当污水遇上微生物.doc

当污水遇上微生物 -关于微生物在污水处理中的作用综述摘 要：利用微生物处理污水常常出现在污水处理的二级处理，处理程度比物理程度更高，费用比化学处理稍低。微生物处理污水主要通过好氧处理与厌氧处理实现，以实现污水净化与资源化为目标。当污水遇上微生物，会发生许多奇妙的反应，弄清楚其中的原理，掌握其中的特点，可以人们取其精华去其糟粕。关键字：微生物 活性污泥 生物膜法 厌氧处理随着生物科技的发展和现在社会的环保要求日益强烈，微生物日益被用到环境保护中，微生物在生物的降解和转化过程中发挥着强大的作用。利用微生物处理污水具有工艺投资少、运行费用低、最终产物少等优点,是污水处理的首选方法。微生物在有氧条件和厌氧条件下，分解过程与产物不同。工业和生活废水中存在着大量有机物，通过好氧处理，部分有机物可被降解最终被完全氧化为简单的无机物、水、等，而当有机物浓度较高时，采用厌氧处理的方法又可使厌氧微生物进行厌氧发酵，分解有机物产生甲烷和二氧化碳。微生物种类繁多，分布广泛，资源丰富，是人类最宝贵、最具开发潜力的资源库。知道微生物环保除污作用的特点，才能正确把握微生物在这些问题中所扮演的角色，才能实现资源最大的回收利用与最小的投入损耗，促进社会环境友好的发展。1. 水污染现状我国有82%的人饮用浅井和江河水，其中水质污染严惩细菌超过卫生标准的占75%，受到有机物污染的饮用水人口约1.6亿。一项调查显示，在全世界自来水中，测出的化学污染物有2221种之多，其中有些确认为致癌物或促癌物。目前，城市污染的成分十分复杂，受污染的水域中除重金属外，还含有甚多农药、化肥、洗涤剂等有害残留物，即使是把自来水煮沸了，上述残留物仍驱之不去，而煮沸水中增加了有害物的浓度，降低了有益于人体健康的溶解氧的含量，而且也使亚硝酸盐与三氯甲烷等致癌物增加，因此，饮用开水的安全系数也是不高的。据最新资料透露，目前我国主要大城市只有23%的居民饮用水符合卫生标准，小城镇和农村饮用水合格率更低。此外，河水，湖泊水，海洋水等出现愈演愈烈的富营养化情况，随着工业化脚步的快速前进，N、P、各种重金属在水体中含量越来越高，水质的一再恶化不断为人类敲响警钟，寻找高效可行的治水方案迫在眉睫。2. 微生物对有机废水的处理2.1 生物处理污水的原理 利用微生物处理污水的主要原理可概括如下: 分层微生物区系 废气（,甲烷,COD等）（充分供氧）高污水 清水（含,等） 废渣（活性污泥、生物膜等） 厌氧处理 沼气 废渣（有机肥料）（Biological Oxygen Demand）即“五日生化需氧量”，一般指在20下，1L污水中所含的有机物在进行微生物氧化时，5日内所消耗的分子氧的毫克数，是一种表示水中有机物含量的间接指标。从上面的图示可看出，用微生物净化污水的过程实质上就是在污水处理装置这一小型生态系统中，利用各种生理生化性能的微生物类群间的相互配合而进行的一种物质循环过程。当高的污水进入污水处理装置后，其中的自然微生物区系在好氧条件下，根据其中营养物质或有毒物质的情况，在客观上造成了一个选择性的培养条件，并随着时间的推移，发生了微生物区系的有规律的更迭，从而使水中的有机物或毒物不断被降解、氧化、分解、转化或吸附沉降，进而达到去除污染物和沉降、分层的效果。2.2 好氧生物处理好氧生物处理主要有好氧活性污泥法与好氧生物膜法，两者的特点差异总结如下所示： 好氧活性污泥法 好氧生物膜法 组成 好氧微生物、兼性厌氧微生物 好氧微生物、兼性厌氧微生物粘附在生 与其上吸附的有机和无机的固 物滤池滤料上或生物转盘盘片上的一层体杂质 带黏性、薄膜状的微生物混合群体菌胶团微生物群落 膜生物、生物膜面生物及滤池扫除生物 以膜状固着在载体表面悬浮状微生物生长状态作用机理 菌胶团大量絮凝和吸附废水中悬浮 生物膜生物和生物膜面生物吸附废水中的或者溶解的污染物，并将这些物 的大分子有机物，将其水解为小分子有质摄入细胞体内，在氧的作用下， 机物，同时吸收溶解性有机物和经水解将这些物质同化为菌体本身的组分， 的水分子有机物进入体内，利用吸收的或将这些物质完全氧化为、水 营养构建自身细胞。老化的生物膜和游等物质。 离细菌则被滤池扫除生物吞食。 优点 处理能力强，出水水质好，效率高， 运行稳定，抗冲击负荷，经济节能，无方法成熟，适用范围广。 