第十二章 微生物与环境工程 环境微生物学教学课件
污泥沉降比(sludge volume，SV): 指用筒取100 mL 混合液，静止30 min后测得的沉淀活性污泥的体积与混合 液体积之比，以(%)计。
污泥体积指数(sludge volume index，SVI): 指1 g悬 浮固体（干重）所占有的体积（湿体积），以(mL/g)计。
正常活性污泥特征：SV 30%左右、SVI 100 mL/g左右。
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2. 工艺流程 在活性污泥法中，曝气池、二沉池、曝气系统和污泥回 流系统是污水处理工艺的核心。
曝气沉沙池
活性污泥法污水处理厂的典型工艺流程
（引自郑平，2010）
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3. 净化过程
（1）初期吸附
在有机废水与活性污泥放在一起曝气后，曝气初期（30 min以内），COD浓度迅速下降。废水与活性污泥短时间接 触即去除大量有机污染物的现象，称为初期吸附。初期吸附 的COD去除率可达70%以上。
有机物的好氧生物代谢过程
（引自郑平，2010）
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（一）活性污泥法
活性污泥法（activated sludge process）是以废水中 的有机污染物作为培养基，在有氧条件下，对微生物群体进 行连续培养，形成活性污泥，再利用活性污泥在废水中的凝 聚、吸附、氧化、沉淀等作用，去除废水中的有机污染物， 使废水得到净化的一种废水处理方法。
水涨性污泥膨胀(viscous bulking): 活性污泥积蓄高黏性 的多糖类物质，带有许多氢氧基，与水的结合力很强，是 一种十分稳定的亲水胶体。活性污泥被高黏性多糖类物质 覆盖后，体积显著增大，结合水比正常活性污泥高几倍。
第三节 废物生物处理 一、高温堆肥原理 二、高温堆肥技术
3
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二、废水好氧生物处理
在生物反应中，大部分有机物分解为无机物，小部分 有机物质转化成残留有机物。若以COD计，1 kg COD中有 0.86 kg COD分解为无机物，0.14 kg COD转化成残留有机 物。每去除1 kg COD需要消耗0.86 kg DO。
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生物性状: 活性污泥中栖息着细菌、酵母菌、放线菌、霉 菌、原生动物和后生动物。在活性污泥中，细菌含量为 107~108个/mL，原生动物含量约103个/mL。这些微生物构成 了具有特定功能的微生物生态系统，对污染物有较强的转化 能力。
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沉淀和浓缩性状：活性污泥具有沉淀和浓缩性能，常 用污泥沉降比和污泥体积指数来表征。
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/% /%
/h
废水COD去除与曝气时间的关系
（引自郑平，2010）
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（2）生物转化 生物氧化(biological oxidation): 指微生物为了获得合成细 胞和维持生命所需的能量，将吸附的有机污染物进行氧化分 解的过程。
生物同化(biologiacl assimilation): 指微生物利用氧化过 程中获得的能量，将有机污染物合成新的细胞物质的过程。
生物转化所需的时间一般需要6~8小时。
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废水BOD去除与曝气时间的关系
（引自郑平，2010）
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（3）沉淀分离
采用活性污泥法处理废水时，不仅要求活性污泥具有吸 附和生物转化功能，还要求活性污泥具有絮凝沉淀功能。活 性污泥的絮凝沉淀性能与其中微生物所处的生长阶段有关。 食物（food）与微生物（microorganism）之比（称F/M） 高时，微生物处于对数生长期，对有机物的去除速率较快， 但活性污泥的絮凝沉淀性能较差。F/M逐渐变小后，微生物 接近内源呼吸期，活性污泥的吸附、活 性 污 泥 (activated sludge) 是 活 性 污 泥 法 净 化 有 机废水的主体。它是由人工培 养的好氧微生物及其吸附的有 机物组成的生物絮体。由于活 性污泥形似污泥且富有生命力， 故而得名。
活性污泥
（引自郑平，个人资料）
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物理性状：活性污泥犹如矾花，静止后凝聚成较大的绒 粒，粒径0.02~0.2 mm，呈黄色或褐色，带有土味。相对密 度 为 1.002~1.003 ， 可 借 助 重 力 沉 淀 。 比 表 面 积 为 20~100 cm2/mL，对污染物有较强的吸附能力。
