陇南康县光学污水处理

Ⅰ 污水处理中BOD/TKN什么意思，代表的含义是什么

BOD代表的是生化需氧量：表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指示。TKN总凯氏氮,用凯氏定氮法做出的水中总氮含量。水质监测指标的一项。

BOD（Biochemical Oxygen Demand的简写）：生化需氧量或生化耗氧量(一般指五日生化需氧量)，表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指标。说明水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。

通常情况下是指水样充满完全密闭的溶解氧瓶中，在20℃的暗处培养5d，分别测定培养前后水样中溶解氧的质量浓度，由培养前后溶解氧的质量浓度之差，计算每升样品消耗的溶解氧量，以BOD5形式表示。其单位ppm或毫克/升表示。其值越高说明水中有机污染物质越多，污染也就越严重。

TKN包括氨氮和在此条件下能转化为铵盐而被测定的有机氮化合物。此类有机氮化合物主要有蛋白质、氨基酸、肽、胨、核酸、尿素以及合成的氮为负三价形态的有机氮化合物。通常可以简单的理解为水中氨氮和有机氮的总和。既凯氏氮，水质监测指标的一项。

它包括氨氮和在此条件下能转化为铵盐 而被测定的有机氮化合物。此类有机氮化合物主要有蛋白质、氨基酸、肽、胨、核酸、尿素 以及合成的氮为负三价形态的有机氮化合物。通常可以简单的理解为水中氨氮和有机氮的总和。

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水质影响因素：

1、浊度：为水样光学性质的一种表达语，用以表示水的清澈和浑浊的程度，是衡量水质良好程度的最重要指标之一，也是考核水处理设备净化效率和评价水处理技术状态的重要依据。浑浊度的降低就意味着水体中的有机物、细菌、病毒等微生物含量减少，这不仅可提高消毒杀菌效果，又利于降低卤化有机物的生成量。

2、臭和味：水臭的产生主要是有机物的存在，可能是生物活性增加的表现或工业污染所致。公共供水正常臭味的改变可能是原水水质改变或水处理不充分的信号。

3、余氯：余氯是指水经加氯消毒，接触一定时间后，余留在水中的氯量。在水中具有持续的杀菌能力可防止供水管道的自身污染，保证供水水质。

4、化学需氧量：是指化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需氧量。化学耗氧量越高，表示水中有机污染物越多。水中有机污染物主要来源于生活污水或工业废水的排放、动植物腐烂分解后流入水体产生的。

5、细菌总数：水中含有的细菌，来源于空气、土壤、污水、垃圾和动植物的尸体，水中细菌的种类是多种多样的，其包括病原菌。我国规定饮用水的标准为1ml水中的细菌总数不超过100个。

6、总大肠菌群：是一个粪便污染的指标菌，从中检出的情况可以表示水中有否粪便污染及其污染程度。在水的净化过程中，通过消毒处理后，总大肠菌群指数如能达到饮用水标准的要求，说明其他病原体原菌也基本被杀灭。标准是在检测中不超过3个/L。

Ⅱ 污水处理

【污水处理简介】
按污水来源分类，污水处理一般分为生产污水处理和生活污水处理。生产污水包括工业污水、农业污水以及医疗污水等，而生活污水就是日常生活产生的污水,是指各种形式的无机物和有机物的复杂混合物，包括：①漂浮和悬浮的大小固体颗粒；②胶状和凝胶状扩散物；③纯溶液。
按污水的性质来分,水的污染有两类：一类是自然污染；另一类是人为污染。当前对水体危害较大的是人为污染。水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类。污染物主要有：：（1）未经处理而排放的工业废水；（2）未经处理而排放的生活污水；（3）大量使用化肥、农药、除草剂的农田污水；（4）堆放在河边的工业废弃物和生活垃圾；（5）水土流失；（6）矿山污水。
污水处理[1]被广泛应用于建筑、农业,交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。
[编辑本段]【处理程度划分】
现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。
一级处理，
主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。
二级处理，
主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质（BOD，COD物质），去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。
三级处理，
进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂率法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗分析法等。
整个过程为通过粗格栅的原污水经过污水提升泵提升后，经过格栅或者筛率器，之后进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理（即物理处理），初沉池的出水进入生物处理设备，有活性污泥法和生物膜法，（其中活性污泥法的反应器有曝气池，氧化沟等，生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床），生物处理设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理，一级处理结束到此为二级处理，三级处理包括生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后，污泥被最后利用。

Ⅲ 污水处理中的tss是什么

TSS就是总悬浮固体，TSS是英语(Total Suspended Solid或者Total Suspended Substance)的缩写，即水质中的总悬浮物。

它是指水样通过孔径为0.45μm的滤膜截留在滤膜上并于103～105℃ 烘干至恒重的固体物质，是衡量水体水质污染程度的重要指标之一，计量单位是mg/L。

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监测总固体悬浮物：影像数据选择

广义的影像数据分为光学影像和雷达影像，光学数据又分为多光谱影像、多时相影像、高光谱影像等。目前国内外对悬浮固体的遥感研究大多利用光学影像，其中大多影像数据都被选作悬浮固体的反演数据。

