废水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理.pptx

脱氮、除磷工艺与微生物学原理 微污染水源水预处理中的微生物学问题 人工湿地中微生物与水生植物净化污水的作用 饮用水的消毒及其微生物学效应,第十章 污水的深度处理及微污染水源水预处理的微生物学原理,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、除磷的具体指标,1、《城镇污水处理厂污染物综合排放标准》（GB18918-2002） 4.1.2.2 城镇污水处理厂出水排入GB3838 地表水Ⅲ类功能水域（划定的饮用水水源保护区和游泳区除外）、GB3097 海水二类功能水域和湖、库等封闭或半封闭水域时，执行一级标准的B标准。 一级标准的B标准 废水总磷含量 ≤1.5（1）mg/L 氨氮（以N计） ≤8（15）mg／L,,2、《污水综合排放标准》（GB8978-1996） 4.1.1 排入GB3838 地表水Ⅲ类水域（划定的保护区和游泳区除外）和排入GB3097 中二类海域的污水，执行一级标准。 一级标准 废水磷酸盐含量(以P计) ≤0．5mg/L 氨氮（以N计） ≤15mg／L,,,,,一、污（废）水脱氮、除磷的目的和意义,一级处理：物理处理 沙砾及大的SS COD去除30% 二级处理：生物处理 有机物 COD 70-90%，BOD5 >90% 25％氮和19％的磷 但出水中的氮和磷含量仍有未达到排放标准,氮、磷污染的危害性：水体富营养化,城市生活污水 工业废水 农肥(N)和农药(P) 动物粪便水,二、天然水体中氮、磷的来源,（一）脱氮原理,三、微生物脱氮原理、脱氮微生物及脱氮工艺,硝化 短程硝化:NH3+1.5O2 HNO2+H2O 全程硝化: NH3+1.5O2 HNO2+H2O 0.5O2+HNO2 HNO3 2. 反硝化 反硝化脱氮:2HNO3+CH3CH3OH N2+CO2+2[H]+3H2O 厌氧氨氧化脱氮:NH3+HNO2 N2+2H2O 2NH3+HNO3 1.5N2+3H2O+[H] 厌氧氨反硫化脱氮:2NH3+H2SO4 N2+S+4H2O 好氧反硝化脱氮：脱氮副球菌,（二）硝化、脱氮微生物 1、硝化作用段及微生物：包括亚硝化微生物、硝化微生物，好氧，G-，无机化能营养，个别有机化能营养。 （1）氧化氨的细菌： 好氧氨氧化细菌（亚硝化细菌）： NH3+1.5O2 HNO2+H2O 以NH3为供氢体，O2为最终电子受体，化能无机营养，专性好氧，最适温度25-30℃（2-30℃），最适pH7.5-8.0（5.8-8.5），世代时间长 常见菌：亚硝化单胞菌、亚硝化螺菌、亚硝化球菌、亚硝化叶状菌。,厌氧氨氧化细菌：,NH3+HNO2 N2+2H2O 2NH3+HNO3 1.5N2+3H2O+[H],,供氢体,,最终电子受体,厌氧氨反硫化脱氮: 2NH3+H2SO4 N2+S+4H2O,供氢体 最终电子受体,（2）硝化细菌： 最适温度25-30℃，最适pH7.5-8.0。NO2-浓度在2-30mmol/L时化能无机营养最好， 常见菌有硝化杆菌、硝化螺菌、硝化球菌。 硝化杆菌：化能无机营养型 化能有机营养型（以丙酮酸、乙酸为碳源）,（3）硝化过程的运行操作： ① 泥龄：悬浮固体停留时间SRT，用θ表示。可通过排泥控制泥龄，一般控制在5d以上，泥龄要大于硝化细菌的比生长速率。