华北理工水处理生物学课件15废水生物处理中的微生物与水体污染的指示生物-3

第六章废水生物处理中的微生物及水体污染的指示生物第一节废水中的污染物在微生物作用下的降解与转化第二节不含氮有机物质的分解第三节含氮有机物的分解第四节无机元素的转化第五节废水生物处理中的微生物第六节水体污染与自净的指示生物及监测方法•1．水体自净•———自然净化（水体中污染物在物理、化学、生物等的作用下，逐渐变清的过程。）•物理作用：稀释、沉淀（强）•化学作用：日光、氧气等对污染物的分解（弱）•生物作用：生物降解（食物链）（强）阳光↓一级生产者→原生动物→轮虫、浮游甲壳动物→鱼→其他动物异养细菌废物、排泄物人河流污染和自净过程图污水自净•被污染的水体都是自净水体！•但自净恢复的程度不同，或称污染现状不同。•因此水体的自净是有限度的。在正常情况下，水体单位时间内通过正常生物循环能够同化有机污染物的最大数量称为同化容量或自净容量。提问：水体自净速度有哪些限制因素？•物理？•净水流量、流速、污染物物理性质•化学？•地域、季节、天气•生物？•生物种类、数量（营养物浓度、环境因子）、代谢的极限速度2．衡量水体污染与自净的指标•提问：用什么指标可以衡量河段水体污染与自净所处的阶段?•水体外观、化学指标、生物种类、数量及比例关系、溶解氧等等山东小清河A．水体外观•外观特征：混浊程度、颜色及气味等•原因：水中细菌种类数量、悬浮物种类数量污染前污染净化开始持续结束•外观:无色暗灰色灰色继续变清无色•澄清透明很混浊、臭混浊浊度下降澄清透明•水面有泡沫泡沫减少B．化学指标•BOD5•COD•DO•其它各种有机物（酚）等•地表水环境质量标准序号标准值分类项目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类Ⅴ类1水温(℃)人为造成的环境水温变化应限制在：周平均最大温升≤1周平均最大温降≤22PH值（无量纲）6---93溶解氧≥饱和率90%（或7.5）65324高锰酸盐指数≤24610155化学需氧量(COD)≤15152030406五日生化需氧量(BOD5)≤3346107氨氮（NH3-N）≤0.150.51.01.52.08总磷（以P计）≤0.02（湖、库0.01）0.1（湖、库0.025）0.2（湖、库0.05）0.3（湖、库0.1）0.4（湖、库0.2）9总氮（湖、库、以N计）≤0.20.51.01.52.0地表水环境质量标准基本项目标准限值•C．P／H指数与BIP指数•P代表光合自养型微生物（如藻类）•H代表异养型微生物（如细菌等），两者的比即P／H指数。•P/H=（有叶绿素的微生物数量）/（异养微生物数量）•BIP=（无叶绿素的微生物数量）/（全部微生物数量）≈H/（P+H）×100%•污染前污染净化开始持续结束•P/H：高下降最低点上升高•BIP：0~8上升60~100下降0~8•通常使用的是BIP指数。D．氧浓度昼夜变化幅度河流污染中氧浓度昼夜变化示意图•提问：为什么不同的净化程度昼夜变化幅度不同？•氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关，因此与P/H或BIP有关。污染前污染净化开始持续结束溶氧变化：•幅度00增大减小•这种指标与BIP从根本上是相同的•但由于溶解氧可以用溶解氧测定仪随时测定并迅速地得出结果，而BIP指标需要细菌鉴定、培养、显微镜观察，周期长操作不便，因此实际操作中溶解氧变化幅度比BIP指标更为实用。E．指示生物•例如•污染前污染净化开始持续结束•生物:植物消失藻类、原生鱼虾植物•、鱼动物出现出现、鱼•可作为指示生物的生物种类很多，包括细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、底栖动物有寡毛类的颤体虫、软体动物和植物和水生昆虫等。3.水体自净指标综合应用——污化系统•较洁净水体（可使用）——国家地表水水质标准化分（共Ⅴ类）•劣Ⅴ类的水体（无使用价值）——用污化系统划分，依据上述判断指标。污化系统将污染水体划属为不同的污染带类型。分多污带、α中污带、β中污带、寡污带类型外观BIP生物特征多污带1．暗灰色，很浑浊，含大量有机物，BOD高，溶解氧极低(或无)，为厌氧状态。2．在有机物分解过程中，产生H2S、C02和CH4等气体。臭味。3．水底沉积许多由有机和无机物形成的淤泥。水面上有气泡。60~1001．种类很少，厌氧菌和兼性厌氧菌种类多，数量大，每毫升水含有几亿个细菌。有能分解复杂有机物的菌种，硫酸还原菌、产甲烷菌等。2．无显花植物，鱼类绝迹。3．河底淤泥中有大量寡毛类(颤蚯蚓)动物。*河流流向多污带•注：*颤蚯蚓属后生动物，与陆地上的蚯蚓从体态和习性上都十分相似，他们也是环节动物，栖息于水底污泥中，与蚯蚓类似吞食污泥故俗称水蚯蚓，与蚯蚓不同的是，他们体表多毛。类型外观BIP生物特征河流流向α-中污带1．水为灰色，溶解氧少，为半厌氧状态，有机物量减少，BOD下降；2．水面上有泡沫和浮泥，有NH3、氨基酸及H2S。臭味。20~601．生物种类比多污带稍多。细菌数量较多，每毫升水约有几千万个。2．出现有蓝藻、裸藻、绿藻，原生动物有天蓝喇叭虫、美观独缩虫、椎尾水轮虫、臂尾水轮虫及栉虾等。**3．底泥已部分无机化，滋生了很多颤蚯蚓。α中污带**有关生物的形态见下图天蓝喇叭虫、椎尾水轮虫、栉虾。天蓝喇叭虫椎尾水轮虫栉虾类型外观BIP生物特征河流流向β-中污带1．有机物较少，BOD和悬浮物含量低，溶解氧浓度升高；2．NH3和H2S分别氧化为N03—和S042-，两者含量均减少。8~201．细菌数量减少，每毫升水只有几万个。2．藻类大量繁殖，水生植物出现。***3．原生动物有固着型纤毛虫如：独缩虫、聚缩虫等活跃，轮虫、浮游甲壳动物及昆虫出现。β中污带***β-中污带的藻类见下图。变异直链硅藻短棘盘星藻水花束丝藻梭裸藻寡污带类型外观BIP生物特征河流流向寡污带1．有机物全部无机化，BOD和悬浮物含量极低，水的浑浊度低，溶解氧恢复到正常含量。2．H2S消失；3．河流自净过程已完成的标志0~81．细菌极少；2．出现鱼腥藻、硅藻、黄藻、钟虫、变形虫、旋轮虫、浮游甲壳动物、水生植物及鱼。********寡污带的指示生物见附图轮虫、水蚤、鱼腥藻、玫瑰旋轮虫。蚤状水蚤大型水蚤鱼腥藻玫瑰旋轮虫前节晶囊轮虫•目前已经有水质生物监测法的国家标准，即GB／T12990－91《水质-微型生物群落监测——PFU法》•提问：水体能自净我们为什么还要进行废水的控制与处理呢？•自净能力有限，我们常常没有足够的时间去等待，各行各业都需要合格的水源，而可供选择的水源又是十分有限的。•预防为主各国制定的污废水排放标准主要依据就是自然水体中微生物的净化能力。需要人工手段控制污染物排量及强化水体污染物去除速度。