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第九章 环境污染控制与治理中的微生物学

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周群英《环境工程微生物学》(第3版)名校考研真题(第九章 水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原

周群英《环境工程微生物学》(第3版)名校考研真题(第九章 水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原

第九章水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理一、填空题1．根据微生物在构筑物中处于悬浮状态或固着状态，污水好氧生物处理方法可分为______和______。

[江苏大学2010年研]【答案】活性污泥法；生物膜法2．在厌氧或缺氧条件下，利用厌氧性微生物分解污水中有机物的方法，叫做______。

[江苏大学2011年研]【答案】厌氧消化3．活性污泥中的细菌大多数包括在胶质中，以______形式存在。

[江苏大学2011年研] 【答案】菌胶团【解析】菌胶团是指所有具有荚膜或黏液或明胶质的絮凝性细菌互相絮凝聚集成的细菌团块。

活性污泥中的细菌大多数以菌胶团形式存在。

4．原生动物和微型后生动物在废水处理中的主要作用有______、______、______。

[湖南大学2011年研]【答案】指示作用；净化作用；促进絮凝和沉淀作用【解析】原生动物在污水净化系统中的作用如下：①指示作用，可以用来判断活性污泥和处理水质的好坏。

②净化作用，腐生性营养型原生动物可以吸收污水中溶解性有机物，动物性营养型原生动物可以吞食有机颗粒和其它微小生物，对污水净化起积极作用。

③促进絮凝和沉淀作用，原生动物能分泌一定的粘性物质协同和促使细菌发生絮凝作用。

5．微生物在厌氧环境下对有机物的转化可分为3个阶段，分别是：______、______、______。

[西安建筑科技大学2014年研]【答案】水解发酵；生成乙酸；产甲烷【解析】厌氧发酵可分为3阶段，分别为：①水解发酵阶段，水解和发酵性细菌群将复杂有机物水解为基本单元。

②生成乙酸阶段，产氢和产乙酸细菌群把第一阶段的产物进一步分解为乙酸和氢气。

③产甲烷阶段，由两组生理性质不同的专性厌氧产甲烷菌群构成。

一组是将氢气和二氧化碳合成甲烷，或一氧化碳和氢气合成甲烷；另一组是将乙酸脱羧生成甲烷和二氧化碳，或利用甲酸、甲醇及甲基胺裂解为甲烷。

二、判断题1．在活性污泥絮状物中酵母菌数量最多。

（）[湖南大学2010年研]【答案】错误【解析】活性污泥的主体细菌来源于土壤、河水、下水道污水和空气中的微生物。

第九章水环境污染控制与治理 的生态工程及微生物学原理

第九章水环境污染控制与治理 的生态工程及微生物学原理

（2）生物膜面生物 固着型纤毛虫：钟虫、独缩虫、累枝虫属； 游泳型纤毛虫：豆形虫、尖毛虫等。它们是动物中的主要类 群，其优势种随生物膜营养物质和其他环境条件变化而更替 ，可作为水处理的指示生物。能促进滤池净化速度，提高滤 池整体的处理效率。 （3）滤池扫除生物 体形较大的无脊椎动物如轮虫、线虫，环节动物门的瓢
（二）好氧生物膜的培养——挂膜 1、自然挂膜法 将带有自然菌种的工业废水用泵慢速打入空的生物滤池
中，循环3-7天后改为慢速连续进水。在这过程中，废水中
一、好氧活性污泥法
普通活性污泥法是依据水的自净作用原理发展而来的， 是废水生物处理中微生物悬浮在水中的各种方法的统称，
悬浮的微生物群体呈泥花状态(floc) 。一般指需氧活性污
泥过程。
在曝气池中废水与积累的活性污泥充分混合接触， 污染物转移到污泥上，微生物以污染物为养料并从水中 取得氧气生长繁殖(biomass)，某些代谢产物(如二氧化 碳、氨)则进入水中。随后,混合液流过沉淀池,泥水分离， 出水得到处理,污泥则回流到曝气池入口,再次进入过程。
等肉足类。
（3）指示水质变化和运行中出现的问题 形态变化：环境条件恶劣时——形成孢囊；pH超过正常范 围——钟虫纤毛停止摆动，虫体收缩成团。 生殖方式：出现有性生殖时往往预示环境条件变差或种群处 于衰老期。
优势种变化： 高负荷，曝气不足——小鞭毛虫； 水停留时间过短——小的游泳型纤毛虫； 很高负荷及难降解物——小裸变形虫和鞭毛虫； 溶氧不足——阿托氏菌属、扭头虫属和新态虫属 过分曝气——肉足类及轮虫类。
生物转盘:
由水槽和部分浸没于污水中的旋转盘体组成的生物处理 构筑物。盘体表面上生长的微生物膜反复地接触槽中污水和 空气中的氧，使污水获得净化。

