廢水深度處理和微污染源水預(yù)處理中的微生物學(xué)原理

脫氮、除磷工藝與微生物學(xué)原理微污染水源水預(yù)處理中的微生物學(xué)問題人工濕地中微生物與水生植物凈化污水的作用飲用水的消毒及其微生物學(xué)效應(yīng)第十章污水的深度處理及微污染水源水預(yù)處理的微生物學(xué)原理第一節(jié)污（廢）水深度處理——脫氮、除磷與微生物學(xué)原理

一、污、廢水脫氮、除磷的具體指標(biāo)1、《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）4.1.2.2城鎮(zhèn)污水處理廠出水排入GB3838地表水Ⅲ類功能水域（劃定的飲用水水源保護(hù)區(qū)和游泳區(qū)除外）、GB3097海水二類功能水域和湖、庫等封閉或半封閉水域時(shí)，執(zhí)行一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)。一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)廢水總磷含量≤1.5（1）mg/L氨氮（以N計(jì)）

≤8（15）mg／L2、《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）4.1.1排入GB3838地表水Ⅲ類水域（劃定的保護(hù)區(qū)和游泳區(qū)除外）和排入GB3097中二類海域的污水，執(zhí)行一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)廢水磷酸鹽含量(以P計(jì))≤0．5mg/L氨氮（以N計(jì)）

≤15mg／L一、污（廢）水脫氮、除磷的目的和意義一級(jí)處理：物理處理沙礫及大的SS

COD去除30%二級(jí)處理：生物處理有機(jī)物COD70-90%，BOD5>90%

25％氮和19％的磷但出水中的氮和磷含量仍有未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)

→初沉池曝氣池二沉池→→→進(jìn)水回流污泥沉砂池格柵出水一級(jí)處理二級(jí)處理剩余污泥氮、磷污染的危害性：水體富營養(yǎng)化

城市生活污水工業(yè)廢水農(nóng)肥(N)和農(nóng)藥(P)動(dòng)物糞便水二、天然水體中氮、磷的來源（一）脫氮原理三、微生物脫氮原理、脫氮微生物及脫氮工藝硝化短程硝化:NH3+1.5O2HNO2+H2O全程硝化:NH3+1.5O2HNO2+H2O0.5O2+HNO2HNO32.反硝化反硝化脫氮:2HNO3+CH3CH3OHN2+CO2+2[H]+3H2O厭氧氨氧化脫氮:NH3+HNO2N2+2H2O2NH3+HNO31.5N2+3H2O+[H]厭氧氨反硫化脫氮:2NH3+H2SO4N2+S+4H2O好氧反硝化脫氮：脫氮副球菌（二）硝化、脫氮微生物

1、硝化作用段及微生物：包括亞硝化微生物、硝化微生物，好氧，G-，無機(jī)化能營養(yǎng)，個(gè)別有機(jī)化能營養(yǎng)。（1）氧化氨的細(xì)菌：好氧氨氧化細(xì)菌（亞硝化細(xì)菌）：NH3+1.5O2HNO2+H2O以NH3為供氫體，O2為最終電子受體，化能無機(jī)營養(yǎng)，專性好氧，最適溫度25-30℃（2-30℃），最適pH7.5-8.0（5.8-8.5），世代時(shí)間長(zhǎng)常見菌：亞硝化單胞菌、亞硝化螺菌、亞硝化球菌、亞硝化葉狀菌。

厭氧氨氧化細(xì)菌：NH3+HNO2N2+2H2O2NH3+HNO31.5N2+3H2O+[H]供氫體最終電子受體厭氧氨反硫化脫氮:2NH3+H2SO4N2+S+4H2O供氫體最終電子受體（2）硝化細(xì)菌：最適溫度25-30℃，最適pH7.5-8.0。NO2-濃度在2-30mmol/L時(shí)化能無機(jī)營養(yǎng)最好，常見菌有硝化桿菌、硝化螺菌、硝化球菌。硝化桿菌：化能無機(jī)營養(yǎng)型化能有機(jī)營養(yǎng)型（以丙酮酸、乙酸為碳源）

（3）硝化過程的運(yùn)行操作：

①

泥齡：懸浮固體停留時(shí)間SRT，用θ表示?？赏ㄟ^排泥控制泥齡，一般控制在5d以上，泥齡要大于硝化細(xì)菌的比生長(zhǎng)速率。

工作著的活性污泥量與每日排出的剩余污泥量的比值μN(yùn)——硝化菌比生長(zhǎng)速率KNd——硝化菌衰減速率NH4++1.86O2+0.99CaCO3

0.98NO3-+0.02C5H7NO2+0.89CO2+1.93H2O+0.99Ca2+14.257.070.16g新細(xì)胞

硝化反應(yīng)方程式每氧化1gNH4+-N為NO3--N，需消耗4.25gO2，

消耗7.07g堿度（以CaCO3計(jì)），合成0.16g新細(xì)胞②溶解氧：生活污水一般維持在1.2～2.0mg/L。工業(yè)廢水：有機(jī)物濃度（BOD和COD）和氨氮濃度溶解氧小于0.5mg/L，硝化作用停止。

