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1、2019/4/22,1,第四章 污废水深度处理和微污染水源水的微生物处理,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,2019/4/22,2,本章内容,第一节 微生物脱氮、脱磷原理 脱氮脱磷的意义 微生物脱氮原理及微生物 微生物脱磷原理及微生物 第二节 微污染水源水的预处理 微污染水源水的概念和存在形式 微污染水的生物处理目的 微污染水源水微生物处理方法 微污染水源水处理中微生物群落,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,2019/4/22,3,第三节 人工湿地中微生物与水生植物的净化作用 人工湿地生态系统 人工湿地净化污水的基本原理 人工湿地各组成的功能 人工湿地处理污水的效果 第四节 饮用水消毒
2、 消毒的重要性 消毒方法,2019/4/22,4,第一节 微生物脱氮、脱磷原理,水体中氮磷的主要来源 ？,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,一、脱氮，脱磷的目的和意义,污水经过一级处理,COD去除率30,污水生物二级处理,COD去除率70-90,NO3N，NO2N，NH3-N，PO43-，SO42-,剩余的N、P？,其中吸收25的N和19的P,2019/4/22,5,一级标准污水综合排放标准GB8978-1996中规定： 废水磷含量在0.5mg/L 氨氮 15mgL,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,2019/4/22,6,二微生物脱氮的原理及微生物,环境微生物基础教学课件,天津工业大
3、学,1生物脱氮原理,NH3-N,有机氮生物好氧氧化,化除有机碳 好氧氧,NO2- , NO3-,好氧硝化,厌氧反硝化,N2,2019/4/22,7,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,硝化作用段及微生物,短程硝化,全程硝化,2019/4/22,8,氧化氨的细菌 亚硝化菌 氧化亚硝酸的细菌 -硝化菌,微生物,2019/4/22,9,氧化氨的细菌 亚硝化菌,专性好氧菌,G-； 低氧下生长，高氧浓度和光照都会影响生长； 无机化能营养型； 最适合温度为25-30，温度范围5-30； 最适pH值为7.5-8.0，pH值范围5.8-8.5； 世代时间长。在最适的条件下，亚硝化球菌的世代时间是8-12小时
4、，亚硝化螺菌属的时代时间是24小时； 含淡黄至红色的细胞色素。,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,2019/4/22,10,氧化亚硝酸的细菌 -硝化菌,生长pH值范围7.5-8.0； 温度为25-30； 亚硝酸的浓度为2-30mmoL/L时，生长最好； 世代时间随环境的变化改变，8h-几天； 硝化杆菌属既能无机化能营养又可以有机化能营养。在化能无机营养下比有机营养生长快。硝化螺菌属在有机营养下生长比无机营养下生长快； 大多数的硝化菌属细胞质内都含有贮存物，如肝糖，多聚磷酸盐，聚-羟基丁酸盐（PHB）； 含有淡黄至淡红的细胞色素。,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,2019/4/22,1
5、1,主要的亚硝化和硝化细菌有：,亚硝化单胞菌属，球菌属，螺菌属，叶菌属，弧菌属； 硝化杆菌属，刺菌属，球菌属，螺菌属。,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,2019/4/22,12,运行中的控制：,充足的氧，1.2-2.0mg/L，浓度小于0.5mg/L，硝化作用停止； 碱度控制在7.5-8.0； 控制BOD5，20-30mg/L； 温度-5-60； 控制泥龄，保证泥龄在5天以上； 硝化过程产生硝酸，pH下降，适当添加NaHCO3。,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,2019/4/22,13,反硝化作用段及微生物,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,反硝化脱氮,厌氧氨氧化,厌氧氨反硫化