常见的多时相数据被广泛的应用于不同时间尺度的悬浮固体空间分布分析上。是搭载于和卫星上的一个重要的传感器，其空间分辨率最大可达到，一天可过境次，实时监测能力很强。

王繁等人曾利用资料反演杭州湾表层悬浮物浓度并对其短期变异进行研究。数据属于中等分辨率影像，相比于数据分辨率有很大的提高。

Ⅳ 关于污水处理厂的仪表

污水处理过程的监视与控制系统由模型、传感器、局部调节器和上位监控策略等4个部分组成。其中，传感器是污水处理厂监控系统中最薄弱，也是最重要、最基础的环节。日益严格的污水排放标准导致了污水处理工艺流程和装备的复杂化，对用于污水处理过程监视与控制的传感器的性能也提出了更高的要求，促进了污水处理领域传感器技术的发展，一些适用于污水处理过程的新型传感器相继问世。污水处理过程是复杂的生化反应过程，所涉及的仪器仪表种类繁多，多数传感器是污水处理过程所特有的，分别应用于不同的场合，反映一个或多个特定变量的状态信息变化。
污水处理工艺一般由机械处理、生化处理和化学处理构成，其中涉及液相、固相、气相三种物质成分。监视这些相态的仪表可以简单地分为通用型和特殊性两大类。
2、污水处理过程的通用仪表
通用测量仪表包括温度、压力、液位、流量、pH值、电导率、悬浮固体等传感器。
①厌氧消化过程由于常常实施温度控制，温度传感器显得更加重要。典型的温度测量元件是热电阻
②压力测量值常常用作曝气和厌氧消化过程的报警参数。
③液位测量用于水位监视，通常采用浮标、差压变送器、容量测量、超声水位检测等方法测量。
④流量监测仪表主要有堪板、转子流量计、涡轮式流量计、靶式计量槽、电磁流量计、超声波流量计等。
⑤pH值是生化过程中的一个重要变量，更是厌氧消化和硝化过程的关键值，通常在污水处理厂都安装有pH电极浸人污泥中，通过不同的清洁策略可以实现长期免维护。对于具有高度缓冲能力的废水，pH值测量对过程变化可能不敏感，因此不适合于过程监督与控制，这种情况可以用碳酸盐测量系统代替。
⑥电导率传感器用于监视进水成分的变化，同时也是化学除磷控制策略的基础。
⑦传统的生物量测量是根据悬浮粒子对入射光的散射及吸光度进行估计。随着灵敏的光检测仪的出现，能够自动进行光效应测量的传感器得以问世。大多数商业传感器使用了一个发射低可视光或红外光的光源，在这个区域内大多数介质表现低吸光度。生物量浓度也可根据超声波在悬浮物和微生物之间游离溶液的速度差确定。
3、厌氧消化过程中的传感器
生物气流量的测量在厌氧消化过程中得到广泛采用，它可以表示反应器的总体活性。近年来一些专用技术被用来监视气体成分。典型的实验室方法是洗瓶分离方法，根据进瓶前和出瓶后的流量比可以确定气体成分。例如，碱洗瓶将能够收集所有的C02、H2S而允许CH4通过。更专业的气体分析仪可以直接监视气体成分含量，如红外吸收测量仪用来确定C02和CH4含量，专用氢分析仪也已基于化学电源研制而成。气相H2S测量仪可以通过监视硫化物对铅剥离的反应来确定H2S含量。
基于气体分析的监视系统的主要问题是不能直接预测液相中相应气体的浓度。可以直接测量溶解氢的浸入式传感器已经研制成功。燃料电池是此种传感器的核心。H2S和CH4的直接测量仪器至今未见报道。
pH测量不容易对不平衡厌氧消化槽进行检测，特别是当混合液的碱度高时。这种情况下可对混合液体中C02和碳酸盐进行测量。碱度主要取决于碳酸盐缓冲物，因此常常被用于厌氧消化的控制策略中。碳酸盐监视器已被开发应用于实际厌氧消化过程。
估计碳酸盐碱度的基本原理有两个。其一为滴定法，先进的在线滴定传感器可以同时监视氨、碳酸盐等不同的成分。对碱度进行在线确定的另一方法基于对样品酸化而得到的气态C02的定量。可以采用气体流量计测量所产生的气体的体积。
所有的生物活性都可用热量的产生来表征。通过热量计对热量的测量可以直接洞察生物过程变化。污水处理过程首选的是流量热量计。
挥发性脂肪酸(VFA)是厌氧消化过程最重要的中间产物。他们的聚集会引起pH值的降低而导致过程厌氧消化过程的失败。通常通过VFA浓度监视作为过程性能指示，但很少实施在线传感器。最先进的测量仪器包括气相色谱仪或高压液相色谱仪。傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)作为在线多参数传感器可以同时提供COD、TOC、VFA等参数的测量。FT-IR不需要添加任何化学品，且只需要很少的维护，但其校准比较困难。更具可靠性的测量是采用滴定计通过两步滴定或滴定反滴定提供采样中的VFA含量。
生物传感器近年来在污水处理行业得到发展应用。VFA分析仪可以决定消化液体中VFA浓度；MAIA生物传感器可对代谢活性进行测量；RANTOX生物传感器用于检测即将来临的有机物过载及毒性负载。
4、活性污泥过程中的传感器
氧在活性污泥过程中起着非常重要的作用，且相关的曝气费用约占全部运行费用的40%,因此氧传感器成为废水处理厂最广泛的测量监视仪表。氧测量基于液体中扩散氧的电化学反应。溶解氧(DO)传感器是可靠准确的测量仪表，但必须谨慎选择合适的测量位置，并防止结垢。目前自动清洁系统已经相当普遍，一些装备清洁系统并可进行自校准的溶解氧传感器已有应用。DO传感器被广泛用于曝气过程的控制，节省了大量投资，所获得的信息也可用于监视任何活性污泥处理过程。
呼吸量是对活性污泥呼吸速率的测量与解释，定义为在单位时间内单位体积活性污泥中微生物所消耗的氧。它是表征废水和污泥动力学的常用工具。呼吸计实质上是一个反应器，测量结果易受实验条件变动的影响。
废水的生物可降解成分通过离线测量生物需氧量(BOD5)的标准方法获得。BOD5是5天内有机溶质生物氧化所需溶解氧量。BOD5实验不适于自动监视和控制，因为完成实验需要较长时间，且很难达到一致的准确测量。废水负载的在线测量根据短期BOD估计实现。目前使用的在线BODst方法有两种：呼吸测量仪和微生物传感器。Vanrolleghem等提出的呼吸测量传感器RODTOX能够监视BODst和废水潜在毒性。该传感器有由一个恒定曝气、完全混合的批反应器构成，内含10升污泥，可以得到大动态范围内BODs。微生物传感器由固化电池、薄膜和一个溶解氧探测仪组成，最适合包含多种微生物的活性污泥系统。为了维护其功效，微生物BOD传感器需要精心维护与储藏。大多数微生物BOD传感器寿命较短，从几天到几个月。
废水处理厂最广泛监视的变量是化学需氧量COD。COD自动监测仪可以每隔1~2小时进行一次自动监测，根据氧化分解的条件分为酸性法监测仪和碱性法监测仪。COD实验的主要限制是不能区分可生物降解和惰性有机物。
TOC表示污水中总有机碳的含量，也是表征水体受有机物污染程度的一个指标。TOC测量的主要原理是将有机碳转化为C02,随后在气相中测量这种产物，据此求出水相中有机碳浓度。典型的测量仪器是红外线抽气分析仪。TOC被认为是一个很好的监视参数，特别是监视排水质量。
许多废水成分吸收紫外光。紫外线的吸收与废水中的有机物有着密切的关系。紫外线吸光度自动监测仪引人废水处理系统用于检测水污染程度或评价排放质量。最近10年，光学技术取得显著进步，使远程与多点测量成为可能，大大方便了污水处理过程监视的实施。红外光谱测量对于TOC、COD、BOD等特殊参数的估计与在线监视具有很大潜力。红外光谱仪的主要缺点是光电池成分的结垢会引起灵敏度的降低，需要频繁重校。

