10有害有机污染物的生物处理技术课件
合集下载
《环境生物技术》课件
01
微生物通过分解有机物，将复杂的有机物转化为简单的无机物
，为其他生物提供能量和养分。
转化能量
02
微生物在生态系统中扮演着生产者和消费者的角色，通过光合
作用或分解有机物获得能量，维持生态平衡。
净化环境
03
微生物可以降解和转化有毒有害物质，净化水体、土壤和空气
等环境介质。
微生物的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ解原理
酶促反应
微生物通过分泌酶来分解有机物，酶是一种具有高度选择性的生物 催化剂，能够加速有机物的分解。
技术瓶颈与挑战
技术应用范围有限
目前的环境生物技术主要集中在 某些特定领域，对于一些复杂的 环境问题，技术的适应性和效果 有待提高。
技术转化率低
尽管有一些环境生物技术的研究 成果，但这些成果在实际应用中 的转化率较低，难以实现大规模 应用。
缺乏系统性的解决
方案
针对环境问题的复杂性，需要提 供系统性的解决方案，而不仅仅 是单一的技术应用。
生物膜法
通过生物膜上的微生物降解废水中的 有机物，常见的有生物滤池、生物转 盘等。
厌氧生物处理
在无氧条件下，利用厌氧微生物将废 水中的有机物转化为甲烷和二氧化碳 等，实现废水的净化。
固体废物处理
总结词
利用生物技术对固体废物进行稳定化和减量化处理，减少对环境的危 害。
堆肥化
将有机固体废物堆放在一定条件下，利用微生物的作用将其转化为稳 定的腐殖质，实现废物的资源化利用。
通过显微观察和生理生化实验等方法 对分离得到的微生物进行鉴定和纯度 检测。
培养基的使用
根据分离的微生物种类和目的，选择 适合的培养基，以保证微生物的生长 和繁殖。
PART 03
现代环境生物技术PPT课件
现代环境生物技术
王建龙 文湘华 编著
环境工程教研室
谯
华
环境污染生物降解
夏北成 化学工业出版社
环境微生物工程
参 考 污染控制微生物 书 目 生物化学
微生物学microbiology
马文漪等 南京大学出版社 徐亚同等 化学工业出版社 王希成 清华大学出版社
J.Nicklin 科学出版社
基因与伦理
范冬萍等 羊城晚报出版社
DNA的双螺旋结构
世界首只克隆羊“多莉”
（二）意义
生物技术作为一个现代前沿学科领域，受到当今世界
各国的广泛关注，全球生物技术每年创造的产值约5000亿
一 、
美元，单项产品产值高达40亿美元，仅美国生物技术产值
达2240亿美元。 引
言
比如“三色”农业－绿色“露天农业” 、白色“工
厂农业”、蓝色“水生农业”。其中白色农业主要表示这
得到了影像，从而分辨出这种分子的维度、角度和形状； 引 她发现DNA是螺旋结构，至少两股，其化学“信息”面 言 向进里面。
1973：第一个成功的克隆转化实验，第一个有目的的 基因重组实验，是现代生物技术的标志。
1997：英培育出世界上第一例体细胞克隆动物“多莉” 羊，2003年2月14日去世。
1998：日本培育出体细胞克隆动物8头牛犊。
美国于2003年3月5日启动了牛基因组测序工程，将 言 能够改进牛奶和牛肉制品的质量以及提高食品的安全系
数。诸如此类，将为人类开创美好的明天。
一种新的软件MyGrid将加快人类基因组解读，而且 它还可以自动找到与该研究有关的信息，搜索基因和蛋 白质数据、调节网络和任何其它相关信息。
（一）定义
生物技术：以现代生命科学为基础，结合先进的工
王建龙 文湘华 编著
环境工程教研室
谯
华
环境污染生物降解
夏北成 化学工业出版社
环境微生物工程
参 考 污染控制微生物 书 目 生物化学
微生物学microbiology
马文漪等 南京大学出版社 徐亚同等 化学工业出版社 王希成 清华大学出版社
J.Nicklin 科学出版社
基因与伦理
范冬萍等 羊城晚报出版社
DNA的双螺旋结构
世界首只克隆羊“多莉”
（二）意义
生物技术作为一个现代前沿学科领域，受到当今世界
各国的广泛关注，全球生物技术每年创造的产值约5000亿
一 、
美元，单项产品产值高达40亿美元，仅美国生物技术产值
达2240亿美元。 引
言
比如“三色”农业－绿色“露天农业” 、白色“工
厂农业”、蓝色“水生农业”。其中白色农业主要表示这
得到了影像，从而分辨出这种分子的维度、角度和形状； 引 她发现DNA是螺旋结构，至少两股，其化学“信息”面 言 向进里面。
1973：第一个成功的克隆转化实验，第一个有目的的 基因重组实验，是现代生物技术的标志。
1997：英培育出世界上第一例体细胞克隆动物“多莉” 羊，2003年2月14日去世。
1998：日本培育出体细胞克隆动物8头牛犊。
美国于2003年3月5日启动了牛基因组测序工程，将 言 能够改进牛奶和牛肉制品的质量以及提高食品的安全系
数。诸如此类，将为人类开创美好的明天。
一种新的软件MyGrid将加快人类基因组解读，而且 它还可以自动找到与该研究有关的信息，搜索基因和蛋 白质数据、调节网络和任何其它相关信息。
（一）定义
生物技术：以现代生命科学为基础，结合先进的工
《有害物质基础知识》课件
持久性有机污染物
持久性有机污染物是指能够在环 境中持久存在并远距离传输的有
机有毒有害物质。
持久性有机污染物具有致癌、致 畸、致突变等危害，对人类和生
态系统健康造成长期影响。
持久性有机污染物的来源包括工 业生产、农业使用、城市垃圾等
。
致癌物质
致癌物质是指具有引 发癌症作用的物质， 包括化学致癌物和物 理致癌物。
《有害物质基础知识》 ppt课件
CONTENTS 目录
• 有害物质概述 • 有害物质的常见种类 • 有害物质的控制与处理 • 有害物质的管理与预防措施
CHAPTER 01
有害物质概述
有害物质的定义与分类
总结词
明确阐述有害物质的定义，并根据其性质和危害程度进行分类。
详细描述
有害物质是指能够对人类健康和生态环境造成危害的物质。根据其性质和危害 程度，有害物质可以分为重金属、有机污染物、放射性物质等几大类。
各国政府制定相关法律法规，规 范企业生产过程中有害物质的使 用、处理和排放，确保符合环保 要求。
有害物质处理技术与方法
01
02
03
物理处理法
通过物理手段如过滤、吸 附、沉淀等，将有害物质 从废水中分离出来。
化学处理法
利用化学反应将有害物质 转化为无害或低毒性的物 质，如氧化、还原、中和 等。
生物处理法
利用微生物的代谢作用将 有害物质转化为无害或低 毒性的物质，如活性污泥 法、生物膜法等。
有害物质的环境监测与评估
环境监测
通过采样和检测手段，监测环境中各 类有害物质的浓度和分布情况，了解 其对环境和人体健康的影响。
评估方法
根据监测数据和相关标准，评估环境 中有害物质的污染程度，提出相应的 治理措施和方案。
环境生物学第五章课件(1)
污水处理方法
物理法：沉淀法、过滤法、离心分离法、浮选法、吸附法、 萃取法、吹脱法、蒸发结晶法、反渗透法
化学法：化学凝聚法、中和法、氧化还原法、离子交换法 物化法：电解法、电渗析法 生物法：好氧法、厌氧法等
大气污染物净化方法
气溶胶状态污染物的控制方法 重力沉降 旋风除尘 静电除尘 过滤式除尘
N、 NO3－－N。
常用水质测定指标
总氮：包括有机氮和无机氮化合物的测定。 凯氏氮：指以凯氏法测得的氮量，包括了氨氮和在此条件下
能被转化为铵盐的而测定的有机氮化合物。此类有机氮化合 物主要指蛋白质、氨基酸、核酸、尿素以及氮为负三价的有 机氮化合物，由于一般水中存在的有机氮化合物多为这些， 故，在测定凯氏氮和氨氮之后，两者的差值即有机氮。 氨氮 亚硝酸盐氮 硝酸盐氮
气体状态污染物的吸附与净化 气体吸收法 气体吸附法
大气污染物的生物净化方法 生物吸收法 生物洗涤法 生物过滤法
固体废弃物的处理方法
工业废弃物 物理与化学法：覆盖法、化学反应剂法 生物法：栽种永久性植物
城市垃圾 填埋法 堆肥法 制取沼气 焚烧法
BOD曲线
BOD曲线的七个阶段：
