微生物与环境保护

微生物与环境保护

专业环境科学与工程

年级 2012级

姓名 XXXXXX

摘要

环境污染是指生态的结构和机能受到外来有害物质的影响或破坏，超过了生

态系统的自净能力，破坏了环境正常的生态平衡]1[

。在人类的生活的环境中，

有大量的生活废弃物，工业生产形成的三废及农业上使用的肥料、农药的残留物等。环境污染对认出健康、工业、农业、水产业等都有很大危害，环境污染给人类造成了严重危害，所以环境保护已成为当务之急。环境保护除了自然环境外，就是防治污染和其它公害。微生物不但可以处理污染物还可以用于环境监测，所以微生物在环境保护方面其重要作用。环境保护涉及的方面很广，主要目的是消除污染和保护生态环境，微生物在这两方面都具有重要作用。

关键词：微生物；环境保护.

一、微生物技术在污水治理中的应用

水源的污染是危害最大、最广的环境污染。污水的种类很多，包括生活污水、农牧业污水、工业有机废水和有毒污水等。这些污水必须先经处理，除去其杂质与污染物，待水质达到一定标准后，才能排入自然水体或直接供给生产和生活重复使用]2[。

1.活性污泥法

向生活污水中注入空气进行曝气，并持续一段时间后，污水中即形成一种絮凝体。这种絮凝体主要是有大量繁殖的微生物群体构成的，它易于沉淀分离并使污水得到澄清，这就是“活性污泥”。

基本工艺流程图如下：

活性污泥法处理系统，实质上市自然界水体自净的人工模拟，是对水体自净 能力的强化。因此，活性污泥法不仅要为微生物生长繁殖提供适宜的环境条件，更要为它们设置能够高效发挥其吸附、吸收和氧化污染物能力的场所。

A 活性污泥的组成

活性污泥是活性污泥处理系统中的主体作用物质。在活性污泥上栖息着具有强大生命力的微生物群体。

综合而言，活性污泥由4部分物质所组成：

1) 具有活性的微生物群体；

2) 微生物自身氧化的残留物；

3) 原污水挟入的不能为微生物降解的惰性有机物质；

4) 原污水挟入的无机物质

]4[ B 活性污泥中的微生物

出水

进水

活性污泥中的微生物，以好养细菌为主，同时也生活着真菌、放线菌、酶母菌以

及原生动物和微型后生动物]5[

。这些微生物群体在活性污泥上形成了一个相对

稳定的微小生态系统。

2.生物膜法

污水的生物膜处理法是与活性污泥并列的以后总污水好氧处理技术，其实质是使细菌和真菌一类的微生物和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在涂料或某些载体上生长繁殖，并在其上形成膜状生污泥—生物膜。

该法是以生物膜为净化的生物处理法。生物膜是扶着在载体表面，以菌胶团为主体所形成的黏膜状物。生物膜的功能与活性污泥法中活性污泥相同，奇微生物的组成也类似。净化污水的主要原理是附着在载体表面的生物膜对污水中有机物的吸附与氧化分解作用。右图为附着在生物滤池涂料上的生物膜的结构。

A.生物膜中的微生物

生物膜中的微生物主要有细菌（包括好养、厌氧及兼氧细菌）、真菌、放线菌、原生动物（主要是纤毛虫）和微型后生动物，其中藻类和微型后生动物比活性污泥中多。

在生物膜中出现的后生动物有轮虫类、线虫类、昆虫类、腹足类、寡毛类等。生物膜上出现的飘体虫属、仙女虫属、吻盲虫属等刮毛种类，在每毫克干生物膜中有时可达到1000个以上。

B.生物膜的主要特征

]6[

1．生物多样性高。能存活世代时间较长的微生物。生物膜处理法的各种工艺，都具有适于微生物生长栖息。

2．食物链长。在生物膜

]

