微生物在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用例子

1、微生物在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用例子【篇一：微生物在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用例子】污水處理菌種系廣州農(nóng)冠引進(jìn)臺(tái)灣高科技生物技術(shù)研制開發(fā)的微生物菌種, 微生物污水 污水處理菌種處理菌種具有繁殖快速、生命力強(qiáng)、安全無毒等特點(diǎn),微生物污水處理菌種能有效消除惡臭困擾 ,防止病原菌蚊蠅滋生 , 解決水污染問題 .【篇二：微生物在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用例子】微生物與環(huán)境保護(hù)中文摘要： 環(huán)境污染是指生態(tài)的結(jié)構(gòu)和機(jī)能受到 外來有害物質(zhì)的影響或破壞，超過了生 態(tài)系統(tǒng)的自凈能力，破壞了 環(huán)境正常的生態(tài)平衡 。在人類的生活的環(huán)境中，有大量的生活廢棄 物，工業(yè)生產(chǎn)形成的三廢及農(nóng)業(yè)上使用的肥料、農(nóng)藥的殘留物 等。 環(huán)境污染對(duì)認(rèn)出健康、工業(yè)、

2、農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)業(yè)等都有很大危害，環(huán)境 污染給人 類造成了嚴(yán)重危害，所以環(huán)境保護(hù)已成為當(dāng)務(wù)之急。環(huán)境 保護(hù)除了自然環(huán)境外， 就是防治污染和其它公害。微生物不但可以 處理污染物還可以用于環(huán)境監(jiān)測，所 以微生物在環(huán)境保護(hù)方面其重 要作用。環(huán)境保護(hù)涉及的方面很廣，主要目的是消 除污染和保護(hù)生 態(tài)環(huán)境，微生物在這兩方面都具有重要作用。 關(guān)鍵詞：微生物；環(huán)境保護(hù) . abstract environmental pollution refers ecosystemstructure foreignharmful destructiveeffect, beyond ecologicalself-purifica

3、tion ability, destroy normalecological balance.in humanliving environment, largenumber domesticwaste, industrial production wastes agriculturaluse fertilizer,pesticide residues etc. pollution identifyhealth, agriculture, aquaculture industry, have great harm environmentcaused serious harm, so enviro

4、nmentalprotection has become pressingmatter moment.environmental protection naturalenvironment, preventpollution otherhazards. microorganisms can onlydeal pollutantscan also environmentalmonitoring, environmentalprotection importantrole. environmental protection concerns policy verywide, mainpurpose

5、 ecologicalenvironment, microorganisms twoaspects play importantrole. key words: microbe; environmental protection.ii 目錄 中文摘要 選題背景 iv 微生物技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用 1 活性污泥法 微生物技術(shù)在城市固體廢物處理中的應(yīng)用 .10 堆肥 10 衛(wèi)生填埋 11 厭氧發(fā)酵 12 微生物技術(shù)產(chǎn)生的新產(chǎn)物和能源 13 微生物農(nóng)藥 13微生物肥料 14 參考文獻(xiàn) 16 iii 選題背景 在全面推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，濫用資源、破壞環(huán)境的現(xiàn)象也 日益嚴(yán)重。面對(duì)全球 環(huán)境的一再惡化，提

6、倡環(huán)保成為全世界人民的 共同呼聲。而生物除污在環(huán)境污染 治理中潛力巨大，微生物參與治 理則是生物除污的主流。應(yīng)用生物降解能力使有 害廢物無害化或低 毒話，是當(dāng)今環(huán)境治理的主要研究方向。 微生物作為生物界的主要降解類群，在水體污染、固體廢棄物污染、 重金屬污染、 化合物污染、石油及大氣污染等治理過程中，均取得 顯著效果。如在污水處理過 程中，微生物可有效去除污水中的有機(jī) 物。微生物在污水中能繁衍生長，并通過 氧化還原發(fā)酵等途徑分解 氧化有機(jī)物，把有害有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害無毒的有機(jī) 物，從而在污 水治理中發(fā)揮作用。目前，污水的微生物處理主要有活性污泥法、 生物膜法、厭氧處理法、氧化塘法等。又如，在受

7、重金屬污染土壤 的修復(fù)中，微 生物可以對(duì)土壤的重金屬進(jìn)行固定、移動(dòng)或轉(zhuǎn)化，改 變它們?cè)谕寥乐械沫h(huán)境化學(xué) 行為，可促進(jìn)有毒、有害物質(zhì)解讀或降 低毒性，從而達(dá)到生物修復(fù)的目的。 從目前來看，微生物修復(fù)是最具發(fā)展和應(yīng)用前景的生物修復(fù)法，值 得人們關(guān)注。 微生物技術(shù)在污水治理中的應(yīng)用水源的污染是危害最大、最廣的環(huán) 境污染。污水的種類很多，包括生活污水、 農(nóng)牧業(yè)污水、工業(yè)有機(jī) 廢水和有毒污水等。這些污水必須先經(jīng)處理，除去其雜質(zhì) 與污染物， 待水質(zhì)達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后，才能排入自然水體或直接供給生產(chǎn)和生活 重 復(fù)使用 1. 活性污泥法向生活污水中注入空氣進(jìn)行曝氣，并持續(xù)一 段時(shí)間后，污水中即形成一種絮 凝體。這

