修改版关于活性污泥中各种生物内部及之间的相互关系和对水处理效果的影响的论文Word格式文档下载.docx
《修改版关于活性污泥中各种生物内部及之间的相互关系和对水处理效果的影响的论文Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《修改版关于活性污泥中各种生物内部及之间的相互关系和对水处理效果的影响的论文Word格式文档下载.docx（23页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
白蚁与肠道内微生物，白蚁不消化纤维素，靠微生物分解。
Ｂ：
内共生：
微生物在动物细胞内生活。
许多昆虫细胞内含有微生物，对昆虫生活是必要的，它可以合成维生素等。
三、竞争关系：
拮抗（对抗）——“竞争、斗争、战争”，包括竞争、毒害、捕食三种类型。
二种微生物生活在一起，为争夺食物、空间等而发生的斗争。
（使生长受抑制，适应强的微生物占优势，而排斥另一种微生物。
）
将二种微生物在液体培养中做分别培养和混合培养，然后计数。
结果：
分别培养二种微生物个体数多，混合培养个体数少，说明二者混合培养为争夺食物空间而发生斗争。
四、拮抗关系：
一种微生物在生命活动中产生某种代谢产物或改变环境条件（温度、ＰＨ）而抑制或杀死一种微生物的现象。
（一）非特异性拮抗：
无专一性如：
酵母菌产生的乙酸（无氧条件下）可以抑制其他微生物。
乳酸菌、醋酸菌：
发酵产生乳酸和醋酸，使ＰＨ下降，而抑制多种不耐酸的微生物生长。
（腌酸菜）
（二）特异性拮抗：
有专一性。
微生物生命活动中产生的代谢产物，只对某一种或某一类微生物有杀死或抑制作用。
可选择性杀死或抑制其他种微生物生长。
微生物代谢产物——抗生素。
青霉素：
可抑制Ｇ＋、部分Ｇ－菌生长。
制霉素：
抑制酵母菌和霉菌生长。
链霉素等抑制原核微生物生长。
五、寄生关系：
是一种生物生活在另一种生物体的体表或体内，从中摄取营养物质而进行生长，繁殖，并在一定条件下杀死或伤害另一种生物。
前者为寄生物，后者为宿主或寄主。
种类：
专性寄生物：
寄生物对寄主一般有害，寄生物离开寄主不能生活——专性寄生物。
兼性寄生物：
寄生物离开寄主可以营腐生活不死亡。
噬菌体与细菌和放线菌。
真菌和真菌间，细菌和细菌间。
食菌蛭弧菌能寄生在鼠伤害沙氏门菌，大肠杆菌。
假单胞菌内。
盘菌菌丝寄生于毛霉菌丝中，木霉寄生于马铃薯丝核菌内。
微生物与高等植物之间，引起植物传染性病害，导致减产。
植物病毒：
３５０种，其次真菌、细菌病害。
微生物与人体或动物体的寄生关系：
主要是人和动物的病原微生物。
有许多细菌、真菌、病毒及病原菌都可寄生在人及动物体内、体表。
六猎食关系：
一种生物捕食另一种生物的现象。
原生动物捕食细菌、真菌、藻类等。
细菌，放线菌，单细胞藻类，真菌孢子是原生动物的食物，为猎食关系。
●微生物在自然界物质循环中的作用
一、微生物在自然界中物质循环中的作用
生产者：
绿色植物是自然界中有机质的主要合成者。
（光合细菌等）
消费者：
动物、人是有机物主要消耗者。
（腐生细菌类）
分解者：
分解动物尸体，植物残体等。
三者共同作用，促进自然界是物质循环。
这些关系在污水等的治理中起着关键作用！
（一）微生物在碳素循环中的作用（碳素循环）
碳素是生物体的最基本元素。
各种有机物都含有碳。
植物只能利用CO2（0.03%），不补充20—30年会被用尽。
此外微生化作用、动、植物呼吸，及燃烧也可产生CO2。
使大气中的CO2保持动态平衡。
