污水深處理和微污染源水預(yù)處理中微生物學(xué)原理

污水深處理和微污染源水預(yù)處理中微生物學(xué)原理第1頁/共102頁水處理如何更進(jìn)一步？污水的深度處理—脫氮除磷微污染水源水該如何處理？人工濕地也能處理污水嗎？從水源到飲用，飲用水如何消毒？第2頁/共102頁內(nèi)容提要第一節(jié)污、廢水深度處理-脫氮除磷與微生物學(xué)原理第二節(jié)微污染水源水預(yù)處理中的微生物學(xué)問題第三節(jié)人工濕地中微生物與水生植物凈化污水的作用第四節(jié)飲用水的消毒及其微生物學(xué)效應(yīng)第3頁/共102頁第一節(jié)污水深度處理—脫氮、除磷與微生物學(xué)原理一、污（廢）水脫氮、除磷的目的和意義二、天然水體中氮、磷的來源三、微生物脫氮原理、脫氮微生物及脫氮工藝四、微生物除磷原理、除磷微生物及其工藝第4頁/共102頁氮磷物質(zhì)進(jìn)入水體，就會造成很大的危害，其中最大的問題就是引起水體富營養(yǎng)化。因此，廢水的除磷脫氮十分重要，尤其是當(dāng)廢水處理后被排入一些湖泊、海灣等敏感水體時。一、污、廢水脫氮、除磷的目的和意義第5頁/共102頁廢水或污水中的營養(yǎng)元素（N、P）對水體和人類的危害(1)使水味變得腥臭難聞；(2)降低水體的透明度；(3)消耗水體的溶解氧；(4)向水體釋放有毒物質(zhì)；例如：NO3?和NO2?可被轉(zhuǎn)化為亞硝胺(三致物質(zhì))；水中NO2?高，可導(dǎo)致嬰兒患變性血色蛋白癥“Bluebaby”；第6頁/共102頁第7頁/共102頁第8頁/共102頁污、廢水脫氮、除磷的具體指標(biāo)

第9頁/共102頁一級標(biāo)準(zhǔn):廢水磷含量在≤0．5mg/L氨氮≤15mg／L污、廢水脫氮、除磷的具體指標(biāo)

第10頁/共102頁二、天然水體中氮、磷的來源提問：有哪些？

城市生活污水農(nóng)肥（氮）和噴灑農(nóng)藥工業(yè)廢水禽畜糞便水第11頁/共102頁三、微生物脫氮原理、脫氮微生物及其工藝硝化（一）脫氮原理：反硝化好氧段，由亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的硝化作用，將NH3轉(zhuǎn)化為NO3—N；缺氧段，經(jīng)反硝化細(xì)菌將NO3—N反硝化還原為氮氣，溢出水面釋放到大氣，N2參與自然界物質(zhì)循環(huán)，水中含氮物質(zhì)大量減少。短程硝化、亞硝化全程硝化、亞硝化+硝化厭氧氨氧化脫氮厭氧氨氧化脫氮厭氧氨反硫化脫氮第12頁/共102頁厭氧氨氧化的發(fā)現(xiàn)1977年奧地利理論化學(xué)家Broda根據(jù)化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)，預(yù)言自然界存在以硝酸鹽或亞硝酸鹽為氧化劑的氨氧化反應(yīng)，因為與以氧為氧化劑的氨氧化反應(yīng)相比，以亞硝酸鹽和硝酸鹽為氧化劑的氨氧化反應(yīng)所釋放的自由能一點也不遜色。既然自然界存在自養(yǎng)型亞硝酸細(xì)菌能夠催化反應(yīng)1，那么理論上也應(yīng)該存在另一種自養(yǎng)型細(xì)菌，能夠催化厭氧氨氧化反應(yīng)。十多年后，Mulder等人在生物脫氮流化床反應(yīng)器內(nèi)發(fā)現(xiàn)了厭氧氨氧化菌的存在。接著，vandeGraaf等人又以多種方法證明，厭氧氨氧化是一個生物反應(yīng)。經(jīng)過長期努力，Strous等人采用梯度離心技術(shù)，成功的分離了厭氧氨氧化菌。譜系分析證明，被分離的兩種厭氧氨氧化菌(Brocadiaanammoxidans和Kuenenstuttgartiensis)都屬于分支橫生的浮霉細(xì)菌。第13頁/共102頁（二）硝化、脫氮微生物1.硝化作用段及微生物（1）氧化氨的細(xì)菌（2）氧化亞硝酸細(xì)菌（3）硝化過程的運行操作第14頁/共102頁1.硝化作用段及微生物亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌在自然界廣泛分布，在土壤、淡水、海水和污水處理系統(tǒng)中均有發(fā)現(xiàn)。是革蘭氏陰性的好氧菌，絕大多數(shù)營化能無機營養(yǎng)。氧化氨的細(xì)菌：①好氧氨氧化細(xì)菌，氧化NH3為HNO2，從中獲得能量供合成細(xì)胞和固定CO2。（25~30℃,7.5~8.0，亞硝化球菌代時：8~12h，亞硝化螺菌屬代時24h）

