廢水生物處理

第四講

廢水生物處理工程一廢水處理中的幾個(gè)概念二廢水的好氧生物處理三廢水的厭氧生物處理微生物的脫氮除磷用生物法處理廢水對(duì)水質(zhì)的要求主要內(nèi)容1廢水生物處理法：利用微生物處理廢水的方法。根據(jù)對(duì)氧氣的要求好氧生物處理厭氧生物處理生物處理單元：處理廢水的微生物處理構(gòu)筑物處理系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)：生物與生物、生物與非生物（環(huán)境）之間的相互關(guān)系。各類(lèi)處理系統(tǒng)中的微生物都為混合培養(yǎng)的微生物系統(tǒng)，一廢水生物處理中的一些概念2二廢水的好氧生物處理1概念：

在有氧的條件下借好氧微生物的作用處理廢水。又叫廢水生物處理。廢水中有機(jī)物好氧微生物無(wú)機(jī)物，隨水排出微生物細(xì)胞物質(zhì)有機(jī)物充足微生物增多有機(jī)物少菌體死亡與廢水分離O2通過(guò)物理凝聚作用在沉淀池中沉淀下來(lái)。（一）廢水的好氧生物處理概述32廢水好氧生物處理作用對(duì)象●溶解的有機(jī)物——直接滲入細(xì)胞內(nèi)被吸收●固體的、膠體的有機(jī)物——間接吸收

附在菌體外，由細(xì)菌所分泌的胞外酶分解為溶解性物質(zhì)，滲入細(xì)胞。3廢水好氧生物處理的優(yōu)缺點(diǎn)

●優(yōu)點(diǎn)：無(wú)臭氣、時(shí)間短。條件適宜可除去BOD580～90％

●缺點(diǎn)：設(shè)備復(fù)雜4廢水好氧生物處理的方法

活性污泥法★、生物膜法★（生物濾池法、生物轉(zhuǎn)盤(pán)法）

氧化塘（生物塘）法、污水灌溉。4什么是活性污泥？活性污泥中起主要作用的是什么物質(zhì)？？曝氣池中形成的污泥（土壤微生物群）！菌膠團(tuán)！活性污泥法是一種應(yīng)用最廣的廢水好氧生物處理技術(shù)（二）好氧活性污泥法中的微生物51什么是好氧活性污泥好氧活性污泥是在曝氣狀態(tài)下由多種多樣的好氧微生物和兼性厭氧微生物(兼有少量的厭氧微生物)與污(廢)水中有機(jī)的和無(wú)機(jī)固體物混凝交織在一起，形成的絮狀體或稱(chēng)絨粒。活性污泥的形成是一種自然現(xiàn)象。例如，如果向一桶含糞便污水中不斷地加入空氣，并持續(xù)維持水中的溶解氧，那么經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，就會(huì)產(chǎn)生褐色絮花狀的泥粒，在顯微鏡下會(huì)看到，污泥里充滿(mǎn)了各種各樣的微生物，這就是典型的好氧活性污泥。微生物在設(shè)備中呈懸浮狀態(tài)62好氧活性污泥的組成和性質(zhì)（1）．組成好氧微生物和兼性厭氧微生物(兼有少量的厭氧微生物)與其上吸附的有機(jī)的和無(wú)機(jī)的固體雜質(zhì)組成。（2）．好氧活性污泥的性質(zhì)顏色以棕褐色為佳黑色說(shuō)明厭氧、白色說(shuō)明無(wú)機(jī)物過(guò)多含水率在99％左右密度為1．002~1．006大小為0．02~0．2mm

比表面積為20~100cm2／ml之間弱酸性(pH約為6．7)