（二）氮素循环（微生物在自然界氮素循环中的作用）
氮素是生物体生长发育的主要营养元素。
大气中氮气占78%，120万吨/亩上空，若可直接利用，可用几千万年。
地球上有机氮含量约200—250亿吨。
N2和有机氮，植物不能直接利用。
植物只能利用简单的含氮化合物。
NH3，尿素、NH4+、NH3-、NO2-等。
植物利用空气中N2，主要通过微生物固氮作用（工厂固氮作用）。
动物排泄物及动物尸体、植物、微生物残体中的有机氮在微生物的作用下分解产生氨，此过程叫氨化作用。
NH3在土壤和水中可被硝化细菌氧化成NO3-+H+。
即硝化作用。
NO3-在反硝化细菌作用下可以形成NH3，即反硝化作用。
NO3-。
NH4+、NH3。
可以被植物直接利用。
自然界中的N2、有机氮化物、无机氮化物、经固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用及植物、微生物同化作用，不断转化、循环。
（三）硫素循环（微生物在自然界硫循环中的意义）。
硫是生物体的一种必需营养元素。
硫循环与氮循环相似。
自然界中的硫以三种状态存在。
即：
单质硫、有机硫化物、无机硫化物。
元素硫不能被植物利用，但硫细菌可氧化硫。
2S+2H2O+3O2——2H2SO4
H2SO4+CaCO3——CaSO4+CO2+H2OSO42-可被植物利用。
植物吸收SO42-在体内可形成有机硫化物。
—SH，—S—S—，动物排泄物，动物尸体及植物残渣中的有机硫化物在异养微生物作用下分解，产生H2S（尸体发臭原因），H2S可氧化（硫细菌）成SO42-，SO42-也可被土壤中的反硫化细菌还原生成H2S。
——反硫化作用。
●利用微生物处理污水的一般方法：
利用微生物新陈代谢功能，使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物质被降解并转化为无害物质，使污水得以净化。
处理方法：
活性污泥法、生物膜法等
水是宝贵的自然资源，人类、动物、植物、工农业生产都离不开水。
目前城市用水急增，且污染增多。
分水必须经处理，达标准后，才能放入天然水系及重复利用。
水污染原因：
主要是工业废水，生活污水。
污水处理方法很多：
物理的，化学的，生物的方法，但以生物处理方法效果最佳，经络方便。
应用了。
1976年美国有22600处理厂。
生物法占68%。
73年英国5000家处理厂，全部生物法。
我国普遍采用生物法处理污水。
微生物在污水处理中的作用：
将含氮有机物分解成：
NH3，HNO3，NHO2，N2等。
将含硫有机物分解成：
CO2、H2S、CH4等气体。
使Hg、As、铅、氰等重金属及毒性物转化形成沉淀，以便除去或回收。
污水处理的微生物方法分为：
需氧处理及厌氧处理方法。
常见的有：
活性污泥法、生物膜法、土壤灌溉法、厌氧处理法等。
生化需氧量——BOD
好氧微生物在一定的温度、时间条件下，氧化分解水中有机物的过程中所消耗的游离氧的数量。
BOD表示污水中有机污染物在生化分解过程中所需的氧量。
BOD越高，表示水中所含的有机物质就越多。
活性污泥法：
（生化曝气法）
活性污泥中细菌间的相互关系是竞争、互生（同种）
利用含义大量需氧微生物的活性污泥，在强力通气的条件下使污水净化的生物学方法。
活性污泥：
是由污水中繁殖的大量微生物凝聚而成的绒絮状泥粒。
具有很强的吸附和分解有机物的能力。
活性污泥中含有多种细菌、放线菌、酵母菌、霉菌。
原生动物及藻类。
净化水质的以好氧微生物为主体。