需氧量的計(jì)算：ρO2=4.25×ρN,被氧化ρO2為氧氣的質(zhì)量濃度，mg/LρN,被氧化為被氧化的N的質(zhì)量濃度，mg/L③水力停留時(shí)間：普通活性污泥法曝氣時(shí)間4-6h。針對(duì)廢水情況確定。④pH：硝化反應(yīng)導(dǎo)致pH下降，而硝化細(xì)菌對(duì)pH十分敏感，亞硝酸細(xì)菌、硝酸細(xì)菌生長(zhǎng)最適pH是7.5-8.0,可投加碳酸氫鈉維持堿度。

堿度需要量：堿度=7.07×ρN,被氧化⑤溫度：最適溫度25-30℃，其溫度范圍（-5-60℃）比較廣泛，可被應(yīng)用于各種污水和廢水的生物處理中。2、反硝化作用段及其細(xì)菌（1）反硝化細(xì)菌：能以NO3-為最終電子受體，以低分子量有機(jī)物作為供氫體，將NO3-還原為N2的細(xì)菌。假單胞菌屬內(nèi)最多好氧型：已分離15屬32種兼性厭氧型（2）反硝化段運(yùn)行操作關(guān)鍵指標(biāo)碳源（電子供體）：葡萄糖、乳酸、丙酮酸、甲醇等pH（由堿度控制）：7-8最終電子受體：NO3-和NO2-、溫度：10-35℃內(nèi)，逐漸增大，在65-70℃間達(dá)到最大值溶解氧：<0.2

mg/L（好氧反硝化除外）NO3-NO2-NON2ON2氧化亞氮還原酶氧化氮還原酶硝酸鹽還原酶亞硝酸鹽還原酶?jìng)鹘y(tǒng)的反硝化過程反硝化類型：外源反硝化：利用外來碳源，NO3-為最終電子受體，合成自

身細(xì)胞物質(zhì)2CH3OH+HNO3+Ca(OH)20.2C5H7NO2+0.4N2+6[H]+CaCO3+3.6[OH]1.031gNO3-0.37g新細(xì)胞1.61

內(nèi)源反硝化：以機(jī)體內(nèi)的有機(jī)物為碳源，以NO2-或NO3-為最終電子受體C5H7NO2+4.6NO3-N2+1.2H2O+5CO2+4.6OH-

②厭氧氨氧化脫氮：NH3+HNO2N2+2H2O③好氧反硝化：脫氮副球菌（三）微生物脫氮工藝的選擇：COD：用化學(xué)氧化劑(如高錳酸鉀、重鉻酸鉀)氧化水中需氧污染物質(zhì)時(shí)所消耗的氧化劑的量。是評(píng)定水質(zhì)污染程度的重要綜合指標(biāo)之一。COD的數(shù)值越大，則水體污染越嚴(yán)重。CODCr

BOD：指有溶解氧條件下，好氧微生物降解有機(jī)物所消耗的DO的量。BOD5:20℃，5天生物降解所消耗的DO量。A/O脫氮工藝（前置反硝化生物脫氮系統(tǒng)）脫碳和脫氮：先脫碳—脫氮脫碳菌的代謝產(chǎn)物是硝化菌的碳源；有機(jī)碳源豐富時(shí)，脫碳菌世代周期短生長(zhǎng)迅速，硝化菌時(shí)代時(shí)間長(zhǎng)，生長(zhǎng)緩慢；反硝化作用利用廢水中的有機(jī)物作為碳源，不需外加碳源。硝化反應(yīng)消耗堿度，可利用反硝化產(chǎn)生的堿度，防止pH值下降

（A/O）2工藝1）傳統(tǒng)硝化反硝化脫氮技術(shù)

NH4+-NNO2--NNO3--NN2

硝化階段反硝化階段傳統(tǒng)硝化反硝化脫氮技術(shù)的缺點(diǎn)：COD氧化和硝化耗能巨大，且在COD氧化中，無形中失去貯存在COD內(nèi)的大量化學(xué)能(每kgCOD約含1.4×107J代謝熱)；反硝化需消耗COD；剩余污泥量大；耗能造成大量二氧化碳釋放，并進(jìn)入大氣。