Ⅳ 城市污水处理常用方法有哪些他们有哪些优缺点

城市污水治理的几种常用方法
活性污泥处理法
目前在城市生活污水中应用最多的就是所谓的活性污泥法，它有处理能力强，处理后水质好等优势。其大致组成包括由曝气池，沉淀池，污泥排放以及回流等系统。待处理的污水和活性污泥回流共同进入曝气池然后混合，然后在其中与空气接触使得含氧量增加，发生代谢反应。经过充分搅拌的混合液变为悬浮状态，所以其中的有机污染物和氧气能够与微生物接触发生反应。接下来进入的是沉淀池，原来的悬浮固体会在其中沉降而被隔离，所以从沉淀池流出的已经为净化水。沉淀池里的污泥一般都会回流，从而保证曝气池中的悬浮固体和微生物有一定的浓度。在曝气池里的反应会使微生物增殖，所以过多的微生物要排出沉淀池以维持整个系统的稳定性。除需要能够氧化和分解有机物外，活性污泥还必须有一定凝聚和沉降能力，以便可以使其从混合液中分离，进而在出口得到纯净的水。活性污泥法的缺点在于其基础建设的成本过高，不易实施。
生物膜处理法
所谓生物膜法，就是通过在一些固体物表面附着的微生物对污水中的有机污染物加以处理的方法。它和活性污泥处理方法发展时间基本一致。所谓的“生物膜”即是附着在固体表面的微生物形象叫法，一般是由非常密集的好氧菌，厌氧菌，原生动物和藻类等结合一起形成的生态系统。生物膜所附着的固体介质叫做载体或滤料，由此向外生物膜可以分成厌气层，好气层，附着以及运动水层。整个方法的基本运作过程为，先由生物膜吸附水层中的有机物，然后由好氧菌进行分解，再由厌氧菌进行厌气分解，运动水层通过流动不断更新生物膜，由此反复实现对污水的净化作用。
一般适用生物膜法的场合为中小规模城市废水的处理，所用的处理结构是生物滤池或生物转盘，在我国的南方一般使用生物滤池。由于材料和技术的不断革新，生物膜法技术近年来进步很大。因为生物膜法中微生物一般固定在填料上，所以构成的生态系统比较稳定，微生物生活和消耗的能量比活性污泥法中要小得多，其剩余的污泥也更少。生物膜法所拥有的高效率高，高耐冲击性、产泥量低以及运管便利性等优势使其在各种处理方法中竞争力极大。生物膜法的劣势在于成本较高且单位处理效率低。所以进一步降低成本，提高效率是今后生物膜法研究的主要方向。
氧化处理法
氧化处理法是当今被广泛使用的一种城市污水预处理方法，有较大的潜力。可根据其中氧化剂的种类和反应器类型对其分类为化学氧化法，催化氧化法以及光催化氧化法等。其中，化学氧化法的操作比较简单，但效果不够明显且运行成本较高，所以实际工作中应用不多。为实现处理效果的提高，降低成本的目标，目前找到了一些其他氧化技术。
在这些新方法中的其中一种就是光催化法。它的特点是所需设备简单，条件温和，氧化能力高并且处理效果彻底。在污水处理中受到广泛欢迎。
光催化反应就是通过光的作用发生的化学反应。反应过程中分子由于吸收特定波长的光波而转变为分子激发态，进而发生化学反应形成新物质，或者变成中间化学产物以促进热反应的进行。光化学反应所需的活化能来自于光，把太阳能的中的光能进行光电转化和光化学转化加以利用是目前非常热门的研究领域。
光催化氧化技术利用光激发氧化将O2、H2O2等氧化剂与光辐射相结合。所用光主要为紫外光，包括uv-H2O2、uv-O2等工艺，可以用于处理污水中CHCl3、CCl4、多氯联苯等难降解物质。另外，在有紫外光的Feton 体系中，紫外光与铁离子之间存在着协同效应，使H2O2分解产生羟基自由基的速率大大加快，促进有机物的氧化去除。
所谓光化学反应，就是只有在光的作用下才能进行的化学反应。该反应中分子吸收光能被激发到高能态，然后电子激发态分子进行化学反应。光化学反应的活化能来源于光子的能量。在太阳能利用中，光电转换以及光化学转换一直是光化学研究十分活跃的领域。80 年代初，开始研究光化学应用于环境保护，其中光化学降解治理污染尤受重视，包括无催化剂和有催化剂的光化学降解。前者多采用臭氧和过氧化氢等作为氧化剂，在紫外光的照射下使污染物氧化分解；后者又称光催化降解，一般可分为均相、多相两种类型。均相光催化降解主要以Fe2+或Fe3+及H2O2为介质，通过光助-芬顿(photo－Fenton）反应使污染物得到降解，此类反应能直接利用可见光；多相光催化降解就是在污染体系中投加一定量的光敏半导体材料，同时结合一定能量的光辐射，使光敏半导体在光的照射下激发产生电子空穴对，吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子-空穴作用，产生·OH 等氧化性极强的自由基，再通过与污染物之间的羟基加合、取代、电子转移等使污染物全部或接近全部矿质化，最终生成CO2、H2O 及其它离子如NO3-、PO43-、S042-、Cl-等。与无催化剂的光化学降解相比，光催化降解在环境污染治理中的应用研究更为活跃。
氧化处理法目前由于低成本以及高效率的优势特点处理方式已经得到了广泛的关注。另外它在对污水进行深度处理和不易进行生物降解的有机废水处理等场合都有不错的前景，成为了国内外一项活跃的研究课题，很多人认为氧化法将在21 世纪成为废水处理的一项重要方法。

