《微生物學(xué)》第十一章微生物與環(huán)境保護(hù)

1、微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 第十一章第十一章 微生物與環(huán)境保護(hù)微生物與環(huán)境保護(hù) Microorganisms and Environment Protection 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 第一節(jié)第一節(jié) 微生物與環(huán)境污染微生物與環(huán)境污染 Microorganisms and Environment Pollution 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 環(huán)境與環(huán)境污染 l環(huán)境：環(huán)境： 圍繞在某生物個(gè)體或某生物群體以外的由物理的、圍繞在某生物個(gè)體或某生物群體以外的由物理的、 化學(xué)的、生物化學(xué)的、生物 的各種因素，固體的、氣體的、液體的的各種因素，固體的、氣體的、液體的 各種狀態(tài)

2、構(gòu)成的有形的和無形的各種物質(zhì)的綜合客體，各種狀態(tài)構(gòu)成的有形的和無形的各種物質(zhì)的綜合客體， 可以稱為環(huán)境?？梢苑Q為環(huán)境。 l環(huán)境污染：環(huán)境污染： 在一定時(shí)間內(nèi)，某種物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境的速度和數(shù)量在一定時(shí)間內(nèi)，某種物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境的速度和數(shù)量 超過了環(huán)境本身能利用分解該物質(zhì)的速度和數(shù)量（即超過了環(huán)境本身能利用分解該物質(zhì)的速度和數(shù)量（即 環(huán)境容量），從而積累于環(huán)境中，造成環(huán)境中物理因環(huán)境容量），從而積累于環(huán)境中，造成環(huán)境中物理因 素、化學(xué)因素、生物因素改變，包括對(duì)人類和其他生素、化學(xué)因素、生物因素改變，包括對(duì)人類和其他生 物產(chǎn)生不利影響的環(huán)境壓力，從而使環(huán)境降低甚至完物產(chǎn)生不利影響的環(huán)境壓力，從而使環(huán)境降低甚

3、至完 全失去生產(chǎn)能力和使用價(jià)值、觀賞價(jià)值的狀況。全失去生產(chǎn)能力和使用價(jià)值、觀賞價(jià)值的狀況。 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 一、微生物對(duì)大氣的污染一、微生物對(duì)大氣的污染 大氣微生物大氣微生物 寄生在人和動(dòng)物體內(nèi)的微生物寄生在人和動(dòng)物體內(nèi)的微生物 土壤里的微生物土壤里的微生物 水體內(nèi)的微生物水體內(nèi)的微生物 某些微生物代謝產(chǎn)物某些微生物代謝產(chǎn)物 CHCH4 4、H H2 2S S、COCO2 2和和NOxNOx等等 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 防治大氣微生物污染的措施防治大氣微生物污染的措施 室內(nèi)通風(fēng)室內(nèi)通風(fēng) 借助氣流來稀釋和排除室內(nèi)的微生物。借助氣流來稀釋和排除室內(nèi)的微生物。 空氣過

4、濾空氣過濾 對(duì)空氣清潔程度要求高的場(chǎng)所對(duì)空氣清潔程度要求高的場(chǎng)所 空氣消毒空氣消毒 用物理法或化學(xué)法殺滅空氣中的微生物。用物理法或化學(xué)法殺滅空氣中的微生物。 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 二、微生物對(duì)水體的污染二、微生物對(duì)水體的污染 l污染類型污染類型： 水體富營(yíng)養(yǎng)化、海洋大面積赤潮、水傳病水體富營(yíng)養(yǎng)化、海洋大面積赤潮、水傳病 原菌、自來水管的微生物腐蝕、礦尾酸水原菌、自來水管的微生物腐蝕、礦尾酸水 l富營(yíng)養(yǎng)化富營(yíng)養(yǎng)化(Eutrophication)： 指含有氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的廢水大量排入指含有氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的廢水大量排入 湖泊、河口、海灣等緩流水體，促使藻類以及湖泊、河口、海灣等緩流