2)亞硝酸型硝化反硝化脫氮技術(shù)的基本原理——將硝化過程控制在HNO2階段而終止，阻止NO2-的進(jìn)一步硝化，隨后直接進(jìn)行反硝化。

NH4+-NNO2--NN2

硝化階段反硝化階段總反應(yīng)式：2NH4++3O2→NO2-+2H2O+4H+2NO2-+3H(電子供體有機(jī)物)→1/2N2+H2O+OH-3）典型工藝①SHARON工藝（singlereactorforhighammoniumremovalovernitrite，亞硝化脫氮）——1975年Voets等提出，短程硝化-反硝化捷徑反硝化溫度：30-35℃限制充氧量：0.5-1.0mg/L縮短曝氣時(shí)間硝化：0.5NH4++0.75O20.5NO2-+H++0.5H2O反硝化：CH3CH2OH+3NO2-1.5N2+2CO2+3H2O促使亞硝化細(xì)菌生長(zhǎng)，限制硝化細(xì)菌生長(zhǎng)節(jié)省了能耗和碳源(1)與活性污泥法相比，節(jié)省氧供應(yīng)量約25%；(2)節(jié)省反硝化所需碳源；(3)減少污泥生成量；(4)減少投堿量；(5)縮短反應(yīng)時(shí)間,反應(yīng)器的容積相應(yīng)減小2.厭氧氨氧化技術(shù)（ANAMMOX）微生物直接以NH4+作為電子供體，以NO3-或NO2-作為電子受體，將NH4+

、NO3-或NO2-轉(zhuǎn)變成N2。5NH4++3NO2-→4N2+9H2O+2H+NH4++NO2-→N2+2H2O環(huán)境條件苛刻：厭氧環(huán)境溫度：30-35℃pH：7.5-8.3

不需要O2和有機(jī)物處理高氨氮焦化廢水、垃圾滲濾液和消化污泥脫水液有成功實(shí)例③OLAND工藝（oxygenlimitedautotrophicnitrificationdenitrification，限制氧自養(yǎng)硝化反硝化）NH4+NO2-空氣NH4+NO2-N2傾出液嚴(yán)格控制DO0.1-0.3mg/L50%NH4+被氧化為NO2-整個(gè)反應(yīng)式：NH4++0.75O2→0.5N2+H++1.5H2O

關(guān)鍵：控制低溶解氧濃度優(yōu)點(diǎn)：耗時(shí)短，能耗低，脫氮效率高，占地面積小，適合處理低COD，高氨氮的廢水④SHARON-ANAMMOX工藝NH4+NO2-空氣NH4+NO2-N2主要控制條件為溫度、堿度和水力停留時(shí)間；Anammox反應(yīng)器中不得有DO的存在?？刂苝H是關(guān)鍵，pH=8最適合亞硝化細(xì)菌生長(zhǎng)，抑制硝化細(xì)菌生長(zhǎng)(pH=7).主要適用于處理污泥上清液和高氨氮、低碳源工業(yè)廢水。NH4++0.75O20.5NO2-+0.5H2O+H++0.5NH4+NH4++2.0O2NO3-+H2O+2H+供氧量節(jié)省62.5%短程硝化全程硝化耗堿量節(jié)省50%6NO2-+6NH4+6N2+12H2O6NO3-+5CH3OH+CO23N2+6HCO3-+7H2O甲醇消耗量節(jié)省100%厭氧氨氧化全程反硝化只須氧化50%的NH4+SHARON-ANAMMOX工藝與傳統(tǒng)反硝化工藝比較參數(shù)SHARON-ANAMMOX工藝傳統(tǒng)硝化反硝化工藝耗氧量/kg(O2).[kg(NH3-N)]-1反硝化BOD消耗量/kg(BOD).[kg(NH3-N)]-1污泥產(chǎn)量/kg(VSS).[kg(NH3-N)]-11.900.083.4-5>1.71CO2產(chǎn)量減少/%90動(dòng)力消耗減少/%60構(gòu)筑物空間減少/%50堿用量減少/%50荷蘭鹿特丹污水處理廠2002年世界上第一個(gè)生產(chǎn)性Sharon-Anammox工藝在荷蘭鹿特丹污水處理廠正式運(yùn)行，用于處理污泥消化液。設(shè)計(jì)處理流量為550m3/dSHARON反應(yīng)器有效容積1650m3（Φ=19.5m，H=5.75m）Anammox反應(yīng)器容積70m3（Φ=2.2m，H=18m）⑤CANON：completelyautotrophicnitrogenremovalovernitrite基于亞硝酸鹽的完全自養(yǎng)脫氮CANON工藝是一種在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)亞硝化和厭氧氨氧化的脫氮工藝。