,工作着的活性污泥量与每日排出的剩余污泥量的比值,μN——硝化菌比生长速率 KNd——硝化菌衰减速率,NH4++1.86O2+0.99CaCO3 0.98NO3-+0.02C5H7NO2+0.89CO2+1.93H2O+0.99Ca2+,1 4.25 7.07,0.16g新细胞,硝化反应方程式,每氧化1g NH4+-N为NO3--N，需消耗4.25gO2， 消耗7.07g碱度（以CaCO3计）， 合成0.16g新细胞,②溶解氧： 生活污水一般维持在1.2～2.0mg/L。 工业废水：有机物浓度（BOD和COD）和氨氮浓度 溶解氧小于 0.5mg/L，硝化作用停止。 需氧量的计算：ρO2 =4.25×ρN,被氧化 ρO2为氧气的质量浓度，mg/L ρN,被氧化为被氧化的N的质量浓度， mg/L ③水力停留时间：普通活性污泥法曝气时间4-6h。针对废水情况确定。,④ pH：硝化反应导致pH下降，而硝化细菌对pH十分敏感，亚硝酸细菌、硝酸细菌生长最适pH是7.5-8.0,可投加碳酸氢钠维持碱度。 碱度需要量： 碱度=7.07×ρN, 被氧化 ⑤ 温度：最适温度25-30℃， 其温度范围（-5-60℃）比较广泛，可被应用于各种污水和废水的生物处理中 。,2、反硝化作用段及其细菌 （1）反硝化细菌：能以NO3-为最终电子受体，以低分子量有机物作为供氢体，将NO3-还原为N2的细菌。 假单胞菌属内最多 好氧型：已分离15属32种 兼性厌氧型,,（2）反硝化段运行操作关键指标 碳源（电子供体）：葡萄糖、乳酸、丙酮酸、甲醇等 pH（由碱度控制）：7-8 最终电子受体：NO3-和NO2-、 温度：10-35℃内，逐渐增大，在65-70℃间达到最大值 溶解氧：<0.2 mg/L（好氧反硝化除外）,传统的反硝化过程,反硝化类型：,外源反硝化：利用外来碳源，NO3-为最终电子受体，合成自 身细胞物质 2CH3OH+HNO3+Ca(OH)2 0.2C5H7NO2+0.4N2+6[H]+CaCO3+3.6[OH] 1.03 1gNO3- 0.37g新细胞 1.61 内源反硝化：以机体内的有机物为碳源，以NO2-或NO3-为最终 电子受体 C5H7NO2+4.6NO3- N2+1.2H2O+5CO2+4.6OH-,②厌氧氨氧化脱氮： NH3+HNO2 N2+2H2O ③好氧反硝化：脱氮副球菌,（三）微生物脱氮工艺的选择：,COD：用化学氧化剂(如高锰酸钾、重铬酸钾)氧化水中需氧污染物质时所消耗的氧化剂的量。是评定水质污染程度的重要综合指标之一。 COD的数值越大，则水体污染越严重。 CODCr BOD：指有溶解氧条件下，好氧微生物降解有机物所消耗的DO的量。 BOD5:20 ℃，5天生物降解所消耗的DO量。,A/O脱氮工艺（前置反硝化生物脱氮系统）,脱碳和脱氮：先脱碳—脱氮 脱碳菌的代谢产物是硝化菌的碳源；有机碳源丰富时，脱碳菌世代周期短生长迅速 ，硝化菌时代时间长，生长缓慢； 反硝化作用利用废水中的有机物作为碳源，不需外加碳源。 硝化反应消耗碱度，可利用反硝化产生的碱度，防止pH值下降,,,,（A/O）2 工艺,,1）传统硝化反硝化脱氮技术 NH4+-N NO2--N NO3--N N2 硝化阶段 反硝化阶段,传统硝化反硝化脱氮技术的缺点： COD氧化和硝化耗能巨大，且在COD氧化中，无形中失去贮存在COD内的大量化学能(每kg COD约含1.4×107J代谢热)； 反硝化需消耗COD； 剩余污泥量大； 耗能造成大量二氧化碳释放，并进入大气。,2)亚硝酸型硝化反硝化脱氮技术的基本原理 ——将硝化过程控制在HNO2阶段而终止，阻止NO2-的进一步硝化，随后直接进行反硝化。 