环境生物学 05 环境污染生物净化的原理

第五章环境污染生物净化的原理本章将讨论以下内容： 环境污染净化概述 生物对污染净化原理第一节环境污染净化概述一、环境污染物的类型和来源（1）地表水体污染物 生活污水：生活污水中含有大量有机物，如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等；也常含有病原菌、病毒和寄生虫卵；无机盐类的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等。总的特点是含氮、含硫和含磷高,在厌氧细菌作用下，易生恶臭物质。 工业废水:是指工业生产过程中产生的废水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。生产过程中排出的水。 农业废水和灌溉用水：农作物栽培、牲畜饲养、农产品加工等过程中排出的、影响人体健康和环境质量的污水或液态物质。其来源主要有农田径流、饲养场污水、农产品加工污水。污水中含有各种病原体、悬浮物、化肥、农药、不溶解固体物和盐分等。农业污水数量大、影响面广。（二）大气污染物定义：是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象。1.气溶胶状态污染物:固体、液体粒子或它们在气体介质中的悬浮体。其粒径约为0.002—100μm大小的液滴或固态粒子。粉尘、烟、飞灰、雾飘尘、降尘、总悬浮颗粒二、环境污染治理方法概述（一）污水处理方法1、物理法：用物理作用分离废水中的悬浮状态的污染物。（1）沉淀法：污水流入池内由于流速降低，污水中地固体物质在重力作用下进行沉淀，而使固体物质与水分离，这种工艺分离效果好，简单易行，应用广泛，如污水处理厂的沉砂池和沉淀池。沉砂池主要去除污水中密度较大的固体颗粒，沉淀池则主要用于去除污水中大量的呈颗粒状的悬浮固体。（2）过滤法：用石英沙、筛网、尼龙布、隔栅等作过滤介质，对悬浮物进行截留；（3）离心分离法：在机械高速旋转的离心作用下，把不同质量的悬浮物或乳化油通过不同出口分别引流出来，进行回收；（4）吸附法：用活性炭，硅藻土等吸附剂，吸附去除废水中溶解的有机或者无机污染物。（5）蒸发结晶法：加热使污水中的水气化，固体物得到浓缩结晶；（6）磁力分离法：利用磁场力的作用，快速除去废水中难于分离的细小悬浮物和胶体，如油、重金属离子、藻类、细菌、病毒等污染物质。（7）浮选法：把加压的溶气水打入废水中，使废水中细小的悬浮颗粒粘附在气泡上，随气泡上升至水面，形成浮渣而去除。2、化学法（1）化学凝聚法：指将污水中加入明矾，充分搅拌，使带电荷的胶体离子沉淀下来；（2）中和法：酸碱中和法是指采用加碱性物质处理酸性废水，加酸性物质处理碱性废水，让两者中和后，加以过滤可将废水基本净化（3）氧化还原法：氧化还原法是加入化学氧化剂或还原剂，有选择地改变废水中有毒物质的性质，使之变成无毒或微毒的物质；（4）离子交换法：利用离子交换剂的离子交换作用来置换污水中的离子态物质。3、生物法利用微生物的代谢作用除去废水中有机污染物的一种方法，亦称废水生物化学处理法,简称废水生化法,分需氧生物处理法和厌氧生物处理法两种。需氧生物处理法:利用需氧微生物在有氧条件下将废水中复杂的有机物分解的方法。　厌氧生物处理法:主要用于处理污水中的沉淀污泥，因而又称污泥消化，也用于处理高浓度的有机废水。这种方法是在厌氧细菌或兼性细菌的作用下将污泥中的有机物分解，最后产生甲烷和二氧化碳等气体，这些气体是有经济价值的能源。（二）大气污染物净化方法1.气溶胶状态污染物的控制 重力沉降：含尘气体中的颗粒受重力作用而自然沉降的原理，将颗粒污染物与气体分离的过程。 旋风除尘：使含尘气流作旋转运动，借作用于颗粒上的离心力，把颗粒污染物从气体中分离出来的过程。 静电除尘：利用静电力从气体中分离悬浮粒子的一种除尘方法，所采用的是静电除尘器。 过滤式除尘：利用过滤介质对气流中的尘粒吸收的的方法。