當(dāng)進(jìn)水改變時(shí)，對(duì)進(jìn)水pH的變化有一定的承受能力。73．好氧活性污泥中的微生物群落中心是能起絮凝作用的細(xì)菌形成的菌膠團(tuán)，在其上生長(zhǎng)著其他微生物。如酵母菌、霉菌、放線菌、藻類(lèi)、原生動(dòng)物和某些微型后生動(dòng)物(輪蟲(chóng)及線蟲(chóng)等)。A．菌膠團(tuán)在微生物學(xué)領(lǐng)域里，將動(dòng)膠菌屬形成的細(xì)菌團(tuán)塊稱(chēng)為菌膠團(tuán)。在水處理工程領(lǐng)域內(nèi)，則將所有具有莢膜或粘液的絮凝性細(xì)菌互相絮凝聚集成的菌膠團(tuán)塊都稱(chēng)為菌膠團(tuán)。8提問(wèn)：菌膠團(tuán)有哪些功能？①吸附和氧化分解有機(jī)物；

菌膠團(tuán)是細(xì)菌的存在形式，細(xì)菌占到活性污泥中微生物總量的99%,有107~108個(gè)/ml，他們是生物處理的主力軍，一旦菌膠團(tuán)受到各種因素的影響和破壞，則活性污泥法對(duì)有機(jī)物去除率明顯下降，甚至無(wú)去除能力。②菌膠團(tuán)對(duì)有機(jī)物的吸附和分解，為原生動(dòng)物和微型后生動(dòng)物提供了良好的生存環(huán)境；

例如菌膠團(tuán)本身為原生動(dòng)物、微型后生動(dòng)物提供附著場(chǎng)所；菌膠團(tuán)中的細(xì)菌可以去除毒物、自身作為動(dòng)物食料。a.菌膠團(tuán)的功能為什么細(xì)菌會(huì)形成菌膠團(tuán)？？9①粘性多糖的粘著作用很多細(xì)菌莢膜相互間粘著時(shí)就會(huì)形成一個(gè)由許多細(xì)菌共有的大莢膜，當(dāng)細(xì)菌進(jìn)入壯年后，細(xì)菌分泌的的粘稠多糖聚合物增多，更加速了細(xì)菌大莢膜的增大，這樣就形成了菌膠團(tuán)的雛形。b.菌膠團(tuán)的形成機(jī)理②纖維素性質(zhì)多糖的勾連作用將菌膠團(tuán)置于電子顯微鏡下觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)，在大莢膜增大的同時(shí)，在其外側(cè)出現(xiàn)了許多類(lèi)似于纖維素網(wǎng)狀的物質(zhì)，據(jù)分析這些物質(zhì)的成分也是多糖，如圖所示活性污泥菌膠團(tuán)外的纖維絲電鏡照片10提問(wèn)：這些纖維素從何而來(lái)？

細(xì)菌的胞外分泌物③原生動(dòng)物分泌的胞外粘液的粘著作用；

實(shí)驗(yàn)證明小口鐘蟲(chóng)、累枝蟲(chóng)和尾草履蟲(chóng)等纖毛蟲(chóng)能分泌一些促進(jìn)凝聚的糖類(lèi)，在促進(jìn)自身粘附在活性污泥上的同時(shí)，加速菌膠團(tuán)的進(jìn)一步增大；小口鐘蟲(chóng)11c.菌膠團(tuán)中的細(xì)菌菌膠團(tuán)中的細(xì)菌來(lái)源于土壤、水。它們多數(shù)是革蘭氏陰性菌，如動(dòng)膠菌屬和叢毛單胞菌屬，它們可占70％，生活污水好氧處理時(shí)菌膠團(tuán)中的主要細(xì)菌見(jiàn)下表

