第八章 微生物环境材料-课件.ppt

第8章 微生物环境材料 深圳大学材料学院 葡萄球菌 乳酸杆菌 放线杆菌 炭疽杆菌 19世纪70年代，巴斯德开始研究炭疽病。 巴斯德的成就开创了人类战胜传染病的新世纪，拯救了无数的生命，奠定了今天已经成为重要科学领域的免疫学的基础。1885年，巴斯德第一次用同样的方法治好了被疯狗咬伤了的9岁男孩梅斯特。 　 1873年，巴斯德当选为法国医学科学院的院士，虽然他不是医生，连行医的资格都没有，但历史已经证明，巴斯德是最伟大的“医生”。 1996年巴斯德逝世100周年时，全世界微生物学和医学工作者举行了许多活动来纪念他，因为他的研究成果直到今天仍然在给人类带来巨大的幸福。 耗氧有机物概念 通过降解作用使有机物的构造趋于简单，分子量逐渐降低。 各种有机物都能被氧化，但被氧化的难易程度却有很大差别，这是由有机物本身的特性决定的。 有机物的氧化还原反应的判断 ： 对有机物凡加氧去氢的反应称为氧化，而加氢去氧的反应称为还原。 电子偏离碳原子的反应就是有机物的氧化,相反电子对移近碳原子的反应就是有机物的还原。 微生物在有机物生物化学反应中的作用 在有机物的生物化学反应中微生物起着决定性的作用，分解有机物的微生物主要是细菌，生物氧化作用有其特殊性，反应是在生物催化剂酶的作用下完成的。 （1）生化反应中的微生物------主要是细菌 异养细菌中的腐生菌在转化过程中起决定作用。 细菌对食物的摄取是以化合物透过细胞膜的方式实现的，对于复杂的有机物首先须经微生物(细菌)的体外分解变为小型简单化合物后才能通过细胞壁进入细菌体内，进一步发生分解反应，主要是氧化反应,并有能量的转化。 2.微生物的呼吸作用 微生物呼吸作用的实质： 基质→氧化了的基质 + 2H 2H + 受氢体→还原了的受氢体 呼吸作用需要有相应的受氢体来接收脱出的氢,反应才能最终完成。 以游离的O2作为活化氢的最终受氢体为有氧氧化。 如果以O2以外的化合物作为受氢体，反应在缺氧或无氧的条件下进行则称为无氧氧化。 耗氧有机物的生物化学分解 有机物生物化学分解基本反应可分为两大类。 （1）水解反应： （2）氧化反应 ： ①脱氢作用又可分两种。一种是从—CHOH—基团脱氢 ， 一种是从—CH2CH2—基团脱氢 ②脱羧作用:这是生物氧化中产生CO2的主要过程 总之碳水化合物、脂肪、蛋白质等有机物降解的共同规律都是首先在细胞体外发生水解,然后在细胞内部继续水解和氧化。降解的后期产物为各种有机酸,在有氧条件下,其最终产物是CO2、H2O和NO3-、SO42-等,在缺氧条件下进行反硝化、反硫化、甲烷发酵、酸性发酵等,其最终产物除CO2和H2O外,还有NH3、H2S、CH4、有机酸、醇等。 The End 8.2 微生物处理污水的材料与技术 在自然环境中，存在着大量微生物，它们具有氧化分解有机物并将其转化为无机物的能力。利用微生物来处理废水主要就是在人工创造的有利于微生物生命活动的环境中，使微生物大量繁殖，提高微生物氧化分解有机物的效率。它主要用于去除污水中溶解性和胶体性有机物，降低水中氮、磷等营养物的含量。生物处理方法分为好氧和厌氧两大类，分别利用好氧微生物和厌氧微生物分解有机物。 8.2.1污水处理中的微生物 在污水处理过程中，净化污水的微生物主要是细菌、真菌、藻类、原生动物和一些小型的后生动物等。微生物在繁衍和正常生活过程中，必须要有足够的能源、碳源和其他无机元素。其中碳是构成微生物的主要成分，碳的主要来源是二氧化碳和有机物。如果微生物由二氧化碳取得细胞碳，就称为自养型微生物；如果微生物利用有机碳进行细胞合成，则称为异养型微生物，在污水处理中主要是异养微生物在起着主要作用。微生物按其利用氧的情况。可分为好氧、厌氧和兼性氧三类。显然，好氧微生物只能在有氧的情况下起作用，而厌氧微生物只能在无氧情况下起作用。 (1)活性污泥法。 向生活污水中不断地注入空气，维持水中有足够的溶解氧，经过一段时间后，污水中就形成一种絮凝体。这种絮凝体是由大量繁殖的好氧微生物构成，易于沉淀分离，使污水得到澄清，这就是“活性污泥”。 (2)氧化塘法 氧化塘又称稳定塘或生物塘，是一种类似池塘的处理设备。氧化塘净化污水的过程和天然水体的自净过程很相近，污水在塘内经过长时间缓慢流动和停留，通过微生物，如：细菌、真菌、藻类和原生动物等的代谢活动，使有机物降解，水质得到净化。水中的溶解氧主要是由塘内生长的藻类通过光合作用和塘表面的复氧作用提供的。氧化塘可分为四类，即好氧氧化塘、兼性氧化塘、曝气氧化塘和厌氧塘。 8.2.2 好氧附着生物材料系统 好氧附着生物系统是使细菌等