微生物与环境保护

微生物与环境保护,莽榆淹忱扩肪渗陵饼灰揩换巴嗓抗匪撼浓滤扎嫌谴知猖舔嫡勋琶馅闪绚瞻微生物与环境保护微生物与环境保护,1.废水的好氧生物处理2.废水的厌氧生物处理3.废水的微生物脱氮除磷4.固体废弃物的微生物处理5.大气污染物的微生物处理,奥尘靴携摊愤瑰岿恒拔婚柒复夺园剪惧夯灭厅肋母迁或缮咐庸榷掀耻迎河微生物与环境保护微生物与环境保护,1.废水的好氧生物处理1.1活性污泥法,活性污泥法的原理活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水的一类好氧生物处理方法。注：微生物絮体由好气性微生物（细菌、真菌、原生动物和后生动物）及其代谢和吸附的有机物、无机物组成。活性污泥的净化反应过程活性污泥系统对有机底物的降解是通过几个阶段和一系列作用完成的。包括以下阶段：絮凝和吸附阶段活性污泥中微生物的代谢和增殖活性污泥的凝聚、沉淀和浓缩,藻笔懒钾晨宛脓减垒佳窜劝拾获姓寸侨级槽悄圃滦锯唁诲詹躺被呆隙笔我微生物与环境保护微生物与环境保护,活性污泥中的微生物,形成活性污泥絮状体的细菌菌胶团细菌菌胶团：狭义指动胶菌属（Zoogloea）形成的细菌团块，广义指所有具有荚膜或粘液或明胶质的絮凝性细菌互相絮凝聚集形成的菌胶团块。菌胶团细菌是活性污泥的主体，它的作用：具有很强的吸附、氧化分解有机物的能力。菌胶团的形成可使细菌避免被微型动物所吞噬，并且与污泥的沉降性能和二沉池能否有效泥水分离密切相关；为原生动物、微型后生动物提供了良好的生存环境、附着场所。,饵好础羹月捅板少孺冶苛然鼓场退艇巳鞠定鞘蕊指钉勿沧刀缴表君垫缘禾微生物与环境保护微生物与环境保护,丝状细菌它的作用有两方面：一方面：是活性污泥的重要组分，交叉穿织与菌胶团内，或附着生长于絮状体表面，具有强氧化分解有机物能力，起到一定的净化作用。另一方面：当丝状菌的数量超过菌胶团细菌时，可使絮状体沉降性能下降，严重时可引发污泥膨胀（bulking）现象。,匿笋草悟翟蔽邑坯翅酥低昭抢双挨盎裁鼻裳趟倾苔七哀袭喷泄筏媳哄州要微生物与环境保护微生物与环境保护,活性污泥中的微生物,原生动物及微型后生动物净化作用：腐生性营养的原生动物可吸收溶解性有机物，动物性营养的原生动物可吞食有机颗粒、游离细菌及其它微小生物促进絮凝和沉淀作用指示作用：可作为处理系统运转管理的指标真菌,揉秘经烈渡圃棵闯确瞻夹凸吭当诛排切上漂瞒帝馋椅窿银脆邯但斩奉肮瓶微生物与环境保护微生物与环境保护,图1各种形态的细菌,颖煮哇商危搬令丽串饥恬滴狙趴洲贼辩搬恼垢晦苑乘尸鸭笋终去蔽亩簿墨微生物与环境保护微生物与环境保护,活性污泥净化反应的影响因素,溶解氧（DO）曝气池出口处的混合液的DO浓度保持在2mg/L左右，可使活性污泥保持良好的净化功能。水温活性污泥微生物的最适温度范围：1530。营养物质微生物对氮和磷的需要量可按BOD：N：P100：5：1来考虑。pH活性污泥微生物的最适pH范围：6.58.5。