饮用水生物处理基本原理.pptx

第十章第十章 饮用水生物处理基本原理饮用水生物处理基本原理第一节第一节 水的卫生细菌学水的卫生细菌学第二节第二节 饮用水的消毒饮用水的消毒第三节第三节 微生物固定化技术在饮用水深度处理中的应用微生物固定化技术在饮用水深度处理中的应用一、水中的病原微生物一、水中的病原微生物（一）来源（一）来源水中致病菌多数非固有细菌，常为外来污染菌，水中致病菌多数非固有细菌，常为外来污染菌，水中致病菌多数非固有细菌，常为外来污染菌，水中致病菌多数非固有细菌，常为外来污染菌，以以以以肠道细菌肠道细菌肠道细菌肠道细菌多见，另有一些致病菌是水体或其他多见，另有一些致病菌是水体或其他多见，另有一些致病菌是水体或其他多见，另有一些致病菌是水体或其他环境中的固有菌（垃圾、人畜粪便、动物尸体及环境中的固有菌（垃圾、人畜粪便、动物尸体及环境中的固有菌（垃圾、人畜粪便、动物尸体及环境中的固有菌（垃圾、人畜粪便、动物尸体及城市废水）。城市废水）。城市废水）。城市废水）。第一节第一节 水的卫生细菌学水的卫生细菌学（二）水中的病原微生物（二）水中的病原微生物水中的微生物众多，但病原微生物极少。水中的微生物众多，但病原微生物极少。病原微病原微生物主要来自肠道，经水传播的疾病主要是肠道传生物主要来自肠道，经水传播的疾病主要是肠道传染病。染病。水中常见的病原微生物：水中常见的病原微生物：1 伤寒杆菌伤寒杆菌 2 痢疾杆菌痢疾杆菌 3 霍乱弧菌霍乱弧菌 1.伤寒杆菌伤寒杆菌三种三种伤寒沙门氏菌伤寒沙门氏菌 副伤寒沙门氏菌副伤寒沙门氏菌 乙型副伤寒沙门氏菌乙型副伤寒沙门氏菌形状：杆状形状：杆状 大小大小：0.60.7 x 2.04.0 um 特点特点：不生芽孢、荚膜。周身有鞭毛。革兰氏阴性菌。：不生芽孢、荚膜。周身有鞭毛。革兰氏阴性菌。5%石炭酸需石炭酸需5 min杀死；杀死；60 30 min杀死。杀死。感染源感染源：被感染者或带菌者的尿及粪便。：被感染者或带菌者的尿及粪便。接触被污染的物品、食物、水等。接触被污染的物品、食物、水等。症状症状：急、持续发热，脾脏肿大，躯干出现红斑，腹泻：急、持续发热，脾脏肿大，躯干出现红斑，腹泻2.痢疾杆菌（细菌性痢疾）痢疾杆菌（细菌性痢疾）两种两种痢疾杆菌（痢疾志贺氏菌）痢疾杆菌（痢疾志贺氏菌）副痢疾杆菌（副痢疾志贺氏菌）副痢疾杆菌（副痢疾志贺氏菌）形状：杆状形状：杆状 大小：大小：0.40.6 x 1.03.0 um 特点：不生芽孢、荚膜。没有鞭毛。革兰氏阴性菌。特点：不生芽孢、荚膜。没有鞭毛。革兰氏阴性菌。1%石炭酸石炭酸 30 min杀死；杀死；60 10 min杀死。杀死。感染源：被感染者或带菌者的尿及粪便。感染源：被感染者或带菌者的尿及粪便。接触被污染的物品、食物、水等。蝇类。接触被污染的物品、食物、水等。蝇类。症状：急性腹泻，大便中有血及黏液。症状：急性腹泻，大便中有血及黏液。菌重，菌重，菌轻菌轻 3.霍乱弧菌霍乱弧菌形状：弯曲杆状（弧状）。形状：弯曲杆状（弧状）。大小：大小：0.30.6 x 1.05.0 um 特点：不生芽孢、荚膜。一根鞭毛。革兰氏阴性菌。特点：不生芽孢、荚膜。一根鞭毛。革兰氏阴性菌。1%石炭酸石炭酸 5 min杀死；杀死；60 10 min杀死。耐高碱。杀死。耐高碱。感染源：被感染者或带菌者的尿及粪便。感染源：被感染者或带菌者的尿及粪便。接触被污染的物品、食物、水等。蝇类。接触被污染的物品、食物、水等。蝇类。症状：轻症状：轻腹泻腹泻 重重呕吐，呕吐，“米汤样米汤样”大便，腹疼，昏迷。大便，腹疼，昏迷。严重的严重的12小时死亡。小时死亡。以上三种病原菌用一般的加氯消毒均可除去。目以上三种病原菌用一般的加氯消毒均可除去。目以上三种病原菌用一般的加氯消毒均可除去。目以上三种病原菌用一般的加氯消毒均可除去。目前一般水厂的加氯量只能杀死肠道传染病菌。前一般水厂的加氯量只能杀死肠道传染病菌。前一般水厂的加氯量只能杀死肠道传染病菌。前一般水厂的加氯量只能杀死肠道传染病菌。防范措施防范措施防范措施防范措施：改善粪便管理工作；改善粪便管理工作；改善粪便管理工作；改善粪便管理工作；灌溉前沉淀处理城市生活污水；灌溉前沉淀处理城市生活污水；灌溉前沉淀处理城市生活污水；灌溉前沉淀处理城市生活污水；砂滤；砂滤；砂滤；砂滤；消毒消毒消毒消毒810.10.嗜肺军团菌嗜肺军团菌11.11.结核分支杆菌结核分支杆菌12.12.钩端螺旋体钩端螺旋体13.13.