另有厭氧氨氧化細(xì)菌及厭氧反硫化細(xì)菌。氧化亞硝酸細(xì)菌：即硝化細(xì)菌。

（25~30℃,7.5~8.0，亞硝酸2~30mmol/L，代時8h~幾天）第15頁/共102頁（3）硝化段的運行操作硝化細(xì)菌世代時間普遍比異氧菌的世代時間長，為保證硝化徹底，需注意：泥齡（懸浮固體停留時間SRT）：一般為5天以上足夠DO（1.2~2.0mg/L，＜0.5mg/L硝化作用停止）適度曝氣時間（水力停留時間）：味精廢水，30h適當(dāng)維持堿度：酸性對硝化細(xì)菌不利，投NaHCO3溫度：25-30第16頁/共102頁泥齡定義：每日新增污泥平均停留在曝氣池中的天數(shù)。即曝氣池全部活性污泥平均更新一次所需的時間。反映了活性污泥吸附有機物以后，進(jìn)行穩(wěn)定氧化的時間長短。污泥齡越長，有機物氧化穩(wěn)定得越徹底，處理效果越好，剩余污泥量越少。但是污泥齡也不能太長，否則污泥會老化，影響沉淀效果。污泥齡不能短于活性污泥中微生物的世代時間，否則曝氣池中的污泥會都消失。第17頁/共102頁2.反硝化作用段及其細(xì)菌反硝化細(xì)菌是所有能以NO3-為最終電子受體，將HNO3還原成N2的細(xì)菌總稱。它包括許多種類的細(xì)菌。其中的假單胞菌屬內(nèi)能進(jìn)行反硝化的種最多。有很多細(xì)菌只將HNO3還原到HNO2而積累，不形成N2。含HNO2的水排入水體，會對水生動物產(chǎn)生毒害。第18頁/共102頁反硝化段運行操作關(guān)鍵指標(biāo)：

碳源：有機物（葡萄糖、乳酸、丙酮酸、甲醇、乙醇）pH：7～8

最終電子受體：NO3-和NO2-溶解氧＜0.2mg/L第19頁/共102頁第20頁/共102頁反硝化類型外源反硝化：

利用外來碳源，以NO3-為最終電子受體，氧化有機物合成細(xì)胞。內(nèi)源反硝化：

以機體內(nèi)的有機物為碳源，以NO3-為最終電子受體。厭氧氨氧化脫氮：

利用HNO2氧化NH3為N2。同時去除NH3和HNO2傳統(tǒng)的反硝化生物化學(xué)反應(yīng)第21頁/共102頁（三）微生物脫氮工藝的選擇

反硝化有單級反硝化和多級反硝化。根據(jù)不同水質(zhì)，有三種組合工藝。工藝選擇主要看COD負(fù)荷和NH3-N負(fù)荷。第22頁/共102頁圖A、B兩種排列的A/O系統(tǒng)示意圖N-硝化，DN-反硝化，S-沉淀池缺氧（Anoxic）厭氧（Anaerobic）好氧（Oxic）A/O、A2/O、A2/O2倒置反硝化傳統(tǒng)反硝化第23頁/共102頁三段生物脫氮工藝：

