论文部分内容阅读
随着工业的发展和人们生活水平的提高，每天都有大量污水产生。这些污水含有许多污染物质，如果直接排入水体则势必对这些水体造成严重污染，引起水体富营养化，如湖泊水体发黑发臭、海洋赤潮等各种环境问题。因此我们必须对这些污水进行净化处理。污水的处理工艺流程中最重要的一步就是将污水通过一种特殊的泥，让泥吃掉污水中的大部分污染物。我们称这种泥为“活性污泥”。
这种污泥不一般
活性污泥去污染物的能力主要决定于它的性质结构。活性污泥的组成因污水性质而异。以城市污水为例，正常的处理城市污水的活性污泥在外观上是呈黄褐色的绒絮状颗粒，又称为“生物絮凝体”。它的颗粒尺寸取决于微生物的组成、数量，污染物的特性及某些外部环境因素。活性污泥具有沉降性和生物活性。所谓生物活性是指其具有自我繁殖、吸附、氧化有机物的能力。
为什么活性污泥能“吃”污染物呢？原来在活性污泥上栖息着具有强大生命力的微生物群体。当它与污水混合并充分接触时，其微生物便会把污水中的有机污染物降解去除，使污水净化。这个过程的实质是有机污染物作为营养物质被微生物摄取、代谢与利用。微生物群体繁衍增殖，活性污泥本身也得到增长。之后，活性污泥在另一个称为沉淀池的池中沉淀分离，澄清后的上清液排出系统，经沉淀浓缩后的活性污泥再回流利用，这样保持了活性污泥中微生物的稳定，也就相应保持了污染物质去除的稳定。其余的从池底排出，维持系统中污泥的稳定。
奇妙的微生物
我们已经知道活性污泥的活性来自于它的微生物，那么这一块小小的污泥上究竟浓缩了一个怎样丰富多彩的微生物世界呢？活性污泥上的微生物世界是由一个个庞大的微生物家庭构成的，有细菌类、真菌类、原生动物、微型后生动物等，污水中污染物质的不断补充是维持各家族稳定的重要条件之一。
细菌是活性污泥的核心成分。经过大量检测，可能在活性污泥上形成优势的细菌主要有产碱杆菌、芽孢杆菌、黄杆菌、动物杆菌、假单胞菌、丛毛单胞菌等。至于具体它们中哪一个数量多且占据优势，则由它们的生活环境（污水性质）而定了。这些细菌都具有较高的增殖速率和环境适应性，能迅速稳定污水中的有机污染物，并具备良好的自我絮凝和沉降性能。这种细菌能分泌黏胶液，这种黏液体在细菌旺盛生长期分泌特别多，又具有很强的凝聚作用，能使更多细菌进一步凝聚在一起。因此，它们还对活性污泥的形成有重要作用。
在活性污泥上的真菌主要是微小的腐生或寄生丝状菌，它们包括曲霉、毛霉、根霉、镰刀霉、芽枝霉、状苞霉、木霉等。这些真菌有分解碳水化合物、脂肪、蛋白质及其他含氮化合物的能力。但是，真菌种类和数量的突然增加会使活性污泥与水在沉降时难以分离，导致水体浑浊，影响处理效果。
活性污泥上的原生动物有进一步净化水质的作用。原生动物主要摄食细菌，因此它们的种类和数量是由活性污泥上的细菌决定的。开始，水质欠佳，出现肉足虫。随着水质的变化，细菌种类数量变化，依次出现纤毛虫、草履虫、钟虫。原生动物在显微镜下易于观测到，科学家观测这些原生动物的状态，可以用来判断水质优劣，这也叫原生动物的指示作用。
除此之外，活性污泥上还有一些具有固着能力或有固着构造物（如吸盘）的原生动物。它们能附着在活性污泥絮凝体上，而这些原生动物能分泌黏液。使污泥絮凝体具有更好凝聚作用。沉淀性能更好。
后生动物包括轮虫、线藻或一些小型的水生昆虫，它们会摄食原生动物。后生动物在活性污泥中一般极少，仅在水质优异的条件下出现，因此它们的出现标志着水质非常稳定良好。
