治污微生物在废水处理方面的应用环境工程2班孔波3014214045目录1：背景和现状2：废水治理主要微生物分类3：废水治理主要微生物技术简介4：典型废水类型及微生物作用过程5：展望和结束语1：研究背景和现状随着社会的发展，环境污染问题也越来越严重，其中水体的污染尤为突出。

工业废水和生活污水的排放，是造成水体污染的主要因素。

日益加剧的水污染，对人类的生存安全构成了极大的威胁，成为人类尅健康、经济、可持续发展的重大阻碍。

如何用现代科技有效处理污水成为当务之急。

当下，随着各种新兴工业的飞速发展，各种工业废水一一出现。

如：造纸废水，石油炼厂废水，石油化工废水，印染废水，毛纺厂和毛条厂废水，豆制品废水，屠宰废水，罐头食品废水，油脂废水，啤酒，抗生素等制药工业废水，谷氨酸，赖氨酸等发酵工业废水，核工业废水等等。

这些废水如果处理不当排入江河湖海，将会对环境产生巨大的负面影响。

废水处理方法可分为三类：物理法，化学法，生物法。

微生物处理法是生物法中十分重要且有效的方法之一，与其他方法相比，其具有经济，高效等优点，更重要的是他可以达到无害化。

在现有的众多废水处理技术中,微生物处理污水技术以其高效、低成本以及反应条件温和等优点受到各国环保专家的推崇，已在大多数国家得到广泛应用。

微生物在环境保护和环境治理中，在保持生态平衡等方面起着举足轻重的作用，微生物有着容易发生变异的特点，随着新污染物的产生和增多，微生物的种类可以随之增多，显现出多样性的特点。

这使得其在与其他技术的比较中具有优势。

微生物具有体积小、表面积大、繁殖力强等特点，能不断与周围环境快速进行物质交换。

污水中有机物含量高，可供给微生物生长繁殖所需要的营养。

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，淀粉及其他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。

随着微生物学中各个分支的相互渗透，尤其是分子生物学，分子遗传学的发展，促进了微生物分类学的发展，促进了生物工程，酶学和基因工程的长足发展。

在环境工程学的发展也是如此。

固定化酶，固定化微生物细胞处理工业废水，筛选优势菌，筛选处理特种废水的菌种，生物膜技术的应用，活性污泥技术，构建超级细菌等等。

近年来，各种微生物新技术方兴未艾：如生物转盘技术，微生物电池技术，污水附着污泥技术等等。

相信在21世纪，微生物废水处理技术将越来越成熟，越来越完善，在废水处理方面起到越来越重要的作用。

2：废水治理主要微生物简介参与废水治理的微生物种类多样，也有多种分类方法和标准，废水处理中经常将微生物分为好氧微生物，厌氧微生物以及部分藻类。

好氧微生物通常对应有好氧微生物处理：在有氧条件下，有机污染物作为好氧微生物的营养基质而被氧化分解，使污染物的浓度下降的处理方法。

好氧微生物处理有活性污泥法和生物膜法两大类。

活性污泥法中主要微生物：微生物群落是由细菌，真菌，原生动物，后生动物等等构成的。

1：细菌类：芽孢杆菌属、黄杆菌属、微球菌属、假单胞菌属和动胶菌属以及球衣菌属等等。

2：原生动物类：鞭毛虫，纤毛虫，绿眼虫，针眼虫，大变形虫，太阳虫，表壳虫，足吸管虫，草履虫，似针虫，彩盖虫等等。

3：后生动物：线虫，轮虫等等。

生物膜法中主要微生物：微生物群落是由好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物和后生动物等组成的。