4. 污泥膨胀 污泥膨胀(sludge bulking): 指活性污泥密度很低而沉 淀缓慢的现象。
(1) 污泥膨胀特征 丝状菌性污泥膨胀(filamentous bulking): 在活性污泥中， 丝状菌生长过快，污泥以丝状菌为主，丝状菌与非丝状菌 比例失调，絮体变得松散，沉淀性能恶化，污泥体积膨胀。
内源呼吸(endogenous respiration): 指微生物氧化分解体 内贮存的有机物质或细胞物质来获得维持生命所需的能量的 过程。
稳定化过程: 指通过生物反应将有机污染物矿化为简单且稳 定的无机物的过程。
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若把有机污染物去除量（ΔBOD）看成活性污泥吸附量 (ΔBOD)1与生物转化稳定量(ΔBOD)2之和，则在前30分钟所 去除的BOD中（82%），稳定量占12%，吸附量占70%，即 以吸附为主。到24小时，BOD去除率高达95%，其中稳定量 升到80%，吸附量降至15%，即以稳定为主。
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（4）回流与排泥
为了保证处理系统稳定运行，曝气池内应当维持足量的 活性污泥，需将部分从二沉池分离的活性污泥回流到曝气池 内。另外，为了保证曝气池内活性污泥量的相对恒定，也需 将部分剩余活性污泥（excessive activated sludge）排出 处理系统。
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第十二章 微生物与环境工程
1
2020/10/10
第十二章 微生物与环境工程
第一节 废水生物处理 一、废水生物处理类型 二、废水好氧生物处理 三、废水厌氧生物处理 四、废水生物脱氮 五、废水生物除磷
2
2020/10/10
第十二章 微生物与环境工程
第二节 废气生物处理 一、生物除臭原理 二、生物除臭技术
污泥体积指数(sludge volume index，SVI): 指1 g悬 浮固体（干重）所占有的体积（湿体积），以(mL/g)计。
正常活性污泥特征：SV 30%左右、SVI 100 mL/g左右。
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2. 工艺流程 在活性污泥法中，曝气池、二沉池、曝气系统和污泥回 流系统是污水处理工艺的核心。
曝气沉沙池
活性污泥法污水处理厂的典型工艺流程
（引自郑平，2010）
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3. 净化过程
（1）初期吸附
在有机废水与活性污泥放在一起曝气后，曝气初期（30 min以内），COD浓度迅速下降。废水与活性污泥短时间接 触即去除大量有机污染物的现象，称为初期吸附。初期吸附 的COD去除率可达70%以上。
有机物的好氧生物代谢过程
（引自郑平，2010）
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（一）活性污泥法
活性污泥法（activated sludge process）是以废水中 的有机污染物作为培养基，在有氧条件下，对微生物群体进 行连续培养，形成活性污泥，再利用活性污泥在废水中的凝 聚、吸附、氧化、沉淀等作用，去除废水中的有机污染物， 使废水得到净化的一种废水处理方法。
水涨性污泥膨胀(viscous bulking): 活性污泥积蓄高黏性 的多糖类物质，带有许多氢氧基，与水的结合力很强，是 一种十分稳定的亲水胶体。活性污泥被高黏性多糖类物质 覆盖后，体积显著增大，结合水比正常活性污泥高几倍。
第三节 废物生物处理 一、高温堆肥原理 二、高温堆肥技术
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二、废水好氧生物处理
在生物反应中，大部分有机物分解为无机物，小部分 有机物质转化成残留有机物。若以COD计，1 kg COD中有 0.86 kg COD分解为无机物，0.14 kg COD转化成残留有机 物。每去除1 kg COD需要消耗0.86 kg DO。
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生物性状: 活性污泥中栖息着细菌、酵母菌、放线菌、霉 菌、原生动物和后生动物。在活性污泥中，细菌含量为 107~108个/mL，原生动物含量约103个/mL。这些微生物构成 了具有特定功能的微生物生态系统，对污染物有较强的转化 能力。
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沉淀和浓缩性状：活性污泥具有沉淀和浓缩性能，常 用污泥沉降比和污泥体积指数来表征。
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废水COD去除与曝气时间的关系
（引自郑平，2010）
