微生物与污水处理

微生物与污水处理一.概述1.世界水资源现状环境保护是中国的基本国策。世界经济发展的实践证明，要实现持续稳定的经济发展，必须解决发展与环境保护的矛盾。全球水资源形势迅速恶化，“水危机”日益严重。据水文学家估计，地球上的水资源总量约为13.8亿立方公里，其中97.5%是海水(13.45亿立方公里)。淡水仅占2.5%，其中绝大多数是极地冰川和地下水，只有0.01%适合人类饮用。自20世纪50年代以来，全球人口增长迅速，工业发展迅速。一方面，人类对水资源的需求正以惊人的速度增长；另一方面，日益严重的水污染正在吞噬大量可供消费的水资源。本次世界水论坛提供的联合国世界水资源评估报告显示，世界上每天大约有200吨垃圾被倒入河流、湖泊和溪流，每升废水污染8升淡水。所有流经亚洲城市的河流都被污染了。美国40%的水资源流域受到加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂的污染。欧洲55条河流中只有5条水质较差。在20世纪，世界人口增加了两倍，而人类用水量增加了五倍。世界上许多国家正面临水危机：每年有12亿人缺水，30亿人缺乏水卫生设施，300万至400万人死于与水有关的疾病。到2025年，水危机将蔓延到48个国家，35亿人被困在水中。水危机造成的生态系统恶化和生物多样性的破坏也将严重威胁人类的生存。水危机不仅阻碍了世界的可持续发展，也威胁着世界和平。在过去的50年里，507起冲突是由水引发的，其中37起是暴力冲突，21起演变成了军事冲突。专家警告说，随着水资源变得越来越稀缺，对水的争夺将会加剧。2.水污染物的类型和来源(1)生活污水生活污水是主要的污染源。生活污水含有大量的无机和有机物质。无机物如氯化物、硫酸盐、磷酸盐和碳酸盐如钠、钾、钙和铁，有机物如纤维素、淀粉、脂肪、蛋白质和尿素。排放到环境中会促进浮游植物的生长和大量繁殖，形成赤潮和水华。(2)工业废水工业废水是水污染的主要来源。包括钢铁工业废水、食品工业废水、印刷废水、化工废水等。(3)农业废水它范围广、数量大、分散。农业用地使用杀虫剂和化肥，它们进入水体导致富营养化。3.污水处理方法的分类(1)物理方法物理作用分离废水中的悬浮污染物。主要有沉淀、过滤、离心分离、吸附等。(2)化学方法化学反应的原理和方法用于分离和回收废水中的污染物，或改变污染物的性质，使其从有害变为无害。主要有化学凝聚法、中和法、氧化还原法和离子交换法。(3)生物学方法微生物主要利用生命活动过程，转移和转化废水中的污染物，这是污水净化的方法。4.微生物简介微生物是肉眼看不见或看不见的有机体的总称。包括原核生物(细菌、放线菌和蓝细菌)、真核生物(真菌和微藻)和非细胞生物(病毒)。微生物具有体积小、表面积大、繁殖力惊人等特点，能够持续快速地与周围环境交换物质。污水具有微生物生长和繁殖的条件，因此微生物可以从污水中获取营养，同时降解和利用有害物质，从而净化污水。因此，微生物可以广泛用于污水净化和处理，造福人类。微生物能够降解和转化污染物，主要是因为它们具有利用微生物处理污水实际上是通过微生物的代谢活动分解污水中的有机物，从而达到净化污水的目的。微生物可以从污水中吸收糖、蛋白质、脂肪、淀粉和其他低分子化合物。微生物代谢有两种类型：需氧和厌氧。因此，净化方法分为好氧净化和厌氧净化。1.在有氧纯氧的存在下，许多有氧微生物在将有机物氧化分解为CO2和H2O的过程中，通过分解代谢、合成代谢和物质矿化来寻找碳源、氮源、磷源、硫源和能量。