第九章??水体的污染和废水生物处理中微生物的作用;§1废水中的污染物在微生物作用下的降解与转化;二、化合物分类;三、废水中的污染物
生活污水:碳水化合物、蛋白质和脂肪,这些有机物主要是由碳、氢、氧、氮、磷、硫等几种元素构成的。
工业废水:随工业性质的不同有很大差异,其中可能存在的有机物有碳水化合物、蛋白质、油脂、有机酸、醇类、醛类、酮类、酚类、胺类、腈、异腈等化合物。
;四、微生物分解有机物的一般途径;微生物分解有机物的总图式;五、物质的化学结构影响微生物降解转化;§2不含氮有机物质的分解;②半纤维素的转化
半纤维素是由各种五碳糖、六碳糖及糖醛酸组成的大分子;
微生物先分泌胞外酶将半纤维素水解为单糖和糖醛酸,然后才能用于细胞呼吸代谢作用;
半纤维素分解的简化(6-21);③木质素的转化
木质素由苯丙烷单元通过醚键和碳碳键连接并难以被酸水解的复杂的无定形高聚物;
木质素的微生物分解极为缓慢;
自然界中,能降解木质素的生物极少,真菌(白腐菌)起着主要作用;
国内外广泛筛选优良菌株研究其适宜降解条件,并应用于环境中难降解污染物(造纸废水、农药、染料等)的治理
关于降解木素的酶系与机制尚未完全弄清楚;;⑵淀粉的转化
纺织、印染等工业废水中含有淀粉;
淀粉在微生物作用下形成葡萄糖,可被微生物细胞所吸收(书P98);
参与的微生物主要有曲霉、根霉等霉菌。
⑶脂肪的转化
脂肪是脂肪酸和甘油所合成的酯;
脂肪的来源主要是动植物体,洗毛、肉类加工等工业废水和生活污水中都含有油脂,
脂肪的分解分两步:
第一步:脂肪甘油+脂肪酸
第二步:有氧:甘油、脂肪酸二氧化碳+水(或合成微生物的细胞物质)
缺氧:脂肪酸较简单的酸;⑷芳香族化合物的转化
炼焦、石油、煤气等工业废水中都存在酚类化合物;
对酚起作用的主要是细菌,在有氧情况下,可氧化酚成二氧化碳和水
其化学反应大致如下:
酚邻苯二酚中间物丁二酸醋酸二氧化碳+水
⑸烃类化合物的分解与转化
烷烃可被有关微生物降解,主要是甲烷假单胞菌、分枝杆菌???头孢菌、青霉等;
引起甲烷氧化的有甲烷极毛杆菌,可把甲烷氧化为二氧化碳和水;
烯烃被氧化的最终产物是二氧化碳和水。;⑹合成洗涤剂的分解
合成洗涤剂的基本成分是表面活性剂;
合成洗涤剂除表面活性剂外,尚含有多种辅助剂(三聚磷酸盐、硫酸钠、荧光增白剂、香料等);
ABS合成洗涤剂降解速度慢;
LAS合成洗涤剂降解速度快。;废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、腈化物、硝基化合物等。生活污水中所含的氮主要是以铵离子或尿素的形式存在的,化合氮中约有10%是复杂的有机化合物,包括蛋白质和氨基酸。
蛋白质不仅存在于生活污水中,也存在于多种工业废水中;尿素有时也存在于印染废水中。;一、氮的循环;二、蛋白质的转化;2、硝化作用
氨经过微生物作用氧化成亚硝酸,再进一步氧化成硝酸的过程;
亚硝化作用:硝化作用的第一阶段,氨被亚硝化细菌氧化成亚硝酸;
硝化作用:亚硝酸经硝化细菌作用,氧化为硝酸;
引起硝化作用的微生物:化能自养型细菌,从氧化NH3及HNO2中取得能量,以CO2为碳源进行生活,G-,不生芽胞的球状或短杆细菌;
亚硝化细菌、硝化细菌从上述化学氧化作用中获得能量以供生活,但它们对能量的利用率很低。;3、反硝化作用;尿素含氮47%,是人畜尿中的主要含氮有机物;
尿素的分解过程:先由尿素酶把尿素水解成碳氨酸,碳氨酸不稳定,易分解成氨与二氧化碳和水。
CO(NH2)2+2H2O(NH4)2CO3
(NH4)2CO32NH3+CO2+H2O
尿素细菌有球状和杆状两大类
;§4水中无机元素的转化;⑴铁化物的氧化和沉淀
低价铁化物氢氧化铁
⑵铁化物的还原与溶解
沉淀的铁化物Fe3+
高价铁低价铁(氧不足)
⑶有机铁化物的形成与溶解
溶解性的铁有机酸铁盐
;§5废水的好氧生物处理;;活性污泥法中的微生物
1、活性污泥生态学
活性污泥:多种多样的好养微生物和兼性厌氧微生物与废水中的颗粒交织凝结在一起,所形成的绒物或絮体。
特点:
A、有生物活性,能吸附氧化有机污染物;
B、沉降性能好;
C、含有99%