工業(yè)廢水處理中的菌膠團(tuán)細(xì)菌組成與之類(lèi)似，但優(yōu)勢(shì)菌主要是對(duì)特定工業(yè)廢物起主要降解作用的細(xì)菌12B．活性污泥中的其它微生物在菌膠團(tuán)上層居住的是放線菌、真菌及原生動(dòng)物、后生動(dòng)物。它們的數(shù)量相比較細(xì)菌而言要少得多，通常包括少量的球衣菌、諾卡氏菌、發(fā)硫菌、頭孢霉、地霉菌、酵母菌等，以及原生動(dòng)物中的鐘蟲(chóng)、蓋纖蟲(chóng)、等枝蟲(chóng)、草履蟲(chóng)和原生動(dòng)物中的輪蟲(chóng)。這些微生物與菌膠團(tuán)細(xì)菌構(gòu)成了穩(wěn)定的生態(tài)體系，它們之間存在著復(fù)雜的相互關(guān)系，它們的種類(lèi)、數(shù)量隨營(yíng)養(yǎng)條件(廢水種類(lèi)、化學(xué)組成、濃度)、溫度、供氧、pH等環(huán)境條件改變也在不停的發(fā)生著變化?；钚晕勰嘣鷦?dòng)物13(三)好氧活性污泥凈化廢水的作用機(jī)理好氧活性污泥的凈化作用機(jī)理見(jiàn)下圖好氧活性污泥吸附和降解用框圖表示見(jiàn)下圖1415后處理生物處理（二級(jí)處理）化學(xué)營(yíng)養(yǎng)物曝氣池沉淀池污泥回流凈水外排預(yù)處理

（一級(jí)處理）污泥及余渣消化罐16活性污泥的優(yōu)勢(shì)：（1）可以連續(xù)反復(fù)使用好氧活性污泥由于是由有生命的微生物組成，能自我繁殖，且易于分離，而化學(xué)藥劑只能一次使用，故活性污泥比化學(xué)混凝劑優(yōu)越。（2）可以降解水中的溶解性有機(jī)物，這也是物理化學(xué)方法難以做到的。泥水分離良好，出水清澈17(四)好氧活性污泥運(yùn)行中微生物造成的問(wèn)題常見(jiàn)故障：二次沉淀池中固液分離（泥水分離）出現(xiàn)問(wèn)題。起因：污泥絮狀體的結(jié)構(gòu)不正常。正常的絮狀體的結(jié)構(gòu)有兩類(lèi)：微結(jié)構(gòu)：直徑<75um，易破碎。宏結(jié)構(gòu)：微生物凝聚在絲狀微生物周?chē)^大不規(guī)則。18

絮體不穩(wěn)定、破裂細(xì)菌不凝聚，為游離個(gè)體。原因：■低溶氧、低pH值現(xiàn)象：污泥在沉淀池中呈懸浮狀，高濃度地隨水流流出。由“硬”洗滌劑的使用而引起諾卡氏菌屬的絲狀微生物超量生長(zhǎng)，氣泡又附著在諾卡氏菌的菌體上?！鰷囟?gt;18℃，長(zhǎng)泥齡（>9天）利于該菌生長(zhǎng)。

微結(jié)構(gòu)絮體造成

A不凝聚

B起泡沫（厚、棕色泡沫）■在過(guò)度曝氣時(shí)，紊流剪切絮塊成碎塊。19概念：活性污泥的性能發(fā)生變化，絮塊漂浮水面，比重減輕，隨著水流而排出。該異?，F(xiàn)象稱(chēng)之。由絲狀細(xì)菌和其它絲狀微生物大量增殖引起。造成的結(jié)果：稀薄污泥回流至曝氣池。

出水BOD5升高。

C污泥膨脹20◆BOD;N及BOD:P很高，特別N不足（BOD:N:P=100:5:1)◆進(jìn)水中低分子碳水化合物過(guò)多◆水溫低◆溶氧低◆低pH◆重金屬等有毒物流入多?！粽{(diào)節(jié)水的酸堿度◆將沉淀污泥和消化污泥攪拌混合◆添加鐵鹽（FeCl25~50mg/L)、鋁鹽(10~100mg/L)、氯(10~20mg/L、H2O2)(40~200mg/L），前兩者連續(xù)添加，后兩者間歇添加?！魧?duì)回流污泥在曝氣。產(chǎn)生原因：防止措施：21（五）生物濾池中的微生物（生物膜法）包括：生物濾池（以此為例）生物轉(zhuǎn)盤(pán)生物接觸氧化法生物流化床生物膜法又稱(chēng)固定膜法。主要去除廢水中溶解的和膠體的有機(jī)污染物。微生物為附著型221生物濾池的結(jié)構(gòu)三個(gè)主要部分濾床布水系統(tǒng)排水系統(tǒng)池體濾料生物濾池的結(jié)構(gòu)圖1旋轉(zhuǎn)布水器2濾料3集水溝4總排水溝5滲水裝置23

