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1、环境微生物学课程作业论 文 集上海师范大学环境工程系2003级指导教师：张永明 教授2005年92006年5月目 录污染环境废弃物的生物处理董鹂赟 1微生物新型农业的发展前景董祯轶 7微生物油脂的研究进展及展望方 怡 12微生物与能源甘毓蓉 16脱氮作用之反硝化作用综述高 超 21生物膜技术在我国水污染治理中的应用前景分析龚仪云 25微生物肥料的介绍及其发展前景顾爱华 32生物农药的发展趋势顾静艳 38生物膜法在水处理中的应用胡 逸 41膜生物反应器(MBR)技术在中水回用中的应用黄 洁 46生物技术的研究与应用姜铮玮 51微生物降解水中污染物康 磊 58含砷废水处理研究乐蓓琴 62固定化微生
2、物简介及海藻酸钠包埋固定法李玉兵 67生物方法处理水体污染梁黎婷 73水体的微生物生态修复技术刘佳琦 80极端环境下的微生物刘兆霞 84废气的生物处理工艺及其发展潘贞吉 88同步硝化和反硝化研究探讨钱 敏 93活性污泥法及其新技术秦顺杰 97微生物发酵的综述邵涵廷102在废水传统好氧生物处理工艺上实现脱氮技术施 雯107微生物与垃圾处理汪祖华113微生物农药及其发展概况王建伟118微生物采油技术王晓菲122微生物絮凝剂及其应用吴 勣125探索生命的螺旋DNA夏 芸129微生物在水体自净中的作用夏佳俊133生物传感器的研究现状及应用谢 艺137PCR技术及其应用实例和前景邢 强143重金属废水的
3、微生物处理张琳燕147生物表面活性剂及其应用和前景张兴中151狂犬病病毒特性及致病特征张余祥156沙眼的形成与预防赵 磊160生物膜法在水处理中的研究进展赵 艳163耐盐微生物处理高盐石油开采废水赵 原167生物固氮的应用与发展赵力超172贫营养环境污染物生物降解朱奇亮176现有城市生活垃圾处理方法的局限性及生物处理方法朱亚萍183污染环境废弃物的生物处理董鹂赟上海师范大学 环境工程系 2003级 0313565摘要：现代人类的生产活动造成了很多环境污染，这已成为全世界的共同问题。本文将从城市垃圾生物处理技术，污水生物处理技术，悬浮细胞法，活性污泥法，生物膜法，这五个方面展开关于废弃物生物处理
4、的方法介绍。关键词：固体废物，堆埋，堆肥，焚烧，生物处理，生活污水，环境污染，活性污泥，生物膜前言：在我国过去几十年的经济发展中，由于忽视了发展中的环境保护问题，目前环境状况十分严峻，已经影响了我国经济的可持续发展。世界各国的科学家和工程技术人员，针对环境污染的问题和不同的环境污染类型，发展了各种处理办法。主要可以分为三大类：化学法（如絮凝沉淀法）、物理法（过滤）和生物法（如活性污泥法）。这三类方法也可以结合使用。1 其中生物处理(Biotreatment)也叫生化处理，是指利用处理系统中的生物，特别是微生物的代谢活动以及各种特性来处理各种废弃物的过程。主要是针对各种污染源和小范围的环境污染。
5、生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显著优点，为从根本上解决环境问题提供了希望，因而越来越受到人们的青睐。1 城市垃圾生物处理技术由于人类活动，每天都有大量的固体废弃物，如各种垃圾的产生，特别是大城市的固体废弃物的产量更是惊人。这些固体废弃物都应该进行无害化处理，但目前几乎95%的垃圾未经这样的处理，一般只是简单地堆集起来或倾入江河中。固体废弃物中不仅含有各种无机物，如玻璃、金属等，还含有大量的有机物，包括可降解的淀粉、蛋白质、废纸、烃类等和很难降解的塑料等，其中的很大部分是可以回收利用的，因此提倡垃圾的分类包装，回收可再生的资源，是一箭
