四. 脱氮与除磷
1. 生物脱氮技术原理 ➢ 氨化与硝化 ✓ 氨化反应：它是硝化反应的预处理，有机氮分解为氨 态氮 ✓ 硝化反应：NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+-Q ✓ 硝化菌：亚硝酸菌和硝酸菌，自养型 ✓ 硝化反应正常进行应保持的环境条件 ①好氧条件，DO＞1mg/L ②混合液中有机物含量不应过高，BOD5/TKN<3 ③高碱度：1g氨态氮完全氧化，需碱度(CaCO3) 7.1g ✓ 硝化反应的控制指标：DO、温度、pH值、生物固体 平均停留时间和重金属及有毒物质
谢
（厌氧） 最终产物：N2、H2S、CH4、CO2、H2O及能量
一. 发酵与呼吸
➢ 能量的贮存与转化
ADP H3PO4 30.6kJ ATP ATP ADP H3PO4 30.6kJ
➢ 传氢体与传电子体
（3-2） （3-3）
传氢体：辅酶Ⅰ（NAD）、辅酶Ⅱ （NADP）、 黄酶（FAD、FMN）、辅酶Q等等
合成
2/3
有机物＋氧 ＋微生物 1/3 分解
细胞质 内源代谢 （C5H7NO2）氧＋微生物
内源代谢产物＋能量
CO2、H2O、NH3
内源代谢残留物
CO2、H2O、NH3、SO42-、PO43-＋能量
热
第一节 概述
一. 发酵与呼吸 二. 好氧生物处理 三. 厌氧生物处理 四. 脱氮与除磷
三. 厌氧生物处理
氧化塘 土地渗滤 湿地系统
生物吸附、生物降解 生物降解、土壤吸附 生物降解、土壤吸附、植物吸附
有机污染物、氮、磷、磷 有机污染物、氮、磷、重金属
厌氧消化池
生物吸附、生物降解
可生物降解性有机污染物、
厌氧处 理法
厌氧接触法 厌氧生物滤池 高效厌氧反应 器（UASB 等＊）
氧化态无 机污染物（NO3-， SO42-）
同化作用 异化作用 脱氢方式
一. 发酵与呼吸
2H 2H 2e
（3-1）
异
发酵
电子受体：有机物的中间代谢产物
养 型
（厌氧）
最终产物：有机酸、醇、CO2、H2及能量
的
产
能 代
呼吸
有氧呼吸 电子受体：O2 （好氧） 最终产物：CO2、H2O及能量 无氧呼吸 电子受体：NO3－、 SO42－ 、CO32－
最终电子受体 分子态氧 化合态氧 有机物
产能结果 2817.3kJ 1755.6kJ
92kJ
第一节 概述
一. 发酵与呼吸 二. 好氧生物处理 三. 厌氧生物处理 四. 脱氮与除磷
二. 好氧生物处理
➢ 污水在好氧条件下，利用好氧微生物降解有机物，使其稳 定、无害化的处理方法。
➢ 好氧生物处理：活性污泥法，生物膜法。
一. 发酵与呼吸
➢ 糖酵解(EMP)
葡萄糖 2H3PO4 2ADP 2乳酸＋2ATP＋2H2O
➢ 丁酸发酵
2.5葡萄糖 8H3PO4 8ADP 2丁酸＋乙酸＋5H2 5CO2 8ATP
➢ 丙酸发酵 1.5葡萄糖 2丙酸 乙酸 CO2 6ATP
➢ 乙醇发酵 葡萄糖 2乙醇 2CO2 6ATP
第三章 污水生物处理的基本原理
3第. 三环章境净污化水与生污物染处控理制的技基术本概原述理
水的生物处理法
处理方法
利用的主要原理
主要去除对象
好氧处 理法
活性污泥法 生物膜法 流化床法
生物吸附、生物降解 生物吸附、生物降解 生物吸附、生物降解
可生物降解性有机污染物、还 原性无机污染物（NH4+等）
生态技 术
传电子体：细胞色素酶系b、c1、c、a、a3等
一. 发酵与呼吸
1. 发酵
➢ 发酵是微生物氧化释放的电子直接交给底物本身未 完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生不 同的代谢产物。
➢ 发酵是部分氧化代谢。 ➢ 发酵的底物：单糖、双糖、氨基酸等 ➢ 发酵的类型
✓ 丙酸型发酵 ✓ 丁酸型发酵 ✓ 乙醇发酵
➢ 厌氧生物处理是在没有分子氧及化合氧存在的条件 下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物 处理方法。
合成
有机物＋ 微生物 分解
细胞质 （C5H7NO2）
合成 有机酸、醇、CO2＋能量
分解
产酸阶段
细胞质 （C5H7NO2）
CO2、CH4、 ＋能量 CO32-、H2S
产甲烷阶段
第一节 概述
一. 发酵与呼吸 二. 好氧生物处理 三. 厌氧生物处理 四. 脱氮与除磷
厌氧-好氧联合工艺
生物吸附、生物降解、硝化-反 氮（硝化-反硝化）
硝化、生物摄取与排出
磷
＊UASB：Upflow Anaerobic Sludge Blanket（升流式厌氧污泥床反应器）
第三章 污水生物处理的基本原理
第一节 基本概念 第二节 污水生物处理的基本原理
第一节 基本概念
一. 发酵与呼吸 二. 好氧生物处理 三. 厌氧生物处理 四. 脱氮与除磷
四. 脱氮与除磷
➢ 反硝化 ✓ 反硝化反应的过程和反硝化菌 ①反硝化：将硝酸盐或者亚硝酸盐还原为氮气从废 水中除去的过程。 ②反硝化菌 ✓ 影响反硝化反应的环境因素 ①碳源：BOD5/T-N>3~5。 ②pH值 ：6.5～7.5 ③DO ：DO<0.5mg/L ④温度：20～40℃ ⑤碱度：还原1g氮，产生3.57g碱度
➢ 同化作用
四. 脱氮与除磷
2. 生物除磷技术
a. 定义 所谓生物除磷技术，是利用聚磷菌一类的微生 物，能够过量地在数量上超过其生理需要的， 从外部环境摄取磷，并将磷以聚合的形态贮藏 在菌体内，形成高磷污泥，排出系统，达到从 废水中除磷的效果。四. 源自氮与除磷b. 生物除磷的原理
✓ 聚磷菌的磷过剩摄取：在好氧的条件下，有机物的 氧 化 分 解 ， 生 成 能 量 的 ADP 与 磷 酸 反 应 生 成 ATP （三磷酸腺苷），聚磷菌从体外大量吸收磷酸，除 了合成ATP外，还生成聚磷酸盐。 ADP+H3PO4→ATP+H2O
✓ 聚磷菌的放磷：在厌氧条件（DO≈0，NOX- ≈0)下， 聚磷菌体中的ATP发生水解，生成ADP和磷酸。 ATP+H2O→ADP+H3PO4
一. 发酵与呼吸
2. 呼吸
➢ 呼吸是指微生物在降解底物的过程中，释放的电子通过传电 子体传递给外源电子受体，从而生成水或其他还原性产物并 释放能量的过程。
➢ 以分子态氧为电子受体的为好氧呼吸。 ➢ 以氧化型化合物（NO3-、 SO42-、CO32- 、S2O32- ）作为最终
电子受体为厌氧呼吸。
分解代谢方式 好氧呼吸 厌氧呼吸 发酵