Ⅵ 污水处理知识

按污水来源分类，污水处理一般分为生产污水处理和生活污水处理。生产污水包括工业污水、农业污水以及医疗污水等，而生活污水就是日常生活产生的污水,是指各种形式的无机物和有机物的复杂混合物，包括：①漂浮和悬浮的大小固体颗粒；②胶状和凝胶状扩散物；③纯溶液。
按污水的性质来分，水的污染有两类：一类是自然污染；另一类是人为污染。当前对水体危害较大的是人为污染。水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类。污染物主要有：：（1）未经处理而排放的工业废水；（2）未经处理而排放的生活污水；（3）大量使用化肥、农药、除草剂的农田污水；（4）堆放在河边的工业废弃物和生活垃圾；（5）水土流失；（6）矿山污水。
污水处理厂:有人调查100多座大处理厂,一半晒太阳呢,还有资金不足\成本高\效率低的,普遍效率不足70%,低的只有40%.
污水处理成本能耗情况:基本都是高能耗\低效率。
目前城市生活污水排放已是我国城市水的主要污染源，城市生活污水处理是当前和今后城市节水和城市水环境保护工作的重中之重，这就要求我们要把处理生活污水设施的建设作为城市基础设施的重要内容来抓，而且是急不可待的事情 。

Ⅶ 微生物在污水处理中的应用论文我邮箱是[email protected]谢谢

微生物在污水处理中的应用
摘要：本文主要阐述了各种微生物在不同种类污水中的应用，以及它们不同的应用机理。
关键词：微生物 生活污水 工业污水 农业污水 重金属 农药
1.世界水资源现状
环境保护是我国的基本国策。世界经济发展的实践证明，为实现经济的持续稳定的发展，必须解决好发展与环境保护的矛盾。
全球水资源状况迅速恶化，“水危机”日趋严重。据水文地理学家的估算，地球上的水资源总量约为13．8亿立方公里，其中97．5％是海水（13．45亿立方公里）。淡水只占2．5％，其中绝大部分为极地冰雪冰川和地下水，适宜人类享用的仅为0．01％．
20世纪50年代以后，全球人口急剧增长，工业发展迅速。一方面，人类对水资源的需求以惊人的速度扩大；另一方面，日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。本届世界水论坛提供的联合国水资源世界评估报告显示，全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪，每升废水会污染8升淡水；所有流经亚洲城市的河流均被污染；美国40％的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染；欧洲55条河流中仅有5条水质差强人意。
20世纪，世界人口增加了两倍，而人类用水增加了5倍。世界上许多国家正面临水资源危机：12亿人用水短缺，30亿人缺乏用水卫生设施，每年有300万到400万人死于和水有关的疾病。到2025年，水危机将蔓延到48个国家，35亿人为水所困。水资源危机带来的生态系统恶化和生物多样性破坏，也将严重威胁人类生存。
水资源危机既阻碍世界可持续发展，也威胁着世界和平。过去50年中，由水引发的冲突共507起，其中37起有暴力性质，21起演变为军事冲突。专家警告说，随着水资源日益紧缺，水的争夺战将愈演愈烈。
2.污水处理方法分类
2.1物理法
利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质。主要有沉淀法，过滤法，离心分离法，吸附法等。
2.2化学法
利用化学反应原理及方法来分离，回收废水中的污染物，或改变污染物的性质，使它从有害变为无害的处理法。主要有化学凝聚法，中和法，氧化还原法，离子交换法。
2.3生物法
主要利用微生物的生命活动过程，对废水中的污染物质进行转移和转化的作用，从而是污水得到净化的方法。
2.4.微生物简介
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。污水具备微生物生长繁殖的条件，因而微生物能从污水中获取养分，同时降解和利用有害物质，从而使污水得到净化。因此微生物可在污水净化和治理中得到广泛应用，造福人类。
微生物能降解和转化污染物主要是因为微生物具有以下几个特点：个体微小，比表面积大，代谢速率快；种类繁多，分布广泛，代谢类型多样；具有多种降解酶；繁殖快，易变异，适应性强；共代谢作用等。
3.原理
利用微生物处理污水实际就是通过微生物的新陈代谢活动,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.
3.1.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。
3.2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。
微生物净化过程：
Ⅰ.有机污染物的浓度由高变低
Ⅱ.异养细菌迅速氧化分解有机污染物而大量繁殖，然后是以细菌为食料的原生动物出现数量高峰，再后是由于有机物矿化，利于藻类的生长，而出现藻类的生长高峰。
Ⅲ.溶解氧浓度随着有机物被微生物氧化分解而大量消耗，很快降到最低点，随后，由于有机物的无机化和藻类的光合作用及其他好氧微生物数量的下降，溶解氧又恢复到原来水平。