溶组织内阿米巴溶组织内阿米巴14.14.兰氏贾第鞭毛虫兰氏贾第鞭毛虫 15.15.隐孢子虫隐孢子虫16.16.呼肠孤病毒及轮状病毒呼肠孤病毒及轮状病毒17.17.肠道病毒属肠道病毒肠道病毒属肠道病毒18.18.肝炎病毒肝炎病毒水中常见的病原微生物水中常见的病原微生物1.1.沙门菌属沙门菌属2.2.志贺菌属志贺菌属 3.3.大肠埃希菌属大肠埃希菌属 4.4.霍乱弧菌属霍乱弧菌属 5.5.副溶血性弧菌副溶血性弧菌 6.6.空肠弯曲菌空肠弯曲菌7.7.小肠结肠炎耶尔森菌小肠结肠炎耶尔森菌8.气单胞菌气单胞菌9.邻单胞菌属邻单胞菌属细菌类寄生虫类病毒类二、生活饮用水的细菌卫生标准二、生活饮用水的细菌卫生标准细菌总数：细菌总数：1ml水中不超过水中不超过100个。个。总大肠菌群：总大肠菌群：100 ml水中不得检出。水中不得检出。粪大肠杆菌群：粪大肠杆菌群：100 ml水中不得检出。水中不得检出。若只经过加氯消毒即供作生活饮用水的水源水，大肠菌群若只经过加氯消毒即供作生活饮用水的水源水，大肠菌群数平均数平均100 ml水中不得超过水中不得超过200个；个；经过净化处理及加氯消毒后供作生活饮用水的水源水，总经过净化处理及加氯消毒后供作生活饮用水的水源水，总大肠菌群平均每升不得超过大肠菌群平均每升不得超过2000个。个。三、水的卫生细菌学检验三、水的卫生细菌学检验（一）细菌总数的测定（一）细菌总数的测定 菌落总数：是将定量水样菌落总数：是将定量水样(原水或一定稀释后水样原水或一定稀释后水样1ml)接种接种在营养琼脂培养基内，于在营养琼脂培养基内，于37培养培养18-24 h后观察结果，计后观察结果，计数其上长出的细菌菌落总数，然后换算成数其上长出的细菌菌落总数，然后换算成1ml原水样中所原水样中所含的细菌数。含的细菌数。主要作为判断水质被污染程度的标志之一，还可以指示该主要作为判断水质被污染程度的标志之一，还可以指示该饮用水能否饮用，但是不能说明污染的来源和有没有致病饮用水能否饮用，但是不能说明污染的来源和有没有致病菌的存在。菌的存在。水样接种水样接种37 温度下培养温度下培养24h数出生长的菌落数数出生长的菌落数推算推算（二）总大肠菌群的测定（二）总大肠菌群的测定 l以一种能代表粪便污染的细菌作为有以一种能代表粪便污染的细菌作为有肠道致病菌危险的指示菌。肠道致病菌危险的指示菌。细菌卫生学关注：细菌卫生学关注：来自人或动物随粪便排出体外的肠道致病菌来自人或动物随粪便排出体外的肠道致病菌粪便污染指示菌粪便污染指示菌-大肠菌群大肠菌群思路思路保证水中不存在肠道传染病的病原菌保证水中不存在肠道传染病的病原菌 病原菌在水中的浓度病原菌在水中的浓度很低，检测繁琐很低，检测繁琐为什么不直接检测为什么不直接检测水中的病原菌？水中的病原菌？粪便污染指示菌需满足的要求粪便污染指示菌需满足的要求1.与污染的水中致病菌的存在具有同步性；与污染的水中致病菌的存在具有同步性；2.不存在于未污染水中；不存在于未污染水中；3.密度应与污染程度有一定的相关；密度应与污染程度有一定的相关；4.检验技术较简单检验技术较简单5.在数量上应在数量上应大于致病菌数量大于致病菌数量；6.对消毒剂有相同或较强的抵抗力；对消毒剂有相同或较强的抵抗力；总大肠菌群的特点总大肠菌群的特点肠道正常细菌有三大类：肠道正常细菌有三大类：总大肠菌群总大肠菌群（又称大肠菌群，包括（又称大肠菌群，包括埃希氏菌属，柠檬酸杆菌属，肠杆菌属等十几种肠道杆菌）埃希氏菌属，柠檬酸杆菌属，肠杆菌属等十几种肠道杆菌）、肠球菌、产气荚膜杆菌肠球菌、产气荚膜杆菌，对人较安全。，对人较安全。1.大肠菌群的生理习性与病原菌相似，并且外界存活时间基本大肠菌群的生理习性与病原菌相似，并且外界存活时间基本一致。一致。2.大肠菌群在人粪便中数量很大。健康人大肠菌群在人粪便中数量很大。健康人5000万个万个/克粪便克粪便，生活污水生活污水3万个万个/毫升。毫升。3.检验技术不复杂（分解葡萄糖、甘露醇、乳糖，产酸产气。检验技术不复杂（分解葡萄糖、甘露醇、乳糖，产酸产气。伊红美兰培养基培养形成特征菌落）。伊红美兰培养基培养形成特征菌落）。因因此此总总大大肠肠菌菌群群可可以以作作为为指指示示水水体体被被粪粪便便污污染染的的一一个个指指标标，也也可作为可作为致病菌污染水体的间接指标。致病菌污染水体的间接指标。肠球菌和产气荚膜杆菌的特点肠球菌和产气荚膜杆菌的特点肠球菌的抵抗力弱，肠球菌的抵抗力弱，生存时间比病原菌短生存时间比病原菌短，水，水中若未检出肠球菌，也不能说明未受粪使污染。