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

第十章污（废）水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理1．污（废）水为什么要脱氮除磷？答：污（废）水需要脱氮除磷的原因如下：（1）在好氧生物处理中，生活污水经生物降解，大部分的可溶性含碳有机物被去除，同时会产生NH3-N、NO3--N和PO43-、SO42-，其中，只有25％的氮和19％左右的磷被微生物吸收合成细胞，通过排泥得到去除，出水中的氮和磷含量仍未达到排放标准。

（2）氮和磷是生物的重要营养源。

但水体中氮磷过多，危害极大。

最大的危害是引起水体富营养化，蓝藻、绿藻等大量繁殖后引起水体缺氧，产生毒素，进而毒死鱼虾等水生生物和危害人体健康，使水源水质恶化。

不但影响人类生活，还严重影响工农业生产。

2．微生物脱氮工艺有哪些？答：微生物脱氮工艺有A/O、A2/O、A2/O2、SBR等工艺。

反硝化有单级反硝化和多级反硝化。

根据不同水质，通常有以下3种组合工艺，即碳氧化、硝化和反硝化三者的不同组合方式。

（1）碳氧化、硝化、反硝化分级（2）碳氧化和硝化结合，反硝化分级（3）碳氧化、硝化、反硝化结合3．叙述污（废）水脱氮原理。

答：污（废）水脱氮原理如下：（1）概述脱氮是先利用好氧段经硝化作用，由亚硝化细菌和硝化细菌的协同作用，将NH3转化为NO2--N和NO3--N。

再利用缺氧段经反硝化细菌将NO2--N（经反亚硝化）和NO3--N （经反硝化）还原为氮气（N2），溢出水面释放到大气，参与自然界氮的循环。

（2）具体反应机理①硝化短程硝化：全程硝化（亚硝化＋硝化）：②反硝化反硝化脱氮：厌氧氨氧化脱氮：厌氧氨氧化脱氮：厌氧氨反硫化脱氮：4．参与脱氮的微生物有哪些？它们有什么生理特征？答：参与脱氮的微生物及其生理特征如下：（1）硝化作用段及微生物①好氧氨氧化细菌好氧氨氧化细菌即好氧的亚硝化细菌，以NH3为供氢体，O2作为最终电子受体，产生HNO2。

其中的亚硝化叶菌属在低氧压下能生长，化能无机营养，氧化NH3为HNO2，从中获得能量供合成细胞和固定CO2。

1（24分）名词解释（1）好氧反硝化NO3、O2均可作为电子最终受体：即电子可从被还原的有机物基质传递给O2，也可传递给NO3-、NO2-和N2O，并分别将它们还原。

（2）短程硝化-反硝化短程硝化反硝化是利用硝酸菌和亚硝酸菌在动力学特性上存在的固有差异，控制硝化反应只进行到NO2--N阶段，造成大量的NO2--N累积，然后就进行反硝化反应。

（3）同步硝化反硝化根据传统生物脱氮理论，脱氮途径一般包括硝化和反硝化两个阶段，硝化和反硝化两个过程需要在两个隔离的反应器中进行，或者在时间或空间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中；实际上，较早的时期，在一些没有明显的缺氧及厌氧段的活性污泥工艺中，人们就层多次观察到氮的非同化损失现象，在曝气系统中也曾多次观察到氮的消失。

在这些处理系统中，硝化和反硝化反应往往发生在同样的处理条件及同一处理空间内，因此，这些现象被称为同步硝化/反硝化（SND）。

（4）聚磷菌又称聚磷菌。

指能过量吸磷并能储存磷的微生物，如不动杆菌属、气单胞菌属、棒杆菌属、微丝菌等，具有厌氧释磷，好氧（或缺氧）超量吸磷的特性。

常被用于活性污泥法中的生物除磷（5）微污染水源水指受到有机物、氨氮、磷、藻类及有毒污染物较低程度污染的水.（6）人工湿地人工湿地是人工建造和监督控制的类似自然湿地的系统，通过对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合来进行废水的处理。

2（8分）简述微生物脱氮除磷的原理。

脱氮原理：1）好氧段：脱碳硝化脱碳——氧化去除BOD、COD●硝化——NH3/NH4+→NO2-→NO3-●硝化反应消耗碱度，因此要加碱，防止pH值下降2）缺氧段—反硝化●反硝化：NO3--N还原为N2，溢出水面释放到大气●碳源：既可以投加CH3OH，也可引入原水中BOD除磷原理：依靠聚磷菌（兼性厌氧菌）厌氧时释放磷，好氧时聚磷，再通过排泥从污水中除去细菌（磷）。