废水生物处理实际是水体的自净原理在水污染治理中 的应用，即模拟天然水体自净作用的生物过程。在特 定构筑物中人工创造适宜条件，充分发挥微生物的作 用以高速度、高效率净化污水，通过微生物代谢产生 的酶来降解转化有机物，将有机物最终转化为无害的 二氧化碳和水，从而使废水得到净化。
环境因素
温度 酸碱度 营养 氧 底物浓度
微生物分解有机物的作用
微生物分解有机物的作用可总括成如下图式：
微生物
复杂有机物
简单有机物
Hale Waihona Puke 胞外酶需氧微生物胞内酶
物理法：沉淀法、过滤法、离心分离法、浮选法、吸附法、 萃取法、吹脱法、蒸发结晶法、反渗透法
化学法：化学凝聚法、中和法、氧化还原法、离子交换法 物化法：电解法、电渗析法 生物法：好氧法、厌氧法等
大气污染物净化方法
气溶胶状态污染物的控制方法 重力沉降 旋风除尘 静电除尘 过滤式除尘
N、 NO3－－N。
常用水质测定指标
总氮：包括有机氮和无机氮化合物的测定。 凯氏氮：指以凯氏法测得的氮量，包括了氨氮和在此条件下
能被转化为铵盐的而测定的有机氮化合物。此类有机氮化合 物主要指蛋白质、氨基酸、核酸、尿素以及氮为负三价的有 机氮化合物，由于一般水中存在的有机氮化合物多为这些， 故，在测定凯氏氮和氨氮之后，两者的差值即有机氮。 氨氮 亚硝酸盐氮 硝酸盐氮
气体状态污染物的吸附与净化 气体吸收法 气体吸附法
大气污染物的生物净化方法 生物吸收法 生物洗涤法 生物过滤法
固体废弃物的处理方法
工业废弃物 物理与化学法：覆盖法、化学反应剂法 生物法：栽种永久性植物
城市垃圾 填埋法 堆肥法 制取沼气 焚烧法
BOD曲线
BOD曲线的七个阶段：
废水生物处理实际是水体的自净原理在水污染治理中 的应用，即模拟天然水体自净作用的生物过程。在特 定构筑物中人工创造适宜条件，充分发挥微生物的作 用以高速度、高效率净化污水，通过微生物代谢产生 的酶来降解转化有机物，将有机物最终转化为无害的 二氧化碳和水，从而使废水得到净化。
环境因素
温度 酸碱度 营养 氧 底物浓度
微生物分解有机物的作用
微生物分解有机物的作用可总括成如下图式：
微生物
复杂有机物
简单有机物
Hale Waihona Puke 胞外酶需氧微生物胞内酶
大气污染的生物处理技术
生物滤池适用于处理硫化物、氮氧化物、挥发性 有机物等污染物，尤其在去除恶臭气体方面效果 显著。
生物滤池的优点在于处理效率高、能耗低、操作 简单、对低浓度污染物处理效果好等。
生物滤池的缺点在于占地面积较大，需要定期更 换滤料，且对温度和湿度等环境因素较为敏感。
生物滴滤塔
生物滴滤塔是一种类似于生物滤池的生物处理技术， 其原理是利用微生物在填料表面形成生物膜，通过生
生物处理技术通常需要在较大的空间 内进行，因此需要占用较多的土地资 源，对于空间有限的地区存在一定的 限制。
处理效率受环境影响
生物处理技术的效率受到环境因素的 影响较大，如温度、湿度、pH值等， 需要在适宜的环境条件下才能发挥最 佳效果。
未来发展方向
1 2
联合处理技术
将生物处理技术与物理、化学等其他处理技术相 结合，形成联合处理方法，以提高处理效率。
大气污染对气候变化的影响
大气污染物如温室气体排放导致全球气候变暖，引发极端天气事件。
生物处理技术的优势
01
02
03
环保可持续性
生物处理技术利用微生物 降解污染物，是一种环境 友好型的处理方式。
高效性
生物处理技术能够快速降 解多种污染物，处理效率 高。
成本较低
生物处理技术通常运行成 本较低，适用于大规模处 理。
生物处理技术可以针对不同类型的大气污染物，如颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等， 进行有效的处理，有助于减少对人类健康和生态环境的危害。
生物处理技术具有较低的运行成本和环境影响，可以与传统的物理、化学处理技术 相结合，形成综合治理方案，提高大气污染治理的效率和效果。
对未来研究和应用的建议
加强生物处理技术的工程应用研究，将研究成 果转化为实际应用，推动大气污染治理的产业
生物滤池的优点在于处理效率高、能耗低、操作 简单、对低浓度污染物处理效果好等。
生物滤池的缺点在于占地面积较大，需要定期更 换滤料，且对温度和湿度等环境因素较为敏感。
生物滴滤塔
生物滴滤塔是一种类似于生物滤池的生物处理技术， 其原理是利用微生物在填料表面形成生物膜，通过生
生物处理技术通常需要在较大的空间 内进行，因此需要占用较多的土地资 源，对于空间有限的地区存在一定的 限制。
处理效率受环境影响
生物处理技术的效率受到环境因素的 影响较大，如温度、湿度、pH值等， 需要在适宜的环境条件下才能发挥最 佳效果。
未来发展方向
1 2
联合处理技术
将生物处理技术与物理、化学等其他处理技术相 结合，形成联合处理方法，以提高处理效率。
大气污染对气候变化的影响
大气污染物如温室气体排放导致全球气候变暖，引发极端天气事件。
生物处理技术的优势
01
02
03
环保可持续性
生物处理技术利用微生物 降解污染物，是一种环境 友好型的处理方式。
高效性
生物处理技术能够快速降 解多种污染物，处理效率 高。
成本较低
生物处理技术通常运行成 本较低，适用于大规模处 理。
生物处理技术可以针对不同类型的大气污染物，如颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等， 进行有效的处理，有助于减少对人类健康和生态环境的危害。
生物处理技术具有较低的运行成本和环境影响，可以与传统的物理、化学处理技术 相结合，形成综合治理方案，提高大气污染治理的效率和效果。
对未来研究和应用的建议
加强生物处理技术的工程应用研究，将研究成 果转化为实际应用，推动大气污染治理的产业
中农大环境微生物学课件第10章 废水好氧生物处理
回流
活性污泥法、
用
污泥
脱水、稳定 和处置
生物膜法
生物处理的优点
生物处理同物理、化学和天然处理系统相比有许多优点： 效率高, 每天每方米的曝气池可使1~2公斤有机物矿化。 效果好, 去除BOD5 80~90％，COD60~70％。 适用范围广, 适用于多种废水。 成本低、运行费用小。 处理量大、方法成熟。目前大型废水处理厂几乎都是
第10章 废水好氧生物处理
第一节 概述 √ 第二节 活性污泥法 √
第三节 生物膜法
第四节 稳定塘法
第五节 光合细菌处理污水
第一节 概述
一、污水处理的过程 二、生物处理的优点和基本类型 三、生物处理的作用机理
污水处理的过程
去除粗砂粒、大的固 体物，漂浮物和油污
通过重力将可沉淀 的悬浮固体去除
(细胞)
(维持能)
好氧处理原理
矿化
呼吸 分解
CO2, H2OBiblioteka SO4 , PO4, +
能量
NO3
大分子有 胞外酶 小分子 进入菌体
机颗粒
有机物
吸附、水解
吸收
内 供能 源
呼
吸
合
成 细胞物质
污泥积累
残留不可 降解部分
生物处理原理
微生物区系 碳源＋能源＋末端电子受体＋营养物质———→
（O2, CO2, NO3）
表示污泥的生物量。
MLSS指每升混合液所含污泥的干重，MLVSS指上述干 污泥经600℃高温灼烧后所失去的重量，均用g／L表示，后 者更能准确反映微生物生物量。
在特定情况下, MLVSS／MLVSS值比较固定，如生活污 水 在 0 . 7 左 右 。 一 般 城 市 污 水 处 理 ， 通 常 使 MLSS 保 持 在 2.0~3.0g／L的范围，高浓度工业废水处理可达3.0~5.0g／L。
厌氧生物处理ppt
微生物种群的影响
厌氧生物处理中的微生物种群是影响 处理效果的重要因素之一。厌氧生物 处理中的微生物种群包括产酸菌、产 甲烷菌等，这些微生物在适宜的环境 条件下协同作用，完成有机物的分解 和沼气的生成。
VS