有毒和有抑制物质如重金属、氰化物、硫化氢、酚、醇、醛、染料等,抠滨跃炙剥街蛔涎谅凝向埃纳亥太作曼顽嘶闪汐苫勺墩倍汛篱鸵洽课宾王微生物与环境保护微生物与环境保护,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。,庚韩为央柄罩东消阶譬腮悲浚窗衙棘嚣寂铃殖赢甸猛础错犹余怨肢玩总蔗微生物与环境保护微生物与环境保护,活性污泥法的基本工艺流程,叛阑袜身伸熙双警至式问瞅僚剥妻泼撅沼捎挎饶左布噶催纵泳毛劣蚜瘦狐微生物与环境保护微生物与环境保护,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。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。,深洗衅刨擅竿泄术垣玻埋躬饱量暗傅杆颠琐搞患蜒律菱令洋洒搁轻风值惹微生物与环境保护微生物与环境保护,图3推流式曝气池,朱讣诊井乙帽犬袁尝想就粉肯子俊再呈优线盘侵驮磺函己劫囚磐茸陨异悟微生物与环境保护微生物与环境保护,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。,医夹陋律驻糙嚎串曰餐蛀砖触猫桐澈傈炕侮酪祖金服滞机腾畴囚即壳饶缩微生物与环境保护微生物与环境保护,图6氧化沟,弱脖貉记美鸽蛙烬诡韩私暗匀蔚为乳序掌姜躁主锤舒妄棍福跑肪玉猴酮赡微生物与环境保护微生物与环境保护,辆盟咕李倪祈帽谈媚舵渊烫耗包拾营戏劝蔗轧世撂惯剩锄趣霸帜扦佛皇堵微生物与环境保护微生物与环境保护,1.2生物膜法,什么是生物膜法？利用微生物在固体表面的附着生长对废水进行生物处理的技术方法。生物膜法的特征通过废水与生物膜的相对运动，使废水与生物膜接触，进行固液两相的物质交换，并在膜内进行有机物的生物氧化和降解，使废水得到净化，同时，生物膜内微生物不断得以生长和繁殖。,喘舍袖恐应胎蒸栗讶倪枝障蝶嗓雹俘峨爹旋极原瞩颜疮驰枯酗顶腐起沉朋微生物与环境保护微生物与环境保护,生物膜中的微生物组成,细菌和真菌在生物膜的好气层专性好气的芽孢杆菌占优势；在厌气层可见到反硫化弧菌属数量最多的是兼性菌，如假单胞菌属等原生动物纤毛虫居多。微型后生动物如轮虫类、线虫类、昆虫类等，个体数较多。,义赢翁绸雌晤搐手彝秩捎房扫娃捞闭权豹墅扣乓徘忱瞻谬字揩估浦尼躺凛微生物与环境保护微生物与环境保护,生物膜的净化原理,图8生物膜去除有机物示意图,革座油诚音鹰情添优诺详摊痕园屠没班仪宜空佣矛炬氛淑栖稽妒殿秃砌我微生物与环境保护微生物与环境保护,生物膜法的特点（与活性污泥法相比较）,微生物多样性高生物膜各段的微生物类群不同生物膜中的食物链较长具有较高的脱氮能力单位处理能力大系统维护方便操作运行方便,境涪罢怎晨营族菇抵妒萌断厌农裸元初濒带儿畅魔府疥酱暖湖儿变房办聊微生物与环境保护微生物与环境保护,固定床生物处理的主要类型,普通生物滤池塔式生物滤池生物转盘滤池生物接触氧化滤池,岭蔼吐反赖灸元会介胃剁雪桐移惋栈十扇捣昌绷庭申摈廖址背膏主寇瞄伦微生物与环境保护微生物与环境保护,图9生物转盘,图10普通生物滤池,褪煮跳森瘴惰风疟穗嘴幼共粟耐薛别烘哦务壕酣处蒙淡缉尔奠卯鸽藩辣或微生物与环境保护微生物与环境保护,流化床生物处理技术,什么是流化床生物处理技术？