濾料濾料是生物膜賴(lài)以生存的載體。濾料應(yīng)具備以下特性：

（1）能為微生物的棲息提供大量的表面積。（2）能使廢水以液膜狀均勻分布在其表面。

（3）有足夠大的孔隙率，使生物膜能隨水通過(guò)孔隙流到池底。保證有良好的通風(fēng)。

（4）適合于生物膜的形成與黏附

（5）有較好的機(jī)械強(qiáng)度，不易變形與破碎。濾料的材料：碎石、卵石、爐渣。

近年使用塑料濾料（聚氯乙稀、聚苯乙烯）1生物濾池的結(jié)構(gòu)24

布水系統(tǒng)作用是將廢水均勻地噴灑在濾料上。

排水系統(tǒng)濾床底部，作用是收集。排出處理后的廢水保證濾池通風(fēng)。旋轉(zhuǎn)布水器示意圖1生物濾池的結(jié)構(gòu)252生物濾池工作的基本原理在濾池內(nèi)設(shè)置固定的濾料，當(dāng)廢水自上而下濾過(guò)時(shí)，由于廢水不斷與濾料接觸，微生物在濾料表面繁殖，逐漸形成生物膜。生物膜是由多種微生物組成的一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。當(dāng)生物膜形成并達(dá)到一定厚度時(shí)，氧就無(wú)法透入生物膜內(nèi)層，造成內(nèi)層的厭氧狀態(tài)，使生物膜的附著力減弱。此時(shí)，在水流的沖刷下，生物膜開(kāi)始脫落。隨后在濾料上又會(huì)生長(zhǎng)新的生物膜。如此循環(huán)往復(fù)，廢水流經(jīng)生物膜后得以?xún)艋?。生物濾池的結(jié)構(gòu)圖263什么是生物膜？微生物在濾料表面繁殖形成的膜狀結(jié)構(gòu)。是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)由兩部分組成附著生物體液膜好氧微生物（膜外層）厭氧微生物（接觸濾料）附著水層流動(dòng)水層膜內(nèi)生物不停挖洞，膜多孔。大量有機(jī)物在好氧區(qū)被分解。厭氧區(qū)增厚使膜脫落，新膜形成濾料274生物濾池中的微生物污水中含有生物膜所需的各種微生物。夏季2～4周形成生物膜。冬季需2個(gè)月。

細(xì)菌：多數(shù)為G-，能形成菌膠團(tuán)。無(wú)色桿菌、黃桿菌、極毛桿菌、球衣細(xì)菌、貝氏硫桿菌真菌：鐮刀菌、青霉、毛霉、地霉、多種酵母菌

藻類(lèi)：小球藻、藍(lán)藻、綠藻（僅在濾池表面）

原生動(dòng)物：鐘蟲(chóng)、蓋纖蟲(chóng)、等枝蟲(chóng)、草履蟲(chóng)

后生動(dòng)物：輪蟲(chóng)、線蟲(chóng)。28（六）好氧生物處理技術(shù)進(jìn)展1活性污泥系統(tǒng)的進(jìn)展（1）氧化溝

又稱(chēng)循環(huán)曝氣池，是活性污泥法的一種變形。荷蘭衛(wèi)生工程研究所于20世紀(jì)50年代研制開(kāi)發(fā)的。

第一座氧化溝是1954年由巴斯維爾（Pasveer）設(shè)計(jì)并投入運(yùn)行。一般主要用于日處理水量在5000m3以下的城市廢水和有機(jī)廢水。優(yōu)點(diǎn)：▲對(duì)水溫、水質(zhì)、水量的變動(dòng)有較強(qiáng)適應(yīng)性。

