微生物与污水处理

微生物与污水处理

蒋展12010316 一、世界水资源现状

环境保护是我国的基本国策。世界经济发展的实践证明，为实现经济的持续稳定的发展，必须解决好发展与环境保护的矛盾。全球水资源状况迅速恶化，“水危机”日趋严重。据水文地理学家的估算，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）。淡水只占２．５％，其中绝大部分为极地冰雪冰川和地下水，适宜人类享用的仅为０．０１％．

２０世纪５０年代以后，全球人口急剧增长，工业发展迅速。一方面，人类对水资源的需求以惊人的速度扩大；另一方面，日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。本届世界水论坛提供的联合国水资源世界评估报告显示，全世界每天约有２００吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪，每升废水会污染８升淡水；所有流经亚洲城市的河流均被污染；美国４０％的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染；欧洲５５条河流中仅有５条水质差强人意。

水资源危机既阻碍世界可持续发展，也威胁着世界和平。过去５０年中，由水引发的冲突共５０７起，其中３７起有暴力性质，２１起演变为军事冲突。专家警告说，随着水资源日益紧缺，水的争夺战将愈演愈烈。所以如果水资源问题能够得到很好地解决的话，将对全世界来说都是福音。下面我就这方面的问题进行探讨。

二、水污染物的类型及来源

①生活污水

生活污水是一大污染源。生活污水中含有大量的无机物，有机物。无机物如氯化物，硫酸盐，磷酸盐和钠，钾，钙，铁等碳酸盐，有机物有纤维素，淀粉，脂肪，蛋白质和尿素等。排放入环境中促使浮游植物生长和大量繁殖，形成赤潮和水华。

②工业废水

工业废水是水体污染的主要污染源。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

它面广而量大且分散。农田使用农药，化肥，进入水体造成水体富营养化。

三、污水处理方法分类

①物理法

利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质。主要有沉淀法，过滤法，离心分离法，吸附法等。

②化学法

利用化学反应原理及方法来分离，回收废水中的污染物，或改变污染物的性

质，使它从有害变为无害的处理法。主要有化学凝聚法，中和法，氧化还原法，离子交换法。

③生物法

主要利用微生物的生命活动过程，对废水中的污染物质进行转移和转化的作用，从而是污水得到净化的方法。

四、微生物简介

微生物是肉眼看不见或看不清的生物的总称。包括原核生物（细菌，放线菌和蓝细菌），真核生物（真菌和微型藻类），非细胞生物（病毒类）。微生物具有体积小、表面积大、繁殖力惊人等特点，能不断与周围环境快速进行物质交换。污水具备微生物生长繁殖的条件，因而微生物能从污水中获取养分，同时降解和利用有害物质，从而使污水得到净化。因此微生物可在污水净化和治理中得到广泛应用，造福人类。

微生物能降解和转化污染物主要是因为微生物具有以下几个特点：个体微小，比表面积大，代谢速率快；种类繁多，分布广泛，代谢类型多样；具有多种降解酶；繁殖快，易变异，适应性强；共代谢作用等。

五、微生物处理污水的原理

利用微生物处理污水实际就是通过微生物的新陈代谢活动,将污水中的有机物分解,从而达到净化污水的目的.微生物能从污水中摄取糖，蛋白质，脂肪，淀粉及其它低分子化合物。微生物新陈代谢类型有需氧型和厌氧型两种,因此,净化方法分为好氧净化和厌氧净化.