NH4+-N NO2--N N2 硝化阶段 反硝化阶段 总反应式： 2NH4++3O2→NO2-+2H2O + 4H+ 2NO2-+3H(电子供体有机物) →1/2 N2 + H2O + OH-,3）典型工艺 ①SHARON工艺（single reactor for high ammonium removal over nitrite，亚硝化脱氮） ——1975年 Voets等提出，短程硝化-反硝化 捷径反硝化 温度：30-35℃ 限制充氧量：0.5-1.0mg/L 缩短曝气时间 硝化：0.5NH4++0.75O2 0.5NO2-+H++0.5H2O 反硝化：CH3CH2OH+3NO2- 1.5N2+2CO2+3H2O,,促使亚硝化细菌生长，限制硝化细菌生长,节省了能耗和碳源,,(1) 与活性污泥法相比，节省氧供应量约25%； (2) 节省反硝化所需碳源； (3) 减少污泥生成量； (4) 减少投碱量； (5) 缩短反应时间,反应器的容积相应减小,2. 厌氧氨氧化技术（ANAMMOX）,微生物直接以NH4+作为电子供体，以NO3-或NO2-作为电子受体，将NH4+ 、NO3-或NO2-转变成N2。 5 NH4+ +3 NO2- →4 N2+ 9H2O + 2H+ NH4+ + NO2- → N2 + 2H2O,环境条件苛刻：厌氧环境 温度：30-35℃ pH：7.5-8.3,,不需要O2和有机物,处理高氨氮焦化废水、垃圾渗滤液和消化污泥脱水液有成功实例,③OLAND工艺（oxygen limited autotrophic nitrification denitrification，限制氧自养硝化反硝化）,倾出液,严格控制DO 0.1-0.3mg/L 50%NH4+被氧化为NO2-,整个反应式：NH4+ + 0.75O2 → 0.5N2+H++1.5H2O,关键：控制低溶解氧浓度 优点：耗时短，能耗低，脱氮效率高，占地面积小，适合处理低COD，高氨氮的废水,,④SHARON-ANAMMOX工艺,主要控制条件为温度、碱度和水力停留时间；Anammox反应器中不得有DO的存在。 控制pH是关键，pH=8最适合亚硝化细菌生长，抑制硝化细菌生长(pH=7). 主要适用于处理污泥上清液和高氨氮、低碳源工业废水。,SHARON-ANAMMOX工艺与传统反硝化工艺比较,荷兰鹿特丹污水处理厂,2002年 世界上第一个生产性Sharon-Anammox工艺在荷兰鹿特丹污水处理厂正式运行，用于处理污泥消化液。 设计处理流量为550m3/d SHARON反应器有效容积1650m3（Φ=19.5m，H=5.75m） Anammox反应器容积70m3 （Φ=2.2m，H=18m）,⑤ CANON：completely autotrophic nitrogen removal over nitrite 基于亚硝酸盐的完全自养脱氮 CANON工艺是一种在同一个反应器内实现亚硝化和厌氧氨氧化的脱氮工艺。 由荷兰Delft大学2002年研发的。 亚硝化菌在有氧条件下把NH4+氧化成NO2-，厌氧氨氧化菌则在无氧条件下把NH4+和NO2-转化为N2，即利用亚硝化菌和厌氧氨氧化菌的协同作用，在同一个反应器中完成亚硝化和厌氧氨氧化。 