环境工程微生物学：第十章--污废水深度处理和微污染水源水课件.ppt

《环境工程微生物学：第十章--污废水深度处理和微污染水源水课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《环境工程微生物学：第十章--污废水深度处理和微污染水源水课件.ppt（29页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第十章第十章污废水深度处理和微污染水源污废水深度处理和微污染水源水预处理中的微生物学问题水预处理中的微生物学问题生物脱氮、除磷原理生物脱氮、除磷原理微污染水源水预处理中的微生物学问题微污染水源水预处理中的微生物学问题饮用水的消毒及其微生物学效应饮用水的消毒及其微生物学效应第一节第一节污废水深度处理污废水深度处理脱氮、除磷脱氮、除磷与微生物学原理与微生物学原理污废水处理系统常分为三级：污废水处理系统常分为三级：一级处理、二级处理、三级处理一级处理、二级处理、三级处理一级处理一级处理：除去废水中砂砾及大的悬浮固体，去处：除去废水中砂砾及大的悬浮固体，去处COD30%左右。左右。二级处理二级处理：去

2、除废水中可溶性有机物，一般用生化方法，去除废水中可溶性有机物，一般用生化方法，COD去去除率除率70-90%，BOD5去除率去除率90%，同时生成，同时生成NO3-N，NH3-N，PO43-，SO42-等。等。三级处理三级处理：是在二级处理后，进一步降解水中难溶有机物，去除是在二级处理后，进一步降解水中难溶有机物，去除氮、磷等。氮、磷等。有时三级处理也称为有时三级处理也称为深度处理深度处理，主要是指氮、磷的去除。，主要是指氮、磷的去除。一、污废水脱氮除磷意义一、污废水脱氮除磷意义氮磷是生物重要营养来源，但若量过多，也会造成危害氮磷是生物重要营养来源，但若量过多，也会造成危害：引起水体富营养化引

3、起水体富营养化P0.02mg/L，N0.3mg/L增加给水处理的成本增加给水处理的成本水厂加氯消毒时，水体中少量氨会使加氯量成倍增加，此外，还水厂加氯消毒时，水体中少量氨会使加氯量成倍增加，此外，还会使脱色、除臭除味的化学药剂量增加。会使脱色、除臭除味的化学药剂量增加。消耗水体中氧量消耗水体中氧量还原态氮排入水中会因硝化作用消耗水体大量的氧，还原态氮排入水中会因硝化作用消耗水体大量的氧，1molNH3+2molO2=1molNO3-对人及生物都有毒害作用对人及生物都有毒害作用饮用水中含氮主要是饮用水中含氮主要是NO3-，一般一般1mg/L，量高时，可引起人类量高时，可引起人类疾病，另外，水中还

4、有疾病，另外，水中还有NO2-,可致癌。可致癌。污、废水脱氮、除磷的具体指标污、废水脱氮、除磷的具体指标污、废水脱氮、除磷的具体指标污、废水脱氮、除磷的具体指标n一级标准一级标准n废水废水磷磷含量在含量在0 05mg/L5mg/Ln氨氮氨氮 15mg15mgL L二级出水中二级出水中N去除率只有去除率只有20%，大部分以，大部分以NO3-N，NH3-N形式存在，形式存在，生物脱氮过程主要是通过硝化反硝化把生物脱氮过程主要是通过硝化反硝化把NH3NO2-NO3-NO2-N2参与的细菌类群有三类：参与的细菌类群有三类：氨化细菌氨化细菌有机氮化物脱氨成有机氮化物脱氨成NH3亚硝化、硝化细菌亚硝化、硝

5、化细菌NH3NO2-NO3-反硝化细菌反硝化细菌NO3-NO2-N2大多数属于大多数属于异养兼性厌氧微生物异养兼性厌氧微生物，需有一定量有机化合物的存，需有一定量有机化合物的存在，反硝化作用才能进行，所以一般反硝化池中要投入在，反硝化作用才能进行，所以一般反硝化池中要投入一定量一定量的有机碳源。的有机碳源。好氧，同时耗好氧，同时耗NH3生成生成NO3-，pHpH下降下降，对硝化菌不利，需加对硝化菌不利，需加Na2CO3。厌氧，结果耗厌氧，结果耗NO3-产产OH-，pH升高升高。自养好氧型微生物自养好氧型微生物，需长时间培养才能繁殖到一，需长时间培养才能繁殖到一定量，所以硝化池水力停留时间一般较

