第七章_微生物在环境污染治理中的作用

1、第一节第一节 污水的生物处理类型污水的生物处理类型 有机污染的污染程度可用有机污染的污染程度可用COD、BOD、TOC等表示。等表示。 微生物处理有机污染物的方法分为好氧处微生物处理有机污染物的方法分为好氧处理、厌氧处理和兼氧处理三大类。理、厌氧处理和兼氧处理三大类。 好氧处理好氧处理（BOD5400mg/L； 污染物抑制微生物生长时。污染物抑制微生物生长时。 生物膜法的类型生物膜法的类型 生物滤池；生物滤池； 塔式生物滤池；塔式生物滤池； 生物转盘（生物转盘（RBC）；）； 生物接触氧化；生物接触氧化； 生物流化床。生物流化床。生物膜反应器运行方式生物膜反应器运行方式 a.普通生物滤池普通生

2、物滤池 优点：优点：处理效果好出水水质稳定运行稳定b.塔式生物滤池塔式生物滤池 20世纪50年代初 特点：特点：通风好污水水流紊动强烈c.生物转盘生物转盘 生物转盘盘片接触反应槽转轴驱动装置 运行管理运行管理 控制好进水量、浓度、温度及所需投加的控制好进水量、浓度、温度及所需投加的营养、通风营养、通风 检查布水装置及填料是否有堵塞检查布水装置及填料是否有堵塞 冲洗或停冲洗或停止干燥脱落止干燥脱落 不同的生物膜镜检观察分层分级不同的生物膜镜检观察分层分级 三、稳定塘法三、稳定塘法（氧化塘法、生物塘法）（氧化塘法、生物塘法） 稳定塘系统由多个天然的或人工开挖的池稳定塘系统由多个天然的或人工开挖的池

3、塘所组成，利用天然生态系统净化能力处塘所组成，利用天然生态系统净化能力处理污水的生物处理设施。理污水的生物处理设施。 投资少，运用费用低，用于处理中、小城投资少，运用费用低，用于处理中、小城镇的污水，可作一级处理、二级处理，也镇的污水，可作一级处理、二级处理，也可作三级处理。可作三级处理。 可处理生活污水、食品、制革、造纸、石可处理生活污水、食品、制革、造纸、石化、农药等行业的废水。化、农药等行业的废水。 稳定塘法的净化机理稳定塘法的净化机理 利用细菌和藻类的互生关系利用细菌和藻类的互生关系 稳定塘内的生物相稳定塘内的生物相 藻类：稳定塘的表层主要为藻类；藻类：稳定塘的表层主要为藻类； 细菌：

4、稳定塘中细菌大量存在于下层；细菌：稳定塘中细菌大量存在于下层； 微型动物：纤毛虫类，如：钟虫、膜袋虫，微型动物：纤毛虫类，如：钟虫、膜袋虫，1000个个/mL 注：在活性污泥或曝气塘系统中往往残留注：在活性污泥或曝气塘系统中往往残留较多的难分解的有机物，可以采用串联的较多的难分解的有机物，可以采用串联的活性污泥与稳定塘系统去除。活性污泥与稳定塘系统去除。 稳定塘的类型及特点稳定塘的类型及特点 好氧塘：好氧塘：浅、有氧、藻类供氧浅、有氧、藻类供氧 兼性塘：兼性塘：深、上层好氧区（氧气来源于藻类和大气复深、上层好氧区（氧气来源于藻类和大气复氧）、中间过渡层、下层为厌氧层，沉淀污氧）、中间过渡层、下

5、层为厌氧层，沉淀污泥在此分解。泥在此分解。 厌氧塘：厌氧塘：深深2m、有机负荷高，、有机负荷高，DO=0 曝气塘：曝气塘：深深2m以上以上深度处理塘深度处理塘（BOD5300mg/L） 稳定塘的优缺点稳定塘的优缺点 稳定塘的优点：稳定塘的优点：基建投资低；基建投资低；运行管理简单经济；运行管理简单经济；可进行综合作用。可进行综合作用。 稳定塘的缺点：稳定塘的缺点： 占地面积大；占地面积大； 处理效果受气候影响；如温度处理效果受气候影响；如温度 设计运行不当时，可能造成二次污染。气设计运行不当时，可能造成二次污染。气味等味等运行管理运行管理去除处理水中的藻类，是氧化塘设计的一去除处理水中的藻类，

