污染控制微生物工程

1、1.生态系统(ecosystem)共代谢作用(cometabdism)共代谢作用(Cometabolism)内源呼吸(endogenousrespiration)反硝化作用(Denitrification)放线菌(actinomycetes)球衣菌(sphaerotilus)细胞壁(cellwall)芽胞(spore)细胞膜(Cytoplasmicmembran)蛋白质(protein)内含物(inclusions)芽抱(sporeorendospore)菌毛(纤毛)(pili)繁殖一裂殖(Fission)放线菌(Actinomycetes)硫磺细菌(sulphurbacteria)蓝细菌(c

2、yanobacteria)酵母菌(Yeast)藻类(Algae)原生动物(protozoa)鞭毛类(Mastigophora)后生动物(metazoa)拮抗关系(antagonism)互惠共生(mutualism)光能无机营养型(Photolithotroph)光能有机营养型(Photorganotroph)活性污泥(Activatedsludge)生物降解(biodegradation)新陈代谢(metabolism)基本呼吸：(basicrespiration)硝化作用：(Nitrification)细菌(bacterium)铁细菌(ironbacteria)蓝细菌(cyanobacter

3、ia)原生质体(Protoplast)鞭毛(flagellum)磷脂(phospholipid)拟核体(nucleoid)荚膜(capsule)鞭毛(flagella)菌胶团(zoogloea)菌落(Colony)铁细菌(ironbacteria)球衣菌(sphaerotilus)真菌(fungus)霉菌(Molds)水体富营养(eutrophication)肉足类(Sarcodina)纤毛类(Ciliata)互生关系(protocooperation)寄生关系(parasitism)偏利共生(commensalism)化能无机营养型(Chemolithotroph)化能有机营养型(Chemo

4、organotroph)生物膜(Biomembrane)颗粒污泥(Granularsludge)废水的厌氧生物处理(anaerobicbiologicaltreatment)活性污泥法(activatedsludgeprocess)生物膜法(bio-membraneprocess)厌氧生物处理(anaerobicbiologicaltreatment)1.微生物降解有机物的巨大潜力：(1)微生物自身特点；(2)共代谢作用与生物降解性3)化学结构与生物降解的相关性2.微生物的五个特点：(1)个体小，形态简单；(2)分布广，种类多；(3)繁殖快，数量大；4)表面积与体积比值大，代谢强；(5)适应强

5、，易变异。3.生物降解(biodegradation)：微生物的代谢活动。是指生物对污染物进行的分解或降解,而生物中由微生物所起的降解作用最大，故又可称为微生物降解。4.共代谢(共降解)：在水处理工程中，不同类型微生物相互协作代谢降解污染物质的作用称共降解。共代谢作用(Cometabolism):指微生物在它可利用的碳源存在时，对它原来不能利用的物质也可能分解代谢的现象。5.共代谢作用存在情况：靠降解其它有机物提供能源和碳源；或通过微生物的协同作用；由其它物质的诱导产生相互的酶系，发生共代谢作用。6.基本呼吸(basicrespiration)：在一般情况下，微生物进行生命活动所需要的物质和能

6、量，都是靠氧化分解细胞从外界吸收来的营养物质所获得的，这种利用外源营养物质的生物氧化还原过程，称为基本呼吸。7内源呼吸(endogenousrespiration)：由于外界营养物质的缺乏，微生物为了维持自身生命活动的继续，微生物氧化分解其自身细胞内的组分物质，来获得维持生命活动所需的能量，这种细胞内组分物质被氧化分解的过程称为内源呼吸。&生物降解性测定方法：(1)测B/C：表示废水的可生化处理的程度。测COD30测定生物氧化率:用训化好的活性污泥作为测定用的微生物，将一定量单一的被测有机物作为底物，也就是作为活性污泥中微生物的唯一营养源，在瓦氏呼吸仪上检测其耗氧量，与该底物完全氧化的理论需养

7、量之比，即为被测有机物的生物氧化率(%)。测呼吸线:以单一的有机物为基质、营养物，在活性污泥中微生物的作用于该有机物的过程中，测其耗氧量与时间的变化曲线，可以得到的一条特征曲线，即生化呼吸线。测定相对耗氧速率曲线:耗氧速率，就是单位生物量在单位时间内的耗氧量。在提供相同的活性污泥量，也就是微生物种类、数量一定，比较不同浓度下有机物作基质、营养物的条件下，微生物在单位时间内的耗氧量，这样可作出相对耗氧速率曲线。(6)培养法氨化作用：由有机氮化物转化为氨态氮的过程(NH、NH+)。34硝化作用(Nitrification)概念：在有氧气时，微生物将氨氧化为硝酸的作用(N0)。参加硝化作用的微生物：