微生物种群的影响因素包括温度、 pH值、有机负荷率、营养物质等。 在实际操作中，需要控制这些因素， 以保证微生物种群的适宜生长和代谢， 从而提高厌氧生物处理的效果。同时， 还需要注意防止有毒物质的进入，以 避免对微生物种群产生不利影响。
厌氧消化阶段
酸化反应
在厌氧条件下，废水中的复杂有机物被厌氧微生物转化为挥发性 脂肪酸等易降解物质。
产氢产乙酸反应
部分有机物被转化为氢气和乙酸，为甲烷菌提供营养物质。
甲烷化反应
甲烷菌将氢气和乙酸转化为甲烷气体，释放能量并合成细胞物质。
后处理阶段
沉淀
去除经过厌氧处理后废水中的悬浮物和生物污泥。
过滤
通过砂滤池、活性炭过滤等手段进一步去除废水 中的微量有机物、重金属等有害物质。
它通过厌氧微生物的代谢作用，将有 机物转化为甲烷、二氧化碳等无机物。
厌氧生物处理和醇类物质。
产氢产乙酸阶段
02
小分子有机物进一步转化为乙酸和氢气。
甲烷化阶段
03
乙酸和氢气被转化为甲烷。
厌氧生物处理的应用领域
01
废水处理
厌氧生物处理广泛应用于城市污 水、工业废水、高浓度有机废水 等处理领域。
厌氧活性污泥法
厌氧活性污泥法是一种利用活性污泥去除废水中的有机物 和氮、磷等营养物质的技术。
厌氧活性污泥法的原理是利用活性污泥中的微生物将废水 中的有机物转化为沼气和二氧化碳，同时将氮、磷等营养 物质转化为细胞物质或沉淀物。
生物预处理技术.ppt
生物预处理技术
滤料的工作高度即滤床高度跟滤料种类和性质有 密切关系。传统的滤料如碎石、煤渣等由于孔隙 率低，堆积太高会影响滤池的通风；传统滤料的 另一个缺点是比重大，堆积太高会使基础结构和 排水系统变形，所以普通滤池的滤床高度在2m左 右。而新型塑料滤料由于易通风、重量轻，滤床 的工作高度可以达到5m以上。如塔式生物滤池的 工作高度可以达到10m。
生物预处理技术
生物膜法的典型流程
流程中的生物器可以是生物滤池、生物转盘、曝气生物滤 池或厌氧生物滤池。前三种用于需氧生物处理过程，后一 种用于厌氧过程。最早出现的生物膜法生物器是间歇砂滤 池和接触滤池（满盛碎块的水池）。它们的运行都是间歇 的，过滤-休闲或充水-接触-放水-休闲，构成一个工作周 期。接着就出现了连续运行的生物滤池。新型塑料问世后， 又有了新的发展。
微污染水源水的生物处理形式大致可归纳为以 下几种类型：生物接触氧化法、悬浮填料生物流 化床、生物转盘、曝气生物滤池和生物活性炭法 等。
生物预处理技术
生物膜法 生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的
微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。 生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、 真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其 附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料 向外可分为厌气层、好气层、附着水层、运动水 层。
生物预处理技术
主讲人：
主要内容
1
生物预处理简介
2
生物膜法
3
饮用水中生物预处理的 应用
生物预处理技术
预处理
通常是指在常规处理工艺前面，采用适当物理、化 学或生物的处理方法，将水中的污染物进行初级去 除，同时可以使常规处理更好地发挥作用，减轻常 规处理和深度处理的负担，从而改善和提高饮用水 水质。预处理技术主要分为吸附预处理技术、化学 氧化预处理技术和生物预处理技术，近年来生物预 处理技术发展较为迅速。
污染土壤的生物修复PPT课件
• 动物修复技术主要包括蚯蚓养殖和线虫控制两种方式。蚯蚓养殖是指利用蚯蚓 来改善土壤结构、提高土壤肥力，从而达到净化土壤的目的；线虫控制是指利 用一些寄生线虫来控制土壤中的病原微生物，从而减少其对土壤的危害。
• 动物修复技术的优点包括改善土壤结构、提高土壤肥力等。但动物修复技术的 缺点是处理周期较长，且对某些重金属污染土壤的处理效果不佳。
技术成熟度
某些生物修复技术仍处于 研究阶段，技术成熟度有 待提高。
影响因素多
生物修复效果受到多种因 素的影响，如污染物特性、 土壤条件、气候条件等。
03 生物修复技术应用
微生物修复技术
微生物修复技术是指利用微生物的生命代谢活动 来减少土壤环境中有毒有害物质的浓度，从而使 土壤环境得到净化和修复的过程。
政府应加大对生物修复技术的政策支 持和资金投入，促进技术的研发和应 用。
建立评价体系
建立生物修复技术的评价体系，制定 相关标准和方法，规范技术的实际应 用。
国际合作与交流
加强国际合作与交流，引进国外先进 技术和管理经验，提高我国生物修复 技术的整体水平。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
微生物修复技术的优点包括处理效果好、适用范 围广、对环境影响小等。但微生物修复技术的缺 点是处理周期较长，且对某些重金属污染土壤的 处理效果不佳。
微生物修复技术主要包括原位修复和异位修复两 种方式。原位修复是在污染场地就地处理，而异 位修复是将污染土壤转运至集中处理场地进行修 复。
微生物修复技术适用于有机物污染、重金属污染 和农药污染等多种类型的土壤修复。其中，有机 物污染土壤的微生物修复技术应用最为广泛。
利用土壤动物（如蚯蚓）对污染物 的抗性和净化能力，实现污染土壤 的治理和生态修复。
• 动物修复技术的优点包括改善土壤结构、提高土壤肥力等。但动物修复技术的 缺点是处理周期较长，且对某些重金属污染土壤的处理效果不佳。
技术成熟度
某些生物修复技术仍处于 研究阶段，技术成熟度有 待提高。
影响因素多
生物修复效果受到多种因 素的影响，如污染物特性、 土壤条件、气候条件等。
03 生物修复技术应用
微生物修复技术
微生物修复技术是指利用微生物的生命代谢活动 来减少土壤环境中有毒有害物质的浓度，从而使 土壤环境得到净化和修复的过程。
政府应加大对生物修复技术的政策支 持和资金投入，促进技术的研发和应 用。
建立评价体系
建立生物修复技术的评价体系，制定 相关标准和方法，规范技术的实际应 用。
国际合作与交流
加强国际合作与交流，引进国外先进 技术和管理经验，提高我国生物修复 技术的整体水平。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
微生物修复技术的优点包括处理效果好、适用范 围广、对环境影响小等。但微生物修复技术的缺 点是处理周期较长，且对某些重金属污染土壤的 处理效果不佳。
微生物修复技术主要包括原位修复和异位修复两 种方式。原位修复是在污染场地就地处理，而异 位修复是将污染土壤转运至集中处理场地进行修 复。
微生物修复技术适用于有机物污染、重金属污染 和农药污染等多种类型的土壤修复。其中，有机 物污染土壤的微生物修复技术应用最为广泛。
利用土壤动物（如蚯蚓）对污染物 的抗性和净化能力，实现污染土壤 的治理和生态修复。
第六章污染治理生物技术ppt课件
2.厌氧生物处理的基本原理
厌氧生物处理是在无氧条件下，利用多 种厌氧微生物的代谢活动，将有机物转化为 无机物和少量细胞物质的过程。
（1）厌氧生物分解有机物的过程
图6-4 有机物厌氧分解过程
■ 水解阶段
复杂有机物首先在发酵性细菌产生的胞外 酶的作用下分解为溶解性的小分子有机物。 该过程通常比较缓慢，是复杂有机物厌氧降 解的限速阶段。
（1）有机物的降解
图6-2 有机物好氧生物降解的一般途径
（2）微生物的增殖
图6-3 静态培养微生物生长曲线
（3）溶解氧的提供 溶解氧是影响好氧生物处理过程的重要因
素。
充足的溶解氧供应有利于好氧生物降解过 程的顺利进行。
溶解氧的需求量与微生物的代谢过程密切 相关。
在不同的好氧生物处理过程和工艺中，溶 解氧的提供方式也不同。
