水處理與微生物

1、水處理與微生物水處理與微生物緒論緒論好氧處理主要微生物類群好氧處理主要微生物類群厭氧處理主要微生物類群厭氧處理主要微生物類群廢水處理中的原生動物廢水處理中的原生動物緒論緒論微生物的微生物的定義定義：所有形體微小單細胞的，或個體結構所有形體微小單細胞的，或個體結構較為簡單的多細胞，甚至無細胞結構較為簡單的多細胞，甚至無細胞結構的，必須借助光學顯微鏡甚至電子顯的，必須借助光學顯微鏡甚至電子顯微鏡才能觀察到的低等生物的通稱。微鏡才能觀察到的低等生物的通稱。微生物的微生物的分類分類：1 1、原核微生物、原核微生物由原核細胞構成的微生物。由原核細胞構成的微生物。 包括細菌、放線菌、鞘細菌、滑動細包括細菌

2、、放線菌、鞘細菌、滑動細菌、藍細菌、光合細菌。菌、藍細菌、光合細菌。2 2、真核微生物、真核微生物由真核細胞構成的微生物。由真核細胞構成的微生物。 包括真菌、藻類、原生動物、后生動包括真菌、藻類、原生動物、后生動物。物。3 3、病毒、病毒不具備細胞結構。不具備細胞結構。原核細胞原核細胞：凡是細胞核發(fā)育不完全，僅有一個：凡是細胞核發(fā)育不完全，僅有一個核物質高度集中的核區(qū)（叫擬核結構），不具核物質高度集中的核區(qū)（叫擬核結構），不具核膜，核物質裸露，與細胞質沒有明顯的界限，核膜，核物質裸露，與細胞質沒有明顯的界限，沒有分化的特異細胞器，只有膜體系的不規(guī)則沒有分化的特異細胞器，只有膜體系的不規(guī)則泡沫結

3、構，不進行有絲分裂的細胞。泡沫結構，不進行有絲分裂的細胞。真核細胞真核細胞：凡是具有發(fā)育完好的細胞核，有核：凡是具有發(fā)育完好的細胞核，有核膜（使細胞核與細胞質具有明顯的界限），有膜（使細胞核與細胞質具有明顯的界限），有高度分化的特異細胞器（如線粒體、葉綠體、高度分化的特異細胞器（如線粒體、葉綠體、高爾基體等），進行有絲分裂的細胞。高爾基體等），進行有絲分裂的細胞。微生物的微生物的特點特點：1 1、個體微小、分布廣泛、個體微小、分布廣泛2 2、種類繁多、代謝旺盛、種類繁多、代謝旺盛3 3、繁殖快速、易于培養(yǎng)、繁殖快速、易于培養(yǎng)4 4、容易變異、利于應用、容易變異、利于應用微生物在給水排水工程中的

4、作用：微生物在給水排水工程中的作用：1 1、給水：、給水：評價給水水質的一個重要內容就是水的衛(wèi)生評價給水水質的一個重要內容就是水的衛(wèi)生細菌學標準。水的病原微生物主要的傳播媒細菌學標準。水的病原微生物主要的傳播媒介，所以給水工作者都應具備水的衛(wèi)生細菌介，所以給水工作者都應具備水的衛(wèi)生細菌學知識，了解水中病原微生物的生長及傳播學知識，了解水中病原微生物的生長及傳播規(guī)律，進而掌握消毒和殺菌的方法，以保證規(guī)律，進而掌握消毒和殺菌的方法，以保證飲水衛(wèi)生，防止疾病蔓延。水中往往存在致飲水衛(wèi)生，防止疾病蔓延。水中往往存在致突變污染物，這些物質可以利用微生物檢測突變污染物，這些物質可以利用微生物檢測出來。同時

5、，可利用工程菌形成固定化生物出來。同時，可利用工程菌形成固定化生物活性炭，來消除水中的微量有機物；利用微活性炭，來消除水中的微量有機物；利用微生物生產生物絮凝劑，取代無機和有機絮凝生物生產生物絮凝劑，取代無機和有機絮凝劑，以進一步提高飲用水水質。劑，以進一步提高飲用水水質。2 2、排水：、排水：排水工程主要是對廢水進行處理，去除廢水排水工程主要是對廢水進行處理，去除廢水中的各種污染物，達到無害化的目的。廢水中的各種污染物，達到無害化的目的。廢水處理有物理、化學、生物等多種方法，其中處理有物理、化學、生物等多種方法，其中生物處理法占有很重要的地位。由于生物處生物處理法占有很重要的地位。由于生物處