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（2）生物转化 生物氧化(biological oxidation): 指微生物为了获得合成细 胞和维持生命所需的能量，将吸附的有机污染物进行氧化分 解的过程。
生物同化(biologiacl assimilation): 指微生物利用氧化过 程中获得的能量，将有机污染物合成新的细胞物质的过程。
生物转化所需的时间一般需要6~8小时。
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（3）沉淀分离
采用活性污泥法处理废水时，不仅要求活性污泥具有吸 附和生物转化功能，还要求活性污泥具有絮凝沉淀功能。活 性污泥的絮凝沉淀性能与其中微生物所处的生长阶段有关。 食物（food）与微生物（microorganism）之比（称F/M） 高时，微生物处于对数生长期，对有机物的去除速率较快， 但活性污泥的絮凝沉淀性能较差。F/M逐渐变小后，微生物 接近内源呼吸期，活性污泥的吸附、活 性 污 泥 (activated sludge) 是 活 性 污 泥 法 净 化 有 机废水的主体。它是由人工培 养的好氧微生物及其吸附的有 机物组成的生物絮体。由于活 性污泥形似污泥且富有生命力， 故而得名。
活性污泥
（引自郑平，个人资料）
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物理性状：活性污泥犹如矾花，静止后凝聚成较大的绒 粒，粒径0.02~0.2 mm，呈黄色或褐色，带有土味。相对密 度 为 1.002~1.003 ， 可 借 助 重 力 沉 淀 。 比 表 面 积 为 20~100 cm2/mL，对污染物有较强的吸附能力。
4. 污泥膨胀 污泥膨胀(sludge bulking): 指活性污泥密度很低而沉 淀缓慢的现象。
(1) 污泥膨胀特征 丝状菌性污泥膨胀(filamentous bulking): 在活性污泥中， 丝状菌生长过快，污泥以丝状菌为主，丝状菌与非丝状菌 比例失调，絮体变得松散，沉淀性能恶化，污泥体积膨胀。
内源呼吸(endogenous respiration): 指微生物氧化分解体 内贮存的有机物质或细胞物质来获得维持生命所需的能量的 过程。
稳定化过程: 指通过生物反应将有机污染物矿化为简单且稳 定的无机物的过程。
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若把有机污染物去除量（ΔBOD）看成活性污泥吸附量 (ΔBOD)1与生物转化稳定量(ΔBOD)2之和，则在前30分钟所 去除的BOD中（82%），稳定量占12%，吸附量占70%，即 以吸附为主。到24小时，BOD去除率高达95%，其中稳定量 升到80%，吸附量降至15%，即以稳定为主。
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（4）回流与排泥
为了保证处理系统稳定运行，曝气池内应当维持足量的 活性污泥，需将部分从二沉池分离的活性污泥回流到曝气池 内。另外，为了保证曝气池内活性污泥量的相对恒定，也需 将部分剩余活性污泥（excessive activated sludge）排出 处理系统。
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第十二章 微生物与环境工程
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第十二章 微生物与环境工程
第一节 废水生物处理 一、废水生物处理类型 二、废水好氧生物处理 三、废水厌氧生物处理 四、废水生物脱氮 五、废水生物除磷
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第十二章 微生物与环境工程
第二节 废气生物处理 一、生物除臭原理 二、生物除臭技术
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环境微生物学 PPT课件
或转化、微生物活动对环境的影响等，此即污染微生态学
研究内容。 （3）在治理污染的人工构筑系统中微生物的作用与应用，
此即环境工程微生物学的主要内容。
（4）在环境监测中的应用，此即环境微生物监测技术。
（三）环境微生物学学科特点
1、以微生物学为基础，与微生物生态学联系紧密。 2、是实用性极强的独立学科。与发酵微生物、工
五 环境微生物学及其研究内容
（一）环境微生物学概念
环境微生物学是由普通微生物学发展起来的环境 科学和环境工程相结合的一门理论基础学科。
以普通微生物学为基础，在研究微生物一般规律 的同时，着重微生物和环境之间相互作用的规律、 微生物活动对环境和人类产生的影响以及在环境污染 控制工程中有关微生物学原理的研究。
非细胞结构的病毒、类病毒、拟病毒等； 细胞结构的：
①属于原核生物的细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体等 ；
②属于真核生物的酵母菌、霉菌、蕈菌、单细胞藻类、原 生动物等。
