水處理與微生物

水處理與微生物緒論好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(dòng)物緒論微生物的定義：所有形體微小單細(xì)胞的，或個(gè)體結(jié)構(gòu)較為簡單的多細(xì)胞，甚至無細(xì)胞結(jié)構(gòu)的，必須借助光學(xué)顯微鏡甚至電子顯微鏡才能觀察到的低等生物的通稱。微生物的分類：1、原核微生物——由原核細(xì)胞構(gòu)成的微生物。包括細(xì)菌、放線菌、鞘細(xì)菌、滑動(dòng)細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌、光合細(xì)菌。2、真核微生物——由真核細(xì)胞構(gòu)成的微生物。包括真菌、藻類、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物。3、病毒——不具備細(xì)胞結(jié)構(gòu)。原核細(xì)胞：凡是細(xì)胞核發(fā)育不完全，僅有一個(gè)核物質(zhì)高度集中的核區(qū)（叫擬核結(jié)構(gòu)），不具核膜，核物質(zhì)裸露，與細(xì)胞質(zhì)沒有明顯的界限，沒有分化的特異細(xì)胞器，只有膜體系的不規(guī)則泡沫結(jié)構(gòu)，不進(jìn)行有絲分裂的細(xì)胞。真核細(xì)胞：凡是具有發(fā)育完好的細(xì)胞核，有核膜（使細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)具有明顯的界限），有高度分化的特異細(xì)胞器（如線粒體、葉綠體、高爾基體等），進(jìn)行有絲分裂的細(xì)胞。微生物的特點(diǎn)：1、個(gè)體微小、分布廣泛2、種類繁多、代謝旺盛3、繁殖快速、易于培養(yǎng)4、容易變異、利于應(yīng)用微生物在給水排水工程中的作用：1、給水：評(píng)價(jià)給水水質(zhì)的一個(gè)重要內(nèi)容就是水的衛(wèi)生細(xì)菌學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。水的病原微生物主要的傳播媒介，所以給水工作者都應(yīng)具備水的衛(wèi)生細(xì)菌學(xué)知識(shí)，了解水中病原微生物的生長及傳播規(guī)律，進(jìn)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。水中往往存在致突變污染物，這些物質(zhì)可以利用微生物檢測出來。同時(shí)，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(jī)物；利用微生物生產(chǎn)生物絮凝劑，取代無機(jī)和有機(jī)絮凝劑，以進(jìn)一步提高飲用水水質(zhì)。2、排水：排水工程主要是對(duì)廢水進(jìn)行處理，去除廢水中的各種污染物，達(dá)到無害化的目的。廢水處理有物理、化學(xué)、生物等多種方法，其中生物處理法占有很重要的地位。由于生物處理法具有高效、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，因此被普遍采用。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(shí)際處理中，可以根據(jù)被處理的廢水性質(zhì)以及各種處理法的特點(diǎn)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(fù)技術(shù)中，微生物起著極為重要的作用。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，幾乎包括了微生物的各個(gè)類群，其中屬于原核生物的有細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌，屬于真核生物的有原生動(dòng)物、多細(xì)胞的微型動(dòng)物、酵母菌、絲狀細(xì)菌以及單細(xì)菌藻類等，此外，還有病毒和立克次氏體。在多數(shù)情況下，主要微生物類群是細(xì)菌，特別是異養(yǎng)型細(xì)菌占優(yōu)勢。一、活性污泥關(guān)于活性污泥中細(xì)菌的種類和各類細(xì)菌的數(shù)目，曾有過很多報(bào)道，但研究的結(jié)果往往詫異很大。其中一個(gè)很重要的原因就是因?yàn)榛钚晕勰嘀械募?xì)菌都包埋在絮凝體內(nèi)，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(xì)菌存在的問題。