8、種絮凝體主要是有大量繁 殖的微生物群體構(gòu)成的，它易于沉淀分離并使 污水得到澄清，這就 是 “活性污泥 ”?；钚晕勰喾?又稱曝氣法，是利用含有好氧微生物的活性污泥，在通 氣的條 件下，是污水凈化的生物學(xué)方法。在污水處理過程中它具有 很強(qiáng)的媳婦、氧化分 解有機(jī)物或毒物的能力。在靜止時(shí)，又具有良 好的沉降性能?；钚晕勰喔鶕?jù)曝氣方式不同，分多鐘方法，一般有兩種基本形式。 一種是傳 統(tǒng)的推流式( plug flow )，采用長方形曝氣池，分成多個(gè) 廊道。曝氣池中細(xì)菌經(jīng) 歷了整個(gè)生長周期，處理效果良好而穩(wěn)定， 去除率可達(dá) 90%-95% 適合于處理程 度和處理穩(wěn)定度都高的污水。另 一種是完全混合曝氣法(

9、complete mixing )，通 常采用圓形曝氣 池，廢水和活性污泥充分混合，充氧充分，高濃度廢水得到充分 稀 釋，但是由于污水停留時(shí)間短，細(xì)菌始終處在指數(shù)生長期，處理效 果一般比推 流式差 。目前最常用的是完全混合曝氣法?；竟に嚵?程圖如下： 活性污泥法處理系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上市自然界水體自凈的人工 模擬，是對(duì)水體自凈 能力的強(qiáng)化。因此，活性污泥法不僅要為微生 物生長繁殖提供適宜的環(huán)境條件， 更要為它們?cè)O(shè)置能夠高效發(fā)揮其 吸附、吸收和氧化污染物能力的場所。 活性污泥的組成活性污泥是活性污泥處理系統(tǒng)中的主體作用物質(zhì)。 在活性污泥上棲息著具有強(qiáng)大 生命力的微生物群體。除了微生物以 外，活性污泥中

10、還夾雜著有污水帶入的有機(jī) 和無機(jī)固體物質(zhì)，在有 機(jī)固體物質(zhì)中，包括某些惰性的難為細(xì)菌攝取、利用的所 謂難降解 物質(zhì)。綜合而言，活性污泥由 4 部分物質(zhì)所組成： 具有活性的微生物群體； 微生物自身氧化的殘留物； 原污水挾入的不能為微生物降解的惰性 有機(jī)物質(zhì)； 空氣 出水 進(jìn)水 二次沉淀池 曝氣池 回流活性污泥 剩余污 泥 活性污泥中的微生物活性污泥中的微生物，以好養(yǎng)細(xì)菌為主，同 時(shí)也生活著真菌、放線菌、酶母菌以 及原生動(dòng)物和微型后生動(dòng)物 。 這些微生物群體在活性污泥上形成了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的微小生態(tài)系統(tǒng)。 菌膠團(tuán)細(xì)菌。能形成活性污泥絮狀體( floc )的細(xì)菌稱為菌膠團(tuán)細(xì)菌。 它們構(gòu)成 活性污泥絮狀

11、體的主要成分，有很強(qiáng)的吸附、氧化有機(jī)物 的能力?？稍诨钚晕勰?上占據(jù)優(yōu)勢的細(xì)菌種屬有：動(dòng)膠桿菌屬 ( zoogloea )、假單胞菌屬( pseudomrmas )、 產(chǎn)堿桿菌屬 ( alcaliganes )、黃桿菌屬( flavobacterium )及大腸埃希菌屬 ( escherichia coil )等。 絲狀細(xì)菌。絲狀細(xì)菌也是活性污泥微生物的重要組成成分。絲狀細(xì) 菌在活性污泥 中交叉穿織于菌膠團(tuán)內(nèi)，或附著生長于絮狀體表面， 少數(shù)種類也可以游離于污泥 絮狀體之間。常見的種類有：球衣均屬 ( sphaerotilus )、貝氏硫菌屬( beggiatoa )、 發(fā)硫細(xì)菌屬 ( thio

