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1、关于微生物与环境保护第一页，讲稿共八十三页哦主要内容主要内容微生物对环境的污染微生物对环境的污染微生物在物质循环中的作用微生物在物质循环中的作用合成化合物的生物降解合成化合物的生物降解水体污染的控制水体污染的控制生物修复技术生物修复技术第二页，讲稿共八十三页哦微生物对环境的污染途径微生物对环境的污染途径水体富营养化水体富营养化病原微生物病原微生物微生物代谢物微生物代谢物第三页，讲稿共八十三页哦一、水体富营养化及其控制一、水体富营养化及其控制概念概念成因成因危害危害控制措施控制措施第四页，讲稿共八十三页哦1.水体富营养化定义水体富营养化定义 是指大量的氮、磷等营养物质进入水体，使藻类是指大量的氮
2、、磷等营养物质进入水体，使藻类等浮游生物异常增殖，从而破坏水体生态平衡等浮游生物异常增殖，从而破坏水体生态平衡,导致导致水质恶化的现象。水质恶化的现象。水水体体富富营营养养化化现现象象发发生生在在湖湖泊泊等等内内陆陆水水体体被被称称为为水水华华（又又叫叫水水花花）；发发生生在在海海洋洋被被称称为为赤赤潮潮（又又叫叫红红潮）。潮）。第五页，讲稿共八十三页哦昆明滇池水华昆明滇池水华第六页，讲稿共八十三页哦2 2、我国水体富营养化的发展趋势及现状、我国水体富营养化的发展趋势及现状（1 1）湖泊（水库）湖泊（水库）A A、富营养化呈急剧恶化趋势富营养化呈急剧恶化趋势。70年代后期80年代后期90年代后
3、期至今n富营养富营养27n富营养富营养61n富营养富营养85n中营养中营养69n中营养中营养35n中营养中营养15n贫营养贫营养4n贫营养贫营养4贫营养贫营养0第七页，讲稿共八十三页哦B B、富营养化水体分布面积广泛、富营养化水体分布面积广泛v我国已成为世界上湖泊富营养化最严重的国家之一我国已成为世界上湖泊富营养化最严重的国家之一北部呼伦湖北部呼伦湖南方深圳洪湖南方深圳洪湖西部新疆博斯腾湖西部新疆博斯腾湖昆明滇池昆明滇池东部无锡太湖东部无锡太湖安徽巢湖安徽巢湖第八页，讲稿共八十三页哦A A、赤潮发生的频率越来越快、赤潮发生的频率越来越快（2 2）海洋）海洋2003年全海域共发现赤潮119次，其
4、中，在赤潮监控区内发现赤潮36次。第九页，讲稿共八十三页哦B B、赤潮发生的面积越来越大、赤潮发生的面积越来越大几十平方公里几十平方公里 几百平方公里几百平方公里几千平方公里几千平方公里 上万平方公里上万平方公里 20032003年全海域赤潮累积面年全海域赤潮累积面积达积达1455014550平方公里平方公里 C C、赤潮持续时间越来越长、赤潮持续时间越来越长几天几天 几个星期几个星期几个月几个月 第十页，讲稿共八十三页哦1989年8月-10月黄骅发生严重赤潮，持续时间之长、致灾面积之大是国内罕见的.使沿岸养虾业遭受灭顶之灾。1999年5月15日，上海外滩赤潮1999年7月16日辽东湾夜光虫赤
5、潮2005年6月9日浙江玉环海域发生条带状的赤潮第十一页，讲稿共八十三页哦3.3.水体富营养化的危害水体富营养化的危害产生毒素，威胁人畜生命安全产生毒素，威胁人畜生命安全水质严重恶化，影响水厂供水水质严重恶化，影响水厂供水水生生物大量死亡，经济损失惨重水生生物大量死亡，经济损失惨重湖泊失去旅游观光价值湖泊失去旅游观光价值第十二页，讲稿共八十三页哦1.产生毒素，威胁人畜生命安全产生毒素，威胁人畜生命安全据报道，在富营养化的水体中主要有微囊藻、鱼腥藻、束丝藻、裸甲藻、原甲藻等20多种藻类产生毒素。1986年，福建东山居民食用被裸甲藻污染的花蛤，造成136人中毒，1人死亡。1995年，4月，菲律宾约
6、2万渔民食用了污染麻痹性贝毒的海产品，其中4名儿童死亡。1996年，巴西某血透中心发生一起铜绿微囊藻毒素的水进行血透的医疗事故，使131名病人中毒，其中83人发生胆汁淤积性肝病，44人死于肺衰竭。我国自20世纪60年代至今，据不完全统计，有600余人因误食含有毒贝类而中毒，至少有29人死亡。第十三页，讲稿共八十三页哦2、水质严重恶化，影响水厂供水水质严重恶化，影响水厂供水太湖曾因蓝藻大规模的爆发，致使无锡水厂在1991、1997和2007年5月三度停止供水，引发水荒。市民大批抢购纯净水。第十四页，讲稿共八十三页哦1972年年,汕头港赤潮汕头港赤潮,大量毛蚶死亡大量毛蚶死亡,邻近的潮汕养殖场直邻