6、长。定量，所以硝化池水力停留时间一般较长。二、生物脱氮基本原理二、生物脱氮基本原理三、生物脱氮基本流程三、生物脱氮基本流程(主要介绍活性污泥法除主要介绍活性污泥法除N系统基本工艺流程系统基本工艺流程)与普通二级处理活性污泥法工艺相同，都可除与普通二级处理活性污泥法工艺相同，都可除C,但程度不同但程度不同普通二级处理普通二级处理处理后水中仍有大量处理后水中仍有大量NH3-N存在。存在。脱脱N工艺工艺去去C同时，同时，NH3-N尽可能转化为尽可能转化为NO2-,NO3-。根据去根据去C、硝化和脱硝化和脱N组合方式不同，可把活性污泥系统分成组合方式不同，可把活性污泥系统分成单级活性污泥法系统单级活性

7、污泥法系统和和多级活性污泥法系统多级活性污泥法系统。根据反硝化过程中所利用的有机根据反硝化过程中所利用的有机C来源不同分成来源不同分成内内C源系统源系统和和外加外加C源系统源系统。1.1.单级活性污泥内单级活性污泥内C源系统源系统特点特点：去：去C和硝化在一个曝气池中进行，先去和硝化在一个曝气池中进行，先去C、脱、脱NH3后硝化，后硝化，要求曝气时间长，再将含要求曝气时间长，再将含NO3-废水引入反硝化池中，缺氧状态下，废水引入反硝化池中，缺氧状态下，硝酸盐还原菌利用活性污泥内源呼吸释放有机硝酸盐还原菌利用活性污泥内源呼吸释放有机C，使，使NO3-转化成转化成N2。是在好氧、厌氧交替进行条件下

8、的脱是在好氧、厌氧交替进行条件下的脱N工艺。工艺。缺点：缺点：好氧池中反应完成时，水中有机好氧池中反应完成时，水中有机C少，进入反硝化池中，少，进入反硝化池中，内源呼吸释放内源呼吸释放C时间长，量少，都不足以供反硝化所用。时间长，量少，都不足以供反硝化所用。因此，一般不用内因此，一般不用内C源提供有机源提供有机C方法。方法。2.2.单级活性污泥外单级活性污泥外C源系统源系统特点：与内特点：与内C源源系统相比，在反硝化池内通入系统相比，在反硝化池内通入外加外加C源，但出水有机源，但出水有机C高，需加后去高，需加后去C池。池。?3.3.多级活性污泥内多级活性污泥内C源系统源系统特点：将污泥分成数级

9、分隔开来，各级构筑物中生物特点：将污泥分成数级分隔开来，各级构筑物中生物相对单一，除相对单一，除C、硝化、反硝化作用都较稳定，处理效硝化、反硝化作用都较稳定，处理效果好，建设费用高。果好，建设费用高。4.4.多级活性污泥外加多级活性污泥外加C源系统源系统活性污泥法典型工艺活性污泥法典型工艺A/O工艺工艺（Anoxic/OxicSystem，缺氧缺氧/好氧工艺）好氧工艺）废废水水好好氧氧脱脱碳碳去去C反反硝硝化化(缺缺氧氧)沉淀池沉淀池好好氧氧硝硝化化沉淀池沉淀池1好氧活性污泥回流缺氧活性污泥回流出水出水回流回流？回流硝化液，为反硝化提供回流硝化液，为反硝化提供NO3-，NO2-降低降低pH值。

10、值。特点：特点：反硝化反硝化C源直接来源于原废水中有机物，不需源直接来源于原废水中有机物，不需另加另加C源，不需后曝气池，节省费用。源，不需后曝气池，节省费用。四四.影响因素影响因素（一）影响硝化作用因素（一）影响硝化作用因素有机碳浓度有机碳浓度亚硝化、硝化细菌属无机营养型，而废水生物处理中亚硝化、硝化细菌属无机营养型，而废水生物处理中常有机碳化物含量多，故硝化不完全，缓慢。常有机碳化物含量多，故硝化不完全，缓慢。O2硝化作用需氧量极高，硝化耗氧是有机物部分氧化耗硝化作用需氧量极高，硝化耗氧是有机物部分氧化耗氧量氧量3倍以上。倍以上。pH硝化细菌适宜中性偏碱性环境，最适硝化细菌适宜中性偏碱性环

11、境，最适pH7-7.5温度温度中温自养型，最适中温自养型，最适30度左右。度左右。(二二)影响反硝化因素影响反硝化因素O2O2抑制硝酸盐还原作用，反硝化池一般抑制硝酸盐还原作用，反硝化池一般DO0.5mg/L。温度温度低于低于5度，高于度，高于40度，反应几乎停止。度，反应几乎停止。pH最适最适7.5-9.2碳源碳源废水中，废水中，BOD5:TN3-5:1时，需投加碳源。时，需投加碳源。五、微生物除磷原理、工艺及其微生物（BOD：N：P）100：5：1微微生生物物除除碳碳的的同同时时吸吸收收磷磷元元素素用用以以合合成成细细胞胞物物质质和和合合成成ATP等等，但但只只去去除除污污水水中中约约19