中若未检出肠球菌，也不能说明未受粪使污染。产气荚膜杆菌因为产气荚膜杆菌因为有芽孢有芽孢，能在自然环境中长，能在自然环境中长期生存，它的存在不足以说明水是最近被粪便期生存，它的存在不足以说明水是最近被粪便污染的。污染的。总大肠菌群的测定：总大肠菌群的测定：发酵法发酵法 和滤膜法和滤膜法1.发酵法（以乳糖作有机物分解）发酵法（以乳糖作有机物分解）1）初步发酵）初步发酵 方法：将水样置于乳糖液体培养基中，方法：将水样置于乳糖液体培养基中，37培养培养24 hr，观察，观察产酸和产气情况。产酸和产气情况。产酸产气产酸产气初步确定初步确定有大肠菌群。有大肠菌群。产酸：产酸：溴甲酚紫溴甲酚紫作指示剂，作指示剂，培养基由紫色变为黄色培养基由紫色变为黄色。产气：产气：杜氏小管顶端有气泡杜氏小管顶端有气泡。产酸产气的菌有：大肠菌群、厌氧芽孢杆菌和好氧芽孢杆菌。产酸产气的菌有：大肠菌群、厌氧芽孢杆菌和好氧芽孢杆菌。初步发酵原理初步发酵原理发酵管内装有乳糖液体培养基，并倒置有杜氏小管。大多细菌发酵管内装有乳糖液体培养基，并倒置有杜氏小管。大多细菌不能发酵乳糖，而大肠菌群能发酵乳糖产酸产气。为便于观察不能发酵乳糖，而大肠菌群能发酵乳糖产酸产气。为便于观察细菌的产酸情况，培养基内加有细菌的产酸情况，培养基内加有溴甲酚紫作为溴甲酚紫作为pH指示剂指示剂，细菌，细菌产酸后，培养基即由原来的产酸后，培养基即由原来的紫色变为黄色紫色变为黄色。溴甲酚紫还可以抑溴甲酚紫还可以抑制其他细菌，如对芽胞菌生长的抑制制其他细菌，如对芽胞菌生长的抑制。水样接种于发酵管内，。水样接种于发酵管内，37培养培养24h，杜氏小管中有气体形成，并且培养基浑浊，颜色，杜氏小管中有气体形成，并且培养基浑浊，颜色改变，说明水中存在大肠菌群，为阳性结果。但是，有个别其改变，说明水中存在大肠菌群，为阳性结果。但是，有个别其他类型的细菌在此条件下可能产气，而不属于大肠菌群；此外，他类型的细菌在此条件下可能产气，而不属于大肠菌群；此外，产酸不产气的发酵管，也不一定是非大肠菌群，因其在量少的产酸不产气的发酵管，也不一定是非大肠菌群，因其在量少的情况下，也可能情况下，也可能延迟至延迟至48 h后才产气，这两种情况应视为后才产气，这两种情况应视为可疑结可疑结果果，因此，需要继续进行下面的实验，才能确定是否是大肠菌，因此，需要继续进行下面的实验，才能确定是否是大肠菌群。群。48 h后仍不产气的为后仍不产气的为阴性结果阴性结果。在被粪便在被粪便严重污染严重污染的水中，厌氧芽孢杆菌、好氧芽的水中，厌氧芽孢杆菌、好氧芽孢杆菌的数量比大肠菌群的数量要少得多。在此情孢杆菌的数量比大肠菌群的数量要少得多。在此情形下，初步发酵试验一般即可被认为确有大肠菌群形下，初步发酵试验一般即可被认为确有大肠菌群存在。存在。在在比较清洁的或加氯的水中比较清洁的或加氯的水中，由于芽孢的抵抗力较，由于芽孢的抵抗力较大，其数量可能相对地比较多，所以初步发酵试验大，其数量可能相对地比较多，所以初步发酵试验即使产酸产气，还不能肯定是由于大肠菌群引起的，即使产酸产气，还不能肯定是由于大肠菌群引起的，必须继续进行试验。必须继续进行试验。2）平板分离）平板分离平板鉴别：选取第一步初发酵管平板鉴别：选取第一步初发酵管24 h内产酸产气和内产酸产气和48 h产酸产产酸产气的的菌液划线接种在伊红美兰固体培养基表面，气的的菌液划线接种在伊红美兰固体培养基表面，37培养培养24 h。伊红和美蓝伊红和美蓝染料（同时具有抑制其他细菌生长的作用）染料（同时具有抑制其他细菌生长的作用）作为指示剂，乳糖发酵造成酸性环境时，该两种染料即结合成作为指示剂，乳糖发酵造成酸性环境时，该两种染料即结合成复合物，使大肠菌群（好氧芽孢杆菌）产生复合物，使大肠菌群（好氧芽孢杆菌）产生带核心的、有金属带核心的、有金属光泽的深紫色菌落光泽的深紫色菌落。革兰氏染色：培养后，将符合大肠菌群菌落特征的菌落进行革兰氏染色：培养后，将符合大肠菌群菌落特征的菌落进行革革兰氏染色兰氏染色，只有染色为革兰氏，只有染色为革兰氏阴性阴性、无芽胞无芽胞杆菌的菌落，才是杆菌的菌落，才是大肠菌群菌落。大肠菌群菌落。大肠菌群：革兰氏阴性菌、不生芽孢、好氧。大肠菌群：革兰氏阴性菌、不生芽孢、好氧。好氧芽孢杆菌：革兰氏阳性菌、生芽孢、好氧。好氧芽孢杆菌：革兰氏阳性菌、生芽孢、好氧。厌氧芽孢杆菌？厌氧芽孢杆菌？