7、近的潮汕养殖场直接经济损失接经济损失36万元。万元。1989年年,河北黄骅县海域因赤潮使贝虾减产河北黄骅县海域因赤潮使贝虾减产2000吨吨,损损失过亿元。失过亿元。1998年年,深圳、珠海海域发生赤潮，深圳网箱死鱼深圳、珠海海域发生赤潮，深圳网箱死鱼150吨，损失达吨，损失达2000万元；珠海万山群岛死鱼万元；珠海万山群岛死鱼120吨，黄花吨，黄花鱼苗鱼苗210万尾，损失达万尾，损失达1500多万元。多万元。据统计，我国每年因赤潮带来的经济损失达几亿元之据统计，我国每年因赤潮带来的经济损失达几亿元之多。多。3、水生生物大量死亡，经济损失惨重、水生生物大量死亡，经济损失惨重第十五页，讲稿共八十三
8、页哦4、湖泊失去旅游观光价值湖泊失去旅游观光价值第十六页，讲稿共八十三页哦 水体富营养化的形成和影响因素水体富营养化的形成和影响因素1.1.富营养化的形成富营养化的形成以湖泊为例以湖泊为例富营养富营养沼泽地沼泽地湖泊消亡湖泊消亡自然条件下：自然条件下：几百年或几千年几百年或几千年不可逆不可逆贫营养贫营养人为条件下人为条件下：贫营养贫营养几十年几十年可逆可逆富营养富营养沼泽地沼泽地湖泊消亡湖泊消亡第十七页，讲稿共八十三页哦4.水体富营养化的防治水体富营养化的防治外环境控制外环境控制限制氮磷等营养物质进入限制氮磷等营养物质进入水体水体1.1.控制城市生活污水和工业废水中氮磷的排控制城市生活污水和工
9、业废水中氮磷的排放放（提高处理率，严控直排；对污废水进行深度处理除（提高处理率，严控直排；对污废水进行深度处理除氮磷）氮磷）2.2.对污废水进行深度处理除氮磷。对污废水进行深度处理除氮磷。3.3.提倡使用无磷洗涤剂提倡使用无磷洗涤剂4.4.加强对水产养殖业的管理加强对水产养殖业的管理第十八页，讲稿共八十三页哦内环境控制内环境控制(除内源除内源)去除水体中的氮磷、去除水体中的藻类1.去除水体中的氮磷：工程转移法、种植去除水体中的氮磷：工程转移法、种植高等植物。高等植物。2.2.去除水中藻类去除水中藻类3.生物除藻；化学药剂除藻；机械除藻第十九页，讲稿共八十三页哦二、微生物在自然界物质循环中的作用
10、二、微生物在自然界物质循环中的作用碳素循环碳素循环氮素循环氮素循环硫循环硫循环磷循环磷循环第二十页，讲稿共八十三页哦碳素循环碳素循环第二十一页，讲稿共八十三页哦纤维素的分解途径第二十二页，讲稿共八十三页哦 二、氮素生物循环二、氮素生物循环氮的存在形态氮的存在形态分子态氮：存在于大气中，含量为分子态氮：存在于大气中，含量为78%有机氮化合物：包括蛋白质、核酸、其他含氮化合物有机氮化合物：包括蛋白质、核酸、其他含氮化合物无机氮化合物（氨氮和硝态氮）：无机氮化合物（氨氮和硝态氮）：植物只能利用无机氮，在动植物作用下三态相互转化，植物只能利用无机氮，在动植物作用下三态相互转化，其这生物起主要作用。其这
11、生物起主要作用。第二十三页，讲稿共八十三页哦 主要过程主要过程分子氮经生物固定为氨分子氮经生物固定为氨生物固氮；生物固氮；氨态氮氧化为硝酸氨态氮氧化为硝酸硝化作用；硝化作用；含氮有机物分解形成氨含氮有机物分解形成氨氨化作用；氨化作用；硝态氮还原为氮气硝态氮还原为氮气反硝化作用。反硝化作用。第二十四页，讲稿共八十三页哦氮素循环氮素循环第二十五页，讲稿共八十三页哦硫循环硫循环第二十六页，讲稿共八十三页哦磷的生物循环磷的生物循环 无无机机磷磷可可以以为为植植物物所所吸吸收收利利用用，在在食食物物链链中中传传递递，而而一一部部分分则则以以不不溶溶性性形形式式沉沉淀淀下下来来，离离开开了了循循环环。这这
12、就就是是磷磷循环是循环是不完全循环不完全循环的原因所在。的原因所在。第二十七页，讲稿共八十三页哦三、合成化合物的生物降解与转化三、合成化合物的生物降解与转化农药的降解农药的降解塑料的降解塑料的降解合成洗涤剂的降解合成洗涤剂的降解第二十八页，讲稿共八十三页哦微生物对农药的降解能力微生物对农药的降解能力农药的化学结构决定了它被微生物降解的速农药的化学结构决定了它被微生物降解的速率，例如率，例如2,4,5-T仅比仅比2,4-D多一个氯原子，多一个氯原子，在土壤和水体中的降解时间就由在土壤和水体中的降解时间就由14d增加到增加到200d。不同农药，生物降解性由不同农药，生物降解性由易到难依次易到难依次
13、为：脂为：脂肪酸类、有机磷酸盐类、长链苯氧基脂肪酸肪酸类、有机磷酸盐类、长链苯氧基脂肪酸类、短链苯氧基脂肪酸类、单基取代苯氧基类、短链苯氧基脂肪酸类、单基取代苯氧基脂肪酸类、三基取代苯氧基脂肪酸类、二硝脂肪酸类、三基取代苯氧基脂肪酸类、二硝基苯类、氯代烃类。基苯类、氯代烃类。第二十九页，讲稿共八十三页哦参与农药降解的微生物参与农药降解的微生物细菌细菌中的假单胞菌属、棒状杆菌属、无中的假单胞菌属、棒状杆菌属、无色杆菌属、节杆菌属、芽胞杆菌属、色杆菌属、节杆菌属、芽胞杆菌属、产黄杆菌属等；产黄杆菌属等；放线菌放线菌有诺卡氏菌属、链霉菌属等；有诺卡氏菌属、链霉菌属等；真菌真菌有木霉属、曲霉属、青霉属