12、thrix )、透明顫菌科( vitreoseillaceae )、亮發(fā)菌屬 ( leucothrix ) 和線絲菌屬( lineola )等。絲狀細(xì)菌具有很強(qiáng)的氧 化分解有機(jī)物的能力，在污水 凈化中起著一定的作用。但在某些情 況下會(huì)出現(xiàn)過量繁殖，導(dǎo)致污泥絮狀體結(jié)構(gòu) 松散，沉降性能變差， 引起活性污泥膨脹( sludge bulking )，造成出水水質(zhì)下降。真菌?；钚晕勰嘀械恼婢饕歉蚣纳慕z狀菌。例如，毛霉 屬( mucor )、 青霉屬( penicllium )、鐮刀霉( fusarium )、曲 霉屬( aspergillus )、和頭孢霉屬 ( cephalosporium

13、)等。這些 真菌具有分解碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)及其它含 氮化合物的功能。 原生動(dòng)物。原生動(dòng)物對(duì)廢水的凈化也起著重要作用，而且可作為處 理系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)管 理的一種指標(biāo)。在活性污泥系統(tǒng)剛啟動(dòng)的初期，活性 污泥尚未得到良好的培育， 混合液中游離細(xì)菌居多，處理水水質(zhì)欠 佳，此時(shí)出現(xiàn)的原生動(dòng)物，最初為肉足蟲 類(如變形蟲)占優(yōu)勢， 繼之出現(xiàn)的則是游泳型的纖毛蟲，如豆形蟲、草履蟲等 為主。原生 動(dòng)物還不斷的攝取水松的游離細(xì)菌，起到了進(jìn)一步凈化水質(zhì)的作用。 2.生物膜法 污水的生物膜處理法是與 活性污泥并列的以后總污 水好 氧處理技術(shù)，其實(shí)質(zhì) 是使細(xì)菌和真菌一類的微 生物和原生動(dòng)物、后 生動(dòng) 物一類的微型動(dòng)物

14、附著在 涂料或某些載體上生長繁 殖，并在其 上形成膜狀生 污泥 生物膜。該法是以生物膜為凈化的 生物處理法。生物膜是扶 著在載體表面， 以菌膠團(tuán) 為主體所形成的黏膜狀 物。生物膜的功能與活性 污泥法中 活性污泥相同， 生物膜 cobod nhbod bodbod 奇微生物的組成也 類似。凈化污水的主要原理是附著在載體表面的生物膜對(duì)污水中有 機(jī)物的吸附與氧化分解作用。右圖為附著在生物濾池涂料上的生物 膜的結(jié) 生物膜有好氧層和厭氧層兩個(gè)生物層面組成，有機(jī)物的降解 主要是在好氧層內(nèi)進(jìn)行的，好氧層的厚度一般為 2mm 左右。 生物膜中的微生物 生物膜中的微生物主要有細(xì)菌(包括好養(yǎng)、厭氧 及兼氧細(xì)菌)、

15、真菌、放線 菌、原生動(dòng)物(主要是纖毛蟲)和微型 后生動(dòng)物，其中藻類和微型后生動(dòng)物比活 性污泥中多。 在生物膜的好氧層專性好氧的芽孢菌屬( bacillus )的細(xì)菌占有優(yōu)勢； 在厭氧層 有諸如脫硫化孤菌屬( desulfovibrio )一類的專性厭氧細(xì) 菌存在于膜和濾料的界 面上。濾膜上數(shù)量最多的細(xì)菌是兼氧性細(xì)菌， 在生物膜上海經(jīng)常能見到絲狀微生 物，后兩者往往存在于膜的厭氧 層。在普通生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤等生物膜中，出現(xiàn)頻率高的原生動(dòng)物為 纖毛蟲類和肉 足類，尤以纖毛蟲類最多。與活性污泥不同的是呈分 枝狀增殖的種類如獨(dú)縮蟲 ( carchesium )、累枝蟲( epistylis )、 蓋

16、蟲( opercularia )等占優(yōu)勢，有時(shí)可見到 由這些種的數(shù)百個(gè)細(xì)胞 組成的群體。在一個(gè)生物濾池中，上層常有植鞭毛蟲分布， 那里有 足夠的有機(jī)物課供它們與細(xì)菌競爭。纖毛蟲則在濾膜好氧層的各個(gè) 部位均 能找到，不過在濾膜的表層是游動(dòng)纖毛蟲占優(yōu)勢，較下層為 有柄纖毛蟲占優(yōu)勢。在生物膜中出現(xiàn)的后生動(dòng)物有輪蟲類、線蟲類、昆蟲類、腹足類、 寡毛類等。生 物膜上出現(xiàn)的飄體蟲屬( aeolosoma )、仙女蟲屬 ( nais )、吻盲蟲屬( pristina ) 等刮毛種類，在每毫克干生物膜中 有時(shí)可達(dá)到 1000 個(gè)以上。b. 生物膜的主要特征 生物多樣性高。能存活世代時(shí)間較長的微生物。 生物膜處

