污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

污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10.1生物脫氮和生物除磷一級(jí)處理：除去廢水中的砂礫及大的懸浮物；二級(jí)生物處理：去除可溶性的有機(jī)物；深度處理：脫氮、除磷。

10.1.1意義氮、磷濃度高：水體富營(yíng)養(yǎng)化；常規(guī)的活性污泥法：難以達(dá)到嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)微生物脫氮、除磷：處理效果好、處理過(guò)程穩(wěn)定可靠、費(fèi)用低、系統(tǒng)操作管理方便等優(yōu)點(diǎn)10.1.2污、廢水脫氮、除磷的具體指標(biāo)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)廢水磷含量在≤0.5mg/L氨氮

≤15mg／L10.1.3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）(二)脫氮原理1.好氧硝化硝化菌（亞硝化細(xì)菌、硝化細(xì)菌）化能自養(yǎng)型微生物，利用無(wú)機(jī)碳化合物，如CO2、CO32

-、HCO3-（NH3→NO2-→NO3-)最適pH7.5-8.02.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：補(bǔ)充投加易于降解的碳源有機(jī)物，如甲醇（有毒），用乙醇代替5CH3OH+6NO3-3N2+7H2O+5CO2+6OH-

采用“捷徑反硝化”NO3-NO2-NON2ON2

+2e+e+e+eNH3→NO2-→NO3-××1.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；（三）脫氮過(guò)程中的幾個(gè)問(wèn)題2.硝化脫氮時(shí)有時(shí)需要補(bǔ)堿（NaHCO3)?硝化作用消耗堿（NH3），水pH下降（硝化菌的最適pH為7.5-8.0）；補(bǔ)充碳源、升高pH3.硝化菌世代周期長(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傳統(tǒng)三級(jí)脫氮工藝各段有自己的沉淀池與污泥回流系統(tǒng)，反硝化投加外加碳源。10.1.4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β-羥基丁酸鹽（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)備好氧狀態(tài)消耗能源——PHB）。聚P聚P聚P聚P部分回流做種大部分（P）去除水中P2．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請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)工藝（圖形說(shuō)明），要求完成污廢水的三級(jí)處理步驟。并具體說(shuō)明各部分發(fā)生的反應(yīng)及特點(diǎn)。10.2微污染水源水的生物預(yù)處理目的和意義水源水污染源處理工藝10.3飲用水的消毒消毒方法有：物理方法：紫外線、超聲波、加熱化學(xué)方法：加氯、臭氧、重金屬離子等化學(xué)試劑通過(guò)消毒劑或其它消毒手段，殺滅水中致病微生物（包括病毒、細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物、腸道寄生蟲(chóng)及其卵等）的處理過(guò)程，稱為消毒。影響消毒效率的因素比較復(fù)雜（1）致病微生物的種類及存在狀態(tài)一般而言，病毒比細(xì)菌較難殺滅；有芽胞的細(xì)菌比無(wú)芽胞的細(xì)菌較難殺滅（廢水中的致病菌多無(wú)芽孢）。

單個(gè)細(xì)菌易受消毒劑的致毒作用，而成團(tuán)細(xì)菌的內(nèi)部菌體因受保護(hù)而難于殺死。（２）消毒劑的種類與濃度

氯的殺菌作用很好，且能維持較為長(zhǎng)久的殺菌作用，但對(duì)病毒的作用較差；

臭氧對(duì)細(xì)菌、病毒等都有強(qiáng)烈的殺傷能力，但無(wú)耐久的效能；

銅離子殺藻作用十分突出，但滅菌作用卻不強(qiáng)。一般來(lái)說(shuō)，消毒劑的濃度愈高，則殺菌效果愈好。（３）水質(zhì)特征

溫度愈高，殺菌愈好；

pH值對(duì)氯的殺菌作用影響大，而對(duì)臭氧的影響不大；

懸浮物能掩蔽菌體，使之不致受消毒藥劑的作用；

有機(jī)物的存在，消耗氧化性的消毒劑；

氨能降低氯的殺菌強(qiáng)度，但卻能維持其持久性。（４）接觸時(shí)間接觸時(shí)間愈長(zhǎng)，致病微生物的殺滅率愈高。10.3.1加氯消毒常用氯系消毒劑有氯、次氯酸鈉、漂白粉、漂白精等。它們的殺菌機(jī)制基本相同，主要靠水解產(chǎn)物次氯酸起作用。Cl2+H2O=HOCl+HClHOCl=OCl-+H+次氯酸的消毒機(jī)理可破壞細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)膜；進(jìn)入菌體內(nèi)的HOCl與菌體蛋白或酶蛋白中氨基和巰基反應(yīng)而達(dá)到殺菌作用；還能與細(xì)菌、病毒的核酸結(jié)合達(dá)到殺滅效果。氯化消毒時(shí)，為獲得可靠而持久的消毒效果，投氯量應(yīng)滿足部分的要求：（1）殺滅細(xì)菌以達(dá)到指定的消毒指標(biāo)及氧化有機(jī)物等所消耗的"需氯量"；（2）抑制水中殘存致病菌的再度繁殖所需的"余氯量"。10.3.2臭氧消毒法臭氧是僅僅次于氟的強(qiáng)氧化劑，它有很強(qiáng)的消毒能力，除能殺死細(xì)菌外，對(duì)耐藥性較強(qiáng)的病毒、芽孢也有很強(qiáng)的殺滅能力。即使在0.1mg/L的低濃度下，仍可在5s內(nèi)殺死一般水樣中的大腸桿菌，而在相同條件下氯氣4h才能達(dá)到同樣效果。臭氧消毒基本上不受pH值和溫度的影響。臭氧易于分解，不產(chǎn)生永久性殘留；能同時(shí)除色、除臭、除味、降解各種有機(jī)毒物，不致產(chǎn)生二次污染。

消毒機(jī)理能分解細(xì)菌內(nèi)部氧化葡萄糖所必需的葡萄糖氧化酶；并直接與細(xì)菌和病毒發(fā)生作用，破壞細(xì)胞和核糖核酸，分解DNA、RNA、蛋白質(zhì)、脂肪類和多糖等大分子聚合物，使細(xì)菌的物質(zhì)代謝、生長(zhǎng)和繁殖過(guò)程遭到破壞；能滲透細(xì)胞膜組織，侵入細(xì)胞膜內(nèi)使細(xì)胞發(fā)生畸變，導(dǎo)致細(xì)胞溶解死亡。臭氧消毒時(shí)，投加量一般為1～4mg/L。如同時(shí)氧化分解廢水中其它污染物，應(yīng)增大投加量。醫(yī)院污水消毒處理時(shí)，投量可高達(dá)20～50mg/L。如維持臭氧濃度0.4mg/L，接觸時(shí)間15min，可達(dá)到良好的消毒效果（包括病毒的殺滅）。缺點(diǎn)臭氧消毒存在的主要問(wèn)題是基建投資大，制備臭氧的電消耗高；臭氧在水中不穩(wěn)定易分解，沒(méi)有持久的殺菌作用。10.3.3過(guò)氧化氫（H2O2）消毒活潑的氧化劑；僅對(duì)專性厭氧微生物起作用；用于凈化程度高的飲用水消毒。10.3.4紫外輻射消毒物理方法；適用于優(yōu)質(zhì)水及純水的消毒；機(jī)制：1）破壞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)而變性；2）破壞核酸分子的結(jié)構(gòu)。10.3.5重金屬消毒法銀離子能凝固微生物的蛋