微生物与环境保护

微生物与环境保护（1）

录入时间:2010/9/2 9:04:09 来源：青岛海博

随着工业高度发展、人口急剧增长，在人类生活的环境中，大量的生活废弃物( 粪便、垃圾和废水) ，工业生产形成的三废( 废气、废渣和废水) 及农业上使用化肥、农药的残留物等，特别是生活污水和工业废水，不经处理，大量排放入水体，给人类生存环境造成严重污染。环境污染对人畜健康、工业、农业、水产业等都有很大危害。所谓环境污染即是指生态系统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，打破了正常的生态平衡，给人类造成严重危害。所以保护生态环境已成为人类最关心的大问题。

环境保护除保护自然环境外，就是防治污染和其他公害。水源的污染危害最大、污染范围最广、种类最多。包括生活污水、工厂有机废水、有毒、有害污水。为了保护环境，节约水源，生活污水和工业废水必须先经处理，除去其杂质与污染物，待水质达到一定标准后，才能排放入自然水体或直接供给生产和生活重复使用。

污水的生物处理较有效、最常用的是微生物处理法。微生物不但处理污染物，还可用于环境监测。所以微生物在环境保护方面起重要作用。

一、微生物与污水处理

微生物处理污水的原理：利用各种生理生化性能的微生物类群间的相互配合而进行的一种物质循环的过程。

BOD 5 ：即“五日生化需氧量”它是一种表示水中有机物含量的间接指标，一般指在20 ℃下，1L 污水中所含的有机物，在进行微生物氧化时，5 日内所消耗的分子氧的毫克数。

COD ：使用强氧化剂使1L 污水中的有机物质迅速进行化学氧化时所消耗氧的毫克数。

污水处理的方法有物理法、化学法和生物法。各种方法都有其特点，可以相互配合、相互补充。目前应用最广是生物学方法，其优点是效率高、费用低、简单方便。

污水处理按程度可分为一级处理、二级处理和三级处理，一级处理也称为预处理，二级处理称为常规处理，三级处理则称为高级处理。一级处理主要通过格栅等过滤器除去粗固体。二级处理主要去除可溶性的有机物，方法包括生物方法、化学方法和物理方法。三级处理主要是除氮、磷和其他无机物，还包括出水的氯化消毒，也有生物、物理、化学方法。依处理过程中氧的状况，生物处理可分为好氧处理系统与厌氧处理系统。

（一）好氧生物处理

微生物在有氧条件下，吸附环境中的有机物，并将有机物氧化分解成无机物，使污水得到净化，同时合成细胞物质。微生物在污水净化过程，以活性污泥和生物膜的主要成分等形式存在。

1 ．活性污泥法

又称曝气法。是利用含有好氧微生物的活性污泥，由通气条件下，使污水净化的生物学方法。此法自1914 英国人Ardern 和Lockett 创建以来，至今已有80 多年的历史。经过反复改造，发展至今，已成为处理有机废水最主要的方法。

所谓活性污泥是指由菌胶团形成菌、原生动物、有机和无机胶体及悬浮物组成的絮状体。在污水处理过程中，它具有很强的吸附、氧化和分解有机物的能力。在静止状态时，又具有良好的沉降性能。活性污泥是一种特殊的、复杂的生态系统，在多种酶的作用下进行着复杂的生化反应。活性污泥中的微生物主要是细菌，占微生物总数的90 ％-95 ％。常见的细菌主要有生枝动胶杆菌、假单胞菌属、无色杆菌属、黄杆菌属、节杆菌属、亚硝化单胞菌、原生动物以钟虫属最为常见。活性污泥与生物膜中的微生物基本相似，均以菌胶团的形式存

在。

污水处理中的特殊微生物随污水性质不同需要筛选、培养特殊的微生物，组建各种优势苗群，以处理相应的污水。例如处理含氰( 腈) 废水，需要筛选产生氰解酶和丙烯睛水解酶的细菌，主要有诺卡氏菌属、腐皮镰孢霉、假单胞菌属、棒杆菌属等。筛选特殊的微生物，降解相应的难分解的有毒污染物，以降低BoD5 去除率，提高污水处理质量。活性污泥法根据曝气方式不同，分多种方法，目前最常用的是完全混合瀑气法。