这样，在离开污染源相当的距离之后，水中的微生物数量，有机物，无机物的含量，也都下降到最低点。于是，水体恢复到原来的状态。
微生物处理优点：微生物具有来源广，易培养，繁殖快，对环境适应性强，易变异的特征在生产上较容易的采集菌种进行培养繁殖，并在特定条件下进行驯化，使之适应不同的水质条件，从而通过微生物的新陈代谢使有机物无机化。加之微生物的生存条件温和，新陈代谢时不需要高温高压，它是不需要投加催化剂的.生物法具有废水处理量大、处理范围广、运行费用相对较低,所要投入的人力，物力比其他方法要少的多。在污水生物处理的人工生态系统中，物质的迁移转化效率之高是任何天然的或农业生态系统所不能比拟的。
4.污水处理中重要的微生物种群
4．1 丝状细菌
丝状细菌(Filamentous bacteria)能显著影响絮状活性污泥的沉降性(污泥膨胀)或引起生物量变化和泡沫形成(污泥发泡)，从而严重影响活性污泥的处理效率．传统上，丝状细菌是通过光学显微镜学进行分析鉴定的，如革兰氏和Neisser染色反应、典型的形态学特征等．但应用full—cycle rRNA技术发现，传统形态学鉴定方法不能发现污水厂活性污泥中的许多丝状细菌 。
系统发生树部分提供了丝状菌的系统发生亲缘关系，但有些丝状类型如Eikelboom 1863或Nostocoidalimicola等则是放置在完全无关的类群中．现在利用rRNA目标寡聚核苷酸探针能迅速地鉴定大多数丝状菌，证明在活性污泥中有些丝状菌呈现多态性现象．Kanagawa等(2000)从活性污泥中分离出15种丝状菌，根据形态被分类为Eikelboom 21 N，利用16S rDNA序列分析表明都同变形杆菌亚纲的Thiothrix丝状菌形成单系群(monophyletic group).Thiothrix丝状菌在污水中通常表现出生理多能性，在异养、兼性营养和化能自养情况下，它们都能同标记的乙酸盐或碳酸氢盐结合。在厌氧状况下(无论有无硝酸盐)，Thiothrix丝状菌都很活跃，它通过吸收硫代硫酸盐和乙酸盐来形成胞内硫粒。
利用丝状菌的FISH探针，Mircothrix parvicella被发现有特殊的脂消费，在厌氧情况下专门吸收长链脂肪酸(而不是短链脂肪酸和葡萄糖)，随后当硝酸盐或氧可用作电子受体时它们则使用贮存完成生长．不过，在厌氧情况下，M.parvicella不能吸收磷，不适合那些有除磷要求的生物反应器．利用FISH技术对丝状菌进行系统分类发现，大多数未描述的丝状菌属于绿色非硫细菌(Chloroflexi)，也可能是污水生物处理系统中丰度最高的丝状菌。Liao等(2004)发展一种定量FISH，对实验室和污水厂反应器中的丝状菌进行了研究，以增加Sphaerotilus natans的方式来刺激污泥膨胀，结果发现是Eikelboom 1851菌丛(而不是试验的S．natans菌)同活性污泥容积指数(volume index)极度相关，其可延伸的菌丝长度约为6×10。la,m／mL。
4．2 生物除磷的重要细菌
生物除磷可以在EBPR的微生物途径中由完成，该过程通过循环活性污泥进行交替的厌氧、需氧为特征。基于微生物的纯培养技术，变形杆菌纲г亚纲的不动杆菌属(Acinetobacter)长期被认为是唯一的PAO(Polyphosphate—accumulating organism)．但实际上，虽然不动杆菌能积累多聚磷酸盐，却没有PAO的典型代谢方式．Wanger等(1994)用rRNA目的探针测试后认为，主要的PAO应该为口亚纲中的Rhoclocyclus群，其次为 亚纲中的Planctomycete群及屈挠杆菌属(Flexibacter)、CFB群(Cytophaga—Flavobacterium—Bacteroides)等．利用萤光抗体染色、呼吸醌检测和属特异探针的FISH等非培养方法，证明在EBPR系统中，由于培养偏差显然高估了不动杆菌的相对丰度，表明其对EBPR系统实际上不是最重要的，而另外一些分离出的细菌才是PAO的候选者。不过，有7个Acinembacter新种从活性污泥中分离到，可望进一步阐释该属在脱磷中扮演的角色和意义。
积磷小月菌(Microlunatus phosphovorus)是一个高G+C含量的革兰氏阳性菌，被认为是专性好氧菌，可以通过EMP途径发酵葡萄糖为乙酸，而不能够在厌氧情况下生长．有明显吸收葡萄糖、分泌乙酸的转化，导致胞内乙酸积累；产生的乙酸在随后的好氧阶段消耗掉．phosphovorus表现出卓越的吸收和释放磷的能力，磷释放率和吸收率可分别高达3．34 mmol g／cell•h和1．56 mmol g／cell•h，比Lampropedia spp．和Acinetobacterspp．要高1个数量级，特异探针证明其在EB—PR工厂里可占总细菌的2．7％。
俊片菌属(Lampropedia)也拥有聚磷菌的基本代谢特征，但比EBPR模型预言的吸收乙酸盐释放磷酸盐的比率要低很多．那些被建议名为“Candidatus Ac—cumulibacter phosphates”已被证实显著存在于EBPR系统中．Saunders等(2003) 在对6个运行污水厂进行了检测后认为，很可能“无关紧要”的“CandidatusAccumulibacter phosphates”正是重要的PAO．另外还有显微镜原位观察显示，酵母菌很可能涉及在生物除磷中，许多“聚磷菌”很可能是酵母菌的孢子，但其作用机理显然还需要进一步探讨．