厌氧微生物1：（发酵菌）产酸菌：可将复杂的有机物转化为简单的小分子的一类微生物，它们参与产甲烷阶段以前的所有分解有机物的过程并产生小分子有机酸。

2：产氢产乙酸菌：这些菌将挥发性脂肪酸降解为乙酸和氢气。

此类菌可能是绝对厌氧菌或兼性厌氧菌。

3：产甲烷菌能利用乙酸或氢气和二氧化碳产生甲烷气体的一类微生物。

按形态可分为四种：八叠球状、杆状、球状和螺旋状。

产甲烷菌都是绝对厌氧菌。

一些重要微生物硝化细菌：在氧气充足条件下，硝化细菌可以将氨氮氧化成NO2-，然后再氧化成NO3-。

对生态系统的脱氮具有重要影响。

反硝化细菌：反硝化细菌属于兼性厌氧型细菌，主要是将硝酸盐氮还原成气态氮或氮氧化物，反应在无分子氧的状态下进行。

聚磷菌：在好氧条件下，聚磷菌利用聚羟基烷酸盐作为碳源和能源，摄取溶液中的磷酸盐合成聚磷（吸磷）。

微生物处理污水的方式：1．降解作用:细菌、真菌和藻类都可以降解有机污染物。

如好氧革兰氏阴性杆菌和球菌可以降解石油烃、有机磷农药、甲草胺、氯苯等; 霉菌可以降解石油烃、敌百虫、扑草净等; 藻类可以降解多种酚类化合物。

2．共代谢:微生物的共代谢是指微生物能够分解有机物基质，但是却不能利用这种基质作为能源和组成元素的现象。

这类微生物有假单胞菌属、不动杆菌属、诺卡式菌属、芽孢杆菌属等。

3．去毒作用: 微生物通过转化、降解、矿化、聚合等反应，改变污染物的分子结构，从而降低或去除其毒性。

如有机磷农药马拉硫磷可以在微生物的水解作用下，被分解为含有一酸或二酸的物质。

微生物在污水处理中的指示作用微生物在调试过程中起着很重要的指示作用。

通过镜检，根据活性污泥中的微生物可以确定该活性污泥的优劣，其指示作用有以下几方面：小口钟虫在生活污水和工业废水处理中，其处理效果较好时往往是优势菌种，污泥恶化：主要出现以下原生动物：豆形虫属、肾形虫属、草履虫属、瞬目虫属、波豆虫属、尾滴虫属、滴虫属等.污泥严重恶化时,微型动物几乎不出现,细菌大量分散.污泥解体：主要的原生动物有：变形虫属、简便虫属等肉足类.污泥膨胀：主要是因为丝状菌的大量生长,出现能摄食丝状菌的裸口目旋毛科、全毛类原生动物及拟轮毛虫等.污泥从恶化恢复到正常：活性污泥从恶化状态恢复到正常状态时有下列原生动物出现：漫游虫属、斜叶虫属、管叶虫属等.污泥良好：主要原生动物为：钟虫属、累枝虫属、盖虫属、有肋纤虫属、独缩虫属、各种吸管虫类、轮虫类、寡毛类等固着性或者匍匐性微生物。

3：典型废水类型及微生物作用过程重金属废水：重金属废水的常规处理方法主要包括: 化学沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩法、电解法、活性炭和硅胶吸附法和膜分离法等, 但这些方法存在去除不彻底、费用昂贵、产生有毒污泥或其他废料等缺点。

微生物处理法是利用细菌、真菌( 酵母) 、藻类等生物材料及其生命代谢活动去除和积累废水中的重金属, 并通过一定的方法使金属离子从微生物体内释放出来, 从而降低废水中重金属离子的浓度。

微生物对重金属有吸附作用，沉淀作用等等吸附作用：1：胞外吸附一些微生物可以分泌多聚糖, 糖蛋白, 脂多糖, 可溶性氨基酸等胞外聚合物质 ( extracellular polymeric substances, EPS) , EPS 具有络合或沉淀金属离子作用。

如蓝细菌能分泌多糖等胞外聚合物, 一些白腐真菌可以分泌柠檬酸( 金属螯合剂) 或草酸( 与金属形成草酸盐沉淀) 。

2：细胞表面吸附细胞表面吸附是指金属离子通过与细胞表面, 特别是细胞壁组分( 蛋白质、多糖、脂类等) 中的化学基团( 如羧基、羟基、磷酰基、酰胺基、硫酸脂基、氨基、巯基等) 的相互作用, 吸附到细胞表面。