水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理

水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理

水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理水环境污染是指各种人为活动或自然因素导致水体中污染物的浓度超过水体自净能力的程度，影响水生态环境的稳定和健康。

为了控制和治理水环境污染，生态工程和微生物学原理被广泛应用。

生态工程是一种以生物学和工程学为基础的综合应用技术，通过模拟自然生态环境，改善和修复已受污染的水体，达到减少或消除水体污染物的目的。

生态工程对水环境污染的控制具有显著的优势。

生态工程主要包括湿地修复、人工湿地、人工林、人工生态岸线等。

湿地修复是将植物和微生物结合起来进行水体修复的一种方法。

湿地植物具有较强的吸附能力，可以有效地吸附水体中的重金属、有机物等污染物，从而减少水体中的污染物浓度。

同时，湿地植物的根系能够增加水体的氧气含量，促进水体中的微生物生长和活性，进一步加速污染物的降解和去除。

人工湿地是一种人为建造的模拟自然湿地的生态工程系统。

在人工湿地中，通过水体的自然流动、湿地植物的生长和微生物的作用，能够将水体中的污染物进行吸附、降解和去除。

人工湿地主要有人工湿地净化池、植物滞留区等。

通过适当的设计和管理，人工湿地能够高效地净化水体，改善水环境质量。

人工林是通过人为种植一定数量的树木，构建起水体周围的植物屏障，防止水体污染物的进一步扩散。

人工林可以有效地减缓水体流速，提高水体的沉淀能力，从而减少污染物在水体中的浓度。

与此同时，人工林的树木能够吸收大气中的二氧化碳，减少温室效应，改善环境。

人工生态岸线是在水体岸线上设置一定的植物据点，通过生态岸线的过滤作用，能够有效地去除水体中的悬浮物、藻类等有害物质，改善水体的清洁度。

微生物学原理也是水环境污染控制和治理的一种重要手段。

微生物在水体中扮演着重要的角色，能够分解和降解水体中的有机物，减少水体中的污染物浓度。

微生物通过生物吸附、化学反应、酶催化等方式对水体中的污染物进行降解和去除。

在水环境污染治理中，常常利用生物滤池、微生物净化池等工程设施，培养和利用微生物对水体进行处理。

第九章水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理

第九章水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理
原生动物量大于工业废水。以纤毛虫纲占优势，多细胞动物 有轮虫、颤蚓、线虫等。原生动物在废水净化中的作用仅次 于细菌。 （4）藻类：较少，有绿藻如小球藻属，蓝细菌颤藻属。
4、好氧活性污泥中微生物浓度和数量 浓度常用1升活性污泥混合液中恒重的干固体mg数表示 ，即MLSS mixed liquor suspended solids——混合液悬浮固 体。
第九章 水环境污染控制与治理的生态 工程及微生物学原理
第一节 污、废水生物处理中的生态系统
城市生活污水和工业废水生物处理的方法很多，根据 微生物与氧的关系分为好氧处理和厌氧处理两大类。 根据微生物在构筑物中处于悬浮状态或固着状态，分 为活性污泥法和生物膜法。
一、好氧活性污泥法 普通活性污泥法是依据水的自净作用原理发展而来的
常分层的微生物相就可以进行正式运行。
2、活性污泥挂膜法 取处理生活污水或处理工业废水的活性污泥做菌种 3、优势菌种挂膜法 从自然环境或废水处理中筛选分离得到对某种工业废水 有强降解能力的菌株，还可以是遗传育种或基因工程菌。
• 悬浮型生物填料
生物填料
投加量
普通接触氧化 水解调节池 好氧或厌氧流化床 5 15-25
1、微生物群落 （1）藻类：表层是藻类，如小球藻、栅列藻、衣藻、裸 藻、颤藻等。 （2）细菌：存在下层。优势菌群：假单胞菌、黄杆菌、
产碱杆菌、芽孢杆菌、光合细菌等，在底部厌氧层有硫酸
盐还原菌、产甲烷菌等。 （3）微型动物：主要是纤毛虫，一般有钟虫、膜袋虫等
种类，最高1000个/ml。还有轮虫、甲壳类、摇蚊幼虫（
闷曝 运行一周
接 种
小流量进水
增加一个浓度梯度
设计流量
二、好氧生物膜法
主要类型： 生物滤池：普通生物

