环境微生物制剂及其应用

环境微生物制剂及其应用

1.环境污染的定义与主要来源

2.有机废水的生物处理基本原理

3.好氧生物处理与厌氧生物处理的优缺点与应用范围

4.废水生物处理过程的四个阶段

5.BOD、COD的定义

6.活性污泥及其4个物质组成

7.活性污泥培育的步骤

8.微生物絮凝剂产生菌的初筛与复筛方法

9.微生物吸附剂的吸附机理10. SBR、UASB、ABR 、MLSS、SV、SVI 、DO、SDI、11.生物修复的原理与微生物种类

环境污染（environment pollution)指人类活动的副产品和废弃物进入物理环境后，对生态系统产生的一系列扰乱和侵害，特别是由此引起的环境质量的恶化反过来又影响人类自己的生活质量。环境污染既包括物质造成的直接污染，如工业“三废”和生活“三废”，也包括由物质的物理性质和化学性质引起的污染，如热污染、噪声污染、电磁污染和放射性污染。由环境污染还会衍生出许多环境效应，例如二氧化硫造成的大气污染，除了使大气环境质量下降，还会造成酸雨。

环境污染的来源工业污染、交通污染、农业污染和生活污染，还有事故和战争造成的污染。

工业污染：工业生产环节排放的废水、废气和固体废弃物造成的环境污染。

交通污染：汽车、船和内燃机车等造成的污染，主要是汽油、柴油不完全燃烧所引起的。

农业污染：杀虫剂、杀菌剂和除草剂的残留；过量使用化肥、畜禽粪尿造成的面源污染等。

生活污染：燃煤污染、污水污染和固体废弃物污染。包括洗涤剂、塑料制品、表面活性剂等造成的污染。

事故污染：核电站放射性物质泄漏、有毒化学品泄漏、易燃易爆物爆炸、油轮触礁等。

战争污染：战争对人民的生命财产和生产、生活设施的破坏是惨烈的，对生态和环境的破坏尤为巨大。

微生物对环境污染物降解与转化的较大潜力

微生物个体小，比表面积大，代谢速率快。巨大的比表面积与环境接触，成为巨大的营养物质吸收面、代谢废物排泄面和环境信息接受面，因而使微生物具有惊人的代谢活性。

微生物种类繁多，分布广泛，代谢类型多样

微生物降解酶：微生物能合成各种降解酶，可通过灵活的代谢调控机制而将其降解转化。

微生物繁殖快，易变异，适应性强：短时间内产生大量变异的后代，使污染物降解。

微生物特有的调控系统——质粒：降解性质粒编码生物降解过程中的一些关键酶类。

共代谢作用(co-metabolism)：只有在初级能源物质存在时，才能进行的有机化合物的生物降解过程。共代谢不仅包括微生物在正常生长代谢过程中对非生长基质的共同氧化，而且也包括休止细胞对不可利用基质的代谢。

研究表明，微生物的共代谢作用对于难降解污染物的彻底分解起着重要的作用。例如，甲烷氧化菌产生的单加氧酶可通过共代谢作用降解多种污染物(包括TCE、PCBs等）

废水微生物处理剂

一、有机废水的生物处理基本原理:

天然水体受到污染后，在没有人为干预的条件下，可借助水体自净的能力使之得到净化，即水体自净现象。水体自净包括稀释、沉淀、扩散等物理作用，氧化、还原、分解、絮凝等化学作用和生物降解作用。

废水的生物处理法就是将水体自净中的生物降解作用人工强化和具体应用。有机污水的生物处理分为好氧生物处理和厌氧生物处理。在好氧条件下，污染物最终被分解成CO2、H2O和各种无机酸盐；在厌氧条件下，污染物最终形成CH4、CO2、H2S、N2和H2O以及有机酸和醇等。

（一）好氧生物处理废水的好氧生物处理是向装有好氧微生物的容器或构筑物中不断地供给足够量的氧，利用好氧微生物分解废水中的污染物质。一般是通过机械设备往曝气池中连续不断地充入(压缩)空气，亦可采用氧气发生设备提供纯氧，并使氧溶解于废水中，这种过程称为曝气，处理废水的构筑物称为曝气池。

好氧生物处理曝气方式主要有鼓风曝气、表面加速曝气和射流曝气。

好氧生物处理运行费用主要为电耗，所以提高曝气过程空气中的氧的利用率，增加单位电耗充氧量一直是曝气设备和技术开发的重点。

好氧处理的主要方法有：活性污泥法、SBR法、生物接触氧化法、生物转盘法、生物滤池法、氧化沟法、氧化塘法等。

好氧生物处理主要适用于COD 1500mg/L以下的废水处理。

（二）厌氧生物处理

厌氧生物处理法具有节能、运转费用低、能产生沼气等特点，因而在处理高浓度有机废水中被普遍采用。

厌氧生物处理废水是在无氧条件下进行的，是厌氧微生物作用的结果。

厌氧微生物分两大类群：发酵细菌(产酸菌)和产甲烷菌。废水中的有机物在这些微生物联合作用下，通过酸性发酵阶段和产甲烷阶段，最终被转化生成CH4、CO2等气体，同时使废水得到净化。