14、、酵母有木霉属、曲霉属、青霉属、酵母属等。属等。第三十页，讲稿共八十三页哦非酶方式有：非酶方式有：以两种方式促进光化学反应光化学反应的进行，微生物的代谢物作为光敏物，吸收光能并传递给农药分子或以微生物的代谢物作为电子受体或供体。通过改变pH值发生作用。通过产生辅助因子促进其他反应进行。第三十一页，讲稿共八十三页哦微生物代谢农药的途径微生物代谢农药的途径氧化、还原、酰胺及酯的水解、缩合或共轭形成等，使农药脱卤、脱烃、环裂解。第三十二页，讲稿共八十三页哦农药的微生物降解与转化的结果：农药的微生物降解与转化的结果：解毒作用，解毒作用，将农药降解为无毒物质；将农药降解为无毒物质；结合作用，结合作用，农
15、药被结合，产物虽然更复杂但农药被结合，产物虽然更复杂但多数为无毒物；多数为无毒物；改变毒性谱，改变毒性谱，农药被代谢后，受其毒害的生农药被代谢后，受其毒害的生物种类发生改变；物种类发生改变；活化作用，活化作用，农药被转变为更毒的或致癌的物农药被转变为更毒的或致癌的物质；质；消效作用，消效作用，原来具有潜在毒作用的物质被转原来具有潜在毒作用的物质被转化为无毒物。化为无毒物。第三十三页，讲稿共八十三页哦影响农药生物降解的因素影响农药生物降解的因素（1）环境因素）环境因素有气候条件（温度、降水、风、光照等）；土壤特性（好氧有气候条件（温度、降水、风、光照等）；土壤特性（好氧厌氧状态、有机厌氧状态、有
16、机质含量、质含量、pH、矿物质等）；生物群落（植物、动物、微生物）。、矿物质等）；生物群落（植物、动物、微生物）。（2）农药本身性质）农药本身性质农药的组分、剂型进入土壤后都会对微生物及土壤的理化性质产生影响，农药的组分、剂型进入土壤后都会对微生物及土壤的理化性质产生影响，从而间接影响农药的转化；这些组分同样会影响到农药的挥发性和移动性，从而间接影响农药的转化；这些组分同样会影响到农药的挥发性和移动性，进而影响到农药的转化和光降解。进而影响到农药的转化和光降解。（3）农药间的相互作用）农药间的相互作用由于同时或先后使用多种农药，有时则是将几种农药混合配用，就必然由于同时或先后使用多种农药，有时
17、则是将几种农药混合配用，就必然存在农药间的相互作用。这种相互作用会产生以下三种影响：增加降解存在农药间的相互作用。这种相互作用会产生以下三种影响：增加降解速率、增加持久性、农药间或其残留物间结合形成混合物。速率、增加持久性、农药间或其残留物间结合形成混合物。（4）农业措施）农业措施农药的施用方法、栽培技术及农作物本身都可影响到农药在土壤中的农药的施用方法、栽培技术及农作物本身都可影响到农药在土壤中的持久性。持久性。第三十四页，讲稿共八十三页哦塑料的生物降解塑料的生物降解合成塑料对环境的污染特点：合成塑料对环境的污染特点：（1）污染范围广）污染范围广（2）污染物增长量快）污染物增长量快（3）处理
18、难）处理难（4）回收利用难）回收利用难（5）生态环境危害大）生态环境危害大第三十五页，讲稿共八十三页哦微生物对合成塑料的降解能力微生物对合成塑料的降解能力能降解增塑剂的微生物有：铜绿假单胞菌和能降解增塑剂的微生物有：铜绿假单胞菌和气单胞菌、诺卡氏菌、节杆菌中的某些种。气单胞菌、诺卡氏菌、节杆菌中的某些种。第三十六页，讲稿共八十三页哦可生物降解的塑料（可生物降解的塑料（PHA）PHA就是采用微生物发酵法生产的聚羟基就是采用微生物发酵法生产的聚羟基烷酸。能合成烷酸。能合成PHA的主要微生物有：产碱杆的主要微生物有：产碱杆菌属、假单胞菌属、甲基营养菌、固氮菌属、菌属、假单胞菌属、甲基营养菌、固氮菌属
19、、红螺菌属等，它们分别利用不同的碳源生产红螺菌属等，它们分别利用不同的碳源生产不同的不同的PHA第三十七页，讲稿共八十三页哦能降解能降解PHAs的微生物的微生物细菌、放线菌和霉菌，如粪产碱杆菌、细菌、放线菌和霉菌，如粪产碱杆菌、勒氏假单胞菌、德氏假单胞菌和单纯青勒氏假单胞菌、德氏假单胞菌和单纯青霉等。霉等。在不同的在不同的pH、温度环境中，降解、温度环境中，降解PHAs的主导微生物也不同。通常情况下，的主导微生物也不同。通常情况下，PHAs厌氧降解比有氧降解快。厌氧降解比有氧降解快。第三十八页，讲稿共八十三页哦多氯联苯的生物降解多氯联苯的生物降解多氯联苯（多氯联苯（PCB）是人工合成的有机氯）