3（16分）简述污水处理过程中硝化过程和反硝化过程的运行操作条件。

第二篇微生物生态与环境生态工程中的微生物应用李宁第十章污（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-----脱氮、除磷与微生物学原理第二节微污染水源水预处理中的微生物学原理(略)第三节人工湿地中微生物与水生植物净化污（废）水的作用(略)第四节饮用水的消毒与其微生物学效应(略)重点/难点：污（废）水深度处理废水生物处理的基本过程第一节污（废）水深度处理-----脱氮、除磷与微生物学原理4一、废水脱氮除磷的目的意义氮磷物质进入水体，就会造成很大的危害，其中最大的问题就是引起水体富营养化。

因此，废水的除磷脱氮十分重要，尤其是当废水处理后被排入一些湖泊、海湾等敏感水体时。

5废水或污水中的营养元素（N、P）对水体和人类的危害有哪些？(1) 使水味变得腥臭难闻；(2) 降低水体的透明度；(3) 消耗水体的溶解氧；(4) 向水体释放有毒物质；例如：NO3−和NO2−可被转化为亚硝胺(三致物质) ；水中NO2−高，可导致婴儿患变性血色蛋白症“Bluebaby”；•污、废水脱氮、除磷的具体指标⏹一级标准⏹废水磷含量在≤0．5mg/L⏹氨氮≤15mg／L二、废水生物脱氮原理及工艺问题：1、生物脱氮的机理？2、生物脱氮的影响因素？10二、废水生物脱氮原理及工艺1.生物脱氮原理生物脱氮首先是利用好氧过程，由亚硝化细菌和硝化细菌将废水中的NH 3转化成NO 3--N ，再利用缺氧段经反硝化作用，将NO 3--N还原成氮气（N 2），溢出水面释放到大气中，从而减少水中的含氮物质，降低对水体的潜在威胁。

11（1）氨化（Ammonification ）（2）硝化（Nitrification ）（3）反硝化（Denitrification ）（1）Ammonification•微生物分解有机氮化合物产生氨的过程称为氨化作用，很多细菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍生物，其中分解能力强，并释放出氨的微生物称为氨化微生物，在氨化微生物的作用下，有机氮化合物分解、转化为氨态氮，以氨基酸为例：–RCHNH 2COOH + H 2O →RCOHCOOH + NH3–RCHNH 2COOH + O2 →RCOCOOH + CO 2+ NH3（2）Nitrification•硝化反应是在好氧条件下，自养型的硝化菌将NH4+转化为NO2-和NO3-的过程。

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——脱氮、除磷与微生物学原理一、污、废水脱氮、除磷的目的和意义污、废水一级处理只是除去废水中的砂砾及大的悬浮固体。

去除COD约30％左右。

二级生物处理则是去除废水中的可溶性有机物。

在好氧生物处理中，生活污水经生物降解，大部分的可溶性含碳有机物被去除。

去除COD 70％～90％，BOD5去除90％以上。

同时产生NH3-N、N03--N和P043-、S042-。

其中有25％的氮和19％左右的磷被微生物吸收合成细胞，通过排泥得到去除。

但出水中的氮和磷含量仍未达到排放标准。

有的工业废水如味精(谷氨酸)废水和赖氨酸废水含氨氮(NH3-N)非常高，味精浓废水含氨氮6 000 mg／L左右。

COD更高，60 000～80 000 mg／L，BOD5约为COD的一半。

氮和磷是生物的重要营养源。

但水体中氮、磷量过多，危害极大。

最大的危害是引起水体富营养化。

蓝藻、绿藻等大量繁殖后引起水体缺氧，产生毒素，进而毒死鱼、虾等水生生物和危害人体健康。

使水源水质恶化。

不但影响人类生活，还严重影响工、农业生产。

鉴于以上原因，脱氮除磷非常重要。

若水体中磷含量低于0．02 mg／L可限制藻类过度生长。

上海地方标准规定，氨氮排放标准在15 mg／L以下。

二、天然水体中氮、磷的来源主要来自城市生活污水，来自农业施肥(氮)和喷洒农药(磷等)，来自工业废水，如化肥、石油炼厂、焦化、制药、农药、印染、腈纶及洗涤剂等生产废水，食品加工、罐头食品加工及被服洗涤服务行业的洗涤剂废水，以及禽、畜粪便水。

城市生活污水含氮量见表2．4-1。

三、微生物脱氮工艺、原理及其微生物(一)微生物脱氮工艺可采用A／0、A2／0、A2／02、SBR等，工艺均可取得较好脱氮效果。

经厌氧-好氧或缺氧-好氧等的合理组合处理，既可去除COD和BOD，又可去除氨氮，脱氮工艺也可除磷。

(二)脱氮原理脱氮首先利用设施内好氧段，由亚硝化细菌和硝化细菌的硝化作用，将NH3转化为NO3--N。