3）复发酵）复发酵 将平板鉴别和革兰氏染色均为大肠菌群阳性的菌落，将平板鉴别和革兰氏染色均为大肠菌群阳性的菌落，接种至乳糖液体培养基进行发酵。其方法与初发酵试接种至乳糖液体培养基进行发酵。其方法与初发酵试验相同，经验相同，经24 h培养产酸又产气的，最后确定为大肠培养产酸又产气的，最后确定为大肠菌群阳性结果。根据确定有大肠菌群存在的初发酵管菌群阳性结果。根据确定有大肠菌群存在的初发酵管（瓶）数目，查阅专用统计表，得出总大肠菌群指数。（瓶）数目，查阅专用统计表，得出总大肠菌群指数。复发酵的菌体来源？复发酵的菌体来源？水样水样接种接种初步初步发酵发酵产酸产酸产气产气大肠菌群大肠菌群 厌氧芽孢杆菌厌氧芽孢杆菌 好氧芽孢杆菌好氧芽孢杆菌大肠菌群大肠菌群 好氧芽孢杆菌好氧芽孢杆菌阳性管阳性管大肠菌群大肠菌群 革兰氏阴性无芽孢革兰氏阴性无芽孢革兰氏革兰氏染色染色产生产生 典型菌落典型菌落鉴鉴别别培培养养基基 平平板板分分离离产酸产酸产气产气复发酵复发酵总体步骤总体步骤2.滤膜法滤膜法将一定量水样注入已灭菌的微孔薄膜的滤器中，经过抽滤，细将一定量水样注入已灭菌的微孔薄膜的滤器中，经过抽滤，细菌被截留在滤膜上，将滤膜贴于伊红美蓝固体培养基上，经培菌被截留在滤膜上，将滤膜贴于伊红美蓝固体培养基上，经培养后计数和养后计数和鉴定鉴定滤膜上生长的大肠菌群菌落，依据过滤水样体滤膜上生长的大肠菌群菌落，依据过滤水样体积计算每升或每积计算每升或每100毫升水样中的大肠菌群数。毫升水样中的大肠菌群数。操作简单、快速，主要适用于杂质较少的水样。操作简单、快速，主要适用于杂质较少的水样。发酵法完成全部检验需发酵法完成全部检验需72 h。滤膜法有可能在滤膜法有可能在30 h左右完成。左右完成。以大肠菌群作为检验指标的不足：以大肠菌群作为检验指标的不足：只间接反映出生活饮用水被肠道病原菌污染的情只间接反映出生活饮用水被肠道病原菌污染的情况，而不能反映出水中是否有传染性病毒以及除况，而不能反映出水中是否有传染性病毒以及除肠道病原菌外的其它病原菌肠道病原菌外的其它病原菌(如炭疽杆菌如炭疽杆菌)。四、水中的病毒及其检验四、水中的病毒及其检验（一）水中的病毒（一）水中的病毒由饮水传染的病毒性疾病主要是脊髓灰质炎由饮水传染的病毒性疾病主要是脊髓灰质炎(小小儿麻痹症儿麻痹症)和病毒性肝炎。此外还有柯萨奇病毒和病毒性肝炎。此外还有柯萨奇病毒和埃可病毒等肠道病毒。和埃可病毒等肠道病毒。（二）水中病毒的检验（二）水中病毒的检验 使人致病的病毒都是动物性病毒。检验这类病毒使人致病的病毒都是动物性病毒。检验这类病毒可采用组织培养法。所选择的组织细胞必须适宜可采用组织培养法。所选择的组织细胞必须适宜于这类病毒的分离、生长和检验。目前在水质检于这类病毒的分离、生长和检验。目前在水质检验中使用的方法是验中使用的方法是“蚀斑检验法蚀斑检验法”。蚀斑法大致的步骤蚀斑法大致的步骤将猴子肾脏用胰蛋白酶溶液处理，使细胞彼此分将猴子肾脏用胰蛋白酶溶液处理，使细胞彼此分离，将细胞沉积并形成一层连续的膜。将水样接离，将细胞沉积并形成一层连续的膜。将水样接种到这层膜上，然后培养。种到这层膜上，然后培养。水样中若有肠道病毒，病毒就会破坏组织细胞在水样中若有肠道病毒，病毒就会破坏组织细胞在2448h内，就可以用肉眼看清病毒群体形成的内，就可以用肉眼看清病毒群体形成的斑点（称为蚀斑）。斑点（称为蚀斑）。每升水中病毒蚀斑小于每升水中病毒蚀斑小于1，饮用才安全。，饮用才安全。（三）病毒的灭活（三）病毒的灭活 灭活病毒，使病毒蛋白的高级结构受到破坏，蛋灭活病毒，使病毒蛋白的高级结构受到破坏，蛋白不再有生理活性，所以失去感染，致病和繁殖白不再有生理活性，所以失去感染，致病和繁殖能力。能力。脊髓灰质炎病毒：对高温及干燥较敏感，加热至脊髓灰质炎病毒：对高温及干燥较敏感，加热至60及紫外线照射均可在及紫外线照射均可在0.5一一1h内灭活；用内灭活；用0.3一一0.5mgL的余氯进行消毒，接触的余氯进行消毒，接触1h，可灭活此病毒。，可灭活此病毒。肝炎病毒：以紫外线照射肝炎病毒：以紫外线照射1h或煮沸或煮沸30min以上可灭活。以上可灭活。第二节第二节 饮用水的消毒饮用水的消毒病原微生物去除常用方法有：病原微生物去除常用方法有：病原微生物去除常用方法有：病原微生物去除常用方法有：一一、加氯消毒加氯消毒 二二、臭氧消毒臭氧消毒 三三、紫外线消毒紫外线消毒 四四、超声波消毒、超声波消毒（1）氯的氧化能力）氯的氧化能力液氯液氯 漂白粉（漂白粉（2530%有效氯）有效氯）有有效效氯氯：凡凡是是化化合合价价高高于于-1的的氯氯化化物物都都有有氧氧化化能能力。