6、理法具有高效、經濟等優(yōu)點，因此被普遍采理法具有高效、經濟等優(yōu)點，因此被普遍采用。生物處理法主要包括活性污泥法、生物用。生物處理法主要包括活性污泥法、生物膜法、自然處理法、厭氧消化法等。在實際膜法、自然處理法、厭氧消化法等。在實際處理中，可以根據被處理的廢水性質以及各處理中，可以根據被處理的廢水性質以及各種處理法的特點來選擇較為適宜的組合式處種處理法的特點來選擇較為適宜的組合式處理工藝。另外，在受污染水體的生物修復技理工藝。另外，在受污染水體的生物修復技術中，微生物起著極為重要的作用。術中，微生物起著極為重要的作用。好氧處理主要微生物類群好氧處理主要微生物類群活性污泥和生物膜中存在的微生物，幾乎

7、包括活性污泥和生物膜中存在的微生物，幾乎包括了微生物的各個類群，其中屬于原核生物的有了微生物的各個類群，其中屬于原核生物的有細菌、放線菌、藍細菌，屬于真核生物的有原細菌、放線菌、藍細菌，屬于真核生物的有原生動物、多細胞的微型動物、酵母菌、絲狀細生動物、多細胞的微型動物、酵母菌、絲狀細菌以及單細菌藻類等，此外，還有病毒和立克菌以及單細菌藻類等，此外，還有病毒和立克次氏體。在多數情況下，主要微生物類群是細次氏體。在多數情況下，主要微生物類群是細菌，特別是菌，特別是異養(yǎng)型細菌異養(yǎng)型細菌占優(yōu)勢。占優(yōu)勢。一、活性污泥關于活性污泥中細菌的種類和各類細菌的數目，關于活性污泥中細菌的種類和各類細菌的數目，曾有

8、過很多報道，但研究的結果往往詫異很大。曾有過很多報道，但研究的結果往往詫異很大。其中一個很重要的原因就是因為活性污泥中的其中一個很重要的原因就是因為活性污泥中的細菌都包埋在絮凝體內，所以，存在著如何把細菌都包埋在絮凝體內，所以，存在著如何把活性污泥中的凝絮體解離，全部以游離細菌存活性污泥中的凝絮體解離，全部以游離細菌存在的問題。在的問題。從目前所報導的資料來看，活性污泥中的主要從目前所報導的資料來看，活性污泥中的主要菌群有：假單胞桿菌屬、產堿桿菌屬、無色桿菌群有：假單胞桿菌屬、產堿桿菌屬、無色桿菌屬、微桿菌屬、黃桿菌屬、動膠菌屬、芽孢菌屬、微桿菌屬、黃桿菌屬、動膠菌屬、芽孢桿菌屬、節(jié)桿菌屬、不

9、動細菌屬、微球菌屬、桿菌屬、節(jié)桿菌屬、不動細菌屬、微球菌屬、氣桿菌屬、棒狀桿菌屬、叢毛單胞菌屬、桿菌氣桿菌屬、棒狀桿菌屬、叢毛單胞菌屬、桿菌屬、諾卡式菌屬、球衣細菌屬、短桿菌屬、亞屬、諾卡式菌屬、球衣細菌屬、短桿菌屬、亞硝化單胞菌屬、蛭弧菌屬、糞大腸菌屬、貝式硝化單胞菌屬、蛭弧菌屬、糞大腸菌屬、貝式硫菌屬、柄細菌屬、噬纖維菌屬等。硫菌屬、柄細菌屬、噬纖維菌屬等。不少學者對活性污泥中細菌數量進行了統(tǒng)計，不少學者對活性污泥中細菌數量進行了統(tǒng)計，曝氣池中活性污泥不但細菌種類多，數量也非曝氣池中活性污泥不但細菌種類多，數量也非常巨大，細菌總數大約有常巨大，細菌總數大約有10108 810101010個