适合处理高氨氮、低C/N比的废水垃圾渗滤液、污泥消化液,单相CANON工艺,1,自养型微生物 不需要碳源,2,硝化50%的氨氮 控制在亚硝化段 节约碱度50%,3,限氧条件下进行 节约供氧量 理论上节约供氧62.5%,优点,厌氧氨氧化菌倍增时间长 所需环境温度为中高温,,Anammox菌特征信息,工程化应用困难,,,接种污泥的优化,环境因子的控制,,合理优化 工艺参数,展 望,⑥ 同步硝化反硝化工艺（SND simultaneous nitrification and denitrification) 好氧反硝化基础上提出。 在有一定溶解氧的条件下，将硝化和反硝化两个过程置于一个构筑物内的微生态系统中同步进行。,关键控制活性污泥浓度和污泥颗粒粒径大小，使DO的扩散梯度形成厌氧区、缺氧区和好氧区。,好氧硝化细菌、好氧反硝化细菌和厌氧反硝化细菌三者协同作用。,控制DO浓度： 硝化反应速率： 反硝化速率： 动力学分析，DO=0.14mg/L，同步硝化反硝化 实际合理设计，严格控制运行管理，,控制有机碳源， 既有利于硝化细菌的同化作用，又有利于反硝化作用 在C/N合适的范围内，提高C/N有利于SND,有机碳源,反硝化细菌,异养菌,,硝化细菌,SND优点： 硝化和反硝化在同一空间和时间内进行 构筑物单一，运行省时、省能耗，省资源（碳源和碱度缓冲剂） 尚处于探索和研究阶段 好氧反硝化存在的问题：好氧反硝化菌增长不快，数量少，,四、微生物除磷原理、除磷微生物及其工艺,1、聚磷细菌：能够吸收磷酸盐合成多聚磷酸盐（异染颗粒）储存在细胞内，种类较多，其中聚磷能力强的优势菌有不动杆菌—莫拉氏菌群、假单胞菌属、气单胞菌属、黄杆菌属等。,,2、微生物除磷原理：厌氧放磷 好氧吸磷 沉淀排泥,3、除磷的生物化学机制： （1）厌氧放磷：,①产酸菌分解有机物 产酸菌在厌氧或缺氧条件下分解蛋白质、脂肪和碳水化合物等大分子有机物为三类可快速降解的基质： A类：乙酸、甲酸和丙酸等低分子有机酸； B类：乙醇、甲醇和葡萄糖等； C类：丁酸、乳酸和琥珀酸等。,厌氧放磷 聚磷细菌分解聚磷释放磷，产生ATP，利用合成的ATP主动吸收3类基质合成聚β-羟基丁酸（PHB）。,（2）好氧吸磷： 聚磷菌在好氧条件下，分解机体内的PHB和外源基质，产生质子驱动力将体外的PO43-输送到体内合成ATP和核酸，将过剩的PO43-聚合成细胞贮存物多聚磷酸盐，细胞增殖。,,1）厌氧—好氧（A/O）除磷工艺,进水,,厌氧放磷,,,沉淀池,好氧聚磷,,出水,部分污泥回流接种,,剩余污泥处理,沉淀脱磷,曝气池,受进水易降解COD（BOD5)的影响 BOD5:TP,2）弗斯特利普（Phostrip）除磷工艺,,处理水,脱磷处理水,,沉淀 池Ⅱ,,含磷污泥可用作肥料,,,,脱磷水,,碳源：有机物（葡萄糖、甲醇等） [NO2- ] 、[NO3-]极低： 溶解氧：一般控制在0.2mg/L以下 氧化还原电位低于150mV pH值：最适pH值为7.0~8.0 温度：30℃左右 TKN：COD≤0.08mg N/mg COD BOD5:TP≥20 若只除磷不脱氮，可用化学法加药剂除磷,除磷工艺运行条件,,除磷效果好； 1mg/L 可减少化学污泥量； 可减少污泥膨胀，改进沉降效果；污泥易脱水，肥效高； 成本低廉，操作方便； 适合于现有污水处理工厂的改建。,生物除磷的优点,同步生物脱氮除磷工艺 1. A2/O工艺,Anaerobic/Anoxic/Oxic工艺,工艺特点： (1) 工艺流程比较简单； (2) 厌氧、缺氧、好氧交替运行，不利于丝状菌繁殖，无污泥膨胀之虞； (3) 无需投药，运行费用低； (4) 污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。