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* * 第10章 微生物对污染物的分解与转化 第一节 微生物对有机物的分解作用 第二节 有机物的生物分解性 第三节 不含氮有机物的生物分解 第四节 含氮有机物的生物分解 第五节 微生物对无机元素的转化作用 第六节 生物对污染物的浓缩与吸附作用 第一节 微生物对有机物的分解作用 基本概念： 有机物的生物分解：通过一系列的生化反应，最终将有机物分解成小分子有机物或简单无机物的过程 根据是否有氧气存在的条件下进行，生物分解分为好氧分解和厌氧分解两种。 好氧分解最终产物是稳定而无臭的物质，包括二氧化碳、水、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐等。 厌氧分解最终产物主要是甲烷、二氧化碳、氨、硫化氢等。 生活污水中的有机物主要是碳水化合物、蛋白质和脂肪。 工业废水中有机物成分复杂，除具有和生活污水相似的有机组分外，还可能有有机酸、醇、醛、酮、酚、胺、腈等。 第一节 微生物对有机物的分解作用 有机物的好氧生物分解分为两部分：一部分以用于细胞合成，另一部分用于呼吸产能。 内源呼吸：微生物生长过程中，细胞物质的氧化 正常情况下，各类微生物细胞物质成分相当稳定，因此，常用C5H7NO2表示细菌。 好氧生物分解基本理论 第一节 微生物对有机物的分解作用 分解有机物的微生物增长量（剩余污泥量）计算： （1）新生长的细胞物质＝合成的－内源呼吸消耗的 （2）按投入生物处理构筑物的BOD5的50%估算。 有机物生物氧化需氧量计算： （1）需氧量＝微生物生长活动需氧量＋自身氧化需氧量 之后折算成空气量 （2）按照去除的BOD5计算 好氧生物分解基本理论 第一节 微生物对有机物的分解作用 3阶段： 1）发酵细菌作用阶段（水解发酵阶段） 2）产醋酸细菌作用阶段（产氢、产乙酸阶段） 3）产甲烷阶段 4类群： 1）发酵细菌 2）产氢产乙酸细菌 3）同型产乙酸细菌群 4）产甲烷细菌 厌氧生物分解基本理论：3阶段4 类群理论 P195P235 三阶段4类群理论 1 发酵细菌作用阶段 碳水化合物 蛋白质 类脂 （1）原理： 胞外酶 单糖 氨基酸 脂肪酸 发酵 醇 低级脂肪酸 （2）参加的微生物： 发酵细菌群 梭菌属（Clostridium) 丁酸弧菌属（Butyrivibrio） 拟杆菌属（Bacteroides) 大多专性厌氧；适宜Ph4.5～8 （3）特性 第一节 微生物对有机物的分解作用 2 产乙酸细菌作用阶段 上阶段产物 （丙酸、丁酸、醇等） 醋酸、甲胺 CO2、H2 （1）原理 （2）参加的微生物 产氢产乙酸细菌群 同型产乙酸细菌群 互营单胞菌属 互营杆菌属 梭菌属 暗杆菌属 绝对厌氧菌或兼性厌氧菌； 适宜pH 4.5～8 三阶段4类群理论 （3）特性： 第一节 微生物对有机物的分解作用 3 产甲烷细菌作用阶段 （1）原理 H2、CO2、CH3COO CH3NH2、CH3OH CH4 （2）参加的微生物 产甲烷细菌群 产甲烷杆菌属 产甲烷短杆菌属 产甲烷球菌属 ▲严格厌氧菌 ▲中温菌对温度敏感 ▲ pH 适宜6.8~7.2 ▲增殖速率慢 三阶段4类群理论 （3）特性： 第一节 微生物对有机物的分解作用 厌氧消化三阶段四类群 废水中有机物 脂肪酸（丙酸、丁酸）、醇类 乙酸 H2 + CO2 发酵性细菌 Ⅰ 产氢产乙酸细菌 Ⅱ 同型产乙酸细菌 产甲烷细菌 CH4 Ⅲ 第一节 微生物对有机物的分解作用 三阶段4类群理论 二者相互依赖、相互制约。表现在： 1 不产甲烷细菌未产甲烷细菌提供生长和产甲烷所需的的基质。 不产甲烷细菌的产物氢、二氧化碳、乙酸提供给产甲烷细菌。产甲烷细菌为厌氧环境有机物分解食物链最后环节。 2 不产甲烷细菌为产甲烷细菌创造适宜的氧化还原条件。 厌氧发酵初期的加料等带入的空气中的氧被不产甲烷细菌的代谢，使发酵液的氧化还原电位不断下降，为产甲烷细菌提供生长条件。 不产甲烷细菌和产甲烷细菌群体间的关系 第一节 微生物对有机物的分解作用 3 不产甲烷细菌为产甲烷细菌清除有毒物质 苯环、氰化物可被不产甲烷细菌降解。 4 产甲烷细菌为不产甲烷细菌的生化反应解除反馈抑制 不产甲烷细菌的发酵产物可以抑制其本身的不断形成。 氢的积累抑制产氢细菌的产氢，酸的积累抑制产酸细菌的产酸。而产甲烷细菌可以利用氢、乙酸、二氧化碳等，解除反馈。 5 不产甲烷细菌和产甲烷细菌共同维持环境中适宜的pH值 不产甲烷菌分解糖等产生酸，降低pH 产甲烷菌分解酸