10、個/mL/mL。干污。干污泥中細菌數量可達泥中細菌數量可達10101010個個/g/g?；钚晕勰嘀械臈U。活性污泥中的桿菌多于球菌，革蘭氏陰性桿菌多于革蘭氏陽性菌多于球菌，革蘭氏陰性桿菌多于革蘭氏陽性桿菌。不同種類的細菌形成的菌膠團形狀不一桿菌。不同種類的細菌形成的菌膠團形狀不一樣，外界環(huán)境條件也影響形成菌膠團的形狀。樣，外界環(huán)境條件也影響形成菌膠團的形狀。菌膠團革蘭氏染色法革蘭氏染色法：先用堿性染料結晶紫染色，再：先用堿性染料結晶紫染色，再加碘液媒染，然后用酒精脫色，最后以復染液加碘液媒染，然后用酒精脫色，最后以復染液（沙黃或蕃紅）復染。（沙黃或蕃紅）復染。凡是能夠固定結晶紫與碘的復合物而不被

11、酒精凡是能夠固定結晶紫與碘的復合物而不被酒精脫色者，仍呈紫色，稱為脫色者，仍呈紫色，稱為革蘭氏陽性革蘭氏陽性（G G+ +）細）細菌；凡能被酒精脫色，經復染著色，菌體呈紅菌；凡能被酒精脫色，經復染著色，菌體呈紅色，稱為色，稱為革蘭氏陰性革蘭氏陰性（G G）細菌。）細菌。二、生物膜生物膜中的細菌種群與活性污泥的較相似，但生物膜中的細菌種群與活性污泥的較相似，但真菌種群數量大增，這是由于當采用活性污泥真菌種群數量大增，這是由于當采用活性污泥法處理某些工業(yè)廢水時，易出現大量絲狀微生法處理某些工業(yè)廢水時，易出現大量絲狀微生物（如真菌、放線菌），因而常采用生物膜法。物（如真菌、放線菌），因而常采用生物膜

12、法。此外，由于生物膜法運行中環(huán)境條件較差，常此外，由于生物膜法運行中環(huán)境條件較差，常出現缺氧條件，因而也促使了真菌的大量繁殖。出現缺氧條件，因而也促使了真菌的大量繁殖。盡管如此，由于真菌對某些有機物的代謝能力盡管如此，由于真菌對某些有機物的代謝能力高于細菌，因而利用存在大量真菌的生物膜法高于細菌，因而利用存在大量真菌的生物膜法是有一定優(yōu)越性的。值得提出的是，霉菌的生是有一定優(yōu)越性的。值得提出的是，霉菌的生物膜厚，且不易脫落，因而在設計和運行管理物膜厚，且不易脫落，因而在設計和運行管理中應考慮采取必要的措施。中應考慮采取必要的措施。厭氧處理主要微生物類群厭氧處理主要微生物類群廢水厭氧處理的微生物

13、類群，無論是從種類和廢水厭氧處理的微生物類群，無論是從種類和數量上都不如好氧處理的微生物類群多。在厭數量上都不如好氧處理的微生物類群多。在厭氧處理中微生物類群主要是細菌，分為兩大類，氧處理中微生物類群主要是細菌，分為兩大類，即兼性厭氧菌和專性厭氧菌。在厭氣處理中發(fā)即兼性厭氧菌和專性厭氧菌。在厭氣處理中發(fā)酵一開始可能有好氧細菌存在，這些細菌主要酵一開始可能有好氧細菌存在，這些細菌主要是從廢水中帶進處理裝置的，在處理裝置中能是從廢水中帶進處理裝置的，在處理裝置中能生活一段時間，當氧氣用完后很快會死亡。生活一段時間，當氧氣用完后很快會死亡。隨后兼性好氧菌又活躍起來，主要有：產黃纖隨后兼性好氧菌又活躍

14、起來，主要有：產黃纖維單胞菌、淀粉芽孢梭菌、丙酮丁醇芽孢梭菌、維單胞菌、淀粉芽孢梭菌、丙酮丁醇芽孢梭菌、蠟狀芽孢桿菌、琥珀酸擬桿菌等。由于這些兼蠟狀芽孢桿菌、琥珀酸擬桿菌等。由于這些兼性好氧菌的活動，造成揮發(fā)酸的積累，同時處性好氧菌的活動，造成揮發(fā)酸的積累，同時處理裝置中氧化還原電位降低，專性厭氧菌開始理裝置中氧化還原電位降低，專性厭氧菌開始活躍，它們利用兼性好氧菌的分解產物乙酸、活躍，它們利用兼性好氧菌的分解產物乙酸、乙醇、甲醇、乙醇、甲醇、COCO2 2，合成甲烷。，合成甲烷。主要專性厭氧菌有：脫硫弧菌屬、硝酸鹽還原主要專性厭氧菌有：脫硫弧菌屬、硝酸鹽還原細菌、脫氮硫桿菌、脫氮極毛桿菌、脫