17、理法的各種工藝，都具有適于微生物生長棲息。繁衍的環(huán) 境條件，生物膜上的微生物不會(huì)受到想活性污 泥那樣強(qiáng)烈的攪拌沖 擊，易于生長增殖。食物鏈長。在生物膜上生長繁育的生物中，營養(yǎng)性動(dòng)物的種類所占 比例較大，微 型動(dòng)物的存活率高。早生物膜上能夠棲息高營養(yǎng)級(jí)水 平的生物，在捕食性纖毛蟲、 輪蟲類、線蟲類之上棲息著寡毛類和 昆蟲。具有較強(qiáng)的脫氮能力。硝化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌的世代時(shí)間都比較長， 增殖速度較 小。生物污泥的生物固體平均停留時(shí)間與污水的停留時(shí) 間無關(guān)，硝化細(xì)菌和亞硝 化細(xì)菌得意繁衍、增殖。生物膜處理法的 各項(xiàng)處理工藝都具有一定的硝化功能。優(yōu)勢菌群隨水處理程度呈現(xiàn)規(guī)律性分布。生物膜處理法多分段進(jìn)行

18、， 在正常運(yùn)行 的條件下，每段都繁衍與進(jìn)水本段污水水質(zhì)相適應(yīng)的微 生物，并形成優(yōu)勢種屬。操作運(yùn)行穩(wěn)定。生物膜處理法的各種工藝，對(duì)流入原污水水質(zhì)、水 量的變化都具 有較強(qiáng)的適應(yīng)性。污泥沉降性好，宜于固液分離。有生物膜上脫落下的生物污泥，所 含動(dòng)物成分較 多，相對(duì)密度較大，而且污泥顆粒個(gè)體較大，沉降性 能良好，宜于固液分離。能夠處理低濃度有機(jī)廢水，易維護(hù)，能耗低。 活性污泥法與生物膜法比較 活性污泥法生物膜法 運(yùn)行技術(shù)要求 高， 需連續(xù)監(jiān)視 低，不需連續(xù)監(jiān)視 天氣影響 受低溫影響小 冬季易積水 結(jié)冰 廢水性質(zhì) 對(duì)毒物沖擊，負(fù)荷變化和 廢水種類敏感，有污泥膨 脹問題 抗沖擊負(fù)荷和有毒物質(zhì)， 適于多種

19、污水，無膨脹問 出水水質(zhì) 懸浮固體低 懸浮固體較高 二次污泥 體積大，含水量高，難于 脫水， 穩(wěn)定性能低 體積小，含水低，高度穩(wěn) 能量要求高，需要曝氣混合， 污泥 回流 低，自然通風(fēng)，重力過流 公害 氣味小，無蚊蠅，會(huì)有噪 耐久性不耐久，維護(hù)要求低 不耐久，維護(hù)要求高 c. 生物膜法的種類生物濾池。生物濾池分普通生物濾池( conventionalbiologicalfilter )和高負(fù)荷生 物濾池( high rate biological filter)。塔式生物濾池( biological tower )。內(nèi)部通風(fēng)好，水流紊動(dòng)劇烈， 水力沖刷較強(qiáng)。生物轉(zhuǎn)盤( biological di

20、sc )。轉(zhuǎn)盤浸入水中吸附有機(jī)物獲得營養(yǎng)， 轉(zhuǎn)盤離開水面 后獲得氧氣。生物接觸氧化( biological contact oxidation)。附著在填料上的微生物藥靠機(jī)械充 氧獲得氧氣，氧化分解有機(jī)物。3. 厭氧處理法 厭氧生物法是一種及節(jié)能有產(chǎn)能的廢水生物處理工藝。 因能源短缺和生產(chǎn)發(fā)展的 要求，促使廢水厭氧生物處理技術(shù)在近幾 十年來有了迅速發(fā)展，新開發(fā)的現(xiàn)代廢 水厭氧生物處理反應(yīng)器不僅 是高效能的，并可在常溫下進(jìn)行，不僅可處理高濃度 游記廢水，而 且可以吃力中低濃度有機(jī)廢水。同好氧處理法相比，厭氧處理法具有許多明顯的有點(diǎn)： 有機(jī)負(fù)荷高， 去除率高。能降解許多在好氧條件下難以降解的合成化

21、學(xué)品。 能源動(dòng)力消耗少，且產(chǎn)能。剩余污泥量少。 厭氧污泥可長期貯存，為季節(jié)性或間歇式運(yùn)行提供方便。但是厭氧處理法也有很多的缺點(diǎn)： 污泥增加緩慢，對(duì)毒物敏感，啟 動(dòng)時(shí)間長。出水水質(zhì)一般達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn) 厭氧處理系統(tǒng)在缺氧的條件下，利用 厭氧菌(包括兼性厭氧菌)分解污水中有機(jī) 污染物的方法，又稱厭 氧消化或厭氧發(fā)酵法。厭氧消化器的一般構(gòu)造圖： 混合 氣體 活性消化 熱交換器 原生污水 污水厭氧發(fā)酵是一個(gè)極為復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，它涉及多種交替作用的 菌群，各要求不同的基質(zhì)和條件，形成復(fù)雜的生態(tài)體系。1979 年， m.p.bryant 提出三階段理論。 第一階段為水解發(fā)酵階段。在這階段中，復(fù)雜的有機(jī)物在厭