▲產(chǎn)泥量低，排泥量少。

▲充分曝氣處理，水質(zhì)良好。29原廢水格柵沉砂池氧化溝回流污泥處理水二次沉淀池以氧化溝為單元的廢水處理流程氧化溝的平面圖301活性污泥系統(tǒng)的進(jìn)展（2）AB法廢水處理工藝又叫吸附－生物降解（AdsorptionBiodegradation）工藝的簡(jiǎn)稱(chēng)。德國(guó)20世紀(jì)70年代中期開(kāi)創(chuàng)的。格柵沉砂池中間沉淀池吸附池曝氣池二次沉淀池預(yù)處理段A段B段回流污泥回流污泥AB法廢水處理工藝流程原廢水處理水312生物膜法的進(jìn)展——生物流化床20世紀(jì)70年代開(kāi)發(fā)出的一種新型生物膜法廢水處理構(gòu)筑物。采用相對(duì)密度>1的細(xì)小惰性顆粒（砂、焦炭、陶粒、活性炭等）為載體，微生物生長(zhǎng)于載體表面形成生物膜，廢水（先經(jīng)充氧或在床內(nèi)充氧）自下向上流動(dòng)，使載體處于流化狀態(tài)，其上附著的生物膜可與載體、廢水充分接觸。流化床內(nèi)生物固體濃度很高，氧和有機(jī)物的傳遞效率也高。高效。生物流化床示意圖載體（六）好氧生物處理技術(shù)進(jìn)展32兩項(xiàng)生物流化床工藝載體33三廢水的厭氧生物處理（一）厭氧生物處理的基本原理及參加的微生物（二）厭氧微生物群體間的關(guān)系（三）

厭氧生物處理的影響因素（四）

厭氧法處理廢水的特征（五）厭氧法處理廢水的應(yīng)用34（一）厭氧生物處理的基本原理及參加的微生物廢水的厭氧生物處理：

在無(wú)氧的條件下，借多種厭氧微生物的作用處理廢水。又叫厭氧消化。1881年法國(guó)報(bào)道了羅伊斯.莫拉斯（LouisMouras）發(fā)明的“自動(dòng)凈化器”。開(kāi)始了利用厭氧消化處理廢水的歷史。至今已100多年。351979年布利安特（Bryant）等人提出厭氧消化的三階段4類(lèi)群理論?！l(fā)酵細(xì)菌作用階段（水解發(fā)酵階段）▲產(chǎn)醋酸細(xì)菌作用階段（產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸階段）▲產(chǎn)甲烷階段36三階段4類(lèi)群理論1發(fā)酵細(xì)菌作用階段碳水化合物蛋白質(zhì)類(lèi)脂（1）原理：胞外酶單糖氨基酸脂肪酸發(fā)酵醇低級(jí)脂肪酸（2）參加的微生物：發(fā)酵細(xì)菌群梭菌屬（Clostridium)丁酸弧菌屬（Butyrivibrio）擬桿菌屬（Bacteroides)大多專(zhuān)性厭氧；適宜pH4.5～8（3）特性372產(chǎn)醋酸細(xì)菌作用階段

上階段產(chǎn)物（丙酸、丁酸、醇等）醋酸、甲胺CO2、H2（1）原理（2）參加的微生物產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌群同型產(chǎn)乙酸細(xì)菌群互營(yíng)單胞菌屬互營(yíng)桿菌屬梭菌屬暗桿菌屬絕對(duì)厭氧菌獲兼性厭氧菌；適宜pH4.5～8三階段4類(lèi)群理論（3）特性：383產(chǎn)甲烷細(xì)菌作用階段（厭氧消化的控制階段）（1）原理H2、CO2、CH3COOHCH3NH2、CH3OHCH4（2）參加的微生物產(chǎn)甲烷細(xì)菌群產(chǎn)甲烷桿菌屬產(chǎn)甲烷短桿菌屬產(chǎn)甲烷球菌屬▲嚴(yán)格厭氧菌▲中溫菌對(duì)溫度敏感▲pH適宜6.8~7.2▲增殖速率慢三階段4類(lèi)群理論（3）特性：39厭氧消化三階段四類(lèi)群廢水中有機(jī)物脂肪酸（丙酸、丁酸）、醇類(lèi)乙酸H2+CO2發(fā)酵性細(xì)菌Ⅰ產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌Ⅱ同型產(chǎn)乙酸細(xì)菌產(chǎn)甲烷細(xì)菌CH4Ⅲ40不產(chǎn)甲烷細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌相互依賴(lài)、相互制約。表現(xiàn)在：1