由荷蘭Delft大學(xué)2002年研發(fā)的。亞硝化菌在有氧條件下把NH4+氧化成NO2-，厭氧氨氧化菌則在無氧條件下把NH4+和NO2-轉(zhuǎn)化為N2，即利用亞硝化菌和厭氧氨氧化菌的協(xié)同作用，在同一個(gè)反應(yīng)器中完成亞硝化和厭氧氨氧化。適合處理高氨氮、低C/N比的廢水垃圾滲濾液、污泥消化液?jiǎn)蜗郈ANON工藝1自養(yǎng)型微生物不需要碳源2硝化50%的氨氮控制在亞硝化段節(jié)約堿度50%3限氧條件下進(jìn)行節(jié)約供氧量理論上節(jié)約供氧62.5%優(yōu)點(diǎn)厭氧氨氧化菌倍增時(shí)間長(zhǎng)所需環(huán)境溫度為中高溫Anammox菌特征信息工程化應(yīng)用困難接種污泥的優(yōu)化環(huán)境因子的控制合理優(yōu)化工藝參數(shù)展望⑥同步硝化反硝化工藝（SNDsimultaneousnitrificationanddenitrification)好氧反硝化基礎(chǔ)上提出。在有一定溶解氧的條件下，將硝化和反硝化兩個(gè)過程置于一個(gè)構(gòu)筑物內(nèi)的微生態(tài)系統(tǒng)中同步進(jìn)行。關(guān)鍵控制活性污泥濃度和污泥顆粒粒徑大小，使DO的擴(kuò)散梯度形成厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)。好氧硝化細(xì)菌、好氧反硝化細(xì)菌和厭氧反硝化細(xì)菌三者協(xié)同作用?？刂艱O濃度：硝化反應(yīng)速率：反硝化速率：動(dòng)力學(xué)分析，DO=0.14mg/L，同步硝化反硝化實(shí)際合理設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制運(yùn)行管理，控制有機(jī)碳源，

既有利于硝化細(xì)菌的同化作用，又有利于反硝化作用在C/N合適的范圍內(nèi)，提高C/N有利于SND有機(jī)碳源反硝化細(xì)菌異養(yǎng)菌硝化細(xì)菌SND優(yōu)點(diǎn)：硝化和反硝化在同一空間和時(shí)間內(nèi)進(jìn)行構(gòu)筑物單一，運(yùn)行省時(shí)、省能耗，省資源（碳源和堿度緩沖劑）尚處于探索和研究階段好氧反硝化存在的問題：好氧反硝化菌增長(zhǎng)不快，數(shù)量少，四、微生物除磷原理、除磷微生物及其工藝1、聚磷細(xì)菌：能夠吸收磷酸鹽合成多聚磷酸鹽（異染顆粒）儲(chǔ)存在細(xì)胞內(nèi)，種類較多，其中聚磷能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)菌有不動(dòng)桿菌—莫拉氏菌群、假單胞菌屬、氣單胞菌屬、黃桿菌屬等。2、微生物除磷原理：厭氧放磷好氧吸磷沉淀排泥3、除磷的生物化學(xué)機(jī)制：（1）厭氧放磷：①產(chǎn)酸菌分解有機(jī)物產(chǎn)酸菌在厭氧或缺氧條件下分解蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物等大分子有機(jī)物為三類可快速降解的基質(zhì)：A類：乙酸、甲酸和丙酸等低分子有機(jī)酸；B類：乙醇、甲醇和葡萄糖等；C類：丁酸、乳酸和琥珀酸等。厭氧放磷聚磷細(xì)菌分解聚磷釋放磷，產(chǎn)生ATP，利用合成的ATP主動(dòng)吸收3類基質(zhì)合成聚β-羥基丁酸（PHB）。（2）好氧吸磷：

聚磷菌在好氧條件下，分解機(jī)體內(nèi)的PHB和外源基質(zhì)，產(chǎn)生質(zhì)子驅(qū)動(dòng)力將體外的PO43-輸送到體內(nèi)合成ATP和核酸，將過剩的PO43-聚合成細(xì)胞貯存物多聚磷酸鹽，細(xì)胞增殖。聚P聚P聚P聚P大部分（P）去除水中PPO43-部分回流做菌種ATP+合成分解有機(jī)基質(zhì)

厭氧區(qū)

好氧區(qū)