4．3 硝化细菌
氮循环是高度依赖微生物活性和转化的一个过程．这类微生物在污水处理、农业等领域具有极其重要的作用，因此成为近年来世界研究的热点，变形杆菌的β亚纲几乎已经成为微生物生态学的模式系统 ．Kindaichi等(2004)对自养硝化生物膜进行了FISH分析表明，膜上有50％属于硝化细菌，其余50％为异养细菌，分布为变形杆菌α亚纲23％ ，г亚纲13％ ，绿色非硫细菌9％ ，CFB群2％，未定类群3％．该结果表明，硝化细菌通过可溶性产物的产生支持了异养菌，异养菌也从代谢多样性等方面确保了生物膜的生态稳定性 ．从培养角度来说，硝化细菌生长极慢；由于硝化细菌的分布同pH、温度等敏感，所以污水厂的硝化作用常有崩溃的情况发生．
4．3．1 氨氧化茵
基于16S rDNA序列分析，已经分离和描述过的氨氧化细菌都分属于变形杆菌纲的2个单系群中．Ni-trosococcusoceanus和N．halophilus属于Proteobacteria的β亚纲，包括亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)、亚硝化弧菌属(Nitrosovibrio)和亚硝化叶菌属(Nitrosolobus)，后3个属关系密切；而Nitrosococcus mobilis(实际是Nitrosomonas的一个成员)则在β亚纲组成紧密相关的集合．
4．3．2 亚硝酸氧化茵
基于超微特性，已培养出的亚硝酸氧化菌(Nitrite．oxidizing bacteria，NOB)被分为4个已知属，硝化杆菌属(Nitrobacter)，硝化刺菌属(Nitrospina)，硝化球菌属(Nitrococcus)和硝化螺菌属(Nhrospira)．16S rDNA序列比较分析表明，硝化杆菌属及其3个种都属于变形杆菌的α一亚纲；Nitrospina和Nitrococcus各有一个种，分属于变形杆菌的δ和г一亚纲；Nitrospira属包含有moscoviensis和Ⅳ．rrtarin．在传统上，Nitrobacter一直被认为是最重要的亚硝酸盐氧化菌．然而，在硝化污水厂内用目的探针的FISH法和定量斑点杂交(Quantitative dot blot)等发现，检测不到Nitrobacter或者数目很低，因此凸现了非Nitrobacter的NOB在硝化过程中的重要性．Egli等(2003)用不同污泥接种反应器，利用定量FISH和RFLP(Restriction fragment length polymorphism)方法对稳定的硝化作用反应器进行检测，发现有活性的都属于Nitrospira属 J．以Nitrospira序列发展的特定16S rRNA探针，对活性污泥进行FISH查后表明，未培养的类硝化螺菌(Nitrospira—like)以显著性数目(总菌数的9％)存在，其对亚硝酸盐氧化的重要性已由反应器富集研究所证实．Nhrospira能固定CO：，也能利用丙酮酸混合营养生长，而不利用乙酸盐、丁酸盐和丙酸盐。
4．4 反硝化细菌
反硝化细菌(Denitrifying bacteria)的大多数鉴定和计数都是依赖培养法．很多属的成员，如产碱杆菌属(Alcaligenes)、假单胞菌属(Pseudomonas)、甲基杆菌属(Methylobacteriurn)，副球菌属(Paracoccus)和生丝微菌属(Hyphornicrobiurrt)等，都从污水厂中作为脱氮微生物群分离出来过，但这些细菌属在污水厂中是否具有原位脱氮的活性却很少被知道．在一个补充以甲醇作为还原碳化物的脱氮沙滤中，使用特异FISH探针监测到有大量数目的P．spp和H．spp；而在没有附加甲醇的非脱氮沙滤中，两属存在的数目都低于总细胞0．1％ ，这间接证明了在脱氮过程中有两属的活性参与。
5．水污染物的类型及处理
5.1生活污水
生活污水是一大污染源。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。
生活污水的处理主要是其中有机物的分解，其主要方法有活性污泥法、生物膜法、AB法。
5.1.1活性污泥法
活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。
5.1.2生物膜法
生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为庆气层、好气层、附着水层、运动水层。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。生物膜法具有以下特点：（1）对水量、水质、水温变动适应性强；（2）处理效果好并具良好硝化功能；（3）污泥量小（约为活性污泥法的3／4）且易于固液分离；（4）动力费用省。
5.1.3AB法