5、水體，促使藻類以及 其他浮游生物迅猛增殖，從而引起水質(zhì)惡化，其他浮游生物迅猛增殖，從而引起水質(zhì)惡化， 導(dǎo)致魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象導(dǎo)致魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 水體中的微生物水體中的微生物 寡營(yíng)養(yǎng)型微生物：寡營(yíng)養(yǎng)型微生物： 清潔水體的微生物以自養(yǎng)菌為主，對(duì)人類無害。清潔水體的微生物以自養(yǎng)菌為主，對(duì)人類無害。 常見的化能自養(yǎng)型細(xì)菌有硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌、鞘細(xì)菌。常見的化能自養(yǎng)型細(xì)菌有硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌、鞘細(xì)菌。 光能自養(yǎng)型細(xì)菌有綠細(xì)菌、紫細(xì)菌和藍(lán)細(xì)菌。光能自養(yǎng)型細(xì)菌有綠細(xì)菌、紫細(xì)菌和藍(lán)細(xì)菌。 腐生型微生物：腐生型微生物： 無色桿菌屬、色桿菌屬和微球菌屬等腐生性

6、細(xì)菌無色桿菌屬、色桿菌屬和微球菌屬等腐生性細(xì)菌。 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 水域中可檢出的病原菌及其危害水域中可檢出的病原菌及其危害 病原性病原性 細(xì)菌細(xì)菌 沙門氏菌屬沙門氏菌屬 （Salmonella） 鉤端螺旋體鉤端螺旋體 病毒病毒 寄生蟲寄生蟲 傷寒和副傷寒疾病、傷寒和副傷寒疾病、 急性腸胃炎急性腸胃炎 水型痢疾水型痢疾 霍亂病霍亂病 水瀉、嘔吐等病癥水瀉、嘔吐等病癥 出血性鉤端螺旋體病出血性鉤端螺旋體病 病毒性傳染病甲肝等病毒性傳染病甲肝等 如阿米巴痢疾如阿米巴痢疾 志賀氏菌屬志賀氏菌屬 (Shigella) 霍亂弧菌霍亂弧菌 致病性大腸桿

7、菌致病性大腸桿菌 霍亂弧菌霍亂弧菌 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 問號(hào)鉤端螺旋體的全基因組測(cè)序及注釋問號(hào)鉤端螺旋體的全基因組測(cè)序及注釋 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 水體富營(yíng)養(yǎng)化水體富營(yíng)養(yǎng)化 指含有氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的廢水大量排入湖泊、指含有氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的廢水大量排入湖泊、 河口、海灣等緩流水體，促使藻類以及其他浮游河口、海灣等緩流水體，促使藻類以及其他浮游 生物迅猛增殖，從而引起水質(zhì)惡化，導(dǎo)致魚類及生物迅猛增殖，從而引起水質(zhì)惡化，導(dǎo)致魚類及 其他生物大量死亡的現(xiàn)象。其他生物大量死亡的現(xiàn)象。 水體富營(yíng)養(yǎng)化水體富營(yíng)養(yǎng)化 的指標(biāo)的指標(biāo) 氮含量超過氮含量超過0.20.3mg/L 生化需

8、氧量超過生化需氧量超過10mg/L 水中細(xì)菌總數(shù)超過水中細(xì)菌總數(shù)超過105個(gè)個(gè)/L 表征藻類葉綠素表征藻類葉綠素a含量大于含量大于 10mg/L 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 水體富營(yíng)養(yǎng)化的危害水體富營(yíng)養(yǎng)化的危害 水體透明度下降，影響水生植物光合作用水體透明度下降，影響水生植物光合作用 某些浮游生物產(chǎn)生毒素，傷害魚類；積累某些浮游生物產(chǎn)生毒素，傷害魚類；積累 于貝類，進(jìn)入食物鏈于貝類，進(jìn)入食物鏈 藻類和其他水生生物死亡后殘?bào)w被好氧性藻類和其他水生生物死亡后殘?bào)w被好氧性 微生物分解時(shí)，消耗大量氧；被厭氧性微微生物分解時(shí)，消耗大量氧；被厭氧性微 生物分解時(shí)