脊髓灰质炎病毒
H1N1病毒
我们生活中的微生物
土壤 水体 空气 极端环境 皮肤 肠道 •••••• 土壤：细菌数亿/g
人口腔中的微生物
教学安排
54 学时，3学分
成绩评定
平时成绩 30% 期中考试成绩 20% 期末考试 50%
主要参考教材: 殷士学主编. 环境微生物学. 北京: 机械工业出版社, 2006
参考书目: 1. 乐毅全,王世芬主编.环境微生物学.北京:化学工
业出版社,2005 2. 和文祥,洪坚平主编.环境微生物学. 北京:中国农
我国环境微生物学的兴起与发展
我国环境微生物学科研起始于20世纪70年代。
目前研究的成果：
1、中科院微生物研究所在70年代初分离筛选有效 微生物，成功处理氯丁橡胶、腈纶、TNT炸药等工 业废水。华东师范大学研究球衣菌处理生活污水及 光合细菌处理豆制品废水。
研究内容。 （3）在治理污染的人工构筑系统中微生物的作用与应用，
此即环境工程微生物学的主要内容。
（4）在环境监测中的应用，此即环境微生物监测技术。
（三）环境微生物学学科特点
1、以微生物学为基础，与微生物生态学联系紧密。 2、是实用性极强的独立学科。与发酵微生物、工
五 环境微生物学及其研究内容
（一）环境微生物学概念
环境微生物学是由普通微生物学发展起来的环境 科学和环境工程相结合的一门理论基础学科。
以普通微生物学为基础，在研究微生物一般规律 的同时，着重微生物和环境之间相互作用的规律、 微生物活动对环境和人类产生的影响以及在环境污染 控制工程中有关微生物学原理的研究。
非细胞结构的病毒、类病毒、拟病毒等； 细胞结构的：
①属于原核生物的细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体等 ；
②属于真核生物的酵母菌、霉菌、蕈菌、单细胞藻类、原 生动物等。
脊髓灰质炎病毒
H1N1病毒
我们生活中的微生物
土壤 水体 空气 极端环境 皮肤 肠道 •••••• 土壤：细菌数亿/g
人口腔中的微生物
教学安排
54 学时，3学分
成绩评定
平时成绩 30% 期中考试成绩 20% 期末考试 50%
主要参考教材: 殷士学主编. 环境微生物学. 北京: 机械工业出版社, 2006
参考书目: 1. 乐毅全,王世芬主编.环境微生物学.北京:化学工
业出版社,2005 2. 和文祥,洪坚平主编.环境微生物学. 北京:中国农
我国环境微生物学的兴起与发展
我国环境微生物学科研起始于20世纪70年代。
目前研究的成果：
1、中科院微生物研究所在70年代初分离筛选有效 微生物，成功处理氯丁橡胶、腈纶、TNT炸药等工 业废水。华东师范大学研究球衣菌处理生活污水及 光合细菌处理豆制品废水。
《环境工程微生物学》PPT演示课件
亿人口，比死亡最惨重的第二次世界大战（约死 亡1.1亿）还多！
5
细菌化石
6
（二）人类揭开微生物世界奥秘的 历史
• 1．史前期 史前期是指人类还未见到微生物 个体尤其是细菌细胞前的一段漫长的历史 时期，大约在距今8000年前一直至公元 1676年间。当时的人类虽未见到微生物的 个体，却自发地与微生物频繁地打交道， 并凭自己的经验在实践中开展利用有益微 生物和防治有害微生物的活动。 酵母菌是人类最古老的家养生物之一
11
• 本时期的代表人物主要是法国的巴斯德 （L.Pasteur，1822～1895）和德国的科赫 （R.Koch，1843～1910），他们可分别称 为微生物学的奠基人和细菌学的奠基人。
12
• 巴斯德学派的主要贡献是提出了生命只能 来自生命的胚种学说，并认为只有活的微 生物才是传染病、发酵和腐败的真正原因， 再加上消毒灭菌等一系列方法的建立，就 为微生物学的发展奠定了坚实的基础。
1
二、发展史：
• （一）一个未知的世界 （1）个体微小 一般地说，人眼对小于1mm
的物体就看不清楚了，而微生物的大小多 数是在几μm至几十μm范围内，因此就无法 发现或辨认它们。
2
• （2）外貌不显 微生物的个体（细胞）虽看 不见，但是由无数个体组成的群体（菌落 或菌苔）却是可见的。然而，各种微生物 群体的外形往往平淡无奇、不甚显目，因 此，对其作用就极易忽略。
13
• 科赫学派的重要业绩主要有三个方面： ①建立了研究微生物的一系列重要方法，尤其在分离微生 物纯种方面，他们把早年在马铃薯块上的固体培养技术改 进为明胶平板培养技术（1881），并进而提高到琼脂平板 培养技术（1882）。在1881年前后，科赫及其助手们还 创立了许多显微镜技术，包括细菌鞭毛染色在内的许多染 色方法、悬滴培养法以及显微摄影技术。 ②利用平板分离方法寻找并分离到多种传染病的病原菌， 例如炭疽病菌（1877）、结核杆菌（1882）、链球菌 （1882）和霍乱弧菌（1883）等。 ③在理论上，科赫于1884年提出了科赫法则，其主要内容 为：病原微生物总是在患传染病的动物中发现而不存在于 健康个体中；这一微生物可以离开动物体，并被培养为纯 种培养物；这种纯培养物接种到敏感动物体后，应当出现 特有的病症；该微生物可以从患病的实验动物中重新分离 出来，并可在实验室中再次培养，此后它仍然应该与原始 病原微生物相同。
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细菌化石