22、氧菌胞 外酶的作用下， 首先分解成簡單的有機(jī)物，經(jīng)過厭氧發(fā)酵和氧化轉(zhuǎn) 化成乙酸、丙酸、丁酸等脂肪 酸和醇類。參與該階段的水解發(fā)酵菌 主要有厭氧菌和兼性厭氧菌。第二階段為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌把除乙酸、甲酸、甲醇以外的第一階段產(chǎn) 生的中間產(chǎn)物 轉(zhuǎn)化為乙酸和氫氣，并有 co 產(chǎn)生。第三階段為產(chǎn)甲烷階段。在這階段中，產(chǎn)甲烷菌把第一階段和第二 階段產(chǎn)生的乙 co 等轉(zhuǎn)化為甲烷。三階段及甲烷產(chǎn)生的三階段，示意圖如下：a.參與厭氧消化過程的微生物 厭氧生物處理過程是一個(gè)連續(xù)的微生物學(xué)過程，參與厭氧消 化的微生物類群總體 上可以分為兩大類，既包括發(fā)酵細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn) 乙酸菌及同型產(chǎn)乙酸菌在內(nèi)的非甲 烷菌和產(chǎn)甲烷菌。非產(chǎn)甲

23、烷細(xì)菌 非產(chǎn)甲烷細(xì)菌( non methanogens )常稱為產(chǎn)酸菌 ( acidogens )，它們能將有機(jī)物 通過發(fā)酵作用產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)酸 ( vfa )和醇類。發(fā)酵細(xì)菌群。發(fā)酵細(xì)菌群( fermentative bacteria ， fb )種類很多， 主要包括梭桿 菌屬( fusobacterium )、擬桿菌屬( bacteroides )、 丙酸桿菌( propionibacterium )、 氣桿菌屬( aerobacter )等， 主要參與復(fù)雜有機(jī)物的水解，并通過丁酸發(fā)酵、丙 酸發(fā)酵、混合酸 發(fā)酵、乳酸發(fā)酵和乙酸發(fā)酵等將水解產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、乳酸等揮發(fā)性有機(jī)酸

24、及乙醇、 producingacetogens ， hpa ) 可將發(fā)酵細(xì)菌 產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)酸和醇轉(zhuǎn)化為乙酸、 co 。這類細(xì)菌 大多為發(fā)酵性細(xì)菌， 已有專性產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌( obligated producingacetogens ， ohpa )。同型產(chǎn)乙酸菌。同型產(chǎn)乙酸菌( homo acetogens ， homa )可將 co 生物量： 多糖 蛋白質(zhì) 脂肪 丙酸丁酸 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌(厭氧) 乙酸 通過還原過程轉(zhuǎn)化為乙酸。 2.產(chǎn)甲烷細(xì)菌 常見的產(chǎn)甲烷細(xì)菌主 要有：甲烷桿菌( methanobacterium )，甲烷八疊球桿菌 (methanospirillum)。產(chǎn)甲烷的生理特性：

25、 生長緩慢對(duì)環(huán)境變非常敏感 產(chǎn)甲烷細(xì)菌屬古細(xì)菌 產(chǎn)甲烷細(xì)菌分離培養(yǎng)比較困難 3.硫酸鹽 還原細(xì)菌 在含有硫酸鹽的有機(jī)廢水厭氧處理系統(tǒng)中，會(huì)有硫酸鹽還 原菌的生存。硫酸鹽還 原菌( srb )是對(duì)具有硫酸鹽、亞硫酸鹽、硫 代硫酸鹽等硫化物以及單質(zhì)硫還原 形成硫化氫這一生理特性細(xì)菌的 統(tǒng)稱。如脫硫孤菌屬( desulfovibrio )、脫硫桿菌 屬 ( desulfobacter)、脫硫球菌屬( dersulflurococcus )、脫硫腸狀菌屬 (desulfotomaculum)等。b.非產(chǎn)甲烷細(xì)菌與產(chǎn)甲烷細(xì)菌之間的關(guān)系非產(chǎn)甲烷細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌提供生長繁殖的底物。非產(chǎn)甲烷細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌創(chuàng)

