微生物学课程论文-微生物在废水处理中的应用 5页

微生物学课程论文专业：2014级农业资源与环境学号：1409090540040姓名：杨涛n微生物在废水处理中的应用摘要：众所周知,人类工业经济的快速发展是以自然环境和能源牺牲为代价的,而这也给当前人们经济发展和日常生活带去严重的后遗症,各种环境污染问题和能源危机就是明证。当前环境问题中,各种工业废水和生活污水里面含有大量威胁人类健康、动植物正常生长的有机化合物、重金属以及其它有毒物质,因此工业废水和生活污水的处理工作极为重要。在污水处理工艺中,微生物污水处理技术优势显著,因此其被各国专家学者广泛关注引言：用微生物处理污水的过程，实质上就是在污水处理装置这一小型人工生态系统内，利用不同生理、生化功能微生物间的代谢协同作用而进行的一种物质循环过程。当高BOD的污水进入该系统后，其中自然菌群在充分供氧条件下，相应于污水这种特殊“选择性培养基”的性质和成分，随着时间的推移，发生着有规律的微生物群演替，待系统稳定后，即形成了一个良好的混菌连续培养器。一、水污染物的类型及来源污水因其来源不同，大体上可分为生活污水、工业废水和农业废水，工业污水的可生化性较差，通常只能采甩化学方法来处理。而生活污水可生化性相对较高，所以采用生化法处理效果比较好。大多数城市污水处理厂的原水主要是生活污水，其中掺杂的工业污水只占相当小的一部分，所以生化法一直是城市污水处理厂的首选工艺。（1）生活污水生活污水是一大污染源。生活污水中含有大量的无机物和有机物。无机物如氯化物、硫酸盐、磷酸盐和钠、钾、钙、铁等碳酸盐，有机物有纤维素、淀粉、脂肪、蛋白质和尿素等。排放入环境中促使浮游植物生长和大量繁殖，形成赤潮和水华。（2）工业废水工业废水是水体污染的主要污染源，包括钢铁工业废水，食品工业废水，化工废水等。（3）农业废水农业废水主要是农业上使用的化肥、农药进入水体造成的污染水，它面广而量大且易分散，易造成水体富营养化。二、微生物处理污水的原理利用微生物处理污水实际就是通过微生物的新陈代谢活动,将污水中的有机物分解,从而达到净化污水的目的。微生物能从污水中摄取糖，蛋白质，脂肪，淀粉及其它有机化合物作为微生物的营养物质，经过一系列的酶促反应，这些有机物在微生物体内得到分解利用，有些合成微生物自身的结构和功能物质，有些则为微生物提供所需的能量。微生物新陈代谢类型有需氧型和厌氧型两种,因此,污水生物处理方法分为好氧生物处理和厌氧生物处理.三、生物制剂在污水处理中的应用　　1、生物制剂在城镇生活污水处理中的应用n　　城市废水中含有大量的碳水化合物及含氮、磷的有机物，为强化微生物提供了丰富的营养物质。用特效生物强化制剂处理城市废水，可以显著提高有机物的去除率，减少固体物质的产生、增强硝化作用、提高污水脱氮脱磷效果。　　20世纪80年代，美国亦开始关注开发有效的环保微生物菌剂。美国克里夫兰大学的洪永哲教授与俄亥俄州辛辛那提的环境科学总公司共同研制成功微生物活菌液(IIMO)，由芽孢杆菌(Baeillus)、假单孢杆菌(Pseudomona)、纤维单孢菌(Cellueomona)、肠细菌(Enterbaeter)、亚硝化杆菌(Nierobaeter)、硝化细菌(Nitrosomonas)、红单孢菌(Rebodopseudo-mona)7种细菌组成。