9、產(chǎn)生硫化氫、甲烷等有害氣體生物分解時(shí)產(chǎn)生硫化氫、甲烷等有害氣體 富營(yíng)養(yǎng)化水中，常有硝酸鹽和亞硝酸鹽存富營(yíng)養(yǎng)化水中，常有硝酸鹽和亞硝酸鹽存 在，長(zhǎng)期飲用，導(dǎo)致人畜中毒在，長(zhǎng)期飲用，導(dǎo)致人畜中毒 赤潮赤潮 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 水體富營(yíng)養(yǎng)化的防治水體富營(yíng)養(yǎng)化的防治 嚴(yán)格控制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（主要是氮、磷）進(jìn)入水嚴(yán)格控制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（主要是氮、磷）進(jìn)入水 體體 疏浚底泥，除去水草和藻類疏浚底泥，除去水草和藻類 引入低營(yíng)養(yǎng)水稀釋引入低營(yíng)養(yǎng)水稀釋 飼養(yǎng)草食性魚類或雜食性魚類飼養(yǎng)草食性魚類或雜食性魚類 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 防治水體病原微生物污染的主要措施防治水體病原微生物污染的主要措施

10、加強(qiáng)對(duì)污水的處理。加強(qiáng)對(duì)污水的處理。 加強(qiáng)對(duì)飲用水的處理加強(qiáng)對(duì)飲用水的處理。 生物操縱技術(shù)治理污染水體生物操縱技術(shù)治理污染水體 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 微生物對(duì)土壤的污染微生物對(duì)土壤的污染 來源：來源：未經(jīng)處理的糞未經(jīng)處理的糞 便、垃圾、城市廢水、便、垃圾、城市廢水、 養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物等。養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物等。 危害：危害：土傳病原菌土傳病原菌 防治：防治：進(jìn)入土壤的污進(jìn)入土壤的污 水要經(jīng)預(yù)處理水要經(jīng)預(yù)處理 危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng) 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 微生物對(duì)食品的污染微生物對(duì)食品的污染 病毒、細(xì)菌、真菌和寄生蟲等可通過病毒、細(xì)菌、真菌和寄生蟲等可通過 各種途徑污染食品

11、，造成極大的危害。各種途徑污染食品，造成極大的危害。 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 第二節(jié)第二節(jié) 微生物與環(huán)境監(jiān)測(cè)微生物與環(huán)境監(jiān)測(cè) Microorganisms and Environment Monitoring 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 生物監(jiān)測(cè)生物監(jiān)測(cè) (Biodetection or Biomonitoring) 化學(xué)性監(jiān)測(cè)化學(xué)性監(jiān)測(cè) 物理性監(jiān)測(cè)物理性監(jiān)測(cè) 生物性監(jiān)測(cè)生物性監(jiān)測(cè)微生物進(jìn)行監(jiān)測(cè)微生物進(jìn)行監(jiān)測(cè) 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 水體污染的微生物檢測(cè)水體污染的微生物檢測(cè) 糞便污染指示菌糞便污染指示菌-腸道細(xì)菌腸道細(xì)菌 大腸菌群指數(shù)：每升水中所含的大腸菌群細(xì)大

12、腸菌群指數(shù)：每升水中所含的大腸菌群細(xì) 菌的個(gè)數(shù)。菌的個(gè)數(shù)。 大腸菌群值：檢出一個(gè)大腸菌群細(xì)菌的最少大腸菌群值：檢出一個(gè)大腸菌群細(xì)菌的最少 水樣量。水樣量。 大腸菌群值大腸菌群值=1000/大腸菌群指數(shù)大腸菌群指數(shù) 有機(jī)污染指示菌有機(jī)污染指示菌-腐生細(xì)菌腐生細(xì)菌 腐生細(xì)菌數(shù)或腐生細(xì)菌數(shù)與細(xì)菌總數(shù)的比值腐生細(xì)菌數(shù)或腐生細(xì)菌數(shù)與細(xì)菌總數(shù)的比值 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 有機(jī)污染指示菌有機(jī)污染指示菌 污水帶特征污水帶特征多污帶多污帶甲型中污帶甲型中污帶乙型中污帶乙型中污帶寡污帶寡污帶 腐生細(xì)菌數(shù)腐生細(xì)菌數(shù) （個(gè)（個(gè)/ml） 105至至10610510410至至104 有機(jī)物有機(jī)物含大量有機(jī)物