有效氯表示氯化物的氧化能力。力。有效氯表示氯化物的氧化能力。定定量量：以以CL2作作为为100来来进进行行比比较较，氯氯化化合合物物所所含的含的CL中可起氧化作用的比例。中可起氧化作用的比例。一、加氯消毒一、加氯消毒+2-2+1-1+100漂白粉所含漂白粉所含有效氯有效氯为为30左右，最高左右，最高35左右？左右？加氯气后加氯气后Cl2+H2O HOCl+H+Cl-HOClOCl-+H+起氧化作用的是：起氧化作用的是：HOCl 中性，扩散渗透进入细胞，氯原子杀死细菌。中性，扩散渗透进入细胞，氯原子杀死细菌。OCl-负电，细菌细胞带负电，相斥，难起消毒作用。负电，细菌细胞带负电，相斥，难起消毒作用。HOCl与与 OCl-量的多少主要取决于水的量的多少主要取决于水的pH值值pH 5，几乎全是，几乎全是HOCl pH 10，几乎全是，几乎全是OCl-水温降低，水温降低，HOCl所占比例增大（所占比例增大（pH不变时）不变时）（1）氯的氧化能力）氯的氧化能力液氯液氯 漂白粉（漂白粉（2530%有效氯）有效氯）有有效效氯氯：凡凡是是化化合合价价高高于于-1的的氯氯化化物物都都有有氧氧化化能能力。有效氯表示氯化物的氧化能力。力。有效氯表示氯化物的氧化能力。定定量量：以以CL2作作为为100来来进进行行比比较较，氯氯化化合合物物所所含的含的CL中可起氧化作用的比例。中可起氧化作用的比例。加氯量由两部分决定：需氯量和余氯量加氯量由两部分决定：需氯量和余氯量需氯量需氯量:用于杀死细菌和氧化有机物等所消耗的氯量用于杀死细菌和氧化有机物等所消耗的氯量余余氯氯量量：加加入入水水中中的的氯氯用用于于杀杀死死细细菌菌和和氧氧化化有有机机物物等等消消耗后的剩余部分。意义：保证有持续的杀菌能力。耗后的剩余部分。意义：保证有持续的杀菌能力。我我国国生生活活饮饮用用水水卫卫生生标标准准规规定定：加加氯氯接接触触30 min 后后，游游离离性性余余氯氯不不应应低低于于0.3 mg/L，集集中中式式给给水水，除除水水厂厂的的出出水水应应符符合合上上述述要要求求外外，管管网网末末梢梢水水的的游游离离性性余余氯氯不不应应低低于于0.05 mg/L。以保证杀死肠道传染病菌。以保证杀死肠道传染病菌。一一般般，PH=7时时，杀杀死死病病毒毒所所需需余余氯氯量量是是杀杀死死一一般般细细菌菌的的220倍，并与水温成反比。倍，并与水温成反比。2 2、加氯量、加氯量3 3、加氯消毒优缺点、加氯消毒优缺点优点：优点：1、经济、有效；、经济、有效；2、有持续杀菌能力、有持续杀菌能力。缺点：缺点：1、有异味；、有异味；2、近近年年来来，发发现现氯氯与与某某些些有有机机物物质质化化合合可可能能形形成成致致癌性的有机氯化合物癌性的有机氯化合物1、消毒机理、消毒机理分分子子式式O3，仅仅次次于于氟氟的的第第二二位位强强氧氧化化剂剂。有有很很高高的的能能量量，不不稳稳定定，常常温温常常压压下下自自行行分分解解为为氧氧（O2）和和单单个个氧氧原原子子（O）。）。单单个个氧氧原原子子具具有有很很强强的的活活性性，对对细细菌菌和和病病毒毒等等有有较较强强的的氧氧化能力化能力氧化分解细菌内部葡萄糖氧化酶氧化分解细菌内部葡萄糖氧化酶破坏细菌，病毒的细胞器、核酸、蛋白质、脂类等大分子破坏细菌，病毒的细胞器、核酸、蛋白质、脂类等大分子氧氧化化细细胞胞膜膜上上的的蛋蛋白白质质和和脂脂多多糖糖，细细胞胞发发生生通通透透性性畸畸变变，细胞溶解死亡细胞溶解死亡二、臭氧消毒二、臭氧消毒（1）臭氧投加量）臭氧投加量臭臭氧氧少少，污污水水很很难难达达到到排排放放标标准准；臭臭氧氧浓浓度度越越高高，杀杀菌菌效效率越强，但成本过高。率越强，但成本过高。（2）污水水质）污水水质COD和和悬悬浮浮固固体体：COD消消耗耗臭臭氧氧；悬悬浮浮固固体体遮遮护护某某些些细细菌菌，减少直接接触，同时悬浮固体也消耗臭氧。减少直接接触，同时悬浮固体也消耗臭氧。亚硝酸盐含量影响也较大亚硝酸盐含量影响也较大2 2、影响臭氧消毒的因素、影响臭氧消毒的因素因此，必须对污水做适当的前处理，否则，臭氧消毒是不经济的因此，必须对污水做适当的前处理，否则，臭氧消毒是不经济的优点优点消毒能力强，对病毒、芽孢有很大的杀伤效果消毒能力强，对病毒、芽孢有很大的杀伤效果 作用快，杀菌速度比氯快作用快，杀菌速度比氯快60060030003000倍倍不产生致癌致畸的卤代有机物不产生致癌致畸的卤代有机物不受水中不受水中P PH H等的影响。