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（二）人类揭开微生物世界奥秘的 历史
• 1．史前期 史前期是指人类还未见到微生物 个体尤其是细菌细胞前的一段漫长的历史 时期，大约在距今8000年前一直至公元 1676年间。当时的人类虽未见到微生物的 个体，却自发地与微生物频繁地打交道， 并凭自己的经验在实践中开展利用有益微 生物和防治有害微生物的活动。 酵母菌是人类最古老的家养生物之一
11
• 本时期的代表人物主要是法国的巴斯德 （L.Pasteur，1822～1895）和德国的科赫 （R.Koch，1843～1910），他们可分别称 为微生物学的奠基人和细菌学的奠基人。
12
• 巴斯德学派的主要贡献是提出了生命只能 来自生命的胚种学说，并认为只有活的微 生物才是传染病、发酵和腐败的真正原因， 再加上消毒灭菌等一系列方法的建立，就 为微生物学的发展奠定了坚实的基础。
1
二、发展史：
• （一）一个未知的世界 （1）个体微小 一般地说，人眼对小于1mm
的物体就看不清楚了，而微生物的大小多 数是在几μm至几十μm范围内，因此就无法 发现或辨认它们。
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• （2）外貌不显 微生物的个体（细胞）虽看 不见，但是由无数个体组成的群体（菌落 或菌苔）却是可见的。然而，各种微生物 群体的外形往往平淡无奇、不甚显目，因 此，对其作用就极易忽略。
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• 科赫学派的重要业绩主要有三个方面： ①建立了研究微生物的一系列重要方法，尤其在分离微生 物纯种方面，他们把早年在马铃薯块上的固体培养技术改 进为明胶平板培养技术（1881），并进而提高到琼脂平板 培养技术（1882）。在1881年前后，科赫及其助手们还 创立了许多显微镜技术，包括细菌鞭毛染色在内的许多染 色方法、悬滴培养法以及显微摄影技术。 ②利用平板分离方法寻找并分离到多种传染病的病原菌， 例如炭疽病菌（1877）、结核杆菌（1882）、链球菌 （1882）和霍乱弧菌（1883）等。 ③在理论上，科赫于1884年提出了科赫法则，其主要内容 为：病原微生物总是在患传染病的动物中发现而不存在于 健康个体中；这一微生物可以离开动物体，并被培养为纯 种培养物；这种纯培养物接种到敏感动物体后，应当出现 特有的病症；该微生物可以从患病的实验动物中重新分离 出来，并可在实验室中再次培养，此后它仍然应该与原始 病原微生物相同。
环境工程微生物学课件
自然界中氮素蕴藏量丰富，以三种形态存在：分 子氮N2，占大气的78%；有机氮化合物；无机 氮化合物（氨氮和硝氮）。尽管分子氮和有机氮 含量多，但植物不能直接利用，只能利用无机氮。 微生物、植物和动物三者的协同作用下将三种形 态的氮相互转化，构成氮循环，其中微生物起着 重要作用。
自然界的氮素循环是各种元素循环的中心，这是 由于氮元素在整个生物界中所处的重要地位所决 定的。微生物又是整个氮素循环的中心，尤其是 一些固氮微生物更可称作开辟整个生物圈氮素营 养源的“先锋队”。
人工湿地中微生 物与水生植物净 化污水的作用
微污染水源水 预处理中的 微生物学原理
饮用水的消毒与其 微生物学效应
污废水 深度处理
❖ 环境问题是目前全球面临的四大难题之一， 将现代生物技术和环境工程技术有机结合是一种 经济效益和环境效益俱佳的、解决复杂环境污染 问题的最有效手段。
❖ 1 传统的环境生物技术，即以废物的生物处理及 其在新理论和新技术支撑下的强化处理工艺；氧 化塘、人工湿地和农业生态工程等。
LOGO
环境生态工程中的微生物作用
环境与环境工程面临的问题，可持续发展与微生物
❖ ❖ 随着人类的生活水平日益提高,相应产生越来越多的城市生活污水、人粪便;有
机固体废物(包括厨余);生活用品废物,如废纸张、废布、废塑料袋等生活垃圾。 集约化的养殖场产生大量禽、畜粪便。
残留有机物还可能引起管道中异养菌孳生。导致饮用水中细菌不达标， 这种水被人饮用会危害人体健康。为此，人们不仅致力于水厂的水处理 工艺改革，探索更有效的处理工艺和技术。同时重视水源水的预处理， 双管齐下，确保饮用水的卫生与安全。
污染土壤与生物修复技术
❖ 土壤对施入其中一定负荷的有机物或有机污染物 具有吸附和生物降解能力，通过各种物理、生化 过程自动分解污染物使土壤恢复到原来水平的净 化过程，称土壤自净。
环境工程微生物基础PPT课件
根据环境微生物的基础研究和应用层次分析，相关工 程所涉及的学科范围可概述如下：
• （1）环境微生物工程的建立和运行均需对有关微
生物进行基础研究，涉及到微生物学、细胞学、生 理学、生物化学、分子生物学和遗传学等；
• （2）环境微生物工程中构建新菌株要涉及到基因
工程、细胞工程、酶工程和分子遗传学等学科；
（3）微生物制剂和污染现场修复工程：将发酵 装臵安故在野外处理现场，源源不断地提供菌体， 用于治理目标水和土壤环境，使环境微生物目标 菌株在净化环境中始终占据优势，这是室内与室 外环境微生物工程相结合的一种方式。但是，大 量的野外环境微生物工程并无发酵耀相随。环境 微生物以菌体的固体或液体的形式，或以微生物 的其他生物制品的形式投放于目标环境之中，达 到清除污染的目的。