7[

上生长繁育的生物中，营养性动物的种类所占

比例较大，微型动物的存活率高。

3．具有较强的脱氮能力。

4．优势菌群随水处理程度呈现规律性分布。

活性污泥法与生物膜法比较

项目活性污泥法生物膜法

运行技术要求高，需连续监视低，不需连续监视

废水性质对毒物冲击，负荷变化和废水

种类敏感，有污泥膨胀问题

抗冲击负荷和有毒物质，适于

多种污水，无膨胀问题

出水水质悬浮固体低悬浮固体较高

二次污泥体积大，含水量高，难于脱水，

稳定性能低

体积小，含水低，高度稳定耐久性不耐久，维护要求低不耐久，维护要求高

C.生物膜法的种类

]8[

1)生物滤池。生物滤池分普通生物滤池和高负荷生物滤池。

2)塔式生物滤池。内部通风好，水流紊动剧烈，水力冲刷较强。

3)生物转盘。转盘浸入水中吸附有机物获得营养，转盘离开水面后获得氧气。

4)生物接触氧化。附着在填料上的微生物药靠机械充氧获得氧气，氧化分解有

机物。

二．微生物在城市固体废物处理中的应用

国体废物是指人们丢弃的固体和泥状的污染物质。处理的方法有焚烧、填埋、综合利用、生物法等。其中生物法主要利用微生物分解有机物，制作有机肥料和沼气，可分为好氧性堆肥和厌氧发酵法两大类。

1.堆肥

堆肥法就是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，有控制的促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。堆肥可以分为好养堆肥（高温堆肥）和厌氧堆肥两种。

A.好氧堆肥

好氧堆肥法是在有氧的条件下，通过好氧微生物的作用是有机废物达到稳定化、转变为有利于作物吸收生长的有机物的方法。

堆肥的微生物学过程：

（1）发热阶段：堆肥初期，主要由中温好氧的细菌和真菌，利用堆肥中容易分解的有机物，如淀粉、糖类等迅速增殖，释放出热量，是堆肥温度不断升高。

（2）高温阶段：堆肥的温度上升到C o 50以上，是进入了高温阶段。

（3）高温和腐热保肥接阶段：当高温持续一段时间以后，易于分解货较易分解的有机物（包括纤维素等）已大部分分解。

B.厌氧堆肥法

厌氧堆肥法是指在不通气的条件下，将有有机废弃物（包括城市垃圾、人畜粪便、植物秸秆、污水处理厂的剩余污泥等）进行厌氧发酵，制成有机肥料，使固体废弃物无害化的过程。堆肥方式与好氧堆肥法相同，但堆内不设通气系统，堆温低，腐热及无害化所需时间较长。厌氧堆肥要求封堆后一个月左右翻堆一次，以利于微生物活动使堆料腐热。

2.卫生填埋

卫生填埋主要又分为厌氧、好氧、半好氧三种。目前，厌氧填埋因操作简单，施工费用低，同时还可以回收甲烷气体，而被广泛采用。好氧和半好氧填埋分解速度快、垃圾稳定化时间短。

A.填埋坑中微生物的活动过程

（1）好氧分解阶段：随着垃圾填埋，垃圾空隙中存在着大量的空气也同时被埋入其中，因此开始阶段，垃圾只是好氧分解，此阶段时间的长短取决于垃圾分解速度，可以由几天到几个月，好氧分解将填埋层中的氧耗尽以后便进入第二阶段。

（2）厌氧分解不产生甲烷阶段：在此阶段，微生物利用硝酸根作为氧源，产生硫化物、氨气和二氧化碳，硫酸盐还原菌和反消化细菌的繁殖速度大于甲烷菌。当还原状态达到一定程度以后，才能产甲烷，还原状态的建立于环境因素有关，潮湿而温暖的填埋坑迅速完成这一阶段而进入下一阶段。

（3）厌氧分解产甲烷阶段：在这一阶段，甲烷气的产量逐渐增加，当坑内温度达到C o 55左右时，便进入稳定阶段。

（4）稳定产气阶段：此阶段稳定的产生二氧化碳和甲烷。

B.填埋厂气体利用

垃圾填埋以后，由于微生物的厌氧发酵，产生甲烷、二氧化碳、氨、一氧化碳、氢气、硫化氢、氦气等气体，统称填埋气。填埋场气体经过处理以后可以作为能源加以利用。