第八章微生物在环境工程中的应用.ppt

第八章 微生物在环境工程中的应用 第一节 污（废）水生物处理中的生态系统 一、 种类 根据处理系统中优势微生物种类及溶解氧含量，可分为好氧处理和厌氧处理。 （一） 好氧处理和厌氧处理 低浓度有机废水（COD＜1500mg/L）适合用好氧处理。 高浓度有机废水（COD≥1500mg/L）适宜用厌氧处理。 为什么高浓度有机废水不宜用好氧法？ 有机物浓度过高，好氧生物代谢迅速，水中溶解氧供应不足，好氧生物生长受限，很难保证处理质量，而厌氧生物则没有这种限制。 （二）活性污泥法和生物膜法 根据微生物在构筑物中处于悬浮或固着状态分为活性污泥法和生物膜法。 活性污泥法——模拟水体自净 微生物在系统中呈悬浮状态，与污（废）水接触使之净化的方法。 生物膜法——模拟土壤自净 微生物附着于物体表面上成薄膜状，与污废水接触使之净化的方法。 活性污泥法 —好氧活性污泥法、厌氧活性污泥法 生物膜法 —好氧生物膜法、厌氧生物膜法。 一、好氧活性污泥法 好氧活性污泥法又叫曝气法，最早由英国人于1914年创建而来，经过近100年的发展已成为处理有机废水最主要的方法。 （一） 好氧活性污泥中的微生物群落 活性污泥的形成是一种自然现象（？）。 向一桶含粪便污水中不断通入空气，经一段时间，会产生褐色絮花状的泥粒，显微镜可以看到，污泥里充满了各种各样的微生物，这就是典型的好氧活性污泥。 1. 好氧活性污泥的组成和性质 （1）组成 好氧活性污泥是由好氧微生物和兼性厌氧微生物(少量厌氧微生物)与污(废)水中有机和无机固体物混凝交织在一起，形成的絮状体或称绒粒（floc）。 （2）性质 颜色各异 含水率在99％左右 密度为1.002~1.006 大小为0.02~0.2mm 比表面积为20~100cm2／ml之间 弱酸性(pH约为6.7) 对进水pH变化有一定承受能力。 2．好氧活性污泥中的微生物群落 好氧活性污泥上的微生物是如何分布的？ 中心是起絮凝作用的细菌形成菌胶团，其上生长着其他微生物。 菌胶团？ 在微生物学领域里，习惯将动胶菌属形成的细菌团块称为菌胶团。在水处理工程领域内，则将所有具有荚膜或粘液的絮凝性细菌互相絮凝聚集成的菌胶团块都称为菌胶团。 ①吸附和氧化分解有机物 菌胶团是细菌的存在形式，细菌占到活性污泥中微生物总量的99%, 达107~108个/ml，是生物处理的主力军。菌胶团受到各种因素的影响和破坏，则活性污泥法对有机物去除明显下降，甚至无去除能力。 ②菌胶团对有机物的吸附和分解，为原生动物和微型后生动物提供了良好的生存环境 菌胶团本身为原生动物、微型后生动物提供附着场所；菌胶团中的细菌可以去除毒物、自身作为动物食料。 ③具有指示作用 通过菌胶团的颜色、透明度、数量、颗粒大小及结构的松紧程度可衡量好氧活性污泥的性能。新生菌胶团颜色浅、无色透明、结构紧密，则说明菌胶团生命力旺盛，吸附和氧化能力强，再生能力强。老化的菌胶团，颜色深，结构松散，活性不强，吸附和氧化能力差。 ① 粘性多糖的粘着作用 很多细菌可分泌粘胶状的多糖物质，附着于细胞壁，形成荚膜，荚膜相互间粘着时就会形成一个由许多细菌共有的大荚膜，当细菌进入老龄后，细菌分泌的的粘稠多糖聚合物增多，更加速了细菌大荚膜的增大，这样就形成了菌胶团的雏形。 ② 纤维素性质多糖的勾连作用 将菌胶团置于电子显微镜下观察时发现，在大荚膜增大的同时，在其外侧出现了许多类似于纤维素网状的物质，据分析这些物质的成分也是多糖，如图所示 纤维素从何而来？ 既可能是细菌的分泌物，也可能是粘性多糖的演化产物。他们不但具有粘着性，还具有缠绕勾连的作用，在它们的作用下，各种细菌密布在这些网格状纤维之中，随这些纤维素状多糖的数量不断增加，就形成了真正意义上的菌胶团。 活性污泥菌胶团外的纤维丝电镜照片 菌胶团的生物意义 ①形成了一个稳定的细菌共生体性； 菌胶团吸附的大分子有机物被表层的细菌首先水解吸收，代谢后的产物降解不完全，又作为了下面细菌的食物 另一方面随着颗粒化由表及里，局部的氧浓度逐渐减少，对氧浓度有不同要求的细菌则可以各自找到最适宜的位置 ②增强细菌抵抗环境变化及微型动物捕食的能力 在层层细菌的屏蔽作用下，菌胶团中的微环境要比溶液中稳定的多 菌胶团的颗粒较大，原生动物只能蚕食很少的一部分表层的细菌，从而提高了大多数细菌抵抗微型动物的捕食能力。 ③菌胶团为细菌储备了碳源 菌胶团中的结构多糖，不仅是其骨架，还是细菌的储备碳源。当环境中的营养物匮乏时，这些多糖被细菌作为碳源使用，虽然此时菌胶团逐渐瓦解，但一定程度上延缓了细菌的衰亡。 因此菌胶团的形成是细菌为维护共同利益的共生产物