不產(chǎn)甲烷細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌提供生長(zhǎng)和產(chǎn)甲烷所需的的基質(zhì)。

不產(chǎn)甲烷細(xì)菌的產(chǎn)物氫、二氧化碳、乙酸提供給產(chǎn)甲烷細(xì)菌。產(chǎn)甲烷細(xì)菌為厭氧環(huán)境有機(jī)物分解食物鏈最后環(huán)節(jié)。2不產(chǎn)甲烷細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌創(chuàng)造適宜的氧化還原條件。

厭氧發(fā)酵初期的加料等帶入的空氣中的氧被不產(chǎn)甲烷細(xì)菌的代謝所利用，使發(fā)酵液的氧化還原電位不斷下降（氧減少），為產(chǎn)甲烷細(xì)菌提供生長(zhǎng)條件。（二）厭氧微生物群體間的關(guān)系413

不產(chǎn)甲烷細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌清除有毒物質(zhì)

苯環(huán)、氰化物可被不產(chǎn)甲烷細(xì)菌降解。4

產(chǎn)甲烷細(xì)菌為不產(chǎn)甲烷細(xì)菌的生化反應(yīng)解除反饋抑制。

不產(chǎn)甲烷細(xì)菌的發(fā)酵產(chǎn)物可以抑制其本身的不斷形成。如氫的積累抑制產(chǎn)氫細(xì)菌的產(chǎn)氫，酸的積累抑制產(chǎn)酸細(xì)菌的產(chǎn)酸。而產(chǎn)甲烷細(xì)菌可以利用氫、乙酸、二氧化碳等，解除反饋。5不產(chǎn)甲烷細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌共同維持環(huán)境中適宜的pH值。

不產(chǎn)甲烷菌分解糖等產(chǎn)生酸，降低pH產(chǎn)甲烷菌分解酸產(chǎn)生甲烷，pH上升（二）厭氧微生物群體間的關(guān)系42對(duì)厭氧生物及厭氧消化的影響尤為顯著。厭氧消化最佳溫度55℃左右——嗜熱菌（高溫消化）35℃左右——嗜溫菌（中溫消化）取舍：高溫消化的反應(yīng)速率為中溫消化的1.5~1.9倍，但甲烷在氣體中占比例低。消化不徹底。高溫消化需較多的能量，不經(jīng)濟(jì)。一般選擇中溫35℃消化。1溫度溫度對(duì)厭氧消化的影響（三）厭氧生物處理的影響因素43不產(chǎn)甲烷細(xì)菌適宜pH4.5~8產(chǎn)甲烷細(xì)菌適宜pH6.8~7.2在pH<6.5或pH>8.2的環(huán)境中，厭氧消化會(huì)受到嚴(yán)重抑制。主要對(duì)甲烷細(xì)菌的抑制。厭氧消化的最佳pH值為6.8~7.2.2pH值（三）厭氧生物處理的影響因素44有機(jī)污泥——不溶性有機(jī)質(zhì)、纖維素含量高的污水。高濃度有機(jī)廢水——一般先厭氧處理去污物，后好氧處理。

大量稀釋或降低好氧處理進(jìn)水量，則處理費(fèi)用較昂貴。1處理對(duì)象：有機(jī)污泥和高濃度的有機(jī)廢水2時(shí)間長(zhǎng)：30～35℃，需1～5天。生化需氧量去除率50～90％與好氧處理法比較（四）厭氧法處理廢水的特征454污泥產(chǎn)量極低厭氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多。5處理后有機(jī)物濃度高于好氧處理6有臭氣產(chǎn)生S、SO42-－O2還原H2S7設(shè)備較簡(jiǎn)單3能量需求大大降低不需供給氧氣，同時(shí)還可產(chǎn)生甲烷每去除1kgCOD好氧生物處理一般需消耗0.5~1.0kW.h電能。每去除1kgCOD

