微生物与环境课件

微生物在环境治理中的应用本次将介绍以下内容：废水的微生物脱氮除磷固体废弃物的微生物处理大气污染物的微生物处理废水的微生物脱氮除磷

影响微生物脱氮的因素pH值硝化反应要耗碱，如果污水中没有足够的碱度，随着硝化的进行，pH值会急剧下降，而硝化细菌对pH十分敏感，硝化细菌和亚硝化细菌分别在7.0～7.8和7.7～8.1时活性最强，在这个范围以外，其活性就急剧下降。温度两类硝化细菌的最适温度在30℃左右。溶解氧硝化过程的DO一般应维持在1.0～2.0mg/L。DO对反硝化脱氮有抑制作用，但氧的存在对能进行反硝化作用的反硝化菌是有利的，因为这类菌为兼性厌氧菌。故工艺上最好使其交替处于好氧、缺氧的环境下，所以脱氮反应并不要求DO保持在零的状态。如在悬浮污泥系统中，缺氧段DO应控制在0.5mg/L以下，在膜法系统中，可控制在1.0～2.0mg/L。碳源废水中所含的有机碳源：当废水中所含碳（BOD5）与总氮的比值大于3：1时，无需外加碳源，即可达到脱氮目的。外加碳源：当废水中所含碳（BOD5）与总氮的比值小于3：1时，需外加碳源，多采用甲醇。内碳源：内碳源指活性污泥微生物死亡、自溶后释放出来的有机碳，也称二次性基质。利用内碳源，要求反应器的泥龄长、污泥负荷低，使微生物处于生长曲线稳定期的后部或衰亡期，反硝化速度极低，为前两种方法的十分之一左右。利用内碳源，可使在废水碳氮比较低使不必外加碳源也可达到脱氮目的，并且污泥产率低可减少污泥处理的费用。生物脱氮工艺的类型按脱氮所用的碳源内碳源外加碳源按细菌存在的状态膜法系统悬浮污泥系统单级系统（去碳、硝化、反硝化结合）多级系统（去碳、硝化、反硝化分隔）微生物除磷微生物除磷原理：厌氧放磷：好氧吸磷：厌氧条件下，积磷菌将体内的聚磷分解产生能量一部分能量用于吸收外界可溶性脂肪酸，形成PHB另一部分能量用于生理活动需要好氧条件下，PHB分解产生能量一部分能量用于主动过量吸收环境中的磷，并合成聚磷另一部分能量用于细胞正常生长繁殖另一部分能量用于生理活动需要另一部分能量用于生理活动需要微生物除磷工艺A/O（Anaerobic/Oxic）法A/A/O（Anaerobic/Anoxic/Oxic）法SBR生物除磷法Phoredox法UCT法生物除磷的影响因素（2）硝酸盐和亚硝酸盐厌氧区两者的存在会抑制厌氧发酵而不产生挥发性脂肪酸。温度pH中性或弱碱性环境工艺的运行参数和运行方式泥龄厌氧区停留时间堆肥法（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。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75～150之间。pH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。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2.5～3.0m）和覆土层（一般厚度为0.2～0.3m）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0.9～1.2m的土壤，压实后就得到了一个完整的卫生填埋场。覆土层废物层第二层第一层不透水层夯实粘土图6－19卫生填埋场示意图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。厌氧发酵（消化）厌氧发酵的原理和过程固体废弃物的厌氧发酵原理同厌氧堆肥，只是类似于高浓度有机废水的处理，在水相中进行，一般在厌氧发酵罐（池）中进行。厌氧发酵的影响因素有机物投入量营养粒度发酵温度发酵槽的搅拌厌氧状态加温平均滞留时间pH的影响煤炭的微生物脱硫细菌浸出法利用微生物把煤炭中不同类型的硫分解成可溶性铁盐和硫酸后滤出煤粉。表面改性法利用细菌的氧化作用或附着作用改变