第十章 污、废水深
度处理和中微生物
的原理
——— 自然净化
? 物理作用,稀释, 沉淀 （ 强 ）
? 化学作用,日光, 氧气等对污染物的分解 （ 弱 ）
? 生物作用,生物降解 （ 食物链 ） （ 强 ）
阳光
↓
一级生产者 → 原生动物 → 轮虫、浮游甲壳动物 → 鱼 → 其他动物
异养细菌 废物、排泄物 人
第一节 水体自净
提问,水体自净速度有哪些限制因素？
? 物理？
? 净水流量、流速、污染物物理性质
? 化学？
? 地域、季节、天气
? 生物？
? 生物种类、数量（营养物浓度、环境因子）、代谢的
极限速度
? 因此 水体的自净速度是有限的 。在正常情况下,水体单位时间
内通过正常生物循环中能够同化有机污染物的最大数量称为 同
化容量或自净容量 。
A,自净的过程
? 水体自净过程大致如下
a.物理作用
有机污染物排入水体后被水稀释, 有机和无机固体沉降
到河底；
b.生物作用
? 溶氧 ↓ 溶解氧 ↑
? 好氧菌 ↑ 好氧菌 ↓ 有机物降解
? 厌氧菌 ↑自然溶氧, 藻类产氧
如下图河流污染和自净过程
河流污染和自净过程图
污
水 自 净
提问：原理？
? 被污染的水体都是自净水体！
? 但 自净恢复 的程度不同，或称污染现状
不同。
2．衡量水体污染与自净的指标
? 提问：用什么指标可以衡量河段水体污染与自净所处
的阶段?
? 水体外观, 化学
指标, 生物种类,
数量及比例关系,
溶解氧等等
山东小清河
B,氧浓度 昼夜变化幅度
河流污染中氧浓度昼夜变化示意图
? 氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关，
因此 与 P/H或 BIP有关 。
C,水体外观
? 外观特征,混浊程度, 颜色及气味等
? 原 因：水中细菌种类数量, 悬浮物种类数量
污染前 污染 净化开始 持续 结束
? 外观,无色 暗灰色 灰色 继续变清 无色
? 澄清透明 很混浊, 臭 混浊 浊度下降 澄清透明
? 水面有泡沫 泡沫减少
D,指示生物
? 例如
? 污染前 污染 净化开始 持续 结束
? 生物, 植物 消失 藻类, 原生 鱼虾 植物
?, 鱼 动物出现 出现, 鱼
? 可作为指示生物的生物种类很多, 包括细菌,
真菌, 藻类, 原生动物, 轮虫, 浮游甲壳动物,
底栖动物有寡毛类的颤体虫, 软体动物和植物
和水生昆虫等 。
污化系统将污染水体划属为不同的污染带类型。 分
多 污带, α中 污带,β中 污带,寡 污带
类型 外观 B I P 生物特征
多污带
1, 暗灰色，很浑浊，含
大 量 有 机 物, B OD
高，溶解氧极低 ( 或
无 ),为厌氧状态。
2, 在 有 机 物 分 解过 程
中，产生 H
2
S, C0
2
和
CH
4
等气体。臭味。
3, 水底沉积许多由有机
和 无 机 物 形 成的 淤
泥。水面上有气泡。
60 ~ 10 0
1, 种类很少，厌氧菌和
兼性厌氧菌种类多，数
量大，每毫升水含有几
亿个细菌。有能分解复
杂有机物的菌种，硫酸
还原菌、产甲烷菌等。
2, 无显花植物，鱼类绝
迹。
3, 河底淤泥中有大量寡
毛类 ( 颤蚯蚓 ) 动物。 *
河
流
流
向
多污带
类型 外观 BIP 生物特征
河
流
流
向
α - 中污带
1, 水为灰色，溶解氧少，
为半厌氧状态，有机
物量减少,B O D 下
降；
2, 水 面 上 有 泡 沫 和 浮
泥，有 NH
3
、氨基酸
及 H
2
S 。臭味。
20~60
1, 生物种类比多污带稍
多。细菌数量较多，每
毫升水约有几千万个。
2, 出现有蓝藻、裸藻、
绿藻，原生动物有天蓝
喇叭虫、美观独缩虫、
椎尾水轮虫、臂尾水轮
虫及栉虾等。 **