將有機物氧化、硝化以及反硝化段獨立開來，每一部分都有其自己的沉淀池和各自獨立的污泥回流系統(tǒng)。第24頁/共102頁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？活性污泥法典型工藝——A/O工藝（缺氧、好氧工藝）第25頁/共102頁提問：硝化脫氮時有時需要補堿（Na2CO3或NaOH)?硝化作用消耗堿（NH4+、CO3-），水pH下降；提問：硝化菌世代周期長，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第26頁/共102頁兩級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

出水甲醇補充反硝化菌的碳源！(C:N大于2.86)利用進(jìn)水中的BOD第27頁/共102頁第28頁/共102頁SBR（序列間歇式活性污泥法）工藝操作過程第29頁/共102頁捷徑反硝化：硝化作用產(chǎn)生HNO2后就轉(zhuǎn)入反硝化階段，可縮短曝氣時間，節(jié)省運行費用。反硝化中的碳氮比反硝化需要碳源作電子供體。C:N＞2.86，反硝化正常。補充碳源，甲醇或乙醇、內(nèi)碳源、廢水本身組成物質(zhì)。第30頁/共102頁（一）微生物除磷原理：（BOD：N：P）100：5：1——微生物除碳的同時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。聚磷菌(PAO)：在好氧時能大量吸收磷酸鹽合成自身核酸和ATP，并且能逆濃度過量吸磷合成貯能的多聚磷酸鹽顆粒（異染粒和PHB）在體內(nèi)，供其內(nèi)源呼吸用。在厭氧條件下，又能釋放磷酸鹽于體外。好氧攝取的磷比在厭氧條件下所釋放的磷多。創(chuàng)造厭氧、缺氧和好氧環(huán)境，讓聚磷菌厭氧放磷，再好氧充分過量吸磷，然后通過排泥去除磷。四、微生物除磷原理、工藝及其微生物

第31頁/共102頁厭氧放磷(小于0.2mg／L)厭氧條件下，積磷菌將體內(nèi)的聚磷分解產(chǎn)生能量另一部分能量用于生理活動需要好氧條件下，PHB分解產(chǎn)生能量一部分能量用于主動過量吸收環(huán)境中的磷(PO43-)，并合成聚磷另一部分能量用于細(xì)胞正常生長繁殖另一部分能量用于生理活動需要另一部分能量用于生理活動需要一部分能量用于吸收外界可溶性脂肪酸，形成PHB好氧吸磷(大于2mg／L)第32頁/共102頁（二）聚磷細(xì)菌具有聚磷能力的微生物目前所知絕大多數(shù)是細(xì)菌。聚磷的活性污泥是由許多好氧異養(yǎng)菌、厭氧異養(yǎng)菌和兼性厭氧菌組成。實質(zhì)上是產(chǎn)酸菌（統(tǒng)稱）和聚磷菌的混合群體。從種類上來看，聚磷能力強、數(shù)量占優(yōu)勢的有不動桿菌屬（莫拉氏菌群）、假單胞菌屬、氣單胞菌屬和黃桿菌屬等60多種。硝化桿菌中的亞硝化桿菌屬、亞硝化球菌屬、亞硝化葉菌屬和硝化桿菌屬、硝化球菌屬等也具有聚磷能力。第33頁/共102頁聚P聚P聚P聚P部分回流做種大部分（P）去除水中P（三）除磷的生物化學(xué)機制好氧時：大量繁殖（消耗好氧狀態(tài)能源——聚β-羥基丁二酸（PHB）），

逆濃度梯度過量吸磷（貯備厭氧狀態(tài)能源——多聚磷酸鹽顆粒(即異染顆粒)）；厭氧時：正相反——不繁殖，釋放磷酸鹽于體外（產(chǎn)生能量供其儲備消耗好氧狀態(tài)能源——PHB）。第34頁/共102頁（四）除磷工藝流程