20、是人工合成的有机氯化合物，具有耐酸、耐碱、耐热、绝缘化合物，具有耐酸、耐碱、耐热、绝缘性高、化学稳定性高、脂溶性高等特点。性高、化学稳定性高、脂溶性高等特点。常用作电器设备的绝缘油、化学工业的常用作电器设备的绝缘油、化学工业的载热剂、塑胶产品中的软化剂和油漆油载热剂、塑胶产品中的软化剂和油漆油墨中的添加剂。墨中的添加剂。PCB有毒，是一种致癌物，在环境中难有毒，是一种致癌物，在环境中难于分解，能通过食物链富集，对生态系于分解，能通过食物链富集，对生态系统构成严重威胁。统构成严重威胁。第三十九页，讲稿共八十三页哦降解降解PCB的微生物的微生物细菌细菌中的假单胞菌属、弧菌属、气单胞菌中的假单胞菌属
21、、弧菌属、气单胞菌属、微球菌属、芽孢杆菌属、产碱杆菌属属、微球菌属、芽孢杆菌属、产碱杆菌属和不动杆菌属；和不动杆菌属；放线菌放线菌中的链霉菌属、小球诺卡氏菌属；中的链霉菌属、小球诺卡氏菌属；真菌真菌中的白腐霉、根霉属、曲霉属及热带中的白腐霉、根霉属、曲霉属及热带假丝酵母、红色假丝酵母、解酯假丝酵母、假丝酵母、红色假丝酵母、解酯假丝酵母、酿酒酵母等。酿酒酵母等。第四十页，讲稿共八十三页哦合成洗涤剂的生物降解合成洗涤剂的生物降解从土壤、污水和活性污泥中分离到能以表面从土壤、污水和活性污泥中分离到能以表面活性剂为唯一碳源和能源的微生物，主要是活性剂为唯一碳源和能源的微生物，主要是微球菌、假单胞菌、黄
22、杆菌、邻单胞菌、产微球菌、假单胞菌、黄杆菌、邻单胞菌、产碱杆菌等。碱杆菌等。表面活性剂的表面活性剂的生物降解机理生物降解机理主要是烷基上的主要是烷基上的甲基氧化、甲基氧化、氧化、芳香环的氧化降解和脱氧化、芳香环的氧化降解和脱磺化。磺化。第四十一页，讲稿共八十三页哦（1）甲基氧化）甲基氧化主要是亲油基末端的甲基氧化主要是亲油基末端的甲基氧化为羧基。为羧基。（2）氧化氧化是羧基被氧化，末端的两个碳断是羧基被氧化，末端的两个碳断裂、分解。裂、分解。（3）芳香族化合物的氧化）芳香族化合物的氧化是苯酚、水杨酸等是苯酚、水杨酸等化合物的开环反应。首先生成邻苯二酚，然化合物的开环反应。首先生成邻苯二酚，然后
23、在两个羟基中间开环，经过二羧酸，最后后在两个羟基中间开环，经过二羧酸，最后被彻底降解。被彻底降解。（4）脱磺化过程）脱磺化过程是脱磺基的过程。是脱磺基的过程。第四十二页，讲稿共八十三页哦四、微生物在水污染治理中的作用四、微生物在水污染治理中的作用第四十三页，讲稿共八十三页哦(一)水体的自净作用水体自净：污染物排入江河或其它水域后，经过扩散、稀释、沉淀、氧化、受微生物的作用而分解等，使水体可基本上或完全恢复到原来的状态，这个过程称为水体自净。水体的自净能力是有限的，如果排入水体的污染物数量超过某一界限时，将造成水体的永久性污染，这一界限称为水体的自净容量或水环境容量。好氧细菌好氧细菌厌氧细菌厌氧
24、细菌光能自养型微生物光能自养型微生物水体自净的天然过程：水体自净的天然过程：第四十四页，讲稿共八十三页哦(二二)污、废水生物处理方法分类污、废水生物处理方法分类 区别好氧生物处理法厌氧生物处理法有机物降解彻底不彻底耗时短长臭气无臭气大且出水颜色深曝气设备需要、较复杂不需要动力消耗大小且产能处理有机物浓度不能过高很高构筑物容积很大较大处理对象城市污水或其它低浓度有机废水高浓度有机废和污泥达标排放一般可以需与好氧方法联用才能达标排放常见类型活性污泥法、生物膜法厌氧消化法第四十五页，讲稿共八十三页哦活性污泥法中的微生物及其作用活性污泥法中的微生物及其作用一、活性污泥的性质和生物相一、活性污泥的性质和
25、生物相1 1活性污泥的形态活性污泥的形态1）外观形态：活性污泥（生物絮凝体）为黄褐色 絮凝体颗粒：2）特点：(1)颗粒大小：=0.020.2 mm (2)表面积：20100 cm2/mL (3)(200010000)m2/m3污泥 活性污泥形状图第四十六页，讲稿共八十三页哦第四十七页，讲稿共八十三页哦2 2、活性污泥生物相、活性污泥生物相生物相主要有：细菌、原生动物、霉菌、轮虫、线生物相主要有：细菌、原生动物、霉菌、轮虫、线虫等。虫等。细菌以菌胶团形式构成活性污泥的主体、丝状微细菌以菌胶团形式构成活性污泥的主体、丝状微生物是活性污泥的骨架。生物是活性污泥的骨架。第四十八页，讲稿共八十三页哦 由