2、气体状态污染物的吸附与净化 主要借助分子间和分子内的作用力，吸收并去除污染物 气体吸收法：利用物质的溶解度不同来分离气态污染的方法。 气体吸附法：用一种多孔性固体处理流体混合物，使其含有的一种或者几种污染物组分浓集在固体表面，而与其他组分分离的过程。3、大气污染物的生物净化方法 生物吸收法：利用微生物和培养液组成的微生物吸收液作为吸收剂处理废气，然后再进行好氧处理，去除液体中吸收的污染物，适合处理可溶性的气态污染物。 生物洗涤法：利用污水处理厂剩余的活性污泥配置混合液，作为吸收剂处理废气，对脱除复合型臭气效果很好。 生物过滤法：用含有微生物的固体颗粒吸收废气中的污染物，然后微生物再将其转化为无害物质。常用土壤和堆肥。（三）固体废弃物的处理方法 工业废弃物 物理与化学法：覆盖法、化学反应剂法 生物法：栽种永久性植物 城市垃圾 填埋法 堆肥法 制取沼气 焚烧法三、环境污染的污染与净化指标 BOD5：生化需氧量 COD：化学需氧量 TOD：总需氧量 TOC：总有机碳 固体物质 含氮化合物 pH值 生物污染指标 细菌总数 大肠菌群总数生化需氧量BOD 生化需氧量BOD（BiologicalOxygenDemand） 概念：在20℃条件下，微生物好氧分解水样（废水或受污染的天然水）中有机物所消耗的溶解氧量。 BOD5：微生物5天好氧分解有机物所消耗的溶解氧量。 有机物生化耗氧过程的两个阶段 碳化阶段：将有机物分解成CO2、H2O、NH3，碳化作用消耗的氧量称为碳化需氧量。 硝化阶段：NH3被转化为亚硝酸盐和硝酸盐，硝化作用消耗的氧量称为硝化需氧量。BOD曲线BOD曲线的七个阶段：（1）微生物增殖的迟缓期耗氧量增加缓慢，原因：细菌本来就处于延迟期，细菌刚刚进入新的营养及环境条件，有个适应的过程，（2）细菌的对数生长期特点：耗氧量迅速增加原因：异养细菌利用废水中的营养物质而迅速增值。（3）耗氧平缓阶段特点：耗氧量减少原因：废水中养分被异养细菌所消耗，细菌生长因营养缺乏而减慢，逐渐进入内源呼吸。（4）原生动物耗氧峰特点：耗氧量增加原因：原生动物的活动所引起的。原生动物以细菌为食。BOD5中，原生动物的耗氧量约占20%。（5）耗氧再次平缓阶段特点：耗氧量下降。原因：原生动物的食物逐渐耗尽，原生动物大量死亡。 （6）硝化细菌耗氧峰特点：缓慢增加原因：硝化细菌对氨的氧化而耗氧的结果。硝化作用引起的好氧峰一般都在5d以后，所以BOD5主要是异养生物对含碳有机物氧化分解的结果。 （7）所有的微生物继续减少，有机物最终转化为CO2和H2O。一般来说，（1）-（7）过程约20d，即BOD20大致等于BODU（又称UOD，最终需氧量）；BODU小于TOD（总需氧量）；BOD5约为2/3BODU2、化学需氧量COD（ChemicalOxygenDemand） 概念 COD是指在一定条件下，用强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧的毫克/升来表示。 它反映了水中受还原性物质污染的程度，水中还原性物质包括：有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等。水被有机物污染是很普遍的，故COD也作为有机物相对含量的指标之一。 在规定条件下，强氧化剂重铬酸钾K2Cr2O7可氧化大多数常见的有机污染物，故在实际使用中常把CODCr的测定值近似地代表废水中的全部有机物。BOD和COD的比较 废水处理中多以BOD和COD两个指标来度量水样的有机污染物浓度和被净化程度。 BOD： 反映的是微生物能够降解的那部分有机物的数量，基本上反映出水体中生物氧化分解有机物所消耗的氧量，比较符合实际，但检出时间过长，不能迅速及时指导生产实践，而且毒性大的废水可抑制微生物的作用而影响结果，甚至无法测定。 COD： 一般表示废水中有机污染物重量的98％，测定不受水质限制，并可在数小时内完成；但是它不能反映微生物能够降解的那部分有机物的数量。 