厭氧生物處理約產(chǎn)生3.5kW.h電能。46厭氧消化池主要用于處理城市廢水廠的污泥和固體含量很高的廢水。沼氣穩(wěn)定性好的腐殖質(zhì)。污泥體積減少1/2以上。我國(guó)常用的為圓柱形。鋼筋混凝土浮蓋式消化池（五）厭氧法處理廢水的應(yīng)用47四廢水的生物脫氮除磷技術(shù)

（一）水體的富營(yíng)養(yǎng)化（二）廢水的生物脫氮（三）廢水的生物除磷（四）生物脫氮和除磷的影響因素48（一）水體的富營(yíng)養(yǎng)化水體富營(yíng)養(yǎng)化（eutrophication）——

由于N、P在水體中含量過(guò)高，而引起藻類(lèi)、某些細(xì)菌大量繁殖，其它生物種類(lèi)減少，以至水質(zhì)惡化。是近30年在廢水處理中才出現(xiàn)的一個(gè)術(shù)語(yǔ)。49開(kāi)始富營(yíng)養(yǎng)化的條件◆

水體中可溶性磷>0.01mg/L◆

N:P＝5:1N：是富營(yíng)養(yǎng)化的主要因素（NH4+、NO3-、NO2-、有機(jī)N）P:

可溶性磷酸鹽

與不溶性磷酸鹽相互轉(zhuǎn)化。

N:P比例取決于

（1）生物轉(zhuǎn)化（有機(jī)N和無(wú)機(jī)N間轉(zhuǎn)化）

（2）流入水體的水（出水的N、P超標(biāo)）50（二）廢水的生物脫氮1生物脫氮的基本原理生物脫氮是污水中的含氮有機(jī)物，在生物處理過(guò)程中被異養(yǎng)型微生物氧化分解，轉(zhuǎn)化為氨氮，然后由自養(yǎng)型硝化細(xì)菌將其轉(zhuǎn)化為NO3-，最后再由反硝化細(xì)菌將NO3-還原為N2，從而達(dá)到脫氮的目的。51含氮有機(jī)物異養(yǎng)型微生物NH4+-N氨化作用亞硝酸細(xì)菌NO2--N硝酸細(xì)菌NO3--N硝化作用有O2反硝化細(xì)菌反硝化作用無(wú)O2N2、NO2最終完成生物脫氮52（二）廢水的生物脫氮2參與生物脫氮的微生物氨化細(xì)菌硝化細(xì)菌亞硝酸細(xì)菌硝酸細(xì)菌反硝化細(xì)菌533生物脫氮工藝

活性污泥法脫氮傳統(tǒng)工藝缺氧－好氧活性污泥法脫氮系統(tǒng)氧化溝硝化脫氮工藝生物轉(zhuǎn)盤(pán)硝化脫氮工藝（二）廢水的生物脫氮54活性污泥法脫氮傳統(tǒng)工藝分單級(jí)、2級(jí)、3級(jí)流程是由巴茨（Barth）開(kāi)創(chuàng)的活性污泥法脫氮流程。它是以氨化、硝化、反硝化3相反應(yīng)過(guò)程為基礎(chǔ)建立的。（1）活性污泥法脫氮傳統(tǒng)工藝55活性污泥法傳統(tǒng)脫氮工藝（3級(jí)）流程示意圖曝氣池去除BOD沉淀池Ⅰ第二級(jí)硝化曝氣池沉淀池Ⅱ反硝化反應(yīng)器沉淀池Ⅲ原廢水污泥回流剩余污泥堿污泥回流剩余污泥CH3OHN2處理水污泥回流剩余污泥56有機(jī)污水進(jìn)入系統(tǒng)后，首先在第一級(jí)曝氣池中進(jìn)行好氧分解，主要功能是氨化（使有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為NH3、NH4+），去除BOD、COD的值可降至15～20mg/L。經(jīng)過(guò)沉淀后，進(jìn)入第二級(jí)硝化曝氣池，使NH4+-N氧化為NO3—N（硝化），此級(jí)的硝化過(guò)程要消耗堿度，會(huì)使pH值下降，影響硝化反應(yīng)速度，因此要投加堿以防pH值下降。第三級(jí)為反硝化反應(yīng)器，采取厭氧－好氧交替運(yùn)行方式。由于第三級(jí)中的反硝化細(xì)菌是異養(yǎng)型兼性菌，需有機(jī)物作為碳源，而經(jīng)過(guò)第一、第二級(jí)處理后，污水中有機(jī)物已經(jīng)很少，故在此要投加有機(jī)物，可投加CH3OH（甲醇），也可以引入原廢水。為了去除由于投加甲醇而帶來(lái)的BOD值，故在系統(tǒng)后設(shè)曝氣池和沉淀池?；钚晕勰喾▊鹘y(tǒng)脫氮工藝（3級(jí)）流程原理57優(yōu)點(diǎn)：A