6、是氧化塘设计的一个重要课题个重要课题 采用的方法有：自然沉淀、混凝沉淀、混采用的方法有：自然沉淀、混凝沉淀、混凝上浮和过滤等凝上浮和过滤等氧化塘分级管理氧化塘分级管理 分四级：前两级培育藻类，光合作用旺盛，分四级：前两级培育藻类，光合作用旺盛，使使BOD大幅度降低，具有好氧氧化塘功能；大幅度降低，具有好氧氧化塘功能；第三级培养动物性浮游生物；第四级则是第三级培养动物性浮游生物；第四级则是养鱼塘。食物链净化养鱼塘。食物链净化 好氧塘及兼性塘运行正常时应呈淡绿色，好氧塘及兼性塘运行正常时应呈淡绿色，褐色表明因缺乏光照、温度过低或进水含褐色表明因缺乏光照、温度过低或进水含有毒物引起藻类光合作用不足，

7、灰色表明有毒物引起藻类光合作用不足，灰色表明藻类死亡。藻类死亡。 常检测项目有：常检测项目有：DO一般一般12mg/L，其，其他如他如pH、BOD、SS和大肠杆菌数等和大肠杆菌数等四、废水的厌氧处理四、废水的厌氧处理 废水厌氧处理的对象主要有：食品工业、废水厌氧处理的对象主要有：食品工业、发酵工业、家禽家畜养殖厂、屠宰场等高发酵工业、家禽家畜养殖厂、屠宰场等高浓度有机废水、生活污水、工业废水处理浓度有机废水、生活污水、工业废水处理产生的污泥、来自水厂产生的污泥、活性产生的污泥、来自水厂产生的污泥、活性污泥法处理产生的剩余污泥、生物膜法处污泥法处理产生的剩余污泥、生物膜法处理产生的脱落生物膜等。

8、理产生的脱落生物膜等。 甲烷发酵的机理甲烷发酵的机理 废水厌氧处理：在无氧条件下，通过能进废水厌氧处理：在无氧条件下，通过能进行厌氧呼吸的微生物分解、利用和转化有行厌氧呼吸的微生物分解、利用和转化有机污染物，使废水得到净化的过程。机污染物，使废水得到净化的过程。 水解水解 酸化酸化大分子有机物大分子有机物 水解的和溶解的有机物水解的和溶解的有机物 （碳水化合物（碳水化合物 细菌胞外酶细菌胞外酶 产酸细菌产酸细菌、蛋白质、脂肪等）、蛋白质、脂肪等）有机酸有机酸 乙酸化乙酸化 甲烷化甲烷化醇类醇类 乙酸乙酸 CH4醛类醛类 乙酸细菌乙酸细菌 甲烷细菌甲烷细菌 液化阶段液化阶段（水解与发酵）（水解与

9、发酵） 胞外酶胞外酶 胞内酶胞内酶大分子有机物大分子有机物 小分子有机物小分子有机物 小分子化合物小分子化合物 酸化阶段酸化阶段（生成乙酸和氢）（生成乙酸和氢） 胞内酶胞内酶小分子化合物小分子化合物 甲酸、乙酸、小分子甲酸、乙酸、小分子 醇、醇、CO2、H2、 NH3、H2S和细胞物质和细胞物质 甲烷发酵阶段甲烷发酵阶段（生成甲烷）（生成甲烷）4H2+CO2 CH4+2H2OCH3COOH CH4+CO2CH3COONH4+H2O CH4+NH4+HCO3- 厌氧生物处理的影响因素（甲烷产生菌）厌氧生物处理的影响因素（甲烷产生菌） 氧化还原电位、温度、酸碱度（氧化还原电位、温度、酸碱度（pH值