3, 底泥已部分无机化，
滋生了很多颤蚯蚓。
α中 污带
类型 外观 B I P 生物特征
河
流
流
向
β - 中污带
1, 有机物较少,B OD 和
悬浮物含量低，溶解氧
浓度升高；
2, NH
3
和 H
2
S 分别氧化为
N0
3
—
和 S0
4
2-
，两者含
量均减少。
8 ~ 2 0
1, 细菌数量减少，每毫
升水只有几万个。
2, 藻类大量繁殖，水生
植物出现。 ***
3, 原生动物有固着型纤
毛虫如：独缩虫、聚缩
虫等活跃，轮虫、浮游
甲壳动物及昆虫出现。
β中污带
寡污带
类型 外观 B I P 生物特征
河
流
流
向
寡污带
1, 有机物全部无机化，
B OD 和悬浮物含量极
低，水的浑浊度低，溶
解氧恢复到正常含量。
2, H
2
S 消失；
3, 河流自净过程已完成的
标志
0 ~ 8
1, 细菌极少；
2, 出现鱼腥藻、硅藻、
黄藻、钟虫、变形虫、
旋轮虫、浮游甲壳动
物、水生植物及鱼。 ****
第二节 微生物脱氮工艺原理
及其微生物
一、污、废水脱氮的具体指标
? 一级标准氨氮 ≤15 mg／ L
二、微生物脱氮工艺、原理及其微生物
A/O脱氮工艺
废
水
好
氧
脱
碳
缺
氧
反
硝
化
沉淀池
好
氧
硝
化
沉淀池 1
好氧活性污泥回流缺氧活性污泥回流
出水
回流
？
? (一 )微生物脱氮工艺
? 活性污泥法典型工艺 —— A/O工艺 （ 缺氧, 好氧工艺 ）
(二 )脱氮原理
? 缺氧反硝化
? 细菌, 反硝化细菌（兼性厌氧菌）
? 反应, NO3-— N反硝化 还原为 N2,溢出水面释放到
大气
? 碳源, 原水中 BOD
? 硝酸盐 来源, 回流出水中的硝化产物
? 好氧脱碳硝化
? 脱碳 —— 氧化去除 COD
? 脱碳菌 —— 好氧有机物呼吸的细菌,以有机物为碳源
? 硝化菌 —— 好氧氨盐呼吸的细菌,以碳酸盐为碳源
? （ NH4+→NO2-→NO3-)
? 挂生物膜或投加悬浮填料
? 定期投菌
? 提问：为什么先脱碳、后脱氮？
? 硝化菌的碳源是脱碳菌的代谢产物；
? 有机碳源丰富时，脱碳菌世代周期短生长迅速, 硝化
菌氧利用不足，生长缓慢；
?提问：硝化脱氮时有时需要补碱（ Na2CO3或 NaOH)?
?硝化作用消耗碱（ NH4+,CO32-）,水 pH下降；补充碳源、升高 pH
?提问：硝化菌世代周期长，容易从活性污泥系统中被洗
掉，如何解决？
两级滤池法工艺流程
好氧
脱碳
硝化
滤池
进水
厌氧
反硝
化
滤池 出水
甲醇
补充反硝化菌的碳源！
利用进水
中的 BOD
? （ BOD,N,P） 100,5,1—— 微生物除碳的同时吸
收磷元素用以合成细胞物质和合成 ATP等, 但只去除
污水中约 19％ 左右的磷 。 某些高含磷废水中残留的磷
还相当高, 故需用除磷工艺处理 。
? 1,微生物除磷原理
? 依靠 聚 磷菌 （ 兼性厌氧菌 ） 聚磷, 再从水中除去这些
细菌 。
第三节 微生物 除磷 工艺原理及其微生物
? 好氧时,大量繁殖 （ 消耗好氧状态能源 —— 聚 β-羟基丁二酸（ PHB））,
? 逆浓度梯度过量吸磷 （ 贮备 厌氧 状态能源 — 多聚磷酸盐颗粒 (异染颗粒 ) ）；
? 厌氧时, 正相反 —— 不繁殖, 释放磷酸盐于体外（产生能量供其 储备 消
耗 好氧状态 能源 —— PHB） 。
有机基质
厌氧区 好氧区
乙酸
P
聚磷菌 聚磷菌 O 2 聚磷菌 聚磷菌
产酸菌
聚 P P HB P HB 聚 P
聚 P聚 P
聚 P聚 P
部分回流
做种
大部分
（ P） 去除
水中 P
2．工艺简介
? 常见的脱磷工艺如下图所示
进
水
厌氧
放磷
好 氧
聚磷
出
水
部分污泥回流接种 剩余污
泥处理沉淀