对于含氰。
铅汞等有毒工业废水的处理可加入分界毒物的微生物。
●活性污泥的结构
活性污泥絮粒的大小、形状、紧密程度、构成絮粒的菌胶团细菌与丝状菌的比例及其生长情况能很好地反映污水处理状况。
活性污泥的污泥絮粒大、边缘清淅、结构紧密,呈封闭状、具有良好的吸附和沉降性能。
絮粒以菌胶团细菌为骨架,穿插生长一些丝状菌,但丝状菌数量远少于菌胶团细菌,未见游离细菌、微型动物以固着类纤毛虫为主,如钟虫、盖纤虫、累枝虫等;
还可见到木盾纤虫在絮粒上爬动,偶尔还可看到少量的游动纤毛虫等,轮虫生长活跃。
这是运行正常的污水处理设施的活性污泥生物相,表明污泥沉降及凝聚性能较好,它在二沉池能很快和彻底地进行泥水分离,处理出水效果好。
在形成这种生物相结构时,应加强运行管理,以继续保持这种运行条件。
污泥出现絮体结构松散,絮粒变小,观察到大量的游动型纤毛虫类（豆形虫属、肾形虫属、草履虫属、波多虫属、滴虫属等）生物、肉足类生物（变形虫属和简便虫属等）急剧增加的生物相,出现这种生物相时,污泥沉降性差,影响泥水分离。
产生的原因是由于污泥负荷过低,菌胶团细菌体外的多糖类基质会被细菌作为营养物用于维持生命需要,从而使絮体结构松散,絮粒变小。
若同时观察到大量的游离细菌的生物相时,则是由污泥负荷过高引起的,这时污水中的营养物质丰富,促使游离细菌生长很好,絮凝的菌胶团细菌趋于解絮成单个游离菌,以增大同周围环境的比表面,同样使污泥结构松散,絮粒变小。
此外,由于污泥絮粒的解絮或变小容易被微型生物吞噬,使得微型生物因食物充足而大量繁殖。
对由于污泥负荷过低,应采取减少污泥回流量、投加营养物质、缩短泥龄等方法提高污泥负荷运行;
对由于污泥负荷过高,则应采取减少进水流量,减少排泥等措施降低污泥负荷运行。
产生絮凝物质，促进活性污泥的形成
活性污泥颗粒主要是由细菌絮凝而成，实验证明小口钟虫、累枝虫和草履虫等纤毛虫能分泌一些粘性多糖，使他们能够附着在小的絮凝体上，同时促进絮凝体进一步黏附细菌使污泥絮体增大。
生产上常常发现在活性污泥培养初期，一旦处理系统中出现固着型纤毛虫，随后就可看到活性污泥絮体的形成并逐渐增大。
由大量各种各样的微生物和一些杂质纤维等互相交织在一起组成的微生物集团。
可同化其它微生物不易降解的固体有机物。
原理：
在有氧条件下，污水中微生物以有机物为营养物质，生长繁殖成活性污泥，使之通过吸附、氧化、分解、沉淀等作用去除水中污染物。
采用人工技术措施，强化微生物的新陈代谢，降解有机物。
吞噬细菌，净化出水水质
氧化沟法DOG的处理率高达93%。
当活性污泥中出现轮虫时，往往表明处理效果好，高级动物对污染物浓度及毒性相对敏感,但如数量太多，则是污泥膨胀的的前兆。
因为破坏污泥的结构，使污泥松散而上浮。
目前发现的轮虫有252种，活性污泥中常见的轮虫有转轮虫、玫瑰旋轮虫等。
构造特征：
池体狭长，环形沟渠状，平面多椭圆或圆形。
池深较浅，设有表面曝气装置。
吸附过程进行的较快，可以在30min内完成，BOD去除率70％。
一般，处于饥饿状态的内源呼吸期的微生物吸附活性最强。
初期吸附去除的有机物数量有一定限度
厌氧活性污泥法
是在缺氧条件下，利用微生物分解污水中有机质的方法。
主要是利用甲烷细菌进行厌氧发酵原理。
在缺氧条件下利用厌氧的产甲烷细菌，和非产甲烷细菌，来分解废水中的有机物，分解后的最终产物是：
CH4，H2，CO，CO2，H2S，NH3等。
在产物中：
CH4：
60—70%CO2：
30—35%
关键是：
密封，厌氧。