污泥膨胀，有一定硝化与反硝化功能缺点 运行费用高，能耗大，管理复杂， 投资成本较高，管理运行费用较高，单易出现污泥膨胀和污泥上浮以及对 位处理效率较低。N、P等营养物质去除效果有限。目前应用 世界范围内应用最广泛的一种废水 用于城市污水的二级生物处理。10年状态 生物处理工艺。 “7.16” 大连海洋溢油事件的处理便与此法相关事实上，生物膜法更早于活性污泥法，在去除P、N、重金属方面，生物膜法有着出色的表现。在在20多年来，环境工程届在重视改进活性污泥法的同时，也在致力于生物膜法工艺的研究与创新。2.3 厌氧生物处理当废水中有机物浓度较高，超过500mg/L时，不宜用好氧处理，而应采用厌氧处理方法。此法与好氧生物处理过程的根本区别在于不以分子态氧为受氢体，而以化合态盐、碳、硫、氮为受氢体。厌氧发酵的生化工程主要有三个阶段。第一阶段为水解阶段，由水解和发酵性细菌群将附着的复杂有机物分解为脂肪酸、醇类、二氧化碳、氨和氢等；第二阶段为酸化阶段，由产氢和产乙酸细菌群将第一阶段的脂肪酸等产物进一步转化为乙酸和氢；第三阶段是甲烷化阶段，由产甲烷菌利用二氧化碳和氢或一氧化碳和氢合成甲烷。所以容易看出，与好氧处理相比，厌氧处理过程不仅仅去除了污染物，还产生了不少的沼气。实践证明, 厌氧生物处理有如下优点: （1）设备构造简单( 主要是厌氧反应器) ;(2)运行操作方便, 可以间歇运行或连续运行, 厌氧污泥可以长期存在厌氧反应器中;(3)剩余污泥量少, 不用建设污泥浓缩设施;(4)动力消耗小, 仅是需氧生物处理的十分之一;(5)产生大量的沼气, 回收的甲烷成为能源。处理高浓度C O D 废水, 厌氧处理是最好的方法。但厌氧反应器启动时间较长, 厌氧菌对温度及各种毒物很敏感。在厌氧生物处理中，需要严格控制投料负荷，温度，pH值，物料组成，设备内物质以及有毒物质允许浓度等条件，具体说来，温度：中温发酵为3538，高温发酵为5255.pH值：一般要求中性，在酸化和甲烷化分开的工艺中，要求甲烷化阶段pH值控制在7.07.5。酒精厂废水中含有机酸，pH值低至4.0仍可直接进入厌氧发酵设备。营养成分：当污水中碳、氮、磷含量不足或比例不当时，应当加以调整，一般采用BOD：N:P为200:5:10.有机负荷：某些化学污染物超过一定浓度范围时，对厌氧发酵有抑制作用，甚至完全破坏厌氧发酵过程，如金属离子铜、镍和镉化合物的允许浓度在100200mg/L，甲醛必须小于100mg/L,甲苯小宇440mg/L等。3. 微生物处理污水的优势与前景展望3.1. 优势微生物作为生物界的赫赫有名的分解者，其存在数量种类巨大，来源广，易培养，对环境适应能力强，易变异的特征在生产上可以较容易地采集菌种进行培养繁殖，并在特定条件下进行驯化，使之适应不同的水质条件，从而通过微生物的新陈代谢使有机物无机化。 另外，微生物生存条件温和，新陈代谢时不需要高温高压，也不需要投加催化剂。利用微生物处理法处理污水量大，处理范围广，运行费用相对较低，所投入的人力、物力比其他方法要少很多。在污水生物处理的人工生态系统中，物质的迁移转化效率之高是任何天然的或农业生态系统所不能比拟的。3.2. 前景展望微生物在污水处理中具有显著优势，利用微生物治理污水是今后环保产业的主攻方向。随着基因重组技术、细胞融合技术及酶和细胞固定化技术的进一步发展，生物降解、生物能源、生物防治等科学研究命题进入一个在基因组平台上开展功能基因表达和网络调节研究的新阶段。微生物在环保方面的应用在将来的发展中会日益显示其重要性，使环境污染治理达到良性循环，实现以尽可能小的环境代价，获得最大的经济发展效益，进一步推进环保事业的发展。在“十五”863计划中，环保微生物的研究进展取得不错成绩，在生物制氢方面，光合细菌在光照、厌氧条件下分解有机物生产氢气的过程成为目前很有发展前景的制氢方法。在治理有毒污染物上，以最具典型意义的含酚工业废水生物治理为技术集成应用的重点，从污染环境中分离到一批具有高效降解芳烃类化合物的优势菌株，克隆了典型污染物苯酚和苯胺降解的关键基因，构建了多株高效工程菌，相信在这些成绩的基础上，微生物在环保事业中定能做出令人满意的成就。参考文献1 应用微生物学 洪坚平 来航线2 生物菌剂对海上溢油的降解 余丽 蒋文天 杨旭 孙承林3 厌氧生物处理技术 赵慧君4 榨菜废水处理特点及工程设计 李家祥 江葱 范跃华5 产氢菌对沼气发酵的生物