等的影响。除铁、锰，去臭、去味、去色度。除铁、锰，去臭、去味、去色度。缺点：？缺点：？3、臭氧消毒特点、臭氧消毒特点三、紫外线消毒三、紫外线消毒1 1、消毒机理、消毒机理紫外辐射诱变机制紫外辐射诱变机制DNA碱基吸收的光波波长（碱基吸收的光波波长（240280纳米纳米）与紫外辐射波）与紫外辐射波长（长（260米米）非常接近，因此碱基对于）非常接近，因此碱基对于UV敏感，当有敏感，当有UV辐辐射时，就会进行吸收，吸收的光能会使射时，就会进行吸收，吸收的光能会使DNA结构变化，阻结构变化，阻碍其复制、转录而封锁蛋白质的合成。碍其复制、转录而封锁蛋白质的合成。（1 1）紫外灯管（辐射波长）紫外灯管（辐射波长253.7253.7纳米）纳米）随着使用时间的增加，紫外灯辐射强度降低随着使用时间的增加，紫外灯辐射强度降低灯管的结垢也会影响紫外线的穿透力灯管的结垢也会影响紫外线的穿透力（2 2）处理水的理化性质）处理水的理化性质悬悬浮浮固固体体可可干干扰扰，吸吸收收紫紫外外线线，使使其其射射线线量量减减少少，同同时时遮遮蔽蔽细菌和病毒细菌和病毒水层厚影响紫外线的穿透率水层厚影响紫外线的穿透率可可溶溶性性化化学学物物质质如如色色度度，浊浊度度，有有机机物物和和铁铁离离子子等等可可吸吸收收紫紫外线外线2 2、影响紫外消毒的因素：、影响紫外消毒的因素：（3 3）微生物类型和数量）微生物类型和数量革兰氏阴性杆菌最敏感，易被杀死，其次是葡萄球菌，链球革兰氏阴性杆菌最敏感，易被杀死，其次是葡萄球菌，链球菌和细菌芽孢，病毒也较敏感，真菌孢子抵抗力最强，菌和细菌芽孢，病毒也较敏感，真菌孢子抵抗力最强，（4 4）外界因子）外界因子环境温度影响紫外灯的辐射强度环境温度影响紫外灯的辐射强度 5 54040内，温度降低，紫外灯的输出功率降低内，温度降低，紫外灯的输出功率降低 低于低于5 5，紫外灯管启动困难，紫外灯管启动困难湿湿度度：过过高高会会恶恶化化电电气气原原件件的的工工作作条条件件，空空气气中中的的小小水水滴滴会会阻挡紫外线，辐射强度减少。阻挡紫外线，辐射强度减少。一般湿度宜小于一般湿度宜小于6565，最高不大于，最高不大于9090电压：不稳定，影响使用寿命电压：不稳定，影响使用寿命 电压低，紫外灯的输出功率低，紫外辐射强度减少电压低，紫外灯的输出功率低，紫外辐射强度减少1、超声波：、超声波：频率在频率在20000 Hz以上的人耳听不到的声波以上的人耳听不到的声波2、特点、特点 对于微生物具有破坏能力，超声波频率越高，杀菌效果越好对于微生物具有破坏能力，超声波频率越高，杀菌效果越好 杆菌比球菌易被杀死，大的细菌比小的细菌易被杀死杆菌比球菌易被杀死，大的细菌比小的细菌易被杀死3、作用机理空化效应、作用机理空化效应 超声波在液体中传播时，形成许多微小气泡（或空穴），泡超声波在液体中传播时，形成许多微小气泡（或空穴），泡内可呈现内可呈现5000 以上的高温和几百到上千个大气压的高压，温以上的高温和几百到上千个大气压的高压，温度变化率高到度变化率高到109 K/s，逐渐产生自由基、噪声等现象，会产生，逐渐产生自由基、噪声等现象，会产生一系列物理、化学或生物效应，杀死微生物。一系列物理、化学或生物效应，杀死微生物。四、超声波消毒四、超声波消毒一、微生物固定化技术概述一、微生物固定化技术概述1 1、概念、概念固定化微生物技术：固定化微生物技术：指利用化学的或物理的手段将游离的微指利用化学的或物理的手段将游离的微生物定位于限定的空间区域，使其生物定位于限定的空间区域，使其高度密集高度密集并并保持生物活性保持生物活性的方法。的方法。主要特征：微生物密集、量大，易于实现固液分离。主要特征：微生物密集、量大，易于实现固液分离。固定化微生物：固定化微生物：用一定的方法进行固定，作为固体催化剂利用一定的方法进行固定，作为固体催化剂利用的微生物。用的微生物。