微生物好氧净化污水是一种模拟上述原理，将微生物置于一定结构中进行曝气培养，高效净化污水的方法。2.厌氧净化微生物在严格的厌氧条件下，大多数有机物在发酵或消化过程中分解成H2、CO2、H2S、CH4等气体。污水厌氧生物净化是基于污水净化和厌氧发酵后获得生物能源CH4的原理。微生物细胞中能量转移的电子受体从有氧条件下的分子氧变为无氧条件下的有机物。在厌氧组分下，不溶于水且难分解的大分子有机污染物被微生物的胞外酶降解成可溶物质，然后被产甲烷厌氧细菌和产氢细菌、H2和CO2降解成低分子酸和醇；被释放；有机酸和产甲烷菌被产甲烷菌降解成H2、CO2和CH4。产甲烷菌也可以利用H2减少二氧化碳形成甲烷。微生物净化过程：一、有机污染物浓度由高变低二。异养细菌迅速氧化和分解有机污染物，并大量繁殖。然后，以细菌为食的原生动物数量出现峰值，然后，由于有机物质的矿化，藻类生长达到峰值。三。随着有机物被微生物氧化和分解，溶解氧浓度被大量消耗，并迅速降至最低点。随后，由于无机有机物、藻类的光合作用和其他需氧微生物数量的减少，溶解氧恢复到原来的水平。这样，在离污染源相当远的地方，水中微生物的数量、有机和无机物质的含量都降到了最低点。结果，水体恢复了原来的状态。微生物处理的优势：微生物具有来源广、易培养、繁殖快、环境适应性强、易变异的特点。在生产中，更容易收集用于培养和繁殖的菌株，并使它们在特定条件下适应不同的水质条件，从而通过微生物的代谢来适应无机有机物。此外，微生物具有温和的生活条件，在代谢过程中不需要高温和高压。它不需要添加催化剂。生物法具有废水处理量大、处理范围广、运行成本相对较低的优点，并且比其他方法所需的人力和物力要少得多。在污水生物处理的人工生态系统中，物质转移和转化的效率是任何自然或农业生态系统都无法比拟的。第三，污水中微生物种类变化与净化的关系微生物的种类和数量会随着污水的性质和污染程度而变化。在处理系统中，好氧微生物优势种群的组成和数量也相应地发生变化。例如，当含有更多纤维素的废水进入反应系统时，纤维素分解细菌将大量繁殖，当蛋白质大量进入系统时，微生物群落中的氨化细菌将占优势。一些种类和数量的原生动物对水质因素(如氧溶解度、酸碱度等)的变化很敏感。)，因此它们可以作为指示生物来识别污水的污染程度。如草履虫、虹吸管虫、肾形豆虫、壳虫等。大量存在于严重污染的有机水中。在中等污染和有机污染物较多的水中，原生动物的种类和数量最多。如果水是清澈的并且有机污染物很少污水中原生动物的种类和数量与净化效果密切相关，因此原生动物可以作为净化的指标，也可以用来预测净化效果。一般来说，当游动鞭毛虫或自由生活纤毛虫占优势时，往往表明净化效果差或废水处于培养活性污泥的初始阶段。当发现无柄纤毛时，活性污泥已经形成。轮虫具有自我净化能力。如活性污泥中有大量的轮虫和各种纤毛虫，表明有机污染物含量很少，净化程度高，污水处理效果好。蚯蚓对污水也有自净作用，其种类和数量随着污染的减少而减少。在净化效果好的污水中，还会出现线虫和颤蚓等后生动物。污水处理和环境微生物分类表水处理微生物的分类污水处理微生物包含在微生物中，因此对环境微生物没有特别的分类。然而，微生物的命名可以根据以下顺序元素法(门、科、属、亚种和域边界亚种)从边界到物种分成英语类别：属、科、门、目、门、王国的物种总的来说，我们在之前的微生物英语中使用了二项式命名系统。这个名字是一个由两个词组成的学名，即属和种。当然，也有一些微生物和它们的普通名称。