6、双雕之举。固体废弃物的处理有很多方法，如填埋、堆肥、焚烧、用来发电等。垃圾的填埋处理不仅需要侵占大量的土地资源，而且需要很长时间（一般至少50-100年）才能完全使所填埋的垃圾无害化，因此填埋了垃圾的土地长期不能使用，甚至还可能引起火灾。由于填埋于地下的垃圾，绝大部分是有机物，在厌氧微生物的作用下进行发酵，能产生大量的沼气逸出地面，遇火即可发生火灾；填埋的垃圾还可能污染地下水。2垃圾焚烧同样也存在火灾的隐患，同时焚烧时还会产生大量废气，造成对环境的再次污染，我们称这种污染为二次污染。3较好的物理方法是利用垃圾发电。这在发达国家是一种比较普遍采用的处理城市垃圾的方法，我国也建立了几座垃圾发电厂，
7、但目前在我国还不能普遍推广，因为成本很高。垃圾堆肥是较原始的简易的固体垃圾生物处理方法。主要是利用垃圾中原本带有的微生物进行自然发酵。这种方法虽然可以采用，但所需的处理时间长，处理量小，发酵过程不易控制。4现在发展了新的城市垃圾生物处理工艺。这种工艺是先经过过筛，回收可再生资源后，引入具有特定功能的微生物（主要是一些能高效降解有机物质，如纤维素、脂肪、蛋白质的微生物）进行好氧处理或厌氧发酵，加速发酵过程，同时还可以收集所产生的沼气。经过充分发酵后的垃圾是一种很好的农业肥料。如果实现垃圾处理工厂化，可以使发酵周期缩短（1-2星期），并且处理量较大。发酵过程可以实现全自动化控制，发酵后形成的肥料的
8、质量也能得到保证。5 2污水生物处理技术在废水排放到环境中之前的处理，主要是控制废水中的COD (化学需氧量)、BOD (生化需氧量)、总悬浮物、TN (总氮)等，使经处理后排放的废水的上述指标达到排放标准。BOD值是废水中可被生物氧化的有机物含量及氨的含量，它反映了废水可进行生物化学处理的程度；COD值是采用化学强氧化剂与废水中有机物和氨进行反映的总量，表明了废水的污染程度。COD值总是大于BOD值。世界各国根据各自的国情制定的废水排放标准不尽相同。6污水综合排放标准（GB897888，废水部分，mg/L）7标准级别污染物一级标准二级标准pH值6-96-9色度（稀释倍数）5080悬浮物702
9、00生化需氧量（BOD5）3060化学需氧量（CODcr）100150石油类1010动植物油2020挥发酚0.50.5氰化物0.50.5硫化物1.01.0氨氮1525氟化物1010磷酸盐（以P计）0.51.0甲醛1.02.0苯胺类1.02.0硝基苯类2.03.0阴离子合成洗涤剂5.010铜0.51.0锌2.02.0锰2.02.0废水的处理方法主要可归结为三类：物理法、化学法和生物法。目前普遍使用生物法或生物法与其它方法结合。在废水的生物处理中，虽然用于废水处理的生物反应器类型及工艺流程很多，如厌氧好氧工艺、硫化床工艺、接触氧化法、上流式厌氧污泥床(UASB)工艺、连续批式反应器(SBR)工艺等
10、，视废水类型及污染程度而采取不同的处理策略，但其基本原理都是利用处理系统中的各种微生物群落的代谢作用，以去除污水中的污染物。6根据处理系统中微生物所处的状况，则可以分为：悬浮细胞法、活性污泥法、生物膜法等。目前最普遍使用的是活性污泥法，特别是在城市污水处理中。而效率较好的是生物膜法，特别是在特殊行业废水的处理中应用最为常见。3活性污泥法活性污泥(Activated sludge)可分为好氧活性污泥和厌氧颗粒活性污泥，不论是哪一种，活性污泥都是由各种微生物、有机物和无机物胶体、悬浮物构成的结构复杂的肉眼可见的绒絮状微生物共生体。这样的共生体有很强的吸附能力和降解能力，可以吸附和降解很多的污染物，