26、于活性污泥表面积很大（由于活性污泥表面积很大（2000200010000m10000m2 2/m/m3 3混合液），具有很强的吸附能混合液），具有很强的吸附能力，可以吸附废水中的有机物。力，可以吸附废水中的有机物。废水与活性污泥接触后，其中有机质废水与活性污泥接触后，其中有机质可以在约可以在约1 130min30min的短时间内被吸附到活的短时间内被吸附到活性污泥上。还可以吸附某些性污泥上。还可以吸附某些金属离子，使之与有机物形成络合物而得金属离子，使之与有机物形成络合物而得以去除。以去除。1 1、生物吸附、生物吸附活性污泥法的生物净化机理活性污泥法的生物净化机理第四十九页，讲稿共八十三页哦2
27、 2、氧化分解有机物、氧化分解有机物 O2有机质微生物氧微生物细胞增长CO2、H2O、SO42、NH3、PO43等能量 热能释出 随水排出 3 3、其它微生物吸收或吞食未分解彻底的有机物、其它微生物吸收或吞食未分解彻底的有机物。O2有机质微生物氧微生物细胞增长CO2、H2O、SO42、NH3、PO43等能量 热能释出 随水排出 O2有机质微生物氧微生物细胞增长CO2、H2O、SO42、NH3、PO43等能量 热能释出 随水排出 O2有机质微生物氧微生物细胞增长CO2、H2O、SO42、NH3、PO43等能量 热能释出 随水排出 O2有机质微生物氧微生物细胞增长CO2、H2O、SO42、NH3、
28、PO43等能量 热能释出 随水排出 O2有机质微生物氧微生物细胞增长CO2、H2O、SO42、NH3、PO43等能量 热能释出 随水排出 第五十页，讲稿共八十三页哦活性污泥中微生物的指示作用活性污泥中微生物的指示作用 1 1、原生动物和微型后生动物的指示作用、原生动物和微型后生动物的指示作用在污水处理生态系统中形成了一条特定的食物链，即细菌细菌植物性鞭毛虫植物性鞭毛虫肉足虫肉足虫动物性鞭毛虫动物性鞭毛虫游泳型纤毛虫、游泳型纤毛虫、吸管虫吸管虫固着型纤毛虫固着型纤毛虫轮虫轮虫。第五十一页，讲稿共八十三页哦2 2、丝状微生物的指示作用、丝状微生物的指示作用丝状微生物附着于菌胶团上或与之交织在一丝状
29、微生物附着于菌胶团上或与之交织在一起，成为活性污泥的骨架。起，成为活性污泥的骨架。其中，硫磺细菌能将水中硫化氢氧化为硫，并其中，硫磺细菌能将水中硫化氢氧化为硫，并以硫粒形式存于体内。当水中溶解氧高时（大于以硫粒形式存于体内。当水中溶解氧高时（大于1mg/L1mg/L），体内硫粒可进一步氧化而消失。因此，通），体内硫粒可进一步氧化而消失。因此，通过对硫磺细菌体内硫粒存在与否的观察，可间接推过对硫磺细菌体内硫粒存在与否的观察，可间接推测水中溶解氧的状况。测水中溶解氧的状况。第五十二页，讲稿共八十三页哦第五十三页，讲稿共八十三页哦三三.活性污泥膨胀和控制对策活性污泥膨胀和控制对策活性污泥膨胀和控制对
30、策活性污泥膨胀和控制对策什么是活性污泥膨胀？什么是活性污泥膨胀？正正常常的的活活性性污污泥泥颗颗粒粒体体积积膨膨胀胀，继继而而分分裂裂为为沉沉降降性性很很差差的的小小颗颗粒粒污污泥泥，引引起起二二沉沉池池池池面面飘飘泥泥严严重重，出出水水水水质质急急剧剧变变差的现象。差的现象。本质本质污泥密度变小或黏附能力下降。污泥密度变小或黏附能力下降。分类：分类：1.非丝状菌污泥膨胀非丝状菌污泥膨胀2.丝状菌污泥膨胀丝状菌污泥膨胀(9595污泥膨胀污泥膨胀污泥膨胀污泥膨胀)两类两类第五十四页，讲稿共八十三页哦A A.设调节池设调节池(及事故池及事故池)控制高负荷（控制高负荷（BOD、毒物）冲击、毒物）冲击
31、B.控制溶解氧控制溶解氧溶解氧浓度必须控制在溶解氧浓度必须控制在34mg/L。C C调节废水的营养配比调节废水的营养配比尽量逼近尽量逼近BOD5与与N和和P的比例的比例BOD5：N：P100：5：1。补补补补N N尿素或含氮量高的污泥消化池上清液尿素或含氮量高的污泥消化池上清液补补补补P P磷酸钠磷酸钠D.改革工艺改革工艺将活性污泥法改为生物膜法将活性污泥法改为生物膜法在曝气池中加填料改为生物接触氧化法在曝气池中加填料改为生物接触氧化法如何预防污泥膨胀？如何预防污泥膨胀？第五十五页，讲稿共八十三页哦生物膜中微生物及其作用生物膜中微生物及其作用生生物物填填料料表表面面附附着着的的生生物物薄薄膜膜
32、进进行行污污染染物物降降解解的的生生物物处理法处理法。于于1919世世纪纪末末，在在研研究究土土壤壤净净化化污污水水的的过过滤滤田田的的基基础础上上，开开发发并并应应用用于于生生产产。由由于于效效果果不不如如后后来来出出现现的的活活性性污污泥泥法法，一一度度被被长长期期搁搁置置，6060年年代代以以后后，由由于于新新型型合合成成材材料料的的大大量量生生产产和和环环境境保保护对于水要求的进一步提高，生物膜法又获得了新的发展。护对于水要求的进一步提高，生物膜法又获得了新的发展。第五十六页，讲稿共八十三页哦生物膜的微生物组成生物膜的微生物组成生物膜主要是由菌胶团和丝状菌组成，此生物膜主要是由菌胶团和