例如，大肠杆菌(通常缩写为大肠杆菌)是一种大肠杆菌，属于细菌。一般水体、废水和污水处理中常见的微生物包括：细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、甲壳类、蠕虫(线虫和扁虫)。细菌单细胞，原核生物，二分生殖。生活污水通常含有大量的微生物，如细菌、病毒、原生动物和昆虫，污水处理工程师的职责包括控制致病菌以确保公共安全。细菌有三种形状：杆状杆菌、圆形球菌和螺旋螺旋菌。常见的杆状大肠杆菌可能长2微米，宽0.7微米。根据对氧的依赖程度，可分为需氧型、厌氧型和兼氧型。还有其他分类方法。丝状菌是活性污泥处理中常见的问题，其中放线菌是主要的问题制造者。事实上，丝状细菌也有重要的功能，例如帮助形成絮状物。然而，一些丝状细菌，如微小田鼠和诺卡氏菌。导致污泥起泡和膨胀。真菌真菌可分为以下五类：1.黏菌，或黏菌2.藻酵母或水生真菌(藻类)3.子囊菌，或囊菌4.担子菌，或锈菌、黑粉菌和蘑菇5.真菌不全或杂色真菌海藻根据惠塔克的五边界法，藻类可以属于其中的两种，可以分为七类。然而，污水处理专家的主要兴趣只有五个：绿藻门绿藻门裸藻门裸藻门裸藻门金藻类-金褐藻，硅藻金藻类，硅藻褐藻门-褐藻门-甲藻门-甲藻门，鞭梢藻原虫原生动物单细胞，真核生物。包括纤毛虫，如钟形虫涡形虫，它可以单独存在，也可以成群存在。致病原生动物包括溶组织内阿米巴、蓝氏贾第鞭毛虫和隐孢子虫。原生动物根据其运动方式可分为4种类型：鞭毛虫通过一个或几个鞭毛运动；纤毛通过一个叫做纤毛的短鞭毛运动；因变形而移动；孢子菌不能移动。团体课普通名词常用称重方法移动方式有源方式复制方法Mastigophora鞭打鞭毛无性的纤毛亚门纤毛虫睫毛通过横向分裂进行无性繁殖；性交肉瘤变形虫伪足无性和有性孢子虫类孢子体不动的无性和有性藏獒可细分为植物藏獒，包括眼虫。这通常与处理过程中氮和磷的增加有关。纤毛器可分为三组：(1)自由游泳者；(2)履带车；(3)柄有柄。游仆虫是一种自由游动的纤毛虫，斯藤托耳是一种有茎的纤毛虫。肉足虫，变形虫，比纤毛虫和鞭毛虫有更少的细胞器官和更简单的结构。活性污泥系统中原生动物的指示功能应注意以下因素：健康的污泥含有大量的爬行动物和纤毛虫，这意味着污水质量高，生化需氧量可能为1-10毫克/升中等污泥中的三种纤毛虫占优势。这意味着出水水质令人满意，生化需氧量可达11-30毫克/升.在贫瘠的淤泥中，自由游动的纤毛虫和鞭毛虫占优势。此时的污水通常混浊，水质较差，生化需氧量超过30毫克/升.轮虫最小最简单的多细胞生物。轮虫吃藻类、细菌、原生动物和死生物，所以它们可以从废水中去除大量食物。它在活性污泥、滴滤和氧化池系统中起着重要作用。活性污泥和滴滤塔含有大量的Digononta和monononta，而氧化池主要是monononta。甲壳类动物水中通常含有甲壳类动物，如剑水蚤和水蚤。蠕虫：线虫扁虫污水处理中的蠕虫主要包括线虫和扁虫。它们的长度在0.5到3毫米之间，而它们的直径通常在0.01到0.05毫米之间线虫能加速污水处理系统中微生物和细菌群落的活动和分解。它们吃污泥和滴水过滤系统中的细菌。它们的活动可以增加这些系统的氧气渗透性。然而，活性污泥中线虫的数量相对较少。与在液体环境中自由游泳相比，线虫更喜欢爬行，因此滴滤塔中的线虫数量较多。水体中的扁形虫主要以藻类为食。Tubifex是扁形虫之一。资料1:2002年7月至2003年7月，对保定市银顶庄污水处理厂活性污泥混合物的微生物区系进行了为期一年的研究。共采集水样4