微生物技术与环境污染控制

微生物技术

与环境污染控制导师：报告人：时间：2005年5月SeminarⅠ1.主要内容一.概论二.原理及特点三.应用四.新技术与发展2.

微生物学

＋环境（工程）微生物学环境污染治理微生物生态，环境自净作用，

*环境污染及其生物处理利用有益微生物资源防止、控制、消除环境污染3.非分类学概念。个体体积微小（一般<0.1mm）的低等生物统称。包括单细胞、个体结构非常简单的多细胞以及无细胞结构的生物。通常不能用肉眼直接分辩，需要借助光学甚至电子显微镜观察。微生物（microorganisms）：非细胞生物（病毒）原核微生物（细菌、蓝绿细菌）真核微生物（真菌、原生动物、真核藻类、微型后生动物）4.水体微生物土壤微生物空气微生物光能化能自养异养好氧微生物厌氧微生物兼性微生物5.微生物的营养：水、碳源、无机盐、生长因子、能源微生物代谢：环境微生物环境物质循环，污染物大分子转化为小分子，（氧化、还原、脱羧、脱氨基、水解、酯化、脱水、缩合、氨化、乙酰化等作用）降解或分解为无害物质

生物降解（biodegradation）。

微生物降解。

摄取营养物质化学转变排泄6.氧循环CO2,

CH4纤维素（造纸、树木农作物加工）分解半纤维素（造纸、人造纤维）分解果胶质（造纸、制麻）分解淀粉（种子果实加工）分解脂肪（毛纺、油脂、制革）分解木质素（造纸、人造纤维）分解烃类化合物（石油）分解碳循环氮循环蛋白质水解与氨基酸转化（生物残体、生活污水）尿素（印染废水)的氨化硝化作用：氨氮（生活污水、味精废水）－>硝酸盐反硝化作用：硝酸盐－>氨，N2固氮作用：N2－>氨，有机氨7.含硫有机物转化为硫化氢硫化作用H2SSH2SO4

反硫化作用硫酸盐H2S无机硫转化硫循环磷循环有机：核酸、磷脂、植素分解无机：难溶性磷酸盐水溶性磷酸盐有机磷铁锰循环人工合成有机物循环农药合成洗涤剂增塑剂多氯联苯8.微生物对污染物降解转化的特点*个体微小，比表面积大，代谢速率快，降解能力强大*种类繁多，分布广泛，代谢类型多，易于找到用于降解各种污染物质的微生物*繁殖快，易变异，适应性强，便于选育驯化特定微生物以降解难降解有机物*共代谢作用（对非生长基质的不完全转化，不能作为唯一碳源或能源被降解的物质在提供其它有机物时被降解），增加了难降解物质被生物降解的可能性。9.

废水的微生物净化

环境污染物的生物净化

煤炭微生物脱硫<实验室>

无机废气（H2S、NH3）处理

【化能自养细菌】

有机废气处理【化能异养细菌】大气污染物的微生物处理固体废弃物的微生物处理

卫生填埋厌氧发酵

好氧（高温堆肥）厌氧堆肥10.污水生物处理好氧生物处理厌氧生物处理（1970’，英）活性污泥法（1914，英）生物膜法生物滤池(1893,英）生物转盘（1960’)11.活性污泥法处理污水基本流程：活性污泥：悬浮生长的微生物絮体。好氧微生物及其代谢和吸附的物质。工艺改革：污泥负荷率，进水点位置，曝气池混合、曝气方式（渐减曝气、阶段曝气、吸附再生、延时曝气、纯氧曝气等），氧化沟（OD）:曝气池呈封闭的沟渠型，污水污泥在其中循环流动（1960’）12.生物膜内

物质传递示意生物膜法：固着于载体表面的微生物膜净化污水。悬浮物及微生物吸附于固相表面，生长繁殖形成黏液状膜。生物滤池示意13.生物膜法：

填充式废水和空气沿膜流过生物滤池（固定的填料）生物转盘（转动的盘片）

浸渍式载体完全浸没在水中，鼓风曝气生物接触氧化（载体固定）生物流化床（载体呈流化状态）工艺改革：回流式，塔式滤池、流化床等优化组合：生物接触氧化法，泥膜共生系统法等14.污水厌氧生物处理：

无分子氧的条件下，厌氧微生物（包括兼性）将复杂有机物分解转化为甲烷和CO2等（厌氧消化）。厌氧活性污泥法：普通消化池厌氧生物膜法：厌氧接触法，厌氧滤池（1960’），生物转盘和挡板反应器等工艺革新：上流式厌氧污泥床（UASB）反应器（1970’,荷兰），厌氧流化床，两级厌氧法，复合厌氧法，厌氧内循环反应器，膨胀颗粒污泥床等.15.发展趋势：处理低浓度废水，处理温度由中高温向常低温发展。优化组合：1960年以来，厌氧－好氧（A－O）、缺氧－好氧（A－O）组合工艺，去除有机物同时去除磷或氮。A－A－O流程（A2/O），厌氧－缺氧－好氧三段处理，同时脱氮除磷，去除难生物降解的有机物效果好。中国1980年开始研究采用。16.现代生物工程技术

在污染治理中的应用酶工程

以酶为催化剂进行反应，处理难以生物降解的化合物。适用性广。关键：酶的生产开发与固定化技术。细胞工程将游离的微生物细胞限定在一定空间并保持其活性，进行污染物降解。发酵工程利用微生物的生长和代谢生产有用物质（饲料，农肥，燃气）基因工程通过质粒育种、构建基因工程菌，培育可快速降解污染物（人工合成的农药洗涤剂染料等）的高效菌。17.质粒（plasmid）育种质粒：原核微生物除染色体外一种较小的携带少量遗传信息的环状（少数为带状）DNA分子，也称染色体外DNA。特点：容易丢失或转移，可诱导产生，使菌体失去或者获得该质粒决定的某些性状但不影响生命活性。基因转移的运载工具。培育优良菌种，构建多功能降解特定污染物的超级工程菌。将供体菌携带有关基因的质粒转入繁殖速度