15、硫腸狀細菌、脫氮硫桿菌、脫氮極毛桿菌、脫硫腸狀菌屬、產甲烷桿菌屬、產甲烷球菌屬、產甲烷菌屬、產甲烷桿菌屬、產甲烷球菌屬、產甲烷八爹球菌屬、產甲烷螺菌屬等。八爹球菌屬、產甲烷螺菌屬等。廢水處理中的原生動物廢水處理中的原生動物在活性污泥和生物膜中存在大量的原生動物和在活性污泥和生物膜中存在大量的原生動物和少數多細胞后生動物，它們是活性污泥和生物少數多細胞后生動物，它們是活性污泥和生物膜的重要組成部分。這些原生動物雖然不是廢膜的重要組成部分。這些原生動物雖然不是廢水生物凈化中的主要力量，但也不可缺少。據水生物凈化中的主要力量，但也不可缺少。據報導，活性污泥和生物膜中的大約有報導，活性污泥和生物膜中的

16、大約有228228種原種原生動物，以生動物，以纖毛綱纖毛綱占絕對優(yōu)勢。由于原生動物占絕對優(yōu)勢。由于原生動物的形態(tài)和生理上的特點，因此在廢水處理中起的形態(tài)和生理上的特點，因此在廢水處理中起著非常重要的作用。著非常重要的作用。一、廢水處理中主要原生動物類群在廢水生化處理中存在著種類繁多、數量很大在廢水生化處理中存在著種類繁多、數量很大的原生動物類群。但原生動物隨著不同的水質、的原生動物類群。但原生動物隨著不同的水質、不同季節(jié)和氣候而變化。在活性污泥和生物膜不同季節(jié)和氣候而變化。在活性污泥和生物膜中見到的原生動物比較見表格。中見到的原生動物比較見表格。分分 類類活性污泥活性污泥生物膜生物膜植鞭毛綱植

17、鞭毛綱粗袋鞭蟲粗袋鞭蟲+ + +動鞭毛綱動鞭毛綱尾波豆蟲尾波豆蟲+ +活潑錐滴蟲活潑錐滴蟲+ +根足蟲綱根足蟲綱小變形蟲目小變形蟲目+ + +普通表殼蟲普通表殼蟲+ + +鱗殼蟲屬鱗殼蟲屬+ +分 類活性污泥生物膜纖毛綱纖毛綱有肋盾纖蟲有肋盾纖蟲+ + +溝鐘蟲溝鐘蟲+ + +小口鐘蟲小口鐘蟲+ +卑怯管葉蟲卑怯管葉蟲+ + +集蓋蟲集蓋蟲+ + +白鐘蟲白鐘蟲+ +法帽鐘蟲法帽鐘蟲+ +螅狀獨縮蟲螅狀獨縮蟲+ + +莫氏游仆蟲莫氏游仆蟲+ +溝刺斜管蟲溝刺斜管蟲+ +珍珠映長蟲珍珠映長蟲+ +微盤蓋蟲微盤蓋蟲+ +八條紋鐘蟲八條紋鐘蟲+ +由表可知，生物膜中原生動物種群比活由表可知，生物膜中

18、原生動物種群比活性污泥中多。性污泥中多。二、原生動物在廢水處理中的作用1 1、促進菌膠團絮凝作用、促進菌膠團絮凝作用菌膠團絮凝作用是廢水生化處理中的重要過程，它決菌膠團絮凝作用是廢水生化處理中的重要過程，它決定了廢水生化處理工藝過程的連續(xù)性，并直接影響廢定了廢水生化處理工藝過程的連續(xù)性，并直接影響廢水處理效果和出水水質。水處理效果和出水水質。實驗證明，纖毛蟲有助于活性污泥絮體的形成，可使實驗證明，纖毛蟲有助于活性污泥絮體的形成，可使廢水中廢水中CODCOD、BODBOD5 5值降低，減少出水的渾濁度。纖毛蟲值降低，減少出水的渾濁度。纖毛蟲能分泌粘性物質，促使菌膠團粘連起來，形成較大的能分泌粘性