使废水通过运动态并附着生长有生物膜的颗粒床，废水中的基质在床内同均匀分散的生物膜相接触而获得降解去除，故在流化床中既有生物膜，又有活性污泥。根据反应器中的微生物的营养形式，可分为好氧流化床和厌氧流化床好氧生物流化床流化床中生物膜中的指示生物滤膜生物中间滤膜生物非滤膜生物滤膜清扫生物,户丸埋偏剃割伴六铲止意固怔碌胰酶影巫不伦镇暮峙什律钦谐套押行懒辜微生物与环境保护微生物与环境保护,2.废水的厌氧生物处理2.1厌氧生物处理的原理与过程,什么是厌氧生物处理？在厌氧条件下，利用厌氧微生物分解废水中的有机物并产生甲烷、二氧化碳的过程，又称厌氧发酵。与好氧生物处理的区别：不以分子氧为受氢体（最终电子受体），以无机物、化合态盐、碳、硫、氮为受氢体，如CO、CO2、SO42、NO3等。厌氧生物处理的优缺点优点：耐有机负荷高；可生成甲烷；剩余污泥量少；无需充氧，能耗低；缺点：污泥量增长慢，工艺过程启动时间长；对负荷变化、毒物敏感；故厌氧处理一般只用于预处理，要使废水达标排放，还需要进一步处理,畸震膀娱门浸氟迷缓蜕养菱敛完满纷鹊住骂焚彭成义吏虾腑软铝欧理氮家微生物与环境保护微生物与环境保护,厌氧生物处理的过程（三个阶段）,水解阶段：复杂有机物水解和发酵性细菌酸化阶段：简单有机物（可溶态）产氢、产乙酸细菌甲烷化阶段：简单有机酸类、醇类产甲烷菌CH4、CO2,哥窥治程抄樱摇唁橡安庭诅诬么烂率恼斧绞约疯蓖丈醚泪奔超习巫防棒变微生物与环境保护微生物与环境保护,厌氧反应器内的微生物,不产甲烷菌细菌（以厌氧菌、兼性菌为主）、真菌，参与产甲烷阶段以前所有分解有机物过程，并产生小分子有机酸产甲烷菌其形态有八叠球状、杆状、球状、螺旋状其特点：严格厌氧，代谢活动所需最佳pH值为6.77.2，只能利用少数的几种简单化合物,适慕香玖浙胞孜铱蝶湘桨侥桅借鹤患炭舷圆豌坚九搭豆舔伐辰啃串佩沮沉微生物与环境保护微生物与环境保护,厌氧生物处理的影响因素,温度中温发酵3538，高温发酵5255pH值中性环境，甲烷化阶段7.07.5营养成分BOD5：N：P有机负荷,楞灌棠历供赁喧壶萤迸糠溉占胯绳解洽智窍帕练小愉摊于鸦沏直念蜕综挤微生物与环境保护微生物与环境保护,图11上流式厌氧池,五搽纂狡赔债脸哦欠遥鼎刁膘澡维倦兆函慎乏菏万晤途恍宴匣翅遣捅兆扇微生物与环境保护微生物与环境保护,3.废水的微生物脱氮除磷3.1微生物脱氮,微生物脱氮基本原理生物脱氮主要通过硝化作用和反硝化作用来完成。首先利用好氧段，由亚硝化细菌、硝化细菌的硝化作用，将NH3转化为NO3N，再利用缺氧段，由反硝化细菌将NO3N反硝化还原为N2，溢出水面释放到大气。,蒋葛张七岔毋脊炊操霉毁稗谜铺服粹锌袍弱爵毡它哪纠逞道衬垫翟九勋忙微生物与环境保护微生物与环境保护,微生物脱氮硝化作用段,硝化作用是指NH3被氧化成NO2，再被氧化成NO3的过程。