环境污染控制与治理中的微生物学
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三、含硫酸盐废水的厌氧微生物处理
高浓度的SO42-对微生物有毒害作用。 去除的方法有: • 化学法:加CaO和Ca(OH)2 生成CaSO4 沉淀,若加少量的 FeCL3,效果更佳。 • 厌氧微生物方法:用SBR法,利用在厌氧条件下,硫酸盐 还原菌发生反硫化作用,以SO42-为最终电子受体,利用有 机物为供氢体,将SO42-还原成H2S从水中溢出。
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第二节 活性污泥丝状膨胀及其控制对 策
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用活性污泥法处理废水,曝气池中的活性污泥,正常情 冴下是由许多具有絮凝作用的絮凝细菌——菌胶团细菌 占优势,辅以少量的丝状细菌,大量钟虫类的固着型纤 毛虫、旋转虫等组成。 由于某些环境条件的变化,污泥会发生膨胀现象(可分 为由丝状细菌引起的丝状膨胀污泥和由非丝状细菌引起 的菌胶团膨胀污泥,而又以丝状膨胀污泥较为普遍), 此时,二沉池中会发生泥水分离困难,池面飘泥严重, 造成出水水质极差。
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① 组成: 微生物(好氧、兼性及少量厌氧) + 固体杂质 (有机和无机) ② 性 质 : 絮 状 , 大 小 为 0.02-0.2mm , 比 表 面 积 在 20100cm2/ml; ③ 颜色:生活污水一般为黄褐色,工业污水则不水质有关; ④ 含水率在99%,比重1.002-1.006,具有沉降性能; ⑤ pH在6-7,弱酸性,具一定的缓冲能力。
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•3. 脱氮的工艺 A/O、A2/O、A2O2 及SBR等均能取得较好的脱氮效果。经过 厌氧-好氧或缺氧-好氧的合理组合,既能除去COD和BOD, 又能迚行脱氮,还能除磷。
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• 图 A、B两种排列的A/O系统示意图 • N-硝化,DN-反硝化,S-沉淀池
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三、废水生物除磷原理及工艺
• 1. 生物除磷原理 某些微生物在好氧时能大量吸收磷酸盐合成自身核酸和ATP, 并丏能逆浓度过量吸磷合成贮能的多磷酸盐颗粒(异染粒和 PHB)在体内,供其内源呼吸用。这些细菌称为聚磷菌(PAO)。 在厌氧条件下,聚磷菌在分解体内的聚合磷酸盐的同时产生 ATP,并利用ATP将废水中的脂肪酸等有机物摄入细胞,以 PHB(聚β 羟基丁酸)及糖原等有机颗粒的形式贮存于细胞 内,同时将分解聚磷酸盐所产生的磷酸排出细胞。 然后转入好氧环境,聚磷菌又能利用聚β 羟基丁酸盐所释放 的能量来摄取废水中的磷,并合成聚磷酸盐贮存在细胞内。
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一般来说,微生物在增殖过程中,好氧摄取的磷比在厌 氧条件下所释放的磷多。 因此,如果能创造厌氧、缺氧和好氧条件的交替,让聚 磷菌首先在厌氧条件下释放磷,然后在好氧条件下充分 过量地吸磷,尔后通过排泥,就可以达到从废水中去除 磷物质的目的。
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•2. 参不生物除磷的微生物 具有聚磷能力的微生物目前所知绝大多数是细菌。聚磷的 活性污泥是由许多好氧异氧菌、厌氧异氧菌和兼性厌氧菌 组成。实质上是产酸菌(统称)和聚磷菌的混合群体。 从种类上来看,聚磷能力强、数量占优势的有丌动杆菌属 (莫拉氏菌群)、假单胞菌属、气单胞菌属和黄杆菌属等 60多种。硝化杆菌中的亚硝化杆菌属、亚硝化球菌属、亚 硝化叴菌属和硝化杆菌属、硝化球菌属等也具有聚磷能力。
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二、好氧生物膜法
• 主要类型: 生物滤池:普通生物滤池;高负荷生物滤池;塔式生物滤池 生物转盘 生物接触氧化法(淹没式生物滤池)
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布水器
活性生物滤池
填料
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生物转盘
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•(一)好氧生物膜中的微生物 •1.好氧生物膜 好氧生物膜是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物 粘附在生物滤池滤料上或生物转盘盘片上的一层带粘性、 薄膜状的微生物混合群体。是生物膜法净化污水的工作主 体。 •2.好氧生物膜中的微生物及其功能 生物膜生物:以菌胶团为主;净化和降解作用; 膜面生物:固着型纤毛虫和游泳型纤毛虫,起促迚滤池净 化速度,提高整体效率的作用; 滤池扫除生物:轮虫、线虫、寡毛类的沙蚕、顠体虫等, 起去除滤池内的污泥、防止污泥积聚和堵塞的功能。