P

聚磷菌

聚磷菌

O2

聚磷菌

聚磷菌

產(chǎn)酸菌

聚P

PHB

PHB

聚P

乙酸、葡萄糖、丁酸1）厭氧—好氧（A/O）除磷工藝進(jìn)水厭氧放磷沉淀池好氧聚磷出水部分污泥回流接種剩余污泥處理沉淀脫磷曝氣池受進(jìn)水易降解COD（BOD5)的影響B(tài)OD5:TP2）弗斯特利普（Phostrip）除磷工藝曝氣池（吸收磷，去除BOD）原污水（含磷）處理水脫磷處理水混合池混合池含磷污水石灰沉淀池Ⅱ含磷污泥可用作肥料沉淀池Ⅰ含磷污泥+脫磷水脫磷污泥回流（用于吸收磷）含磷污泥除磷池（厭氧）沖洗水剩余污泥排放不脫磷污泥回流緩速攪拌緩速攪拌脫磷水碳源：有機(jī)物（葡萄糖、甲醇等）[NO2-]

、[NO3-]極低：溶解氧：一般控制在0.2mg/L以下氧化還原電位低于150mVpH值：最適pH值為7.0~8.0溫度：30℃左右TKN：COD≤0.08mgN/mgCODBOD5:TP≥20若只除磷不脫氮，可用化學(xué)法加藥劑除磷除磷工藝運(yùn)行條件除磷效果好；1mg/L可減少化學(xué)污泥量；可減少污泥膨脹，改進(jìn)沉降效果；污泥易脫水，肥效高；成本低廉，操作方便；適合于現(xiàn)有污水處理工廠的改建。生物除磷的優(yōu)點(diǎn)同步生物脫氮除磷工藝1.A2/O工藝厭氧池缺氧池好氧池原污水沉淀池出水回流污泥（含磷污泥）剩余污泥（釋放磷有機(jī)氮氨化）（反硝化脫氮）（硝化吸收磷，去除BOD）內(nèi)循環(huán)N2Anaerobic/Anoxic/Oxic工藝工藝特點(diǎn)：(1)工藝流程比較簡(jiǎn)單；(2)厭氧、缺氧、好氧交替運(yùn)行，不利于絲狀菌繁殖，無污泥膨脹之虞；(3)無需投藥，運(yùn)行費(fèi)用低；(4)污泥中含磷濃度高，具有很高的肥效。2.Phoredox工藝（改良型Bardenpho工藝）缺氧池好氧池缺氧池好氧池原污水沉淀池出水回流污泥（含磷污泥）剩余污泥N2（厭氧釋放磷）（去除BOD，硝化吸收磷）（釋放磷；反硝化脫氮）（吸收磷，去除BOD硝化,脫N2）內(nèi)循環(huán)N2厭氧池（反硝化脫氮、釋磷）3.UCT工藝厭氧池缺氧池好氧池原污水沉淀池出水回流污泥（含磷污泥）剩余污泥（釋放磷有機(jī)氮氨化）（反硝化脫氮）（硝化吸收磷，去除BOD）內(nèi)循環(huán)N2混合液回流工藝特點(diǎn)：（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，這樣可以防止由于硝酸鹽氮進(jìn)入?yún)捬醭?，破壞厭氧池的厭氧狀態(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。4.改良型UCT工藝厭氧池缺氧池Ⅱ好氧池原污水沉淀池出水回流污泥（含磷污泥）剩余污泥（釋放磷有機(jī)氮氨化）（反硝化脫氮；釋磷）（硝化吸收磷，去除BOD）內(nèi)循環(huán)N2混合液回流缺氧池Ⅰ（反硝化脫氮）N2一、微污染水源預(yù)處理的目的和意義

二、水源水污染源和污染物污染源：未經(jīng)處理工業(yè)廢水生活污水農(nóng)藥灌溉和養(yǎng)殖業(yè)排放水未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的處理水污染物：有機(jī)物、氨氮、藻類分泌物、揮發(fā)酚、氰化物、重金屬和農(nóng)藥常規(guī)給水廠凈水處理工藝的不足不能有效去除原水中的耗氧污染物，處理水不易符合飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，使給水水質(zhì)下降。制水過程中預(yù)加氯、中間加氯或折點(diǎn)加氯處理，會(huì)使水中部分有機(jī)物經(jīng)鹵化作用生成THM（三鹵甲烷）等三致物質(zhì)。微污染水源水在凈水處理過程中，可能硝化不完全而生成較多的亞硝酸鹽，也存在損害健康的危險(xiǎn)性。原水中存在的有機(jī)污染物和氨氮，使混凝效果下降，耗礬量、耗氯量增加，制水成本大大提高。原水混凝沉淀過濾消毒原水殘留有機(jī)物容易引起配水管網(wǎng)中的微生物繁殖，生成粘泥，加快管道的腐蝕，同時(shí)使水帶有惡臭和異味。藻類過度生長(zhǎng)的季節(jié)，容易造成濾池堵塞，增加反沖洗的工作量和難度。尤其是當(dāng)一些絲狀藻類大量生長(zhǎng)或星桿藻（Asterionella）、直鏈藻（Melosira）等硅藻大爆發(fā)時(shí)，殘存大量硅藻殼，最易發(fā)生凈水工藝運(yùn)行障礙。鐵錳在處理水中大量存在，會(huì)使水質(zhì)味道變差，甚至引起洗滌物變色。三、微污染水源水微生物預(yù)處理及微生物群落1、微生物預(yù)處理工藝：均采用膜法生物處理