第三节第三节 微生物固定化技术在饮用水深微生物固定化技术在饮用水深度处理中的应用度处理中的应用（1 1）大幅度提高微生物浓度）大幅度提高微生物浓度（2 2）固液分离迅速（固定化颗粒比重大）固液分离迅速（固定化颗粒比重大）（3 3）耐环境冲击（被高分子材料包埋）耐环境冲击（被高分子材料包埋）（4 4）对有毒物质的承受能力和降解能力增强）对有毒物质的承受能力和降解能力增强（5 5）可根据需要选择有效微生物）可根据需要选择有效微生物（6 6）降低二次污染）降低二次污染（7 7）有利于提高生物反应器内微生物的纯度，并保持高效菌种）有利于提高生物反应器内微生物的纯度，并保持高效菌种传统工艺传统工艺 ：微生物以悬浮态生长，易于从反应器中流失；与水：微生物以悬浮态生长，易于从反应器中流失；与水的密度差小，重复利用较困难。的密度差小，重复利用较困难。2 2、微生物固定化技术优点、微生物固定化技术优点任何一种限制细胞自由流动的技术都可用于制备任何一种限制细胞自由流动的技术都可用于制备固定化细胞。固定化细胞。（1）吸附法）吸附法（2）共价结合法）共价结合法（3）交联法）交联法（4）包埋法）包埋法3 3、固定化细胞的制备方式、固定化细胞的制备方式（1）吸附法）吸附法吸附法：依据带电的微生物细胞和载体之间的静电、表吸附法：依据带电的微生物细胞和载体之间的静电、表面张力和粘附力的作用，使微生物细胞固定在载体表面面张力和粘附力的作用，使微生物细胞固定在载体表面和内部形成生物膜的方法。和内部形成生物膜的方法。物理吸附物理吸附使用具有高度吸附能力的硅胶、活性炭、多孔玻璃、石英砂使用具有高度吸附能力的硅胶、活性炭、多孔玻璃、石英砂等吸附剂吸附细胞到表面使之固定化。等吸附剂吸附细胞到表面使之固定化。离子吸附法离子吸附法微生物细胞因静电引力而固着于带有相异电荷的离子交换剂微生物细胞因静电引力而固着于带有相异电荷的离子交换剂上，如上，如DEAE纤维素，纤维素，CM纤维素等纤维素等特点：特点：操作简单，反应条件温和，可以反复利用，但结合不牢固。操作简单，反应条件温和，可以反复利用，但结合不牢固。（2 2）共价结合法）共价结合法细胞表面上官能团和固相支持物表面的反应基团形成化学共价细胞表面上官能团和固相支持物表面的反应基团形成化学共价键连接，从而固定微生物。键连接，从而固定微生物。特点：特点：结合牢固，稳定性好，但反应条件激烈，操作复杂，结合牢固，稳定性好，但反应条件激烈，操作复杂，控制条件苛刻。控制条件苛刻。（3 3）交联法）交联法通过微生物与具有两个或两个以上官能基团的试剂反应，使微通过微生物与具有两个或两个以上官能基团的试剂反应，使微生物菌体相互连接成网状结构而达到固定化微生物的目的。生物菌体相互连接成网状结构而达到固定化微生物的目的。特点：特点：结合牢固，稳定性好，但反应条件激烈，操作复杂，控结合牢固，稳定性好，但反应条件激烈，操作复杂，控制条件苛刻。制条件苛刻。（4）包埋法）包埋法将微生物菌体包埋在半透性的聚合物凝胶或膜将微生物菌体包埋在半透性的聚合物凝胶或膜内，小分子的底物和产物可以自由出入，而微内，小分子的底物和产物可以自由出入，而微生物却不会漏出。生物却不会漏出。将细胞包埋于凝胶的微小格将细胞包埋于凝胶的微小格子内或半透膜聚合物的超滤膜内。子内或半透膜聚合物的超滤膜内。特点：特点：操作简单，对细胞活性影响较小，固定操作简单，对细胞活性影响较小，固定化细胞球强度较高，是目前固定化技术最常用化细胞球强度较高，是目前固定化技术最常用的方法。的方法。4 4、固定化的载体、固定化的载体（1）选择原则：）选择原则：对细胞无毒性对细胞无毒性不易被微生物分解不易被微生物分解性质稳定性质稳定 强度高强度高 寿命长寿命长 价格低廉价格低廉（2）常用的载体）常用的载体按所用物质分：按所用物质分：无机载体无机载体:多孔玻璃，多孔陶瓷等多孔玻璃，多孔陶瓷等多糖类载体：纤维素，交联葡萄糖，琼脂等多糖类载体：纤维素，交联葡萄糖，琼脂等蛋白质类载体：胶原纤维蛋白，角蛋白，明胶等蛋白质类载体：胶原纤维蛋白，角蛋白，明胶等水凝胶载体：聚丙烯酰胺水凝胶载体：聚丙烯酰胺空心纤维载体：聚氯乙烯等空心纤维载体：聚氯乙烯等包埋法常用的载体：包埋法常用的载体：凝胶包埋法选用聚丙烯酰胺凝胶，琼脂糖凝胶，聚乙烯醇等凝胶包埋法选用聚丙烯酰胺凝胶，琼脂糖凝胶，聚乙烯醇等 微胶囊包埋法选用乙基纤维素和硝酸纤维素等微胶囊包埋法选用乙基纤维素和硝酸纤维素等二、微生物固定化技术在饮用水深度处理中的应用二、微生物固定化技术在饮用水深度处理中的应用（一）活性炭与生物活性炭（一）活性炭与生物活性炭活性炭活性炭通常以木质等含碳物质为原料，经化学活化或物理活化过程通常以木质等含碳物质为原料，经化学活化或物理活化过程制成。活性炭制成。活性炭微孔发达微孔发达，拥有，拥有巨大的比表面积巨大的比表面积。具有很强的。