26、造了適宜的氧化還原電位。 非產(chǎn)甲烷細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌清除了有毒物質(zhì)。產(chǎn)甲烷細(xì)菌為非產(chǎn)甲烷細(xì)菌的生化反應(yīng)解除了反饋抑制。非產(chǎn)甲烷細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌共同維持適宜的酸堿環(huán)境。c. 廢水厭氧生物處理的工藝條件及其控制 嚴(yán)格厭氧條件。必須修建 嚴(yán)格密閉的構(gòu)筑物或反應(yīng)器，以保證厭氧消化過程的正 常進(jìn)行。 營養(yǎng)條件。給微生物提供生長必須的營養(yǎng)條件，任何一種營養(yǎng)的不 足，都會(huì)嚴(yán)重 影響微生物的生長，威脅系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 溫度。水溫的變化對(duì)微生物細(xì)胞的增殖、內(nèi)源代謝過程和群體組成 的變化，以及 污泥沉降性能都有很大的影響。ph 值。產(chǎn)甲烷的最適 ph 值是 6.57.5 ， ph 大于 8.2 或小于 6 都將 影

27、響產(chǎn)甲烷菌 的活性。攪拌。攪拌對(duì)于厭氧反應(yīng)器功能的政策市非常重要的。如果不攪拌， 池內(nèi)會(huì)明顯 的呈現(xiàn)分層，出現(xiàn)浮渣層、液體層、污泥層。污泥接種。由于產(chǎn)甲烷細(xì)菌繁殖速度慢，自然條件下，產(chǎn)生足量的 產(chǎn)甲烷細(xì)菌虛 實(shí)較長。為了加速厭氧反應(yīng)器，一般認(rèn)為接種微生物， 主要是接種產(chǎn)甲烷細(xì)菌。d. 主要厭氧消化裝置類型 常規(guī)消化池或普通消化池( convention digester )，污水間歇地或連續(xù)的進(jìn)入消化 池，出水由上部排出， 沼氣有頂部排出，設(shè)水力或機(jī)械攪拌裝置充分混合，水力 停留時(shí)間 等于固體停留時(shí)間，且無污泥回流。厭氧接觸消化池( anaerobic contact digester)在常規(guī)

28、消化池的基礎(chǔ)上增設(shè)了污泥 回流裝置，是消化池內(nèi)的污泥濃度增至 10%20% ， 效率較高，一般睡停留時(shí)間 約為 110d 。厭氧濾池( anaerobic filter,af )反應(yīng)器內(nèi)部會(huì)部分填充填料供微生 物附著生長。填料有較大的比表面積和較高的孔密度。一般為上升式，需要早過 濾后設(shè)沉淀池分離裝置分離生物膜。升流式厭氧污泥床( upflow anaerobic sludge blanket， uasb )反應(yīng)器是一個(gè)無填 料的空容器，運(yùn)行時(shí)污水以一定的流速自下進(jìn)入反 應(yīng)器，通過一個(gè)懸浮的污泥層， 料層和污泥菌體接觸反應(yīng)產(chǎn)生沼氣 氣泡，氣泡托起污泥使其上升，在上部有一個(gè) 氣、液、固三相分離

29、器，使污泥下沉，氣水分離。二微生物在城市固體廢物處理中的應(yīng)用 國體廢物是指人們丟棄的 固體和泥狀的污染物質(zhì)。處理的方法有焚燒、填埋、綜 合利用、生 物法等。其中生物法主要利用微生物分解有機(jī)物，制作有機(jī)肥料和 沼 氣，可分為好氧性堆肥和厭氧發(fā)酵法兩大類。堆肥 堆肥法就是依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生 物，有控制的促進(jìn) 可被生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的生 物化學(xué)過程。堆肥可以分為好養(yǎng) 堆肥（高溫堆肥）和厭氧堆肥兩種。 好氧堆肥 好氧堆肥法是在有氧的條件下，通過好氧微生物的作用是 有機(jī)廢物達(dá)到穩(wěn)定化、 轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣谧魑镂丈L的有機(jī)物的方法。 堆肥的微生物學(xué)過程： （ 1）發(fā)熱

30、階段：堆肥初期，主要由中溫好氧 的細(xì)菌和真菌，利用堆肥中容易 分解的有機(jī)物，如淀粉、糖類等迅 速增殖，釋放出熱量，是堆肥溫度不斷升高。（2）高溫階段：堆肥的溫度上升到 50 以上，是進(jìn)入了高溫階段。 由于溫 度上升和易分解的物質(zhì)減少，好熱性的纖維素分解菌逐漸戴 特了中溫微生物，這 是堆肥中除殘余的或新形成的可溶性有機(jī)物繼 續(xù)被分解轉(zhuǎn)化外，一些復(fù)雜的有機(jī) 物如纖維素，半纖維素等也開始 迅速分解。（3）高溫和腐熱保肥接階段：當(dāng)高溫持續(xù)一段時(shí)間以后，易于分解 貨較易分 解的有機(jī)物（包括纖維素等）已大部分分解。嗜熱性微生 物活動(dòng)減弱，產(chǎn)熱量減 少，溫度逐漸下降，嗜熱性微生物又逐漸成 為了優(yōu)勢菌群，殘余

