微生物與環(huán)境課件

微生物在環(huán)境治理中的應(yīng)用本次將介紹以下內(nèi)容：廢水的微生物脫氮除磷固體廢棄物的微生物處理大氣污染物的微生物處理廢水的微生物脫氮除磷

影響微生物脫氮的因素pH值硝化反應(yīng)要耗堿，如果污水中沒(méi)有足夠的堿度，隨著硝化的進(jìn)行，pH值會(huì)急劇下降，而硝化細(xì)菌對(duì)pH十分敏感，硝化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌分別在7.0～7.8和7.7～8.1時(shí)活性最強(qiáng)，在這個(gè)范圍以外，其活性就急劇下降。溫度兩類硝化細(xì)菌的最適溫度在30℃左右。溶解氧硝化過(guò)程的DO一般應(yīng)維持在1.0～2.0mg/L。DO對(duì)反硝化脫氮有抑制作用，但氧的存在對(duì)能進(jìn)行反硝化作用的反硝化菌是有利的，因?yàn)檫@類菌為兼性厭氧菌。故工藝上最好使其交替處于好氧、缺氧的環(huán)境下，所以脫氮反應(yīng)并不要求DO保持在零的狀態(tài)。如在懸浮污泥系統(tǒng)中，缺氧段DO應(yīng)控制在0.5mg/L以下，在膜法系統(tǒng)中，可控制在1.0～2.0mg/L。碳源廢水中所含的有機(jī)碳源：當(dāng)廢水中所含碳（BOD5）與總氮的比值大于3：1時(shí)，無(wú)需外加碳源，即可達(dá)到脫氮目的。外加碳源：當(dāng)廢水中所含碳（BOD5）與總氮的比值小于3：1時(shí)，需外加碳源，多采用甲醇。內(nèi)碳源：內(nèi)碳源指活性污泥微生物死亡、自溶后釋放出來(lái)的有機(jī)碳，也稱二次性基質(zhì)。利用內(nèi)碳源，要求反應(yīng)器的泥齡長(zhǎng)、污泥負(fù)荷低，使微生物處于生長(zhǎng)曲線穩(wěn)定期的后部或衰亡期，反硝化速度極低，為前兩種方法的十分之一左右。利用內(nèi)碳源，可使在廢水碳氮比較低使不必外加碳源也可達(dá)到脫氮目的，并且污泥產(chǎn)率低可減少污泥處理的費(fèi)用。生物脫氮工藝的類型按脫氮所用的碳源內(nèi)碳源外加碳源按細(xì)菌存在的狀態(tài)膜法系統(tǒng)懸浮污泥系統(tǒng)單級(jí)系統(tǒng)（去碳、硝化、反硝化結(jié)合）多級(jí)系統(tǒng)（去碳、硝化、反硝化分隔）微生物除磷微生物除磷原理：厭氧放磷：好氧吸磷：厭氧條件下，積磷菌將體內(nèi)的聚磷分解產(chǎn)生能量一部分能量用于吸收外界可溶性脂肪酸，形成PHB另一部分能量用于生理活動(dòng)需要好氧條件下，PHB分解產(chǎn)生能量一部分能量用于主動(dòng)過(guò)量吸收環(huán)境中的磷，并合成聚磷另一部分能量用于細(xì)胞正常生長(zhǎng)繁殖另一部分能量用于生理活動(dòng)需要另一部分能量用于生理活動(dòng)需要微生物除磷工藝A/O（Anaerobic/Oxic）法A/A/O（Anaerobic/Anoxic/Oxic）法SBR生物除磷法Phoredox法UCT法生物除磷的影響因素（2）硝酸鹽和亞硝酸鹽厭氧區(qū)兩者的存在會(huì)抑制厭氧發(fā)酵而不產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸。溫度pH中性或弱堿性環(huán)境工藝的運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行方式泥齡厭氧區(qū)停留時(shí)間堆肥法（Compost）什么是堆肥法？指依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物有控制地促進(jìn)可被生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過(guò)程。堆肥：堆肥化的產(chǎn)物。根據(jù)處理過(guò)程中起作用的微生物對(duì)氧氣要求的不同，堆肥法可分為：好氧堆肥法厭氧堆肥法好氧堆肥法的微生物學(xué)過(guò)程發(fā)熱階段初期，主要由中溫好氧的細(xì)菌和真菌利用堆肥中的易分解有機(jī)物，釋放熱量，使溫度不斷上升。