13、，含大量有機(jī)物， 主要是蛋白質(zhì)和主要是蛋白質(zhì)和 碳水化合物碳水化合物 主要氨和氨主要氨和氨 基酸，機(jī)物基酸，機(jī)物 含量少含量少 有機(jī)物含量有機(jī)物含量 極微極微 溶解氧溶解氧極低或幾乎沒有，極低或幾乎沒有， 厭氧性厭氧性 少量，半?yún)捝倭?，半?yún)?氧性氧性 較多，需氧較多，需氧 性性 很多，需很多，需 氧性氧性 BOD5非常高非常高較高較高較低較低很低很低 表表 污水帶的劃分及其特征污水帶的劃分及其特征 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 表表 細(xì)菌數(shù)與腐生帶的劃分細(xì)菌數(shù)與腐生帶的劃分 樣點(diǎn)樣點(diǎn) 號(hào)號(hào) 細(xì)菌總數(shù)細(xì)菌總數(shù) （106個(gè)個(gè)/ml） 腐生細(xì)菌數(shù)腐生細(xì)菌數(shù) （103個(gè)個(gè)/ml） 腐生菌腐生菌

14、數(shù)數(shù)/總菌總菌 數(shù)數(shù)(%) 腐生帶腐生帶 波動(dòng)范圍波動(dòng)范圍平均平均波動(dòng)范圍波動(dòng)范圍平均平均 11.73.32.50.21.91.10.04-腐生帶腐生帶 21.63.42.40.93.02.00.08-腐生帶腐生帶 31.93.02.50.26.02.90.11-腐生帶腐生帶 44.35.04.69.716.513.30.30-腐生帶腐生帶 51.83.62.61.46.23.00.11-腐生帶腐生帶 63.56.84.859.2175.2116.02.42多多-腐生帶腐生帶 73.14.43.719.220.520.00.54-腐生帶腐生帶 82.02.72.310.336.220.20.8

15、4-腐生帶腐生帶 92.36.94.010.8147.664.91.62多多-腐生帶腐生帶 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 污染物毒性的微生物檢測(cè)污染物毒性的微生物檢測(cè) 致突變物與致癌物的微生物檢測(cè)（致突變物與致癌物的微生物檢測(cè)（Ames）試驗(yàn)法）試驗(yàn)法 原理：利用組氨酸營(yíng)養(yǎng)缺陷型鼠傷寒沙門氏菌可發(fā)生回 復(fù)突變的性能。該菌株在沒有受到致突變物作用時(shí) 不能在無組氨酸的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，而有致突變物時(shí) 由于細(xì)菌被損傷，通過基因突變而回復(fù)到野生型菌 株，不能在不含組氨酸的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。 野生型 his+營(yíng)養(yǎng)缺陷型his- 回復(fù)突變 正向突變 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 第三節(jié)第三節(jié) 污染環(huán)境

16、的微生物治理與修復(fù)污染環(huán)境的微生物治理與修復(fù) 自循環(huán)厭氧反應(yīng)器自循環(huán)厭氧反應(yīng)器大中型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄大中型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄 物厭氧處理工程物厭氧處理工程 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 污染環(huán)境的自凈污染環(huán)境的自凈 環(huán)境自凈是指環(huán)境受到污染后，在物理、化環(huán)境自凈是指環(huán)境受到污染后，在物理、化 學(xué)和生物特別是微生物的作用下，污染物被逐學(xué)和生物特別是微生物的作用下，污染物被逐 步降解、消除并達(dá)到自然凈化的過程。步降解、消除并達(dá)到自然凈化的過程。 在環(huán)境自凈中，微生物具有十分突出的作用。在環(huán)境自凈中，微生物具有十分突出的作用。 微生物的一大特點(diǎn)是其代謝類型多種多樣。微生物的一大特點(diǎn)是其代謝類型多種多