33、丝状菌组成，此外还有原生动物、藻类和后生动物，还能外还有原生动物、藻类和后生动物，还能栖息一些增殖极慢的肉眼可见的无脊椎动栖息一些增殖极慢的肉眼可见的无脊椎动物。物。第五十七页，讲稿共八十三页哦厌氧污泥中的微生物及其作用废水的厌氧处理主要用于废水的厌氧处理主要用于高浓度有机废水的前处理高浓度有机废水的前处理;厌氧法的优点厌氧法的优点1 1产生的沼气可用于发电或作为能源产生的沼气可用于发电或作为能源n沼气中的主要成分是甲烷，含量沼气中的主要成分是甲烷，含量5075%之间，是一种很好的燃料。之间，是一种很好的燃料。以日排以日排COD10t的工厂为例，若的工厂为例，若COD去除率为去除率为80%，甲
34、烷产量为理，甲烷产量为理论的论的80%时，则可日产甲烷时，则可日产甲烷2240m3,其热值相当于其热值相当于3.85t原煤，可发电原煤，可发电5400度电。度电。第五十八页，讲稿共八十三页哦2 2对营养物的需求量少对营养物的需求量少好好 氧氧 方方 法法BOD：N：P=100：5：1，而而 厌厌 氧氧 方方 法法 为为（350500）：5：1，相相比比而而言言对对N、P的的需需求求要要小小的的多多，因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐。因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐。3 3产生的污泥量少，运行费用低产生的污泥量少，运行费用低繁殖慢；不需要曝气繁殖慢；不需要曝气 基基于于这这些些优优点
35、点，厌厌氧氧处处理理在在食食品品、酿酿造造、制制糖糖等等工工业业中得到了广泛的应用。但厌氧处理也存在缺点中得到了广泛的应用。但厌氧处理也存在缺点第五十九页，讲稿共八十三页哦（二）厌氧活性污泥净化废水的作用机理复复杂杂污污染染物物的的厌厌氧氧降降解解过过程程可可以以分分为为四四个个阶阶段段水水解解阶阶段段、发发酵酵阶阶段段（又又称称酸化阶段）、酸化阶段）、产乙酸阶段产乙酸阶段、产甲烷阶段产甲烷阶段1水解阶段水解阶段在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物水解为小分子的有机物在细菌胞外酶的作用下大分子的有机物水解为小分子的有机物2 2发酵阶段发酵阶段 梭状芽孢杆菌梭状芽孢杆菌、拟杆菌等酸化细菌拟杆菌等酸
36、化细菌吸收并转化为更为简单的化吸收并转化为更为简单的化合物分泌到细胞外，产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二合物分泌到细胞外，产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨等氧化碳、氢气、氨等第六十页，讲稿共八十三页哦3 3 3 3产乙酸阶段产乙酸阶段产乙酸阶段产乙酸阶段上上一一阶阶段段的的产产物物被被进进一一步步转转化化为为乙乙酸酸、氢氢气气、碳碳酸酸以以及及新新的的细细胞胞物物质质，这这一一阶阶段段的的主主导导细细菌菌是是乙乙酸酸菌菌。同同时时水水中中有有硫硫酸酸盐盐时时，还还会会有有硫酸盐还原菌硫酸盐还原菌参与参与产乙酸过程。产乙酸过程。4 4产甲烷阶段产甲烷阶段产甲烷阶段产甲烷阶段乙
37、乙酸酸、氢氢气气、碳碳酸酸、甲甲酸酸和和甲甲醇醇等等被被甲甲烷烷菌菌利利用用被被转转化化为为甲甲烷烷和以及和以及甲烷菌甲烷菌细胞物质。细胞物质。经经过过这这些些阶阶段段大大分分子子的的有有机机物物就就被被转转化化为为甲甲烷烷、二二氧氧化化碳碳、氢气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥。氢气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥。第六十一页，讲稿共八十三页哦厌氧活性污泥处理的工艺流程厌氧活性污泥处理的工艺流程其中厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心其中厌氧活性污泥反应器是工艺中的核心废废水水调节池调节池热热交交换换器器37厌氧活性厌氧活性污泥反应器污泥反应器气柜气柜沉淀池沉淀池出出水水回流污泥回流污泥