生物轉(zhuǎn)盤、接觸氧化法、生物濾池、生物流化床工藝的選取要根據(jù)水質(zhì)和處理目的，填料的選擇要根據(jù)填料對(duì)微生物的附著力和耐腐蝕性。

處理目的：去除有機(jī)物、氨氮（反硝化）、磷

微污染水源水有機(jī)物含量低，外加碳源

2、水源水預(yù)處理的運(yùn)行條件（3）DO：流量大時(shí)，好氧DO

4mg/L以上，反硝化DO<0.2mg/L、探討好氧反硝化，利用O2和NO2-、NO3-作為電子受體（4）水溫和pH

（1）微生物：適應(yīng)貧營養(yǎng)的微生物異養(yǎng)除碳菌、硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、藻類、原生動(dòng)物、微型后生動(dòng)物組成生態(tài)系，（2）供氫體：需外加供氫體。低濃度的乙醇或糖類、短程反硝化中的NH4+水源水沉砂區(qū)粗格柵進(jìn)水閘細(xì)格柵生物接觸氧化池出水閘沉淀池出水進(jìn)入水庫皮帶輸送機(jī)柵渣柵渣柵渣外運(yùn)鼓風(fēng)機(jī)空氣淤泥沉淀池污泥淤泥沉淀池泥沙深圳水庫水源水生物預(yù)處理工藝（400萬m3/d規(guī)模）深圳水庫水源水常規(guī)處理+深度處理工藝水庫水前臭氧接觸氧化混合絮凝沉淀石英砂過濾提升泵后臭氧接解氧化生物活性碳過濾出水至管網(wǎng)PAC臭氧發(fā)生器石灰消毒O3O3Cl2若爾蓋濕地（四川省阿壩）巴音布魯克（新疆天山）三江平原濕地(黑龍江)黃河三角洲(山東)黃河三角洲(山東)扎龍保護(hù)區(qū)(黑龍江)遼河三角洲濕地（渤海遼東灣）人工濕地是指人工建造的類似于沼澤的濕地內(nèi)，放置一定高度的填料，其上種植特定的水生植物，在水生植物根系周圍生長(zhǎng)著豐富多樣的微生物群落，基質(zhì)、水生植物與微生物構(gòu)成一個(gè)類似于天然沼澤地的特殊生態(tài)系統(tǒng)。表流濕地

表流濕地通常是襯有不透水材料層的淺蓄水池，填有土壤或砂礫基質(zhì)，栽種露出水面的植物。設(shè)計(jì)成水淹型，所以水位在基質(zhì)表面之上，廢水在基質(zhì)上面流動(dòng)，通過稠密的植物，模擬天然濕地的水流。它的建造費(fèi)用較低。潛流濕地

廢水流過基質(zhì)，且水位保持在基質(zhì)表面之下。潛流系統(tǒng)適于寒冷的氣候，可防止在零下氣溫時(shí)結(jié)冰。潛流系統(tǒng)不像表流系統(tǒng)易產(chǎn)生臭味或蚊子，可處理較高負(fù)荷的廢水。但有機(jī)負(fù)荷太高，易堵塞。通常在潛流系統(tǒng)前設(shè)置沉淀池，去除SS。常采用多個(gè)進(jìn)口，盡可能均勻地分散SS，避免堵塞。垂直流人工濕地平流人工濕地

人工濕地生態(tài)系統(tǒng)凈化污水的原理是利用系統(tǒng)中的物理、化學(xué)、生物的協(xié)同作用，通過土壤過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解來實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效凈化。即污水在沿一定方向流動(dòng)的過程中，在濕地土壤、植物和微生物共同作用下得到了高效的凈化。

