第十章 微生物在環(huán)境工程中的應(yīng)用1

第十章微生物在環(huán)境工程中的應(yīng)用

一、水體污染與水體自凈1

水體就是海洋、湖泊、河流、沼澤、水庫(kù)、地下水的總稱(chēng)。2

水體污染：由于人類(lèi)活動(dòng)而排放的污染物進(jìn)入水體，使水體和水體低泥的物理、化學(xué)性質(zhì)或生化性質(zhì)發(fā)生了改變，從而降低了水體的使用價(jià)值，這種現(xiàn)象稱(chēng)為水體污染。3水體自凈：是指受污染的水體由于物理、化學(xué)、生物等多方面的作用，使污染物的濃度逐漸降低，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，恢復(fù)到污染前的狀態(tài)，這一過(guò)程稱(chēng)為水體自凈。包括稀釋、混合、氧化還原、吸附凝聚及生化過(guò)程。4水體富營(yíng)養(yǎng)化：是指在人類(lèi)活動(dòng)的影響下，生物所需的N、P等營(yíng)養(yǎng)物大量進(jìn)入湖泊、河流、海灣等緩流水體，引起藻類(lèi)及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧含量下降、水質(zhì)惡化、魚(yú)類(lèi)及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。環(huán)境的自凈作用

環(huán)境受到污染后，由于受到環(huán)境中物理、化學(xué)、生物因素的作用，而逐步達(dá)到自然凈化的過(guò)程。物理作用：稀釋、沉淀、吸附、風(fēng)吹、光解、人為化學(xué)作用；分解、轉(zhuǎn)化、縮合、降解生物作用；吸收、轉(zhuǎn)化、分解、縮合、降解等代謝過(guò)程。二、廢水中的污染物種類(lèi)無(wú)機(jī)無(wú)毒類(lèi)：N、P無(wú)機(jī)鹽類(lèi)、無(wú)機(jī)堿類(lèi)、無(wú)機(jī)酸等，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。無(wú)機(jī)有毒類(lèi)：主要是非金屬的氰化鉀、砷化物及重金屬中的汞、鉻、鎘等。高濃度使生物致死；低濃度時(shí)產(chǎn)生慢性中毒。這類(lèi)物質(zhì)不被生物降解，而在食物鏈中積累、放大，進(jìn)入人體產(chǎn)生危害。有機(jī)無(wú)毒類(lèi)：碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等自然生成的有機(jī)物，它們?nèi)菀捉到鉃闊o(wú)機(jī)物。有機(jī)有毒類(lèi)：多屬于人工合成的有機(jī)物如農(nóng)藥、殺蟲(chóng)劑、合成洗滌劑、合成染料等。它們不易被生物降解。通常是致癌、致畸、致突變物。其他污染物：放射線物質(zhì)、生物污染、熱污染等。

三、污水的生物處理

1污水生物處理的定義：利用微生物的作用，使廢水中溶解的和膠體性有機(jī)污染物降解、轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的物質(zhì)，將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)毒無(wú)害物質(zhì)的一種污水處理方法。2生物處理的分類(lèi)：好氧處理和厭氧處理。微生物分解有機(jī)物的作用可總括成如下圖式：

復(fù)雜有機(jī)物簡(jiǎn)單有機(jī)物需氧微生物胞內(nèi)酶厭氧微生物胞內(nèi)酶微生物胞外酶CO2、H2OCO2、H2O、H2、CH4、H2S及有機(jī)酸、醇、酮、醛等未完全氧化產(chǎn)物圖10－1微生物分解有機(jī)物的作用示意圖

污水處理中的生化過(guò)程O(píng)2、CO2、SO42－、NO3－等細(xì)胞構(gòu)成物C、H、O、N、維生素等能源受氫體微生物微生物細(xì)胞合成生物污泥分解能量代謝產(chǎn)物＋熱能CO2、H2O、SO42－、NO3－、NH4＋、PO43－、H2S、CH4、有機(jī)酸、醇等排水排出不可降解殘留物內(nèi)源呼吸圖10－2污水處理中的生化過(guò)程(一)、好氧性生物處理1.在反應(yīng)槽中供給氧氣，使廢水中的有機(jī)物(如碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等)被好氧性微生物分解成穩(wěn)定物質(zhì)的方法。2.反應(yīng)式：

3.例如：活性污泥法、生物濾池法、生物轉(zhuǎn)盤(pán)法等屬于好氧性處理。有機(jī)物(含C,H,N,S)+微生物+O2微生物細(xì)胞+CO2+H2O+NO3-+SO42-(二)、厭氧生物處理1.在密閉反應(yīng)槽中(缺氧狀態(tài)下)，使廢水水中的復(fù)雜有機(jī)物被厭氧性微生物分解成穩(wěn)定物質(zhì)的方法。2.在厭氧狀態(tài)下，有機(jī)物的穩(wěn)定化是由酸性生成菌及甲烷菌分二階段完成。3.反應(yīng)式：4.例如：厭氧接觸法、厭氧濾床、厭氧流動(dòng)床等屬于厭氧性處理。有機(jī)物+結(jié)合氧(如NO3-,SO42-)酸性生成菌酸菌細(xì)胞+有機(jī)酸+CO2+H2O+NH3+H2H2S+CH4+CO2+甲烷菌細(xì)胞甲烷菌