1、好氧净化

氧存在条件下，许多好氧微生物通过分解代谢、合成代谢和物质矿物化，在把有机物氧化分解成CO2和H2O等过程中，获寻C源、N源、P源、S和能量。污水的微生物好氧净化就是模拟上述原理，把微生物置于一定的构筑物内通气培养，高效率净化污水的方法。

2、厌氧净化

微生物在严格厌氧条件下，有机物发酵或消化过程中，大部分有机物被解生成H2、CO2、H2S和CH4等气体。污水的生物厌氧净化就是根据污水经厌氧发酵后既到净化，又获得了生物能源CH4的原理。微物细胞能量转移的电子受体，由好氧条件下分子氧改变为厌氧条件下的有机物。在厌氧件下，不溶于水而难分解的大分子有机污物，被微生物的胞外酶降解为可溶性物质，再由产甲烷厌氧细菌和产氢细菌降解成低分子有酸类和醇类、并放出H2和CO2；有机酸类和类经产甲烷菌降解成H2、CO2和CH4。甲烷菌还可利用H2还原CO2，形成CH4。

微生物净化过程：

Ⅰ.有机污染物的浓度由高变低

Ⅱ.异养细菌迅速氧化分解有机污染物而大量繁殖，然后是以细菌为食料的原生动物出现数量高峰，再后是由于有机物矿化，利于藻类的生长，而出现藻类的生长高峰。

Ⅲ.溶解氧浓度随着有机物被微生物氧化分解而大量消耗，很快降到最低点，随

后，由于有机物的无机化和藻类的光合作用及其他好氧微生物数量的下降，溶解氧又恢复到原来水平。

这样，在离开污染源相当的距离之后，水中的微生物数量，有机物，无机物的含量，也都下降到最低点。于是，水体恢复到原来的状态。

微生物处理优点：微生物具有来源广，易培养，繁殖快，对环境适应性强，易变异的特征在生产上较容易的采集菌种进行培养繁殖，并在特定条件下进行驯化，使之适应不同的水质条件，从而通过微生物的新陈代谢使有机物无机化。加之微生物的生存条件温和，新陈代谢时不需要高温高压，它是不需要投加催化剂的.生物法具有废水处理量大、处理范围广、运行费用相对较低,所要投入的人力，物力比其他方法要少的多。在污水生物处理的人工生态系统中，物质的迁移转化效率之高是任何天然的或农业生态系统所不能比拟的。

六、处理方法

以上都是对微生物处理污水的理论知识，下面将对几种具体的处理方法进行介绍。

活性污泥法

活性污泥法由Arden和Lockett于1914年在英国切斯特创建成试验，是利用河流自净原理的人工强化高效污水处理工艺。经过90多年的发展，该工艺已经成为当前污水处理方面应用得最广泛的工艺。

所谓活性污泥就是以需氧性细菌为主体的微生物与水中的悬浮物质、胶体物质聚集在一起形成肉眼可见的絮状颗粒，也称絮凝体。活性污泥法是以活性污泥为主体的污水生物处理技术，其原理是通过曝气供氧，使大量繁

殖的微生物群体悬浮在水中，并利用从而降解污水中的有机物，停止曝气

时，悬浮微生物群絮凝体易于沉淀与水分离，并使污水得到净化、澄清。

其工艺流程如下图：

污水预处理→ 曝气池→ 二沉池→ 出水

↑↓ ↓

←回流污泥←→剩余污泥→

AB法

AB法是吸附-生物降解法的简称，是德国亚深大学Bohnke教授于20世纪70年代中期开发的一种工艺，属超高负荷活性污泥法。从80年代开始适用于生产实践。AB工艺对BOD、COD、SS、磷和氨氮的去除率一般都高于传统活性污泥法，其优点在于A段负荷高，抗击负荷能力前，特别适用于处理浓度高，水质水量变化大的污水。其不足主要在于产泥量大，达不到深度除磷氮的功能，出水水质达不到防止水体富营养化的要求。AB法处理污水可分为两段：A段和B段。其中A段细菌数量大、主要以吸附絮凝作用、吸收、氧化等方式除去有机物。B 段则是以氧化为主。难溶性大分子物质被微生物释放出的胞外酶的作用降解成可溶性小分子物质；可溶性小分子物质被微生物吸收到胞内，由微生物细胞的新陈代谢作用将有机质氧化分解为二氧化碳、水等无机物，氧化过程中产生的能量会被贮存于细胞内，使微生物得到生长繁殖。

以上了解到通过微生物来处理污水的方法将会对人类的水资源起到关键作