将这种混合菌液投人曝气池中处理城市污水，大大降低了污泥的沉降量，提高了COD、BOD的去除能力2、生物制剂在工业污水处理中的应用　　我国从20世纪70年代至今，各研究院所和高等院校先后分离出治理电镀废水的硫酸盐还原菌、酚的降解菌、氰和腈的降解菌、硝基苯系物降解菌，印染废水降解合成染料的高效脱色菌、多种农药降解菌和氯代芳烃降解菌、有机磷及乐果农药降解菌、苯并花降解菌、高浓度有机废水处理的非硫细菌、焦化废水处理的微生物菌剂、硫氰酸钠和硫代硫酸钠等的降解菌，并在电镀废水治理、TNT-DNN和TNT-RDX的混合状废水治理、农药废水治理、印染废水治理、含酚废水治理、石油化工废水等工程中得到应用，效果十分显著。　　宋乾武、王之晖等对某制浆厂生产废水处理系统投加由多种酵素混合而成的生物制剂前后的运行效果进行详细分析[2]。结果表明：在工艺运行参数不变的条件下，使用生物制剂能够提高生物处理系统的生物活性，增加活性生物量，使生物处理系统对CODCSS、色度去除率分别提高16%、17%、27%，降低了化学处理单元药剂使用量，增强了生物处理系统的耐冲击负荷能力，降低了水处理成本，对生物制剂在制浆废水处理中应用具有重要的推动作用。四、高效厌氧技术在印染废水处理中的应用　　高效厌氧技术的中试研究采用了三类厌氧反应器AnaEG、折流板式ABR和回转式反应器APFR。处理后COD平均消减量分别为494、393、307mg/L，消减幅度分别为36.0%、28.6%和22.4%。AnaEG反应器处理后BOD平均降低了近100mg/L；ABR和APFR分别降低了8和61mg/L。B/C最终都保持0.4左右或略高于0.4，处于易生化降解范围内。经厌氧处理后C：N：P的比例都是明显改观的。硫酸盐还原作用使出水硫化物的增加，产甲烷菌的生长受到严重抑制，各反应器均未大量产生沼气。　　一期厌氧池清理改造后，厌氧出水COD均值平均削减了165mg/L，BOD平均削减了40mg/L，B/C略有提高。硫酸盐含量削减70mg/L左右，SS均值降低了81mg/L。厌氧对TN和TP的削减幅度都不大，C：N：Pn的比例都有所优化。进出水pH均值分别为9.58、8.51，变化范围明显减小。成本分析表明厌氧工艺的使用使可以污水厂处理总成本降低490万元/年左右。　　AnaEG对TA的降解率为8.5%，说明TA是难于被厌氧降解。GC-MS分析表明经AnaEG处理后，烷烃含量由进水的71.26%下降到出水的19.57%，有机物种类由进水的112降到了64。AnaEG反应器对高级烷烃这类对产甲烷菌等厌氧菌有很强毒性的物质也有很高的降解效率。三种毒性测定方法测定均表明废水毒性很强，AnaEG则可大大减轻废水的毒性。　　卫生填埋场内厌氧消化了一年的颗粒污泥产甲烷活性最高，最适合做接种用的颗粒污泥，其可以加速反应器的启动。扫描电镜分析表明，三个泥样（分别为：填埋场内厌氧消化一年后的泥、消化前即好氧剩余污泥浓缩压滤后的泥及运行了400d的AnaEG内的颗粒泥）的微生物结构有很大不同，而PCR-DGGE表明三个泥样的菌种类型差异不大，这些颗粒污泥的粒径分布存在着明显的差异。据此提出了填埋场生产颗粒污泥的污泥颗粒化过程的新三步模型。　　在出水TCOD均在排放标准150mg/L以下的前提下，好氧剩余污泥回流比率可达到好氧处理时剩余污泥量的60%。进水高pH能有效促进剩余污泥减量化。SRT为10d和25d的好氧剩余污泥，最大污泥回流比率分别可达60%和40%。好氧和厌氧/兼性菌在污泥产率上的明显差异，是不同pH条件或不同SRT的剩余污泥在减量化时会有不同最大削减量的重要原因。生产应用表明，一期污泥可减量0.24吨干泥/万吨水；二期污泥可减量0.45吨干泥/万吨水。　　