19、物質，促使菌膠團粘連起來，形成較大的絮凝體。另外，有的纖毛蟲還能分泌粘蛋白，能把絮絮凝體。另外，有的纖毛蟲還能分泌粘蛋白，能把絮凝物再連接起來。凝物再連接起來。2 2、吞噬游離細菌和微小顆粒、吞噬游離細菌和微小顆粒在廢水生化處理中，原生動物能大量吞噬游離細菌在廢水生化處理中，原生動物能大量吞噬游離細菌或微小的有機顆粒和碎片。纖毛蟲對游離細菌的吞或微小的有機顆粒和碎片。纖毛蟲對游離細菌的吞噬能力是十分驚人的，很明顯的起到了澄清水質的噬能力是十分驚人的，很明顯的起到了澄清水質的作用，接種纖毛蟲后，出水水質有明顯的改善。作用，接種纖毛蟲后，出水水質有明顯的改善。原生動物對處理生活廢水去除病原菌的作用

20、也很大，原生動物對處理生活廢水去除病原菌的作用也很大，當曝氣池缺乏原生生物時，大腸桿菌去除率只有當曝氣池缺乏原生生物時，大腸桿菌去除率只有55%55%，有原生動物時，去除率高達有原生動物時，去除率高達85%85% 。3 3、分解代謝廢水中的有機物、分解代謝廢水中的有機物原生動物不僅能吞噬游離細菌和廢水中的有機顆粒，原生動物不僅能吞噬游離細菌和廢水中的有機顆粒，而且也能直接分解代謝一些可溶性的有機物。而且也能直接分解代謝一些可溶性的有機物。4 4、作為指示生物、作為指示生物因為原生動物個體比細菌大，生態(tài)特點也容易在顯因為原生動物個體比細菌大，生態(tài)特點也容易在顯微鏡下觀察，而且不同種類的原生動物都

21、有各自所微鏡下觀察，而且不同種類的原生動物都有各自所需的生境條件，所以哪一類原生動物占優(yōu)勢，也就需的生境條件，所以哪一類原生動物占優(yōu)勢，也就反映出相應的水質狀況；原生動物對環(huán)境條件要求反映出相應的水質狀況；原生動物對環(huán)境條件要求比細菌的苛刻，當水質或工藝參數發(fā)生變化時，原比細菌的苛刻，當水質或工藝參數發(fā)生變化時，原生動物的種群和數量也要發(fā)生變化。生動物的種群和數量也要發(fā)生變化。一般一般規(guī)律規(guī)律是：是：(1) (1) 著生的緣毛目多時，處理效果良好，出水著生的緣毛目多時，處理效果良好，出水BODBOD5 5和濁度低。和濁度低。( (如小口鐘蟲、八鐘蟲、溝鐘蟲、如小口鐘蟲、八鐘蟲、溝鐘蟲、褶鐘蟲、瓶累枝蟲、微盤蓋蟲、獨縮蟲褶鐘蟲、瓶累枝蟲、微盤蓋蟲、獨縮蟲) )這些緣這些緣毛目的種類都固定在絮狀物上，并隨之而翻動，毛目的種類都固定在絮狀物上，并隨之而翻動，其中還夾雜一些爬行的其中還夾雜一些爬行的 棲纖蟲、游仆蟲、尖毛棲纖蟲、游仆蟲、尖毛蟲、卑氣管葉蟲等，這說明優(yōu)質而成熟的活性污蟲、卑氣管葉蟲等，這說明優(yōu)質而成熟的活性污泥。泥。 (2) (2) 小口鐘蟲在生活污水和工業(yè)廢水處理很好時小口鐘蟲在生活污水和工業(yè)廢水處理很好時往往就是優(yōu)勢菌種。往往就是優(yōu)勢菌種。 (3) (3) 如果大量鞭毛蟲出現，而著生的緣毛目很少如果大量鞭毛蟲出現，而著生的緣毛目很少時，表明凈化作用較差。時，表明凈化