水环境污染控制和治理微生物原理

水环境污染控制和治理微生物原理
式中 C5H7NO2——微生物细胞组织的化学式
水环境污染控制和治理微生物原理
2.微生物的代谢
第三章第一节
内源呼吸或自身氧化：微生物对自身的细胞 物质进行氧化分解，并提供能量。
C 5 H 7 N 2 n 5 O n 2 酶 O 5 n2 C 2 n 2 O H O n3 N H H
废水
格栅
沉砂池
垃圾 处理
沉渣 处理
沉淀池Leabharlann 生物 处理二次 沉淀池
部分污泥回流
三级 处理
一级处理出水
污泥 处理
二级处理出水 三
级
污泥 浓缩
水处
沉渣 理 处理 出
城市废水：生活污水和工业废水组成
mg/l 原水 三级 二级 一级
污染指标 处理程度 一级（预）处理 二级处理 三级处理
SS
COD
BOD
NH4-N TP PH
第九章 水环境污染控制与治理的生态 工程及微生物学原理
第一节 污、废水生物处理中的生态系统 第二节 活性污泥丝状膨胀和丝状膨胀控制对策 第三节 厌氧环境中活性污泥和生物膜的微生物
群落
水环境污染控制和治理微生物原理
第九章 水环境污染控制与治理的生态 工程及微生物学原理
重点掌握：污、废水生物处理中的生态 系统组成、降解污染物机理、厌氧三阶 段理论。
其他微生物吸收或吞食未分解彻底的有机物。
水环境污染控制和治理微生物原理
第三章第一节
3.活性污泥的沉淀分离 泥水分离:在二沉池内进行,泥水分离效果影响出水 水质。若泥水不经分离或分离效果不好,由于活性污 泥本身是有机体,进入自然水体后将造成二次污染。 从沉淀池排出的活性污泥也要进行妥善处理。
水环境污染控制和治理微生物原理

《污染控制微生物学》课程教学大纲

《污染控制微生物学》课程教学大纲

《污染控制微生物学》课程教学大纲课程编号：T1270030课程中文名称：污染控制微生物学课程英文名称：MICROBIOLOGY OF ENVIRONMENTAL ENGINEERING 总学时：54 讲课学时：38 实验学时：16学分：3.5授课对象：环境科学、环境工程、市政工程专业的大学本科生先修课程：环境生物学、生态学、生物化学，环境概论一、课程教学目的污染控制微生物学是环境污染防治与微生物学相结合而产生发展起来的一门交叉学科，是环境科学和环境工程专业的重要专业基础课。

本课程通过对环境污染防治工程中涉及到的微生物学问题，如栖息在自然环境、受污染环境和人工处理系统中的微生物生态、环境的自净作用、环境污染及其生物处理工程中的微生物学原理等基本理论的讲述，和环境微生物学的工程技术的介绍，使学生对环境污染治理的微生物学原理及相应的工程技术有全面和深入的了解和认识，为今后从事环境科学及相关领域的研究、管理和解决环境问题等工作奠定基础，培养环境专业人才。

二、教学内容及基本要求第一章绪论(2学时)●教学内容：微生物的概念，微生物的特点，环境工程微生物的研究对象和任务。

●基本要求：掌握微生物的概念、微生物的特点以及环境工程微生物的研究对象和任务等污染控制微生物学基本知识和研究范畴，对污染控制微生物学及其在环境科学和环境工程中的地位和作用有一个总体性的认识。