AB法工艺由德国B0HUKE教授首先开发。该工艺将曝气池分为高低负荷两段，各有独立的沉淀和污泥回流系统。高负荷段A段停留时间约20－40分钟，以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不完会氧化反应，生物主要为短世代的细菌群落，去除BOD达50％以上。B段与常规活性污泥相似，负荷较低，泥龄较长。
5.2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。随着工业化的发展，含有重金属离子的废水产生量越来越多。重金属离子已成为最重要、最常见的污染物之一。由于重金属在生物体内的富集、吸收与转化，从而通过食物链危害人体健康。如致癌、致畸等，故而处理重金属污染刻不容缓。
微生物处理技术在生活污水处理中的应用已经非常成熟并且全面普及，但是在工业污水的处理中还存在着一定的技术问题。相对于生活污水来说，工业污水的成份要复杂的多，大多数工业污水的COD值都相当高，可生化性差，这就给微生物处理带来了相当大的难度，有些工业污水甚至还有很高的氨氮指标，增加了微生物处理的难度。但是微生物技术的许多优势注定了它将是工业污水治理的一个方面，而且目前已经有很多行业的工业污水开始采用微生物处理技术并且得到了稳定的运行数据。
这里主要讲述关于污水中重金属的处理。目前可用的微生物法有生物吸附法、硫酸盐还原菌净化法和利用微生物的转化作用去除重金属。
5.2.1生物吸附法
生物吸附是利用生物量（如发酵工业的剩余菌体）通过物理化学机制，将金属吸附或通过细胞吸收并浓缩环境中的重金属离子，由于重金属具有毒性，如果浓度太高，活的微生物细胞就会被杀死。所以，必须控制控制被处理水的重金属浓度。
例如陈小霞等人用小球藻富集铬离子，研究表明小球藻富集铬离子的机制主要表现是表面吸附和主动运输。在生长期和稳定期小球藻富集的铬以有机铬存在，而在衰亡期，小球藻富集的铬以无机铬存在。
利用工业发酵后剩余的芽孢杆菌菌体或酵母菌吸附重金属，具体做法是首先用碱处理菌体，以便增加其吸附重金属的能力。然后通过化学交联法固定这些细胞，固定化的芽孢杆菌对重金属的吸附没有选择性（微生物在结合无机污染物上表现出选择性，多于大多数合成的化学吸附剂，微生物对金属的吸附和累积主要取决于不同配位体结合部位对对金属的选择性）。可以去除废水中的Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 去除率可达99%。吸附在细胞上的重金属可以用硫酸洗脱，然后用化学方法回收重金属，经过碱处理后的固定化细胞还可以重新用于吸附重金属。
5.2.2硫酸盐还原菌净化法
脱硫弧菌属硫酸盐还原菌是厌氧化能细菌，它最大的特征就是在无自由氧的条件下，在有机质存在时通过还原硫酸根变成硫化氢，从中获得生长能量而大量繁殖;它繁殖的结果是使溶解度很大的硫酸盐变成了极难溶解的硫化物或硫化氢。这类细菌分布广泛，海洋、湖泊、河流及陆地上都能存在。在没有自由氧而有硫酸盐及有机物存在的地方它就能生长繁殖，其生长温度为25~35摄氏度，PH值为6.2~7.5.该细菌的作用可将废水中的硫酸根变成硫化氢，使废水中浓度较高的重金属Cu、Pb、Zn等转变为硫化物而沉淀，从而使废水中的重金属离子得以去除。
5.2.3利用微生物的转化作用去除重金属
微生物可以通过氧化作用、还原作用、甲基化作用和去烷基化作用对重金属和重金属类化合物进行转化。
细菌胞外的荚膜或粘膜层可产生多种胞外多聚体，胞外多聚体能够吸附自然条件下或废水处理设施中的重金属。其主要成分是多糖、蛋白质和核酸。
真菌的细胞壁内含几丁质，这和N----乙酰葡糖胺多聚体是一种有效的金属于放射性核素结合的生物吸附剂。经过氢氧化物处理的各类真菌暴露出来的几丁质、脱乙酰壳多糖和其他金属结合的配位体，形成菌丝层，可以有效的去除废水中的重金属。
六价铬具有强烈的毒性，其毒性是三价铬的100倍，而且能在人体内沉淀。由于六价铬很容易通过胞膜进入细胞，然后在细胞质、线粒体和细胞核中被还原为三价铬，三价格在细胞内与蛋白质结合为稳定的物质并且和核酸相作用，而细胞外的三价铬是不能参透细胞的，细菌利用细胞中的NADH作为还原剂，在厌氧或好氧的状态下，将六价铬还原为三价铬。如阴沟肠杆菌能抗10000µmol/l铬酸盐，在厌氧的条件下能使六价铬还原为三价铬，三价铬可以通过沉淀反应与水分离而被去除。
5.3农业废水
它面广而量大且分散。农田使用农药，化学农药主要是人工合成的生物外源性物质，很多农药本身对人类及其他生物是有毒的，而且很多类型是不易生物降解的顽固性化合物。农药残留很难降解，人们在使用农药防止病虫草害的同时，也使粮食、蔬菜、瓜果等农药残留超标，污染严重，同时给非靶生物带来伤害，每年造成的农药中毒事件及职业性中毒病例不断增加。同时，农药厂排出的污水和施入农田的农药等也对环境造成严重的污染，破坏了生态平衡，影响了农业的可持续发展，威胁着人类的身心健康。农药不合理的大量使用给人类及生态环境造成了越来越严重的不良后果，农药的污染问题已成为全球关注的热点。因此，加强农药的生物降解研究、解决农药对环境及食物的污染问题，是人类当前迫切需要解决的课题之一。
5.3.1 农业生产上主要使用的农药类型
当前农业上使用的主要有机化合物农药如表1所示。其中，有些已经禁止使用，如六六六、滴滴涕等有机氯农药，还有一些正在逐步停止使用，如有机磷类中的甲胺磷等。
表1 农业生产中常用农药种类简表

