教学用_污废水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理.ppt

第四章 污、废水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理 第一节 污、废水深度处理——微生物脱氮除磷工艺、原理 水体中N、P浓度过高会导致水体的富营养化。 二级处理主要以去除废水中的可溶性有机物为主，对于N、P的去除效率很低，难以达到严格的排放标准。 二、微生物脱氮工艺、原理及其微生物 （一）微生物脱氮工艺 P253～254 活性污泥法典型工艺——A/O工艺（缺氧、好氧工艺） （二）脱氮原理： 硝化作用、反硝化作用 生物脱氮主要通过硝化作用和反硝化作用来完成。 （三）硝化、脱氮微生物 1.硝化作用段微生物 微生物：亚硝化细菌和硝化细菌 两者为化能自养菌，G－，专性好氧，要求中性、弱碱性环境， pH值范围7.5～8.0 ，以CO2为唯一碳源，最适温度25～30 ℃。 硝化段的运行操作 硝化细菌的世代时间普遍比异养菌的世代时间长 泥龄（悬浮固体停留时间，SRT， Sludge Retain Time） 每日新增污泥平均停留在曝气池中的天数， 曝气池全部活性污泥平均更新一次所需的时间 污泥龄不能短于活性污泥中微生物的世代时间，否则曝气池中的污泥会都消失。 硝化段的运行操作 要供给足够的DO： O2=4.33（N被氧化），mg/L 控制适度的曝气时间(水力停留时间 ) 控制pH值在7.5～8.0： 每氧化1gNH3，消耗7.14g碱度（CaCO3） 温度：25～30℃ 2.反硝化作用段细菌 反硝化作用是指兼性厌氧的硝酸盐还原菌将硝酸盐还原为N2的过程。 反应：HNO3 →HNO2 → NO → N2O → N2 微生物：反硝化细菌 运行操作关键：碳源、 NO3－ 、NO2－ 、pH值、 DO、温度等 微生物：反硝化细菌 异养型兼性厌氧菌，在缺氧条件下利用NO3－氧化有机物获得能量，碳源来自有机物，最终电子受体为NO3－ 和NO2－ ，要求中性、弱碱性环境，pH＝7.0～8.0，最适温度10～35℃。 运行操作关键——碳源 外源反硝化：利用外来碳源，以NO3－为最终电子受体，氧化有机物合成细胞物质。 内源反硝化(硝化细菌内源呼吸)：以机体内的有机物为碳源，以NO3－为最终电子受体。 废水中所含的有机碳源：BOD5:TN＞3:1时，无需外加碳源，即可达到脱氮目的。 外加碳源： BOD5:TN＜3:1时，需外加碳源，多采用甲醇。 内碳源：内碳源指活性污泥微生物死亡、自溶后释放出来的有机碳，也称二次性基质。 运行操作关键 最终电子受体是NO3－和NO2－ 最适pH为7～8 温度T＝10～35℃ DO ＜0.2mg/L 3.生物脱氮工艺选择 三级生物脱氮工艺 A/O(Anoxic-Oxic)脱氮工艺 Bardenpho工艺 同步硝化和反硝化工艺 (1) 三级生物脱氮工艺 传统活性污泥法脱氮工艺 (2) A/O(Anoxic-Oxic)脱氮工艺 a. 后置反硝化A/O脱氮系统 b. 前置反硝化A/O脱氮系统 (3) Bardenpho工艺 前两段同A/O法工艺，好氧池1流出的硝酸盐导入缺氧池2，反硝化细菌可利用细菌衰亡后释放的基质作为碳源进行反硝化，污泥最后进入好氧池2，以吹脱氮气，提高污泥沉降性能。 (4) 同步硝化(N)和反硝化(D)工艺 4. 脱氮组合工艺的顺序排列原则 ① 负荷低，级数少；负荷高，级数多。 ② 合理调整硝化和反硝化过程，以节省碱的用量。 ③ 采用“捷径反硝化”以缩短曝气时间（短程反硝化）。即硝化作用产生HNO2后就转入反硝化阶段。 ④ 废水中BOD5:TN＞2.86 四、生物除磷原理、工艺及微生物 1. 微生物除磷原理 2.聚磷细菌 聚磷菌：是一类生长缓慢的细菌(包括好氧异养菌、厌氧异养菌和兼性异养菌)，在厌氧条件下，分解体内的聚磷来获得能量生长繁殖，在好氧条件和外界营养基质少的情况下，分解体内的PHB获得能量而生长繁殖。 发酵产酸菌和聚磷菌的关系：聚磷菌只能利用低级的脂肪酸，不能直接利用大分子有机基质，而发酵产酸菌可将大分子物质降解为小分子 ，故在除磷过程中这两类菌是互不可分、密切相关。 3. 除磷工艺流程 (1) A/O（Anaerobic/Oxic）法 (2) Phostrip工艺 旁流除磷-Phostrip工艺流程 4. 除磷工艺运行条件 (1) 碳源的浓度和种类 诱导聚磷菌放磷的有机基质分为三类： A类：乙酸、甲酸、丙酸等低分子有机酸，该类物质存在时放磷速度最快； B类：乙醇、甲醇、柠檬酸、葡萄糖等需在厌氧条件下转化成A类基质后才能被聚磷菌利用 C类：丁酸、乳酸和琥珀酸等，该类能否引发放磷与污泥的微生物有关