第四讲废水生物处理基础
李春杰
水体自净（好氧稳定塘）
自然条件下
好氧处理土壤自净（污水灌溉及渗滤）
活性污泥法（曝气池，氧化沟）
生物处理人工条件下
生物膜法（生物滤池及生物转盘）堆肥
自然条件下
厌氧处理厌氧稳定塘
人工条件下（化粪池，厌氧消化池及污泥床）
细菌的营养
光能营养ADP(二磷酸腺苷)+Pi（无机磷酸盐）—→ATP+H2O
光能自养菌：CO2为碳源；无机化合物（分子H2，还原性硫化物）为电子供体
光能异养菌：有机物为碳源，如光合细菌PSB（无氧不能合成色素）
化能营养：以氧化还原反应获得ATP
Bred+Aox→Box+Ared→ATP+H2O
化能自养菌：无机物为电子供体，如硝化菌（NH4+、NO2-
),硫磺细菌（H2S、S、S2O32-），铁细菌（亚铁无机化合
物），产甲烷菌和产乙酸菌（利用H2将CO2还原为乙酸或甲烷）
化能异养菌：有机物为电子供体，如各种需氧菌和
厌氧菌（硝酸盐还原菌和硫酸盐还原菌）
微生物的呼吸类型
?好氧呼吸和厌氧呼吸两大类
?好氧菌、厌氧菌和兼性菌
好氧呼吸：有分子氧（O2）参与的生物氧化，
反应的最终受氢体是分子氧。实质上是脱氢和氧活化相结合的过程，同时放出能量。
?首先底物中的氢被脱氢酶活化，并从底物中脱出交给辅酶（递氢体），同时放出电子，氧化酶利用底物放出的电子激活游离氧，活化氧和从底物中脱出的氢结合成水。
?异养型微生物、自养型微生物
以有机物为底物（电子供体），其终点产物为二
氧化碳、氨和水等无机物，同时放出能量。
有机废水的好氧生物处理，如活性污泥法、生物
膜法、污泥的好氧消化等都属于这种类型的呼吸。
C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+2817.3kJ
C11H29O7N+14O2+H+→11CO2+13H2O+NH4++能量
以无机物为底物（电子供体），其终点产物也是无机物，同时放出能量。
H2S+2O2→H2SO4+能量
造成大型合流污水沟道和污水沟道顶部腐蚀的原因
NH4++2O2→NO3-+2H++H2O+能量
生物脱氮工艺中的生物硝化过程
在无分子氧（O2）的情况下进行的生物氧化
厌氧微生物只有脱氢酶系统，没有氧化酶系统。
厌氧菌对氧很敏感，当有氧存在时，活化的氢和氧结合为过氧化氢，而厌氧菌缺乏分解过氧化氢的的酶，过氧化氢的积累对细胞发生毒害。
在呼吸过程中，底物中的氢被脱氢酶活化，从底物中脱下来的氢经辅酶传递给除氧以外的有机物或无机物，使其还原。
按最终的受氢体的不同，分为发酵和无氧呼吸。
指供氢体和受氢体都是有机化合物的生物氧化作
用，最终受氢体就是供氢体的分解产物（有机物）。
生物氧化作用不彻底，最终形成的还原性产物是比原来底物简单的有机物
在反应过程中，释放的自由能较少，故厌氧微生物在进行生命活动过程中，为了满足能量的需要，消耗的底物要比好氧微生物多。
以葡萄糖为例，说明发酵的反应过程
2CH3COCOOH→2CO2+2CH3CHO
4[H]+2CH3CHO→2CH3CH2OH
总反应式
C6H12O6→2CH3CH2OH+2CO2+92.0kJ
反硝化作用
C6H12O6+6H2O→6CO2+24[H]
总反应式
指以无机氧化物，如NO3-，NO2-，SO42-，
S2O32-，CO2等作为最终受氢体的生物氧化作用。
C6H12O6+4NO3-→6CO2+6H2O+2N2↑+1755.6hJ
同化合成
原生质
O2
微生物增殖部分
内源呼吸部分＋能
有机物
微生物异化分解
代谢产物＋能量
（CO2，H2O，NO3-，
SO42-，PO43－，NH3）
好氧生物处理是在有游离氧（分子氧）存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。
随水排走余能释放
有机物的好氧分解过程
好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间
较短，故处理构筑物容积较小。
处