10、）、混值）、混合状态、抑制物浓度合状态、抑制物浓度 氧化还原电位：氧化还原电位：用混合溶液氧浓度衡量。低用混合溶液氧浓度衡量。低 要求反应器为密闭系统，严格防止空气中氧要求反应器为密闭系统，严格防止空气中氧渗入。渗入。合适的合适的温度温度低温型：低温型：515中温型：中温型：3035高温型：高温型：5055 较好较好pH值值：6.87.2 控制出水控制出水pH值，加入适量的酸碱缓冲剂、值，加入适量的酸碱缓冲剂、CaCO3一般不加搅拌及沉淀池一般不加搅拌及沉淀池 参与甲烷发酵的微生物参与甲烷发酵的微生物自然水体底泥内和高浓度有机废水厌氧分解自然水体底泥内和高浓度有机废水厌氧分解 厌氧性水解菌厌氧

11、性水解菌蛋白质、多糖和脂肪水解菌蛋白质、多糖和脂肪水解菌 挥发性酸生成菌挥发性酸生成菌 球菌：厌氧；球菌：厌氧； 螺旋菌：兼性厌氧；螺旋菌：兼性厌氧； 放线菌：微好氧。放线菌：微好氧。 甲烷产生菌甲烷产生菌 利用微生物代谢生成物利用微生物代谢生成物 CO2、甲酸、乙酸、甲醇、甲酸、乙酸、甲醇 利用利用光合细菌光合细菌（PSB）处理高浓度有机废水）处理高浓度有机废水.“红螺菌科红螺菌科”用于处理有机废水；用于处理有机废水；.生活在水田、浅池塘、污浊水域等地方；生活在水田、浅池塘、污浊水域等地方；.联合光合细菌和小球藻处理生活污水；联合光合细菌和小球藻处理生活污水； BOD 10000mg/L.光

12、合细菌处理后存在的问题：光合细菌处理后存在的问题：BOD尚高尚高（100200mg/L）,进一步净化处理才排放进一步净化处理才排放 如豆腐厂废水如豆腐厂废水BOD达达7000mg/L 经固液分离、溶化、中和后经固液分离、溶化、中和后BOD为为4600mg/L， 经光合细菌处理后上清液经光合细菌处理后上清液BOD为为540 mg/L，光合细菌可投入凝聚剂回收，光合细菌可投入凝聚剂回收， 再和来自漂白工序的废水混合经生物滤池处再和来自漂白工序的废水混合经生物滤池处理，理，BOD可至可至20 mg/L以下。以下。第二节第二节 微污染水源水预处理的微生物应用微污染水源水预处理的微生物应用一、微污染水源

13、水污染源、污染物及预处理目的一、微污染水源水污染源、污染物及预处理目的 微污染水源水污染源：主要是未经处理的生活污微污染水源水污染源：主要是未经处理的生活污水、工业废水、养殖业排放水和农田灌溉水，还水、工业废水、养殖业排放水和农田灌溉水，还有未达到排放标准的处理水等。有未达到排放标准的处理水等。 污染物为有机物、氨氮、藻类分泌物、挥发酚、污染物为有机物、氨氮、藻类分泌物、挥发酚、氰化物、重金属、农药等。氰化物、重金属、农药等。 受到有机物、氨氮、磷及有毒污染物较低受到有机物、氨氮、磷及有毒污染物较低程度污染的水源水，程度污染的水源水，经自来水厂混凝、沉经自来水厂混凝、沉淀、过滤、消毒的传统工艺

14、处理淀、过滤、消毒的传统工艺处理后，未能后，未能有效去除污染物有效去除污染物1.烷烃类加氯处理后产生卤代烃三氯甲烷和烷烃类加氯处理后产生卤代烃三氯甲烷和二氯甲烷二氯甲烷2.氨氮在供水管道中氧化为亚硝氮氨氮在供水管道中氧化为亚硝氮3.残留有机物引起管道异氧菌繁殖残留有机物引起管道异氧菌繁殖二、微污染水源水微生物预处理二、微污染水源水微生物预处理 国外采用生物流化床处理，国外采用生物流化床处理， 我国在深圳水库水源水生物接触氧化处理我国在深圳水库水源水生物接触氧化处理渠渠 微污染水预处理工艺微污染水预处理工艺 水源水预处理水源水预处理 混凝混凝 沉淀沉淀 快砂滤快砂滤 慢砂滤慢砂滤 加氯消毒加氯消

