第十章

污（廢）水深度處理和微污染源水預處理中的微生物學原理一、名詞解釋1.短程硝化—反硝化：“短程硝化—反硝化”又稱“捷徑反硝化”，是指通過限制充氧量（0.5～1.0mg/L）和縮短曝氣時間等條件，抑制硝化細菌生長，促使亞硝化細菌優(yōu)勢生長，迅速將氨氧化為HNO2，隨即利用有機物將HNO2還原為N2的過程。2.外源反硝化：外源反硝化是指利用外來碳源，以NO3－為最終電子受體，氧化有機物合成細胞物質的過程。3.內源反硝化：內源反硝化是指以機體內的有機物為碳源，以NO3－為最終電子受體的反應。4.聚磷菌：所謂聚磷菌是指能吸收磷酸鹽，并將磷酸鹽聚集成多聚磷酸松(polyphosphate）儲存在細胞內的一群微生物的統(tǒng)稱。二、簡答題1.請詳細論述市政污水生物脫氮和除磷的原理。為何脫氮和除磷存在矛盾？如何解決？

答：（1）市政污水生物脫氮和除磷的原理①脫氮原理在好氧或厭氧段內，硝化細菌將有機氮轉換為氨氮，在好氧段內，亞硝化細菌和硝化細菌的硝化作用，將NH3轉化為NO2--N和NO3--N，再利用缺氧段經反硝化細菌將NO2--N和NO3--N反硝化還原為氮氣，溢出水面釋放到大氣。②除磷原理聚磷菌在厭氧時能夠釋放磷酸鹽于體外，然后在好氧條件下充分地過量吸磷，而后通過排泥從污水中除去部分磷，可以達到減少污廢水中磷含量的目的。（2）存在的矛盾及對策①泥齡問題。硝化細菌和聚磷菌在泥齡上存在矛盾，泥齡太高不利于磷的去除，泥齡太低，硝化菌無法存活，且泥量過大也會影響后續(xù)污泥處理。針對此矛盾，在污水處理工藝系統(tǒng)設計度運行中，一般所采取的措施是把系統(tǒng)的泥齡控制在一個較窄的范圍內，兼顧脫氮與除磷的需要。②破源問題。生物脫氮除磷系統(tǒng)的釋磷和反硝化之間，存在著因碳源不足而引發(fā)的競爭性矛盾。解決方案為可以采取倒置A2/O工藝。將缺氧區(qū)放在工藝最前端，厭氧區(qū)往后，經過這種改變，脫氮菌可以優(yōu)先獲得碳源，反硝化速率得到大幅度提高。同時，原來困擾脫氮除磷工藝的硝酸鹽問題不存在了，所有污泥都將經歷完整的釋磷和吸磷過程，除磷能力不僅未受影響，反而有所增強。③硝酸鹽問題。在常規(guī)A2/O工藝中，由于厭氧區(qū)在前，回流污泥不可避免地將一部分硝酸鹽帶入厭氧區(qū)，硝酸鹽嚴重影響聚磷菌的釋磷效率。解決方案為回流污泥進入厭氧區(qū)之前。先進入一個預設的缺氧池，并投加外加碳源提高反應效率。2.試述污水中的氮在生物處理中是如何轉化的？舉一例說明生物脫氮工藝，并繪出其污水處理。答：（1）污水中的氮在生物處理中的轉化脫氮是先利用好氧段經硝化作用，由亞硝化細菌和硝化細菌的協同作用，將NH3轉化為NO2--N和NO3--N。再利用缺氧段經反硝化細菌將NO2--N（經反亞硝化）和NO3--N（經反硝化）還原為氮氣N2，溢出水面釋放到大氣，參與自然界氮的循環(huán)。水中含氮物質大量減少，降低出水的潛在危險性。（2）生物脫氮工藝說明采用A/O、A2/O、A2/O2、SBR等工藝脫氮，均可得到較好的脫氮效果。經厭氧一好氧或缺氧好氧等的合理組合處理，既可去除CODCr

和BOD5，又可去除氨氮、NO2--N和NO3--N，甚至還可達到除磷的目的。反硝化有單級反硝化和多級反硝化。根據不同水質，通常有以下3種組合工藝，即碳氧化、硝化和反硝化三者的不同組合方式，見圖10-1，具體工藝流程如圖10-2。其中A工藝稱倒置反硝化，碳源由進水提供，不需外加碳源，處理效果好。此外，還有濾池反硝化系統(tǒng)、氧化溝反硝化系統(tǒng)等。工藝流程示意圖。3.污（廢）水為什么要脫氮除磷？答：污（廢）水需要脫氮除磷的原因如下：（1）在好氧生物處理中，生活污水經生物降解，大部分的可溶性含碳有機物被去除，同時會產生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細胞，通過排泥得到去除，出水中的氮和磷含量仍未達到排放標準。（2）氮和磷是生物的重要營養(yǎng)源。但水體中氮磷過多，危害極大。最大的危害是引起水體富營養(yǎng)化，藍藻、綠藻等大量繁殖后引起水體缺氧，產生毒素，進而毒死魚蝦等水生生物和危害人體健康，使水源水質惡化。不但影響人類生活，還嚴重影響工農業(yè)生產。4.敘述污（廢）水脫氮原理。答：污（廢）水脫氮原理如下：（1）概述脫氮是先利用好氧段經硝化作用，由亞硝化細菌和硝化細菌的協同作用，將NH3轉化為NO2--N和NO3--N。再利用缺氧段經反硝化細菌將NO2--N（經反亞硝化）和NO3--N（經反硝化）還原為氮氣（N2），溢出水面釋放到大氣，參與自然界氮的循環(huán)。（2）具體反應機理①硝化5.脫氮運行管理中要掌握哪幾個關鍵才能獲得高的脫氮效果？答：脫氮運行管理中要掌握的關鍵因素包括：（1）泥齡泥齡是重要的控制指標，可通過排泥控制泥齡，一般控制在5d以上，泥齡要大于硝化細菌的比生長速率。否則，泥齡過短硝化細菌會流失，硝化速率低。（2）要供給足夠氧處理生活污水時，溶解氧一般控制在1.2～2.0mg／L為宜。工業(yè)廢水則要看廢水的有機物濃度CODCr

和BOD5

和NH4+的高、低，適當提高溶解氧。（3）控制適度的曝氣時間（水力停留時間）普通的活性污泥法的曝氣時間為4～6h，甚至8h（如SBR法）。（4）堿度在硝化過程中，消耗了堿性物質NH4+生成HNO3，水中pH下降成酸性，對硝化細菌生長不利。pH應維持在偏堿性（pH為7.5～8.0）條件下，滿足硝化細菌對pH的需求。（5）溫度硝化細菌種類多，適合各種溫度生長的硝化細菌都有，低至-5℃，高至60℃，可以將它們應用于各種污水和廢水的生物處理中。6.為獲得好的除磷效果要掌握哪些運行操作條件？答：為獲得好的除磷效果要掌握的運行操作條件如下：（1）NO3-、NO2-濃度極低；（2）DO在0.2mg／L