第二章原核微生物(5学时)●教学内容：细菌及其一般结构；细菌的特殊结构；放线菌、蓝细菌等其它原核微生物。

●基本要求：掌握原核微生物的基本特征和细菌的一般结构，细菌的特殊结构及其在环境科学中的重要应用潜力；了解放线菌、蓝细菌等其它原核微生物及其在环境工程中的作用。

第三章真核微生物（3学时）●教学内容：包括真菌、藻类、原生动物和微型后生动物等。

●基本要求：把握真菌、藻类、原生动物和微型后生动物等微生物的基本特征，并了解它们在环境科学中的应用领域。

第四章非细胞生物——病毒（1学时）●教学内容：病毒的形态结构、生命特征及其繁殖。

第四版环境工程微生物学课后习题答案(周群英)

环境工程微生物学课后习题答案（周群英第四版）目录环境工程微生物学................................................................................... 错误!未定义书签。

绪论 (2)1、何谓原核微生物？它包括哪些微生物？ (2)2、何谓真核微生物？它包括哪些微生物？ (2)3、微生物是如何分类的？ (2)6、写出大肠埃希氏杆菌和桔草芽孢杆菌的拉丁文全称。

(2)7、微生物有哪些特点？ (2)第一章病毒 (2)第二章原核微生物 (7)1、细菌有哪几种形态？各举一种细菌为代表。

(7)2、细菌有哪些一般结构和特殊结构？它们各有哪些生理功能？ (7)3、荚膜、粘液层、菌胶团和衣鞘 (7)第三章真核微生物 (12)第四章微生物的生理 (15)第五章微生物的生长繁殖与生存因子 (20)第六章微生物的遗传与变异 (28)第七章微生物的生态 (35)第八章微生物在环境物质循环中的作用 (40)第九章水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理 (44)第十章有机固体废物与废弃的微生物处理及微生物群落 (48)第十一章有机固体废物与废气的微生物处理及其微生物群落 (54)1，何谓堆肥法，堆肥化和堆肥？ (54)2，叙述好氧堆肥的机理。

参与堆肥发酵的微生物有哪些？ (54)3，好氧堆肥的运行条件有哪些？ (55)4，好氧堆肥法有几种工艺？简述各个工艺的过程。

(55)第十二章微生物学新技术在环境工程中的应用 (60)1. 酶制剂剂型有几种？ (60)2. 何谓固定化酶和固定化微生物？ (60)3. 酶和酶菌体固定化方法有哪几种？各用什么载体？ (60)4. 固定化酶和固定化微生物有什么优点？存在什么问题？ (60)5. 生物膜是固定化微生物吗？为什么？ (60)6. 何谓表面活性剂？生物表面活性剂有哪几类？ (60)7. 絮凝剂有几类？微生物絮凝剂在污水生物处理中起什么作用？ (60)8. 叙述污水处理中微生物絮凝剂的作用原理？ (60)9. 微生物制剂有哪些用途？ (60)10. 有几种产氢微生物？它们是如何产氢的？ (61)11. 请叙述微生物产氢电池的工作原理。

第九章 水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理

第九章 水环境污染控制与治理的生 态工程及微生物学原理
第一节 污废水生物处理中的生态系统
根据处理需氧与否
好氧处理和厌氧处理 低浓度（COD＜1500mg/L）适合好氧处理 高浓度（COD≥1500mg/L）用厌氧前处理再好氧
处理更为适宜。 提问：为什么过高COD的废水不宜用好氧法？ 有机物浓度过高，好氧生物代谢迅速，水中溶解氧难
Ⅱ.快速预报
各厂情况不同，需独立总结。
通常污水处理厂每天都要 湖南石油化工厂的曝气池中的有柄纤毛
对本厂的出水进行水质监
虫与BOD5统计数据
测，若超过国家规定的标
准，就要及时追查原因，
出水 BOD5（mg/L）
以求解决。
30
Y=81. 6 — 19.4lgX
• 但有些数据当天得不到如
20
BOD5，根据原生动物与
作用： ❖ 反应曝气池正常运行的污泥量； ❖ 控制剩余污泥的排放量； ❖ 及早发现污泥膨胀等异常现象的发生。
(2)污泥体积指数(污泥指数， SVI)——曝气池出 口处混合液经30min静置沉淀后，每克干污泥 所形成的沉淀污泥所占的容积，以mL计,单
位mL/g。
SVI
混合液(1L)30 min 静沉形成的活性污泥容积(mL) 混合液(1L)中悬浮固体干重(g)
活性污泥的形成是一种自然现象。
例如，如果向一桶含粪便污水中不断地加入空气，并持续维持水中 的溶解氧，那么经过一段时间后，就会产生褐色絮花状的泥粒，在 显微镜下会看到，污泥里充满了各种各样的微生物，这就是典型的 好氧活性污泥。
（一） 好氧活性污泥的微生物群落
1. 好氧活性污泥的组成和性质
(1)组成
动
以及原生动物中的钟虫、盖纤虫、等枝虫、