,2. Phoredox工艺（改良型Bardenpho工艺）,3. UCT工艺,,工艺特点： （1）类似于A2/O工艺的脱氮除磷工艺； （2）与A2/O工艺的不同之处在于沉淀池污泥是回流到缺氧池而不是回流到厌氧池，这样可以防止由于硝酸盐氮进入厌氧池，破坏厌氧池的厌氧状态而影响系统的除磷效率； （3）增加了从缺氧池到厌氧池的缺氧池混合液回流，由缺氧池向厌氧池回流的混合液中含有较多的溶解性BOD，而硝酸盐很少，为厌氧段内所进行的发酵等提供了最优条件。,4. 改良型UCT工艺,一、微污染水源预处理的目的和意义,二、水源水污染源和污染物 污染源： 未经处理工业废水 生活污水 农药灌溉和养殖业排放水 未达到排放标准的处理水 污染物：有机物、氨氮、藻类分泌物、挥发酚、氰化物、重金属和农药,常规给水厂净水处理工艺的不足,不能有效去除原水中的耗氧污染物，处理水不易符合饮用水卫生标准，使给水水质下降。 制水过程中预加氯、中间加氯或折点加氯处理，会使水中部分有机物经卤化作用生成THM（三卤甲烷）等三致物质。 微污染水源水在净水处理过程中，可能硝化不完全而生成较多的亚硝酸盐，也存在损害健康的危险性。 原水中存在的有机污染物和氨氮，使混凝效果下降，耗矾量、耗氯量增加，制水成本大大提高。,原水,混凝,,沉淀,过滤,消毒,原水,,,,,残留有机物容易引起配水管网中的微生物繁殖，生成粘泥，加快管道的腐蚀，同时使水带有恶臭和异味。 藻类过度生长的季节，容易造成滤池堵塞，增加反冲洗的工作量和难度。尤其是当一些丝状藻类大量生长或星杆藻（Asterionella）、直链藻（Melosira）等硅藻大爆发时，残存大量硅藻壳，最易发生净水工艺运行障碍。 铁锰在处理水中大量存在，会使水质味道变差，甚至引起洗涤物变色。,三、微污染水源水微生物预处理及微生物群落 1、微生物预处理工艺：均采用膜法生物处理 生物转盘、接触氧化法、生物滤池、生物流化床 工艺的选取要根据水质和处理目的， 填料的选择要根据填料对微生物的附着力和耐腐蚀性。 处理目的：去除有机物、氨氮（反硝化）、磷 微污染水源水有机物含量低，外加碳源,2、水源水预处理的运行条件 （3）DO：流量大时，好氧DO 4mg/L以上，反硝化DO<0.2mg/L、探讨好氧反硝化，利用O2和NO2-、NO3-作为电子受体 （4）水温和pH,（1）微生物：适应贫营养的微生物 异养除碳菌、硝化细菌、反硝化细菌、藻类、原生动物、微型后生动物组成生态系， （2）供氢体：需外加供氢体。低浓度的乙醇或糖类、短程反硝化中的NH4+,深圳水库水源水生物预处理工艺（400万m3/d规模）,深圳水库水源水常规处理+深度处理工艺,,,若尔盖湿地（四川省阿坝）,,,巴音布鲁克（新疆天山）,,,三江平原湿地(黑龙江),,,黄河三角洲(山东),黄河三角洲(山东),,,扎龙保护区 (黑龙江),,,辽河三角洲湿地（渤海辽东湾）,人工湿地是指人工建造的类似于沼泽的湿地内，放置一定高度的填料，其上种植特定的水生植物，在水生植物根系周围生长着丰富多样的微生物群落，基质、水生植物与微生物构成一个类似于天然沼泽地的特殊生态系统。,表流湿地 表流湿地通常是衬有不透水材料层的浅蓄水池，填有土壤或砂砾基质，栽种露出水面的植物。设计成水淹型，所以水位在基质表面之上，废水在基质上面流动，通过稠密的植物，模拟天然湿地的水流。它的建造费用较低。,潜流湿地 废水流过基质，且水位保持在基质表面之下。潜流系统适于寒冷的气候，可防止在零下气温时结冰。潜流系统不像表流系统易产生臭味或蚊子，可处理较高负荷的废水。但有机负荷太高，易堵塞。通常在潜流系统前设置沉淀池，去除SS。常采用多个进口，尽可能均匀地分散SS，避免堵塞。