污水进人曝气池后，活性污泥中主要细菌、动胶菌等大量繁殖，形成菌胶团絮体，构成活性污泥骨架，原生动物附着上面，丝状细菌和真菌交织在一起，形成十个个颗粒状的活跃的微生物群体。曝气池内不断充气、搅拌，形成泥水混合液，当废水与活性污泥接触时，废水中的有机物在很短时间( 约lO-30min) 内被吸附到活性污泥上，可溶性物质直接透入细胞内。大分子有机物通过细胞内产生的胞外酶的作用将大分子有机物分解成为小分子物质后渗入细胞内。进入细胞内的营养物质在细胞内酶的作用下，经一系列生化反应，使有机物转化为CO 2 、H 2 0 等简单无机物。同时产生能量。微生物利用呼吸放出的能量和氧化过程中产生的中间产物合成细胞物质，使菌体大量繁殖。微生物不断进行生物氧化，环境中有机物不断减少，使污水得到净化。当营养缺乏时，微生物氧化细胞内贮藏物质，并产生能量，这种现象叫自身氧化或内源呼吸。

曝气池中混合物以低BOD 5 溢流人沉淀池。活性污泥通过静止、凝集、沉淀和分离，上清液是处理好的水、排放到系统外。沉淀的活性污泥一部分回流曝气池与未生化处理的废水混合，重复上述过程。回流污泥可增加曝气池内微生物含量，加速生化反应过程。剩余污泥排放出去或进行其他理后应用。

2. 生物膜法

是以生物膜为净化主体的生物处理法。生物膜是附着在载体表面，以菌胶团为主体所形成的粘膜状物，由于膜中的微生物不断生长繁殖致使膜逐渐加厚。膜的形成有一定规律，。初生、生长及老化剥落过程，脱落后再形成新的膜，这是生物膜的正常更新，剥落的膜随水排出.

膜中的微生物相与活性污泥中的基本原理相同, 因膜有一定厚度, 在膜的表面、底部和中间分布着不同类型的微生物。生物膜的净化原理是：生物膜的表面总是吸附着一层薄薄的污水，称为附着水层或结合水层；其外是能自由流动的污水，称为运动水层；当“附着水”中的有机物被生物膜中的微生物吸附、吸收、氧化分解时，附着水层中有机物质浓度随之降低，由于运动水层中有机物浓度高，便迅速地向附着水层转移，并不断地进人生物膜被微生物分解；微生物所需要的氧是从空气一运动水层一附着水层而进人生物原，微生物分解有机物产生的代谢产物及最终生成的无机物以及CO 2 等，则沿相反方向移动。

根据介质与水接触方式不同，生物转盘法、塔式生物滤池法等。

3 ．氧化塘

也称稳定塘，是利用自然生态系统净化污水的一处大面积、敝开式的污水处理池塘。氧化塘是利用细菌和藻类的共生关系来分解有机污染物的一种废水处理法。细菌利用藻类光合作用产生的氧和空气溶解在水中的溶解氧氧化分解塘内的有机污染物；藻类利用细菌氧化分解产生的无机物和小分子有机物作为营养源繁殖自身。如此不断循环，使有机物逐渐减少，污水得以净化。过多的细菌和藻体易被微型动物捕食。

此外，流入污水中沉淀下来的固体及衰亡的细胞沉入塘底，这些有机物被兼性厌氧菌分解产生有机酸、醇等简单有机物，其中一部分被上层好氧菌或兼性厌氧菌继续分解，另一部分波污泥中的产甲烷细菌分解成CH 4 。只要上述各个环节保持良好的平衡，氧化塘这个生态系统就能相对稳定，污水得以不断净化。效果好的氧化塘，能使污水中BOD 去除率达到80 ％一95 ％，磷减少90 ％，氮去除率80 ％以上。由于供氧量低，处理同量污水