8、硝化细菌(亚硝酸细菌、硝化细菌)11硝化作用进行的条件：O2、NH3、碱性物质(中和产生的亚硝酸和硝酸)、不需有机物存在。(有机物的存在会使得硝化作用程度降低。)12反硝化作用(Denitrification)：硝酸盐在通气不良环境中(缺氧)，被反硝化细菌还原成N02或。反硝化作用发生的条件：N03-、有机物存在、氧气V0.5mg/L。细胞壁的作用：保持细胞的形状，保障在不同渗透条件下生长；鞭毛的支点；分子筛的作用。细胞膜的作用：(1)选择性吸收养料、运输物质。(2)参与细胞壁生物合成(3)能量代谢的中心。细胞质作用：合成蛋白质与酶。内含物：营养过剩时形成的细胞内储藏物。外源营养缺少时，内含物

9、被降解利用。17荚膜(capsule)：细胞壁表面的粘性物，有一定外形，很厚，相对稳定附着在细胞壁外。是细胞构造的一部分。成分：水90%，其次多糖等物。18.荚膜的功能：(1)对细菌的保护作用，使细菌免受干燥的影响，防止微小动物的吞噬，增强对外界不良环境的抵抗力；(2)有助于细菌的侵染力；(3)细胞外贮藏物，外界营养缺乏时可以作为碳源物质能源物质利用；(4)许多细菌可以形通过荚膜相互粘结，形成体积和密度大的菌胶团。19菌胶团(zoogloea):是活性污泥、生物膜的重要组成部分。活性污泥性能的好坏，主要根据菌胶团多少、大小及结构的紧密度、性能来确定。菌胶团是活性污泥的重要组成部分，它除了具有荚

10、膜的功能外还具有以下功能：(1)具有较强的吸附、氧化有机物的能力；(2)具有较好的沉降性能。20菌落(Colony)：单个菌体在固体平面培养基上生长繁殖时形成肉眼可见的群体，该群体称为菌落。21菌落的作用：(1)分离提纯培养；(2)计数(水样中细菌X稀释倍数)。22细菌的物理性状：(1)细菌的带电现象(带负电，等电点，PH25)；(2)细菌悬液的浑浊度；(3)细菌的密度和重量。细菌在污水处理中的作用：(1)数量多；(2)可降解有机物。球衣菌(sphaerotilus)：适宜温度30度，15度下不生长；对碳素要求高、反应灵敏，对杀虫剂抵抗力不好。哪些原因可以导致丝状菌过量繁殖呢？采取什么解决措施

11、？答：溶解氧过低，进水有机物含量过高，进水营养条件变化，一般细菌在营养为B0D5：N：P=100：5：1的条件下生长，但若磷含量不足，C/N升高，这种营养情况适宜丝状菌生活。pH过低，温度高于35度易引起丝状菌生长。解决办法：降低进水碳水化合物浓度或者增加N、P比例；增加DO；适当改变PH与温度，回流污泥中添加漂白粉或者CL2.。水体富营养(eutrophication):水体含丰富的溶解性营养盐类使水中藻类等浮游生物大量生长繁殖，引起异养微生物旺盛代谢活动，耗尽水中溶解氧(DO)，使水体变质，破坏水体中的生态平衡。水体富营养化：发黑DO低，水中亚铁离子，三价铁离子与硫化合生成难溶解沉淀物；发

12、臭：DO低，厌氧微生物大量繁殖代谢生成氨气、硫化氢，硫醇等恶臭气体原生动物在污水处理中的作用：原生动物对废水净化的影响：(1)鞭毛虫、肉足虫、纤毛虫可以直接利用水中有机物，对水中有机物的净化有一定积极作用；(2)在活性污泥中，纤毛虫能分泌糖类、粘朊促进生物絮凝作用、使废水能在二沉池中很好的沉淀，改善出水水质。(3)纤毛虫吞食游离细菌，改善生物处理出水水质。作为指示生物：(1)钟虫前端出现气泡充氧不正常，水质将变坏。(2)等枝虫相对数量多，普通钟虫渐减少环境渐变恶化。(3)原生动物的数量渐减少，直至消失水质变坏。原生动物对毒物的敏感性比细菌大。(4)钟虫大量出现活性污泥已经成熟，充氧正常。(5)

13、在正常运行的曝气池中，如果固着型纤毛虫减少，游泳型纤毛虫突然增加处理效果将变坏。互生关系(protocooperation)：两种不同的生物，当它们共同生活在一起时，为对方提供或创造有利的生活条件，互助互利，也可单方有利。氧化塘中的藻类和细菌。共生关系：两种微生物紧密地结合在一起，当这种关系高度发展时，就形成特殊的共生体，即在生理上表现出一定的分工，在组织上和形态上产生新的结构。互惠共生(mutualism)是两者相互得利；偏利共生(commensalism)是一方得利，但对另一方无害。红螺菌(光能有机营养型)在湖泊、池塘、淤泥中含有，在缺氧时能利用有机酸、醇等有机物。同时该菌含有蛋白质65%