6. 由于能作用于多种合成化合物的细菌或 真菌种群或生物量起始浓度较低，环境条 件必须适合具有活性潜物活性 2.目标化合物特征 3.环境因素 （1）营养 （2）温度 （3）pH （4）氧
第二节 固体废弃物生物处理 及处置技术
一、概述
1. 概念 固体废弃物是指在社会生产、流通、消费 等一系列过程中产生的一般不再具有进一 步使用价值而被丢弃的以固态和泥状存在 的物质。
第一节 生物处理技术概述
一、生物处理的基本原理
生物处理的主体是微生物。 有机物的转化广义上可以定义为两种：
矿化和共代谢
矿化是将有机物完全无机化的过程， 是与微生物生长包括分解代谢与合成代谢 过程相关的过程。
共代谢通常是由非专一性酶促反应完 成的，不导致细胞质量或能量的增加,使有 机物得到修饰和转化，但不能使其分子完 全分解。
图6-6 固体废弃物中聚合物的代谢
10环境生物技术 第四章 废水生物处理技术 第二节 废水非生物处理技术简介
第四章废水生物处理技术第二节废水非生物处理技术简介4.2.1 物理处理方法4.2.2 化学处理技术4.2.3 物理化学处理技术4.2.1 物理处理方法4.2.1.1 隔栅和筛网一、格栅的作用及种类位置：所有处理设备最前面如：水渠道的进口处进水泵站集水口的进口处人工清除格栅适用于中小型处理厂，或废水中被截流物的量较少时机械清除格栅二、筛网作用⏹去除微小残渣、纤维、浮渣、藻类、纸浆⏹防止缠住水泵叶轮⏹防止堵塞生物滤池中的填料⏹防止步水器喷嘴的堵塞⏹防止入海入河口水堵塞鱼腮类型⏹无定型产品，可自己设计试验，适用于小水量、低浓度悬浮液。
效果相当于初沉池。
4.2.1.2 沉淀沉淀处理工艺的四种用法沉砂池：用以去除污水中的无机性易沉物初次沉淀池：较经济的去除悬浮有机物，减轻后续生物处理构筑物的有机负荷二次沉淀池：用来分离生物处理工艺中产生的生物膜、活性污泥等，使处理后的水得以澄清。
污泥浓缩池：将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩，以减小体积，降低后续构筑物的尺寸及处理费用等一、沉沙池作用去除沙子、煤渣、果核保护水泵、管道不受磨损提高后续污泥的肥力位置泵站、沉淀池之前类型平流式竖流式曝气式1、平流式沉沙池设计参数⏹污水在池内的最大流速为0.3m/s,最小流速为0.15m/s;⏹最大流量时，污水在池内的停留时间不少于30s,一般为30~60s;⏹有效水深应不大于1.2m,一般采用0.25‾1.0m,池宽不小于0.6m；⏹池底坡度一般为0.01‾0.02,当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求，考虑池底形状。
2、曝气沉砂池作用⏹预曝气、脱臭、防厌氧分解、除泡⏹加速污水中油类的分离作用⏹沉砂中含有有机物少，低于5%，不含发臭腐败，提高u，去除率高。
曝气沉砂池的工作原理污水在池中存在着两种运动形式，其一为水平流动（一般流速0.1m/s），同时在池的横断面上产生旋转流动（旋转流速0.4m/s ），整个池内水流产生螺旋状前进的流动形式。
10有害有机污染物的生物处理技术精品PPT课件
• 嗜热微生物菌群能够在含环己烷的限制性无机培养基 中生长，但其单个菌属则不能生长，它需要来自外部 的有机生长因子
5
Founded in 1895
去除生长抑制产物
• 以甲烷生产单细胞蛋白的微生物中分离得到4种微生 物组成的群落
• 甲醇只有在被群落中的生丝微菌属消耗后，才不会对 同化甲烷的假单胞菌起抑制作用
• 一个从除草剂茅草枯上分离得到的多成员微生物群落， 其对茅草枯的降解速率比单个降解速率之和还高20%
• 节杆菌属与链霉菌协同降解土壤中杀虫剂二嗪农，两 种微生物单独存在时均不能以二嗪农为唯一碳源进行 生长
8
Founded in 1895
• 从降解表面活性剂LAS（线性烷基苯磺酸盐）的活性 污泥中富集得到的微生物群落由恶臭假单胞菌、产碱 假单胞菌、球型节杆菌和粘质沙雷氏菌四种微生物组 成，当两个成员或所有成员存在时，LAS的降解和开 环速度远高于单个菌种单独存在；只有四种菌都存在 时才能形成菌胶团，可吸附化合物并促进化合物与降 解微生物之间的接触
• 该群落中的其余两个成员是黄杆菌属和不动杆菌属 • 与硫酸盐还原及硫化物氧化有关的一个重要群落也具
有产物抑制的排出作用
6
Founded in 1895
改善单个微生物的基本生长参数（条件）
• 从苔黑酚（3,5-二羟基甲苯）中富集得到的一个由3 种微生物组成的群落
• 包括降解苔黑酚的一株假单胞菌，和两株短杆菌属和 短小杆菌属
• 它们只有在假单胞菌作为初级降解者存在时才能在苔 黑酚上生长
7
Founded in 1895
对底物协调利用
• 建立在联合或协同代谢降解基础上，其群落微生物成 员不具备单独转化或降解有毒化合物的能力，而它们 结合成的群落却能将化合物彻底矿化，其原因可能是 单独菌种不具备一整套完整的有害化合物的降解酶系 或基因成分
5
Founded in 1895
去除生长抑制产物
• 以甲烷生产单细胞蛋白的微生物中分离得到4种微生 物组成的群落
• 甲醇只有在被群落中的生丝微菌属消耗后，才不会对 同化甲烷的假单胞菌起抑制作用
• 一个从除草剂茅草枯上分离得到的多成员微生物群落， 其对茅草枯的降解速率比单个降解速率之和还高20%
• 节杆菌属与链霉菌协同降解土壤中杀虫剂二嗪农，两 种微生物单独存在时均不能以二嗪农为唯一碳源进行 生长
8
Founded in 1895
• 从降解表面活性剂LAS（线性烷基苯磺酸盐）的活性 污泥中富集得到的微生物群落由恶臭假单胞菌、产碱 假单胞菌、球型节杆菌和粘质沙雷氏菌四种微生物组 成，当两个成员或所有成员存在时，LAS的降解和开 环速度远高于单个菌种单独存在；只有四种菌都存在 时才能形成菌胶团，可吸附化合物并促进化合物与降 解微生物之间的接触
• 该群落中的其余两个成员是黄杆菌属和不动杆菌属 • 与硫酸盐还原及硫化物氧化有关的一个重要群落也具
有产物抑制的排出作用
6
Founded in 1895
改善单个微生物的基本生长参数（条件）
• 从苔黑酚（3,5-二羟基甲苯）中富集得到的一个由3 种微生物组成的群落
• 包括降解苔黑酚的一株假单胞菌，和两株短杆菌属和 短小杆菌属
• 它们只有在假单胞菌作为初级降解者存在时才能在苔 黑酚上生长
7
Founded in 1895
对底物协调利用
• 建立在联合或协同代谢降解基础上，其群落微生物成 员不具备单独转化或降解有毒化合物的能力，而它们 结合成的群落却能将化合物彻底矿化，其原因可能是 单独菌种不具备一整套完整的有害化合物的降解酶系 或基因成分
10废水生物处理原理
2．对营养物的需求量少 好 氧 方 法 BOD：N：P=100：5：1， 而 厌 氧 方 法 为 （350~500）：5：1，相比而言对N、P的需求要小的多，因此 厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐。 4．产生的污泥量少，运行费用低 ? 繁殖慢；不需要曝气 基于这些优点，厌氧处理在食品、酿造、制糖等工业中得到了 广泛的应用。但厌氧处理也存在缺点
1.活性污泥法处理废水
基本流程
活性污泥生物相：有细菌、真菌、原生动物和后生动物等 . 细菌是主要的有机废物去除者，数量为108~109个/ml ，原 生动物有鞭毛虫、根足虫、纤毛虫、吸管虫等，常出现丝 状菌，如球衣菌、白硫菌、丝硫菌等，但过多时可引发污 泥膨胀，影响沉淀，降低效果。
曝气池
动胶菌属
二、厌氧法的缺点
提问：？ 1．出水的有机物浓度高于好氧处理；
发酵分解有机物不完全；
2．对温度变化较为敏感；
工业中需要设置进水的控温装置，37℃。
3．厌氧微生物对有毒物质较为敏感；
但经过毒物驯化处理的厌氧菌对毒物的耐受力常常会极大地提高。
4. 初次启动过程缓慢,处理时间长
