环境工程微生物学讲稿HG（10环境污染与控制中的微生物）.ppt

第第九九章章环境污染控制与治理中的环境污染控制与治理中的微生物学微生物学第二篇第二篇 微生物生态与环境生态工程微生物生态与环境生态工程中微生物的作用中微生物的作用主要内容：主要内容：在水处理、固体废弃物处理和废气在水处理、固体废弃物处理和废气处理中的微生物及其作用处理中的微生物及其作用生物监测与微生物生物监测与微生物有机污染物种类来源人工合成天然成分分子量复杂简单浓度高浓度低浓度形态固态液态气态降解能力可生物降解非生物降解决定了是否采用微生物处理以及选用哪种微生物处理方法第一节第一节 污（废）水生物处理中的微生物生态系统污（废）水生物处理中的微生物生态系统 废废水水的的生生物物处处理理的的方方法法很很多多，根根据据微微生生物物与与氧氧的的关关系系可可分分为为好好氧氧处处理理和和厌厌氧氧处处理理根根据据微微生生物物在在构构筑筑物物中中处处于于悬悬浮浮状状态态或或固固着着状状态态，可分为活性污泥法和生物膜法可分为活性污泥法和生物膜法活活性性污污泥泥和和生生物物膜膜是是净净化化污污（废废）水水的的工工作作主体一、好氧活性污泥法一、好氧活性污泥法（一）好氧活性污泥中的微生物（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的组成和性质好好氧氧活活性性污污泥泥是是由由多多种种多多样样的的好好氧氧微微生生物物和和兼兼性性厌厌氧氧微微生生物物（兼兼有有少少量量厌厌氧氧微微生生物物）与与污污（废废）水水中中的的有有机机和和无无机机固固体体物物混混凝凝交交织织在在一一起起所所形形成成的的絮絮状体。

状体 （1）组组成成： 微微生生物物（好好氧氧、兼兼性性及及少少量量厌厌氧氧） + 固体杂质（有机和无机）固体杂质（有机和无机）（2）性性质质：絮絮状状，大大小小为为0.02-0.2mm，比比表表面面积积在在20-100cm2/ml； 颜颜色色：生生活活污污水水一一般般为为黄黄褐褐色色，工工业业污污水水则则与与水质有关；水质有关； 含含水水率率在在99%，比比重重1.002-1.006，具具有有沉沉降降性性能；能； pH在在6-7，弱酸性，具一定的缓冲能力，弱酸性，具一定的缓冲能力2好氧活性污泥的存在状态好氧活性污泥的存在状态在在完完全全混混合合式式曝曝气气池池中中，以以悬悬浮浮状状态态存存在在，均均匀匀分布；分布；在推流式曝气池内，随推流方向而有变化在推流式曝气池内，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微生物群落 好好氧氧活活性性污污泥泥的的结结构构和和功功能能的的中中心心是是菌菌胶胶团团在在其其上上面面生生长长有有其其他他微微生生物物，如如酵酵母母菌菌、霉霉菌菌、放线菌、藻类、原生动物及微型后生动物等放线菌、藻类、原生动物及微型后生动物等活活性性污污泥泥中中细细菌菌占占9095%，常常见见的的有有生生枝枝动动胶胶菌菌、假假单单胞胞菌菌属属、无无色色杆杆菌菌属属、黄黄杆杆菌属、节杆菌属等。

菌属、节杆菌属等其他各类微生物在活性污泥中也均有发现其他各类微生物在活性污泥中也均有发现4好氧活性污泥中微生物的浓度和数量好氧活性污泥中微生物的浓度和数量 常常用用MLSS（混混合合液液悬悬浮浮固固体体）或或MLVSS（混混合液挥发性悬浮固体）来表示合液挥发性悬浮固体）来表示一一般般城城市市污污水水处处理理中中，MLSS在在2000-3000mg/L，工工业业废废水水在在3000 mg/L左左右右，高高浓浓度度工工业业废废水水在在3000-5000 mg/L1ml好氧活性污泥中的细菌数在好氧活性污泥中的细菌数在107-108个显微镜下的活性污泥显微镜下的活性污泥（二）（二） 好氧活性污泥净化废水的作用机理好氧活性污泥净化废水的作用机理主要有两方面的作用：吸附有机物主要有两方面的作用：吸附有机物 降解有机物降解有机物（三）菌胶团的作用（三）菌胶团的作用（1）对有机物进行生物絮凝、吸附和氧化分解）对有机物进行生物絮凝、吸附和氧化分解（2）为为原原生生动动物物和和微微型型后后生生动动物物提提供供良良好好的的生生存存环环境（溶解氧、食料等）境（溶解氧、食料等）（3）为原生动物提供附着场所）为原生动物提供附着场所（4）具有指示作用）具有指示作用（四）原生动物及微型后生动物的作用（四）原生动物及微型后生动物的作用原原生生动动物物和和微微型型后后生生动动物物在在污污（废废）水水生生物物处处理理和和水水体体污污染染及及自自净净中中起起到到三三方方面面的的作作用：用： （1）指示作用）指示作用 （2）净化作用）净化作用 （3）促进絮凝和沉淀作用）促进絮凝和沉淀作用二、好氧生物膜法二、好氧生物膜法好好氧氧生生物物膜膜法法的的构构筑筑物物有有：普普通通滤滤池池、高高负负荷荷生生物物滤滤池池、塔塔式式生生物物滤滤池池，以以及及生生物物转转盘、接触氧化法（即浸没式滤池法）等。

