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1、環(huán)境工程微生物學(xué)第二十四講第二篇第十章污廢水深度處理和微生物污染源水預(yù)處理中的微生物學(xué)原理(2)第二節(jié)微污染水源水預(yù)處理中的生物學(xué)問題一、微污染水源水預(yù)處理的目的和意義微污染水源水:是受到有機(jī)物、氨氮、磷及有毒污染物較低程度污染的水源水。這種水只去除20~30%COD(化學(xué)需氧量),尤其是致癌物的前體物如烷烴殘留在水中,經(jīng)加氯處理后產(chǎn)生鹵代烴三氯甲烷和二氯乙酸等“三致物”。(三致物是致癌、致畸、致突變)氨氮較高導(dǎo)致供水管道中亞硝化細(xì)菌增生,促使NO2—(亞硝酸鹽)濃度增高,殘留有機(jī)物還可能引起管道中異養(yǎng)菌孳
2、生。導(dǎo)致飲用水中細(xì)菌不達(dá)標(biāo),這種水被人飲用會(huì)危害人體健康。為此,人們不僅致力于水廠的水處理工藝改革,探索更有效的處理工藝和技術(shù)。同時(shí)重視水源的預(yù)處理,雙管齊下,確保飲用水的衛(wèi)生與安全。二、水源水污染源和污染物水源水污染源:是未經(jīng)處理的工藝廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)灌溉和養(yǎng)殖業(yè)排放水。還未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的處理水。污染物:有機(jī)氯、氨氮、藻類分泌物、揮發(fā)酚、氰化物、重金屬、農(nóng)藥等。三、微污染水源水微生物預(yù)處理及微生物群(一)微生物預(yù)處理工藝用以處理微污染水源水的工藝均采用膜法生物處理:有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法
3、、生物流化床等。具體選用何種工藝要根據(jù)水質(zhì)和處理目的而定。填料的選用要考慮對(duì)微生物的附著力和耐腐蝕性。填料的種類和性能與膜法處理效率緊密相連。顆?;钚蕴磕芙亓?、吸附顆粒狀有機(jī)物和膠體物質(zhì)、殘余毒物、“三致”前體物和余氯等,顆粒活性炭—砂濾能除去甲醛和丙酮。并且顆粒活性炭—砂濾掛生物膜的速度快于無煙煤—砂濾。我國(guó)目前水源水預(yù)處理的主要目標(biāo)仍是有機(jī)氯和氨氮。通過硝化作用只將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。沒有根本上將氮從水中去掉,只是轉(zhuǎn)化氮的形態(tài),總氮量沒有減少,因此需要反硝化將硝酸氮還原為氮?dú)庖绯鏊械酱髿?。歐美等國(guó)家處理
4、水源水中的目的是去除有機(jī)物。國(guó)外已較多應(yīng)用脫氮技術(shù)脫氮。微污染水源水中有機(jī)物含量遠(yuǎn)低于廢水,普通存在碳源不足,反硝化有困難。因此,在預(yù)處理過程中要外加碳源,(加乙醇,甲醇對(duì)人有毒)。水源水用硝化—反硝化工藝處理后,硝酸鹽和亞硝酸鹽均可保持在低水平。預(yù)處理的方式如下:此方式可處理有機(jī)氯和氨氮,此預(yù)處理要設(shè)在凈化工藝流程之前。目前對(duì)水源水預(yù)處理在德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)等國(guó)都有較大規(guī)模的生物流化床處理裝置。我國(guó)也有多處理建水源水預(yù)處理裝置,同濟(jì)大學(xué)設(shè)計(jì)的深圳水庫水源生物接觸氧化處理渠道工程規(guī)模為400×104m3/d,
5、目前,其規(guī)模為世界最大。(二)水源水預(yù)處理的運(yùn)行條件1、微生物微污染水源水是一個(gè)貧營(yíng)養(yǎng)的生態(tài)環(huán)境,在其中生長(zhǎng)的微生物群落與在污、廢水生物處理中的微生物群落不同,需要一個(gè)由適應(yīng)貧營(yíng)養(yǎng)的異養(yǎng)除碳菌,硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌、藻類、原生動(dòng)物和微型后生動(dòng)物組成的生態(tài)系。方法用生物膜法。因生物膜法能截留微生物和有機(jī)物,保證處理系統(tǒng)中有足夠的高效降解有機(jī)物和去除氨氮能力的微生物群落。2、供氫體可用低濃度的乙醇和糖代替。近些年來,有研究用電極生物膜反應(yīng)電解水放出氫(H2)解決反硝化所需要的H2供體。3、溶解氧溶解氧一般在4m
6、g/L以上,能滿足氧化有機(jī)物和硝化作用的需要。4、水溫和PH一般年平均水溫為23.6℃,PH7。COD和氨氮的去除率隨水溫升高而提高,20℃以上處理效果好。5、該系統(tǒng)的處理效率COD去除10~30%,氨氮去除75%以上。第三節(jié)飲用水的消毒用其微生物學(xué)效應(yīng)(教材上是第四節(jié))一、水消毒的重要性疾病可通過水作媒體得到傳播,為了防止病原微生物隨生活污水和醫(yī)院污水進(jìn)入環(huán)境;隨飲用水、游泳池水進(jìn)入人體,使人得腸道傳染病及其疾病,故必須對(duì)飲用水進(jìn)行嚴(yán)格消毒。二、水的消毒方法(一)煮沸法煮沸直接快速破壞病原菌的蛋白質(zhì),使其
7、凝固發(fā)生不可逆變性。(二)加氯消毒長(zhǎng)久以來,國(guó)內(nèi)外一直將液氯、漂白粉、氯胺用于飲用水、游泳池水、生活用水和污廢水的消毒。消毒的效果與消毒劑的劑量、消毒時(shí)間、水的PH、水溫、水質(zhì)等因素有關(guān)。重要的是要考慮微生物的種類和生理特性調(diào)整消毒劑的劑量,才能達(dá)到理想的消毒效果。漂白粉和氯殺藻的劑量是0.5~1mg/L,0.05mg/L余氯可抑制管網(wǎng)內(nèi)細(xì)菌孳生。殺死病毒所需的氯量為細(xì)菌的2~20倍。殺死赤痢阿米巴所需的氯量是3~10mg/L。在鹵素中除氟以外,氯的氧化力最強(qiáng),至20世紀(jì)70年代,發(fā)現(xiàn)水體中有“三致”物的前
8、體物烷烴、芳香烴等,經(jīng)加氯后產(chǎn)生三氯甲烷等“三致”物。氯、氯氨及漂白粉是含Ca(ocl)2(次氯酸鈣)、CaCl2(氯化鈣)、Ca(oH)2(氫氧化鈣)的混合物,Ca(ocl)2(次氯酸鈣)為主要成分。實(shí)驗(yàn)表明,水的PH值較低時(shí)加氯消毒的效果較好,HOCl(次氯酸)可破壞細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)膜,進(jìn)入菌體內(nèi)的HOCl(次氯酸)與菌體蛋白與酶蛋白中氨基—NH2和—SH反應(yīng)而達(dá)到殺菌作用。還與細(xì)菌、病毒的核酸結(jié)合達(dá)到殺滅效果。氯