微生物对环境治理的应用.ppt

微生物对环境治理的应用 成员 黄贻忠 杨磊 徐腾飞 章丽辉 吴姚平 冯津 赖传文 微生物是肉眼看不见或看不清的生物的总称 包括原核生物 细菌 放线菌和蓝细菌 真核生物 真菌和微型藻类 非细胞生物 病毒类 微生物具有体积小 表面积大 繁殖力惊人等特点 能不断与周围环境快速进行物质交换 我国水体污染问题 目前 我国环境日益恶劣 其中水体污越来越严重 自2005年松花江污染事件以来 我国水污染事件愈演愈烈 几乎全国平均每两天就发生一起突发环境事故 2005年松花江污染事件 太湖蓝藻爆发 云南滇池蓝藻 水污染的来源 生活污水生活污水中含有大量的无机物 有机物 无机物如氯化物 硫酸盐 磷酸盐和钠 钾 钙 铁等碳酸盐 有机物有纤维素 淀粉 脂肪 蛋白质和尿素等 排放入环境中促使浮游植物生长和大量繁殖 形成赤潮和水华 工业废水工业废水是水体污染的主要污染源 包括钢铁工业废水 食品工业废水 印刷废水 化工废水等 农业废水它面广而量大且分散 农田使用农药 化肥 进入水体造成水体富营养化 去除污水中的氮磷 废水中氮 磷是造成水体富营养化的根源 利用生物脱氮除磷已进行了广泛的研究 污水脱氮技术主要有活性污泥法脱氮工艺 包括A O 缺氧 耗氧 工艺 可使 4 去除率达80 以上 A2 O工艺 改进的氧化沟工艺和SBR工艺都可使总氮 TN 去除率达90 以上 生物膜脱氮有生物滤池 生物转盘 生物流化床 浮动床 浸没式 三级生物滤池脱氮系统等 其中三级生物滤池的反硝化速度最高达1 0kgN m d SBR工艺流程图 生物脱氮中 有反硝化能力的微生物有变形杆菌 微球菌属 假单胞菌属 芽胞杆菌属等 这些细菌分解硝酸盐的过程如下 NO3 硝酸盐还原酶NO2 亚硝酸还原酶NO氧化还原酶N2O氧化亚氮还原酶N2 污水生物处理中 除磷常与脱氮工艺一起应用 常见的除磷技术有 phostrip工艺 能使总磷 TP 1mg L以下 Bardenpho系统 A O系统 改良UCI工艺 A2 O工艺 除磷过程一般认为在有氧条件下摄取磷 在厌氧条件下释放磷 其中不动杆菌属 Acinetobacter 是除磷的优势菌种 厌氧状态放磷过程如下 好氧 缺氧状态吸磷过程如下 微生物治理水有机物污染原理 微生物治理水污染主要利用微生物的生命活动过程 将污水中的有机物分解 从而达到净化污水的目的 微生物能从污水中摄取糖 蛋白质 脂肪 淀粉及其它低分子化合物 微生物新陈代谢类型有需氧型和厌氧型两种 因此 净化方法分为好氧净化和厌氧净化 微生物治理水有机物污染原理 好氧净化氧存在条件下 许多好氧微生物通过分解代谢 合成代谢和物质矿物化 在把有机物氧化分解成CO2和H2O等过程中 获寻C源 N源 P源 S和能量 污水的微生物好氧净化就是模拟上述原理 把微生物置于一定的构筑物内通气培养 高效率净化污水的方法 微生物治理水有机物污染原理 厌氧净化微生物在严格厌氧条件下 有机物发酵或消化过程中 大部分有机物被解生成H2 CO2 H2S和CH4等气体 污水的生物厌氧净化就是根据污水经厌氧发酵后既到净化 又获得了生物能源CH4的原理 微物细胞能量转移的电子受体 由好氧条件下分子氧改变为厌氧条件下的有机物 在厌氧件下 不溶于水而难分解的大分子有机污物 被微生物的胞外酶降解为可溶性物质 再由产甲烷厌氧细菌和产氢细菌降解成低分子有酸类和醇类 并放出H2和CO2 有机酸类和类经产甲烷菌降解成H2 CO2和CH4 甲烷菌还可利用H2还原CO2 形成CH4 治理水有机物污染的微生物 在治理水体有机物污染的应用中 细菌和藻类充当着主力军的作用 很多种细菌都可以对有机污染物进行降解 细菌蓝细菌颤蓝菌 Oscillatoria 也有一定降解萘的能力邻单孢菌 Plesiomoas sp DLL 1对甲基对硫磷高毒有机磷杀虫剂具有高效降解作用 白腐真菌甚至可降解毒性为一般化合物20 30倍的硝基苯类化合物 毛霉 Mucorales 可降解油脂废水根霉菌可降解油类污染物青霉菌 Penicillium 可降解偶氮和蒽型染料酵母菌 Saccharomyces 可降解石油烃霉菌可降解石油烃 莠去津等鲁氏酵母菌 Saccharomycesrouxii WY 3可降解甲胺磷 藻类能有效地富集和降解有机化合物 污水中的有机化合物可作为藻类生长所需的重要碳源 有大量研究表明单种藻类对BOD的去除比单种细菌或原生动物更有效 普通小球藻对BOD最大去除率可达83 小球藻对DDT在1h内即可达到最大富集量 蓝藻 Cyanobacterium 对DDT的富集较绿藻还高得多 绿藻还可降解硝基苯类化合物 微生物治理大气污染的应用 微生物用于烟气脱硫 不需高温 高压 催化剂 设备要求简单 利用自养生物脱硫 营养要求低 无二次污染 处理费用为湿法脱硫的50 目前公认的硫酸盐还原的最初几点是Postgate在1969年证实的 so42 硫酸酰苷酰转移酶APS腺苷酰硫酸还原酶SO42 亚硫酸盐还原酶s2 很多学者利用细菌研究了大量的脱硫技术 如利用氧化亚铁硫杆菌已使脱硫率达95 以上 日本利用该菌已使H2S脱除率达99 99 中国利用该菌对炼油厂催化干气和工业废气脱硫 H2S去除率分别为71 5 和46 91 Saleem等用脱氮硫杆菌的耐受株T denitrificansF 在厌氧条件下脱硫率达80 由日本钢管公司京滨制作所开发的Bio SR工艺流程图 生物过滤法在50年代中期最先应用于处理空气中低浓度的臭味物质 到80年代 德 美 荷兰等国相继用此法控制生产过程中的挥发性气体和有毒气体 其过程 废气预处理气体分布器生物过滤器CO2 H2O 无机盐等 废气在反应器中停留时间很短 处理率可达90 以上 生物过滤法还可去除空气中的异味 挥发性物质 VOCs 和有害物质 包括控制 去除 城市污水处理设施中的臭味 化工过程中的生产废气 受污染土壤和地下水中的挥发性物质 室内空气中低浓度物质等 微生物还可用来固定CO2 实现CO2的资源化 同时产生很多附加值高的产品 生物技术用于有机废气具有费用低 效率高等优点 在德国 荷兰 日本及北美国家得到广泛应用 微生物应用的展望 微生物在污染治理中具有广泛的应用前景 为提高微生物降解能力 扩大其应用范围 分离 重建高效 广谱降解微生物具有重要意义 同时 在微生物对污染物的适应及其降解遗传学机制 微生物净化的高效性及安全性 研究成果从实验室研究向工程应用的转移 以及高效 准确评估技术的应用等方面 尚需加大投入和作进一步研究 我国的环境微生物技术研