脱磷
度处理和中微生物
的原理
——— 自然净化
? 物理作用,稀释, 沉淀 （ 强 ）
? 化学作用,日光, 氧气等对污染物的分解 （ 弱 ）
? 生物作用,生物降解 （ 食物链 ） （ 强 ）
阳光
↓
一级生产者 → 原生动物 → 轮虫、浮游甲壳动物 → 鱼 → 其他动物
异养细菌 废物、排泄物 人
第一节 水体自净
提问,水体自净速度有哪些限制因素？
? 物理？
? 净水流量、流速、污染物物理性质
? 化学？
? 地域、季节、天气
? 生物？
? 生物种类、数量（营养物浓度、环境因子）、代谢的
极限速度
? 因此 水体的自净速度是有限的 。在正常情况下,水体单位时间
内通过正常生物循环中能够同化有机污染物的最大数量称为 同
化容量或自净容量 。
A,自净的过程
? 水体自净过程大致如下
a.物理作用
有机污染物排入水体后被水稀释, 有机和无机固体沉降
到河底；
b.生物作用
? 溶氧 ↓ 溶解氧 ↑
? 好氧菌 ↑ 好氧菌 ↓ 有机物降解
? 厌氧菌 ↑自然溶氧, 藻类产氧
如下图河流污染和自净过程
河流污染和自净过程图
污
水 自 净
提问：原理？
? 被污染的水体都是自净水体！
? 但 自净恢复 的程度不同，或称污染现状
不同。
2．衡量水体污染与自净的指标
? 提问：用什么指标可以衡量河段水体污染与自净所处
的阶段?
? 水体外观, 化学
指标, 生物种类,
数量及比例关系,
溶解氧等等
山东小清河
B,氧浓度 昼夜变化幅度
河流污染中氧浓度昼夜变化示意图
? 氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关，
因此 与 P/H或 BIP有关 。
C,水体外观
? 外观特征,混浊程度, 颜色及气味等
? 原 因：水中细菌种类数量, 悬浮物种类数量
污染前 污染 净化开始 持续 结束
? 外观,无色 暗灰色 灰色 继续变清 无色
? 澄清透明 很混浊, 臭 混浊 浊度下降 澄清透明
? 水面有泡沫 泡沫减少
D,指示生物
? 例如
? 污染前 污染 净化开始 持续 结束
? 生物, 植物 消失 藻类, 原生 鱼虾 植物
?, 鱼 动物出现 出现, 鱼
? 可作为指示生物的生物种类很多, 包括细菌,
真菌, 藻类, 原生动物, 轮虫, 浮游甲壳动物,
底栖动物有寡毛类的颤体虫, 软体动物和植物
和水生昆虫等 。
污化系统将污染水体划属为不同的污染带类型。 分
多 污带, α中 污带,β中 污带,寡 污带
类型 外观 B I P 生物特征
多污带
1, 暗灰色，很浑浊，含
大 量 有 机 物, B OD
高，溶解氧极低 ( 或
无 ),为厌氧状态。
2, 在 有 机 物 分 解过 程
中，产生 H
2
S, C0
2
和
CH
4
等气体。臭味。
3, 水底沉积许多由有机
和 无 机 物 形 成的 淤
泥。水面上有气泡。
60 ~ 10 0
1, 种类很少，厌氧菌和
兼性厌氧菌种类多，数
量大，每毫升水含有几
亿个细菌。有能分解复
杂有机物的菌种，硫酸
还原菌、产甲烷菌等。
2, 无显花植物，鱼类绝
迹。
3, 河底淤泥中有大量寡
毛类 ( 颤蚯蚓 ) 动物。 *
河
流
流
向
多污带
类型 外观 BIP 生物特征
河
流
流
向
α - 中污带
1, 水为灰色，溶解氧少，
为半厌氧状态，有机
物量减少,B O D 下
降；
2, 水 面 上 有 泡 沫 和 浮
泥，有 NH
3
、氨基酸
及 H
2
S 。臭味。
20~60
1, 生物种类比多污带稍
多。细菌数量较多，每
毫升水约有几千万个。
2, 出现有蓝藻、裸藻、
绿藻，原生动物有天蓝
喇叭虫、美观独缩虫、
椎尾水轮虫、臂尾水轮
虫及栉虾等。 **
