第十章 微生物在环境工程中的应用1

第十章微生物在环境工程中的应用

一、水体污染与水体自净1

水体就是海洋、湖泊、河流、沼泽、水库、地下水的总称。2

水体污染：由于人类活动而排放的污染物进入水体，使水体和水体低泥的物理、化学性质或生化性质发生了改变，从而降低了水体的使用价值，这种现象称为水体污染。3水体自净：是指受污染的水体由于物理、化学、生物等多方面的作用，使污染物的浓度逐渐降低，经过一段时间后，恢复到污染前的状态，这一过程称为水体自净。包括稀释、混合、氧化还原、吸附凝聚及生化过程。4水体富营养化：是指在人类活动的影响下，生物所需的N、P等营养物大量进入湖泊、河流、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧含量下降、水质恶化、鱼类及其他生物大量死亡的现象。环境的自净作用

环境受到污染后，由于受到环境中物理、化学、生物因素的作用，而逐步达到自然净化的过程。物理作用：稀释、沉淀、吸附、风吹、光解、人为化学作用；分解、转化、缩合、降解生物作用；吸收、转化、分解、缩合、降解等代谢过程。二、废水中的污染物种类无机无毒类：N、P无机盐类、无机碱类、无机酸等，造成水体富营养化。无机有毒类：主要是非金属的氰化钾、砷化物及重金属中的汞、铬、镉等。高浓度使生物致死；低浓度时产生慢性中毒。这类物质不被生物降解，而在食物链中积累、放大，进入人体产生危害。有机无毒类：碳水化合物、蛋白质、脂肪等自然生成的有机物，它们容易降解为无机物。有机有毒类：多属于人工合成的有机物如农药、杀虫剂、合成洗涤剂、合成染料等。它们不易被生物降解。通常是致癌、致畸、致突变物。其他污染物：放射线物质、生物污染、热污染等。

三、污水的生物处理

1污水生物处理的定义：利用微生物的作用，使废水中溶解的和胶体性有机污染物降解、转化为简单的物质，将有毒物质转化为无毒无害物质的一种污水处理方法。2生物处理的分类：好氧处理和厌氧处理。微生物分解有机物的作用可总括成如下图式：

复杂有机物简单有机物需氧微生物胞内酶厌氧微生物胞内酶微生物胞外酶CO2、H2OCO2、H2O、H2、CH4、H2S及有机酸、醇、酮、醛等未完全氧化产物图10－1微生物分解有机物的作用示意图

污水处理中的生化过程O2、CO2、SO42－、NO3－等细胞构成物C、H、O、N、维生素等能源受氢体微生物微生物细胞合成生物污泥分解能量代谢产物＋热能CO2、H2O、SO42－、NO3－、NH4＋、PO43－、H2S、CH4、有机酸、醇等排水排出不可降解残留物内源呼吸图10－2污水处理中的生化过程(一)、好氧性生物处理1.在反应槽中供給氧气，使废水中的有机物(如碳水化合物、蛋白質、脂肪等)被好氧性微生物分解成穩定物質的方法。2.反应式：

3.例如：活性污泥法、生物滤池法、生物转盘法等属于好氧性处理。有机物(含C,H,N,S)+微生物+O2微生物細胞+CO2+H2O+NO3-+SO42-(二)、厌氧生物处理1.在密閉反应槽中(缺氧状态下)，使废水水中的复杂有机物被厌氧性微生物分解成稳定物质的方法。2.在厌氧状态下，有机物的稳定化是由酸性生成菌及甲烷菌分二阶段完成。3.反应式：4.例如：厌氧接触法、厌氧滤床、厌氧流动床等属于厌氧性处理。有機物+結合氧(如NO3-,SO42-)酸性生成菌酸菌細胞+有機酸+CO2+H2O+NH3+H2H2S+CH4+CO2+甲烷菌細胞甲烷菌

(一)、好氧性生物处理Ⅰ

活性污泥法1活性污泥的定义由微生物群体与悬浮物质、胶体物质混杂在一起形成的具有很强吸附分解有机物的能力和良好的沉降性能的絮状体颗粒。微生物以细菌为主体，包括真菌、原生动物、藻类。2

活性污泥处理废水的机理：利用人工培养和驯化的微生物群体去分解废水中可供生物降解的有机物。通过生化反应，改变这些有机物的性质，将它们从废水中分离出来，从而使废水得到净化。

活性污泥法的基本特征利用生物絮状体为生化反应的主体物利用曝气设备向生化反应系统分散空气或氧气，为微生物提供氧源对体系进行混合搅拌以增加接触和加速生化反应传质过程采样沉淀方式去除有机物，降低出水中的微生物的固体含量通过回流使沉淀池浓缩的微生物絮凝体返回到反应系统为保证系统内生物细胞平均停留的时间的稳定，经常排出一部分生物固体。3活性污泥的理化性质序号

项目典型性状说明

1形状絮状绒粒

2絮体大小0.02~0.2毫米

3色相多为茶褐色随废水水质和处理条件变化

4气味微具土壤味

5比重1.0056含水率99%静沉30~60分钟

7pH约6.74活性污泥的基本流程

空气

经过初沉的废水

回流污泥剩余污泥

外排

曝气池的作用：使污泥悬浮、搅拌作用，使污泥与有机物充分接触、充氧。

回流污泥的作用：使暴气池有充足的污泥量、接种菌种。

二次沉淀池的作用：将微生物从液相中分离出来，保证水质。活性污泥降解废水分为两个阶段即吸附阶段和稳定阶段.曝气池二次沉淀池出水活性污泥法的主要运行方式（1）按废水和回流污泥的进入方式及其在曝气池中的混合方式活性污泥法主要有两大运行方式：推流式和完全混合式。推流式推流式活性污泥曝气池有若干个狭长的流槽，废水从一端进入，另一端流出。随水流的过程，底物降解，微生物增长；从池首端到尾端，混合液内影响活性污泥净化功能的各种因素，如F/M值、微生物的组成和数量、基质的组成和数量等都在连续地变化，有机物降解速率、耗氧速率也连续变化。

推流式特点

在曝气池的任何断面上都存在有机基质的浓度梯度，因此存在基质降解动力，BOD降解菌为优势菌，可避免发生污泥膨胀现象、运行可采用多种方式，能够增加净化功能如脱氮、除磷等。图10－3推流式曝气池活性污泥法的主要运行方式（2）完全混合式废水进入曝气池后在搅拌下立即与池内活性污泥混合液混合，从而使进水得到良好的稀释，污泥与废水得到充分混合，可以最大限度地承受废水水质变化的冲击。特点：能够承受高浓度废水，对冲击负荷有一定的适应能力；需氧全池要求相同，能够节省动力；可使曝气池与沉淀池合建，无需单独设置污泥回流系统，易于运行管理。几种活性污泥法的工艺流程推流式活性污泥法完全混合式活性污泥法短时曝气法（渐减曝气法）阶段曝气法（多点进水法）生物吸附法（AB法）序批式间歇反应器（SBR法）氧化沟法（OxidationDitch）深水曝气活性污泥法生物吸附法（AB）工艺流程二沉池接触池(