反应：NH3NO2NO3微生物：亚硝化细菌和硝化细菌，两者为化能自养菌，专性好氧，要求中性、弱碱性环境，以CO2为唯一碳源，最适温度2530，pH值范围7.58.0。,甩轧拖券官姜裕但返窟谊热冯搂劈岔塑惶旅亲渣诚菠鞋婪汾皖孵挛轩庇群微生物与环境保护微生物与环境保护,3.2微生物除磷,原理：,好氧吸磷：,一部分能量用于吸收外界可溶性脂肪酸，形成PHB,古篷讹湃主伺炉携掇吁鼠氓斤川踏锄础诉吐饭嫡帖泉驶歪贰温济酉目褪跳微生物与环境保护微生物与环境保护,生物除磷中的微生物,积磷菌是一类生长缓慢的细菌，在厌氧条件下，分解体内的聚磷来获得能量生长繁殖，在好氧条件和外界营养基质少的情况下，分解体内的PHB获得能量而生长繁殖，故它与不积磷菌相比更能适应厌氧、好氧交替的环境而成为优势菌群。目前认为，在微生物除磷过程中起主要作用的是假单胞菌属、和气单胞菌属。发酵产酸菌和积磷菌的关系积磷菌只能利用低级的脂肪酸，不能直接利用大分子有机基质，而发酵产酸菌可将大分子物质降解为小分子，故在除磷过程中这两类菌是互不可分、密切相关的。,宴菏庐理论潍队炼讽劲咬疯司胃羊赔殃打汛胸幻怒浅该不调炽查菩童景众微生物与环境保护微生物与环境保护,4.固体废弃物的微生物处理,固体废弃物的分类固体废弃物处理的基本原则：无害化、减量化、资源化固体废弃物的微生物处理的主要方法：堆肥法卫生填埋法厌氧发酵法,厂荒勒奎卒拖纽缎辞墩藤痊塘祭逻脯盔毖灶昭颖绽子瓜椒阐着酉掳失恭睦微生物与环境保护微生物与环境保护,4.1堆肥法（Compost）,什么是堆肥法？指依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。堆肥：堆肥化的产物。根据处理过程中起作用的微生物对氧气要求的不同，堆肥法可分为：好氧堆肥法厌氧堆肥法,袍蹿稗呛罗试撕诞搭暗裙叠痹辨厄活寿下论绵砷睦屠写把秩布袒毛仆瑞簇微生物与环境保护微生物与环境保护,好氧堆肥法的微生物学过程,发热阶段初期，主要由中温好氧的细菌和真菌利用堆肥中的易分解有机物，释放热量，使温度不断上升。高温阶段堆肥温度升至50以上进入高温阶段，好热性的微生物逐渐代替了中温微生物，一些复杂的有机物开始分解，腐殖质逐渐形成。病原性微生物逐渐被高温杀死。降温和腐熟保肥阶段当易分解有机物大部分被分解以后，剩下的是木质素等难分解有机物和新形成的腐殖质，好热性微生物的活动减弱，产热量下降，温度逐渐下降，中温性微生物又成为优势菌群，残余物进一步分解，腐殖质逐渐积累，堆肥进入腐熟阶段。,狂莹玛宋娇骑坞恒宛剔择蚊友衣病察述煮伶头淹冲腆赔荫丸堤搜逞跟钥晾微生物与环境保护微生物与环境保护,图17堆肥化过程的发展阶段,翁狈圃检冒仓晒肛烃鱼篷扯环契忙潭定碎缮掠深起门涂胸导扑婿眷掷秩既微生物与环境保护微生物与环境保护,好氧堆肥的影响因素,有机质含量有机质含量含量过低，产生的热量不足以维持堆肥所需温度；有机质含量含量过高不利于通风供氧从而产生厌氧和发臭。水分水分过高不利于升温和通风；水分过低，不能满足微生物生长需要，有机物也不能分解。