第九章第3～4节.ppt

第三节 微生物在自然界循环中的作用 生物地球化学循环 是指生物圈中的各种化学元素，经生物化学作用在生物圈中的转化和运动。 物质循环可归纳为两个方面： 1、生物合成作用 2、矿化作用和分解作用 微生物在碳素循环中的作用 绿色植物和微生物通过光合作用或化能自养作用固定CO2，合成有机碳化物，转化为有机物。 植物和微生物通过呼吸、燃烧或分解作用释放CO2。 微生物以分解作用为主。 微生物在氮素循环中作用 1、自然界中的氮素循环，见图。 2、微生物在氮素循环中的作用 1）固氮作用：分子态氮被还原成氨或其他氮化物的过程。 2）氨化作用：微生物分解含氮有机物产生氨的过程。 3）硝化作用：微生物将氨氧化成硝酸盐的过程 4）同化作用：铵盐和硝酸盐被植物和微生物吸收利用的过程。 5）异化性硝酸盐还原（反硝化作用）：是在无氧或微氧条件下，微生物进行的硝酸盐呼吸。分为发酵性和呼吸性两种。电子受体为硝酸根或亚硝酸根，产物为N2O、N2。 微生物在硫素循环中作用 1、自然界中的硫素循环，见图 2、微生物在硫素循环中的作用 1）脱硫作用：动植物和微生物尸体中的含硫微生物被微生物降解成H2S的过程。 2）硫化作用（硫的氧化作用）：是指硫化氢、元素硫或硫化亚铁等在微生物的利用下被氧化成硫酸的过程。这类细菌称为硫细菌，分为硫磺细菌和硫化细菌。 3）同化作用：由植物和微生物完成，把硫酸盐转变还原态的硫化物，然后固定到蛋白质成分中。 4）反硫化作用：硫酸盐作为末端电子受体在厌氧条件下微生物还原成硫化氢的过程。 第四节 微生物与环境保护 环境污染是指生态系统的结构和机能受到有害物质的影响或破坏，超过了生态系统的自净能力，打破了正常的生态平衡，给人类造成严重危害。 微生物可用于处理污染物 微生物可用于环境监测 一、微生物与污水处理 污水处理的方法有物理法、化学法和生物法。 污水处理按程度可分为一级处理、二级处理和三级处理。一级处理也称为预处理，二级处理称为常规处理，三级处理则称为高级处理 一级处理主要通过格栅等过滤器除去粗固体。 二级处理主要去除可溶性的有机物，方法包括生物方法、化学方法和物理方法。 三级处理主要是除氮、磷和其他无机物，还包括出水的氯化消毒，也有生物、物理、化学方法。 根据处理过程中氧的状况，生物处理可分为好氧处理系统与厌氧处理系统。 (一)好氧生物处理 微生物在有氧条件下，吸附环境中的有机物，并将其氧化分解成无机物，使污水得到净化，同时合成细胞物质。微生物在污水净化过程，以活性污泥和生物膜的主要成分等形式存在。 1．活性污泥法 活性污泥法(activated sludge process)又称曝气法，是利用含有好氧微生物的活性污泥在通气条件下，使污水净化的生物学方法。 活性污泥是指由菌胶团形成菌、原生动物、有机和无机胶体及悬浮物组成的絮状体，在污水处理过程中，它具有很强的吸附、氧化和分解有机物的能力。 活性污泥法的基本工艺流程 2．生物膜法 是以生物膜为净化主体的生物处理法。生物膜是附着在载体表面，以菌胶团为主体所形成的粘膜状物。膜中的微生物相与活性污泥中的基本相同，生物膜的净化原理如图。 生物膜法有生物转盘法和塔式生物滤池法等。 3．氧化塘 自然生态系统中净化污水的一种大面积、敞开式的污水处理池。氧化塘(oxidation pond)是利用细菌和藻类的共生关系来分解有机污染物的一种废水处理法，细菌利用藻类光合作用产生的氧和空气溶解在水中的溶解氧氧化分解塘内有机污染物；藻类利用细菌氧化分解产生的无机物和小分子有机物作为营养源繁殖自身，如此不断循环，使有机物逐渐减少，污水得到净化。过多的细菌和藻体易被微型动物捕食。 (二)厌氧生物处理 厌氧生物处理(anaerobictreatment)是在缺氧条件下，利用厌氧性微生物(包括兼性厌氧微生物)分解污水中有机污染物的方法。又称厌氧消化或厌氧发酵法。因为发酵产物产生甲烷，又称甲烷发酵。污水厌氧发酵是一个极为复杂的生态系统。此法既能消除环境污染，又能开发生物能源，所以倍受人们重视。 厌氧消化器的一般构造见图。 (三)氮、磷去除技术 1、氮去除 生物脱氮的代表工艺流程是缺氧—好氧(A-O)系统。废水中的氮化物在厌氧池、好氧池中发生氨化作用，在好氧池中发生硝化作用，回流混合液把大量硝酸盐带回厌氧池进行反硝化作用，氮化物被转化成N2O和N2，从而挥发到空气中，达到脱氮的目的。 进水 缺氧 好氧 沉淀 出水 污泥回流 硝化液回流 剩余污泥 A/O法工艺流程示意图