BOD和COD的关系： 可以认为COD包括两部分：一部分为能够被微生物降解的有机物的耗氧量CODB，另一部分为不能够被微生物降解的有机物的耗氧量CODNB。 BODuCODB BODU=1/3CODB＋（2/3CODB）×0.8=0.87CODB BOD5==2/3BODU=0.58CODB 事实上，由于硫化物、亚硝酸盐等的存在BOD5<0.58CODBCOD=a×BOD5+b3、总需氧量TOD和总有机碳TOC 总需氧量TOD（TotalOxygenDemand）指：有机物和少量无机物在铂催化下，在燃烧炉900℃高温燃烧成稳定的最终产物所消耗的氧的量。 总有机碳TOC（TotalOrganicCarbon） 是以碳的含量表示水体中有机物质总量的综合指标。 它的测定采用燃烧法：在950℃和铂催化下，测定二氧化碳的含量，并扣除150℃燃烧测得的碳酸盐等无机碳元素的含量。 该法能将有机物全部氧化，比BOD5和COD更能直接表示有机物的总量，故常常被用来评价水体中有机物污染的程度。BOD5/TOC=1.38CODCr/TOC=3.13~3.454、固体物质 总固体（TS）：单位体积的水样在103-105℃蒸干后的残留物质总量 悬浮固体（SS）：废水经过滤器过滤，被滤器截留的固体 溶解性固体（DS）：废水经过滤器过滤，通过滤器进入滤液中的固体 挥发性固体（VS）：水样中的固体物，经550℃灼烧1h，固体中有机物被气化挥发。 非挥发性固体（FS）：水样中的固体物，经550℃灼烧1h后残留的固体。主要是砂、石、无机盐等组成的灰分。5、含氮化合物 含氮化合物的几种化学形态 有机氮：蛋白质、氨基酸、尿素等 无机氮：包括氨氮：NH3－N、NH4＋－N和硝态氮：NO2－－N、NO3－－N。 常用水质测定指标 总氮：包括有机氮和无机氮化合物的测定。 凯氏氮：指以凯氏法测得的氮量，包括了氨氮和在此条件下能被转化为铵盐的而测定的有机氮化合物。此类有机氮化合物主要指蛋白质、氨基酸、核酸、尿素以及氮为负三价的有机氮化合物，由于一般水中存在的有机氮化合物多为这些，故，在测定凯氏氮和氨氮之后，两者的差值即有机氮。 氨氮 亚硝酸盐氮 硝酸盐氮 有机氮：不稳定，易转化成氨氮 氨氮：不稳定，可进一步氧化成硝氮 硝氮：较稳定，是水质净化的指标 亚硝氮：不稳定，是水体老化的指标氨态氮的好氧作用是造成水体变黑的主要原因。6、pH值7、生物污染指标 细菌总数 大肠菌群总数第二节生物对污染净化原理一、微生物对污染物降解与转化 微生物对物质降解与转化的特点 微生物对污染物降解与转化的途径 影响微生物对物质降解转化作用的因素 微生物对常见污染物的降解与转化 有机污染物的生物可降解性及其评价方法（一）微生物对物质降解与转化的特点1、微生物个体微小，比表面积大，代谢速率大同样重量的大肠杆菌和人，前者的表面积约是后者的30万倍。如此巨大的表面积意味着微生物在营养吸收、代谢废物排放方面占有巨大优势，因此其代谢活力惊人（有人估计一些好氧细菌的呼吸强度按重量比例计算比人类高几百倍）。2、种类繁多，分布广泛，代谢类型多样微生物的营养类型、理化性状和生态习性多种多样，凡有生物的各种环境，乃至其他生物无法生存的极端环境中，都有微生物存在，它们的代谢活动，对环境中形形色色污染物的降解转化，起着至关重要的作用。3、微生物具有多种降解酶；微生物能合成各种降解酶，酶具有专一性，又有诱导性，对环境中的污染物，微生物通过其灵活的代谢调控机制而降解转化之。4、微生物繁殖快，易变异，适应性强；巨大的比表面积，使微生物对生存条件的变化具有极大的敏感性；又由于微生物繁殖快，数量多，可在短时间内产生大量变异的后代。对进入环境的“陌生”污染物，微生物可通过突变，改变原来的代谢类型而适应、降解。5、质粒携带降解基因 一方面，质粒是染色体外的遗传物质，携带有很多重要的功能基因，如抗农药和重金属的基因，因此降解能力巨大； 另一方面，质粒是基因工程中的重要载体，获得质粒的受体菌同时也获得了降解基因，因此具有巨大的人工改造的潜力。质粒(plasmid) Plasmid独立于细菌染色体外的双链环DNA分子。  