38、剩余污泥剩余污泥第六十二页，讲稿共八十三页哦EMEM生物技术处理污水生物技术处理污水 EM有效微生物（有效微生物（EffectiveMicro-organisms）是一种由酵母菌、放线菌、）是一种由酵母菌、放线菌、乳酸菌、光合细菌等乳酸菌、光合细菌等10个属个属80多种微生多种微生物复合而成的多功能微生物群。它既有物复合而成的多功能微生物群。它既有分解性细菌，又有合成性细菌，既有厌分解性细菌，又有合成性细菌，既有厌氧菌、兼性菌，又有好氧菌。氧菌、兼性菌，又有好氧菌。其特点是微生物类群多、结构稳定、对其特点是微生物类群多、结构稳定、对污染物分解能力强等。污染物分解能力强等。第六十三页，讲稿共八十
39、三页哦五、五、微生物修复技术微生物修复技术微生物修复技术的基本原理微生物修复技术的基本原理污染环境微生物修复技术的应用污染环境微生物修复技术的应用第六十四页，讲稿共八十三页哦主要利用生物特有的分解有毒有害物质主要利用生物特有的分解有毒有害物质的能力去除污染环境中的污染物达到清的能力去除污染环境中的污染物达到清除环境污染的目的。除环境污染的目的。于上世纪于上世纪80年代开始出现和发展。年代开始出现和发展。分类：微生物修复（狭义的生物修复）分类：微生物修复（狭义的生物修复）植物修复植物修复动物修复动物修复生态修复生态修复第六十五页，讲稿共八十三页哦韩国良才川水质生物生态修复设施橡胶坝韩国良才川水质
40、生物生态修复设施橡胶坝 日本渡良濑蓄水池的人工湿地日本渡良濑蓄水池的人工湿地 第六十六页，讲稿共八十三页哦生物修复技术的概念生物修复技术的概念生物修复技术是采用诸如提高通气效率、补充营养、投加优良菌种、改善环境条件的办法来提高微生物的代谢作用和降解活性水平，以促进对污染物的降解速度，从而达到治理环境污染的目的。第六十七页，讲稿共八十三页哦成功例子成功例子1989年3月，在美国阿拉斯加，超级油轮BxxonValdez号4万立方米的原油5h内全部泄露，影响遍及1450Km的海岸。Bxxon公司和环保局马上开始了所谓的“阿拉斯加研究计划”，主要是在沿岸添加两种亲油的微生物营养组分，促使沉积物表面和次
41、表面的异养菌和石油降解菌的数量增加了两个数量级，石油污染的降解速度大大提高，最终净化过程加快了近两个月。80年代初，纽约长岛汽油泄露，大约106t汽油进入土壤和地下水，他们采用了添加双氧水作为供养体进行生物修复处理，21个月有效去除了土壤中的汽油，处理后土壤中汽油含量已经低于检测限。第六十八页，讲稿共八十三页哦目前生物修复有三大特点目前生物修复有三大特点欧洲国家都是对传统废物的处理系统的强欧洲国家都是对传统废物的处理系统的强化和改进，开发许多有前景的环境产品化和改进，开发许多有前景的环境产品美国侧重不同污染地的土壤和水体的整治美国侧重不同污染地的土壤和水体的整治和修复和修复日本重点放日本重点放
42、在全球性的环境修复在全球性的环境修复第六十九页，讲稿共八十三页哦一、微生物修复的基本原理一、微生物修复的基本原理1.基本类型基本类型 原位生物修复：原位生物修复：对被污染的介质不作搬运对被污染的介质不作搬运转移而转移而 直接在原直接在原污染点进行的修复处理污染点进行的修复处理过程。过程。异位生物修复：异位生物修复：通过某种方法将污染介质通过某种方法将污染介质转移到污染现场附近或之外进行处理的转移到污染现场附近或之外进行处理的方法。方法。第七十页，讲稿共八十三页哦生物修复技术的优点生物修复技术的优点1.环境影响小，不会造成二次污染环境影响小，不会造成二次污染2.最大限度地降低污染物浓度最大限度地
43、降低污染物浓度3.应用范围有独特优势，地下，建筑物下等地应用范围有独特优势，地下，建筑物下等地4.可同时处理污染的土壤和地下水可同时处理污染的土壤和地下水5.费用低费用低第七十一页，讲稿共八十三页哦生物修复技术有其自身的局限性生物修复技术有其自身的局限性1微生物不能降解所有进入环境的污染物，污染微生物不能降解所有进入环境的污染物，污染物的难生物降解性、不溶性以及与土壤腐殖质或泥土物的难生物降解性、不溶性以及与土壤腐殖质或泥土结合在一起常常使生物修复不能进行。结合在一起常常使生物修复不能进行。2生物修复需要对地点的状况和存在的污染物进行生物修复需要对地点的状况和存在的污染物进行详细而昂贵的具体考
44、察，如在一些低渗透性的土壤中详细而昂贵的具体考察，如在一些低渗透性的土壤中可能不宜使用生物修复技术，因为这类土壤或在这类可能不宜使用生物修复技术，因为这类土壤或在这类土壤中的注水井会由于细菌生长过多而阻塞。土壤中的注水井会由于细菌生长过多而阻塞。第七十二页，讲稿共八十三页哦3特定的微生物只降解特定类型的化特定的微生物只降解特定类型的化学物质，状态稍有变化的化合物就可能不学物质，状态稍有变化的化合物就可能不会被同一微生物酶破坏。会被同一微生物酶破坏。4微生物活性受温度和其他环境条件微生物活性受温度和其他环境条件影响。影响。5有些情况下，生物修复不能将污染有些情况下，生物修复不能将污染物全部去除，