• （3）环境微生物工程中污染物的降解转化及监测
评价涉及环境化学、环境生物学、环境地学、环境 卫生学、环境毒理学和环境监测与评价等；
（4）环境微生物工程中对污染物测量和自动化控 制涉及信息科学、电子工程技术、仪器分析和计算 机科学等； （5）应用发酵工程技术使污染物净化和资源化或 建立清洁生产工艺的环境微生物工程要涉及工业微 生物学和化工机械学等； （6）在自然环境中建立环境微生物修复工程要涉 及土壤学、水力学、气象学和生态学等； （7）对环境微生物工程进行预算和评价要涉及经 济学、法律学、环境规划管理和系统工程等。
生物修复(Bioremediation)是近几年兴起的生 物治理技术，它最初的主要目标是利用微生物清 除土壤和水体（包括地下水）中的污染。由于高 新生物技术系统的利用和对其他传统技术的改革 与创新，使得生物修复发展成一项颇具生命力的 产业。环境微生物在生物修复工程中占据中心位 臵。因为生物修复面对的是自然环境，所以其他 因素，包括植物、动物和理化等因素对生物修复 的影响也不可忽视。
《环境工程微生物学》课件
实验室技术与操作
常用实验室技术
微生物分离与培养、鉴定与检测、微生物生态学 研究等。
实验室操作注意事项
如何确保实验室安全，正确处理试剂、垃圾等， 避免污染和误操作。
课程总结
知识掌握
掌握微生物基本概念和环境 工程中的微生物学应用。
实验操作
掌握常用实验室技术和操作 注意事项。
应用案例
了解环境工程中微生物应用 的具体案例，深度理解其应 用价值。
环境工程微生物学
探索微生物的神奇世界，发现它们在环境工程中扮演的重要角色。
课程介绍
1 课程目标
介绍微生物学基础知识，深入探讨其在环境工程中的应用
2 课程内容
• 微生物的基本概念 • 环境工程中的微生物学应用 • 案例研究 • 实验室技术与操作
微生物的基本概念
微生物的定义
微生物领域的重要性
微生物是无法看到的微小生物，包括细菌、真菌、 病毒等。
土壤修复中的微生物应用
4
解和还原等，净化空气质量。
利用微生物降解土壤中的废水处理案例
使用微生物技术处理印染废水，减少了COD和氨氮的排放，同时提高了水质。
废气处理案例
利用微生物处理化工尾气，成功降解了有机物污染物，减少了沉积物产生。
土壤修复案例
在重金属污染地区进行微生物修复，成功修复并保护了当地生态环境。
微生物在土壤形成、营养循环、能源转换和生物 多样性保护方面具有重要作用。
环境工程中的微生物学应用
1
应用领域的概述
微生物在环境工程中的应用领域包括
废水处理中的微生物应用
2
废水处理、废气处理和土壤修复等。
利用微生物净化废水，将有机物转化
为无害的物质。
《环境工程微生物》PPT课件
• 共生
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29
30
青 霉
细菌菌落
此处没有细菌
？
• 提问：青霉菌与其周 围细菌的关系是什么 ？
• 拮抗
•提问：原生动物与细菌 间关系？
•拮抗及偏利互生
31
• 提问：活性污泥 中细菌间的相互 关系是什么？
• 竞争、互生（同 种）等
32
寄生关系
33
• 冬虫夏草，是子囊菌寄 生于鳞翅目幼虫而形成 的。
• 但如数量太多，则是污泥膨胀的 的前兆。
• 提问：为什么？ • 答案：破坏污泥的结构，使污泥
松散而上浮。
• 目前发现的轮虫有252种，活性污泥中 常见的轮虫有转轮虫、玫瑰旋轮虫等 。
玫瑰旋轮虫
12
转轮虫
二、甲壳类动物（非微生物）
• 甲壳动物是鱼类的基本食料。广泛分布于河流、 湖泊和水甲壳，水生浮游生活。
16
颤蚯蚓
（2～4mm)
17
• 摇蚊幼虫(1~10mm)
18
• 蜂蝇幼虫
工业污水处理系 统中较少出现。
19
冠状痘病病毒毒，如天花
非
第六节最大的病病毒毒仅3和0噬0~菌4体50×1 典
70~260nm
• 病毒：非细胞型+专性寄生+微生物
1nm=10 m 噬菌•体寄生在微丝生状物病中毒的,如病毒杆副特状粘称病病噬毒-毒9菌，，体如。
游泳型纤毛 漫游虫多，没有豆形 没有漫游虫，豆形虫、肾
动
虫
虫、肾形虫 形虫多（大于 1 万个/ml）
固着型纤毛
物
虫
多且活跃
畸形，运动迟缓
孢囊
无
有
8
第五节 后 生 动 物
28
29
30
青 霉
细菌菌落
此处没有细菌
？
• 提问：青霉菌与其周 围细菌的关系是什么 ？
• 拮抗
•提问：原生动物与细菌 间关系？
•拮抗及偏利互生
31
• 提问：活性污泥 中细菌间的相互 关系是什么？
• 竞争、互生（同 种）等
32
寄生关系
33
• 冬虫夏草，是子囊菌寄 生于鳞翅目幼虫而形成 的。
• 但如数量太多，则是污泥膨胀的 的前兆。
• 提问：为什么？ • 答案：破坏污泥的结构，使污泥
松散而上浮。
• 目前发现的轮虫有252种，活性污泥中 常见的轮虫有转轮虫、玫瑰旋轮虫等 。
玫瑰旋轮虫
12
转轮虫
二、甲壳类动物（非微生物）
• 甲壳动物是鱼类的基本食料。广泛分布于河流、 湖泊和水甲壳，水生浮游生活。
16
颤蚯蚓
（2～4mm)
17
