微污染水源水预处理中的生物学问题等(24).ppt

环境工程微生物学环境工程微生物学第二十四讲 第二篇第二篇 第十章第十章 污废水深度处理和微生污废水深度处理和微生物污染源水预处理中的微生物学原理物污染源水预处理中的微生物学原理（2）第二节第二节 微污染水源水预处理中的生物学问题微污染水源水预处理中的生物学问题一、微污染水源水预处理的目的和意义一、微污染水源水预处理的目的和意义微污染水源水：微污染水源水：是受到有机物、氨氮、磷及有毒污染物较低程度污染的水源水。这种水只去除2030%COD（化学需氧量），尤其是致癌物的前体物如烷烃残留在水中，经加氯处理后产生卤代烃三氯甲烷和二氯乙酸等“三致物”。（三致物是致癌、致畸、致突变）氨氮较高导致供水管道中亚硝化细菌增生，促使NO2（亚硝酸盐）浓度增高，残留有机物还可能引起管道中异养菌孳生。导致饮用水中细菌不达标，这种水被人饮用会危害人体健康。为此，人们不仅致力于水厂的水处理工艺改革，探索更有效的处理工艺和技术。同时重视水源的预处理，双管齐下，确保饮用水的卫生与安全。二、水源水污染源和污染物二、水源水污染源和污染物水源水污染源：水源水污染源：是未经处理的工艺废水、生活污水、农业灌溉和养殖业排放水。还未达到排放标准的处理水。污染物：污染物：有机氯、氨氮、藻类分泌物、挥发酚、氰化物、重金属、农药等。三、微污染水源水微生物预处理及微生物群三、微污染水源水微生物预处理及微生物群（一）微生物预处理工艺（一）微生物预处理工艺用以处理微污染水源水的工艺均采用膜法生物处理：有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法、生物流化床等。具体选用何种工艺要根据水质和处理目的而定。填料的选用要考虑对微生物的附着力和耐腐蚀性。填料的种类和性能与膜法处理效率紧密相连。颗粒活性炭能截留、吸附颗粒状有机物和胶体物质、残余毒物、“三致”前体物和余氯等，颗粒活性炭砂滤能除去甲醛和丙酮。并且颗粒活性炭砂滤挂生物膜的速度快于无烟煤砂滤。我国目前水源水预处理的主要目标仍是有机氯和氨氮。通过硝化作用只将氨氮转化为硝酸盐。没有根本上将氮从水中去掉，只是转化氮的形态，总氮量没有减少，因此需要反硝化将硝酸氮还原为氮气溢出水中到大气。欧美等国家处理水源水中的目的是去除有机物。国外已较多应用脱氮技术脱氮。微污染水源水中有机物含量远低于废水，普通存在碳源不足，反硝化有困难。因此，在预处理过程中要外加碳源，（加乙醇，甲醇对人有毒）。水源水用硝化反硝化工艺处理后，硝酸盐和亚硝酸盐均可保持在低水平。预处理的方式如下：此方式可处理有机氯和氨氮，此预处理要设在净化工艺流程之前。目前对水源水预处理在德国、英国、法国等国都有较大规模的生物流化床处理装置。我国也有多处理建水源水预处理装置，同济大学设计的深圳水库水源生物接触氧化处理渠道工程规模为400104m3/d，目前，其规模为世界最大。（二）水源水预处理的运行条件（二）水源水预处理的运行条件1 1、微生物、微生物微污染水源水是一个贫营养的生态环境，在其中生长的微生物群落与在污、废水生物处理中的微生物群落不同，需要一个由适应贫营养的异养除碳菌，硝化细菌和反硝化细菌、藻类、原生动物和微型后生动物组成的生态系。方法用生物膜法。因生物膜法能截留微生物和有机物，保证处理系统中有足够的高效降解有机物和去除氨氮能力的微生物群落。2 2、供氢体、供氢体可用低浓度的乙醇和糖代替。近些年来，有研究用电极生物膜反应电解水放出氢（H2）解决反硝化所需要的H2供体。3 3、溶解氧、溶解氧溶解氧一般在4mg/L以上，能满足氧化有机物和硝化作用的需要。4 4、水温和、水温和PHPH一般年平均水温为23.6，PH7。COD和氨氮的去除率随水温升高而提高，20以上处理效果好。5 5、该系统的处理效率、该系统的处理效率 COD去除1030%，氨氮去除75%以上。第三节第三节 饮用水的消毒用其微生物学效应饮用水的消毒用其微生物学效应(教材上是第四节教材上是第四节)一、水消毒的重要性一、水消毒的重要性疾病可通过水作媒体得到传播，为了防止病原微生物随生活污水和医院污水进入环境；随饮用水、游泳池水进入人体，使人得肠道传染病及其疾病，故必须对饮用水进行严格消毒。