3, 底泥已部分无机化，
滋生了很多颤蚯蚓。
α中 污带
类型 外观 B I P 生物特征
河
流
流
向
β - 中污带
1, 有机物较少,B OD 和
悬浮物含量低，溶解氧
浓度升高；
2, NH
3
和 H
2
S 分别氧化为
N0
3
—
和 S0
4
2-
，两者含
量均减少。
8 ~ 2 0
1, 细菌数量减少，每毫
升水只有几万个。
2, 藻类大量繁殖，水生
植物出现。 ***
3, 原生动物有固着型纤
毛虫如：独缩虫、聚缩
虫等活跃，轮虫、浮游
甲壳动物及昆虫出现。
β中污带
寡污带
类型 外观 B I P 生物特征
河
流
流
向
寡污带
1, 有机物全部无机化，
B OD 和悬浮物含量极
低，水的浑浊度低，溶
解氧恢复到正常含量。
2, H
2
S 消失；
3, 河流自净过程已完成的
标志
0 ~ 8
1, 细菌极少；
2, 出现鱼腥藻、硅藻、
黄藻、钟虫、变形虫、
旋轮虫、浮游甲壳动
物、水生植物及鱼。 ****
第二节 微生物脱氮工艺原理
及其微生物
一、污、废水脱氮的具体指标
? 一级标准氨氮 ≤15 mg／ L
二、微生物脱氮工艺、原理及其微生物
A/O脱氮工艺
废
水
好
氧
脱
碳
缺
氧
反
硝
化
沉淀池
好
氧
硝
化
沉淀池 1
好氧活性污泥回流缺氧活性污泥回流
出水
回流
？
? (一 )微生物脱氮工艺
? 活性污泥法典型工艺 —— A/O工艺 （ 缺氧, 好氧工艺 ）
(二 )脱氮原理
? 缺氧反硝化
? 细菌, 反硝化细菌（兼性厌氧菌）
? 反应, NO3-— N反硝化 还原为 N2,溢出水面释放到
大气
? 碳源, 原水中 BOD
? 硝酸盐 来源, 回流出水中的硝化产物
? 好氧脱碳硝化
? 脱碳 —— 氧化去除 COD
? 脱碳菌 —— 好氧有机物呼吸的细菌,以有机物为碳源
? 硝化菌 —— 好氧氨盐呼吸的细菌,以碳酸盐为碳源
? （ NH4+→NO2-→NO3-)
? 挂生物膜或投加悬浮填料
? 定期投菌
? 提问：为什么先脱碳、后脱氮？
? 硝化菌的碳源是脱碳菌的代谢产物；
? 有机碳源丰富时，脱碳菌世代周期短生长迅速, 硝化
菌氧利用不足，生长缓慢；
?提问：硝化脱氮时有时需要补碱（ Na2CO3或 NaOH)?
?硝化作用消耗碱（ NH4+,CO32-）,水 pH下降；补充碳源、升高 pH
?提问：硝化菌世代周期长，容易从活性污泥系统中被洗
掉，如何解决？
两级滤池法工艺流程
好氧
脱碳
硝化
滤池
进水
厌氧
反硝
化
滤池 出水
甲醇
补充反硝化菌的碳源！
利用进水
中的 BOD
? （ BOD,N,P） 100,5,1—— 微生物除碳的同时吸
收磷元素用以合成细胞物质和合成 ATP等, 但只去除
污水中约 19％ 左右的磷 。 某些高含磷废水中残留的磷
还相当高, 故需用除磷工艺处理 。
? 1,微生物除磷原理
? 依靠 聚 磷菌 （ 兼性厌氧菌 ） 聚磷, 再从水中除去这些
细菌 。
第三节 微生物 除磷 工艺原理及其微生物
? 好氧时,大量繁殖 （ 消耗好氧状态能源 —— 聚 β-羟基丁二酸（ PHB））,
? 逆浓度梯度过量吸磷 （ 贮备 厌氧 状态能源 — 多聚磷酸盐颗粒 (异染颗粒 ) ）；
? 厌氧时, 正相反 —— 不繁殖, 释放磷酸盐于体外（产生能量供其 储备 消
耗 好氧状态 能源 —— PHB） 。
有机基质
厌氧区 好氧区
乙酸
P
聚磷菌 聚磷菌 O 2 聚磷菌 聚磷菌
产酸菌
聚 P P HB P HB 聚 P
聚 P聚 P
聚 P聚 P
部分回流
做种
大部分
（ P） 去除
水中 P
2．工艺简介
? 常见的脱磷工艺如下图所示
进
水
厌氧
放磷
好 氧
聚磷
出
水
部分污泥回流接种 剩余污
泥处理沉淀
脱磷