人們開發(fā)研究出多種廢水生物除磷工藝，這些工藝在去除廢水中磷的同時，還能有效去除水中的有機物和進(jìn)行硝化或脫氮作用。按照運行方式，可分為連續(xù)式和間歇式（序批式）兩類。常見的生物除磷工藝有：Bardenpho生物除磷工藝、Phoredox工藝、A/O及A2/O、UCT工藝、VIP工藝、旁硫除磷的Phostrip工藝、SBR等。第35頁/共102頁工藝簡介常見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第36頁/共102頁微生物除磷工藝流程A/O（Anaerobic/Oxic）法:A/A/O（Anaerobic/Anoxic/Oxic）法:厭氧池缺氧池好氧池沉淀池進(jìn)水出水回流進(jìn)水厭氧池好氧池回流出水沉淀池圖6－16A/O和A/A/O法工藝流程示意圖第37頁/共102頁生物除磷的影響因素①溶解氧：在厭氧反應(yīng)器內(nèi)，DO<0.2mg/L；在好氧反應(yīng)器內(nèi)，DO為2mg/L左右。②污泥齡：污泥齡為30d，除磷率為40%；污泥齡為17d，除磷率為50%；污泥齡為5d時，除磷率高達(dá)87%；③溫度：在5-30°C的范圍內(nèi)，都可以取得較好的除磷效果；第38頁/共102頁同步脫氮除磷工藝Anaerobic/Anoxic/OxicUCT工藝第39頁/共102頁Anaerobic/Anoxic/Oxic工藝第40頁/共102頁進(jìn)水沉淀池厭氧池缺氧池好氧池剩余污泥出水內(nèi)回流污泥回流進(jìn)氣管第41頁/共102頁Anaerobic/Anoxic/Oxic工藝工藝特點：(1)工藝流程比較簡單；(2)厭氧、缺氧、好氧交替運行，不利于絲狀菌繁殖，無污泥膨脹之虞；(3)無需投藥，運行費用低；(4)污泥中含磷濃度高，具有很高的肥效。第42頁/共102頁UCT工藝（UniversityofCapetown）第43頁/共102頁UCT工藝（UniversityofCapetown）工藝特點：（1）類似于A2/O工藝的脫氮除磷工藝；（2）與A2/O工藝的不同之處在于沉淀池污泥是回流到缺氧池而不是回流到厭氧池，好處？

可以防止由于硝酸鹽氮進(jìn)入?yún)捬醭兀茐膮捬醭氐膮捬鯛顟B(tài)而影響系統(tǒng)的除磷效率；（3）增加了從缺氧池到厭氧池的缺氧池混合液回流，由缺氧池向厭氧池回流的混合液中含有較多的溶解性BOD，而硝酸鹽很少，為厭氧段內(nèi)所進(jìn)行的發(fā)酵等提供了最優(yōu)條件。第44頁/共102頁生物脫氮新技術(shù)傳統(tǒng)的脫氮理論：NH4+-N去除的過程必須先硝化再反硝化

近年來：許多研究表明，硝化反應(yīng)不僅由自養(yǎng)菌完成，某些異養(yǎng)菌也可以進(jìn)行硝化作用；反硝化不只在厭氧條件下進(jìn)行，某些細(xì)菌也可在好氧條件下進(jìn)行反硝化；而且，許多好氧反硝化菌同時也是異養(yǎng)硝化菌。脫氮新工藝如同步硝化反硝化和全程自養(yǎng)脫氮等相繼被開發(fā)出來，它們在脫氮過程中成功地解決了碳源矛盾和堿度平衡等傳統(tǒng)硝化反硝化生物脫氮難以解決的問題，極大地推動了高效率生物完全脫氮的發(fā)展，同時也為各行業(yè)廢水的高效生物脫氮處理技術(shù)的開發(fā)提供了新的思路和依據(jù)。第45頁/共102頁生物脫氮新技術(shù)短程硝化反硝化同步硝化/反硝化脫氮厭氧氨氧化全程自養(yǎng)脫氮第46頁/共102頁短程硝化反硝化從微生物學(xué)的角度看，短程硝化反硝化并不是什么新東西。但在廢水生物脫氮領(lǐng)域，一直流行著全程硝化和全程反硝化的理念和做法。習(xí)慣成自然，突破傳統(tǒng)理念的束縛就成了一種創(chuàng)新。事實上，短程硝化反硝化工藝也確實具有不同于傳統(tǒng)生物脫氮工藝的微生物特性。