发酵后即可除去有机质又可产沼气（CH4）。
厌氧生化法的优点：
应用范围广因供氧限制，好氧法一般适用于中、低浓度有机废水的处理，而厌氧法适用于中、高浓度有机废水。
有些有机物对好氧生物处理法来说是难降解的，但对厌氧生物处理是可降解的，如固体有机物、着色剂蒽醌和某些偶氮染料等。
厌氧生物处理法缺点:
（1）厌氧微生物增殖缓慢，因而厌氧设备启动和处理所需时间比好氧设备长；
（2）出水往往达不到排放标准，需要进一步处理，故一般在厌氧处理后串联好氧处理；
（3）厌氧处理系统操作控制因素较为复杂。
（4）厌氧过程会产生气味对空气有污染。
●厌氧与好氧活性污泥法的比较
1.产生的沼气可用于发电或作为能源
沼气中的主要成分是甲烷，含量50~75%之间，是一种很好的燃料。
以日排COD10t的工厂为例，若COD去除率为80%，甲烷产量为理论的80%时，则可日产甲烷2240m3,其热值相当于3.85t原煤，可发电5400度电。
2.对营养物的需求量少
好氧方法BOD：
N：
P=100：
5：
1，而厌氧方法为（350~500）：
1，相比而言对N、P的需求要小的多，因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐。
3.产生的污泥量少，运行费用低
繁殖慢；
不需要曝气基于这些优点，厌氧处理在食品、酿造、制糖等工业中得到了广泛的应用。
但厌氧处理也存在缺点
厌氧活性污泥的性质和组成
由兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质形成的污泥颗粒。
呈灰色至黑色，
有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用，有一定的沉降性能；
颗粒厌氧活性污泥的直径在0．5mm以上。
微生物的组成主要有六种：
由外到内水解细菌、发酵细菌、氢细菌和乙酸菌、甲烷菌、硫酸盐还原菌、厌氧原生动物其中产甲烷丝菌是厌氧活性污泥的中心骨架
厌氧活性污泥净化废水的作用机理
复杂污染物的厌氧降解过程可以分为四个阶段水解阶段、发酵阶段（又称酸化阶段）、产乙酸阶段、产甲烷阶段
1．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
2．发酵阶段
梭状芽孢杆菌、拟杆菌等酸化细菌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、二氧化碳、氢气、氨等
3．产乙酸阶段
上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质，这一阶段的主导细菌是乙酸菌。
同时水中有硫酸盐时，还会有硫酸盐还原菌参与产乙酸过程。
4．产甲烷阶段
乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被转化为甲烷和以及甲烷菌细胞物质。
经过这些阶段大分子的有机物就被转化为甲烷、二氧化碳、氢气、硫化氢等小分子物质和少量的厌氧污泥。
按微生物生长状态分为厌氧活性污泥法（anaerobicactivatedsludge）和厌氧生物膜法（anaerobicslime）；
按投料、出料及运行方式分为分批式（batch）、连续式（continuous）和半连续式（semi-continuous）；
根据厌氧消化中物质转化反应的总过程是否在同一反应器中并在同一工艺条件下完成，又可分为一步厌氧消化（onestagedigestion）与两步厌氧消化（twostagedigestion）等
