水处理生物学(12)

内容回顾1.理解生物好氧分解／厌氧分解的基本概念，及特点。2.理解水处理构筑物生物增长量和好氧量计算过程。3.了解有机物结构与降解性之间的关系。4.理解污水处理中常用的降解性评价指标。5.了解各种有机物的微生物降解机理。第四节含氮有机物的生物分解无水中可能存在的含氮有机物主要有蛋白质、氨基酸、尿素、胺类、氰化物、硝基化合物等。污水中的氮主要是以铵离子或尿素的形式存在，此外还有更复杂的以有机化合物包括蛋白质和氨基酸形式存在。大气中有80%左右都是氮气，还有一切生物体中都含有氮，主要是以蛋白质的形式存在。这些形式的氮都不能被植物直接利用。土壤中的氨氮和硝态氮能够被高等植物直接吸收，但是土壤中这些形式的氮含量非常少，不能满足植物生长需要。一、蛋白质的生物分解构成蛋白质的氨基酸有二十多种，它们以各种形式组成蛋白质。氨基酸的通式RCHNH2COOH。因此蛋白质含有C、H、O、N、S等元素，蛋白质的含氮量16%左右。蛋白质被分解第一步要进行水解，在产生蛋白酶的微生物作用下，蛋白质被水解成氨基酸。蛋白质—朊（ruan）—胨—肽—氨基酸（一）氨基酸的生物分解（氨化作用）（1）有氧条件下（2）厌氧条件下3222NHCORCOOHOCOOHRCHNH3222NHCOOHRCHHCOOHRCHNH由以上反应式我们知道，氨基酸不管是好氧降解还是厌氧分解氨基酸中的氨基都被转化成了游离氨。这种由有机物氮化物转化为氨态氮的过程叫做微生物的氨化作用。含硫的氨基酸硫会还原成硫化氢，而释放出来。（二）硝化作用氨化细菌：好氧的荧光假单胞菌和灵杆菌、真菌兼性的变形杆菌厌氧的腐败梭菌。（P210图10-13）氨态氮在硝化细菌的呼吸过程中先氧化成亚硝酸再氧化成硝酸，这个过程称为微生物硝化作用。硝化细菌：氨氧化细菌或亚硝酸细菌（氨／亚硝酸）亚硝酸氧化菌或硝酸细菌（亚／硝酸）。硝酸细菌的特性：都是革兰氏阴性菌、无芽孢、强烈好氧、适宜中性／碱性环境生长、酸性环境不能生长、菌为自养菌。（P21１图10-1４）影响硝化作用的环境因素(1)pH值：适宜微碱性(2)温度：4-40℃，最适：25-35℃(3)通气：需氧硫化作用硫化氢中的硫在硫化细菌的呼吸过程中先氧化成硫磺和硫酸的过程称为微生物硫化作用。硫化细菌：硫磺细菌和硫化细菌硫酸细菌的特性：中性／碱性环境生长、菌为自养菌（二）反硝化作用硝酸盐在缺氧的条件下可被厌氧菌利用还原成亚硝酸盐和氮气，这个过程称为微生物反硝化作用。反硝化细菌：反硝化杆菌、荧光假单胞菌等。反硝化作用的特性：在有有机物条件下、无氧或低氧（三）尿素的转化尿素———碳酸铵CO(NH2)2+2H2O(NH4)2CO3尿酶2NH3+CO2+H2O尿素的氨化尿素细菌：1、球菌：尿素生孢八叠球菌2、芽孢杆菌：巴斯德尿素芽孢杆菌尿素细菌的生理特性：①喜好碱性条件。②以尿素、铵盐为N源，以有机C为C源、能源。第五节微生物对无机元素的转化作用（一）硫化作用由硫磺细菌和硫化细菌作用下，硫磺细菌氧化硫化氢成硫粒并储存在细胞中，但环境缺乏硫化氢时细胞内的硫粒则被氧化成硫酸，这个过程称为硫化作用。硫化细菌：无色硫磺细菌（贝日阿托氏菌、发硫菌）紫色硫磺细菌（八叠硫菌、紫硫菌）（二）反硫化作用一、硫化的生物转化硫酸盐还原菌在缺乏氧气的条件下，把硫酸盐还原成硫化氢释放出来，叫反硫化作用。