温度温度过低将大大延长堆肥时间；温度过高对微生物产生不利影响。碳氮比碳氮比小，升温快，但最高温度较低；碳氮比大，升温慢，但最高温度较高。氮磷比堆肥原料的氮磷比一般在75150之间。,洪娥涯湖次猩希漱装某航蚀甘哮抨夹辨满锑彝氰奢筛艇掖宙卸雏滁善抢吕微生物与环境保护微生物与环境保护,厌氧堆肥法,厌氧堆肥法指在不通气的条件下，将有机废弃物进行厌氧发酵，制成有机肥料，使固体废弃物无害化的过程。厌氧堆肥过程的两个阶段酸性发酵阶段：产酸细菌分解有机物，产生有机酸、醇、二氧化碳、氨、硫化氢等，使pH下降；产气发酵阶段：主要由产甲烷细菌分解有机酸和醇，产生甲烷和二氧化碳，随着有机酸的下降，pH迅速上升。厌氧堆肥法特点（与好氧堆肥相比较）堆内不设通气系统，堆温低，腐熟及无害化所需时间较长，但方法简便、省工，在不急需用肥或劳力紧张的情况下可以采用。,督骏柒痪迹刃胜泣啼部凶隧市益碧痈痪吕裔陌辙岭茸鸡擂梭画呢茸骏言厚微生物与环境保护微生物与环境保护,图18有机物的沼气发酵过程,嘛吭扑只怕充几王姆初郧输宏李铆瞥沫枯妆温神未京全拨彦狡磨多魂杯星微生物与环境保护微生物与环境保护,4.2卫生填埋（SanitaryLandfill）,什么是卫生填埋法？指将垃圾在填埋场里分层填埋的处理方法。由废物层（一般厚度2.53.0m）和覆土层（一般厚度为0.20.3m）构成一个填埋单元，由一系列填埋单元构成一个填埋层，当填埋至设计高度后再盖上一层0.91.2m的土壤，压实后就得到了一个完整的卫生填埋场。,图19卫生填埋场示意图,德噶频储隔刊鄂珐鸽脚巍庄萧毯继侥恐晒钧某培逝兔龄考靴蛤钞郡七蔑嚏微生物与环境保护微生物与环境保护,填埋坑内微生物活动过程的四个阶段,好氧分解阶段微生物利用垃圾空隙中的空气进行好氧分解。厌氧分解不产甲烷阶段微生物利用硝酸根和硫酸根作为氧源，产生硫化物、氮气和二氧化碳，硫酸盐还原菌和反硝化细菌的繁殖速度大于产甲烷细菌。厌氧分解产甲烷阶段当还原状态达到一定程度时开始产甲烷，坑内温度升至55时，进入稳定产气阶段。稳定产气阶段此阶段稳定地产生二氧化碳和甲烷。,脾巫壶谭画要截寥隆英然兑眯永里蹄嘱袖邱绿琴惟包详拳肝肘祷腋崇蹦阉微生物与环境保护微生物与环境保护,填埋场渗沥水和气体收集,渗沥水垃圾分解过程中产生的液体以及渗出的地下水和渗入的地表水统称为填埋场渗沥水。渗沥水的性质主要取决于所埋垃圾的种类，数量取决于渗沥水的来源、填埋场的面积、垃圾状况和下层土情况等。为防止渗沥水对地下水的污染可采取以下措施：在填埋场底部构筑不透水层、集水管、集水井、监测井等；对收集的渗沥水进行生物或物化处理。气体收集垃圾填埋后，由于微生物的厌氧发酵，产生甲烷、二氧化碳、氨、一氧化碳、氢气、氮气、硫化氢等气体。填埋5年后为甲烷发酵旺盛期，可对气体进行收集处理后作为能源进行利用。,廉瞪武奄湃立魔难酞突鹊秃嫌衣毋来谓黍衙绑价找含坞椭冰稍汛框史彝扬微生物与环境保护微生物与环境保护,图20浸出液的来源与支出,萧赴耀跃缅沪释静芳稳硷耀衫镁渣枷擦劳邮国堆冠凳库缉如九贷癌乓少姥微