12、左左右右的的磷磷。某某些些高高含含磷磷废废水水中中残残留留的的磷磷还还相相当当高高，故故需需用用除除磷磷工工艺艺处处理。理。（一）微生物除磷原理（一）微生物除磷原理依依靠靠聚聚磷磷菌菌（兼兼性性厌厌氧氧菌菌）聚聚磷磷，再再从从水水中中除除去去这这些些细菌。细菌。污水中，污水中，P以以PO43-形式存在形式存在厌氧时厌氧时：聚磷菌体内多聚磷酸盐水解，：聚磷菌体内多聚磷酸盐水解，产生大量能量，利用产生大量能量，利用水中乙酸盐，合成水中乙酸盐，合成PHB，释放出释放出PO43-）。好氧时好氧时：大量繁殖，大量繁殖，消耗消耗PHB，逆浓度梯度过量吸磷，生成逆浓度梯度过量吸磷，生成多聚多聚磷酸盐颗粒磷酸

13、盐颗粒(即异染颗粒即异染颗粒)同时利用同时利用P合成核酸、合成核酸、ATP；聚聚P聚聚P聚聚P聚聚P部分回流部分回流做种做种大部分大部分（P）去除去除水中水中水中水中P P(二二)工艺简介工艺简介常见的脱磷工艺如下图所示（常见的脱磷工艺如下图所示（A/O工艺）工艺）进进水水厌氧放磷好氧聚磷出出水水部分污泥回流接种剩余污剩余污泥处理泥处理沉淀脱磷（三）影响因素（三）影响因素DO聚磷菌吸磷、放磷主要由聚磷菌吸磷、放磷主要由DO决定决定3-4mg/L好氧吸磷，好氧吸磷，0.2mg/L厌氧放磷厌氧放磷NO3-N浓度浓度除磷系统中除磷系统中NO3-N抑制放磷作用抑制放磷作用但现在认为有少量存在也可，一般

14、但现在认为有少量存在也可，一般20或溶解性或溶解性BOD5：溶解性溶解性P12-15:1脱氮除磷典型工艺（脱氮除磷典型工艺（A2/O工艺）工艺）很多时候废水中很多时候废水中N、P都有，可采用组合工艺，达到脱都有，可采用组合工艺，达到脱氮除磷目的氮除磷目的？为脱氮过程提供为脱氮过程提供NO3-。硝化过程硝化过程PH降低，可以中和脱氮过程产生降低，可以中和脱氮过程产生OH-，抑制抑制pH升高。升高。第二节第二节 微污染水源水预处理中的微生物学问题微污染水源水预处理中的微生物学问题水源水源 城市集中饮用水供水的水源城市集中饮用水供水的水源地表水环境质量标准（地表水环境质量标准（GB3838-2002

15、）三级以上三级以上幻灯片幻灯片21现状现状污染、不洁净污染、不洁净主要污染物：主要污染物：有机物、氨、藻类分泌物、挥发酚、有毒有机物、氨、藻类分泌物、挥发酚、有毒物（重金属、氰化物、农药、藻毒素）物（重金属、氰化物、农药、藻毒素）问题问题 传统给水处理工艺：传统给水处理工艺：混凝沉淀过滤（砂）消毒混凝沉淀过滤（砂）消毒不能有效去除上述污染物！不能有效去除上述污染物！对策对策 预处理，去除水中有机物和氨预处理，去除水中有机物和氨预处理方法预处理方法根据水质和处理目的选取方法根据水质和处理目的选取方法活性碳吸附：有机物、脱色活性碳吸附：有机物、脱色化学氧化：脱色化学氧化：脱色有机物和氨的去除生物净

16、化有机物和氨的去除生物净化生物膜法（生物滤池、生物接触氧化、生物流化床等）生物膜法（生物滤池、生物接触氧化、生物流化床等）原因：？原因：？浓度低（贫营养），生物生长慢浓度低（贫营养），生物生长慢饮用水源地环境污染问题突出饮用水源地环境污染问题突出据中国环境监测总站年月发布的据中国环境监测总站年月发布的个环境保护重点城市集中式饮用水个环境保护重点城市集中式饮用水源地水质月报源地水质月报，有个饮用水源地不达，有个饮用水源地不达标，占重点城市饮用水源地的标，占重点城市饮用水源地的.；有个城市饮用水水质全部不达标，占重有个城市饮用水水质全部不达标，占重点城市的。点城市的。生物预处理工艺生物预处理工艺实