厌氧活性污泥法包括普通消化池、厌氧接触工艺、上流式厌氧污泥床反应器等。
普通厌氧消化池
普通消化池又称传统或常规消化池（conventionaldigester）消化池常用密闭的圆柱形池，废水定期或连续进入池中，经消化的污泥和废水分别由消化池底和上部排出，所产沼气从顶部排出。
池径从几米至三、四十米，柱体部分的高度约为直径的1/2，池底呈圆锥形，以利排泥。
为使进水与微生物尽快接触，需要一定的搅拌。
常用搅拌方式有三种：
（a）池内机械搅拌；
（b）沼气搅拌；
（c）循环消化液搅拌。
螺旋桨（机械）搅拌的消化池
普通消化池的特点是:
v可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液。
v厌氧消化反应与固液分离在同一个池内实现，结构较简单。
v缺乏持留或补充厌氧活性污泥的特殊装置，消化器中难以保持大量的微生物细胞。
v对无搅拌的消化器，还存在料液的分层现象严重，微生物不能与料液均匀接触的问题。
v温度不均匀，消化效率低。
厌氧活性污泥反应器的发展历程现在已经经历了三代。
第一代：
工作原理：
2级（平流沉淀+厌氧污泥消化）
缺点：
污泥量少、易被带出，静态消化
全国各地使用广泛，为生活污水的预处理——液固分离处理污泥及厌氧杀寄生虫及病菌
第二代：
UASB反应器
UASB反应器克服了第一代的缺点，且处理污水。
全世界有几千座UASB反应器，占所有厌氧反应器（第二代以上）总数的64%，应用广泛
第三代厌氧生物反应器
以前通常能不用厌氧法处理的就不用，不得已时结合厌氧处理与好氧处理先后处理，现在厌氧反应器发展迅速逐渐成为水处理的新的主力设备。
缺氧反硝化细菌：
反硝化细菌（兼性厌氧菌）
反应：
NO3-—N反硝化还原为N2，溢出水面释放到大气
碳源：
原水中BOD
硝酸盐来源：
回流出水中的硝化产物
●活性污泥生物相观察对污水处理系统运行管理的指导作用
活性污泥法污水处理系利用活性污泥中的微生物在人工供氧的条件下,将污水中的有机物降解氧化为Ｈ20,ＣＯ2、ＰＯ3-4、ＮＨ3,—Ｎ、Ｈ2Ｓ等无机物,同时微生物利用分解代谢过程中释放的能量将分解代谢过程中的中间代谢产物合成为新的细胞质组成部分,使微生物自身生长繁殖。
由此可见,在污水生化处理中都是通过处理系统内的活性污泥微生物的代谢活动,将污水中的有机物氧化分解为无机物,从而得以净化的。
在污水处理过程中,微生物和它所处的处理系统环境条件（如温度、酸碱度、营养物质、毒物浓度和溶解氧等）是相适应的,在处理系统环境条件发生变化时,微生物的种类、数量及其活性也会随之发生相应的变化。
在一定程度上生物相能反映污水处理系统的处理质量及运行状况。
因此,在污水处理系统运行过程时可通过对活性污泥中生物相观察来了解处理系统的运行状况,并根据观察的情况及时调整处理系统的控制因素,促使有利于氧化分解污水中有机物质的微生物生存。
目前在污水处理系统运行管理中对生物相观察,已越来越受到运行管理人员的重视。
2、活性污泥的生物相观察方法
活性污泥生物相系指活性污泥中微生的种类、数量、优势度及其代谢活力等状况的概貌。
污泥中的微生物和它所处的处理系统环境条件是相适应的,在处理系统的环境条件发生变化时,微尘物的种类和数量及其活性也会产生相应的变化,通过对活性污泥的生物相观察来了解污泥中的微生物生长、繁殖和代谢活动以及它们之间的演替情况,可直接反映污水处理设施的运行状况及处理的效果。
活性污泥的沉降性能观察,先取曝气池中的新鲜活性污泥,盛放到100毫升量筒中。