,垂直流人工湿地,平流人工湿地,人工湿地生态系统净化污水的原理是利用系统中的物理、化学、生物的协同作用，通过土壤过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化。即污水在沿一定方向流动的过程中，在湿地土壤、植物和微生物共同作用下得到了高效的净化。,人工湿地对有机物的去除,不溶性的有机物通过湿地的沉淀、过滤作用可以很快从废水截留下来，被微小生物利用； 可溶性的有机物则通过生物膜的吸附及微生物的代谢过程被去除。 废水中大部分有机物的最终归宿是被异养微生物转化为微生物体及CO2和H2O，这些新生的有机体可以通过填料的定期更换最终从湿地系统中去除。,人工湿地对氮的去除,废水中的一部分无机氮作为植物生长过程中不可缺少的物质可直接被植物摄取，合成植物蛋白等有机氮，通过植物收割从废水和湿地系统中去除。 废水中大部分的氮是通过微生物的硝化、反硝化作用去除。,人工湿地氮的变化,人工湿地对磷的去除,废水中的无机磷在植物吸收及同化作用下转变成植物的ATP、DNA和RNA等有机成分，通过植物收割从废水和湿地系统中去除。 填料对磷的吸附及与填料与PO43-发生化学反应而去除。 微生物对磷的正常同化及过量积累作用，由于湿地系统中厌氧、好氧的交替出现，使磷的过量释放和过量积累得以完成。,（一）基质 多为当地土壤、或在土壤上铺沙、砾石、煤渣等。 作用： 为微生物生长提供基质； 为湿地植物提供载体和营养物质； 吸附和过滤作用。,基本要素：基质、湿地植物和微生物,要求： 一定生物、化学及热力学稳定性 孔隙率及表面粗糙率适中，潜流介质孔隙率30-45% 吸附、过滤作用，无害、无抑制作用， 具有可再生性,分为浮水性、挺水性和沉水性。挺水性为主。 浮水性和挺水性主要吸收氨氮，沉水性主要吸收磷,水葱,,水美人蕉,作用： 发达的根系直接吸收水中有机污染物 将氧气运送到根系，供根系微生物需要 根系分泌物为微生物提供营养和能源,水菖蒲,湿地植物的选择原则,适地适种原则 多样性原则 经济和观赏价值高 耐污能力强 净化能力强 根系发达,湿地植物的选择原则,适地适种原则 各地气候条件的差异均能影响人工湿地植物的生长、存活和去污能力，因此，在选择植物时应优先选择本土植物，综合考虑抗逆性强、净化能力强，生物量较大，生长周期长的植物种类。,湿地植物的选择原则,多样性原则 每种植物的净化能力不一样，对营养物质的去除也存在差异，因此，应根据污水中污染物的具体指标，设计多种植物加以组合去污，提高系统的处理性能。,湿地植物的选择原则,经济和观赏价值高 在优先考虑人工湿地的生态净化功能的同时，也要兼顾它的景观功能和经济价值。 尽量应用具有绿化、原材料和观赏等用途的植物作为人工湿地植物。,湿地植物的选择原则,耐污能力强 大多数植物对于污染这种特殊的逆境均有一定的适应性， 利用这种适应性进化，可以筛选出符合要求的人工湿地植物. 不同植物耐污能力相差较大， 构建人工湿地选择物种时要选择耐污能力强的植物， 可以保证植物的正常生长， 也有利于提高人工湿地的污染物净化能力. 如： 人工湿地常用的植物凤眼莲、 满江红、 水浮莲等耐污能力均较强， 在污染较为严重的水体均能存活， 对水体中的亚硝态氮、 氨态氮、 硝态氮和磷等营养物质均有较好的去除效果,湿地植物的选择原则,净化能力强 为了提高人工湿地的去污能力，要求植物的净化能力要强，即单位面积的污染物去除率要高. 主要从两方面考虑， 一方面是植物的生物量较大， 另一方面是植物体内污染物的浓度较高。