17、例：欧美（德法英、美国）流化床实例：欧美（德法英、美国）流化床中国（深圳）接触氧化法东江水中国（深圳）接触氧化法东江水400万万吨吨/日日填料：活性碳、无烟煤、石英砂填料：活性碳、无烟煤、石英砂反硝化碳源：甲醇（慎用）、乙醇、电解水放反硝化碳源：甲醇（慎用）、乙醇、电解水放氢（研究中）氢（研究中）反应器中微生物：反应器中微生物：硝化菌、反硝化菌、固着纤毛虫等硝化菌、反硝化菌、固着纤毛虫等“喜清洁喜清洁”型原型原生动生动物。物。预处理构筑物中主要微生物预处理构筑物中主要微生物硝化菌硝化菌106107个个/克填料克填料贫营养异养菌（包括反硝化菌）贫营养异养菌（包括反硝化菌）106108个个/克填料

18、克填料藻类藻类蓝藻、绿藻蓝藻、绿藻原生动物原生动物固着型纤毛虫为主固着型纤毛虫为主微型后生动物微型后生动物旋轮虫等轮虫、顠体虫旋轮虫等轮虫、顠体虫第三节第三节 饮用水的消毒及其微生物学效应饮用水的消毒及其微生物学效应消毒消毒杀灭水中病原微生物（细菌、病毒、原生动物等）杀灭水中病原微生物（细菌、病毒、原生动物等）使蛋白质、核酸变性失活使蛋白质、核酸变性失活方法方法 1.物理法物理法加热煮沸（传统）、紫外线加热煮沸（传统）、紫外线 2.化学法化学法消毒剂（大规模、水厂）消毒剂（大规模、水厂）消毒剂消毒剂 氧化剂（液氯、漂白粉、二氧化氯、臭氧、双氧水）氧化剂（液氯、漂白粉、二氧化氯、臭氧、双氧水）卤

19、素类（碘）卤素类（碘）重金属盐类（银离子、铜离子）（很少用）重金属盐类（银离子、铜离子）（很少用）各方法的特点各方法的特点 加氯消加氯消毒毒Cl2H2OHClO.H+ClO优点：价廉、易操作、持续优点：价廉、易操作、持续缺点：安全隐患、消毒卫生上不可靠、缺点：安全隐患、消毒卫生上不可靠、“三致三致”物物臭氧消毒臭氧消毒强氧化剂，（物质氧化、增氧）强氧化剂，（物质氧化、增氧）优点：消毒卫生上可靠、无优点：消毒卫生上可靠、无“三致三致”物物缺点：现用现制备、成本高缺点：现用现制备、成本高紫外线消毒紫外线消毒干净水、矿泉水、罐装线干净水、矿泉水、罐装线优缺点基本同臭氧消毒法优缺点基本同臭氧消毒法存在

20、的问题存在的问题存在的问消毒的持续性与消毒的持续性与“三致三致”物质物质物质观点一：防止观点一：防止“三致三致”物质生成，放弃液氯消毒物质生成，放弃液氯消毒观点二：杀菌第一（持续性更重要），所以氯消毒好。观点二：杀菌第一（持续性更重要），所以氯消毒好。：杀菌第：杀菌第一（持一（持（倾向此观点）（欧洲，两步消毒，先（倾向此观点）（欧洲，两步消毒，先O3后氯）后氯）氨氨氨脱除难氨脱除难浓度高会被转化为亚硝酸，有害！浓度高会被转化为亚硝酸，有害！消耗液氯形成氯胺。（消毒能力较次氯酸弱）消耗液氯形成氯胺。（消毒能力较次氯酸弱）氯胺也有持久性消毒能力氯胺也有持久性消毒能力（适量残留）（适量残留）也有持久性消毒能力适量残留余氯：消毒后剩余氯（次氯酸和氯胺）余氯：消毒后剩余氯（次氯酸和氯胺）HClO 游离氯游离氯消毒后残留的消毒后残留的HClO 游离性余氯游离性余氯氯胺氯胺化合氯化合氯（一氯、二氯、三氯胺）（一氯、二氯、三氯胺）消毒后残留的氯胺消毒后残留的氯胺化合性余氯化合性余氯氯胺的持久性和稳定性较次氯酸强，因此先采用游离氯胺的持久性和稳定性较次氯酸强，因此先采用游离氯消毒，后加入少量氨，形成氯胺，以维持长久消毒氯消毒，后加入少量氨，形成氯胺，以维持长久消毒效果。效果。