第9章 水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理

第九章 水环境污染控制与治理的 生态工程及微生物学原理
内容提示
污（废)水有好氧处理和厌氧处理，在这两个生态系统中 活性污泥是其中的工作主体，它们有各自的生物组成、性质， 有自我繁殖的能力，有吸附和生物氧化作用，有絮凝和沉降 作用。活性污泥的主体是细菌菌胶团，原生动物及微型后生 动物有一定的去除有机物的能力，有絮凝作用，主要起指示 污水处理的效果和水体自净程度的作用。其他微生物在其中 起了协同作用。
生物膜的作用与活性污泥一样，因它固着在填料上，它 的最大优点是避免了活性污泥丝状膨胀。
搞好活性污泥和生物膜的驯化和培养是保证污（废）水 处理效果的重要一步。
第一节 污（废）水生物处理中的生态系统 第二节 活性污泥丝状膨胀的成因及控制对策 第三节 厌氧环境中活性污泥和生物膜的微生物群落
第一节 污（废）水生物处理中的生态系统
浮游球衣菌 （Sphaerotilus natans） (少量)
微球菌属 （Micrococcus ） （较多）
微丝菌属 （Microthrix）
(少量)
棒状杆菌属 （richia coli）
黄杆菌属 （Flavobacterium）
产气肠杆菌
2、好氧活性污泥的存在状态
状态：悬浮状态，与污水完全混合。
在完全混合式曝气池中：在完全混合式的曝气池内， 因曝气搅动始终与污(废)水完全混合，总以悬浮状态存在， 均匀分布在曝气池内并处于激烈运动之中。从曝气池的任 何一点取出的活性污泥其微生物群落基本相同。
特点：各点微生物群落基本相同
在推流式曝气池中：在推流式的曝气池内各区段之间 的微生物种群和数量有差异，随推流方向微生物种类依次 增多。而在每一区段中的任何一点，其活性污泥微生物群 落基本相同。
种类：微小的腐生或寄生的丝状菌 净化作用：分解有机物

污染控制微生物学

污染控制微生物学污染控制微生物学：是环境污染治理与微生物学需昂结合而产生发展起来的一门边缘性型学科，属于环境微生物学到的研究范畴，重点是研究污染控制工程中涉及的微生物学问题，是在普通微生物学的基础上，着重研究栖息在自然环境、受污染环境和人工处理系统中的微生物生态、环境的自净作用、环境污染及其生物处理工程中的微生物学原理。

评价给水水质的重要内容：水的卫生细菌学标准，这也是污染控制微生物学的一项重要内容。

谁是病原体的传播媒介，给水工作者应具备水的卫生细菌学知识，了解水中病原微生物的生长及传播规律，进而掌握消毒和灭菌方法，以保证饮水卫生，防止疾病蔓延。

水中的微生物可以用微生物检测出来。

藻类的滋生时会堵塞给水厂的滤池，使水中有异味、增加色度、浊度。

因此给水工程应尽可能去除这些微生物，以提供符合标准的生活饮用水和工业生产用水，可利用工程菌形成固定化生物活性炭，来消除水中的微量有机物；利用微生物生产生物絮凝剂，以进一步提高饮水水质。