Plasmidchromosome   质粒可用来培育优良菌种，或用作基因工程中基因转移的载体。 例如：多功能超级细菌的构建6、共代谢（Co－Metabolism） 微生物在利用生长基质A时（从中获得能量、碳源或其他任何营养），同时非生长基质B（不能从中获得能量或营养）也伴随着发生氧化或其它反应。 在纯培养下，共代谢只是一种截止式转化，但在混合培养和自然环境条件下，转化可为其它微生物进行的共代谢或其他生物对某种物质的降解铺平道路，使其代谢产物可继续降解，故污染物在有合适的底物和环境条件下可通过共代谢作用而降解。（二）微生物对污染物降解与转化的途径 自然界中化学物质的降解的3种方式：这三种方式往往综合交叉进行。 光降解：具有紫外线吸收峰的化合物，能吸收短波长的太阳光而被分解。 化学降解：温度，pH值，金属离子土壤矿物质等的作用而发生的分解。 生物降解（Biodegradation）：指由于生物的作用，把污染物大分子转会为小分子，实现污染物的分解或降解。其中微生物所起的降解作用最大，故也称为微生物降解。 微生物代谢活动中的化学作用（实质是酶反应） 氧化作用有机物的氧化、氮的氧化、硫的氧化、铁的氧化 还原作用有机物的还原、硝酸的还原、硫酸的还原 脱羧作用 水解作用 脱氨基作用 酯化作用 脱水作用 缩合作用 氨化反应 乙酰化作用（三）影响微生物对物质降解转化作用的因素1、微生物的代谢活性 不同种类微生物对同一底物的反应不同； 微生物在不同的生长时期的活性是不相同的，在对数期代谢最旺盛，活性最强。 微生物的种类组成决定化合物降解的方向和速度，同时微生物的种类组成又与环境中的化学物质有关。2、微生物的适应性通过适应过程，难以降解的新合成化合物能诱导必须的降解酶的合成；或者由于微生物的自发突变而建立新的酶系；或者不改变基因型，但能显著改变其表现型，进行自我代谢调节，来降解转化污染物。 驯化（Domestication）：是一种定向选育微生物的方法与过程，通过人工措施使微生物逐步适应某特定条件，最后获得具有较高耐受力和代谢活性的菌株。 目前的主要方法是以目标化合物为惟一或主要碳源，并逐步提高该化合物的浓度，从而获得高效降解菌。3、化合物的结构 烃类：链烃的易降解性大于环烃，直链烃大于支链烃，不饱和烃大于饱和烃，支链烷基越多，越不易被降解。 当主链上的C被S、N、O取代时，对生物氧化的阻抗上升。 当C原子上的H被烷基或芳基取代时，会生成生物氧化的阻抗物。 官能团的性质和数量。 分子量大小：大的难降解，小的易降解。 4、环境因素 温度：通过影响酶的活性而实现 酸碱度：微生物生长和繁殖的最适pH值范围不同。 营养：除碳外，还需要氮、磷、硫、镁等无机元素。 氧：好氧，厌氧 底物浓度（四）微生物分解有机物的作用 微生物分解有机物的作用可总括成如下图式：微生物对常见污染物的降解与转化（了解） 生物大分子的降解 糖类：以纤维素和淀粉的分解为例，见图5－4，5－5 脂肪 蛋白质丁酸、CO2、H2等 烃类以环己烷为例通常一些微生物只能将环烷变为环己酮，另一些微生物只能将环己酮氧化开链而不能氧化环己烷，两类以上微生物的协同作用下将污染物彻底降解——共代谢。 石油类 降解石油的微生物很多， 细菌——假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属 放线菌——诺卡氏菌 酵母菌——假丝酵母 霉菌——青霉属、曲霉属 藻类——蓝藻和绿藻链烷烃的降解+O2R-CH2-CH2-CH3R-CH2-CH2-COOHβ-氧化CO2+H2OCH2-COOH+R-COOH苯和酚的代谢 苯、萘、菲、蒽的降解为如下图所示苯的代谢萘的代谢菲的代谢蒽的代谢 人工合成有机物 农药 合成洗涤剂 增塑剂 多氯联苯1.氯苯类 用途：稳定剂（润滑油、绝缘油、增塑剂、油漆、热载体、油墨等都含有） 危害：急性中毒，是一种致癌因子（米糠油事件） 降解菌：产碱杆菌、不动杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌以及沙雷氏菌的突变体 通过共代谢完成氯苯的完全降解。