17、樣。 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 水體點(diǎn)源污染的凈化水體點(diǎn)源污染的凈化 同一個(gè)污染源不斷排放污染物同一個(gè)污染源不斷排放污染物 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 水體污染的氧垂曲線水體污染的氧垂曲線 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 土壤非點(diǎn)源污染的微生物凈化土壤非點(diǎn)源污染的微生物凈化 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 微生物降解許多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的農(nóng)藥的微生物降解許多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的農(nóng)藥的 共代謝作用共代謝作用 依靠環(huán)境提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。例如，只有在蛋白脂類物質(zhì)存在 時(shí)，直腸梭菌（Clostridium rectum）才能降解丙體666。 依靠其他微生物協(xié)同作用。例如，鏈霉菌(Streptomy

18、ces) 和節(jié)桿菌（Arthrobacter）可協(xié)作降解農(nóng)藥二嗪農(nóng)的嘧啶 環(huán)，兩菌單獨(dú)存在則均不能作用。 需有誘導(dǎo)物存在。例如，只有經(jīng)正庚烷誘導(dǎo)后，銅綠假單 胞菌（Pseudomonas aeruginosa）才能產(chǎn)生羥基化酶， 使鏈烷羥基化為相應(yīng)的醇。 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 2，4-D的微生物降解過程的微生物降解過程 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 污染環(huán)境的微生物修復(fù)污染環(huán)境的微生物修復(fù) 污染環(huán)境生物修復(fù)污染環(huán)境生物修復(fù) 原位原位(in situ) 異位（異位（ex situ）或離位）或離位(off situ) 在污染環(huán)境原地進(jìn)行技術(shù)性生物治在污染環(huán)境原地進(jìn)行技術(shù)性生物治

19、 理不需將污染的土壤或水體轉(zhuǎn)移理不需將污染的土壤或水體轉(zhuǎn)移 將污染土壤或水體轉(zhuǎn)移至指定將污染土壤或水體轉(zhuǎn)移至指定 地點(diǎn)進(jìn)行集中處理地點(diǎn)進(jìn)行集中處理 生物修復(fù)的基本方法： 一是進(jìn)行生物擴(kuò)增，即種植或接種具有降解和富 集功能的植物或微生物； 二是進(jìn)行生物性刺激，刺激和促進(jìn)土著微生物的 生長(zhǎng)和增殖，發(fā)揮其分解作用。 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 生物修復(fù)的基本方法生物修復(fù)的基本方法 l一是進(jìn)行生物擴(kuò)增，即種植或接種具有降解和 富集功能的植物或微生物； l二是進(jìn)行生物性刺激，刺激和促進(jìn)土著微生物 的生長(zhǎng)和增殖，發(fā)揮其分解作用。 l三是生物固定，將重金屬或有毒污染物用生物 學(xué)技術(shù)固定，不使其具有活

20、性。 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 第四節(jié)第四節(jié) 微生物與有機(jī)廢水微生物與有機(jī)廢水 好氧生物處理好氧生物處理 Microorganisms and Aerobic Biotreatment of Organic Wastewater SBR好氧處理池好氧處理池 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 好氧生物處理好氧生物處理 活性污泥法活性污泥法(Active Sludge Method) 生物膜法生物膜法(Biofilm Method) 也稱曝氣法。以廢水中的有機(jī)污染物為培養(yǎng)基，在人工曝也稱曝氣法。以廢水中的有機(jī)污染物為培養(yǎng)基，在人工曝 氣充氧條件下對(duì)各種微生物群體進(jìn)行混合連續(xù)培養(yǎng)，形成氣