金属离子被细胞表面吸附的机制包括离子交换、表面络合、物理吸附( 如范德华力、静电作用) 、氧化还原或无机微沉淀等。

不同的微生物对不同金属的吸附作用机制不同。

Kratochvil 等认为, 离子交换是许多非活性真菌和藻类附金属离子的主要机理, 主要是细胞表面的羧基, 其次是硫酸脂基和氨基在生物吸附中发挥了重要作用。

Davis 等也认为离子交换是褐藻吸附金属离子的主要机制, 特别是以前被认为的物理和化学的结合机制都可以用离子交换来解释。

3：胞内吸附与转化一些金属离子能透过细胞膜, 进入细胞内。

金属离子进入细胞后, 微生物可通过区域化作用将其分布于代谢不活跃的区域( 如液泡) , 或将金属离子与热稳定蛋白结合, 转变成为低毒的形式。

如活酵母吸收的 Sr、Co 离子积累于液泡中, 而 Cd和 Cu 离子位于酵母的可溶性部分( soluble fraction) ;同时液泡缺陷型酵母对 Zn、Mn、Co、Ni 离子的敏感性增加, 吸附量降低; 但其对 Cu 和Cd 离子的吸附与野生型则没有明显的区别。

微生物对重金属的沉淀作用微生物对重金属离子的沉淀作用, 一般认为是由于微生物对金属离子的异化还原作用或是由于微生物自身新陈代谢的结果。

一方面, 一些微生物可分泌特异的氧化还原酶, 催化一些变价金属元素发生氧化还原反应, 或者其代谢产物或细胞自身的某些还原物直接将毒性强的氧化态的金属离子还原为无毒性或低毒性的离子; 另一方面, 一些微生物的代谢产物( 硫离子、磷酸根离子) 与金属离子发生沉淀反应, 使有毒有害的金属元素转化为无毒或低毒金属沉淀物。

氧化还原酶, 催化一些变价金属元素发生氧化还原反应, 使金属离子的溶解度或毒性降低。

还原作用：一些微生物在其生长代谢过程中, 可分泌特异的氧化还原酶, 催化一些变价金属元素发生氧化还原反应, 使金属离子的溶解度或毒性降低。

例如, 许多好氧和厌氧微生物能将如 Cr 6+ 还原为 Cr 3+ ,在好氧条件下, Cr但嗜麦芽假单胞菌( Pseudomonas maltophilia )和巨大芽孢杆菌 TKW3 除外, 其催化Cr 6+ 还原为 Cr 3+ 的酶为膜结合还原酶。

金属硫化物沉淀：在pH 值为中性、一定的基质浓度和厌氧条件下,硫酸还原菌( SRB) 能将硫酸根离子还原成硫离子, S2-与废水中的的 Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ 等发生沉淀反应,形成不溶性的金属硫化物, 从而实现废水的净化处理。

SRB 广泛分布于自然界 , 典型的代表有脱硫弧菌,脱硫微菌,脱硫杆菌,脱硫八叠菌,脱硫肠菌,热脱硫杆菌，古球菌等。

金属磷酸盐沉淀：磷酸盐是合成核酸、ATP 等重要生物分子所必需, 通常生命体并不释放过量的磷酸盐。

然而微生物可通过两条途径释放无机磷酸盐一些柠檬酸杆菌能分泌酸性磷酸酶, 催化 2- 磷酸甘油水解, 释放无机磷酸盐, 从而在细胞表面积累大量的磷酸盐, 并与废水中的金属发生沉淀反应, 形成金属磷酸盐沉淀。

高浓度有机废水高浓度有机废水通常是指化学耗氧量(COD)在2000mg/L以上的废水，而事实上由食品、化工、造纸、农药、制革等行业排放出的废水中COD浓度可以达到几万到几十万mg/L。

根据其性质可将高浓度有机废水分为三类：①不含有害物质且易于生物降解的高浓度有机废水；②含有有害物质且易于生物降解的高浓度有机废水；③含有有害物质且不易生物降解的高浓度有机废水。

与物化法相比，生化法具有运行可靠、运行费用低和操作管理方便等优点，使得生化法得以广泛应用。