2．洗涤剂 可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性电解质四类。 我国目前生产的洗涤剂属于阴离子型烷基苯磺酸钠。较早开发的是非线性的丙烯四聚物型烷基苯磺酸盐（ABS）：ABS甲基分支干扰生物降解，链末端与4个碳原子相连的季碳原子抗攻击的能力更强。 危害：ABS可以在天然水体中存留800h以上，使这得接纳他的水体长时间保持，产生大量泡沫，引起水体缺氧。 为使洗涤剂易于生物降解，人们将ABS的结构改变为线性的直链烷基苯磺酸盐（LAS）： 由于减少了分支，它的生物分解速度大为提高。A．降解洗涤剂的微生物 细菌——假单胞菌、邻单胞菌、黄单胞菌、产碱单胞菌、产碱杆菌、微球菌、大多数固氮菌 放线菌——诺卡氏菌 由于这些微生物的作用，虽然每年排放入环境中的洗涤剂数量逐年递增，但环境中并没有发生洗涤剂的明显增加。因而洗涤剂一般不会引起环境的有机污染。洗涤剂目前存在的问题主要是洗涤剂中的添加剂聚磷酸盐造成的水体富营养化问题。B．洗涤剂的降解机理 对微生物无影响 （1）.土地板结 （2）.被海鸟及海洋哺乳动物误食，致使这些动物消化系统停滞，引起死亡。具报道每年海洋中死于废弃塑料的海鸟和海洋哺乳动物，数目之多令人触目惊心。 （3）.影响景观 目前发现能降解塑料的微生物，种类很少，而且降解速度缓慢。他们主要是细菌、放线菌、曲霉中的某些成员。3.塑料 塑料在环境中积累有哪些危害？ 危害：白色污染 如何解决塑料的难降解问题？ （1）限制使用不可降解塑料 （2）开发可降解塑料 光降解、高填充碳酸钙、填充淀粉、淀粉改性塑料、化学合成或用微生物、转基因植物直接生产可生物降解的塑料；4.农药 如杀虫剂、除草剂等 化学成分：有卤素、磷酸基、氨基、硝基、羟基及其它取代物的简单烃骨架（有机磷、有机锡、有机氯等）。 相比较其它取代基团而言，微生物对卤素取代基往往不适应，因而随着卤素取代基数量的增多，农药的生物可降解性大幅度下降。水中来源：农田土壤的灌溉水或雨水 危害：生物毒性（急性、慢性、致癌、致畸变） 最典型的一个例子就是杀虫剂DDT（二氯二苯三氯乙烷），由于氯代基数量大，在自然界的半衰期长达半年以上，由于DDT不溶于水而易溶于脂肪，因而可在动物脂肪组织中堆积，并沿着食物链在逐级向上不断积累，引起生物各种急慢性中毒。 降解农药的微生物： 细菌——假单胞菌、芽孢杆菌、产碱杆菌、黄杆菌 放线菌——诺卡氏菌 真菌——曲霉 这些微生物往往需共代谢将农药逐级降解。危险性化合物 危险性化合物（HazardousChemicals）的概念 微生物具有降解自然界产生的有机化合物的代谢机制，从而促使地球有机碳平衡，而在自然界具有新颖结构的合成化合物（异型生物质，又称非生物性物质，xenobiotics）往往对微生物的降解表现出抗逆性，其原因可能是这些化合物进入自然界的时间比较短，微生物界还未进化出降解此类难降解化合物的代谢机制。这些化合物大多数对环境具有毒害作用，故称之危险性化合物。 危险性化合物来源 人工合成的农药、杀虫剂、除草剂、防腐剂、溶剂、增塑剂等*qqq 危险性化合物的降解特点和研究 尽管其在自然界可能会有部分缓慢降解，微生物有可能通过多种途径来改变自身的结构信息以获得对这类化合物的降解能力，但这需要一个漫长的过程来实现，依靠微生物的自然进化过程远不能满足要求，而且长此以往将会造成生态系统的失衡。因此，研究一些可以使微生物群体在较短时间内获得最大的降解该物质能力的方法显得愈加重要和迫切。 近年来科学工作者做了大量工作，包括：通过长时间的驯化来得到具有一定降解能力的微生物群体；通过基因工程手段来改造微生物使其具有特定的降解能力； 此外在对危险性化合物的降解研究中发现，混合培养比纯培养具有潜在的优势，彻底矿化往往需要一个或一个以上的营养菌群（如发酵－水解菌群、产硫菌群、产乙酸菌群、产甲烷菌群等）通过多步反应将有毒化合物转化为矿化最终产物。 