环境污染控制与治理中的微生物学

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

30
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。
17
第二节 活性污泥丝状膨胀及其控制对 策
18
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。
5
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。
35
•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。
36
• 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
37
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。
38
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。
39
•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。
10
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)
11
布水器
活性生物滤池
填料
12
13
生物转盘
14
•(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。
40
•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。
41
• 图
A/O工艺流程示意图(除磷)
42
• A2/O工艺流程示意图
43
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。
31
第四节 废水的生物脱wenku.baidu.com和除磷
32
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。
33
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。
26
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。
34
•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。
24
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
25
19
20
•(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。
21
22
•丝状菌生长占优势的活性污泥
23
•(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。
28
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。
29
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。
27
•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
7
•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
8
显微镜下的活性污泥
9
•(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
6
•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。
15
•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。
16
•(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。
2
第一节 污(废)水生物处理中的微生 物生态系统
3

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。
4
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。
相关文档
最新文档