知识资料第二章知识资料环境工程微生物学(二十五)(新版)

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。PAGE第页/共页当“附着水”中的有机物被生物膜中的微生物吸附、吸收、氧化分解时，附着水层中的有机物质浓度随之降低。因为运动水层中有机物浓度高，便向附着水层转移，并不断被微生物分解。微生物所需的氧气也沿空气一运动水层一附着水层途径进人生物膜。生物膜内微生物分解有机物的产物则沿相反方向移出膜外。随着有机污染物的降解，生物膜也得到发展。初期形成的生物膜是好氧性的。膜厚度增强后，氧气向膜内蔓延受到限制。生物膜浮上分化，形成外部的好氧层、内部的厌氧层以及两者之间的兼性层。生物膜的分化有利于多种生物的共存。生物膜不断增厚，附着于载体一面的厌氧区逐渐扩大，微生物获得营养物质也越加艰难，最后导致生物膜老化、剥落，开始新的生物膜形成过程。2．生物膜的微生物群落及功能按照功能不同，生物膜中的微生物类群可分为生物膜生物、生物膜面生物及滤池扫除生物。生物膜生物以菌胶团细菌为主，辅以浮游球衣菌、藻类等，具有净化废水的功能。生物膜面生物主要由固着型纤毛虫（如钟虫）及游泳型纤毛虫（如斜管虫）组成，具有促进净化速度，提高处理效率的功能。滤池扫除生物主要由轮虫、纤毛虫、寡毛虫等组成，具有去除滤池污泥、防止污泥集聚和阻塞的功能。l）细菌和真菌因为在生物膜中存在好氧、兼性厌氧和厌氧的小环境，相宜于多种微生物的生长。据看见，在生物膜的好氧层中常以专性好氧的芽抱杆菌属（Bacillus）占优势；在厌氧层，则能见到专性厌氧的反硫化弧菌属。生物膜中数量最多的是兼性厌氧细菌，主要有假单胞菌、产碱杆菌、黄杆菌、无色杆菌、微球菌（Micrococcus）、动胶杆菌（Zoosloea）。另外，还有大肠杆菌和产气杆菌等肠道杆菌。生物膜上常见的丝状微生物有球衣细菌、贝氏硫细菌和发硫细菌等。后两种菌多存在于生物膜的厌氧区域。在好氧区域，则可见丝状真菌，它们只存在于有溶解氧的层次内。在正常情况下，真菌常受细菌竞争抑制，惟独在PH较低或在异常的工业废水中，真菌的数量才可能超过细菌。在生物膜处理系统中，不存在丝状菌污泥膨胀，因此存在丝状细菌对废水处理有利。2）原生动物在洒滴池和生物转盘的生物膜中，浮上频度较高的原生动物是纤毛虫和肉足虫，其中纤毛虫占多数。当基质和环境条件发生变化时，原生动物的优势种群也会改变。3）微型后生动物生物膜上浮上的后生动物有轮虫类、线虫类。昆虫类、腹足类、寡毛类等。轮虫类的种类与活性污泥大体相同，但个体数大得多。线虫类也显然较多。【例2．54］好氧生物膜法净化废水的机理有哪些？答：生物膜表面吸持着一层薄薄的污水，称为附着水层或结合水层，其外是自由流动的污水，称为运动水层。当“附着水”中的有机物被生物膜中的微生物吸附、吸收、氧化分解时，附着水层中的有机物质浓度随之降低。因为运动水层中有机物浓度高，便向附着水层转移，并不断被微生物分解。微生物所需的氧气也沿空气一运动水层一附着水层途径进人生物膜。生物膜内微生物分解有机物的产物则沿相反方向移出膜外。随着有机污染物的降解，生物膜也得到发展。初期形成的生物膜是好氧性的。膜厚度增强后，氧气向膜内蔓延受到限制。生物膜浮上分化，形成外部的好氧层、内部的厌氧层以及两者之间的兼性层。生物膜的分化有利于多种生物的共存。随着生物膜不断增厚，附着于载体一面的厌氧区逐渐扩大，微生物获得营养物质也越加艰难．最后导致生物膜老化、剥落，开始新的生物膜形成过程。2．5．3厌氧消化1．厌氧消化过程厌氧消化（又称生物处理）过程实质上是厌氧微生物以生理群为单位组成食物网，对有机物举行协同代谢的过程。l）水解发酵作用碳水化合物、蛋白质和脂肪是有机废物的主要成分。能够分解这些有机物的微生物种类无数，主要有淀粉分解菌、纤维素分解菌、脂肪分解菌、蛋白质分解菌、丙酸产生菌、丁酸产生菌、乳酸产生菌、酒精产生菌等。它们可合成水解酶（淀粉酶、纤维素酶、脂肪酶、蛋白酶等），在体外将这些大分子分解为单体，再吸收至体内代谢。在复杂有机物的厌氧消化中，水解反应可成为囫囵过程的瓶颈。2）产氢产乙酸作用乙酸是产甲烷的重要前体。它除了来自发酵细菌对复杂有机物的水解发酵外，主要来自产氢产乙酸细菌对各种水解发酵产物的继续分解。产氢产乙酸细菌可把含偶数碳的脂肪酸降解为乙酸和氢，把含奇数碳的脂肪酸降解为乙酸、丙酸和氢。沃氏互营杆菌则可把丙酸进一步降解为乙酸。产氢产乙酸细菌的倍增时光长达2－6天，生长慢于产甲烷细菌。在可降解有机物的厌氧生物处理中，产氢产乙酸反应易成为囫囵过程的限速步骤。3）产甲烷作用已分离研究的产甲烷细菌有几十种，它们分离归人5个B、26个属中。产甲烷细菌位于食物网末端，在有机物质的厌氧生物处理中起着关键作用。经过产甲烷作用，各种基质卜脱下的氢被汇人甲烷中，不仅为发酵细菌和产氢产乙酸细菌解除了氢抑制，从而保证了上游反应的顺利举行，而且通