微生物对环境治理的应用.ppt

微生物对环境治理的应用•成员：黄贻忠，杨磊，徐腾飞，章丽辉，吴姚平，冯津，赖传文。•微生物是肉眼看不见或看不清的生物的总称。包括原核生物（细菌，放线菌和蓝细菌），真核生物（真菌和微型藻类），非细胞生物（病毒类）。微生物具有体积小、表面积大、繁殖力惊人等特点，能不断与周围环境快速进行物质交换。我国水体污染问题•目前，我国环境日益恶劣，其中水体污越来越严重。自2005年松花江污染事件以来，我国水污染事件愈演愈烈，几乎全国平均每两天就发生一起突发环境事故。2005年松花江污染事件太湖蓝藻爆发云南滇池蓝藻水污染的来源•生活污水生活污水中含有大量的无机物，有机物。无机物如氯化物，硫酸盐，磷酸盐和钠，钾，钙，铁等碳酸盐，有机物有纤维素，淀粉，脂肪，蛋白质和尿素等。排放入环境中促使浮游植物生长和大量繁殖，形成赤潮和水华。•工业废水工业废水是水体污染的主要污染源。包括钢铁工业废水，食品工业废水，印刷废水，化工废水等。•农业废水它面广而量大且分散。农田使用农药，化肥，进入水体造成水体富营养化。去除污水中的氮磷•废水中氮、磷是造成水体富营养化的根源，利用生物脱氮除磷已进行了广泛的研究。污水脱氮技术主要有活性污泥法脱氮工艺，包括A/O（缺氧／耗氧）工艺，可使ＮＨ4+_Ｎ去除率达80%以上，A2/O工艺。改进的氧化沟工艺和SBR工艺都可使总氮(TN)去除率达90%以上。生物膜脱氮有生物滤池、生物转盘、生物流化床、浮动床、浸没式、三级生物滤池脱氮系统等，其中三级生物滤池的反硝化速度最高达1.0kgN/(m３・d)。SBR工艺流程图•生物脱氮中，有反硝化能力的微生物有变形杆菌、微球菌属、假单胞菌属、芽胞杆菌属等。这些细菌分解硝酸盐的过程如下：NO3+硝酸盐还原酶NO2+亚硝酸还原酶NO氧化还原酶N2O氧化亚氮还原酶N2•污水生物处理中，除磷常与脱氮工艺一起应用，常见的除磷技术有：phostrip工艺，能使总磷(TP)≤1mg/L以下：Bardenpho系统；A/O系统；改良UCI工艺；A2/O工艺。除磷过程一般认为在有氧条件下摄取磷，在厌氧条件下释放磷，其中不动杆菌属(Acinetobacter)是除磷的优势菌种。•厌氧状态放磷过程如下：•好氧／缺氧状态吸磷过程如下：微生物治理水有机物污染原理•微生物治理水污染主要利用微生物的生命活动过程,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，淀粉及其它低分子化合物。微生物新陈代谢类型有需氧型和厌氧型两种,因此,净化方法分为好氧净化和厌氧净化.微生物治理水有机物污染原理•好氧净化氧存在条件下，许多好氧微生物通过分解代谢、合成代谢和物质矿物化，在把有机物氧化分解成CO2和H2O等过程中，获寻C源、N源、P源、S和能量。污水的微生物好氧净化就是模拟上述原理，把微生物置于一定的构筑物内通气培养，高效率净化污水的方法。微生物治理水有机物污染原理•厌氧净化微生物在严格厌氧条件下，有机物发酵或消化过程中，大部分有机物被解生成H2、CO2、H2S和CH4等气体。污水的生物厌氧净化就是根据污水经厌氧发酵后既到净化，又获得了生物能源CH4的原理。微物细胞能量转移的电子受体，由好氧条件下分子氧改变为厌氧条件下的有机物。在厌氧件下，不溶于水而难分解的大分子有机污物，被微生物的胞外酶降解为可溶性物质，再由产甲烷厌氧细菌和产氢细菌降解成低分子有酸类和醇类、并放出H2和CO2；有机酸类和类经产甲烷菌降解成H2、CO2和CH4。