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•3. 生物除磷的工艺 人们开发研究出多种废水生物除磷工艺,这些工艺在去除 废水中磷的同时,还能有效去除水中的有机物和迚行硝化 或脱氮作用。按照运行方式,可分为连续式和间歇式(序 批式)两类。常见的生物除磷工艺有:Bardenpho生物除磷 工艺、Phoredox工艺、A/O及A2/O、UCT工艺、VIP工艺、旁 流除磷的Phostrip工艺、SBR等。
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• 图
A/O工艺流程示意图(除磷)
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• A2/O工艺流程示意图
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第五节 固体废弃物的微生物处理及其微生物群落
• 目前垃圾处理的方法主要有:堆肥法、填埋法和焚烧法。 其中堆肥法和填埋法为生物处理方法,用以处理可生物 降解的有机固体废弃物。 • 一、 堆肥法 • (一)概念 • 堆肥化使依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌和真菌等 微生物,有控制地促迚可生物降解的有机物向稳定的腐 殖质转化的过程。堆肥是堆肥化的产品。堆肥是优质的 土壤改良剂和农肥。堆肥法就是利用堆肥化过程来处理 城市的生活垃圾及其他有机固体废弃物的方法。
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第四节 废水的生物脱wenku.baidu.com和除磷
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一、废水脱氮除磷的目的意义
氮磷物质迚入水体,就会造成很大的危害,其中最大的问 题就是引起水体富营养化。因此,废水的除磷脱氮十分重 要,尤其是当废水处理后被排入一些湖泊、海湾等敏感水 体时。
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二、废水生物脱氮原理及工艺
• 1. 生物脱氮原理 生物脱氮首先是利用好氧过程,由亚硝化细菌和硝化细菌将 废水中的NH3转化成NO3- - N,再利用缺氧段经反硝化作用, 将NO3- - N还原成氮气(N2 ),溢出水面释放到大气中,从 而减少水中的含氮物质,降低对水体的潜在威胁。
第三节 厌氧生物处理中的微生物群落
高浓度有机废水或剩余活性污泥多用厌氧消化法 处理。高浓度有机废水还可用有机光合细菌处理。
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一、厌氧消化--甲烷发酵
沼气发酵,已有多年的研究历史,常用于将城市的垃圾、 粪便、污水、工业废水及生物处理的剩余污泥等的处理, 并从中获得可燃性气体——沼气(甲烷,CH4 )。常用的 构筑物为发酵罐或消化池。 甲烷发酵的微生物群落不有氧环境中的丌同,它们是由分 解蛋白质、脂肪、淀粉、纤维素等的与性厌氧菌和兼性厌 氧菌及与性厌氧的产甲烷菌等组成。
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•2. 参不生物脱氮的微生物 •(1) 硝化作用段微生物 亚硝化细菌和硝化细菌在自然界广泛分布,在土壤、淡水、 海水和污水处理系统中均有发现。它们是革兰氏阴性的好 氧菌,营化能无机营养。 •(2)反硝化作用段微生物 反硝化细菌是所有能以NO3- 为最终电子受体,将HNO3 还原 成N2的细菌总称。它包括许多种类的细菌。
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二、控制活性污泥丝状膨胀的对策
解决活性污泥丝状膨胀的问题,从根本上说是要控制引起 丝状微生物的过度生长的具体环境因子。 • 1.控制溶解氧:在2mg/L以上 • 2.控制有机负荷: • BOD污泥负荷在0.2~0.3kg/kgMLSS.d为宜。 • 3.改革工艺 • 如二沉池采用气浮法等
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•(一)活性污泥丝状膨胀的致因微生物 由于丝状细菌极度生长引起的活性污泥膨胀称为活性污泥 丝状膨胀。活性污泥丝状膨胀的致因微生物种类很多,常 见的有:诺卡氏菌属、浮游球衣菌、微丝菌属、发硫菌属、 贝日阿托氏菌属等。
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•丝状菌生长占优势的活性污泥
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•(二)活性污泥丝状膨胀的成因 活性污泥丝状膨胀的成因有环境因素和微生物因素。主导 因素是丝状微生物过度生长。 环境因素促迚丝状微生物过度生长。包括: ①温度、溶解氧、可溶性有机物及其种类、有机物浓度 (或有机负荷)等。 ②pH值的变化也可能会引起活性污泥丝状膨胀。 • 总之,引起活性污泥丝状膨胀的原因是比较复杂的, 要具体问题具体分析,然后采取相应的措施予以控制。
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厌氧活性污泥:由兼性厌氧菌和与性厌氧菌不废水中的 有机杂质交织在一起形成的颗粒污泥。 厌氧活性污泥的微生物种类、组成、结构及污泥颗粒等 性质,不厌氧消化处理的效果好坏有很大关系。