45、因为当污染物浓度太低不足物全部去除，因为当污染物浓度太低不足以维持降解细菌一定数量时，残余的污染以维持降解细菌一定数量时，残余的污染物就会留在土壤中。物就会留在土壤中。第七十三页，讲稿共八十三页哦国内外学者对生物修复技术研究领域国内外学者对生物修复技术研究领域（1）生物修复机理及影响因素；）生物修复机理及影响因素；（2）降解环境的人工优化；降解环境的人工优化；（3）微生物处理与植物处理各种修复处理手）微生物处理与植物处理各种修复处理手段相结合的技术；段相结合的技术；（4）高效降解茵株的筛选和基因工程茵的开）高效降解茵株的筛选和基因工程茵的开发；发；（5）各种酶在生物修复中的应用；）各种酶在生物
46、修复中的应用；第七十四页，讲稿共八十三页哦用于生物修复的微生物用于生物修复的微生物1）土著微生物（）土著微生物（nativemicroorganisms）降解污染物的潜力最大。降解污染物的潜力最大。外来微生物在环境中难以保持较高的外来微生物在环境中难以保持较高的代谢活性。代谢活性。工程菌的应用受到严格的限制工程菌的应用受到严格的限制化学物品的降解是分步进行的化学物品的降解是分步进行的需要多种酶和多种微生物的参与需要多种酶和多种微生物的参与第七十五页，讲稿共八十三页哦2）外来微生物）外来微生物土著微生物生长速度太慢、代谢活性不高，或土著微生物生长速度太慢、代谢活性不高，或者由于污染物的存在而造成
47、土著微生物数量下降，者由于污染物的存在而造成土著微生物数量下降，因此需要接种一些降解污染物的高效菌。例如，因此需要接种一些降解污染物的高效菌。例如，处理处理2-氯苯酚污染的土壤时，只添加营养物，氯苯酚污染的土壤时，只添加营养物，7周周内内2-氯苯酚浓度从氯苯酚浓度从245mgL降为降为105mgL，而而同时添加营养物和接种恶臭假单胞菌（同时添加营养物和接种恶臭假单胞菌（Pputida）纯培养物后，纯培养物后，4周内周内2-氯苯酚的浓度即有明显降低，氯苯酚的浓度即有明显降低，7周后仅为周后仅为2mgL。第七十六页，讲稿共八十三页哦3）基因工程菌）基因工程菌降解基因能有效地降解污染物降解基因能有效
48、地降解污染物将甲苯降解基因转移给受体菌，使之在将甲苯降解基因转移给受体菌，使之在0C能降能降解甲苯。解甲苯。基因工程菌引入现场环境后会与土著微生物菌群发基因工程菌引入现场环境后会与土著微生物菌群发生激烈的竞争，基因工程菌必须有足够的存活时生激烈的竞争，基因工程菌必须有足够的存活时间，其目的基因方能稳定地表达出特定的基因产间，其目的基因方能稳定地表达出特定的基因产物物特异的酶。如果在环境中基因工程菌最初特异的酶。如果在环境中基因工程菌最初没有足够的合适能源和碳源，就需要添加适当的没有足够的合适能源和碳源，就需要添加适当的基质促进其增殖并表达其产物。基质促进其增殖并表达其产物。第七十七页，讲稿共八
49、十三页哦土壤污染物微生物修复土壤污染物微生物修复土壤原位生物处理土壤原位生物处理土地处理、土地处理、直接或间接利用高等植物分解的有机物直接或间接利用高等植物分解的有机物生物修复、生物修复、通风生物修复法通风生物修复法土壤异位生物处理土壤异位生物处理对非、土壤堆积、反应器处理对非、土壤堆积、反应器处理第七十八页，讲稿共八十三页哦地下水生物修复地下水生物修复原位处理法原位处理法地上处理法（地上处理法（抽取抽取-处理技术）处理技术）第七十九页，讲稿共八十三页哦污染地表水的生物修复污染地表水的生物修复截断污染源截断污染源实施清淤实施清淤增加水体供氧速率、强化有氧呼吸的微增加水体供氧速率、强化有氧呼吸的
50、微生物的净化作用生物的净化作用例子；英国泰晤士河污染水体的修复例子；英国泰晤士河污染水体的修复第八十页，讲稿共八十三页哦工程实施过程中在一些受污染的海滩有控制工程实施过程中在一些受污染的海滩有控制地添加两种亲油的微生物营养成分，然后采样分地添加两种亲油的微生物营养成分，然后采样分析添加营养成分的速度对促进生物降解油的效果。析添加营养成分的速度对促进生物降解油的效果。加入营养成分后，海滩沉积物表面和次表面的异加入营养成分后，海滩沉积物表面和次表面的异养菌和石油降解菌的数量增加了养菌和石油降解菌的数量增加了1个个2个数量级，个数量级，石油污染物的降解速度提高了石油污染物的降解速度提高了2倍倍3倍，