好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要7天就可以培育成功， 而厌氧处理体系的活性污泥或生物膜一般需要8~12周才可以培育成功
控制活性污泥丝状膨胀的对策
基于上述原理如何预防污泥膨胀
1.设调节池(及事故池)控制高负荷（BOD、毒物）冲击 2.控制溶解氧 溶解氧浓度必须控制在3～4mg/L。 3.调节废水的营养配比 尽量逼近BOD5与N和P的比例BOD5：N：P＝100：5：1。 补N——尿素 补P——磷酸钠
原生动物及微型后生动物
5．处理过程中产生臭气和有色物质
提问：是什么？
臭气主要是形成的具有臭味的硫化氢气体以及硫醇、氨气、有机酸等 的臭气。同时硫化氢还会与水中的铁离子等金属离子反应形成黑色的 硫化物沉淀，使处理后的废水颜色较深，需要添加后处理设施，进一 步脱色脱臭。
最新土壤农药污染的现状与生物修复ppt课件
➢ 通过大量的研究发现，由于无机矿物具有较强的极性，矿 物与水分子之间强烈的极性作用，使得极性小的有机物分 子很难与土壤矿物发生作用，它们对有机农药的吸附量几 乎是微不足道的。由于有机农药分子大部分属于非极性分 子，因而有机农药对有机质(腐殖酸)具有很大的亲和性。
➢ 徐瑞薇等研究 MET(多效唑)在土壤中淋溶时也发现：在土 柱中淋溶快慢和持留主要与土壤中沙粒含量和有机质含量 有关，在沙粒含量低、有机质含量高的土壤中淋溶慢，反 之则快。其他学者也得出了相似的结论 。
➢ 土壤理化性质是影响有机农药在土壤中的扩散的 重要因素，如矿物组成、有机质含量、密实度、 水分含量和温度等。
➢ Elbert. A.等曾报道，基拉粉砂壤土的密实度由 1.00 g/cm 增加到1.55 g/cm 时，林丹的显著扩散 系数由16.5 mm /周减低到 7.5 mm /周。郑和辉等 研究乙草胺和丁草胺在土壤中的移动性发现，乙 草胺在土壤中的移动性与土壤质地有关，土壤吸 附能力越强，越不易移动。单正军等研究三种农 药在土壤中的移动性发现拉索在砂土柱中渗出的 农药量占加入量的1.84%，砂壤土中为0.4%,粘壤 土和粘土中无渗出。土壤质地影响水分在土壤中 的移动性和对农药的吸附能力，土壤越粘重，其 表面能越大，相应农药的吸附能力亦增强。
➢ ③影响环境。
➢ 土壤是一个开放系统，与周围环境因子形 成密切的联系，土壤受到农药污染必然会 引起环境连锁变化。土壤农药污染会因降 雨形成的径 (渗)流而污染水体，导致水生生 物罹难,或以挥 (蒸 )发形式弥漫于大气中， 使陆生生物受害。
➢ ④影响人体健康。
➢ 农药对人体健康的危害较大，会干扰信息 传递，破坏体内酶系和免疫系统，阻碍器 官正常功能的发挥，可对生殖系统产生不 良影响，导致胎儿畸形。
➢ 徐瑞薇等研究 MET(多效唑)在土壤中淋溶时也发现：在土 柱中淋溶快慢和持留主要与土壤中沙粒含量和有机质含量 有关，在沙粒含量低、有机质含量高的土壤中淋溶慢，反 之则快。其他学者也得出了相似的结论 。
➢ 土壤理化性质是影响有机农药在土壤中的扩散的 重要因素，如矿物组成、有机质含量、密实度、 水分含量和温度等。
➢ Elbert. A.等曾报道，基拉粉砂壤土的密实度由 1.00 g/cm 增加到1.55 g/cm 时，林丹的显著扩散 系数由16.5 mm /周减低到 7.5 mm /周。郑和辉等 研究乙草胺和丁草胺在土壤中的移动性发现，乙 草胺在土壤中的移动性与土壤质地有关，土壤吸 附能力越强，越不易移动。单正军等研究三种农 药在土壤中的移动性发现拉索在砂土柱中渗出的 农药量占加入量的1.84%，砂壤土中为0.4%,粘壤 土和粘土中无渗出。土壤质地影响水分在土壤中 的移动性和对农药的吸附能力，土壤越粘重，其 表面能越大，相应农药的吸附能力亦增强。
➢ ③影响环境。
➢ 土壤是一个开放系统，与周围环境因子形 成密切的联系，土壤受到农药污染必然会 引起环境连锁变化。土壤农药污染会因降 雨形成的径 (渗)流而污染水体，导致水生生 物罹难,或以挥 (蒸 )发形式弥漫于大气中， 使陆生生物受害。
➢ ④影响人体健康。
➢ 农药对人体健康的危害较大，会干扰信息 传递，破坏体内酶系和免疫系统，阻碍器 官正常功能的发挥，可对生殖系统产生不 良影响，导致胎儿畸形。
污染环境的生物修复ppt课件
➢ 狭义的生物修复通常是指在自然或人工控制的条件 下，利用特定的微生物降解、清除环境中污染物的 技术。
环境生物修复技术主要由三方面的内容组成：
• （1）利用土著微生物代谢能力的技术 • （2）活化土著微生物分解能力的方法 • （3）添加具有高分解难降解化合物能力的
特定微生物的方法
2. 生物修复的产生发展
– 共代谢基质 微生物的共代谢基质对一些顽固污染物的降解起着重要作
用，因此，共代谢基质对生物修复有重要影响。
– 污染现场和土壤特性： 土壤特性影响污染物和微生物的相对活性，最终影响生物
修复的速度和程度。
– 有毒有机污染物的物理化学性质 如有机污染物的化学结构、毒性、生物可利用性。
3.微生物修复与物质循环
• 4.1 生物修复概述 • 4.2 环境微生物修复机理 • 4.3 环境修复微生物生态学原理 • 4.4 影响生物修复的污染物特性
4.1生物修复概述
1. 生物修复(Bioremediation)的概念
➢ 广义的生物修复通常是指利用各种生物（包括微生 物，动物和植物）的特性，吸收、降解、转化环境 中的污染物，使受污染的环境得到改善的治理技术， 一般分为植物修复、动物修复和微生物修复三种类 型。
• 可处理性试验方法 • （1）土壤灭菌试验 • （2）土壤柱试验 • （3）摇瓶试验 • （4）反应器试验
6 生物修复工程技术
生物修复工程技术可行性研究
（－）数据调查
– 污染物性质，受污染前后生物性质、分布，污染现场条件，有关管理法规，确 立净化目标。
（二）技术查询 （三）选择技术路线
– 对各种修复技术以及它们可能组合进行全面客观评价，列出可行方案， 并确定最佳技术。
• 1989年，美国阿拉斯加海域受到大面积石油污染，生物 修复技术首次大规模应用，取得了很好的效果。阿拉斯加 溢油生物修复成为生物修复史上的里程碑，至此，生物修 复技术成为一种可被人们接受的油泄漏治理方法。
环境生物修复技术主要由三方面的内容组成：
• （1）利用土著微生物代谢能力的技术 • （2）活化土著微生物分解能力的方法 • （3）添加具有高分解难降解化合物能力的
特定微生物的方法
2. 生物修复的产生发展
– 共代谢基质 微生物的共代谢基质对一些顽固污染物的降解起着重要作
用，因此，共代谢基质对生物修复有重要影响。
– 污染现场和土壤特性： 土壤特性影响污染物和微生物的相对活性，最终影响生物
修复的速度和程度。
– 有毒有机污染物的物理化学性质 如有机污染物的化学结构、毒性、生物可利用性。
3.微生物修复与物质循环
• 4.1 生物修复概述 • 4.2 环境微生物修复机理 • 4.3 环境修复微生物生态学原理 • 4.4 影响生物修复的污染物特性
4.1生物修复概述
1. 生物修复(Bioremediation)的概念
➢ 广义的生物修复通常是指利用各种生物（包括微生 物，动物和植物）的特性，吸收、降解、转化环境 中的污染物，使受污染的环境得到改善的治理技术， 一般分为植物修复、动物修复和微生物修复三种类 型。
• 可处理性试验方法 • （1）土壤灭菌试验 • （2）土壤柱试验 • （3）摇瓶试验 • （4）反应器试验
6 生物修复工程技术
生物修复工程技术可行性研究
（－）数据调查
– 污染物性质，受污染前后生物性质、分布，污染现场条件，有关管理法规，确 立净化目标。
（二）技术查询 （三）选择技术路线
– 对各种修复技术以及它们可能组合进行全面客观评价，列出可行方案， 并确定最佳技术。
• 1989年，美国阿拉斯加海域受到大面积石油污染，生物 修复技术首次大规模应用，取得了很好的效果。阿拉斯加 溢油生物修复成为生物修复史上的里程碑，至此，生物修 复技术成为一种可被人们接受的油泄漏治理方法。