从AnaEG内提取的好氧TA降解菌JD-1经生理生化及分子生物学鉴定为铜绿假单胞菌，厌氧TA降解菌JD-2鉴定为蜡状芽孢杆菌。JD-124h内对1000mg/LTA降解率99%，JD-272h内对1000mg/LTA降解率98%。GC-MS分析表明厌、好氧降解途径有较大不同。高效兼性厌氧染料脱色菌JD-3也为铜绿假单胞菌，其72h内可使各类100mg/L的多种染料完全脱色，染料脱色在缺氧条件下最好。五、固定化微生物法在污水处理中的应用固定化微生物技术是一种高效的废水生物处理技术,具有能保持高效菌种,稳定性强,反应易于控制,污泥产生量少,能够去除高浓度有机物及难降解物质等优点。对载体的选择及常用的固定化方法进行了介绍,分析了各种方法与载体在应用中的优缺点。重点叙述了固定化微生物技术在含难降解有机物废水、含重金属离子废水、含高浓度有机废水、含氮含磷废水中的应用现状。但要实现其工业化,仍然有诸多问题需要解决,主要包括:固定化参数的建立、载体的选择、运行成本的削减等；固定化微生物技术是用化学的或者物理的手段和方法将游离微生物限制或定位在某一特定空间范围内，保留其固有的催化活性，且能够被重复和连续使用的现代生物工程技术。这种技术应用于污水处理有利于提高生物反应器内的微生物浓度，利于反应后的固液分离，缩短处理的时间。固定化微生物方法多种多样，但主要有结合固定化，交联固定化，包埋固定化和系指微生物吸附在载体表面而固定化的方法。n优点：(1)微生物固定化可以保持反应器内微生物的高浓度和高活性，有助于提高污染物的处理负荷和去除效率；(2)采用固定化微生物技术的工艺，污泥产量低，减轻了后续污泥处置的负担；(3)微生物固定化形成颗粒态，利于沉淀过程的泥水分离；(4)将具有降解某些难降解有机物特性的微生物固定化，可有效处理某些行业废水；(5)微生物固定化对有毒物质的承受能力强，稳定性好。六、低温微生物及其在废水处理中的应用低温微生物是极端环境微生物研究的热点之一,20世纪70年代以来,低温微生物的研究及应用逐渐引起人们的关注。低温微生物通过多种耐冷机制克服了低温对其细胞带来的不利影响,使其在低温下仍具有生存与繁殖的能力。文章对低温微生物的菌种资源进行了归纳,综述了低温微生物耐冷机制及其对不同类型低温污水的处理应用,并对低温微生物的研究发展方向进行了展望；结语：如今生活中还是工业生产中，都会产生许多的污水；然而，现在大部分的污水处理方法都是采用一些化学的方法，但是化学方法难免不会造成二次污染；所以，用微生物来处理污水比起用一些化学方法有着许多不可替代的优势。微生物形体微小，种类繁多，代谢旺盛，易变异，适应性强，几乎能够利用自然界中所有的天然物质，是处理污水的理想工具。随着人类对环境保护问题的日益重视，微生物技术处理污水也越来越受到重视，这种不会造成二次污染的方法必定会成为以后污水处理中的一种重要的方法。参考文献：【1】高玉红,刘卫洁,毕慧敏.生物制剂在废水处理中的研究进展.河北化工,2880,9（3）:75~77.【2】王进.高效厌氧技术在印染废水处理中的应用研究.上海交通大学学位博士论文.2007,9(3)【3】肖亦，钟飞，潘献晓．固定化微生物技术在废水处理中的应用研究进展[J]．环境科学与管理，2009，34(6)：82—84【4】曹玉.微生物在污水处理中的应用[J].山东工业技术.2014(14)【5】程梦婷.微生物在污水处理中的应用[J].科技与创新.2014(09)【6】刘廷贵.探讨环境污水处理中微生物的应用[J].科技资讯.2012(12)