盘、接触氧化法（即浸没式滤池法）等一）好氧生物膜中的微生物（一）好氧生物膜中的微生物1好氧生物膜好氧生物膜好好氧氧生生物物膜膜是是由由多多种种多多样样的的好好氧氧微微生生物物和和兼兼性性厌厌氧氧微微生生物物粘粘附附在在生生物物滤滤池池滤滤料料上上或或生生物物转转盘盘盘盘片片上上的的一一层层带带粘粘性性、薄薄膜膜状状的的微微生生物物混混合合群群体体是是生生物物膜膜法法净净化化污污水水的的工工作主体填料的选用，对生物膜法来说是十分重要的填料的选用，对生物膜法来说是十分重要的目目前前在在国国内内外外试试验验及及工工程程中中应应用用最最多多的的填填料料是是颗颗粒粒状状填填料料中中的的砂砂石石、砾砾石石、陶陶粒粒及及半半软性填料软性填料YDT、PWT弹性填料等弹性填料等2好氧生物膜中的微生物及其功能好氧生物膜中的微生物及其功能生生物物膜膜生生物物：以以菌菌胶胶团团为为主主；净净化化和和降降解解作作用；用；膜膜面面生生物物：固固着着型型纤纤毛毛虫虫和和游游泳泳型型纤纤毛毛虫虫，起起促促进进滤滤池池净净化化速速度度，提提高高整整体体效效率率的的作作用；用；滤滤池池扫扫除除生生物物：轮轮虫虫、线线虫虫、寡寡毛毛类类的的沙沙蚕蚕、顠顠体体虫虫等等，起起去去除除滤滤池池内内的的污污泥泥、防防止止污污泥积聚和堵塞的功能。

泥积聚和堵塞的功能3好氧生物膜的结构好氧生物膜的结构好好氧氧生生物物膜膜在在滤滤池池内内分分布布不不同同于于活活性性污污泥泥，生生物物膜膜附附着着在在滤滤料料上上不不动动，废废水水自自上上而而下下淋淋洒洒在在生生物物膜膜上上因因此此，在在滤滤池池的的不不同同高高度度位位置置，由由于于微微生生物物得得到到的的营营养养不不同同，造造成微生物种类和数量的不同成微生物种类和数量的不同二）好氧生物膜净化废水的作用机理（二）好氧生物膜净化废水的作用机理 在在生生物物滤滤池池中中，上上层层生生物物膜膜中中的的生生物物膜膜生生物物和和生生物物膜膜面面生生物物吸吸附附废废水水中中的的大大分分子子有有机机物物，将将其其水水解解为为小小分分子子有有机机物物同同时时吸吸收收溶溶解解性性有有机机物物和和经经水水解解的的小小分分子子有有机机物物进进入入体体内内，并并氧氧化化分分解解之之，微微生生物物利利用用吸吸收的营养构建自身细胞收的营养构建自身细胞上上一一层层生生物物膜膜的的代代谢谢产产物物流流向向下下一一层层，被被下下一一层层的的生生物物膜膜生生物物吸吸收收氧氧化化分分解解为为二二氧氧化化碳碳和和水水老老化化的的生生物物膜膜和和游游离离细细菌菌被被滤滤池扫除生物池扫除生物吞食。