氨化、硝化、反硝化反應(yīng)分別在各自的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)進(jìn)行速度快且徹底；

B

不同性質(zhì)的污泥分別在不同的沉淀池分離和回流，運(yùn)行管理方便，易于掌握，靈活性大，效果好。缺點(diǎn)：處理設(shè)備多，造價(jià)高，管理工作量較大。582級(jí)生物脫氮系統(tǒng)是在第一級(jí)中，同時(shí)完成去除BOD、氨化和硝化等過(guò)程。沉淀后在第二級(jí)中進(jìn)行反硝化脫氮。減少了一個(gè)曝氣池和一個(gè)沉淀池。2級(jí)活性污泥脫氮系統(tǒng)591級(jí)活性污泥脫氮系統(tǒng)無(wú)中間沉淀池，只有一個(gè)終沉淀池。在運(yùn)行穩(wěn)定性和效果上不如多級(jí)系統(tǒng)，但較經(jīng)濟(jì)實(shí)用，管理運(yùn)行方便，在實(shí)際工程應(yīng)用中采用較多。6020世紀(jì)80年代初期開(kāi)創(chuàng)。主要特點(diǎn)：反硝化反應(yīng)器放在系統(tǒng)之首。又稱(chēng)“前置式反硝化生物脫氮系統(tǒng)”目前采用較為廣泛。（2）缺氧－好氧活性污泥法脫氮系統(tǒng)61沉淀池反硝化反應(yīng)器（缺氧）硝化反應(yīng)器BOD5去除，（好氧）缺氧——好氧活性污泥法脫氮系統(tǒng)原廢水N2堿內(nèi)循環(huán)（硝化液回流）回流污泥剩余污泥處理水62本系統(tǒng)的特征：反硝化反應(yīng)器在前，BOD去除、硝化兩項(xiàng)反應(yīng)的綜合反應(yīng)器在后。分硝化反應(yīng)以原廢水中的有機(jī)物為碳源。硝化反應(yīng)器內(nèi)的含有大量硝酸鹽的硝化液回流反硝化反應(yīng)器，進(jìn)行反硝化脫氮。在反硝化反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的堿度可補(bǔ)償硝化反應(yīng)消耗的堿度的一半。流程簡(jiǎn)單，不需外加碳源，建設(shè)費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用較低。63本系統(tǒng)的不足：

處理水中含有一定濃度的硝酸氮，若沉淀池運(yùn)行不當(dāng)，不及時(shí)排泥，在沉淀池內(nèi)產(chǎn)生反硝化作用，污泥上浮，處理水中惡化。須加大內(nèi)循環(huán)回流才能提高脫氮率——運(yùn)行費(fèi)用高。64（三）廢水的生物除磷■20世紀(jì)70年代末，發(fā)現(xiàn)多種有明顯除磷能力的細(xì)菌，統(tǒng)稱(chēng)除磷菌，如不動(dòng)桿菌（Acinetobacter）。■在有氧環(huán)境中可超量攝取磷。■一般細(xì)菌細(xì)胞中磷占2.3％。而除磷菌可攝取約為正常需要10倍以上的磷。磷常以磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機(jī)磷的形式存在于廢水中。1參與生物除磷的微生物652廢水的生物除磷的基本原理