6、脱氮,短程反硝化类型,2019/4/22,14,兼性厌氧，异养型，以有机碳源葡萄糖、甲醇、乳糖、丙酮酸为碳源； 氧浓度低于0.2mg/L时利于反硝化； 有电子受体即碳源； 温度10-35； pH7-8。,反硝化菌,2019/4/22,15,常加入甲醇或者乙醇作为外源碳，或者以部分污水作为外源碳（补充碳源）； 内源碳，细胞死亡溶解析出的有机物。,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,外源反硝化及内源反硝化,2019/4/22,16,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,A/O脱氮工艺,废水,好氧脱碳,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,2. 脱
7、氮工艺,2019/4/22,17,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,三.脱磷作用及其微生物,微生物进行好氧反应中，吸收营养物比例为BOD:N:P=100:5:1, 但只去除污水中约19左右的磷，剩余P可以通过生物脱磷方法去除。,脱磷原理：依靠聚磷菌（兼性厌氧菌）聚磷，再从水中除去这些细菌。,聚磷菌,在好氧时,大量吸收磷酸盐,合成自身核酸和ATP,多聚磷酸盐颗粒（异染粒）,2019/4/22,18,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,大部分 （P）去除,三种基质低级脂肪酸 葡萄糖，甲醇乙醇 丁酸，乳酸，琥珀酸。,厌氧放磷,好氧吸磷,1除磷的微生物原理,2019/4/22,19,2. 聚磷菌
8、,不动杆菌莫拉氏菌群、假单胞菌属、气单胞菌属、黄杆菌属等。亚硝化杆菌属、亚硝化叶菌属、亚硝化球菌属、硝化杆菌属、硝化球菌属。,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,2019/4/22,20,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,A /O法除磷工艺,3. 除磷工艺,2019/4/22,21,有机物、氨氮、藻类分泌物、挥发酚、氰化物、重金属、农药等。,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,第二节 微污染水源水的预处理,1微污染水源水的概念和存在形式,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的水源水。,自然水体,工业废水,生活污水,农业灌溉,养殖业排放,2019/4/22,22,2微污
9、染水的生物处理的目的,自来水厂传统的饮用水处理采用混凝-沉淀-过滤-消毒的方法。水中的有机物的去除只达到20-30。 有机物还会使过滤效率下降，过滤池的使用周期缩短。 用来消毒的氯等物质与烷烃等有机物反应，产生卤代烃三氯甲烷和二氯乙酸等致癌前体物。,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,2019/4/22,23,3. 微污染水源水微生物处理方法,微生物细胞与有机物营养接触的机会少很多，而吸收有机营养的唯一途经就是接触。在这种水体中，微生物较少以游离态存在，99以上的微生物都固着在某种介质表面，形成贫营养生物膜。,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,贫营养水中微生物的特性,2019/4/22,
10、24,处理微污染水源水的工艺常用生物膜法。,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,生物膜法,能够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的微生物群落。,活性污泥法,要求较高的有机浓度和营养物质,生物膜法中有：生物滤池，生物转盘，生物流化床，生物接触氧化法。,2019/4/22,25,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,国内的蚌埠淮河、宁波姚江、嘉兴新滕塘应用了生物接触氧化法处理水源水。 同济大学设计的深圳水库水源水生物接触氧化处理渠工程规模为400104m3/d。,2019/4/22,26,4. 微污染水源水处理中微生物群落,需要适应贫营养环境的异养生物，除碳菌，硝
11、化细菌，反硝化细菌，藻类，原生动物，微型后生动物组成的生态系统。,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,2019/4/22,27,诺卡氏菌属和假单胞菌是优势菌属,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,诺卡氏菌属是丝状菌，适合在贫营养环境中生活。丝状菌的菌丝织成生物膜的经纬，使生物膜具有稳定的结构。 杆菌和球菌类微生物在生物膜上的生长主要是以丝状菌为骨架。 在这种骨架上大量的微生物形成各种菌胶团。 菌胶团以外的荚膜物质增强了生物膜对环境的抵抗力，减少了原生动物对细菌的吞噬作用。 微型动物对有机物的去除和生物膜的更新起到了积极的作用。,微型动物生长过于丰富，就会取食生物膜或者使生物膜与有机物接触减