31、物質(zhì)進(jìn)一步分解， 腐殖質(zhì)繼續(xù)不斷積累，堆肥 進(jìn)入腐熱階段。由于各種嗜熱性微生物的最適溫度各有不同，因此隨著堆肥的變化， 嗜熱性微生 物的種類。、數(shù)量也逐漸發(fā)生著變化。在 50 左右，主要 是嗜熱性真菌和放線菌， 如嗜熱真菌屬、嗜熱褐色放線菌、普通小 單細(xì)胞菌等。溫度在 60 時(shí)，真菌幾 乎完全停止活動(dòng)，僅有嗜熱性能 放線菌與細(xì)菌在繼續(xù)活動(dòng)，分解著有機(jī)物。溫度 升至 70 時(shí)，大多數(shù) 嗜熱微生物已不適應(yīng)，相繼大量死亡，或進(jìn)入休眠狀態(tài) b. 厭氧堆肥 法厭氧堆肥法是指在不通氣的條件下，將有有機(jī)廢棄物（包括城市 垃圾、人畜糞便、 植物秸稈、污水處理廠的剩余污泥等）進(jìn)行厭氧 發(fā)酵，制成有機(jī)肥料，使固體

32、廢 棄物無害化的過程。堆肥方式與好 氧堆肥法相同，但堆內(nèi)不設(shè)通氣系統(tǒng)，堆溫低， 腐熱及無害化所需 時(shí)間較長。厭氧堆肥要求封堆后一個(gè)月左右翻堆一次，以利于 微生 物活動(dòng)使堆料腐熱。 衛(wèi)生填埋衛(wèi)生填埋主要又分為厭氧、好氧、半好氧三種。目前，厭 氧填埋因操作簡單，施 工費(fèi)用低，同時(shí)還可以回收甲烷氣體，而被 廣泛采用。好氧和半好氧填埋分解速 度快、垃圾穩(wěn)定化時(shí)間短。 填埋坑中微生物的活動(dòng)過程 （1）好氧分解階段：隨著垃圾填埋，垃 圾空隙中存在著大量的空氣也同時(shí)被埋 入其中，因此開始階段，垃 圾只是好氧分解，此階段時(shí)間的長短取決于垃圾分解 速度，可以由 幾天到幾個(gè)月，好氧分解將填埋層中的氧耗盡以后便進(jìn)入

33、第二階段。 （2）厭氧分解不產(chǎn)生甲烷階段：在此階段，微生物利用硝酸根作為 氧源，產(chǎn)生 硫化物、氨氣和二氧化碳，硫酸鹽還原菌和反消化細(xì)菌 的繁殖速度大于甲烷菌。當(dāng)還原狀態(tài)達(dá)到一定程度以后，才能產(chǎn)甲烷，還原狀態(tài)的建立于環(huán) 境因素有關(guān)， 潮濕而溫暖的填埋坑迅速完成這一階段而進(jìn)入下一階 段。（3）厭氧分解產(chǎn)甲烷階段：在這一階段，甲烷氣的產(chǎn)量逐漸增加， 當(dāng)坑內(nèi)溫度 達(dá)到 55 左右時(shí)，便進(jìn)入穩(wěn)定階段。（4）穩(wěn)定產(chǎn)氣階段：此階段穩(wěn)定的產(chǎn)生二氧化碳和甲烷。b. 填埋廠氣體利用 垃圾填埋以后，由于微生物的厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生甲 烷、二氧化碳、氨、一氧化碳、 氫氣、硫化氫、氦氣等氣體，統(tǒng)稱 填埋氣（ lfg ）。填埋

34、場氣體經(jīng)過處理以后可 以作為能源加以利用。 垃圾沼氣燃燒供熱或發(fā)電 垃圾沼氣作民用燃料 垃圾沼氣作汽車燃料 3.厭氧發(fā)酵 通過厭氧微生物的生物轉(zhuǎn)化作用，將垃圾中大部分課生 物降解的有機(jī)質(zhì)分解， 轉(zhuǎn)化為能源產(chǎn)品 沼氣的過程，稱為厭氧發(fā) 酵或厭氧消化。它是城市垃圾資源化 的重要途徑。工藝流程： 目前，厭氧發(fā)酵的生化過程有三種理論：兩階段理論、 三階段理論、以及四階段 理論。兩階段理論。認(rèn)為厭氧發(fā)酵過程分為產(chǎn)酸和產(chǎn)氣兩個(gè)階段，相應(yīng)作 用的微生物分 別為產(chǎn)酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌。形成較早，難以解釋產(chǎn)甲烷細(xì)菌對(duì)甲烷以上的醇以及乙酸以上的有 機(jī)酸的利 輕組分 有毒有害 城市垃圾 加工、分選 重組分 破碎、篩分