吞食悬浮填料：悬浮填料：近近年年来来开开发发的的一一种种新新型型填填料料当当微微生生物物在在填填料料表表面面生生长长时时，填填料料在在水水中中保保持持悬悬浮浮状状态态，使使微微生生物物具具有有良良好好的的传传质质条条件件，得得以以充充分分利用溶解氧进行生物氧化利用溶解氧进行生物氧化优优点点：处处理理效效率率高高、耐耐冲冲击击负负荷荷、不不需需反反冲冲洗等；洗等；缺点：成本高、使用寿命短（易摩损）等缺点：成本高、使用寿命短（易摩损）等第二节第二节 活性污泥丝状膨胀及其控制对策活性污泥丝状膨胀及其控制对策 用用活活性性污污泥泥法法处处理理废废水水，曝曝气气池池中中的的活活性性污污泥泥，正正常常情情况况下下是是由由许许多多具具有有絮絮凝凝作作用用的的絮絮凝凝细细菌菌菌菌胶胶团团细细菌菌占占优优势势，辅辅以以少少量量的的丝丝状状细细菌菌，大大量量钟钟虫虫类类的的固固着着型型纤纤毛毛虫、旋转虫等组成虫、旋转虫等组成一、活性污泥的丝状膨胀现象一、活性污泥的丝状膨胀现象由由于于某某些些环环境境条条件件的的变变化化，污污泥泥会会发发生生膨膨胀胀现现象象，此此时时，二二沉沉池池中中会会发发生生泥泥水水分分离离困困难，池面飘泥严重，造成出水水质极差。

难，池面飘泥严重，造成出水水质极差 可可分分为为由由丝丝状状细细菌菌引引起起的的丝丝状状膨膨胀胀污污泥泥和和由由非非丝丝状状细细菌菌引引起起的的菌菌胶胶团团膨膨胀胀污污泥泥，而而又又以丝状膨胀污泥较为普遍以丝状膨胀污泥较为普遍非非丝丝状状菌菌膨膨胀胀，主主要要是是由由于于重重金金属属的的影影响响阻阻碍碍了了絮絮状状体体的的形形成成，或或因因温温度度过过高高和和营营养养缺缺乏乏而而发发生生解絮作用解絮作用丝丝状状菌菌膨膨胀胀是是由由于于丝丝状状细细菌菌的的大大量量繁繁殖殖而而导导致致的的污泥沉降困难所致污泥沉降困难所致一一般般认认为为：膨膨胀胀是是活活性性污污泥泥中中菌菌胶胶团团细细菌菌和和丝丝状状细菌竞争的结果细菌竞争的结果一）活性污泥丝状膨胀的致因微生物（一）活性污泥丝状膨胀的致因微生物 由由于于丝丝状状细细菌菌极极度度生生长长引引起起的的活活性性污污泥泥膨膨胀胀称称为为活活性性污污泥泥丝丝状状膨膨胀胀活活性性污污泥泥丝丝状状膨膨胀胀的的致致因因微微生生物物种种类类很很多多，常常见见的的有有：诺诺卡卡氏氏菌菌属属、浮浮游游球球衣衣菌菌、微微丝丝菌菌属属、发发硫菌属、贝日阿托氏菌属等硫菌属、贝日阿托氏菌属等。

丝状菌生长占优势的活性污泥（二）活性污泥丝状膨胀的成因（二）活性污泥丝状膨胀的成因 活活性性污污泥泥丝丝状状膨膨胀胀的的成成因因有有环环境境因因素素和和微微生生物物因因素素主主导导因因素素是是丝丝状状微微生生物物过过度度生生长长，环环境境因因素促进丝状微生物过度生长素促进丝状微生物过度生长包括：温度、溶解氧、可溶性有机物及其种类包括：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）等有机物浓度（或有机负荷）等此此外外，pH值值的的变变化化也也可可能能会会引引起起活活性性污污泥泥丝丝状状膨膨胀总总之之，引引起起活活性性污污泥泥丝丝状状膨膨胀胀的的原原因因是是比比较较复复杂杂的的，要要具具体体问问题题具具体体分分析析，然然后后采采取取相相应应的的措措施施予以控制予以控制二、控制活性污泥丝状膨胀的对策二、控制活性污泥丝状膨胀的对策解解决决活活性性污污泥泥丝丝状状膨膨胀胀的的问问题题，从从根根本本上上说说是是要要控控制制引引起起丝丝状状微微生生物物的的过过度度生生长长的的具具体环境因子体环境因子1控制溶解氧控制溶解氧 在在2mg/L以上以上2控制有机负荷控制有机负荷 BOD污泥负荷在污泥负荷在0.2-0.3kg/kgMLSS.d为宜。

为宜3改革工艺改革工艺 如二沉池采用气浮法如二沉池采用气浮法第三节第三节 厌氧生物处理中的微生物群落厌氧生物处理中的微生物群落 高高浓浓度度有有机机废废水水或或剩剩余余活活性性污污泥泥多多用用厌厌氧氧消消化化法法处处理理高浓度有机废水还可用有机光合细菌处理高浓度有机废水还可用有机光合细菌处理一、厌氧消化甲烷发酵一、厌氧消化甲烷发酵沼沼气气发发酵酵，已已有有多多年年的的研研究究历历史史，常常用用于于将将城城市市的的垃垃圾圾、粪粪便便、污污水水、工工业业废废水水及及生生物物处处理理的的剩剩余余污。