15、毒 清水储罐清水储罐 出水出水 用来处理有机物和氨氮，设在净化工艺流用来处理有机物和氨氮，设在净化工艺流程之前。程之前。 水源水预处理的运行条件水源水预处理的运行条件 微生物微生物 适合贫营养的异氧除氮菌、硝化细适合贫营养的异氧除氮菌、硝化细菌和反硝化细菌、藻类、原生动物和微型菌和反硝化细菌、藻类、原生动物和微型后生动物组成的生态系统。后生动物组成的生态系统。 供氢体（乙醇和糖）供氢体（乙醇和糖） 溶解氧：溶解氧：DO4mg/L 水温和水温和pH值值 20 中性中性 该系统的处理效率：该系统的处理效率：COD去除在去除在10%30%，氨氮去除在，氨氮去除在75%以上以上三、微污染水源水净化对策

16、三、微污染水源水净化对策 有机物的去除，氨氮的去除。有机物的去除，氨氮的去除。 化学氧化法化学氧化法 臭氧、高锰酸钾臭氧、高锰酸钾 光化学氧化法光化学氧化法 吸附法吸附法 活性碳活性碳 生物法生物法第三节第三节 固体废物的微生物处理固体废物的微生物处理固体废物分类固体废物分类 按性状：有机废物；无机废物按性状：有机废物；无机废物 按来源：工业、矿业废物；城市垃圾；农按来源：工业、矿业废物；城市垃圾；农业废物；污水处理厂污泥；放射性废物。业废物；污水处理厂污泥；放射性废物。 针对城市垃圾、污水处理厂污泥和农业废针对城市垃圾、污水处理厂污泥和农业废物的处理，物的处理， 主要方法有卫生填埋、堆肥、沼

17、气发酵等。主要方法有卫生填埋、堆肥、沼气发酵等。一、堆肥一、堆肥 堆肥就是依靠自然界广泛分布的细菌、放堆肥就是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，有控制地促进可被线菌、真菌等微生物，有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。生物化学过程。 分为好氧堆肥法和厌氧堆肥法分为好氧堆肥法和厌氧堆肥法1.好氧堆肥法好氧堆肥法 好氧堆肥法是在有氧的条件下，通过好氧好氧堆肥法是在有氧的条件下，通过好氧微生物的作用使有机废物达到稳定，转变微生物的作用使有机废物达到稳定，转变为有利于作物吸收生长的有机物的方法为有利于作物吸收生长的有机物的方

18、法 固体废物的预处理固体废物的预处理分拣分拣粉碎粉碎调配调配 堆制堆制保温保温通气通气 堆肥的发酵过程堆肥的发酵过程 发热阶段发热阶段 高温阶段高温阶段 50左右，为嗜热性真菌和放线菌左右，为嗜热性真菌和放线菌 60时，嗜热放线菌与细菌时，嗜热放线菌与细菌 70 均休眠均休眠 待温度回落待温度回落 降温和腐熟保肥阶段降温和腐熟保肥阶段 中温微生物成为优势中温微生物成为优势好氧堆肥主要包括：好氧堆肥主要包括： 堆肥预处理堆肥预处理 一次发酵一次发酵 二次发酵二次发酵 后处理。后处理。2.厌氧堆肥法厌氧堆肥法 在不通气的条件下，将有机废物进行厌氧发酵，在不通气的条件下，将有机废物进行厌氧发酵，制成有机肥料，使固体废物无害化的过程。制成有机肥料，使固体废物无害化的过程。 堆肥过程的影响因素堆肥过程的影响因素 固体颗粒的大小固体颗粒的大小 适中适中 温度温度 通风强度通风强度 物料含水率物料含水率 物料的酸碱度（物料的酸碱度（pH值在值在68） 物料的营养平