厌氧生物处理可直接接纳COD 2000mg/L以上的高浓度有机废水，而这种高浓度废水若采用好氧生物处理法，必须稀释几倍甚至几百倍，致使废水处理的运行费用很高。

厌氧生物处理法常用于酒精工业、食品工业、啤酒厂、屠宰场、轻纺等废水，但厌氧法处理后的出水COD和BOD 仍很高，达不到排放标准的要求，因而后续常接好氧生物处理工艺，即常称的A/O法。

化学需氧量(COD) COD是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标。水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等,但主要是有机物。因此，化学需氧量（COD）又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。化学需氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。化学需氧量（COD）的测定，随着测定水样中还原性物质以及测定方法的不同，其测定值也有不同。目前应用最普遍的是酸性高锰酸钾氧化法与重铬酸钾氧化法。

在饮用水的标准中Ⅰ类和Ⅱ类水化学需氧量(COD)≤15、Ⅲ类水化学需氧量(COD)≤20、Ⅳ类水化学需氧量(COD)≤30、Ⅴ类水化学需氧量(COD)≤ 40。COD的的数值越大表明水体的污染情况越严重。

生物需氧量（BOD）BOD即“生化需氧量(Bi ology Oxygen Demmand)”或“生物需氧量”,是水中有机物含量的一个间接指标。一般指在1L 污水或待测水样中所含有的一部分易氧化的有机物,当微生物对其氧化、分解时,所消耗的水中的溶解氧毫克数(其单位为mg/L )。但是生物完全降解有机物所需时间较长。为了规范和提高检测效率，国家规定以5日生物需氧量为说明水质的标准，也就是说用生物降解水中有机物5天所消耗的氧的总量，即20 ℃下5 昼夜，故常用BOD 5 符号表示，称为5日生化需氧量。

废水生物处理过程

废水生物处理过程可归纳为四个连续进行的阶段：絮凝作用；吸附作用；氧化作用；沉淀作用

活性污泥处理

活性污泥生物相栖息在活性污泥上的微生物以好氧菌为主，同时也生活着真菌、放线菌、酵母菌以及原生动物和微型后生动物等，这些微生物群体在活性污泥上组成了一个相对稳定的微小生态系统。菌胶团细菌：能形成活性污泥絮状体(floc)的细菌，有很强的吸附、氧化有机物的能力。优势细菌种属有：动胶杆菌属、假单胞菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属及大肠杆菌属。丝状细菌：在活性污泥中交叉穿织与菌胶团内或附着生长于絮凝体表面，少数种类也可游离于污泥絮凝体之间。常见种类有：球衣菌属、贝硫细菌属、亮发菌属、线丝菌属等。真菌：活性污泥中的真菌主要是腐生或寄生的丝状菌，如毛霉属、根霉属、曲霉属、青霉属、木霉属、地霉属、头孢霉属、镰刀属等，具有分解碳水化合物、脂肪、蛋白质及其它含氮化合物的功能。原生动物：活性污泥系统运行效果的指示性生物。在活性污泥启动初期水质欠佳与水质变好的不同阶段，原生动物的种类不同。活性污泥中虽有多种不同的原生动物。但以纤毛虫占多数。据报道约有80种之多。微型后生动物并不经常在活性污泥系统出现，只有当处理后的水质变良好时才有一些微型后生动物存在，主要有轮虫、线虫和寡毛类。一般来说，轮虫的出现反映有机质的含量较低，水质较好。

活性污泥的性质：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，借助该群体使活性污泥具有将有机污染物转化为稳定的有机物质的活力，故称之为“活性污泥”。

正常的活性污泥在外观上呈黄褐色的絮绒颗粒状，又称为“生物絮凝体”。

活性污泥由4部分物质组成：具有活性的微生物群体；微生物自身氧化的残留物；原污水带入的不能为微生物降解的惰性有机物质；原污水带入的无机物质

活性污泥法自1913年创建以来，已发展成多种类型，以其曝气方式的不同，有普通曝气法、完全混合曝气法、逐步曝气法、旋流式曝气法、纯氧曝气法等。目前采用较多的一种形式为完全混合曝气法。

活性污泥法的基本流程

三、活性污泥的培育(cultivation of activated sludge) 、驯化(acclimation)

接种污泥能取自处理同类水质的污水处理厂，则培育可直接在曝气池进行。活性污泥培育一般步骤是：

a)将污水泵入曝气池，按曝气池有效体积的5%~10%投入接种污泥；

b)在不进水的条件下，连续曝气(即闷曝)数天，溶解氧控制在1mg/L左右；

c)继续保持曝气，小流量进水，并逐渐提高进水流量，最终达到设计流量。每调整一个流量，一般应保持1周左

右的运行时间，溶解氧应随流量增加而提高并最终控制在2~3mg/L。

无法获得同类水质污水处理厂活性污泥时，则经常采用驯化(acclimation) 在一段时间内，环境中的微生物种群进行缓慢的调整，逐渐适应环境的变化，微生物降解污染物的能力从很差到逐步上升趋于相对稳定的过程成为微生物的驯化。通过驯化，能从自然界筛选出许多高效降解的环境微生物功能菌。