环境工程微生物学.ppt

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第二篇第十章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(1)
第一节污废水深度处理—脱氮、除磷及微生物学原理
一、污废水脱氮、除磷的目的和意义
氮、磷是藻类生长的限制因子,水体中氮、磷浓度增高会导致水体的富营养化。事实上,现在水体富营养化问题越来越严重,据报道,1991年我国共发生赤潮38次,1992年增加至50次,造成鱼类和其他生物大量死亡,对海洋渔业资源造成水体溶解氧下降。此外,饮用水中硝态氮超过10mg/L会引起婴儿的高铁血红蛋白症。
为此,对于水体中氮、磷的去除已越来越受到重视,许多国家对废水氮、磷都制订了严格的排放标准。常规的活性污泥主要去除废水中含碳化合物,而对氮、磷去除率很低。鉴于此情况,废水的脱氮除磷技术近年来得到迅速发展。微生物脱氮除磷技术由于具有处理效果好,处理过程稳定可靠、处理成本低,操作管理方便等优点而得到广泛运用,为水体中氮、磷的去除提供了有效手段。
今后,微生物脱氮除磷技术的发展方向就目前看主要有以下几个方面:
1、开放、研制和采用成本低廉、效果稳定的新工艺。
2、微生物除磷工艺如果同时具有脱氮能力将比单纯的除磷工艺具有更大市场。脱氮需要较长的停留时间,使糸统达到硝化,但糸统中NO3—的存在将影响积磷菌的厌氮放磷,泥龄长也会降低除磷效果,所以在一个糸统中如何兼顾脱氮除磷使糸统同时达到较好的脱氮除磷效果是一个值得研究的问题。
3、利用微生物技术强化脱氮除磷过程,提高处理效果。生物脱氮系统中由于硝化细菌世代时间长,容易从系统中流失,受低温等不利的环境条件影响较大,所以常常达到良好硝化效果而影响系统脱氮效率,除了使用生物膜系统外,在活性污泥系统中使用投菌法,即在需要时或定期向系统投加硝化细菌也是一条有效途径。目前已有研究者在研究硝化菌的大量培养技术。在生物除磷系统中也可通过投加积磷菌制剂来提高或保持系统的除磷效果。
二、天然水体氮、磷的来源
有下面几个方面:
1、来自城市生活污水;
2、来自农业施肥(氮)和喷洒农药(磷);
3、来自工业废水(化肥厂、印染厂、焦化厂及洗涤剂等生产废水);
4、食品加工、罐头食品加工及被服洗涤服务行业的废水;
5、禽畜粪便水
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/O(厌氧/好氧)、A2/O(厌氧/缺氧/好氧)、A2/O2(厌氧/缺氧/好氧/好氧)SBR(间歇活性污泥法)等工艺均可取得较好脱氮效果。
(二)脱氮原理
生物脱氮主要是通过硝化作用和反硝化作用来完成的。
首先利用设施内好氧段,由亚硝化细菌和硝化细菌作用,将NH3转化为NO3——N(硝化氮)。再利用缺氧段经反硝化细菌将NO3——N(硝化氮)反硝化还原为氮气(N2),溢出水面释放到大气,N2参于自然界物质循环。水中含氮物质大量减少,降低出水潜在危险性。
(三)硝化、脱氮微生物
亚硝化细菌和硫化细菌是革兰氏阴性菌。在污水处理糸统和自然环境中,硝化细菌有附着表面和在细胞束内生长的倾向,形成胞囊结构和菌胶团。
(1)氧化氨的细菌
为专性好氧菌,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。在最适条件下(温度25℃~30℃,~)亚硝化球菌的世代时间为8~10h。亚硝化螺菌的世代时间为24h。
(2)氧化亚硝酸细菌
~,温度25℃~30℃,其世代随环境可变,由8h到几天。
(3)硝化段的运行操作:
硝化细菌的世代时间普遍比异养菌的世代时间长,为了硝化作用彻底,保证有足够数量活性强的硝化细菌(107个/mL以上),在运行操作上要掌握几个关键。
①泥龄(即悬浮固体停留时间θSRT)是重要控制指标,可通过排泥控制泥龄,一般控制在五天以上,泥龄要大于硝化细菌的比生长速度。否则,泥龄过短硝化细菌会流失,硝化速率低。用生物接触氧化法有利于硝化作用。
②要供给足够氧,处理生活污水时,~(COD和BOD)和NH3含量的高低,适当提高溶解氧。