(一)、好氧性生物處理Ⅰ

活性污泥法1活性污泥的定義由微生物群體與懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)混雜在一起形成的具有很強(qiáng)吸附分解有機(jī)物的能力和良好的沉降性能的絮狀體顆粒。微生物以細(xì)菌為主體，包括真菌、原生動(dòng)物、藻類(lèi)。2

活性污泥處理廢水的機(jī)理：利用人工培養(yǎng)和馴化的微生物群體去分解廢水中可供生物降解的有機(jī)物。通過(guò)生化反應(yīng)，改變這些有機(jī)物的性質(zhì)，將它們從廢水中分離出來(lái)，從而使廢水得到凈化。

活性污泥法的基本特征利用生物絮狀體為生化反應(yīng)的主體物利用曝氣設(shè)備向生化反應(yīng)系統(tǒng)分散空氣或氧氣，為微生物提供氧源對(duì)體系進(jìn)行混合攪拌以增加接觸和加速生化反應(yīng)傳質(zhì)過(guò)程采樣沉淀方式去除有機(jī)物，降低出水中的微生物的固體含量通過(guò)回流使沉淀池濃縮的微生物絮凝體返回到反應(yīng)系統(tǒng)為保證系統(tǒng)內(nèi)生物細(xì)胞平均停留的時(shí)間的穩(wěn)定，經(jīng)常排出一部分生物固體。3活性污泥的理化性質(zhì)序號(hào)

項(xiàng)目典型性狀說(shuō)明

1形狀絮狀絨粒

2絮體大小0.02~0.2毫米

3色相多為茶褐色隨廢水水質(zhì)和處理?xiàng)l件變化

4氣味微具土壤味

5比重1.0056含水率99%靜沉30~60分鐘

7pH約6.74活性污泥的基本流程

空氣

經(jīng)過(guò)初沉的廢水

回流污泥剩余污泥

外排

曝氣池的作用：使污泥懸浮、攪拌作用，使污泥與有機(jī)物充分接觸、充氧。

回流污泥的作用：使暴氣池有充足的污泥量、接種菌種。

二次沉淀池的作用：將微生物從液相中分離出來(lái)，保證水質(zhì)?；钚晕勰嘟到鈴U水分為兩個(gè)階段即吸附階段和穩(wěn)定階段.曝氣池二次沉淀池出水活性污泥法的主要運(yùn)行方式（1）按廢水和回流污泥的進(jìn)入方式及其在曝氣池中的混合方式活性污泥法主要有兩大運(yùn)行方式：推流式和完全混合式。推流式推流式活性污泥曝氣池有若干個(gè)狹長(zhǎng)的流槽，廢水從一端進(jìn)入，另一端流出。隨水流的過(guò)程，底物降解，微生物增長(zhǎng)；從池首端到尾端，混合液內(nèi)影響活性污泥凈化功能的各種因素，如F/M值、微生物的組成和數(shù)量、基質(zhì)的組成和數(shù)量等都在連續(xù)地變化，有機(jī)物降解速率、耗氧速率也連續(xù)變化。

推流式特點(diǎn)

在曝氣池的任何斷面上都存在有機(jī)基質(zhì)的濃度梯度，因此存在基質(zhì)降解動(dòng)力，BOD降解菌為優(yōu)勢(shì)菌，可避免發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象、運(yùn)行可采用多種方式，能夠增加凈化功能如脫氮、除磷等。圖10－3推流式曝氣池活性污泥法的主要運(yùn)行方式（2）完全混合式廢水進(jìn)入曝氣池后在攪拌下立即與池內(nèi)活性污泥混合液混合，從而使進(jìn)水得到良好的稀釋?zhuān)勰嗯c廢水得到充分混合，可以最大限度地承受廢水水質(zhì)變化的沖擊。特點(diǎn)：能夠承受高濃度廢水，對(duì)沖擊負(fù)荷有一定的適應(yīng)能力；需氧全池要求相同，能夠節(jié)省動(dòng)力；可使曝氣池與沉淀池合建，無(wú)需單獨(dú)設(shè)置污泥回流系統(tǒng)，易于運(yùn)行管理。幾種活性污泥法的工藝流程推流式活性污泥法完全混合式活性污泥法短時(shí)曝氣法（漸減曝氣法）階段曝氣法（多點(diǎn)進(jìn)水法）生物吸附法（AB法）序批式間歇反應(yīng)器（SBR法）氧化溝法（OxidationDitch）深水曝氣活性污泥法生物吸附法（AB）工藝流程二沉池接觸池(