研究人员依据不同的代谢作用至少可以将微生物群落中的微生物分为7种类型：①提供特殊营养物；②去除生长抑制产物；③改善单个微生物的基本生长参数；④对底物协调攻击；⑤共代谢；⑥氢（电子）转移；⑦提供一种以上初级底物利用者。（五）有机污染物的生物可降解性及其评价方法 生物可降解性:指通过微生物的生命活动来改变污染物的化学结构，使污染物的化学和物理学性能改变所能达到的程度。 所有化合物根据微生物对它们的降解性可分成可生物降解、难生物降解和不可生物降解。（五）有机污染物的生物可降解性及其评价方法 评价生物可降解性的方法： 测定生物氧化率：耗氧量/理论需氧量 测呼吸线：生化呼吸线和内源呼吸线的比较 测定相对耗氧速度曲线：好氧速度（单位生物量在单位时间内的耗氧量） 测BOD5与CODCr之比：大于0.45（生化性较好）；0.3-0.45（可生化）；0.25-0.3（难于生化）；小于0.25（不适于用生化方法处理） 测COD30：COD30（生化处理30天后的CODCr） 培养法：接种适量的活性污泥，对待测水样进行批式处理，然后测进出水的COD和BOD。二、废水生物处理的原理（一）水体自净作用 水体自净作用：水体自净作用指天然水体受到污染后，在无人为处理条件下，借助水体自身的能力使之得到净化的过程。 该过程中包括稀释、沉降等物理作用，氧化、还原、分解、凝聚等化学作用，还有更重要的生物作用，即生物对无机物和有机物的同化和异化作用。 生物中最活跃的是细菌，捕食细菌的原生动物和微型生物亦起很大作用。水体自净过程的三个阶段和三个变化 三个阶段 阶段一：有机物进入河流，有机物浓度，异养菌数量，DO； 阶段二：有机物浓度，异养菌数量，原生动物数量，DO； 阶段三：有机物浓度，异养菌数量，原生动物数量，藻类数量，DO； 三个变化 变化一：有机污染物浓度由高降至低； 变化二：生物相发生一系列变化：异养菌原生动物数量藻类； 变化三：DO的变化：DODO恢复原有水平氧垂曲线（Oxygen－sagCurve） 自净过程中DO的变化 有机物浓度，耗氧速率＞复氧速率，DO 有机物浓度，耗氧速率＝复氧速率，DODOmin 有机物浓度0，耗氧速率＜复氧速率，DODO饱和 氧垂曲线的概念 河流受到污染后，河水中DO含量的变化情况用一条曲线来表示，曲线呈下垂状，叫做氧垂曲线。（见图5－6） 氧垂曲线从耗氧这个侧面反映了河流的自净过程。当有机污染程度超过河流的自净能力时，河流将出现无氧的河段，此段的有机物转入无氧分解，出现黑臭现象，此时，氧垂曲线出现中断。故氧垂曲线可作为衡量水体自净的指标。（二）废水生物处理的作用机理 废水生物处理实际是水体的自净原理在水污染治理中的应用，即模拟天然水体自净作用的生物过程。在特定构筑物中人工创造适宜条件，充分发挥微生物的作用以高速度、高效率净化污水，通过微生物代谢产生的酶来降解转化有机物，将有机物最终转化为无害的二氧化碳和水，从而使废水得到净化。污水处理中的生化过程活性污泥法和生物膜法 目前最常用的生物处理方法是活性污泥法和生物膜法。 活性污泥和生物膜的概念 活性污泥是由细菌、原生动物等微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一起形成的具有吸附分解有机物能力的絮状体。活性污泥是具有很强的吸附分解有机物能力的、充满微生物的污泥； 生物膜是附着在填料上呈薄膜状的活性污泥。活性污泥和生物膜的特点 具有很强的吸附能力 具有很强的分解、氧化有机物的能力 图 具有较强的食物链 食物链越长，作为能量消耗的比例就越大，在系统中存在的生物量就比较少，所剩余的污泥量就相应较少，可减轻生物处理后污泥处理的负担。 具有良好的沉降性能 处理水易与污泥分离，最终达到废水净化的目的。（三）废水生物处理的类型 按所利用的微生物种类 好氧处理：活性污泥法 厌氧处理：污泥消化 兼性处理：生物膜法 按处理系统中微生物存在的状态 悬浮生长系统 固定膜系统 按反应器的形式 完全混合式反应器 间歇式反应器 完全推流式反应器 固定填充床式反应器 流化床式反应器*qqq