• 摇蚊幼虫(1~10mm)
18
• 蜂蝇幼虫
工业污水处理系 统中较少出现。
19
冠状痘病病毒毒，如天花
非
第六节最大的病病毒毒仅3和0噬0~菌4体50×1 典
70~260nm
• 病毒：非细胞型+专性寄生+微生物
1nm=10 m 噬菌•体寄生在微丝生状物病中毒的,如病毒杆副特状粘称病病噬毒-毒9菌，，体如。
游泳型纤毛 漫游虫多，没有豆形 没有漫游虫，豆形虫、肾
动
虫
虫、肾形虫 形虫多（大于 1 万个/ml）
固着型纤毛
物
虫
多且活跃
畸形，运动迟缓
孢囊
无
有
8
第五节 后 生 动 物
环境工程微生物学 概述ppt课件
芽孢没有繁殖意义，仅仅是芽孢细菌生活史中的一环， 是细菌的休眠体。
1.1.3.5 鞭毛(flagella)
1. 概念：是一条由细胞质膜上的鞭毛基粒长 出，穿过细胞壁伸向体外的纤细的波浪状 的丝状物。
2. 化学组成 蛋白质，少量的多糖或多肽
3. 分类
① 一端生鞭毛：菌体的一端只生一根鞭毛，如霍乱弧菌
环境工程微生物学
绪 论
0.1 微生物与环境工程
0.1.1 环境工程面临的问题 0.1.2 微生物对人类生存环境的影响 是宝贵的自然资源；是生物多样性的重要成员； 是环境中有机物的主要分解者； 是参与环境污染物综合利用，变废为宝的积极分子； 某些微生物及微生物代谢产物可污染环境，危害人体 健康； 在特定的环境中可产生大量的CO2等温室气体，有可能 有助于大气温室效应。
新细胞的排列方式可作为分类鉴定的依据。
1.1 细菌（bacteria）
1.1.1 细菌的个体形态 单杆菌 2. 杆菌 双杆菌 链杆菌
其排列方式不可作为分类鉴定的依据。
1.1 细菌（bacteria）
1.1.1 细菌的个体形态 弧菌 3. 螺旋菌 螺旋菌
螺距、螺数因菌种而异，可作为分类鉴定依据。
4. 丝状菌
② 两端生鞭毛：菌体两端各具一根鞭毛，如鼠咬热螺旋体 ③ 丛生鞭毛：菌体一端生一束鞭毛，如铜绿假单胞菌；菌体两端
各具一束鞭毛，如红色螺菌
④ 周生鞭毛：周身都有鞭毛，如大肠杆菌 、枯草杆菌等。
根据着生部位、数目和排列，鞭毛可作为细菌分类的依据。
(a) 周生鞭毛 (b) 极生鞭毛 (c) 丛生鞭毛
1.1.4 细菌的培养特征
3. 衣鞘(sheath) —指水生环境中的一些丝状菌体表面的粘 液层或荚膜硬质化，而形成一个透明坚韧 的空壳。
环境微生物学ppt
化学法则需加催化剂和氧化剂等，如次氯 酸盐、过氧化氢、二氧化氯等。
环境微生物学ppt
第6页
4. 污染少 生物处理产物是生物量，很轻易处理。
⑤ 耗能低
生物反应在常温常压下进行，能量来自微 生物利用VOCs成份本身产生能量。
生物处理法消耗动力只是污染气体进入
处理系统时所消耗能量(正压送风或负压 引风)。
环境微生物学ppt
第10页
1．生物滤池
• 生物滤池内固态介质是一些天然材料， 常见固体颗粒有土壤和堆肥，这些材 料为微生物附着和生长提供表面，微 生物能够吸收废气中污染物将其转化 为无害物质。
环境微生物学ppt
第11页
• 微生物滤池适合用于处理肉类加工厂、 动物喂养场、污水处理厂和堆肥厂等 处产生废气。
微生物数量、基质浓度和温度等原因也会 影响供氧。 少数厌氧条件，比如着色菌处理硫化氢， 则需控制无氧条件，以氨气取代反应系统 氧气。
环境微生物学ppt
第42页
5、酸碱度
以中性或微碱性为宜。
废气生物处理中细菌多数适应于中性至微碱 性环境，只有少数种类对酸碱度要求比较特 殊，
比如氧化硫硫杆菌最适pH为2.6~2.8，最 低为pH1.0，最高为pH4.0~6.0。
溶于水中成为液相中分子或离子，这一 过程是物理过程，符合亨利定律。
环境微生物学ppt
第28页
2. 吸着过程
溶于水中污染物被微生物吸附、吸收，污 染物从水中转入微生物体内。作为吸收剂 水被再生复原，继而再用以溶解新废气成 份。
环境微生物学ppt
第29页
3. 生物降解过程
进入微生物细胞污染物作为微生物生命活 动能源或养分被分解和利用，从而使污染 物得以去除。
环境微生物学ppt
第6页
4. 污染少 生物处理产物是生物量，很轻易处理。
⑤ 耗能低
生物反应在常温常压下进行，能量来自微 生物利用VOCs成份本身产生能量。
生物处理法消耗动力只是污染气体进入
处理系统时所消耗能量(正压送风或负压 引风)。
环境微生物学ppt
第10页
1．生物滤池
• 生物滤池内固态介质是一些天然材料， 常见固体颗粒有土壤和堆肥，这些材 料为微生物附着和生长提供表面，微 生物能够吸收废气中污染物将其转化 为无害物质。
环境微生物学ppt
第11页
• 微生物滤池适合用于处理肉类加工厂、 动物喂养场、污水处理厂和堆肥厂等 处产生废气。
微生物数量、基质浓度和温度等原因也会 影响供氧。 少数厌氧条件，比如着色菌处理硫化氢， 则需控制无氧条件，以氨气取代反应系统 氧气。
环境微生物学ppt
第42页
5、酸碱度
以中性或微碱性为宜。
废气生物处理中细菌多数适应于中性至微碱 性环境，只有少数种类对酸碱度要求比较特 殊，
比如氧化硫硫杆菌最适pH为2.6~2.8，最 低为pH1.0，最高为pH4.0~6.0。
溶于水中成为液相中分子或离子，这一 过程是物理过程，符合亨利定律。
环境微生物学ppt
第28页
2. 吸着过程