高溫階段堆肥溫度升至50℃以上進(jìn)入高溫階段，好熱性的微生物逐漸代替了中溫微生物，一些復(fù)雜的有機(jī)物開(kāi)始分解，腐殖質(zhì)逐漸形成。病原性微生物逐漸被高溫殺死。降溫和腐熟保肥階段當(dāng)易分解有機(jī)物大部分被分解以后，剩下的是木質(zhì)素等難分解有機(jī)物和新形成的腐殖質(zhì)，好熱性微生物的活動(dòng)減弱，產(chǎn)熱量下降，溫度逐漸下降，中溫性微生物又成為優(yōu)勢(shì)菌群，殘余物進(jìn)一步分解，腐殖質(zhì)逐漸積累，堆肥進(jìn)入腐熟階段。好氧堆肥的影響因素有機(jī)質(zhì)含量有機(jī)質(zhì)含量含量過(guò)低，產(chǎn)生的熱量不足以維持堆肥所需溫度；有機(jī)質(zhì)含量含量過(guò)高不利于通風(fēng)供氧從而產(chǎn)生厭氧和發(fā)臭。水分水分過(guò)高不利于升溫和通風(fēng)；水分過(guò)低，不能滿足微生物生長(zhǎng)需要，有機(jī)物也不能分解。溫度溫度過(guò)低將大大延長(zhǎng)堆肥時(shí)間；溫度過(guò)高對(duì)微生物產(chǎn)生不利影響。碳氮比碳氮比小，升溫快，但最高溫度較低；碳氮比大，升溫慢，但最高溫度較高。氮磷比堆肥原料的氮磷比一般在75～150之間。pH厭氧堆肥法厭氧堆肥法指在不通氣的條件下，將有機(jī)廢棄物進(jìn)行厭氧發(fā)酵，制成有機(jī)肥料，使固體廢棄物無(wú)害化的過(guò)程。厭氧堆肥過(guò)程的兩個(gè)階段酸性發(fā)酵階段：產(chǎn)酸細(xì)菌分解有機(jī)物，產(chǎn)生有機(jī)酸、醇、二氧化碳、氨、硫化氫等，使pH下降；產(chǎn)氣發(fā)酵階段：主要由產(chǎn)甲烷細(xì)菌分解有機(jī)酸和醇，產(chǎn)生甲烷和二氧化碳，隨著有機(jī)酸的下降，pH迅速上升。厭氧堆肥法特點(diǎn)（與好氧堆肥相比較）堆內(nèi)不設(shè)通氣系統(tǒng)，堆溫低，腐熟及無(wú)害化所需時(shí)間較長(zhǎng)，但方法簡(jiǎn)便、省工，在不急需用肥或勞力緊張的情況下可以采用。衛(wèi)生填埋（SanitaryLandfill）什么是衛(wèi)生填埋法？指將垃圾在填埋場(chǎng)里分層填埋的處理方法。由廢物層（一般厚度2.5～3.0m）和覆土層（一般厚度為0.2～0.3m）構(gòu)成一個(gè)填埋單元，由一系列填埋單元構(gòu)成一個(gè)填埋層，當(dāng)填埋至設(shè)計(jì)高度后再蓋上一層0.9～1.2m的土壤，壓實(shí)后就得到了一個(gè)完整的衛(wèi)生填埋場(chǎng)。覆土層廢物層第二層第一層不透水層夯實(shí)粘土圖6－19衛(wèi)生填埋場(chǎng)示意圖填埋場(chǎng)滲瀝水和氣體收集滲瀝水垃圾分解過(guò)程中產(chǎn)生的液體以及滲出的地下水和滲入的地表水統(tǒng)稱為填埋場(chǎng)滲瀝水。滲瀝水的性質(zhì)主要取決于所埋垃圾的種類，數(shù)量取決于滲瀝水的來(lái)源、填埋場(chǎng)的面積、垃圾狀況和下層土情況等。為防止?jié)B瀝水對(duì)地下水的污染可采取以下措施：在填埋場(chǎng)底部構(gòu)筑不透水層、集水管、集水井、監(jiān)測(cè)井等；對(duì)收集的滲瀝水進(jìn)行生物或物化處理。氣體收集垃圾填埋后，由于微生物的厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生甲烷、二氧化碳、氨、一氧化碳、氫氣、氮?dú)?、硫化氫等氣體。填埋5年后為甲烷發(fā)酵旺盛期，可對(duì)氣體進(jìn)行收集處理后作為能源進(jìn)行利用。厭氧發(fā)酵（消化）厭氧發(fā)酵的原理和過(guò)程固體廢棄物的厭氧發(fā)酵原理同厭氧堆肥，只是類似于高濃度有機(jī)廢水的處理，在水相中進(jìn)行，一般在厭氧發(fā)酵罐（池）中進(jìn)行。厭氧發(fā)酵的影響因素有機(jī)物投入量營(yíng)養(yǎng)粒度發(fā)酵溫度發(fā)酵槽的攪拌厭氧狀態(tài)加溫平均滯留時(shí)間pH的影響煤炭的微生物脫硫細(xì)菌浸出法利用微生物把煤炭中不同類型的硫分解成可溶性鐵鹽和硫酸后濾出煤粉。表面改性法利用細(xì)菌的氧化作用或附著作用改變