人工濕地對(duì)有機(jī)物的去除不溶性的有機(jī)物通過濕地的沉淀、過濾作用可以很快從廢水截留下來，被微小生物利用；可溶性的有機(jī)物則通過生物膜的吸附及微生物的代謝過程被去除。廢水中大部分有機(jī)物的最終歸宿是被異養(yǎng)微生物轉(zhuǎn)化為微生物體及CO2和H2O，這些新生的有機(jī)體可以通過填料的定期更換最終從濕地系統(tǒng)中去除。人工濕地對(duì)氮的去除廢水中的一部分無機(jī)氮作為植物生長(zhǎng)過程中不可缺少的物質(zhì)可直接被植物攝取，合成植物蛋白等有機(jī)氮，通過植物收割從廢水和濕地系統(tǒng)中去除。廢水中大部分的氮是通過微生物的硝化、反硝化作用去除。人工濕地氮的變化人工濕地對(duì)磷的去除廢水中的無機(jī)磷在植物吸收及同化作用下轉(zhuǎn)變成植物的ATP、DNA和RNA等有機(jī)成分，通過植物收割從廢水和濕地系統(tǒng)中去除。填料對(duì)磷的吸附及與填料與PO43-發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而去除。微生物對(duì)磷的正常同化及過量積累作用，由于濕地系統(tǒng)中厭氧、好氧的交替出現(xiàn)，使磷的過量釋放和過量積累得以完成。（一）基質(zhì)多為當(dāng)?shù)赝寥馈⒒蛟谕寥郎箱伾?、礫石、煤渣等。作用：為微生物生長(zhǎng)提供基質(zhì)；為濕地植物提供載體和營養(yǎng)物質(zhì)；吸附和過濾作用?；疽兀夯|(zhì)、濕地植物和微生物要求：一定生物、化學(xué)及熱力學(xué)穩(wěn)定性孔隙率及表面粗糙率適中，潛流介質(zhì)孔隙率30-45%吸附、過濾作用，無害、無抑制作用，

具有可再生性分為浮水性、挺水性和沉水性。挺水性為主。浮水性和挺水性主要吸收氨氮，沉水性主要吸收磷水蔥

水美人蕉作用：發(fā)達(dá)的根系直接吸收水中有機(jī)污染物將氧氣運(yùn)送到根系，供根系微生物需要根系分泌物為微生物提供營養(yǎng)和能源水菖蒲燈芯草濕地植物的選擇原則適地適種原則多樣性原則經(jīng)濟(jì)和觀賞價(jià)值高耐污能力強(qiáng)凈化能力強(qiáng)根系發(fā)達(dá)濕地植物的選擇原則適地適種原則各地氣候條件的差異均能影響人工濕地植物的生長(zhǎng)、存活和去污能力，因此，在選擇植物時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇本土植物，綜合考慮抗逆性強(qiáng)、凈化能力強(qiáng)，生物量較大，生長(zhǎng)周期長(zhǎng)的植物種類。濕地植物的選擇原則多樣性原則每種植物的凈化能力不一樣，對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的去除也存在差異，因此，應(yīng)根據(jù)污水中污染物的具體指標(biāo)，設(shè)計(jì)多種植物加以組合去污，提高系統(tǒng)的處理性能。濕地植物的選擇原則經(jīng)濟(jì)和觀賞價(jià)值高在優(yōu)先考慮人工濕地的生態(tài)凈化功能的同時(shí)，也要兼顧它的景觀功能和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。盡量應(yīng)用具有綠化、原材料和觀賞等用途的植物作為人工濕地植物。濕地植物的選擇原則耐污能力強(qiáng)大多數(shù)植物對(duì)于污染這種特殊的逆境均有一定的適應(yīng)性，利用這種適應(yīng)性進(jìn)化，可以篩選出符合要求的人工濕地植物.不同植物耐污能力相差較大，構(gòu)建人工濕地選擇物種時(shí)要選擇耐污能力強(qiáng)的植物，可以保證植物的正常生長(zhǎng)，也有利于提高人工濕地的污染物凈化能力.如：人工濕地常用的植物鳳眼蓮、滿江紅、水浮蓮等耐污能力均較強(qiáng)，在污染較為嚴(yán)重的水體均能存活，對(duì)水體中的亞硝態(tài)氮、氨態(tài)氮、硝態(tài)氮和磷等營養(yǎng)物質(zhì)均有較好的去除效果濕地植物的選擇原則凈化能力強(qiáng)為了提高人工濕地的去污能力，要求植物的凈化能力要強(qiáng)，即單位面積的污染物去除率要高.主要從兩方面考慮，一方面是植物的生物量較大，另一方面是植物體內(nèi)污染物的濃度較高。濕地植物的選擇原則根系發(fā)達(dá)發(fā)達(dá)的植物根系可以分泌較多的根分泌物，為微生物的生存創(chuàng)造良好的條件，促進(jìn)根際的生物降解，提高人工濕地凈化能力。植物的根系在固定床體表面、籠絡(luò)土壤和保持植物與微生物旺盛生命力等方面發(fā)揮著重要作用，對(duì)保持濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要意義。種類和數(shù)量由以下因素決定：濕地植物根系分泌物的種類和數(shù)量；污（廢）水的種類；水中溶解氧的含量。微生物種類有：細(xì)菌（硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、硫化細(xì)菌、反硫化細(xì)菌、磷細(xì)菌、纖維素分解菌、固氮菌等）、真菌、放線菌、原生動(dòng)物、藻類等作用：分泌生長(zhǎng)激素、細(xì)胞分裂素等化學(xué)信號(hào)物質(zhì)與植物進(jìn)行交流，激素可刺激植物根毛的發(fā)育，提高根吸收營養(yǎng)物質(zhì)的能力。