,湿地植物的选择原则,根系发达 发达的植物根系 可以分泌较多的根分泌物，为微生物的生存创造良 好的条件， 促进根际的生物降解，提高人工湿地净化能力。 植物的根系在固定床体表面、 笼络土壤和保持植物与微生物旺盛生命力等方面发挥着重要作用， 对保持湿地生态系统的稳定性具有重要意义。,种类和数量由以下因素决定：湿地植物根系分泌物的种类和数量；污（废）水的种类；水中溶解氧的含量。 微生物种类有：细菌（硝化细菌、反硝化细菌、硫化细菌、反硫化细菌、磷细菌、纤维素分解菌、固氮菌等）、真菌、放线菌、原生动物、藻类等,作用： 分泌生长激素、细胞分裂素等化学信号物质与植物进行交流，激素可刺激植物根毛的发育，提高根吸收营养物质的能力。,人工湿地生态系统可以独立处理污（废）水，也可以和各种处理设备合理搭配组合，进行各种污（废）水的深度处理。 人工湿地生态系统处理污（废）水的效果与有机负荷、水力停留时间有关。 应用人工湿地处理的污（废）水有：生活污水、污泥渗出液、油田采用水、农业废水、矿山酸性废水、禽畜养殖废水、食品加工废水、酿酒废水和毛纺织废水等。,优点 造价和运行费用低，易于维护 可进行有效可靠的废水处理 可缓冲对水力和污染负荷的冲击 可产生综合效益,问题与展望 占地面积大 氮磷除去率较低 受气候条件限制较大 污水对植物影响研究不足 加强对特殊废水处理的研究,1997年，深圳建起我国第一个人工湿地污水处理工程――白泥坑人工湿地处理系统。 白泥坑人工湿地污水处理系统位于深圳市宝安县白泥坑村南500m处。水系沿山角流向海湾属海洋性气候。占地面积189亩，日处理量3100m3/d废水。,深圳人工湿地系统与其它污水处理厂的经济比较：,人工湿地生态系统处理污水的效果,九溪湿地公园基本情况,抚仙湖：216.6 km2 星云湖：34.3 km2 两湖出流改道工程： 将由原来的星云湖流入抚仙湖 改道为抚仙湖水入流星云湖,,出流改道工程包括水利工程和环境及水质净化工程两部分 人工湿地前出水改道工艺流程：星云湖水——格栅——清渣桥——挺水植物带——沉砂池——出水闸挺水植物带是出流改道工程进行水质净化处理的第一道设施。星云湖水经挺水植物带初步净化后，经引水渠系（包括明渠、暗渠、涵管、隧洞工程）向九溪河方向出流排水。 挺水植物池54.22亩，沉砂池7.24亩，其他附属用地7.47亩。建设粗格栅1道、清渣桥1座、星云湖类芦苇16.5万株。,人工湿地工程简介：氧化塘+水平潜流+垂直潜流 工艺流程：星云湖水——高等水生维管束植物净化池——除藻池——一级水生物塘——一级植物碎石床——二级水生物塘——二级植物碎石床——植物砂滤池——出水 污水类型：富营养化污水（蓝藻水） 处理能力：100000m3/d 出流改道工程完成后，星云湖出流水要达到20万立方米/天 占地面积：150000m2 达标要求：地表IV类水要求，部分满足III类要求 目前状况：正常运行，出水达标,2.九溪人工湿地场地分析,占地面积：18万m2 (A区4万m2、B区14万m2) 污水处理工艺：植物碎石床，生物塘组合 A区组成：植物塘，应急池 B区组成：植物塘，沙滤池，一块苗圃地,,工程是目今为止，国内外面积最大的填料型人工湿地——光碎石填料就达15 万立方。 工程采用高负荷高效能设计的基本原则，节约每一平方米土地。 工程出水除磷和氨氮外，均达到了地表III类的标准，其蓝藻的去除率达到99%以上。