静置5—15分钟后观察在静置条件下污泥的沉降速率,沉降后泥水界面是否分明,上清液是否清澈透明。
活性污泥的生物相观察一般通过光学显微镜来完成。
先用低倍数光学显微镜观察污泥絮体的大小、形状、结构紧密程度,再转用高倍数显微镜观察污泥絮粒中的菌胶团细菌与丝状细菌的比例、絮粒游离细菌的多寡以及微型动物的状态,最后用油镜观察染色的涂片,分辨细菌的种类和观察细菌的情况。
3、运行状态下的活性污泥的生物相观察与控制
在污水处理系统运行过程中,我们除了利用物理、化学手段来测定活性污泥性质外,还可以通过观察污泥的生物相来监视污水处理的运行状态,以便及早发现异常情况,及时采取适当的对策,保证运行稳定,提高处理效果。
对污水处理系统的活性污泥生物相观察着重从如下几个方面观察。
3.1活性污泥的结构
活性污泥的污泥絮粒大、边缘清淅、结构紧密,呈封闭状、具有良好的吸附和沉降性能。
污泥出现絮体结构松散,絮粒变小,观察到大量的游动型纤毛虫类（豆形虫属、肾形虫属、草履虫属、波多虫属、滴虫属等）生物、肉足类生物（变形虫属和简便虫属等）急剧增加的生物相,出现这种生物相时,污泥沉降性差,影响泥水分离。
3.2、生物活动的状态
污水处理系统的环境变化会对活性污泥中生物活动的状态产生反映,我们可通过观察污泥中的生物活动状态了解污水处理系统的运行状态。
在处理系统的环境不利于污泥中原生动物生存时,一般都会形成胞囊,这时原生质浓缩,虫体变圆收缩,体外围以很厚的被囊,以利度过不良条件。
如在进水ＰＨ突变时,可见钟虫呈不活跃状态,纤毛环停止摆动,轮虫缩入被甲内:
在进水中难以分解或抑制性物质过多以及水温过低时,可见钟虫体内积累有未消化颗粒并呈不活跃状态,长期下去会引起虫体死亡:
当水中溶液解氧过高或过低时,可见钟虫的头端突出一个空泡,呈不活动状态。
出现这些生物相时,应及时采取适当的对策,保证运行稳定,提高处理效果。
活性污泥中经常出现的丝状硫细菌,如发硫细菌贝氏硫细菌等,对溶氧水平反应非常敏感。
当水中溶解氧不足时能将水中的Ｈ2Ｓ氧化为硫,并以硫粒的形式积存于体内,而当溶解氧大于1ｍｇ/ｌ时,体内硫粒可被进一步氧化而消失。
因此,可通过对硫细菌体内的硫粒的观察,间接地推测水中溶解氧的状况。
3.3、同一种生物数量增减
对于运行正常的污水处理系统的活性污泥中的微生物种类、数量以及它们之间的数量比均保持相对恒定,在处理系统环境发生变化时,污泥中的微生物种类、数量以及它们之间的数量比会进行相应变化,以达到新的生态平衡,由此,我们可通过对污泥中的某种生物数量的变化来了解处理系统的运行状态。
污泥中出现球衣菌属、发硫菌属、诺卡氏菌属、各种霉菌等丝状微生物异常增长的生物相时,表明污泥将发生膨胀现象。
丝状菌导致的污泥膨胀是因为丝状菌具有耐低营养、耐低氧、适合于高Ｎ/Ｃ污水的特性在污水进水的ＢＯＤ:
Ｎ或ＢＯＤ:
Ｐ比例过高、ＰＨ值偏低ＢＯＤ负荷高、小分子碳水化合物多、水温偏低、流入重金属等有毒物质时可引起丝状菌过量繁殖。
在生产实践中我们可观察污泥中的丝状细菌的数量和生长趋势,若有继续增多的趋势,应及时采取措施控制丝状细菌的生长、调整运行过程中的影响因素。
出现絮体结构松散解絮时,细小的絮粒成为轮虫的充足食物,使轮虫恶性繁殖,数量急剧上升的生物相时,表明污泥老化,此时应采取增加排泥的措施。
原生动物及轮虫类微型动物受有毒物质的影响比细菌更为敏感。
因此,在生产运行过程中可采用观察微型动物的生物相判断有毒物质对活性污泥的影响。
木盾纤虫属作为活
升级会员 