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第四章微生物与生物地球化学循环.ppt

发布:2020-01-13约4.16千字共43页下载文档
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微生物与自然界物质循环 C、N、P、S 一、碳素循环 沼气-能挽救森林的生物质能源 二、氮素循环 三种存在形式:分子氮、有机氮化合物、无机氮化物 四种作用:氨化作用、硝化作用、反硝作用及固氮作用 (一) 生物固氮: N N NH3 兼性厌氧的硝酸盐还原细菌将硝酸盐还原为氮气。 NO3- NO2- NO N2O N2 反硝化作用的三种结果: a.通过硝酸还原酶的作用将硝酸还原为氨。 b.反硝化细菌在厌氧条件下,将硝酸还原为氮气。 c. 硝酸盐还原为亚硝酸。 反硝化作用的危害:反硝化作用一般只在厌氧条件下,如淹水的土壤,或死水塘中发生。使土壤的肥力下降,在污水生物处理系统中,使出水含有多量的泥花,影响出水的水质。 优点是投资少、建设快、成本低、操作简便、规模可大可小,尤其适合于贫矿、废矿、尾矿或火治炉渣中金属的浸出; 缺点是周期长、矿种有限以及不适宜高寒地区使用等。 2.4 生物除磷 磷在废水中的存在形式: 磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷等。 微生物从水中摄取一定量的磷来满足其生理需要,从而去除部分磷。 聚磷细菌,可以过量地、超出其生理需要地从外部摄取磷,并以聚合磷酸盐的形式贮存在细胞体内,如果从系统中排出这种高磷污泥,则能达到除磷的效果。 生物除磷过程 聚磷菌的过量摄取磷: 好氧条件下,除磷菌利用废水中的BOD5或体内贮存的聚?-羟基丁酸的氧化分解所释放的能量来摄取废水中的磷,一部分磷被用来合成ATP,另外绝大部分的磷则被合成为聚磷酸盐而贮存在细胞体内。 聚磷菌的磷释放: 在厌氧条件下,除磷菌能分解体内的聚磷酸盐而产生ATP,并利用ATP将废水中的有机物摄入细胞内,以聚?-羟基丁酸等有机颗粒的形式贮存于细胞内,同时还将分解聚磷酸盐所产生的磷酸排出体外。一般,在好氧条件下所摄取的磷比在厌氧条件下所释放的磷多,废水生物除磷工艺是利用除磷菌的这一过程,将多余剩余污泥排出系统而达到除磷的目的。 聚磷菌 厌氧条件下释放磷(DO≈0,NOX-≈0) ATP+H2O→ADP+H3PO4+能量 需要易生物降解有机物 好氧条件下过量摄取磷 ADP+H3PO4+能量 → ATP+H2O 生物除磷示意图 正常细胞的磷含量:1%~3%; 聚磷菌吸磷后磷含量:可达12%。 在反硝化菌代谢活动的同时,伴随着反硝化菌的生长繁殖,即菌体合成过程,反应如下: 式中:C5H7O2N为反硝化微生物的化学组成。 反硝化还原和微生物合成的总反应式为: 从以上的过程可知,约96%的NO3-N经异化过程还原,4%经同化过程合成微生物。 污水脱氮工艺 磷也是有机物中的一种主要元素,是仅次于氮的微生物生 长的重要元素。 磷主要来自:人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及 含磷工业废水。 危害:促进藻类等浮游生物的繁殖,破坏水体耗氧和复氧 平衡;使水质迅速恶化,危害水产资源。 含磷化合物 有机磷 有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等 无机磷 磷酸盐:正磷酸盐(PO43-)、磷酸氢盐(HPO42-) 、 磷酸二氢盐H2PO4-、偏磷酸盐(PO3-) 聚合磷酸盐:焦磷酸盐(P2O74-) 、三磷酸盐(P3O105-)、 三磷酸氢盐(HP3O92-) (二)污水中磷的去除 一般城市污水水质与排放要求 常规活性污泥法的微生物同化和吸附; 项 目 进水水质/(mg·L-1) 国家排放标准/(mg·L-1) 一级A 一级B CODcr 250~300 50 60 BOD5 100~150 10 20 SS 150~200 10 20 TKN(NH3-N) 35(25) 5(8) 8(15) TP 5~6 1 1.5 如何去除以达到排放标准? 生物强化除磷; 投加化学药剂除磷。 常规活性污泥法的微生物同化和吸附 普通活性污泥法剩余污泥中磷含量约占微生物干重的1.5%~2.0%,通过同化作用可去除磷12%~20%。 生物强化除磷工艺可以使得系统排除的剩余污泥中磷含量占到干重5%~6%。 生物强化除磷工艺 如果还不能满足排放标准,就
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