第47頁/共102頁經(jīng)濟學(xué)原理短程硝化反硝化省略了NO2-氧化到NO3-及將NO3-還原為NO2-兩個階段NH4++1.502NO2-+H2O+2H+NH4++2.0O2NO3-+H2O+2H+短程硝化作用硝化作用供氧量節(jié)省25%6NO2-+3CH3OH+3CO2

3N2+6HCO3-+3H2O6NO3-+5CH3OH+CO2

3N2+6HCO3-+7H2O

短程反硝化作用

反硝化作用甲醇消耗量節(jié)省40%第48頁/共102頁同步硝化/反硝化脫氮？

傳統(tǒng)觀點認(rèn)為硝化和反硝化反應(yīng)不能同時發(fā)生，而近年來好氧反硝化菌和異養(yǎng)硝化菌的發(fā)現(xiàn)以及好氧反硝化、異養(yǎng)硝化和自養(yǎng)反硝化等研究的進(jìn)展，奠定了SND生物脫氮的理論基礎(chǔ)，最近幾年國內(nèi)外有不少實驗和報道證明有同步硝化和反硝化現(xiàn)象，尤其在有氧條件下同步硝化與反硝化存在不同的生物處理系統(tǒng)中，如流化床反應(yīng)器、生物轉(zhuǎn)盤、SBR、氧化溝、CAST工藝等。與傳統(tǒng)生物理論相比具有很大的優(yōu)勢，它可以在同一反應(yīng)器內(nèi)同時進(jìn)行硝化和反硝化反應(yīng)，具有以下優(yōu)點：曝氣量減少，降低能耗；無需酸堿中和；縮短反應(yīng)時間。第49頁/共102頁厭氧氨氧化以硝酸鹽作為氧化劑將氨氧化成氮氣；或以氨作為電子供體將硝酸鹽還原為氮氣的生物反應(yīng)，稱為厭氧氨氧化NO2-+NH4+→N2+2H2O第50頁/共102頁全程自養(yǎng)脫氮

全程自養(yǎng)脫氮是在近幾年才興起的一種脫氮新工藝，其最大的優(yōu)點是整個脫氮過程全部由自養(yǎng)菌完成，無需外加碳源。其實現(xiàn)的機理尚不清楚，目前較被認(rèn)可的2個自養(yǎng)脫氮過程反應(yīng)式為：NH4++1.5O2→NO2-+H2O+2H+