21、充氧條件下對(duì)各種微生物群體進(jìn)行混合連續(xù)培養(yǎng)，形成 活性污泥。利用活性污泥在水中的凝聚、吸附、氧化、分活性污泥。利用活性污泥在水中的凝聚、吸附、氧化、分 解和沉淀作用，去除有機(jī)廢水中的污染物的處理方法。解和沉淀作用，去除有機(jī)廢水中的污染物的處理方法。 又稱生物過濾法，是指使廢水流過生長(zhǎng)在固定支承物表面又稱生物過濾法，是指使廢水流過生長(zhǎng)在固定支承物表面 上的生物膜并通過生物氧化和各相間的物質(zhì)交換作用，去上的生物膜并通過生物氧化和各相間的物質(zhì)交換作用，去 除廢水中有機(jī)污染物的廢水處理法除廢水中有機(jī)污染物的廢水處理法 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 活性污泥法活性污泥法(Active Sludge

22、 Method) 生物相生物相 有細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物等有細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物等 細(xì)菌是主要的有機(jī)廢物去除者，數(shù)量為細(xì)菌是主要的有機(jī)廢物去除者，數(shù)量為108109個(gè)個(gè)/ml 原生動(dòng)物有鞭毛蟲、根足蟲、纖毛蟲、吸管蟲等原生動(dòng)物有鞭毛蟲、根足蟲、纖毛蟲、吸管蟲等 常出現(xiàn)絲狀菌，如球衣菌、白硫菌、絲硫菌等，常出現(xiàn)絲狀菌，如球衣菌、白硫菌、絲硫菌等， 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 生物膜法處理有機(jī)廢水的基本流程生物膜法處理有機(jī)廢水的基本流程 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 生物膜及其對(duì)有機(jī)物的去除作用生物膜及其對(duì)有機(jī)物的去除作用 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 第五節(jié)

23、第五節(jié) 微生物與有機(jī)廢水微生物與有機(jī)廢水 厭氧生物處理厭氧生物處理 Microrganisms and Anaerobic Biotreatment of Organic Wastewater 廢水常溫厭氧處理廢水常溫厭氧處理 UASB 裝置裝置 厭氧爐厭氧爐 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 廢水厭氧生物處理的微生物學(xué)原理廢水厭氧生物處理的微生物學(xué)原理 實(shí)際上是利用沼氣發(fā)酵的微生物學(xué)原理和特定裝置，實(shí)際上是利用沼氣發(fā)酵的微生物學(xué)原理和特定裝置， 將廢水中的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲烷的過程。將廢水中的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲烷的過程。 代表性的處理工藝：代表性的處理工藝： 上流式厭氧污泥床工上流式厭氧污泥床

24、工 厭氧生物濾池工藝厭氧生物濾池工藝 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 上流式厭氧污泥床工藝的基本流程上流式厭氧污泥床工藝的基本流程 Up-flow Anaerobic Sludge bed ,UASB 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 圖圖 三相分離器的結(jié)構(gòu)和工作原理三相分離器的結(jié)構(gòu)和工作原理 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 厭氧生物濾池工藝厭氧生物濾池工藝(Anaerobi filter) 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 第六節(jié)第六節(jié) 微生物與城市垃圾生物處理微生物與城市垃圾生物處理 Microorganisms and Biotreatment of Waste Matter

25、s 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 垃圾的生物處理垃圾的生物處理 垃圾的生物處理垃圾的生物處理 好氧性生物處理好氧性生物處理 厭氧生物處理厭氧生物處理 固體垃圾堆肥法固體垃圾堆肥法 處理場(chǎng)所地層打?qū)崳⒎罎B漏處理場(chǎng)所地層打?qū)?，并防滲漏 層層堆制，壓緊，覆土，以免污染環(huán)境層層堆制，壓緊，覆土，以免污染環(huán)境 埋進(jìn)集氣管，用以回收沼氣埋進(jìn)集氣管，用以回收沼氣 停止使用的場(chǎng)所，上面應(yīng)加厚覆土，種植停止使用的場(chǎng)所，上面應(yīng)加厚覆土，種植 草皮和樹木等草皮和樹木等 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 第七節(jié)第七節(jié) 微生物脫氮除磷微生物脫氮除磷 l污水中含有大量的含氮和含磷化合物，即使是污水中含有大量的含