除以上微生物种外，活性污泥生态系统中可能还含有病毒、衣原体及其他病原微生物。因此，处理水应经过消毒后才能排放。
我们看到，活性污泥中的微生物会形成复杂的生态系统：细菌降解环境中的有机物，而它又会成为某些原生动物或后生动物的食饵，原生动物之间还有互相捕食的，不同的后生动物也可能处在不同的营养层次上，形成一个复杂的食物链或食物网。
泥巴派上大用场
有关活性污泥的研究最早可以追溯到19世纪末。1882年，就有人进行了向污水中鼓入空气的实验，开始了污水曝气处理的最初尝试。1912年，克拉克在美国马萨诸塞州的劳伦斯实验站进行了以微生物、曝气净化污水的间歇式研究。1914年，英国曼彻斯特达雷姆污水厂的安登和洛凯托将絮状污泥再生并回流到曝气区，获得了高效的净化效果，并进行了大型的试验。同年4月在英国化学工业协会上发表了题为《无需滤池的污水氧化试验》论文。这标志着活性污泥法的正式诞生。1914年，英国曼彻斯特污水厂建立了第一座生产性活性污泥曝气池。
与物理化学处理方法相比，活性污泥这种生物处理方法具有出水水质好、经济节约、污染少等优点，因此自该工艺诞生以来一直被世界各国广泛采用。现在，全世界绝大多数污水处理采用的活性污泥法都已经过改进并且改名换姓，但其实质仍然是以生物处理为核心的活性污泥法。
在处理中遇到不少是极端条件下的污水。如北方的寒冷，南方的炎热，稠油废水、焦化废水、化肥废水以及酸性废水、碱性废水和高盐有机废水等。处理它们的活性污泥中的微生物要有足够强的环境适应能力。因此，自20世纪70年代后，许多在极端环境生活的微生物引起了人们的极大关注和兴趣。
如今，人们已经发现了许多可在极端环境条件下生活的微生物，如极端嗜热菌、极端嗜酸菌、极端嗜碱菌和极端嗜盐菌等。但是，这些还不足以完全满足废水处理工艺的需要。人们现在还在尝试这样一个想法，即利用基因工程开发能够在各种极端环境生活的微生物。这是个有着广阔前景的领域，其发展不仅会给活性污泥技术带来影响，也会推动整个生物技术的发展。
这种污泥不一般
活性污泥去污染物的能力主要决定于它的性质结构。活性污泥的组成因污水性质而异。以城市污水为例，正常的处理城市污水的活性污泥在外观上是呈黄褐色的绒絮状颗粒，又称为“生物絮凝体”。它的颗粒尺寸取决于微生物的组成、数量，污染物的特性及某些外部环境因素。活性污泥具有沉降性和生物活性。所谓生物活性是指其具有自我繁殖、吸附、氧化有机物的能力。
为什么活性污泥能“吃”污染物呢？原来在活性污泥上栖息着具有强大生命力的微生物群体。当它与污水混合并充分接触时，其微生物便会把污水中的有机污染物降解去除，使污水净化。这个过程的实质是有机污染物作为营养物质被微生物摄取、代谢与利用。微生物群体繁衍增殖，活性污泥本身也得到增长。之后，活性污泥在另一个称为沉淀池的池中沉淀分离，澄清后的上清液排出系统，经沉淀浓缩后的活性污泥再回流利用，这样保持了活性污泥中微生物的稳定，也就相应保持了污染物质去除的稳定。其余的从池底排出，维持系统中污泥的稳定。
奇妙的微生物
我们已经知道活性污泥的活性来自于它的微生物，那么这一块小小的污泥上究竟浓缩了一个怎样丰富多彩的微生物世界呢？活性污泥上的微生物世界是由一个个庞大的微生物家庭构成的，有细菌类、真菌类、原生动物、微型后生动物等，污水中污染物质的不断补充是维持各家族稳定的重要条件之一。