12、少，生物膜脱落，产生负面的影响。,2019/4/22,28,5. 预处理的运行条件,供氢体。保证反硝化阶段的进行，必须保证有足够的有机物作为碳源供氢体。,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,一般加入甲醇作为供氢体，但这种方法增加运行费用，甲醇还有毒性。可以用乙醇和糖代替，还有人提出用微电解生物膜反应器中的微电解水产生的H2作为供氢体。,2019/4/22,29,溶解氧。溶解氧一般在4mg/l，能够满足好氧过程中的需要。反硝化过程中要求缺氧条件，生物膜较厚能够达到局部的厌氧和亏氧。,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,反硝化阶段放在好氧阶段之前，既可以添加一定的碳源维持反硝化，又能够使水中多
13、余有机物在好氧阶段分解掉。,2019/4/22,30,水温和pH 。温度升高，对有机物和氨氮的去除有利，20以上处理效果好。,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,深圳水库的年平均水温在23.6，pH值7。,2019/4/22,31,第三节 饮用水的消毒及其微生物学效应,水中的细菌只有很少的一部分是病原菌（或称致病菌）； 此类水中病原菌若经水传播， 在消化道滋生导致疾病肠道传染病； 肠道传染病如伤寒，痢疾，霍乱；病毒性肝炎，脊髓灰质炎。 一些借水传播的寄生虫病，如血吸虫等。,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,一、水消毒的重要性,2019/4/22,32,环境微生物基础教学课件,天津工业大学
14、,伤寒沙门氏菌,通过内毒素致病(内毒素是其细胞壁的成分，化学成分为脂多糖，当细菌死亡分裂时会释放到环境中。),在地面普通水中可生存13周，井水中可生存约周，在粪坑及污水中可生存12个月。,2019/4/22,33,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,痢疾杆菌,37 能耐20天，加热到60能耐10min，对1的石炭酸，可抵抗半小时。 传播方式：食物和饮用水,内毒素损害了人体肠道细胞，引起肠道痉挛、腹泻等症状。,2019/4/22,34,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,霍乱弧菌,革兰氏阴性，有鞭毛 传播方式：水及食物，与病人或带菌动物接触，主要由病人带菌的粪便污染水体而传播。,致病原因外毒
15、素：霍乱弧菌由口进入人体小肠中，大量繁殖释放出外毒素破坏肠细胞膜，肠细胞大量脱水、电解质失衡。,2019/4/22,35,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,传播方式：虫卵通过病人粪便污染水体。,2019/4/22,36,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,饮用水的消毒非常重要。,2019/4/22,37,二、水的消毒方法,水体的消毒方法有煮沸法，加氯消毒，臭氧消毒，过氧化氢消毒，紫外辐射消毒，微电解消毒等。,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,自来水厂加氯消毒是最常用，最经济，简单的消毒方法。,2019/4/22,38,氯的消毒起源于1850年，1904年英国正式将它用于公共给水的消毒
16、。 常用的化学药剂有液氯，漂白粉(Ca(OCl)2, CaCl2, Ca(OH)2混合物)，氯胺。,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,2019/4/22,39,氯常温时气态呈黄绿色，液氯为琥珀色，有刺激性气味，有很强的氧化性。与水的反应：,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,1. 氯消毒的原理,2019/4/22,40,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,氯的水溶液中有Cl2, HOCl, OCl- , Cl-, H+ ,这些分子和离子的浓度由水的pH值决定，有时受到水中的杂质的影响。,水温为20 pH值为6时，HOCl，Cl-为主，OCl-为HOCl的2.7； pH值为9时，OCl-为主，HOCl与OCl-比值约为0.27； pH值为7.67时，HOCl与Cl-的浓度相等。,水温25，Cl-10时，OCl-几乎占全部。,2019/4/22,41,环境微生物基础教学课件,天津工业大学,杀菌的物质？,水的pH值较低时，加氯