26、氮和含磷化合物，即使是 經(jīng)處理的二級(jí)處理出水仍含有較高濃度的無機(jī)經(jīng)處理的二級(jí)處理出水仍含有較高濃度的無機(jī) 氮、磷化合物。如這種廢水不經(jīng)處理直接排入氮、磷化合物。如這種廢水不經(jīng)處理直接排入 水域，是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因；而且水域，是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因；而且 這種含有大量氮、磷化合物的水源作為飲用水這種含有大量氮、磷化合物的水源作為飲用水 源，勢(shì)必影響人體健康。源，勢(shì)必影響人體健康。 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 一、微生物脫氮一、微生物脫氮 l微生物脫氮技術(shù)（微生物脫氮技術(shù)（biological denitrification） 就是在人為控制下利用微生物將污水中的就是在人為

27、控制下利用微生物將污水中的 NO3-還原為還原為N2清除廢水中硝態(tài)氮的過程。清除廢水中硝態(tài)氮的過程。 l如果廢水中存在的含氮化合物是氨態(tài)氮，則先如果廢水中存在的含氮化合物是氨態(tài)氮，則先 將氨態(tài)氮氧化為硝態(tài)氮即先進(jìn)行硝化作用，然將氨態(tài)氮氧化為硝態(tài)氮即先進(jìn)行硝化作用，然 后再在厭氧條件下反硝化作用，進(jìn)行脫氮，形后再在厭氧條件下反硝化作用，進(jìn)行脫氮，形 成成“硝化反硝化硝化反硝化”的脫氮過程與工藝。的脫氮過程與工藝。 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 微生物脫氮的工藝流程微生物脫氮的工藝流程 l傳統(tǒng)的流程為三級(jí)活性污泥法工藝，即污水進(jìn)入一級(jí)反傳統(tǒng)的流程為三級(jí)活性污泥法工藝，即污水進(jìn)入一級(jí)反 應(yīng)器進(jìn)

28、行氨化作用，使有機(jī)物中的含氮物質(zhì)脫氨，出水應(yīng)器進(jìn)行氨化作用，使有機(jī)物中的含氮物質(zhì)脫氨，出水 沉淀進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器進(jìn)行硝化作用，使氨在有氧條件下沉淀進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器進(jìn)行硝化作用，使氨在有氧條件下 氧化為硝態(tài)氮，出水沉淀進(jìn)入三級(jí)反應(yīng)器，使硝態(tài)氮在氧化為硝態(tài)氮，出水沉淀進(jìn)入三級(jí)反應(yīng)器，使硝態(tài)氮在 無氧條件下反硝化形成氣態(tài)氮無氧條件下反硝化形成氣態(tài)氮N2，逸入大氣，完成脫氮逸入大氣，完成脫氮 過程。每一級(jí)出水沉淀都進(jìn)行污泥回流以提高反應(yīng)器工過程。每一級(jí)出水沉淀都進(jìn)行污泥回流以提高反應(yīng)器工 作效率。作效率。 l 目前應(yīng)用較多的是目前應(yīng)用較多的是A/O（anoxic/oxic）脫氮工藝。脫氮工藝。 l 現(xiàn)在也

29、已開發(fā)出利用將氨的氧化控制在形成現(xiàn)在也已開發(fā)出利用將氨的氧化控制在形成NO2-為止，為止， 即只到亞硝化階段，然后即進(jìn)入反硝化階段，以節(jié)省用即只到亞硝化階段，然后即進(jìn)入反硝化階段，以節(jié)省用 于進(jìn)一步硝化的通氣（約于進(jìn)一步硝化的通氣（約25）和碳源（約）和碳源（約40），減），減 少成本支出。這一工藝稱為短程脫氮工藝或簡(jiǎn)捷硝化少成本支出。這一工藝稱為短程脫氮工藝或簡(jiǎn)捷硝化 反硝化脫氮工藝。反硝化脫氮工藝。 l 利用氨厭氧氧化脫氮的工藝也正日趨成熟，氨在有少利用氨厭氧氧化脫氮的工藝也正日趨成熟，氨在有少 量量NO3-存在并作為電子受體的條件下厭氧氧化為存在并作為電子受體的條件下厭氧氧化為N2。 微