甲烷菌还可利用H2还原CO2，形成CH4。治理水有机物污染的微生物•在治理水体有机物污染的应用中，细菌和藻类充当着主力军的作用。很多种细菌都可以对有机污染物进行降解。•细菌•蓝细菌•颤蓝菌(Oscillatoria)也有一定降解萘的能力•邻单孢菌(Plesiomoas.sp)DLL-1对甲基对硫磷高毒有机磷杀虫剂具有高效降解作用。•白腐真菌甚至可降解毒性为一般化合物20～30倍的硝基苯类化合物。•毛霉(Mucorales)可降解油脂废水•根霉菌可降解油类污染物•青霉菌(Penicillium)可降解偶氮和蒽型染料•酵母菌(Saccharomyces)可降解石油烃•霉菌可降解石油烃、莠去津等•鲁氏酵母菌(Saccharomycesrouxii)WY-3可降解甲胺磷。•藻类能有效地富集和降解有机化合物,污水中的有机化合物可作为藻类生长所需的重要碳源，有大量研究表明单种藻类对BOD的去除比单种细菌或原生动物更有效。•普通小球藻对BOD最大去除率可达83%。小球藻对DDT在1h内即可达到最大富集量。•蓝藻(Cyanobacterium)对DDT的富集较绿藻还高得多。•绿藻还可降解硝基苯类化合物。微生物治理大气污染的应用•微生物用于烟气脱硫，不需高温、高压、催化剂，设备要求简单。利用自养生物脱硫，营养要求低，无二次污染，处理费用为湿法脱硫的50%。目前公认的硫酸盐还原的最初几点是Postgate在1969年证实的。so42-硫酸酰苷酰转移酶APS腺苷酰硫酸还原酶SO42-亚硫酸盐还原酶s2-•很多学者利用细菌研究了大量的脱硫技术。如利用氧化亚铁硫杆菌已使脱硫率达95%以上，日本利用该菌已使H2S脱除率达99.99%，中国利用该菌对炼油厂催化干气和工业废气脱硫，H2S去除率分别为71.5%和46.91%。Saleem等用脱氮硫杆菌的耐受株T.denitrificansF，在厌氧条件下脱硫率达80%。由日本钢管公司京滨制作所开发的Bio-SR工艺流程图•生物过滤法在50年代中期最先应用于处理空气中低浓度的臭味物质。到80年代，德、美、荷兰等国相继用此法控制生产过程中的挥发性气体和有毒气体。其过程：废气预处理气体分布器生物过滤器CO2,H2O,无机盐等•废气在反应器中停留时间很短，处理率可达90%以上。生物过滤法还可去除空气中的异味、挥发性物质（VOCs）和有害物质，包括控制（去除）城市污水处理设施中的臭味、化工过程中的生产废气、受污染土壤和地下水中的挥发性物质、室内空气中低浓度物质等。微生物还可用来固定CO2，实现CO2的资源化，同时产生很多附加值高的产品。生物技术用于有机废气具有费用低、效率高等优点，在德国、荷兰、日本及北美国家得到广泛应用。微生物应用的展望•微生物在污染治理中具有广泛的应用前景，为提高微生物降解能力，扩大其应用范围，分离、重建高效、广谱降解微生物具有重要意义。同时，在微生物对污染物的适应及其降解遗传学机制，微生物净化的高效性及安全性，研究成果从实验室研究向工程应用的转移，以及高效、准确评估技术的应用等方面，尚需加大投入和作进一步研究。我国的环境微生物技术研究尚处于起步阶段，与国际先进水平还有很大差距，应根据我国的国情，充分利用我国的资源优势，借鉴国外先进技术和经验，重点加强环境生物技术的研究与开发，以期取得更好的环境效益和经济效益。主编：杨磊副主编：黄贻忠校对员：赖传文、徐腾飞、冯津吴姚平、章丽辉PPT制作：杨磊讲解员：黄贻忠