具有很强的吸附能力，在净水过程中对水中有机物、无机物、离子型或吸附能力，在净水过程中对水中有机物、无机物、离子型或非离子型杂质都能有效去除。活性炭能够滤除水中化学有机非离子型杂质都能有效去除。活性炭能够滤除水中化学有机物、重金属、色度、异味、氯离子等。物、重金属、色度、异味、氯离子等。生物活性炭生物活性炭固定了微生物的活性炭即生物活性炭。可提高活性炭的吸附固定了微生物的活性炭即生物活性炭。可提高活性炭的吸附容量，延长使用寿命，增强对水中有机物的降解能力。容量，延长使用寿命，增强对水中有机物的降解能力。机理机理：活性炭表面所生长和繁殖的微生物利用水中一些基质：活性炭表面所生长和繁殖的微生物利用水中一些基质为养料，通过活性炭吸附和微生物分解的协同作用，在充分为养料，通过活性炭吸附和微生物分解的协同作用，在充分发挥活性炭物理吸附的同时，又充分利用活性炭床中微生物发挥活性炭物理吸附的同时，又充分利用活性炭床中微生物对有机物的生物降解作用，由此延长活性炭使用寿命，降低对有机物的生物降解作用，由此延长活性炭使用寿命，降低水处理费用，提高水处理效果。水处理费用，提高水处理效果。主要不足：主要不足：去除水中氨的同时，水中硝酸盐含量升高。去除水中氨的同时，水中硝酸盐含量升高。对水质的对水质的PH值、重金属含量有一定要求。值、重金属含量有一定要求。（二）微生物固定化技术在有机废水处理中的优势（二）微生物固定化技术在有机废水处理中的优势对有毒物质的承受能力增强、降解能力明显提高对有毒物质的承受能力增强、降解能力明显提高保持高效菌种，有利于提高生物反应器内微生物的纯度保持高效菌种，有利于提高生物反应器内微生物的纯度可反复利用，降低运行费用与投资可反复利用，降低运行费用与投资（三）微生物固定化技术的应用（三）微生物固定化技术的应用1、处理氨氮废水、处理氨氮废水硝化菌、反硝化菌的增殖速度慢，要提高去除率就要求硝化菌、反硝化菌的增殖速度慢，要提高去除率就要求反应器有较长的固体停留时间和较高的细菌浓度。反应器有较长的固体停留时间和较高的细菌浓度。将脱氮细胞包埋于将脱氮细胞包埋于PVA(聚乙烯醇聚乙烯醇)中，结果表明在低温、中，结果表明在低温、低低pH的条件下，固定化细胞能够保留比未包埋细胞更高的条件下，固定化细胞能够保留比未包埋细胞更高的脱氮活性。减轻溶解氧对脱氮的抑制作用。脱氮微生的脱氮活性。减轻溶解氧对脱氮的抑制作用。脱氮微生物在固定化载体中可以增殖。物在固定化载体中可以增殖。2、含重金属废水的处理、含重金属废水的处理用一种新型经济的多孔载体丝瓜瓤固定黄孢原毛平革用一种新型经济的多孔载体丝瓜瓤固定黄孢原毛平革菌，制成吸附剂用以吸附溶液中菌，制成吸附剂用以吸附溶液中Pb2+、Cu2+和和Zn2+，并与悬浮液做了对比研究。在并与悬浮液做了对比研究。在pH为为6.0 时，吸附时，吸附1 h达达到平衡，到平衡，Pb2+、Cu2+和和Zn2+3 种金属离子的去除率分种金属离子的去除率分别是别是88.2%、68.7%和和39.6%，相对于悬浮液，去除率，相对于悬浮液，去除率分别提高了分别提高了14.6%、12.8%和和16.1%。微生物经固定化后，其稳定性增强，抗生物毒性物质微生物经固定化后，其稳定性增强，抗生物毒性物质的能力大大增强。的能力大大增强。利用褐藻酸钙包埋固定普通小球藻，对人工配制利用褐藻酸钙包埋固定普通小球藻，对人工配制利用褐藻酸钙包埋固定普通小球藻，对人工配制利用褐藻酸钙包埋固定普通小球藻，对人工配制的含汞污水进行静态净化实验。的含汞污水进行静态净化实验。的含汞污水进行静态净化实验。的含汞污水进行静态净化实验。3、印染、造纸等废水的处理、印染、造纸等废水的处理染料、造纸废水色度高、成分复杂、有毒有害有机物染料、造纸废水色度高、成分复杂、有毒有害有机物多，用常规的物理化学方法处理成本高。利用微生物多，用常规的物理化学方法处理成本高。利用微生物对染料脱色和降解被认为是行之有效的方法。对染料脱色和降解被认为是行之有效的方法。王增长等利用筛选的高效优势脱色菌种固定在活性污王增长等利用筛选的高效优势脱色菌种固定在活性污泥上处理印染废水。试验结果表明，固定化脱色菌活泥上处理印染废水。试验结果表明，固定化脱色菌活性污泥显示了极大的优越性，出水性污泥显示了极大的优越性，出水CODcr50 mgL，出水色度，出水色度0.0050.05倍。处理后的水可回收利用。倍。处理后的水可回收利用。作业作业1.1.大肠菌群选做致病菌的间接指示菌的