第三十四讲 微生物与环境保护
环境中的主要污染物
无毒有机物 有毒有机物
无毒无机物
有毒无机物
环境污染：指土壤或水体等生态结构和功能受外来有
害因素的破坏而失去了平衡，无法进行正常的物质循环 的现象。 例：土壤自净能力、水体自净能力的丧失。
环境通常具有一定的自净能力，对进入其中的生活废弃物、工业 “三废”及 农药残留物等有害物质能进行一定的无害化，但有害物质大量排入环境中，超过 环境耐受能力，就会破坏了自然界的生态平衡，其结果造成环境污染。 水体的富营养化：
②对一些BOD5，超过10000mg／L的有机废水，如屠宰废水等的处 理效果很差。
用厌氧消化法即沼气发酵正好能克服上述三项困难，此外，还能产 生大量的生物能——沼气，化废为宝，因此近年来已受到各方面的 重视。
（4）沼气发酵
沼气（生物气）：是一种混合可燃气体。主要成分为甲 烷，及少量H2、N2和CO2。
自然去除废气后的低BOD5清水，可流入河道。而经好氧性微生 物处理后的废渣——活性污泥或生物膜的残余物，是比原来污水的 BOD5更高的有机物，它们可通过厌氧处理（又称污泥消化或沼气 发酵）而生产出有用的沼气和有机肥料。
BOD（生物氧化量）： 一般指在20℃下，1L污水中所含的有机物（主
要是有机碳源），在进行微生物氧化时，5日内所 消耗的分子氧的毫克数。
水体的富营养化： 水中氮、磷等元素含量过高，引起水体表层的蓝细菌和藻类
过量生长繁殖，引起淡水水体形成所谓的“水花”或“水华”、 河口、港湾或浅海等咸水区水体“赤潮”现象。 “水华”、“赤潮”等大面积水体污染一旦发生，很难治理， 预防是关键。
藻类大量繁殖，死藻被微生物氧化降解，消耗水中氧气， 使厌氧菌开始大量生长和代谢，分解含硫化合物，产生H2S， 从而导致水有难闻的气味，并由于缺氧引起鱼和好氧微生物的 死亡，最终引起水体出现大量沉淀物和颜色异常。
塘法处理污水实际上是是投资少、设备简、操作容易， 缺点是它所占据的土地面积大。
氧化塘法 滨洲污水处理厂 8万方/日
（3）生物膜法
生 物 转 装盘 置法 的 基 本
污水处理中，应注意的问题：
①大量以活性污泥或脱落生物膜形式出现的废渣，必须加以进一步 处理，否则会形成“二次污染”；
活性污泥:是由污水中繁殖的大量好气性微生物与污水中的有机、
无机固体物混凝交织在一起构成的絮状物。它具有很强的吸附、凝 聚和氧化分解污水中有机物和其它物质的能力。活性污泥中以细菌 和原生动物为主。
活性污泥去除污水的能力是极高的，它对生活污水的BOD5去 除率可达95％左右，悬浮固体去除率也达95％左右，对污水中 的病原细菌和病毒的去除率均很高。
（2）氧化塘法（oxidationponds或lagoon）
是近年来一种利用自然生态系统净化污水并具有良好 节能效果的方法。氧化塘是一个面积大、能接受阳光 照射的浅池，污水从一端流入，从另一端溢流而出。 在氧化塘中存在着三种作用：
（1）有机物的好氧性分解和厌氧消化；前者主要由好 氧细菌进行，后者则主要由厌氧菌进行； （2）光合作用：主要由藻类和水生植物进行； （3）藻类细胞的消除：由各种动物进行。所以用氧化
群间的协同作用而进行的一种物质循环过程。
当高BOD5的污水进入污水处理装置后，其中的自然微生物区系 在好氧条件下，根据其中营养物质或有毒物质的情况，在客观上造 成了一个选择性的培养条件，并随着时间的推移，发生了微生物区 系有规律的更迭，从而使水中的有机物或毒物不断被降解、氧化、 分解、转化或吸附沉降，进而达到去除污染物和沉降、分层的效果。
COD（化学需氧量 ）：
指使用强氧化剂使1L污水中的有机物质迅 速进行化学氧化时所消耗氧的毫克数。
2、污水处理中的特殊微生物
在自然界中，广泛存在着能分解特定污染物的微生物。 例如，已知的能分解氰的微生物就有诺卡氏菌属、腐 皮镰孢霉、木素木霉和假单胞菌属等14个属的49个种。
如：分解氰、丙烯腈、多氯联苯、多环芳烃类、炸 药 成分、芳香族磺酸盐、聚乙烯醇，人工合成的杀虫剂、 杀菌剂、除草剂等。 芳香族磺酸盐可被Pseudomonas putida（恶臭假单胞菌） 所降解；1-苯基-十一烷磺酸盐（ABS）可被Bacillus（芽
沼气发酵（甲烷形成）：产甲烷菌在厌氧条件下，利用 H2还原CO2等碳源营养物，以产生细胞物质、能量和 代谢废物——CH4的过程。
微生物对污染物的降解与转化
生物降解（biodegradation）：是微生物对物质（特 别是环境污染物）的分解作用。
微生物对无毒有机物的降解 微生物对有毒有机物的降解 微生物对重金属的转化 农药、石油、洗涤剂、多氯联苯、氰和腈等都可被相 应种类的微生物所降解。
一、污水的微生物处理
水体污染的表现：无法进行水的自净作用。 污水的种类：生活污水
工业有机污水：屠宰、造纸、淀粉和发酵工业 工业有毒污水：如农药、炸药、石油化工、电镀、 印染、制革等行业 其它污水：医院 有害物质的种类：农药、炸药、多氯联苯（PCB）、多环芳烃 （致癌）酚、氰和丙烯腈等 污水处理方法中，最关键、最有效和最常用的是微生物处理法。
1、微生物处理污水的原理
用微生物净化污水的过程，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、生化性能的微生物类
孢杆菌属）的菌种所降解。
3、污水处理的方法和装置
污水处理的装置很多，按其耗能程度或产能情况分：
（1）活性污泥法（activated sludge process） 又称生化
曝气法。此法最早由英人Ardern和Lockett创建于1914年。经多 年修正、改进，至今该法一直是污水处理中的主要方法。
污水入口处
完全混合曝气法处理污水的装置
为使对特殊污染物具有较强的分解效果，还应人为地补充一 些有机氮源和磷素营养，并培育、接种入相应的优良分解微生物 。
如，接入某些镰孢霉属和诺卡氏菌属的一些菌种就能更好地分解 氰化物；接入能生长在0.2％酚溶液中的几种假单胞菌，例如，食 酚假单胞菌和解酚假单胞菌，就能更好地分解污水中的酚。