类 型 农 药 品 种

有机磷：敌百虫、甲胺磷、敌敌畏、乙酰甲胺磷、对硫磷、双硫磷、乐果等

杀虫剂 有机氮：西维因、速灭威、巴沙、杀虫脒等
有机氯：六六六、滴滴涕、毒杀芬等

杀螨剂 螨净、杀螨特、三氯杀螨砜、螨卵酯、氯杀、敌螨丹等

除草剂 2，4－D、敌稗、灭草灵、阿特拉津、草甘膦、毒草胺等

杀菌剂 甲基硫化砷、福美双、灭菌丹、敌克松、克瘟散、稻瘟净、多菌灵、叶枯净等
生长调节剂 矮壮素、健壮素、增产灵、赤霉素、缩节胺等
人们发现，在自然生态系统中存在着大量的、代谢类型各异的、具有很强适应能力的和能利用各种人工合成有机农药为碳源、氮源和能源生长的微生物，它们可以通过各种谢途径把有机农药完全矿化或降解成无毒的其他成分，为人类去除农药污染和净化生态环境提供必要的条件。
5.3.2 降解农药的微生物类群
土壤中的微生物，包括细菌、真菌、放线菌和藻类等，它们中有一些具有农药降解功能的种类。细菌由于其生化上的多种适应能力和容易诱发突变菌株，从而在农药降解中占有主要地位。一在土壤、污水及高温堆肥体系中，对农药分解起主要作用的是细菌类，这与农药类型、微生物降解农药的能力和环境条件等有关，如在高温堆肥体系当中，由于高温阶段体系内部温度较高（大于50 ℃），存活的主要是耐高温细菌，而此阶段也是农药降解最快的时期。通过微生物的作用，把环境中的有机污染物转化为CO2和H2O等无毒无害或毒性较小的其他物质。通过许多科研工作者的努力，已经分离得到了大量的可降解农药的微生物（见表2）。不同的微生物类群降解农药的机理、途径和过程可能不同，下面简要介绍一下农药的微生物降解机理。
5.3.3 微生物降解农药的机理
目前，对于微生物降解农药的研究主要集中于细菌上，因此对于细菌代谢农药的机理研究得比较清楚。
表2 常见农药的降解微生物
农 药 降 解 微 生 物
甲胺磷 芽孢杆菌、曲霉、青霉、假单胞杆菌、瓶型酵母
阿特拉津（AT） 烟曲霉、焦曲霉、葡枝根霉、串珠镰刀菌、粉红色镰刀菌、尖孢镰刀菌、斜卧镰刀菌、微紫青霉、皱褶青霉、平滑青霉、白腐真菌、菌根真菌、假单胞菌、红球菌、诺卡氏菌
幼脲3号 真菌
敌杀死 产碱杆菌
2，4－D 假单胞菌、无色杆菌、节杆菌、棒状杆菌、黄杆菌、生孢食纤维菌属、链霉菌属、曲霉菌、诺卡氏菌、
DDT 无色杆菌、气杆菌、芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌、埃希氏菌、假单胞菌、变形杆菌、链球菌、无色杆菌、黄单胞菌、欧文氏菌、巴斯德梭菌、根癌土壤杆菌、产气气杆菌、镰孢霉菌、诺卡氏菌、绿色木霉等
丙体六六六 白腐真菌、梭状芽孢杆菌、埃希氏菌、大肠杆菌、生孢梭菌等
对硫磷 大肠杆菌、芽孢杆菌
七 氯 芽孢杆菌、镰孢霉菌、小单孢菌、诺卡氏菌、曲霉菌、根霉菌、链球菌
敌百虫 曲霉菌、镰孢霉菌
敌敌畏 假单胞菌
狄氏剂 芽孢杆菌、假单胞菌
艾氏剂 镰孢霉菌、青霉菌
乐 果 假单胞菌
2,4,5-T 无色杆菌、枝动杆菌
细菌降解农药的本质是酶促反应，即化合物通过一定的方式进入细菌体内，然后在各种酶的作用下，经过一系列的生理生化反应，最终将农药完全降解或分解成分子量较小的无毒或毒性较小的化合物的过程。如莠去津作为假单胞菌ADP菌株的唯一碳源，有3种酶参与了降解莠去津的前几步反应。第一种酶是A tzA，催化莠去津水解脱氯的反应，得到无毒的羟基莠去津，此酶是莠去津生物降解的关键酶；第二种酶是A tzB，催化羟基莠去津脱氯氨基反应，产生N－异丙基氰尿酰胺；第三种酶是A tzC，催化N－异丙基氰尿酰胺生成氰尿酸和异丙胺。最终莠去津被降解为CO2和NH3。微生物所产生的酶系，有的是组成酶系，如门多萨假单胞菌DR－8对甲单脒农药的降解代谢，产生的酶主要分布于细胞壁和细胞膜组分；有的是诱导酶系，如王永杰等得到的有机磷农药广谱活性降解菌所产生的降解酶等。由于降解酶往往比产生该类酶的微生物菌体更能忍受异常环境条件，酶的降解效率远高于微生物本身，特别是对低浓度的农药，人们想利用降解酶作为净化农药污染的有效手段。但是，降解酶在土壤中容易受非生物变性、土壤吸附等作用而失活，难以长时间保持降解活性，而且酶在土壤中的移动性差，这都限制了降解酶在实际中的应用。现在许多试验已经证明，编码合成这些酶系的基因多数在质粒上，如2，4－D的生物降解，即由质粒携带的基因所控制。通过质粒上的基因与染色体上的基因的共同作用，在微生物体内把农药降解。因此，利用分子生物学技术，可以人工构建“工程菌”来更好地实现人类利用微生物降解农药的愿望。

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