生物处理法的基本原理：利用各种微生物的分解作用，对废水中的微生物进行降解转化，使之矿化且使水中的重金属得以转化。

有高效、经济的特点。

农业上不断的增加化肥、农药的使用量，工业废水的农田排放、有毒有害固体废物的堆放与填埋所引起的有毒有害物质的泄露等原因，造成土壤环境质量的日益恶化。

利用土壤微生物或筛选驯化的工程菌来进行污染土壤修复的生物修复技术研究。

原核生物真核细菌核糖体 70s,在细胞质中 80s，在细胞之中；70s，在某些细胞器中与氧的关系好氧、兼性、厌氧好氧，少数兼性厌氧微生物的分类单位：界、门、纲、目、科、属、种（最基本的单位）微生物的命名：林耐：双命法由两个名字组成，由它所属的属名后面加上种名形容词细菌;是一种具有细胞壁的单细胞原核生物，裂殖繁殖，个体微小，多数在1μm左右。

细菌的细胞结构：细胞壁、细胞质膜、细胞质、核质及内含物构成。

细胞壁的化学组成：肽聚糖、脂类、蛋白质革兰氏阳性菌：（G+）革兰氏阴性菌（G—）革兰氏染色法：碱性染料结晶紫---碘液媒染---酒精脱色---番红复染G+ 紫色G—红色原理：G+细胞壁较厚，肽聚糖含量较高，网格结构紧密，脂类含量低，被酒精脱色时，引起肽聚糖层网格结构孔径缩小以至关闭，阻止不溶性结晶紫-碘复合物的浸出，故菌体呈深紫色。