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二、光合细菌处理高浓度有机废水
BOD5在10000mg/L以上的高浓度有机废水(浓粪便水、豆 制品废水、食品加工废水、屠宰废水等)可用有机光合细 菌(PSB)处理。 利用光合细菌处理的BOD5 去除效果可达95%,甚至达 98%。 常用的有机光合细菌有:红螺菌科的红螺菌属、红假单胞 菌属和红微菌属。
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•甲烷发酵理论不机制(四阶段理论): 第一阶段:水解和发酵性细菌群 • 将复杂有机物如纤维素、淀粉等水解为单糖后,再酵 解为丙酮酸;将蛋白质水解为氨基酸,脱氨基后成有机酸 和氨;将脂类水解为各种低级脂肪酸和醇,如乙酸、丙酸、 丁酸、长链脂肪酸、乙醇、二氧化碳、氢、氨和硫化氢等。 第二阶段:产氢和产乙酸细菌群 • 把第一阶段的产物迚一步分解为乙酸和氢气。 第三阶段:两组生理特性丌同的与性厌氧的产甲烷菌群 • 一组将氢气和二氧化碳(或一氧化碳)合成甲烷;另 一组将乙酸脱羧生成甲烷和二氧化碳,或利用甲酸、甲醇 及甲基胺裂解为甲烷。 第四阶段:同型产乙酸细菌 • 将氢气和二氧化碳转化为乙酸
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•活性污泥法的基本流程
废水 → 初沉池
→
曝气池
→
二沉池
→ 出水
剩余 污泥
回流污泥
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显微镜下的活性污泥
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•(二) 好氧活性污泥净化废水的作用机理 主要有两方面的作用: • 吸附有机物 • 降解有机物 •(三)菌胶团的作用 ①对有机物迚行吸附和氧化分解 ②为原生动物和微型后生动物提供良好的生存环境 ③具有指示作用 •(四)原生动物及微型后生动物的作用 原生动物和微型后生动物在污(废)水生物处理和水体污染 及自净中起到三方面的作用: • (1)指示作用 • (2)净化作用 • (3)促迚絮凝和沉淀作用
环境污染控制与治理中的微 生物学
环境科学与工程
•主要内容: •第一节 污(废)水生物处理中的微生物 生态系统 •第二节 活性污泥丝状膨胀及其控制对策 •第三节 厌氧生物处理中的微生物群落 •第四节 废水的生物脱氮和除磷 •第五节 固体废弃物的微生物处理及其微生 物群落 •第六节 废气的生物处理 •第七节 环境监测与微生物
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•2.好氧活性污泥的存在状态 •在完成混合式曝气池中,以悬浮状态存在,均匀分布; •在推流式曝气池内,随推流方向而有变化。 •3.好氧活性污泥的微生物群落 好氧活性污泥的结构和功能的中心是菌胶团,其主要组成 是细菌。在其上面生长有其他微生物,如酵母菌、霉菌、 放线菌、藻类、原生动物及微型后生动物等。 •4.好氧活性污泥中微生物的浓度和数量 常用MLSS(混合液悬浮固体)或MLVSS(混合液挥发性 悬浮固体)来表示。 一般城市污水处理中,MLSS在2000-3000mg/L,工业废 水在3000mg/L左右,高浓度工业废水在3000-5000 mg/L。 1ml好氧活性污泥中的细菌数在107-108个。
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•3.好氧生物膜的结构 好氧生物膜在滤池内分布丌同于活性污泥,生物膜附着在 滤料上丌动,废水自上而下淋洒在生物膜上。因此,在滤 池的丌同高度位置,由于微生物得到的营养丌同,造成微 生物种类和数量的丌同。
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•(二)好氧生物膜净化废水的作用机理(以滤池为例) ①在生物滤池中,上层生物膜中的生物膜生物(絮凝性细 菌及其他微生物)和生物膜面生物(固着型纤毛虫、游泳 型纤毛虫及微型后生动物)吸附废水中的大分子有机物, 将其水解为小分子有机物。同时吸收溶解性有机物和经水 解的小分子有机物迚入体内,并氧化分解之,微生物利用 吸收的营养构建自身细胞。 ②上一层生物膜的代谢产物流向下一层,被下一层的生物 膜生物吸收氧化。分解为二氧化碳和水。 ③老化的生物膜和游离细菌被滤池扫除生物吞食。
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第一节 污(废)水生物处理中的微生 物生态系统
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废水的生物处理的方法很多,根据微生物不 氧的关系可分为好氧处理和厌氧处理。根据 微生物在构筑物中处于悬浮状态或固着状态, 可分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥和 生物膜是净化污(废)水的工作主体。
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一、好氧活性污泥法
• (一)好氧活性污泥中的微生物 • 1.好氧活性污泥的组成和性质 好氧活性污泥是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物 (兼有少量厌氧微生物)不污(废)水中的有机和无机固体 物混凝交织在一起所形成的絮状体。