,九溪人工湿地进水,经过前端表流湿地处理后的九溪人工湿地进水,一级生物塘（氧化塘）系统，还可以看到明显的蓝藻,,九溪人工湿地出水,用于曝气的跌水系统,九溪人工湿地水平潜流系统中生长繁茂的花叶芦竹,生长繁茂的象草系统,生长繁茂的风车草和花叶芦竹系统,一、水消毒的重要性：水是疾病传播的媒介之一 二、水的消毒方法 （一）煮沸法：最原始但简单有效 （二）加氯消毒：液氯、漂白粉（Ca(ClO)2）、氯胺是常用的消毒剂。用量依水源有机物污染程度而定，饮用水通常以消毒剂与水接触30min后游离余氯量不低于0.3mg/L ，管网末梢游离余氯量不低于0.05mg/L为标准。,氯气杀菌机制： Cl2+H2O→HOCl+H++Cl- HOCl→H++OCl- 有效的杀菌物是HOCl，OCl-与细菌相排斥不能进入体内，HOCl可破坏细菌细胞质膜，与蛋白质、酶中的-NH2、-SH反应使之失活。 pH低时，HOCl、Cl-为主， pH高时OCl-为主，pH 6-6.7时HOCl和Cl-相等，因此pH值较低时加氯消毒较好。 效果检验：大肠杆菌数，余氯。,,缺点：加氯后可与水中烷烃、芳香烃反应产生三氯甲烷等致癌物。 对策： 更换消毒剂，如ClO2、O3、NH3Cl等；活性碳吸附去除三氯甲烷； 生物法预处理水源水。,游离性氯：也称作自由性氯，是指水中HOCl和OCl－两者所含的氯总量。 化合性氯：指氯胺（ NH2Cl、NHCl2 、 NHCl3 ）所含的氯总量。 有效氯：指氯化物中所含的Cl中可起氧化作用的比例，一般以Cl2作为100%来进行比较。如漂白粉所含有效氯约为25%~30%。,水中氯的状态,图10-2 水中有氨时余氯量与加氯量的关系,,水的pH值 HOCl ←→H++OCl－ HOCl的杀菌效率比OClˉ高约80倍！！,水温 水温高，杀菌效果好。,水的浑浊度 水的浑浊度很高，悬浮物质较多，细菌多附着在这些悬浮颗粒上，氯的作用达不到细菌本身，使杀菌效果降低。,水中微生物的种类和数量 大肠杆菌抵抗力较低，病毒次之，原虫包囊抵抗力最强。,（二）氯胺消毒法,加氯量控制在C点前，在水中加入氨，加氯后生成的是一氯胺和二氯胺。 优点：三卤甲烷类物质的形成明显较普通氯化法低；化合性余氯较稳定，在管网中可维持较长时间，使管网末梢余氯得到保证。 缺点：氯胺的消毒作用不如次氯酸强，因此接触时间长，费用较贵；需加氨而操作复杂；对病毒的杀灭效果较差。,,,二氧化氯消毒,化学性质活泼，易溶于水，20℃下溶解度为107.98g/L，是氯气溶解度的5倍。氧化能力为氯气的2倍。 CLO2是中性分子，在水中几乎100%以分子状态存在，所以极易穿透细胞膜，渗入细菌细胞内，将其核酸氧化，阻止细菌的合成代谢，并使细菌死亡。 杀菌能力比液氯消毒强，杀菌效果不受水的pH值影响，只发生氧化作用不发生氯化作用达到消毒效果，避免了有机卤代物的问题。 但是二氧化氯制取出来即须应用，不能贮存，制取原料价格较贵。,（三）臭氧消毒 制备：紫外灯通电时，可使氧气转变为臭氧，现场制备 机制：产生超氧阴离子自由基 优点：杀菌和杀病毒速度比氯气高；无臭无味；无毒害产物；去除水中有机污染物时，可使有些不可降解的有机物转化为可降解有机物（生物可降解的可溶性有机物上升20-30%，生物可同化碳上升3倍左右），可用生物法去除。 缺点：没有余量，没有后续杀菌能力；费用高,（四）过氧化氢消毒 性质活泼，但并不是对所有微生物都起作用，许多微生物有过氧化氢酶。 适用于净化程度高的饮用水消毒。,（五）紫外辐射 经过消毒的水化学性质不变，不产生异味和有毒物质，但悬浮物和有机物干扰杀菌效果。 适用于小规模水厂饮用水消毒和游泳池。 （六）微电解消毒： 电解水产生活性氧自由基。可用于优质饮用水的消毒，空调冷却塔循环水的杀菌杀藻等。,