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37
三、含硫酸盐废水的厌氧微生物处理
高浓度的SO42-对微生物有毒害作用。 去除的方法有：
•
•
化学法：加CaO和Ca(OH)2生成CaSO4沉淀，若加 少量的FeCL3，效果更佳。
厌氧微生物方法：用SBR法，利用在厌氧条件下， 硫酸盐还原菌发生反硫化作用，以SO42- 为最终电 子受体，利用有机物为供氢体，将SO42-还原成H2S 从水中溢出。
7
① 组成： 微生物（好氧、兼性及少量厌氧） + 固 体杂质（有机和无机） ② 性质：絮状，大小为0.02-0.2mm，比表面积在 20-100cm2/ml；
③ 颜色：生活污水一般为黄褐色，工业污水则与 水质有关；
④ 含水率在99%，比重1.002-1.006，具有沉降性 能； ⑤ pH在6-7，弱酸性，具一定的缓冲能力。
46
一般来说，微生物在增殖过程中，好氧摄取的 磷比在厌氧条件下所释放的磷多。 因此，如果能创造厌氧、缺氧和好氧条件的交 替，让聚磷菌首先在厌氧条件下释放磷，然后 在好氧条件下充分过量地吸磷，尔后通过排泥， 就可以达到从废水中去除磷物质的目的。
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2. 参与生物除磷的微生物 具有聚磷能力的微生物目前所知绝大多数是细 菌。聚磷的活性污泥是由许多好氧异氧菌、厌 氧异氧菌和兼性厌氧菌组成。实质上是产酸菌 （统称）和聚磷菌的混合群体。 从种类上来看，聚磷能力强、数量占优势的有 不动杆菌属（莫拉氏菌群）、假单胞菌属、气 单胞菌属和黄杆菌属等60多种。硝化杆菌中的 亚硝化杆菌属、亚硝化球菌属、亚硝化叶菌属 和硝化杆菌属、硝化球菌属等也具有聚磷能力。
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布水器
活性生物滤池
填料
16
17
生物转盘
18
（一）好氧生物膜中的微生物 1．好氧生物膜 好氧生物膜是由多种多样的好氧微生物和兼性 厌氧微生物粘附在生物滤池滤料上或生物转盘 盘片上的一层带粘性、薄膜状的微生物混合群 体。是生物膜法净化污水的工作主体。
19
2．好氧生物膜中的微生物及其功能 生物膜生物：以菌胶团为主；净化和降解作用； 膜面生物：固着型纤毛虫和游泳型纤毛虫，起 促进滤池净化速度，提高整体效率的作用；
第九章 环境污染控制与治 理中的微生物学
1
主要内容： 第一节 污（废）水生物处理中的微生物生态系统 第二节 活性污泥丝状膨胀及其控制对策 第三节 厌氧生物处理中的微生物群落 第四节 废水的生物脱氮和除磷
2
第一节 污（废）水生物处理中的微生 物生态系统
3
废水的生物处理的方法很多，根据微生物与
41
2. 参与生物脱氮的微生物 (1) 硝化作用段微生物 亚硝化细菌和硝化细菌在自然界广泛分布，在 土壤、淡水、海水和污水处理系统中均有发现。 它们是革兰氏阴性的好氧菌，营化能无机营养。 (2)反硝化作用段微生物
反硝化细菌是所有能以NO3-为最终电子受体，将 HNO3还原成N2的细菌总称。它包括许多种类的细 菌。
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3. 生物除磷的工艺 人们开发研究出多种废水生物除磷工艺，这些 工艺在去除废水中磷的同时，还能有效去除水 中的有机物和进行硝化或脱氮作用。按照运行 方式，可分为连续式和间歇式（序批式）两类。 常见的生物除磷工艺有：Bardenpho生物除磷工 艺、Phoredox工艺、A/O及A2/O、UCT工艺、VIP 工艺、旁流除磷的Phostrip工艺、SBR等。
45
在厌氧条件下，聚磷菌在分解体内的聚合磷酸 盐的同时产生ATP，并利用ATP将废水中的脂肪 酸等有机物摄入细胞，以PHB（聚β 羟基丁酸） 及糖原等有机颗粒的形式贮存于细胞内，同时 将分解聚磷酸盐所产生的磷酸排出细胞。 然后转入好氧环境，聚磷菌又能利用聚β 羟基 丁酸盐所释放的能量来摄取废水中的磷，并合 成聚磷酸盐贮存在细胞内。
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3. 脱氮的工艺 A/O、A2/O、A2O2及SBR等均能取得较好的脱氮效 果。经过厌氧-好氧或缺氧-好氧的合理组合， 既能除去COD和BOD，又能进行脱氮，还能除磷。
43
图
A、B两种排列的A/O系统示意图
N-硝化，DN-反硝化，S-沉淀池
44
三、废水生物除磷原理及工艺
1. 生物除磷原理 某些微生物在好氧时能大量吸收磷酸盐合成自身 核酸和ATP，并且能逆浓度过量吸磷合成贮能的多 磷酸盐颗粒（异染粒和PHB）在体内，供其内源呼 吸用。这些细菌称为聚磷菌(PAO)。
9
4．好氧活性污泥中微生物的浓度和数量 常用MLSS（混合液悬浮固体）或MLVSS（混 合液挥发性悬浮固体）来表示。 一般城市污水处理中，MLSS在2000-3000mg/L， 工业废水在3000mg/L左右，高浓度工业废水在 3000-5000 mg/L。 1ml好氧活性污泥中的细菌数在107-108个。
滤池扫除生物：轮虫、线虫、寡毛类的沙蚕、 顠体虫等，起去除滤池内的污泥、防止污泥积 聚和堵塞的功能。
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3．好氧生物膜的结构 好氧生物膜在滤池内分布不同于活性污泥，生 物膜附着在滤料上不动，废水自上而下淋洒在 生物膜上。因此，在滤池的不同高度位置，由 于微生物得到的营养不同，造成微生物种类和 数量的不同。
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活性污泥法的基本流程
废水 → 初沉池
→
曝气池
→
二沉池
→ 出水
剩余 污泥
回流污泥
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显微镜下的活性污泥
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（二） 好氧活性污泥净化废水的作用机理 主要有两方面的作用： 吸附有机物 降解有机物 （三）菌胶团的作用 ① 对有机物进行吸附和氧化分解
