A/O工藝（缺氧、好氧工藝

2、）,脫氮原理,缺氧反硝化 細(xì)菌：反硝化細(xì)菌（兼性厭氧菌） 反應(yīng)：NO3-N反硝化還原為N2，溢出水面釋放到大氣 碳源：原水中BOD 硝酸鹽來(lái)源：回流出水中的硝化產(chǎn)物,好氧脫碳硝化 脫碳氧化去除COD 脫碳菌好氧有機(jī)物呼吸的細(xì)菌，以有機(jī)物為碳源 硝化菌好氧氨鹽呼吸的細(xì)菌，以碳酸鹽為碳源 （NH4+NO2-NO3-),提問(wèn)：為什么先脫碳、后脫氮？,硝化菌的碳源是脫碳菌的代謝產(chǎn)物； 有機(jī)碳源豐富時(shí)，脫碳菌世代周期短生長(zhǎng)迅速 ； 硝化菌氧利用不足，生長(zhǎng)緩慢；,提問(wèn)：硝化脫氮時(shí)有時(shí)需要補(bǔ)堿（Na2CO3或NaOH)? 硝化作用消耗堿（NH4+、CO3-），水pH下降；補(bǔ)充碳源、升高pH 提問(wèn)：硝化菌世代

3、周期長(zhǎng)，容易從活性污泥系統(tǒng)中被洗掉，如何解決？ 掛生物膜或投加懸浮填料 定期投菌,硝化（兩步）過(guò)程,NO2-氧化菌,氨氧化菌,氨氧化菌的特性,亞硝酸氧化菌的特性,硝化微生物的特點(diǎn),多數(shù)屬專性化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)菌,生長(zhǎng)緩慢，平均代時(shí)在10h以上,屬專性好氧菌,硝化階段的運(yùn)行控制 1、泥齡：一般在5天以上 2、足夠的DO：高于脫碳的工藝 3、有機(jī)物含量不宜過(guò)高，BOD5在1520mg/L 4、適當(dāng)?shù)腍RT：高于脫碳的工藝 5、硝化作用pH下降，要添加碳酸氫鹽維持堿度 6、溫度：2530,異化性反硝化作用 即通常意義上的反硝化，指由硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，進(jìn)而逐步還原為氮?dú)獾倪^(guò)程,原水,缺氧池,好氧池,沉淀

4、池,出水,混合液回流,污泥回流,剩余污泥,A/O工藝,微生物脫氮工藝、原理及其微生物,A/O脫氮工藝,廢水,好氧脫碳,缺氧反硝化,沉淀池,好氧硝化,沉淀池1,好氧活性污泥回流,缺氧活性污泥回流,出水,回流,？,(一)微生物脫氮工藝 活性污泥法典型工藝A/O工藝（缺氧、好氧工藝）,1、DO： 對(duì)活性污泥系統(tǒng)，反硝化過(guò)程中混合液的溶解氧濃度應(yīng)控制在0.5mg/L以下，才能保持正常的反硝化速度； 而對(duì)于生物膜來(lái)說(shuō)，由于生物膜中氧的傳遞阻力較大，因而可允許較高的DO濃度。,影響反硝化的因素,影響反硝化的因素,2、回流比： 以A/O等前置反硝化工藝為例，系統(tǒng)的脫氮率（%） R混合液回流比、RW污泥回流比

5、。 若RW=60%，R=200%，則=72.2%。,實(shí)際運(yùn)行時(shí)混合液比常取為200300% 污泥回流比取50100%,3、C/N： 一般認(rèn)為BOD5/TKN大于46時(shí)，即認(rèn)為碳源充足。 亞硝酸鹽的反硝化實(shí)現(xiàn)短程硝化反硝化可節(jié)省近40%的碳源； 厭氧氨氧化勿需外加碳源。,影響反硝化的因素,4、溫度： 一般認(rèn)為反硝化作用可在1535之間進(jìn)行； 5、pH： 一般認(rèn)為反硝化作用pH范圍是7.07.5； 6、泥齡： 較長(zhǎng)的泥齡對(duì)硝化有利，但對(duì)反硝化不利。一般來(lái)說(shuō)，泥齡往往控制在6d以上，通常1015d。,影響反硝化的因素,傳統(tǒng)生物脫氮工藝,硝化（好氧）反硝化（厭氧） 外碳源？,去碳,硝化,反硝化,甲醇,