（1）NO2-+NH4+→N2+2H2O（2）第51頁/共102頁（五）運行條件

各工藝都是厭氧、缺氧和好氧的方法加以排列組合。為達(dá)到良好的除磷效果，要求NO3-、NO2-極低，溶解氧在0.2mg/L以下，氧化還原電位低于150mv，溫度30℃，pH在7～8。通過合理調(diào)整泥齡和水力停留時間，兼顧除磷菌、硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的生理要求，可同時除磷和脫氮。第52頁/共102頁第二節(jié)微污染水源水預(yù)處理中的微生物學(xué)原理一、微污染水源水預(yù)處理的目的和意義定義：受到有機物、氨氮、磷及有毒污染物較低程度污染的水源水。目的和意義：致癌物的前體物經(jīng)加氯消毒處理后產(chǎn)生鹵代烴三氯甲烷和二氯乙酸等“三致”物。氨氮含量較高，導(dǎo)致供水管中亞硝化細(xì)菌增生。殘留有機物還能引起管道中異養(yǎng)菌滋生。危害人體健康第53頁/共102頁二、水源水污染源和污染物污染源？工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)灌溉和養(yǎng)殖排放水，未達(dá)標(biāo)的處理水污染物？有機物、氨氮、藻類分泌物、揮發(fā)酚、氰化物、重金屬、農(nóng)藥等第54頁/共102頁三、微污染水源水微生物預(yù)處理及微生物群落（一）微生物預(yù)處理工藝均采用膜法生物處理：生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化、生物流化床等。微污染水源水中有機物含量遠(yuǎn)低于普通污水，普遍存在碳源不足、反硝化困難等問題。投加外加碳源生物脫氮新技術(shù)預(yù)處理方式：源水預(yù)處理---混凝--陳定--快砂慮--慢砂慮--清水儲罐--出水第55頁/共102頁微生物：微污染水源水是一個貧營養(yǎng)的生態(tài)環(huán)境，需要一個適應(yīng)貧營養(yǎng)的異養(yǎng)除碳菌、硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌、藻類、原生動物和微型后生動物組成的生態(tài)系統(tǒng)。因此用生物膜法能夠截留微生物和有機物，保證處理系統(tǒng)中有足夠的高效降解有機物和去除氨氮能力的微生物群落。供氫體：在處理中一般需要外加有機物作為供氫體?？梢约蛹状肌⒁掖?、糖等物質(zhì)。溶解氧：溶解氧在4mg/L以上時，能夠滿足氧化有機物和硝化作用的需要。水溫和pH值：COD和氨氮的去除率隨水溫升高而提高，20℃以上處理效果好。pH值一般為中性。水源水預(yù)處理的運行條件：第56頁/共102頁第三節(jié)人工濕地中微生物與水生植物凈化污水的作用濕地的定義“濕地”一詞源自英文wetland，是包括天然或人工、長久或暫時的沼澤地、泥炭地或水域地帶，包括或靜止或流動、或為淡水、半咸水或咸水水體的水域，一般指低潮時水深不超過6米的水域?！?971年濕地公約第57頁/共102頁中國濕地面積約6594萬公頃（其中還不包括江河、池塘等），占世界濕地的10％，位居亞洲第一位，世界第四位。中國濕地概況第58頁/共102頁若爾蓋濕地（四川省阿壩）第59頁/共102頁巴音布魯克（新疆天山）第60頁/共102頁三江平原濕地(黑龍江)第61頁/共102頁黃河三角洲(山東)黃河三角洲(山東)第62頁/共102頁扎龍保護區(qū)(黑龍江)第63頁/共102頁遼河三角洲濕地（渤海遼東灣）第64頁/共102頁人工濕地是模擬自然濕地的人工生態(tài)系統(tǒng)，類似自然沼澤地，但由人工建造和監(jiān)督控制，是一種人為地將石、砂、土壤、煤渣等一種或幾種介質(zhì)按一定比例構(gòu)成基質(zhì)，并有選擇性地植入植物的污水處理生態(tài)系統(tǒng)。它是一種集物理、化學(xué)、生化反應(yīng)于一體的廢水處理技術(shù)；是一個獨特的土壤、植物、微生物綜合生態(tài)系統(tǒng)。人工濕地生態(tài)系統(tǒng)第65頁/共102頁碎石坡度土壤層根系層隔水層可調(diào)水位的集水管蘆葦穿孔布水管人工潛流濕地處理系統(tǒng)第66頁/共102頁污水被生在基質(zhì)上的水生植物根系吸收，由于根際和根面的生物化學(xué)作用，將有機污染物降解和無機化，釋放出來的CO2被植物吸收進(jìn)行光合作用，有H2O做供氫體，還原CO2合成有機物；放出的O2供自身呼吸和根際中好氧微生物分解有機物有機物被好氧微生物分解、礦化成無機物；再經(jīng)過土壤、沙石的過濾作用，最總使水質(zhì)得到凈化。人工濕地處理污水的原理第67頁/共102頁水生植物有幾大類？它們在廢水處理中各起什么作用？浮水性、挺水性和沉水性。浮水性和挺水性主要吸收氨氮，沉水性主要吸收磷。適合在人工濕地生長，并有去除污染物作用的水生植物多為挺水性。第68頁/共102頁挺水植物：

慈姑以根或地下莖生于水體底泥中，具有陸生植物的特性，根莖氣道發(fā)達(dá)、莖葉角質(zhì)層厚。

第69頁/共102頁浮葉根生植物：

菱根或莖扎于底泥中，葉漂浮于水面的類群，葉的兩面性強，有沉水葉柄或根莖與根相連，沉水部分的氣道發(fā)達(dá)。

第70頁/共102頁漂浮植物：荷花植物體完全浮于水面上的植物類群，根系漂浮，退化或成懸垂?fàn)睿~或莖的海綿組織發(fā)達(dá)，起漂浮作用，大多數(shù)植物的花色鮮艷。