二、水的消毒方法二、水的消毒方法（一）煮沸法（一）煮沸法煮沸直接快速破坏病原菌的蛋白质，使其凝固发生不可逆变性。（二）加氯消毒（二）加氯消毒长久以来，国内外一直将液氯、漂白粉、氯胺用于饮用水、游泳池水、生活用水和污废水的消毒。消毒的效果与消毒剂的剂量、消毒时间、水的PH、水温、水质等因素有关。重要的是要考虑微生物的种类和生理特性调整消毒剂的剂量，才能达到理想的消毒效果。漂白粉和氯杀藻的剂量是0.51mg/L，0.05 mg/L余氯可抑制管网内细菌孳生。杀死病毒所需的氯量为细菌的220 倍。杀死赤痢阿米巴所需的氯量是310 mg/L。在卤素中除氟以外，氯的氧化力最强，至20世纪70年代，发现水体中有“三致”物的前体物烷烃、芳香烃等，经加氯后产生三氯甲烷等“三致”物。氯、氯氨及漂白粉是含Ca(ocl)2（次氯酸钙）、CaCl2（氯化钙）、Ca(oH)2（氢氧化钙）的混合物，Ca(ocl)2（次氯酸钙）为主要成分。实验表明，水的PH值较低时加氯消毒的效果较好，HOCl（次氯酸）可破坏细菌细胞质膜，进入菌体内的HOCl（次氯酸）与菌体蛋白与酶蛋白中氨基NH2和SH反应而达到杀菌作用。还与细菌、病毒的核酸结合达到杀灭效果。氯是一个活泼的元素，能与很多化合物反应。在净水中，同水分子的反应如下：水的消毒效果的检验，仍以水的卫生参数大肠杆菌群为指标。通常采用的参数是用化学分析法测定剩余氯（或称余氯），它的数值的确定应以大肠杆菌群指标为准。剩余氯含量要适当，偏高时杀菌效果虽好，但可以形成臭味。污染水都有氨。氯和氨很容易反应，随着加氯量的增加，反应产物从一氨逐步转化为二氯胺、三氯胺和氮气，甚至氧化氮。在测定剩余氯时，所得包括HOCl（次氯酸）、OCl（次氯酸离子）、Cl（氯离子）、氯胺。氯胺有杀菌能力，但比次氯酸等弱得多；因此在作剩余氯测定中，常需予以区别：HOCl（次氯酸）等称游离氯，其剩余氯称游离性余氯，氯胺称化合氯，其剩余氯称化合性余氯。无胺的优质水消毒时的剩余氯一般为游离氯。（三）臭氧（三）臭氧（O3O3）消毒）消毒通电紫外灯时，可使O2转化为O3，制成臭氧（O3）发生器有高压的和低压的，性能好的O3发生器，其发生量可达4g/L。臭氧杀菌能力，在投加量超过某一数量后才显现，O3先消耗于氧化还原有机物，尔后消耗于杀菌，臭氧杀菌、杀病毒的速率高于氯气。与加氯消毒相比，水用臭氧消毒的优点是：不会造成异臭、异味。提高溶解氧量。尚未发现有害人体健康的产物。缺点是：没有余量，也就没有后续的杀菌能力。鉴于加氯消毒可能产生“三致”物，用臭氧氧化替代水厂中的滤前加氯和污水厂中的加氯消毒是可取的。有些不可溶解的有机物，在O3氧化之后转化为可降解有机物，可用生物法去除。有些水厂已采用这一方法去除澄清水中的微量有机物。臭氧消毒法的推广，关键在O3发生器的革新，取决于费用能否降低。（四）过氧化氢（四）过氧化氢（H2O2H2O2）消毒）消毒 （过氧化氢就是双氧水）H2O2 是活泼的氧化剂，但H2O2不是对所有的微生物都起作用，有很多好氧菌和兼性厌氧菌都具有过氧化氢酶，能将H2O2分解为O2和H2O而使之失效。H2O2可用净化程度高的饮用水消毒，尤其是桶装饮用水因为细菌数量极少，H2O2可起到抑菌和保质作用。（五）紫外线辐射消毒（五）紫外线辐射消毒紫外线辐射用于小规模水厂饮用水消毒和游泳池循环水的消毒，紫外线辐射杀菌的机制有二：破坏蛋白质结构而变性；破坏核酸分子的结构，如引起胸腺嘧啶形成胸腺嘧啶二聚体和DNA发生水合反应导致细菌死。（六）微电解消毒（六）微电解消毒在物理场作用条件下，微电解H2O产生活性氧（如O2（过氧离子）OH）和H。O2和OH具有强氧化能力。可杀死细菌及藻类。活性氧还可以与水中氯离子作用生成HOCl（次氯酸），更增强了杀菌能力。微电解消毒用于高层楼顶上水箱水的消毒和清除管道微生物垢及应用于优质水的消毒。布置作业布置作业 1、何为积磷菌？有哪些积磷菌？叙述它的放磷和吸磷的生化机制？2、为获得好的除磷效果要掌握哪些运行操作条件？