生物降解环境污染物的微生物处理技术
生物降解环境污染物的微生物处理技术环境污染是人类面临的一个严重问题，这也是我们必须面对的现实。
生物降解环境污染物的微生物处理技术已经成为了环保领域中的一个重要的技术，它已经被广泛应用于废水处理、土壤净化和垃圾处理等领域。
那么生物降解环境污染物的微生物处理技术究竟是什么呢？下面就让我们一起来探索一下。
一、生物降解环境污染物的原理生物降解污染物的原理是利用微生物对污染物进行降解，这些微生物可以分为两类：一类是自然存在于环境中的微生物，比如土壤中的微生物；另一类是经过人工培养的微生物，比如在污水处理厂中用来处理废水的微生物。
这些微生物可以利用污染物中的有机物作为生长和繁殖的营养源。
在微生物代谢的过程中，有机物会被降解成无害的水和二氧化碳等物质。
这样一来，环境中的有机污染物质就会被彻底清除，达到净化环境的效果。
二、生物降解环境污染物的适用范围生物降解环境污染物的微生物处理技术适用于多个领域，比如废水处理、土壤净化和垃圾处理等。
在这些领域中，该技术已经被广泛应用。
在废水处理领域，利用微生物处理技术可以将废水中的有机物质降解，达到净化水质的目的。
在此过程中，废水经过初级、中级和高级处理，最终达到排放标准。
在土壤净化领域，微生物处理技术可以清除土壤中的有机物污染物，包括一些危险废物、毒物和有机污染物等。
这种处理方式安全、高效、环保，并且成本低廉。
在垃圾处理领域，利用微生物处理技术可以将有机垃圾进行处理，使其变成肥料和堆肥等对土壤有益的物质。
这种处理方法不仅可以减少垃圾处理的成本，还可以对环境造成的污染产生积极的影响。
三、生物降解环境污染物的优势和挑战生物降解环境污染物的微生物处理技术具有多个优势：1.安全环保由于生物降解技术是一种自然的方式进行处理的，因此它比传统的化学和物理处理方式更加安全环保。
2.处理效率高在微生物处理的过程中，微生物可以通过自我繁殖的方式快速地去除环境污染问题。
这使得微生物处理技术可以更高效地去除污染物的问题。
环境污染物的生物降解技术
环境污染物的生物降解技术现如今，环境问题日益严峻，特别是污染问题，已成为全球关注的焦点。
各种介质的污染物，尤其是有机污染物，对生态系统及人类健康产生了严重的危害。
因此，寻找环境污染物的生物降解技术，成为当前环境工程领域中的一个热点。
生物降解技术是指利用特定微生物在适宜条件下进行生物转化，将污染物降解为无毒性、无害性的物质，从而达到净化环境的目的。
一、环境污染物及其降解方式环境污染是指对自然环境和人类健康产生潜在或显著不利影响的物质和能量。
环境污染物来源广泛，包括行业废水、生活污水、工业废气、废弃物等。
其中，有机污染物因其复杂的结构和难降解性而备受关注。
有机污染物主要分为三类：烃类、芳香族化合物和氯代烃。
其中，烃类包括石油类烃、脂肪类烃等；芳香族化合物包括苯系化合物、多环芳香族化合物等；氯代烃包括多氯联苯、六氯苯等。
这些有机污染物除了会对环境和人类健康产生危害外，还对水生生物、陆生生物和植物造成负面影响。
目前，有机污染物的处理方式主要包括物理处理、化学处理和生物处理。
其中，生物处理是一种低成本、高效率、环境友好的处理方式，深受研究者广泛关注。
二、生物降解技术一般流程生物降解技术是通过利用微生物将有机污染物分解成无害的物质，从而净化环境的过程。
该技术具有资源利用率高、技术成本低等优点，已成为有机污染物治理的最佳选择之一。
生物降解技术的一般流程分为四个步骤：原位生物修复、自然修复、激活点修复和主动培育。
其中，原位生物修复是指利用天然存在的微生物，通过调节环境条件，提高其降解有机污染物的能力。
自然修复是指利用微生物自身的代谢能力，将有机污染物分解成无害物质。
激活点修复是指利用激活剂刺激微生物代谢，提高有机污染物的降解能力。
主动培育是指将经过筛选、改良的高效微生物固定到载体上，加入有机污染物集中的区域，加速有机污染物的降解。
三、生物降解技术优势相较于其他污染物处理技术，生物降解技术具有以下优势：1、高效降解：生物降解技术可以充分发挥微生物固有的代谢能力，实现有机污染物快速降解；2、低成本：生物降解技术不需要昂贵的物料和大量的人力，研发成本相对较低；3、无副产物：生物降解技术将有机污染物降解为无毒物质，不会产生新的污染物；4、长效性：生物降解技术可以使微生物在污染场地持久生存，并对有机污染物形成长效降解。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 高浓度下的农药一般均会影响土壤中微生物的代谢 活性 不同浓度农药对主要微生物群的影响
27/40
Founded in 1895
降解农药的活性微生物
• 活性微生物主要以转化和矿化两种方式，通过胞内 或胞外酶直接作用于周围环境中的农药 • 自然界中能够矿化农药的微生物的种类和数目还较 为缺乏，然而转化作用却相当普遍 • 某些属种以共代谢的方式实现对农药的转化作用， 其他微生物则以联合代谢的方式完成其完全降解
29/40
Founded in 1895
• 烷基苯磺酸的生物降解可能生成苯甲酸或苯乙酸， 可进一步由单氧合酶代谢为双酚类，然后双氧合酶 使苯环破裂
• 生物法是处理LAS废水的主要方法，包括活性污泥 法、生物膜法，可降解菌种包括邻单胞菌属和黄单 胞菌属等 • 好氧处理前可采用不完全厌氧进行预处理
30/40
3 农药降解
• 农药包括杀虫剂、除草剂、杀菌剂等，对自然环境 和人体健康危害较大 • 化学农药高毒、稳定、不易溶、脂溶性等特点使其 自然降解困难、缓慢 • 有机磷农药可以生物降解，有机氯农药等难以生物 降解，环境因子对农药的降解也有影响
22/40
Founded in 1895
农药分子结构与微生物降解的关系
• 一个混合微生物群落具有对苯乙烯的降解能力，中 间产物有苯乙醇、苯乙酸等，苯乙酸可由群落中的 一种不能以苯乙烯为唯一碳源生长的微生物进一步 代谢
9/40
Founded in 长的多种微生物能够在一个或一系列反应中 转化或降解另一种共同底物，而上述反应与微生物能量的产 生、碳的同化以及生物合成或生长没有直接关系 • 微生物群落中的某个微生物代谢产生的化合物，虽然其自身 可能不能进一步利用，但群落中其他微生物却可能将其作为 代谢物 • 环烷烃在自然界可被混合培养的土著微生物稳定代谢，但微 生物纯培养时生长很差 • 从农药对硫磷中富集分离得到的混合培养物，不能单独利用 对硫磷作为生长的碳源与能源
6/40
Founded in 1895
改善单个微生物的基本生长参数（条件）
• 从苔黑酚（3,5-二羟基甲苯）中富集得到的一个由3 种微生物组成的群落 • 包括降解苔黑酚的一株假单胞菌，和两株短杆菌属 和短小杆菌属 • 它们只有在假单胞菌作为初级降解者存在时才能在 苔黑酚上生长
7/40
Founded in 1895
5/40
Founded in 1895
去除生长抑制产物
• 以甲烷生产单细胞蛋白的微生物中分离得到4种微生 物组成的群落 • 甲醇只有在被群落中的生丝微菌属消耗后，才不会 对同化甲烷的假单胞菌起抑制作用 • 该群落中的其余两个成员是黄杆菌属和不动杆菌属 • 与硫酸盐还原及硫化物氧化有关的一个重要群落也 具有产物抑制的排出作用
18/40
Founded in 1895
卤代芳烃
• 氯代苯甲酸：长期作为降解研究的典型化合物，它 们本身具有危险性，且是多氯联苯和氯酚的降解中 间产物 • 氯酚：还原脱氯，厌氧条件下反应较快 • 氯苯：还原脱氯，厌氧反应，速率较低
19/40
Founded in 1895
五氯酚厌氧混合培养条件下脱氯与降解的假设途径
氯代烷烃的微生物降解
17/40
Founded in 1895
卤代有机化合物在厌氧混合培养条件下的微生物降解
• 厌氧微生物可以降解许多有害化合物，可以进行一 些好氧条件下未发现的特殊脱毒反应，如高氯代脂 肪烃、芳烃的还原脱氯，芳环到脂环结构的转化以 及开环的还原作用