6、兩級(jí)濾池法工藝流程,好氧脫碳硝化濾池,進(jìn)水,厭氧反硝化 濾池,出水,甲醇,補(bǔ)充反硝化菌的碳源！,利用進(jìn)水中的BOD,生物脫氮工藝（A/O）,硝化（好氧）反硝化（厭氧）,生物除磷,常規(guī)二級(jí)生物處理中，微生物中含磷量為1.5%2.3%，排放剩余污泥的除磷率為10%30%。 “超量吸磷”,超量吸磷,經(jīng)過(guò)厭氧-好氧交替過(guò)程，微生物中含磷量可達(dá)3%7%，除磷率為80%90%，出水總磷低于1mg/l。 機(jī)理：“聚磷菌”,聚磷菌-厭氧區(qū),厭氧區(qū)微生物處于所謂的“厭氧壓抑”狀態(tài)，PAOS利用進(jìn)水或發(fā)酵產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸（VFAS）和胞內(nèi)糖原蓄積聚-羥基丁酸（PHB），同時(shí)將細(xì)胞內(nèi)的聚磷（poly-p）釋放以提

7、供ATP；,聚磷菌-好氧區(qū),好氧相，蓄積的PHB作為能力提供者，使PAOS從環(huán)境中吸取磷酸鹽以合成poly-p，相對(duì)于正常細(xì)胞磷含量（1-3%），聚磷菌的吸磷量可以達(dá)到12%，最終通過(guò)排放含聚磷菌的剩余污泥實(shí)現(xiàn)除磷目的。,聚磷菌,由好氧、兼氧、厭氧細(xì)菌組成 不動(dòng)桿菌占主要,微生物除磷原理、工藝及其微生物,（BOD：N：P）100：5：1微生物除碳的同時(shí)吸收磷元素用以合成細(xì)胞物質(zhì)和合成ATP等，但只去除污水中約19左右的磷。某些高含磷廢水中殘留的磷還相當(dāng)高，故需用除磷工藝處理。 1微生物除磷原理 依靠聚磷菌（兼性厭氧菌）聚磷，再?gòu)乃谐ミ@些細(xì)菌。,好氧時(shí)：大量繁殖（消耗好氧狀態(tài)能源聚-羥基丁二

8、酸（PHB），逆濃度梯度過(guò)量吸磷（貯備厭氧狀態(tài)能源多聚磷酸鹽顆粒(即異染顆粒) ）； 厭氧時(shí)：正相反不繁殖，釋放磷酸鹽于體外（產(chǎn)生能量供其儲(chǔ)備消耗好氧狀態(tài)能源PHB）。,大部分 （P）去除,2工藝簡(jiǎn)介,常見(jiàn)的脫磷工藝如下圖所示,進(jìn)水,厭氧放磷,好氧聚磷,出水,部分污泥回流接種,剩余污泥處理,沉淀脫磷,生物除磷工藝,A/O工藝,生物脫氮除磷組合工藝,A2/O工藝,第二節(jié) 微污染水的處理微生物學(xué),1、微污染水源水 受到有機(jī)物、氨氮、磷及有毒污染物較低程度污染的水源水。 2、微污染預(yù)處理工藝 生物膜法：生物濾池、接觸氧化、流化床等具填料設(shè)備和工藝 3、微污染預(yù)處理的對(duì)象 有機(jī)物、氨氮、藻類分泌物等,

9、4、流程 預(yù)處理混凝沉淀砂濾消毒儲(chǔ)存管網(wǎng) 5、預(yù)處理運(yùn)行條件 微生物：種類要豐富 有機(jī)物（供氫體）：保證反硝化需要的碳源 溶解氧：4mg/L以上滿足氧化有機(jī)物和硝化 溫度和pH：25左右， pH 69 處理效率：有機(jī)物1030%，氨氮75%以上,第三節(jié) 飲用水消毒,1、消毒的意義 防止來(lái)自生活污水和醫(yī)院廢水?dāng)y帶病原微生物進(jìn)入環(huán)境和人體，引起疾病。,2、消毒的方法 煮沸法： 直接快速破壞病原微生物蛋白質(zhì)，不可逆變性,加氯消毒 液氯、漂白粉、氯胺等，劑量為0.51mg/l “三致”物質(zhì)的形成 醫(yī)院污水：余氯大于4mg/l，接觸時(shí)間大于1h 飲用水：末梢余氯大于0.05mg/l，接觸時(shí)間大于30min 原理：形成HOCl，破壞細(xì)胞膜，與蛋白結(jié)合 二氧化氯高級(jí)氧化,臭氧消毒 設(shè)備為臭氧發(fā)生器，產(chǎn)生濃度4g/l，半衰期很短 首先消除有機(jī)物，然后殺菌