溶于水中污染物被微生物吸附、吸收，污 染物从水中转入微生物体内。作为吸收剂 水被再生复原，继而再用以溶解新废气成 份。
环境微生物学ppt
第29页
3. 生物降解过程
进入微生物细胞污染物作为微生物生命活 动能源或养分被分解和利用，从而使污染 物得以去除。
环境微生物ppt课件
环境微生物在可持续发展中的作用
生物降解与转化
生物修复
利用微生物的代谢活动， 实现有机污染物的生物 降解和转化，降低环境
污染程度。
通过微生物的作用，促 进土壤和水体的自净能 力，修复受污染的环境。
资源循环利用
利用微生物的发酵、转 化等功能，实现废弃物 的资源化利用，提高资
源利用效率。
新能源开发
发掘产氢、产甲烷等具 有新能源开发潜力的微 生物资源，推动清洁能
污染物对微生物酶活性的影响
与酶活性中心结合，降低酶活性，影响微生物的代 谢过程。
污染物对微生物遗传物质的影响
造成DNA损伤、基因突变等，影响微生物的遗传稳 定性和进化。
微生物在污染治理中的应用
生物修复技术
利用特定微生物或微生物 群落的降解能力，去除或 降低环境中污染物的浓度。
生物处理技术
通过微生物的代谢活动， 将污染物转化为无害或低 毒物质，如废水处理中的 活性污泥法。
环境微生物ppt课件
contents
目录
• 环境微生物概述 • 环境微生物的生理功能 • 环境微生物与污染物的相互作用 • 环境微生物的监测与评价 • 环境微生物资源与利用 • 环境微生物的未来展望
01
环境微生物概述
定义与分类
定义
环境微生物是指存在于自然环境中， 对环境产生直接或间接影响的微生 物群体。
适应性多样性
环境微生物能够适应各种极端环 境，如高温、低温、高盐、高酸
等，展现出强大的生命力。
02
环境微生物的生理功能
物质循环与能量流动
微生物在生态系统中的物质循环
01
通过分解有机物和无机物，将营养物质释放到环境中，供其他
生物利用。
2024版《环境工程微生物学》PPT演示课件
厌氧消化法
在无氧条件下，利用厌氧微生物将有机固体废弃物分解 为甲烷和二氧化碳等气体，实现固体废弃物的能源化利 用。
2024/1/28
11
环境修复与微生物技术应用
1 2
生物修复技术 利用特定微生物的代谢活动，降解或转化环境中 的污染物，如石油烃、多环芳烃等。
生物强化技术 通过向污染环境中投加具有特定功能的微生物或 酶制剂，提高污染物的降解速率和效率。
生物传感器法
利用生物活性物质（如酶、抗体等）作为识别元件，结合换能器将生 物信号转换为电信号进行检测，具有快速、准确、自动化等优点。
2024/1/28
15
环境工程微生物评价指标体系
微生物多样性指数
通过测定环境中微生物的种类、数量 及其分布情况，评价环境的微生物多
样性水平。
微生物群落结构
分析环境中不同种类微生物的组成比 例和相互关系，揭示微生物群落对环
19
实验数据处理与结果分析
2024/1/28
实验数据的记录与处理
强调实验数据记录的重要性，介绍数据处理的基本方法，如平均 值、标准差等统计量的计算。
实验结果的表示与分析
讲解如何绘制图表表示实验结果，如柱状图、折线图等，以及如何 对实验结果进行分析和解释。
实验报告的撰写
提供实验报告撰写的指导，包括报告格式、内容安排、图表插入等 方面的建议。
6
微生物生态与环境关系
微生物在自然界中的分布与生态作用
微生物与环境的相互作用关系
微生物在环境工程中的应用前景
2024/1/28
7
02
环境工程中的微生物应用
2024/1/28
8
废水处理中的微生物作用
01 微生物降解有机物
在无氧条件下，利用厌氧微生物将有机固体废弃物分解 为甲烷和二氧化碳等气体，实现固体废弃物的能源化利 用。
2024/1/28
11
环境修复与微生物技术应用
1 2
生物修复技术 利用特定微生物的代谢活动，降解或转化环境中 的污染物，如石油烃、多环芳烃等。
生物强化技术 通过向污染环境中投加具有特定功能的微生物或 酶制剂，提高污染物的降解速率和效率。
生物传感器法
利用生物活性物质（如酶、抗体等）作为识别元件，结合换能器将生 物信号转换为电信号进行检测，具有快速、准确、自动化等优点。
2024/1/28
15
环境工程微生物评价指标体系
微生物多样性指数
通过测定环境中微生物的种类、数量 及其分布情况，评价环境的微生物多
样性水平。
微生物群落结构
分析环境中不同种类微生物的组成比 例和相互关系，揭示微生物群落对环
19
实验数据处理与结果分析
2024/1/28
实验数据的记录与处理
强调实验数据记录的重要性，介绍数据处理的基本方法，如平均 值、标准差等统计量的计算。
实验结果的表示与分析
讲解如何绘制图表表示实验结果，如柱状图、折线图等，以及如何 对实验结果进行分析和解释。
实验报告的撰写
提供实验报告撰写的指导，包括报告格式、内容安排、图表插入等 方面的建议。
6
微生物生态与环境关系
微生物在自然界中的分布与生态作用
微生物与环境的相互作用关系
微生物在环境工程中的应用前景
2024/1/28
7
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环境工程中的微生物应用
2024/1/28
8
废水处理中的微生物作用
01 微生物降解有机物