浮萍第71頁/共102頁沉水植物：狐尾藻植物體完全沉于大氣界面以下，根扎于底泥中或漂浮在水中的類群。根、莖、葉退化，根吸收功能弱。

第72頁/共102頁根的位置葉的位置沉水植物浮葉植物漂浮植物挺水植物水底土里水底土里水底土里水中沒有固定根浮在水面浮在水面挺出水面沉於水中第73頁/共102頁挺水植物

筊白

第74頁/共102頁第75頁/共102頁香蒲，又名水蠟燭第76頁/共102頁第77頁/共102頁第78頁/共102頁人工濕地有哪幾個組成？各有什么功能人工濕地污水處理系統(tǒng)主要由植物、微生物、基質(zhì)、水體及動物組成；基質(zhì)：為微生物生長提供穩(wěn)定的附著基質(zhì)；為濕地植物提供載體、扎根的溫床和營養(yǎng)物質(zhì)；對污染物具有吸附和過濾作用；第79頁/共102頁濕地水生植物①回收利用污水中可利用態(tài)的營養(yǎng)物質(zhì),吸附、富集重金屬和一些有毒有害物質(zhì);②為根區(qū)好氧微生物輸送氧氣;③增強和維持介質(zhì)的水力傳輸。人工濕地根際和根面微生物：通過微生物代謝活動降解污染物，為植物提供養(yǎng)分。人工濕地各組成的功能第80頁/共102頁人工濕地中的優(yōu)勢菌種有假單胞桿菌屬Pseudomonas、產(chǎn)堿桿菌屬Alcaligens和黃桿菌屬Flavobacterium，均為生長快速的微生物，其體內(nèi)含有降解質(zhì)粒，是分解有機物的主體微生物種群。此外，對于有些難降解的有機物和有毒物須運用微生物誘導(dǎo)變異特性，培育馴化適宜吸收和消化這些物質(zhì)的優(yōu)勢種，進(jìn)行降解。同時，研究發(fā)現(xiàn)濕地中的微生物數(shù)目和種類與污水凈化效果也有一定的關(guān)系。其數(shù)量越多則去除率越高。人工濕地各組成的功能第81頁/共102頁動物動物是作為人工濕地生態(tài)系統(tǒng)中必不可少的一部分,其在食物鏈與營養(yǎng)級的生態(tài)平衡中起到重要作用,進(jìn)而對人工濕地污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性作出了重要貢獻(xiàn)。目前,關(guān)于人工濕地中動物參與污染物凈化方面的研究甚少,有研究提到了蚯蚓(Drilonema)能起到清潔垃圾的作用,從而減少了排泥次數(shù)。蚯蚓和沙蠶(Nereisdiversicolor)對重金屬有富集作用,可以推測這些動物對污水中的重金屬去除也能起一些作用。人工濕地各組成的功能第82頁/共102頁第83頁/共102頁懸浮物去除污水中的懸浮物含有大量的污染物質(zhì)，例如有機物、氮磷、重金屬和病原菌等，因此去除懸浮物可以提高污水的去除率。懸浮物主要通過過濾、沉淀、濕地介質(zhì)表面的吸附及微生物生長等作用從水中去除。濕地對懸浮物的去除非常有效，懸浮固體出水值一般低于10mg/L。為防止在進(jìn)水口附近發(fā)生堵塞，進(jìn)水前必須設(shè)置預(yù)處理以降低總固體濃度，一般設(shè)置沉淀池即可。第84頁/共102頁有機物的去除污水中的有機物包括包括顆粒性有機物和溶解性有機物。前者通過沉淀和過濾可迅速去除，而后者則通過植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解過程被分解而去除。微生物降解有機物又分為好氧降解和厭氧降解。好氧降解主要由好氧異氧菌控制：CH2O+O2=CO2+H2O厭氧降解由兼性厭氧菌和專性厭氧菌控制，該過程分兩步進(jìn)行。第一步主要產(chǎn)物為脂肪酸，如乙酸、乳酸、乙醇、CO2和H2。第85頁/共102頁氮、磷的去除人工濕地處理系統(tǒng)對氮的去除作用包括基質(zhì)的吸附、過濾、沉淀、揮發(fā)、植物的吸收和微生物硝化、反硝化作用。人工濕地系統(tǒng)中對P的去除主要通過下面三個方面：微生物正常的同化或植物的吸收作用；聚磷菌的過量攝P作用；基質(zhì)的物理化合作用。