• 厌氧微生物降解方法和初步方案已被发展用于混合 培养体系去除残余有毒有机物的评价、监测和控制 等方面
4/40
Founded in 1895
提供特殊营养物
• 用环己烷富集分离得到的一个含有诺卡氏菌属以及 假单胞菌属微生物的群落 • 在该含两个菌属的群落中，诺卡氏菌属能够单独氧 化环己烷，但它只有在假单胞菌也存在的情况下才 能生长，这表明诺卡氏菌属需要生长因子，特别是 生物素的存在 • 嗜热微生物菌群能够在含环己烷的限制性无机培养 基中生长，但其单个菌属则不能生长，它需要来自 外部的有机生长因子
Founded in 1895
第10讲 有害有机污染物的生物处理技术
1
Founded in 1895
概述
• 有害化合物（hazardous chemicals）的共同特点是具 有致畸、致突变和致癌作用 • 大部分有害化合物是人工合成有机物 • 外源性化学物质（xenobiotic）主要包括杀虫剂、除 草剂、洗涤剂、溶剂等 • 溶剂的主要成分为石油化工产品的中间产物
芳 香 烃 化 合 物 好 氧 代 谢 途 径
36/40
Founded in 1895
• 厌氧条件下芳香烃化合物生物降解实验证明，在发 酵、反硝化、硫酸盐还原、二价铁还原条件及产甲 烷条件下芳香烃化合物可以发生降解 • 产甲烷菌可以降解芳香烃化合物，但发酵细菌先将 有机化合物分解为甲烷菌能够利用的简单基质至关 重要
2/40
Founded in 1895
1 有害有机污染物降解的生态学基础
• 微生物种群的协同作用
– 自然形成的微生物群体可协同降解有害有机化合物，但过 程漫长；人工驯化/特定环境选育/基因工程改造成为必要 – 对有害化合物降解中，混合培养比纯培养具有潜在优势， 可实现有害有机物的彻底矿化 – 对纯培养的研究可以了解微生物脱毒的基本生化机理及其 途径 – 混合微生物协同降解的相互关系十分重要
11/40
Founded in 1895
提供一种以上初级底物利用者
• 微生物群落存在的基础是有一种以上初级利用者存 在，其对整个菌群的降解成功非常重要 • 初级利用者能够完全代谢底物，但和次级微生物共 同培养时，降解速度远高于初级微生物纯培养
12/40
Founded in 1895
2 卤代烃类降解
3/40
Founded in 1895
• 微生物菌群的生态学地位
– 微生物群落种类：提供特殊营养物/去除生长抑制物/改善 单个微生物的基本生长条件（参数）/对底物协调利用/共 代谢/氢（电子）转移/提供一种以上初级底物利用者等实 现有毒有害化合物的微生物连续代谢降解 – 微生物群落的生物降解功能：上述前3种微生物群落对于 简单有机化合物的降解很重要，而包含微生物之间联系的 后4种群落与较为复杂的有机化合物及异型生物质的代谢 有关
10/40
Founded in 1895
氢（电子）转移
• 微生物群落形成的基础是微生物种属间电子（H2或 甲酸盐）或其他营养盐的转移，这些作用的原理是 微生物在厌氧条件下需要积累过剩还原价的受体 • 两种紧密结合微生物组成的甲烷生成群落，一种微 生物是将乙醇氧化成乙酸和氢的“S微生物”，另一 种是利用氢将CO2还原为甲烷 • 它们的相互关系使得乙醇代谢可以连续进行，而甲 烷的生成可以避免一致性高浓度氢的积累
34/40
Founded in 1895
芳香烃
• 芳香烃化合物带有烷基或杂原子如氧、氮或硫原子 取代基 • 自然界广泛存在以芳香烃化合物为生长基质的微生 物，具有代谢聚合芳香烃及其烷基衍生物等化合物 的能力 • 包括苯、甲苯、4～5个环的化合物、苯并(a)蒽、本 并芘等
35/40
Founded in 1895
卤代有机物在好氧混合培养条件下的微生物降解
• 卤代芳烃的生物降解是指其芳香环开裂形成中间代 谢物及其有机卤素的矿化，生物降解的唯一重要限 速步骤是卤素取代基从有机化合物中的脱除
– 在降解的初期通过还原、水解或氧化分解去除机理消除卤 素 – 生成非芳香结构产物后通过自发水解脱卤或β-氧化消去卤 化氢
14/40
• 农药因其在分子结构及理化性质方面不同，对生物 降解的敏感性差别很大 • 芳香族化合物，如氯代化合物在自然环境中的难降 解程度不同，苯环上连接的氯原子数目和位臵影响 生物降解，苯环上取代氯的数目越多，降解越困难； 间位取代的最难降解 • 结构中带有易失电子取代基（如-OH/-COOH/-NH2） 的芳香族化合物要比带有易得电子取代基（如-NO2/SO3H/-Cl）芳香族化合物更易氧化降解
• 采用基因工程技术定向选育遗传工程菌株，实现农 药降解菌的构建
• 目前农药的代谢和降解途径还未完全清楚
28/40
Founded in 1895
4 洗涤剂降解
• 合成洗涤剂的主要成分是表面活性剂，可分为阴离 子型、阳离子型、非离子型和两性电解质型 • 阴离子表面活性剂产量最多，以直链烷基苯磺酸钠 （LAS）为主 • 高级脂肪链最易实现微生物分解
对底物协调利用
• 建立在联合或协同代谢降解基础上，其群落微生物 成员不具备单独转化或降解有毒化合物的能力，而 它们结合成的群落却能将化合物彻底矿化，其原因 可能是单独菌种不具备一整套完整的有害化合物的 降解酶系或基因成分 • 一个从除草剂茅草枯上分离得到的多成员微生物群 落，其对茅草枯的降解速率比单个降解速率之和还 高20% • 节杆菌属与链霉菌协同降解土壤中杀虫剂二嗪农， 两种微生物单独存在时均不能以二嗪农为唯一碳源 进行生长 8/40
Founded in 1895
先脱卤后开环
3-和4-氯苯甲酸的水解脱氯
15/40
Founded in 1895
先开环后脱卤
16/40
Founded in 1895
卤代脂肪烃
• 通常难以被传统的废水生物处理方法降解，能够在环境中持 久存在并稳定迁移到地表下层水位中 • 特定条件下能够被微生物降解
32/40
Founded in 1895
烷 烃 好 氧 代 谢 途 径
33/40
Founded in 1895
环烷烃降解
• 没有取代基的环烷烃 对微生物的降解抗性 较大。自然界几乎没 有利用环烷烃生长的 微生物，但环烷烃的 共代谢现象普遍存在， 其中间产物烷醇或烷 酮可以作为其他微生 物的生长基质
27/40
Founded in 1895
降解农药的活性微生物
• 活性微生物主要以转化和矿化两种方式，通过胞内 或胞外酶直接作用于周围环境中的农药 • 自然界中能够矿化农药的微生物的种类和数目还较 为缺乏，然而转化作用却相当普遍 • 某些属种以共代谢的方式实现对农药的转化作用， 其他微生物则以联合代谢的方式完成其完全降解
29/40
Founded in 1895
• 烷基苯磺酸的生物降解可能生成苯甲酸或苯乙酸， 可进一步由单氧合酶代谢为双酚类，然后双氧合酶 使苯环破裂
• 生物法是处理LAS废水的主要方法，包括活性污泥 法、生物膜法，可降解菌种包括邻单胞菌属和黄单 胞菌属等 • 好氧处理前可采用不完全厌氧进行预处理
30/40
3 农药降解
• 农药包括杀虫剂、除草剂、杀菌剂等，对自然环境 和人体健康危害较大 • 化学农药高毒、稳定、不易溶、脂溶性等特点使其 自然降解困难、缓慢 • 有机磷农药可以生物降解，有机氯农药等难以生物 降解，环境因子对农药的降解也有影响
22/40
Founded in 1895
农药分子结构与微生物降解的关系
• 一个混合微生物群落具有对苯乙烯的降解能力，中 间产物有苯乙醇、苯乙酸等，苯乙酸可由群落中的 一种不能以苯乙烯为唯一碳源生长的微生物进一步 代谢
9/40
Founded in 长的多种微生物能够在一个或一系列反应中 转化或降解另一种共同底物，而上述反应与微生物能量的产 生、碳的同化以及生物合成或生长没有直接关系 • 微生物群落中的某个微生物代谢产生的化合物，虽然其自身 可能不能进一步利用，但群落中其他微生物却可能将其作为 代谢物 • 环烷烃在自然界可被混合培养的土著微生物稳定代谢，但微 生物纯培养时生长很差 • 从农药对硫磷中富集分离得到的混合培养物，不能单独利用 对硫磷作为生长的碳源与能源