30、生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) A/O脫氮工藝流程脫氮工藝流程 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 二、微生物除磷二、微生物除磷 l高含磷廢水的活性污泥中存在一類高含磷廢水的活性污泥中存在一類“聚磷菌聚磷菌” （polyphosphate accumulation microorganisms），），這類聚磷菌在好氧條件下能夠這類聚磷菌在好氧條件下能夠 吸收超過自己本身生理所需的過量磷，含磷量可達(dá)細(xì)吸收超過自己本身生理所需的過量磷，含磷量可達(dá)細(xì) 胞干重的胞干重的68，生長(zhǎng)更高，但在厭氧條件下又可，生長(zhǎng)更高，但在厭氧條件下又可 釋放出這部分過量吸收的磷。釋放出這部分過量吸收的磷。 l微生物除磷

31、處理的微生物學(xué)原理和技術(shù)就是利用聚磷微生物除磷處理的微生物學(xué)原理和技術(shù)就是利用聚磷 菌能在好氧和厭氧條件下吸收磷和釋放磷的特點(diǎn)，人菌能在好氧和厭氧條件下吸收磷和釋放磷的特點(diǎn)，人 為控制好氧和厭氧條件去除廢水中磷的過程。為控制好氧和厭氧條件去除廢水中磷的過程。 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 聚磷菌在厭氧和好氧條件下的磷聚磷菌在厭氧和好氧條件下的磷 釋放與磷吸收釋放與磷吸收 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 除除 磷磷 微微 生生 物物 l具 有 聚 磷 和 放 磷 的 微 生 物 不 動(dòng) 桿 菌 屬具 有 聚 磷 和 放 磷 的 微 生 物 不 動(dòng) 桿 菌 屬 (Acinotobacte

32、r)，假單胞菌屬，氣單胞菌屬假單胞菌屬，氣單胞菌屬 ( A e r o m o n a s ) ， 深 紅 紅 螺 菌深 紅 紅 螺 菌 （Rhodospirillum ruber），），色桿菌屬色桿菌屬 （Chromobacterium）等。由于聚磷菌在釋等。由于聚磷菌在釋 放磷的過程中能將伴隨釋放的能量用于合成聚放磷的過程中能將伴隨釋放的能量用于合成聚 -b b-羥丁酸（羥丁酸（PHB），），因此在這些聚磷菌細(xì)胞因此在這些聚磷菌細(xì)胞 內(nèi)往往有明顯的聚內(nèi)往往有明顯的聚-b b-羥丁酸顆粒存在。羥丁酸顆粒存在。 微生物學(xué)第十一章微生物與環(huán) 境保護(hù) 微生物除磷工藝微生物除磷工藝 l微生物除磷的工

33、藝與生物脫氮的工藝大致相似，微生物除磷的工藝與生物脫氮的工藝大致相似， 同樣需要將流程分隔為厭氧反應(yīng)器和好氧反應(yīng)同樣需要將流程分隔為厭氧反應(yīng)器和好氧反應(yīng) 器，使聚磷菌在厭氧條件釋放磷，再使聚磷菌器，使聚磷菌在厭氧條件釋放磷，再使聚磷菌 在好氧條件下最大程度地吸收磷，形成大量的在好氧條件下最大程度地吸收磷，形成大量的 活性污泥，然后排除活性污泥，達(dá)到除磷的目活性污泥，然后排除活性污泥，達(dá)到除磷的目 的。的。 l 但是在脫氮工藝中的缺氧反應(yīng)器內(nèi)有但是在脫氮工藝中的缺氧反應(yīng)器內(nèi)有NO3- 等含結(jié)合態(tài)氧的化合物，氧化還原電位在等含結(jié)合態(tài)氧的化合物，氧化還原電位在- 100mV以上，而除磷工藝中的厭氧反應(yīng)器內(nèi)以上，而除磷工藝中的厭氧反應(yīng)器內(nèi) 氧化還原電位相對(duì)較低，在氧化還原電位相對(duì)較低，在-200-300mV之之 間，沒有溶解氧，也沒有含氮化合物。間，沒有溶解氧，也