從目前所報(bào)導(dǎo)的資料來看，活性污泥中的主要菌群有：假單胞桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、無色桿菌屬、微桿菌屬、黃桿菌屬、動(dòng)膠菌屬、芽孢桿菌屬、節(jié)桿菌屬、不動(dòng)細(xì)菌屬、微球菌屬、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(xì)菌屬、短桿菌屬、亞硝化單胞菌屬、蛭弧菌屬、糞大腸菌屬、貝式硫菌屬、柄細(xì)菌屬、噬纖維菌屬等。不少學(xué)者對(duì)活性污泥中細(xì)菌數(shù)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，曝氣池中活性污泥不但細(xì)菌種類多，數(shù)量也非常巨大，細(xì)菌總數(shù)大約有108~1010個(gè)/mL。干污泥中細(xì)菌數(shù)量可達(dá)1010個(gè)/g?；钚晕勰嘀械臈U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(xì)菌形成的菌膠團(tuán)形狀不一樣，外界環(huán)境條件也影響形成菌膠團(tuán)的形狀。菌膠團(tuán)革蘭氏染色法：先用堿性染料結(jié)晶紫染色，再加碘液媒染，然后用酒精脫色，最后以復(fù)染液（沙黃或蕃紅）復(fù)染。凡是能夠固定結(jié)晶紫與碘的復(fù)合物而不被酒精脫色者，仍呈紫色，稱為革蘭氏陽性（G+）細(xì)菌；凡能被酒精脫色，經(jīng)復(fù)染著色，菌體呈紅色，稱為革蘭氏陰性（G—）細(xì)菌。二、生物膜生物膜中的細(xì)菌種群與活性污泥的較相似，但真菌種群數(shù)量大增，這是由于當(dāng)采用活性污泥法處理某些工業(yè)廢水時(shí)，易出現(xiàn)大量絲狀微生物（如真菌、放線菌），因而常采用生物膜法。此外，由于生物膜法運(yùn)行中環(huán)境條件較差，常出現(xiàn)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(duì)某些有機(jī)物的代謝能力高于細(xì)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，霉菌的生物膜厚，且不易脫落，因而在設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理中應(yīng)考慮采取必要的措施。厭氧處理主要微生物類群廢水厭氧處理的微生物類群，無論是從種類和數(shù)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(xì)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)酵一開始可能有好氧細(xì)菌存在，這些細(xì)菌主要是從廢水中帶進(jìn)處理裝置的，在處理裝置中能生活一段時(shí)間，當(dāng)氧氣用完后很快會(huì)死亡。隨后兼性好氧菌又活躍起來，主要有：產(chǎn)黃纖維單胞菌、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。由于這些兼性好氧菌的活動(dòng)，造成揮發(fā)酸的積累，同時(shí)處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(chǎn)物乙酸、乙醇、甲醇、CO2，合成甲烷。主要專性厭氧菌有：脫硫弧菌屬、硝酸鹽還原細(xì)菌、脫氮硫桿菌、脫氮極毛桿菌、脫硫腸狀菌屬、產(chǎn)甲烷桿菌屬、產(chǎn)甲烷球菌屬、產(chǎn)甲烷八爹球菌屬、產(chǎn)甲烷螺菌屬等。廢水處理中的原生動(dòng)物在活性污泥和生物膜中存在大量的原生動(dòng)物和少數(shù)多細(xì)胞后生動(dòng)物，它們是活性污泥和生物膜的重要組成部分。這些原生動(dòng)物雖然不是廢水生物凈化中的主要力量，但也不可缺少。據(jù)報(bào)導(dǎo)，活性污泥和生物膜中的大約有228種原生動(dòng)物，以纖毛綱占絕對(duì)優(yōu)勢。由于原生動(dòng)物的形態(tài)和生理上的特點(diǎn)，因此在廢水處理中起著非常重要的作用。一、廢水處理中主要原生動(dòng)物類群在廢水生化處理中存在著種類繁多、數(shù)量很大的原生動(dòng)物類群。但原生動(dòng)物隨著不同的水質(zhì)、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(dòng)物比較見表格。由表可知，生物膜中原生動(dòng)物種群比活性污泥中多。二、原生動(dòng)物在廢水處理中的作用1、促進(jìn)菌膠團(tuán)絮凝作用菌膠團(tuán)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