其中最主要的是基質(zhì)對P的吸附作用及其納P容量，其吸附作用與基質(zhì)中Fe，Al和Ca等金屬離子有關(guān)，而植物吸收對P的去除效率影響不大。第86頁/共102頁重金屬去除人工濕地對重金屬也有很強的去除能力。金屬離子去除機理主要有：植物的吸收和富集作用、土壤膠體顆粒的吸附、懸浮顆粒的過濾和沉淀，人工濕地對污水中重金屬去除是通過植物、微生物、土壤基質(zhì)等組成成分共同起作用的。第87頁/共102頁人工濕地技術(shù)的優(yōu)缺點優(yōu)點投資費用低，建設(shè)、運行成本低；處理過程能耗低；污水處理效果穩(wěn)定可靠；污水處理系統(tǒng)的組合具有多樣性和針對性等優(yōu)點；良好的景觀效應(yīng)；可持續(xù)的經(jīng)濟效益；運行管理簡單。缺點受氣候條件限制較大；設(shè)計，運行參數(shù)不精確；占地面積相對較大；容易產(chǎn)生淤積、飽和現(xiàn)象；對惡劣氣候條件抵御能力弱；凈化能力受作物生長成熟程度的影響大；此外，可能需要控制蚊蠅孳生。第88頁/共102頁深圳白泥坑人工濕地處理系統(tǒng)

“七五”開始，已建成一些示范工程，并于1990年7月在深圳建起我國第一個人工濕地污水處理工程――白泥坑人工濕地處理系統(tǒng)。白泥坑人工濕地污水處理系統(tǒng)位于深圳市寶安縣白泥坑村南500m處。水系沿山角流向海灣屬海洋性氣候。占地面積189畝，日處理量3100m3/d廢水。其處理流程見圖1：人工濕地生態(tài)系統(tǒng)處理污水的效果

第89頁/共102頁第90頁/共102頁深圳人工濕地系統(tǒng)與其它污水處理廠的經(jīng)濟比較：人工濕地生態(tài)系統(tǒng)處理污水的效果

第91頁/共102頁第四節(jié)飲用水的消毒及其微生物學(xué)效應(yīng)水體能夠攜帶病原微生物并通過多種途徑進(jìn)入人體，包括直接飲用、接觸和吸入。飲用水不潔所造成的傳染病在發(fā)展中國家十分普遍。接觸污染水體會引起皮膚、眼鏡疾病；吸入帶有病原微生物的水珠會導(dǎo)致呼吸道傳染疾??；直接飲用不潔凈的水將會導(dǎo)致消化道的疾病。水傳播的病原微生物及其引起的傳染病如下表：第92頁/共102頁病原微生物潛伏期臨床癥狀空腸彎曲桿菌2~5天胃腸炎，伴有發(fā)熱產(chǎn)腸道毒素大腸埃希氏菌6~36h胃腸炎沙門氏菌6~48h胃腸炎，伴有發(fā)熱；傷寒或腸外感染傷寒沙門氏菌10~14天傷寒，伴有發(fā)熱、厭食、脾腫大志賀氏菌屬12~48h胃腸炎，發(fā)熱和血樣腹瀉霍亂弧菌011~5天胃腸炎，并伴有明顯脫水小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌3~7天胃腸炎腸系淋巴結(jié)炎，或急性末端回腸炎A型肝炎病毒2~6星期肝炎，惡心，厭食，黃疸，黑尿諾沃克病毒24~48h短期胃腸炎輪狀病毒24~72h胃腸炎，伴有明顯脫水痢疾內(nèi)變形蟲2~4星期胃腸炎到急性暴發(fā)性痢疾，發(fā)熱和血樣腹瀉表吮賈第蟲1~4星期慢性腹瀉，胃脹，吸收不良第93頁/共