35、 配料、制漿 污泥與糞便 加熱 厭氧發(fā)酵池 沼氣 沼氣柜 剩余污泥 脫水 干燥 作為農(nóng)肥或處置 用原理。該理論尚未得到確認(rèn)。三階段理論。 這一理論 1979 年由布萊恩提出的，他將厭氧發(fā)酵一次分為野花、 產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷三個(gè)階段。這一階段突出的表明了 的產(chǎn)生和利用在發(fā)酵過程中的核心地位，較 好的解決了兩階段理論的矛盾。四階段理論。這一理論將厭氧發(fā)酵過程分為四個(gè)階段，每個(gè)階段有 獨(dú)特的微生物 菌群。各種細(xì)菌群的有效代謝均相互密切連貫，達(dá)到 一定的平衡，不能單獨(dú)分開， 是相互制約和促進(jìn)的過程。自然界厭氧發(fā)酵過程一般分為四個(gè)過程，如人畜糞便復(fù)雜有機(jī)物的 厭氧發(fā) 酵。但在不同生態(tài)條件下，不一定都包括四個(gè)階

36、段，如在食 草動(dòng)物的瘤胃和人的 盲腸和腸道中，一般僅包括第一階段和第三階 段。而在溫泉中，僅包括第三階段 和第四階段。這與不同生態(tài)環(huán)境 的條件有關(guān)。微生物技術(shù)產(chǎn)生的新產(chǎn)物和能源 微生物農(nóng)藥 a. 微生物農(nóng)藥 農(nóng)藥，特 別是化學(xué)農(nóng)藥，在農(nóng)業(yè)、林業(yè)防治病害、去除雜草中起到巨大作用。 但 是，當(dāng)前全世界化學(xué)農(nóng)藥年產(chǎn)超過 200 萬噸，有 500 多種在農(nóng)業(yè) 中使用，造成環(huán) 境污染、生態(tài)破壞、害蟲抗性大增、人畜中毒身亡。 1992 年，世界環(huán)境與發(fā)展 大會(huì)指出在全球范圍內(nèi)控制化學(xué)農(nóng)藥，到 2000 年，生物農(nóng)藥的產(chǎn)量占農(nóng)藥產(chǎn)量 的 60% 。 微生物農(nóng)藥是指應(yīng)用生物活體及其代謝產(chǎn)物制成的防治作物病害、

37、 蟲害、雜草的 制劑，也包括保護(hù)生物活體的助劑、保護(hù)劑和增效劑， 以及模擬默寫殺蟲毒素和 抗生素的人工合成制劑 微生物農(nóng)藥明顯的 有點(diǎn)：( 1)選擇性強(qiáng) ( 2)不污染環(huán)境 ( 3)不易產(chǎn)生抗藥性 ( 4) 易于改造 b. 農(nóng)用抗生素 農(nóng)用抗生素的特點(diǎn)： 內(nèi)吸收好 有效期長且 穩(wěn)定性好 低藥害、低殘毒 可能產(chǎn)生藥害問題 c. 農(nóng)用抗生素的品種 按 防治對(duì)象，農(nóng)用抗生素課分為殺蟲農(nóng)用抗生素、殺菌農(nóng)用抗生素、 除草農(nóng)用抗 生素、植物生長調(diào)節(jié)抗生素等。以下按農(nóng)用抗生素的主 要用途，介紹幾種主要抗 殺蟲農(nóng)用抗生素殺蟲弄農(nóng)用抗生素主要有 阿維菌素( avermection )、多奈菌屬( polynac

38、tion )、 橘霉素 ( citrinin )、多殺霉素( spinosad )等組成。殺菌農(nóng)用抗生素 10 殺菌農(nóng)用抗生素主要有井岡霉素 ( jinggongmycin )、春雷霉素( kasugamycin )、 s ( blasticidins )、多抗霉素( polyxin )、武夷菌素( wuyiencin )、 農(nóng)抗 109 、農(nóng)抗 120 、慶豐霉素、中生菌素等。除草和植物生長調(diào)節(jié)農(nóng)用抗生素 除草和植物生長調(diào)節(jié)農(nóng)用抗生素主 要有雙丙氨膦( bilanafos )、赤霉素(赤霉酸， gibberellic acid ， ga )、脫落酸( abscisic acid ， aba )等。 農(nóng)用抗生素除了用于殺蟲、殺菌、除草和調(diào)節(jié)植物生長外，還可用 作土壤消毒劑。 此外，抗生素的培養(yǎng)物也可直接用于防治植物病害，具有成本低、 無毒害、藥效 長等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于防治土生病害。微生物肥料 微生物肥料是根據(jù)微生物在自然界物質(zhì)中分解和合成作 用所產(chǎn)生的促進(jìn)植物生 長和減少植物被危害的作用，精心選育菌種