(P214图17)二、磷的生物转化有机磷化物在有氧的条件下，可被大多数细菌分解形成磷酸盐。在厌氧条件下，磷酸盐可以被索状芽孢杆菌、大肠杆菌等微生物作用而还原。三、金属的生物转化自学铁、铬、汞的金属的生物转化第六节生物对污染物的浓缩与吸附作用基本概念生物浓缩：生物个体或出于同一营养水平的生物种群，从环境中吸收积累某种元素或化合物，使体内该物质超过环境中该物质浓的现象。生物吸附：微生物细胞小，具有很大的比表面积，具有吸附有机颗粒、胶体物质、溶解性有机物，特别是疏水性有毒有害有机污染物的能力。第十一章污水生物处理系统中的主要微生物第一节污水生物处理基本原理一、基本原理利用微生物对有机污染物的分解转化能力，并且强化他们的转化能力的污水处理方法叫做污水生物处理法。二、基本类型根据需氧类型：好氧生物处理和厌氧生物处理。根据微生物生长类型：悬浮生长和附着生长。三、主要微生物1985年wheatley提出生物滤池和活性污泥实际金字塔。（P221图11-1）有机污染物种类、特性决定了是否采用微生物处理以及选用哪种微生物处理方法来源人工合成天然成分分子量复杂简单浓度高浓度低浓度形态固态液态气态降解能力可生物降解非生物降解第二节有机污染物好氧生物处理的基本原理及主要污染物生物处理好氧生物处理是在有氧的情况下，借助好氧微生物的作用来进行的。一、污水的好氧生物处理在处理过程中，污水中的溶解性有机物透过细菌的细胞壁和细胞膜而被细菌吸收。固体和胶体的有机物先附着在细胞的体外，由细菌分泌的胞外酶分解为溶解性的有机物质，再渗入细胞。好氧生物特点：有机物的好氧分解有分解速度快、分解程度彻底、能量利用率高、转化为细胞的比例大、氧气等营养物质耗量大、耗时短、无臭气、BOD去除率80-90%。好氧处理的基本原理有机污染物好氧微生物处理的一般途径二、活性污泥法处理构筑物内的微生物1.活性污泥生态及常见微生物活性污泥法1914年的在英国曼彻斯特依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来分解有机物.2.活性污泥常见微生物假单胞菌、无色杆菌、黄杆菌、硝化细菌、球衣细菌、贝日阿托氏菌、发硫均、地霉等，还有钟虫、盖纤虫、等支虫、草履虫等原生动物，以及轮虫等后生动物。（P222图11-2）1)活性污泥的基本特性组成：有机和无机的固体好氧微生物兼性厌氧微生物专性厌氧微生物絮状体或绒粒曝气池中的细菌主要是异养性细菌。（表11-1）活性污泥中常见的原生动物。（表11-2）2)活性污泥成熟的原生动物变化特征混合液中的优势动物的变化顺序：肉足、鞭毛类优势动物—〉游泳型纤毛虫—〉爬行型纤毛虫—〉附着型纤毛虫活性污泥成熟或出水较好原生动物优势菌种：多为纤毛虫有吸管虫、豆形虫、术纤毛虫、某些独缩类和钟虫。内容重点1.理解生物氨化作用、硝化作用、反硝化作用、硫化作用、反硫化作用的基本概念。2.理解硝化细菌、反硝化细菌的特性。3.了解生物吸附、生物浓缩的基本概念。4.理解微生物氧处理的基本原理及类型。5.理解好氧有机物处理的过程和好氧处理的特点。6.理解活性污泥法概念及成熟原生动物发展变化特征。