11、可以达到处理和净化污水的目的。8活性污泥法是最常见的污水生物处理方法，污水在经过初步沉淀去除各种大块颗粒之后送到好氧反应池，在池中通过曝气或搅拌供给氧气。在活性污泥法中，经处理后排出的水中的大部分活性污泥被沉淀下来返回反应池，这样可以维持很高的微生物密度和活性。当污水停留在好氧反应池期间，一部分有机物被处理成无机物，即矿化；另一部分转化为微生物细胞物质。在活性污泥法中，严重影响处理效果的是污泥的沉降性能。如果活性污泥沉降性能差，由于丝状细菌和真菌的过分繁殖将导致活性污泥膨胀。虽然活性污泥的膨胀机理尚不完全清楚，但通常在碳氮比(C：N)和碳磷比(C：P)的比值较高，水中溶解的氧气浓度较低的条件下
12、容易产生。为维持良好的处理效果，应当避免发生污泥膨胀，因此在活性污泥法中要严格控制进入系统废水的C：N和C：P的比值，并维持较高的溶解氧水平，这样才能维持良好运行状态。产生的活性污泥除一部分回流利用外，其它多余的则需要另外处理。处理的方法是厌氧消化、填埋或干燥。干燥后的处理物可以用作农业肥料。图1. 活性污泥法流程示意图：1、原污水；2、初次沉淀池；3、曝气池；4、二次沉淀池；5、处理后污水；6、回流污泥；7、再生池；8、生污泥；9、剩余污泥；10、污泥浓缩池；11、脱水设备或污泥消化池等。活性污泥法是一个连续的处理过程，因而易于采用计算机控制而实现监控自动化。此外，活性污泥法处理废水的效率可
13、以根据具体条件而作较大的调整，因而可用于处理流速及浓度发生较大变化的污水。活性污泥法被广泛用于处理城市生活污水和各种工业废水。 活性污泥法的主要问题是产生大量剩余的污泥，需要用其它办法处理。现在世界各国，包括我国都发展了各种处理系统以减少剩余污泥的产量，颗粒活性污泥法就是一种行之有效的方法。这种方法是把活性污泥培养成颗粒状，用颗粒活性污泥完全矿化废水中的有机物，而不形成新的微生物细胞，或者只在颗粒活性污泥内部维持微生物细胞的新老更替。4悬浮细胞法在这样的处理系统中，微生物细胞悬浮在所需处理的污水中，而不是形成“生物膜”那样的被固定起来。例如，氧化塘即是经典的悬浮细胞污水处理系统。氧化塘的效率较
14、低，并需要较大的空间位置，氧化有机物所需的氧气来自于藻类的光合作用，主要通过扩散而被其它微生物吸收利用。这种系统中氧化作用通常不完全，因而常常产生较大的臭味。由于它是一个开放系统，所以它的处理效率受季节温度波动的影响很大，这种处理系统只能在温暖的地方使用。北京高碑店污水处理厂的好氧池即采用此方法。5生物膜法生物膜(Biofilm)是通过附着而固定于特定载体上的结构复杂的微生物共生体。相对于活性污泥来说，在单位体积生物膜中所含的微生物数量更高、比表面积更大。生物膜比活性污泥具有更强的吸附能力和降解能力，可以吸附和降解污水中的各种污染物，具有速度快、效率高的特点。1在使用生物膜法处理污水时，要求在
15、处理系统的构筑物中装填一定数量的填料，这些填料一方面可以扩大处理系统的比表面积，另一方面为微生物提供附着固定的载体。生物膜处理系统的性能、效率取决于其中微生物活性的高低和所装填料的多少及其比表面积。一般来说，生物膜法较多应用于特殊行业的废水处理中，如印染废水等。生物膜法可以分为以下几种类型：滴滤系统，旋转生物接触氧化系统，流化床反应器。65.1滴滤系统（Trickling filter system）该系统是一种简单且相对便宜的膜式好氧处理装置。在该处理系统中，通过转动的栅栏喷淋装置将污水均匀分布于多孔处理床（例如由石子等铺成）上。在多孔处理床上可生长多种微生物群落和原生动物。当污水缓慢地流过处理床时，微生物就吸收并降解了其中的有机成分，使得污水得到处理。在这样的处理系统中，天然形成了食物链，微生物利用有机物生长繁殖，原生动物