14、，和大量的氨基酸、抗生素。常用工业废水和农业废弃物生产该菌，既保护了环境消除污染，又生产了单细胞蛋白变废为宝。生物法处理废水对废水水质有什么要求？答：(1)好氧生物处理必须有充分的氧气供应；(2)酸碱度：对于好氧生物处理PH应控制在69；对于厌氧生物处理PH应控制在6.57.5；(3)温度：大多数细菌适宜的温度2040C；(4)有毒物质：废水中不能含有过多的有毒物质，如重金属、某些非金属物质如酚、甲醛、氰化物、硫化物也有毒性；这些有毒物质能抑制其他物质的生物氧化作用；(5)养料：微生物的繁殖必须要有各种养料；其中包括碳、氮、磷、硫(考虑BOD5：P:N)。细菌生长的测定方法：(1)直接计数法(

15、常用，不区分细菌的死活)：A.血球计数板法(显微镜)B.比浊计数法(2)间接计数法(活菌数，测定需时间长)A.平板计数法B.薄膜计数法（3）重量法（MLVSS/MLSS=0.75）微生物生长的四个时期：适应期（lagphase）,对数期（logphase）,稳定期（stationaryphase）,衰亡期（declinephaseordeathphase）。稳定期的特点：（1）储存物积累,养料消耗多。（2）芽孢形成,抗生素产生。（3）繁殖速率下降，死亡速率上升。（4）新生菌死亡菌，曲线平坦。在稳定期,细胞的荚膜开始形成,从而形成菌胶团。生物法处理废水在稳定期和衰老期的初端。哪种曲线更能在本质上

16、反映生长过程？答：活细菌重量时间曲线。重量的变化即是营养物质（废水中有机物）的变化。大多数活性污泥处理系统运行范围是：生长率下降阶段。部分在生长率上升阶段后期。延时曝气及污泥消化在内源呼吸阶段。比酶活性是指单位重量酶蛋白所具有的酶活性单位数。酶活性单位是指在25C最适PH及底物浓度等条件下，在lmin内转化1“mol底物的酶量。中间产物学说：在酶促反应当中，酶（E）和底物（S）先形成中间产物（ES）,中间产物再一步分解成产物和游离态的酶，但整个反应速度取决于ES的分解速率。米门公式第一次从理论上反映了酶促反应速率与底物浓度的关系。一定范围内反应速度随基质浓度的提高而加快，但当基质浓度很大时，反

17、应速度就与基质浓度无关了。（1）米氏常数是酶的特征常数之一，只与酶的性质有关，而与酶的浓度无关。（2）如果一个酶有几种底物，则对应的酶底物都有一个特定的米氏常数值，其中米氏常数值最小的底物称之为酶的最适底物。1/k表示酶交合力大小。nV/E0表示单位重量的酶或细菌对有机物的利用率或分解速度。44.微生物存在的三种形式：活性污泥（Activatedsludge）、生物膜（Biomembrane）（膜状活性污泥）、颗粒污泥（Granularsludge）（存在厌氧微生物中）。水处理微生物的作用原理：絮凝作用、吸附作用、氧化作用、沉淀作用。两个重要的公式：AS二aLr-bSa（计算剩余污泥量）、O2

18、=aLr+bSa（计算耗氧量）。厌氧消化三阶段四类群：1水解酸化阶段（发酵性细菌）II产乙酸阶段（产氢产乙酸细菌群、同型产乙酸细菌群）、III产甲烷阶段（产甲烷细菌群）。47产甲烷阶段的特性：（1）严格厌氧菌；（2）中温菌对温度敏感；（3）PH适宜6.87.2；（4）增殖速率慢。48.不产甲烷细菌和产甲烷细菌相互依赖、相互制约（互生关系）。49活性污泥法运行参数：（1）污泥沉降比SV：性质正常时，如果SV大，则排泥。如果SV小，则是处于活性污泥初期，排泥多。性质不正常时，则是污泥膨胀。（2）污泥浓度X：3000mg/L（3）污泥体积指数SVI:全面反映活性污泥性质；测污泥回流比。（4）污泥负荷Ns（Ls）：能够控制生化反应的状态；能够影响SVI。（5）污泥龄ts：是指在曝气池中微生物的平均停留时间。能够控制（影响）系统中优势微生物菌群。活性污泥法运行中出现的问题：污泥上浮:（1）污泥膨胀；（2）污泥脱氮上浮；（3）泡沫问题（增加排放剩余污泥的量，减短污泥龄）。流动水层附着水层生物膜成熟的标志：生物膜沿水流方向的分布，在其上由细菌及各种微生物组成的生物相，以及其对有机物降解功能达到了平衡和稳定的状态