② 为原生动物和微型后生动物提供良好的生存环境
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（一）活性污泥丝状膨胀的致因微生物 由于丝状细菌极度生长引起的活性污泥膨胀称 为活性污泥丝状膨胀。活性污泥丝状膨胀的致 因微生物种类很多，常见的有：诺卡氏菌属、 浮游球衣菌、微丝菌属、发硫菌属、贝ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ阿托 氏菌属等。
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丝状菌生长占优势的活性污泥
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（二）活性污泥丝状膨胀的成因 活性污泥丝状膨胀的成因有环境因素和微生物 因素。主导因素是丝状微生物过度生长。 环境因素促进丝状微生物过度生长。包括： ① 温度、溶解氧、可溶性有机物及其种类、有机 物浓度（或有机负荷）等。 ② pH值的变化也可能会引起活性污泥丝状膨胀。
总之，引起活性污泥丝状膨胀的原因是比 较复杂的，要具体问题具体分析，然后采取相 应的措施予以控制。
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二、控制活性污泥丝状膨胀的对策
解决活性污泥丝状膨胀的问题，从根本上说是要 控制引起丝状微生物的过度生长的具体环境因子。
1．控制溶解氧：在2mg/L以上
2．控制有机负荷： BOD污泥负荷在0.2~0.3kg/kgMLSS.d为宜。 3．改革工艺 如二沉池采用气浮法等
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2．好氧活性污泥的存在状态 • • 在完成混合式曝气池中，以悬浮状态存在，均 匀分布； 在推流式曝气池内，随推流方向而有变化。
3．好氧活性污泥的微生物群落
好氧活性污泥的结构和功能的中心是菌胶团,其 主要组成是细菌。在其上面生长有其他微生物， 如酵母菌、霉菌、放线菌、藻类、原生动物及 微型后生动物等。
③ 具有指示作用
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（四）原生动物及微型后生动物的作用 原生动物和微型后生动物在污（废）水生物处 理和水体污染及自净中起到三方面的作用： （1）指示作用
（2）净化作用
（3）促进絮凝和沉淀作用
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二、好氧生物膜法
主要类型： 生物滤池：普通生物滤池；高负荷生物滤池；塔
式生物滤池
生物转盘 生物接触氧化法（淹没式生物滤池）
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第三节 厌氧生物处理中的微生物群落
高浓度有机废水或剩余活性污泥多用厌氧消化法 处理。高浓度有机废水还可用有机光合细菌处理。
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一、厌氧消化－－甲烷发酵
沼气发酵，已有多年的研究历史，常用于将城市的 垃圾、粪便、污水、工业废水及生物处理的剩余污 泥等的处理，并从中获得可燃性气体——沼气（甲 烷，CH4）。常用的构筑物为发酵罐或消化池。 甲烷发酵的微生物群落与有氧环境中的不同，它们 是由分解蛋白质、脂肪、淀粉、纤维素等的专性厌 氧菌和兼性厌氧菌及专性厌氧的产甲烷菌等组成。
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第四节 废水的生物脱氮和除磷
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一、废水脱氮除磷的目的意义
氮磷物质进入水体，就会造成很大的危害，其中 最大的问题就是引起水体富营养化。因此，废水 的除磷脱氮十分重要，尤其是当废水处理后被排 入一些湖泊、海湾等敏感水体时。
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二、废水生物脱氮原理及工艺
1. 生物脱氮原理 生物脱氮首先是利用好氧过程，由亚硝化细菌和 硝化细菌将废水中的NH3 转化成NO3- - N，再利用 缺 氧 段 经 反 硝 化 作 用 ， 将 NO3- - N 还 原 成 氮 气 （N2），溢出水面释放到大气中，从而减少水中的 含氮物质，降低对水体的潜在威胁。
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图
A/O工艺流程示意图（除磷）
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A2/O工艺流程示意图
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第五节 固体废弃物的微生物处理及其微生物群落 目前垃圾处理的方法主要有：堆肥法、填埋法和 焚烧法。其中堆肥法和填埋法为生物处理方法 ，用以处理可生物降解的有机固体废弃物。 一、 堆肥法 （一）概念 堆肥化使依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌和 真菌等微生物，有控制地促进可生物降解的有 机物向稳定的腐殖质转化的过程。堆肥是堆肥 化的产品。堆肥是优质的土壤改良剂和农肥。 堆肥法就是利用堆肥化过程来处理城市的生活 垃圾及其他有机固体废弃物的方法。
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（二）好氧生物膜净化废水的作用机理（以滤池为 例） ① 在生物滤池中，上层生物膜中的生物膜生物 （絮凝性细菌及其他微生物）和生物膜面生物 （固着型纤毛虫、游泳型纤毛虫及微型后生动 物）吸附废水中的大分子有机物，将其水解为 小分子有机物。同时吸收溶解性有机物和经水 解的小分子有机物进入体内，并氧化分解之， 微生物利用吸收的营养构建自身细胞。