人工濕地生態(tài)系統(tǒng)可以獨(dú)立處理污（廢）水，也可以和各種處理設(shè)備合理搭配組合，進(jìn)行各種污（廢）水的深度處理。人工濕地生態(tài)系統(tǒng)處理污（廢）水的效果與有機(jī)負(fù)荷、水力停留時(shí)間有關(guān)。應(yīng)用人工濕地處理的污（廢）水有：生活污水、污泥滲出液、油田采用水、農(nóng)業(yè)廢水、礦山酸性廢水、禽畜養(yǎng)殖廢水、食品加工廢水、釀酒廢水和毛紡織廢水等。優(yōu)點(diǎn)造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用低，易于維護(hù)可進(jìn)行有效可靠的廢水處理可緩沖對(duì)水力和污染負(fù)荷的沖擊可產(chǎn)生綜合效益問題與展望占地面積大氮磷除去率較低受氣候條件限制較大污水對(duì)植物影響研究不足加強(qiáng)對(duì)特殊廢水處理的研究1997年，深圳建起我國第一個(gè)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。深圳人工濕地系統(tǒng)與其它污水處理廠的經(jīng)濟(jì)比較：人工濕地生態(tài)系統(tǒng)處理污水的效果九溪濕地公園基本情況撫仙湖：216.6km2星云湖：34.3km2兩湖出流改道工程：將由原來的星云湖流入撫仙湖改道為撫仙湖水入流星云湖出流改道工程包括水利工程和環(huán)境及水質(zhì)凈化工程兩部分人工濕地前出水改道工藝流程：星云湖水——格柵——清渣橋——挺水植物帶——沉砂池——出水閘

挺水植物帶是出流改道工程進(jìn)行水質(zhì)凈化處理的第一道設(shè)施。星云湖水經(jīng)挺水植物帶初步凈化后，經(jīng)引水渠系（包括明渠、暗渠、涵管、隧洞工程）向九溪河方向出流排水。挺水植物池54.22畝，沉砂池7.24畝，其他附屬用地7.47畝。建設(shè)粗格柵1道、清渣橋1座、星云湖類蘆葦16.5萬株。人工濕地工程簡(jiǎn)介：氧化塘+水平潛流+垂直潛流工藝流程：星云湖水——高等水生維管束植物凈化池——除藻池——一級(jí)水生物塘——一級(jí)植物碎石床——二級(jí)水生物塘——二級(jí)植物碎石床——植物砂濾池——出水污水類型：富營養(yǎng)化污水（藍(lán)藻水）處理能力：100000m3/d出流改道工程完成后，星云湖出流水要達(dá)到20萬立方米/天占地面積：150000m2達(dá)標(biāo)要求：地表IV類水要求，部分滿足III類要求目前狀況：正常運(yùn)行，出水達(dá)標(biāo)2.九溪人工濕地場(chǎng)地分析占地面積：18萬m2(A區(qū)4萬m2、B區(qū)14萬m2)污水處理工藝：植物碎石床，生物塘組合A區(qū)組成：植物塘，應(yīng)急池B區(qū)組成：植物塘，沙濾池，一塊苗圃地工程是目今為止，國內(nèi)外面積最大的填料型人工濕地——光碎石填料就達(dá)15萬立方。工程采用高負(fù)荷高效能設(shè)計(jì)的基本原則，節(jié)約每一平方米土地。工程出水除磷和氨氮外，均達(dá)到了地表III類的標(biāo)準(zhǔn)，其藍(lán)藻的去除率達(dá)到99%以上。九溪人工濕地進(jìn)水經(jīng)過前端表流濕地處理后的九溪人工濕地進(jìn)水一級(jí)生物塘（氧化塘）系統(tǒng)，還可以看到明顯的藍(lán)藻九溪人工濕地出水用于曝氣的跌水系統(tǒng)九溪人工濕地水平潛流系統(tǒng)中生長(zhǎng)繁茂的花葉蘆竹生長(zhǎng)繁茂的象草系統(tǒng)生長(zhǎng)繁茂的風(fēng)車草和花葉蘆竹系統(tǒng)一、水消毒的重要性：水是疾病傳播的媒介之一二、水的消毒方法（一）煮沸法：最原始但簡(jiǎn)單有效（二）加氯消毒：液氯、漂白粉（Ca(ClO)2）、氯胺是常用的消毒劑。用量依