6/40
Founded in 1895
改善单个微生物的基本生长参数（条件）
• 从苔黑酚（3,5-二羟基甲苯）中富集得到的一个由3 种微生物组成的群落 • 包括降解苔黑酚的一株假单胞菌，和两株短杆菌属 和短小杆菌属 • 它们只有在假单胞菌作为初级降解者存在时才能在 苔黑酚上生长
7/40
Founded in 1895
5/40
Founded in 1895
去除生长抑制产物
• 以甲烷生产单细胞蛋白的微生物中分离得到4种微生 物组成的群落 • 甲醇只有在被群落中的生丝微菌属消耗后，才不会 对同化甲烷的假单胞菌起抑制作用 • 该群落中的其余两个成员是黄杆菌属和不动杆菌属 • 与硫酸盐还原及硫化物氧化有关的一个重要群落也 具有产物抑制的排出作用
18/40
Founded in 1895
卤代芳烃
• 氯代苯甲酸：长期作为降解研究的典型化合物，它 们本身具有危险性，且是多氯联苯和氯酚的降解中 间产物 • 氯酚：还原脱氯，厌氧条件下反应较快 • 氯苯：还原脱氯，厌氧反应，速率较低
19/40
Founded in 1895
五氯酚厌氧混合培养条件下脱氯与降解的假设途径
氯代烷烃的微生物降解
17/40
Founded in 1895
卤代有机化合物在厌氧混合培养条件下的微生物降解
• 厌氧微生物可以降解许多有害化合物，可以进行一 些好氧条件下未发现的特殊脱毒反应，如高氯代脂 肪烃、芳烃的还原脱氯，芳环到脂环结构的转化以 及开环的还原作用
• 厌氧微生物降解方法和初步方案已被发展用于混合 培养体系去除残余有毒有机物的评价、监测和控制 等方面
4/40
Founded in 1895
提供特殊营养物
• 用环己烷富集分离得到的一个含有诺卡氏菌属以及 假单胞菌属微生物的群落 • 在该含两个菌属的群落中，诺卡氏菌属能够单独氧 化环己烷，但它只有在假单胞菌也存在的情况下才 能生长，这表明诺卡氏菌属需要生长因子，特别是 生物素的存在 • 嗜热微生物菌群能够在含环己烷的限制性无机培养 基中生长，但其单个菌属则不能生长，它需要来自 外部的有机生长因子
Founded in 1895
第10讲 有害有机污染物的生物处理技术
1
Founded in 1895
概述
• 有害化合物（hazardous chemicals）的共同特点是具 有致畸、致突变和致癌作用 • 大部分有害化合物是人工合成有机物 • 外源性化学物质（xenobiotic）主要包括杀虫剂、除 草剂、洗涤剂、溶剂等 • 溶剂的主要成分为石油化工产品的中间产物
芳 香 烃 化 合 物 好 氧 代 谢 途 径
36/40
Founded in 1895
• 厌氧条件下芳香烃化合物生物降解实验证明，在发 酵、反硝化、硫酸盐还原、二价铁还原条件及产甲 烷条件下芳香烃化合物可以发生降解 • 产甲烷菌可以降解芳香烃化合物，但发酵细菌先将 有机化合物分解为甲烷菌能够利用的简单基质至关 重要
2/40
Founded in 1895
1 有害有机污染物降解的生态学基础
• 微生物种群的协同作用
– 自然形成的微生物群体可协同降解有害有机化合物，但过 程漫长；人工驯化/特定环境选育/基因工程改造成为必要 – 对有害化合物降解中，混合培养比纯培养具有潜在优势， 可实现有害有机物的彻底矿化 – 对纯培养的研究可以了解微生物脱毒的基本生化机理及其 途径 – 混合微生物协同降解的相互关系十分重要
11/40
Founded in 1895
提供一种以上初级底物利用者
• 微生物群落存在的基础是有一种以上初级利用者存 在，其对整个菌群的降解成功非常重要 • 初级利用者能够完全代谢底物，但和次级微生物共 同培养时，降解速度远高于初级微生物纯培养
12/40
Founded in 1895
2 卤代烃类降解
3/40
Founded in 1895
• 微生物菌群的生态学地位
– 微生物群落种类：提供特殊营养物/去除生长抑制物/改善 单个微生物的基本生长条件（参数）/对底物协调利用/共 代谢/氢（电子）转移/提供一种以上初级底物利用者等实 现有毒有害化合物的微生物连续代谢降解 – 微生物群落的生物降解功能：上述前3种微生物群落对于 简单有机化合物的降解很重要，而包含微生物之间联系的 后4种群落与较为复杂的有机化合物及异型生物质的代谢 有关
10/40
Founded in 1895
氢（电子）转移
• 微生物群落形成的基础是微生物种属间电子（H2或 甲酸盐）或其他营养盐的转移，这些作用的原理是 微生物在厌氧条件下需要积累过剩还原价的受体 • 两种紧密结合微生物组成的甲烷生成群落，一种微 生物是将乙醇氧化成乙酸和氢的“S微生物”，另一 种是利用氢将CO2还原为甲烷 • 它们的相互关系使得乙醇代谢可以连续进行，而甲 烷的生成可以避免一致性高浓度氢的积累
34/40
Founded in 1895
芳香烃
• 芳香烃化合物带有烷基或杂原子如氧、氮或硫原子 取代基 • 自然界广泛存在以芳香烃化合物为生长基质的微生 物，具有代谢聚合芳香烃及其烷基衍生物等化合物 的能力 • 包括苯、甲苯、4～5个环的化合物、苯并(a)蒽、本 并芘等
35/40
Founded in 1895
卤代有机物在好氧混合培养条件下的微生物降解
• 卤代芳烃的生物降解是指其芳香环开裂形成中间代 谢物及其有机卤素的矿化，生物降解的唯一重要限 速步骤是卤素取代基从有机化合物中的脱除
– 在降解的初期通过还原、水解或氧化分解去除机理消除卤 素 – 生成非芳香结构产物后通过自发水解脱卤或β-氧化消去卤 化氢
14/40
• 农药因其在分子结构及理化性质方面不同，对生物 降解的敏感性差别很大 • 芳香族化合物，如氯代化合物在自然环境中的难降 解程度不同，苯环上连接的氯原子数目和位臵影响 生物降解，苯环上取代氯的数目越多，降解越困难； 间位取代的最难降解 • 结构中带有易失电子取代基（如-OH/-COOH/-NH2） 的芳香族化合物要比带有易得电子取代基（如-NO2/SO3H/-Cl）芳香族化合物更易氧化降解
• 采用基因工程技术定向选育遗传工程菌株，实现农 药降解菌的构建
• 目前农药的代谢和降解途径还未完全清楚
28/40
Founded in 1895
4 洗涤剂降解
• 合成洗涤剂的主要成分是表面活性剂，可分为阴离 子型、阳离子型、非离子型和两性电解质型 • 阴离子表面活性剂产量最多，以直链烷基苯磺酸钠 （LAS）为主 • 高级脂肪链最易实现微生物分解
对底物协调利用
• 建立在联合或协同代谢降解基础上，其群落微生物 成员不具备单独转化或降解有毒化合物的能力，而 它们结合成的群落却能将化合物彻底矿化，其原因 可能是单独菌种不具备一整套完整的有害化合物的 降解酶系或基因成分 • 一个从除草剂茅草枯上分离得到的多成员微生物群 落，其对茅草枯的降解速率比单个降解速率之和还 高20% • 节杆菌属与链霉菌协同降解土壤中杀虫剂二嗪农， 两种微生物单独存在时均不能以二嗪农为唯一碳源 进行生长 8/40
Founded in 1895
先脱卤后开环
3-和4-氯苯甲酸的水解脱氯
15/40
Founded in 1895
先开环后脱卤
16/40
Founded in 1895
卤代脂肪烃
• 通常难以被传统的废水生物处理方法降解，能够在环境中持 久存在并稳定迁移到地表下层水位中 • 特定条件下能够被微生物降解
32/40
Founded in 1895
烷 烃 好 氧 代 谢 途 径
33/40
Founded in 1895
环烷烃降解
• 没有取代基的环烷烃 对微生物的降解抗性 较大。自然界几乎没 有利用环烷烃生长的 微生物，但环烷烃的 共代谢现象普遍存在， 其中间产物烷醇或烷 酮可以作为其他微生 物的生长基质