细菌是活性污泥的核心成分。经过大量检测，可能在活性污泥上形成优势的细菌主要有产碱杆菌、芽孢杆菌、黄杆菌、动物杆菌、假单胞菌、丛毛单胞菌等。至于具体它们中哪一个数量多且占据优势，则由它们的生活环境（污水性质）而定了。这些细菌都具有较高的增殖速率和环境适应性，能迅速稳定污水中的有机污染物，并具备良好的自我絮凝和沉降性能。这种细菌能分泌黏胶液，这种黏液体在细菌旺盛生长期分泌特别多，又具有很强的凝聚作用，能使更多细菌进一步凝聚在一起。因此，它们还对活性污泥的形成有重要作用。
在活性污泥上的真菌主要是微小的腐生或寄生丝状菌，它们包括曲霉、毛霉、根霉、镰刀霉、芽枝霉、状苞霉、木霉等。这些真菌有分解碳水化合物、脂肪、蛋白质及其他含氮化合物的能力。但是，真菌种类和数量的突然增加会使活性污泥与水在沉降时难以分离，导致水体浑浊，影响处理效果。
活性污泥上的原生动物有进一步净化水质的作用。原生动物主要摄食细菌，因此它们的种类和数量是由活性污泥上的细菌决定的。开始，水质欠佳，出现肉足虫。随着水质的变化，细菌种类数量变化，依次出现纤毛虫、草履虫、钟虫。原生动物在显微镜下易于观测到，科学家观测这些原生动物的状态，可以用来判断水质优劣，这也叫原生动物的指示作用。
除此之外，活性污泥上还有一些具有固着能力或有固着构造物（如吸盘）的原生动物。它们能附着在活性污泥絮凝体上，而这些原生动物能分泌黏液。使污泥絮凝体具有更好凝聚作用。沉淀性能更好。
后生动物包括轮虫、线藻或一些小型的水生昆虫，它们会摄食原生动物。后生动物在活性污泥中一般极少，仅在水质优异的条件下出现，因此它们的出现标志着水质非常稳定良好。
除以上微生物种外，活性污泥生态系统中可能还含有病毒、衣原体及其他病原微生物。因此，处理水应经过消毒后才能排放。
我们看到，活性污泥中的微生物会形成复杂的生态系统：细菌降解环境中的有机物，而它又会成为某些原生动物或后生动物的食饵，原生动物之间还有互相捕食的，不同的后生动物也可能处在不同的营养层次上，形成一个复杂的食物链或食物网。
泥巴派上大用场
有关活性污泥的研究最早可以追溯到19世纪末。1882年，就有人进行了向污水中鼓入空气的实验，开始了污水曝气处理的最初尝试。1912年，克拉克在美国马萨诸塞州的劳伦斯实验站进行了以微生物、曝气净化污水的间歇式研究。1914年，英国曼彻斯特达雷姆污水厂的安登和洛凯托将絮状污泥再生并回流到曝气区，获得了高效的净化效果，并进行了大型的试验。同年4月在英国化学工业协会上发表了题为《无需滤池的污水氧化试验》论文。这标志着活性污泥法的正式诞生。1914年，英国曼彻斯特污水厂建立了第一座生产性活性污泥曝气池。
与物理化学处理方法相比，活性污泥这种生物处理方法具有出水水质好、经济节约、污染少等优点，因此自该工艺诞生以来一直被世界各国广泛采用。现在，全世界绝大多数污水处理采用的活性污泥法都已经过改进并且改名换姓，但其实质仍然是以生物处理为核心的活性污泥法。
在处理中遇到不少是极端条件下的污水。如北方的寒冷，南方的炎热，稠油废水、焦化废水、化肥废水以及酸性废水、碱性废水和高盐有机废水等。处理它们的活性污泥中的微生物要有足够强的环境适应能力。因此，自20世纪70年代后，许多在极端环境生活的微生物引起了人们的极大关注和兴趣。
如今，人们已经发现了许多可在极端环境条件下生活的微生物，如极端嗜热菌、极端嗜酸菌、极端嗜碱菌和极端嗜盐菌等。但是，这些还不足以完全满足废水处理工艺的需要。人们现在还在尝试这样一个想法，即利用基因工程开发能够在各种极端环境生活的微生物。这是个有着广阔前景的领域，其发展不仅会给活性污泥技术带来影响，也会推动整个生物技术的发展。