微生物对污染物的分解与转化

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氧分解的最终产物主要是:二氧化碳、水、 硫酸盐、磷酸盐等。 分解反应概括地表示如下:
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第一节 微生物对有机物的分解作用
C→CO2+碳酸盐和重碳酸盐 H→H2O N→NH3→HNO2→HNO3 S→H2SO4 P→H3PO4 上式中的各种酸又可与水中的碱性物质 作用,形成相应的盐类。
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第一节 微生物对有机物的分解作用
2、有机物厌氧分解的最终产物
有机物中的元素(C、H、N、P、S)经厌氧分解的 产物主要是:甲烷、二氧化碳、氨、硫化氢等。
分解反应概括地表示如下:
C→有机酸(脂肪酸)等→ CO2、CH4
N→氨基酸→NH3+有机酸
S→H2S(有臭味、能和废水中的铁形成黑色的硫 化铁)
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第一节 微生物对有机物的分解作用
有机物在无氧情况下的Baidu Nhomakorabea生物分解,叫厌 氧分解。
是厌氧微生物(包括兼性微生物,主要是 厌氧细菌和兼性细菌)活动的结果。
好氧分解与厌氧分解相比,有机物的好氧 分解速率快,分解程度彻底,转化为细胞 的比例大等特点。
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第一节 微生物对有机物的分解作用
1、有机物好氧分解的最终产物 有机物中的元素(C、H、N、P、S)经好
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第三节 典型不含氮有机物质的分解
四、芳香族化合物的生物分解 酚的微生物转化途径P99 五、烃类化合物的生物分解 甲烷 烯烃P206
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第四节 典型含氮有机物质的生物分解
教学目的要求: 掌握: 1、蛋白质的微生物分解过程。 2、含氮有机物质的生物降解中生物脱氨氮
的基本原理(过程)、相关概念及硝化 细菌的主要特点。
酶) ➢ 上述微生物将淀粉水解为葡萄糖后,葡
萄糖的分解则由不能产生淀粉酶的细菌 或微生物协助完成。
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第三节 典型不含氮有机物质的分解
三、脂肪的生物分解 1、来源 动植物体。 毛纺厂、肉类加工厂、食品加工厂、油
脂厂、制革厂废水及生活污水中都含有 大量脂肪类。 2、降解过程
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第三节 典型不含氮有机物质的分解
脂肪酶
脂肪+水→甘油+脂肪酸
(1)、甘油的转化
切入酵解途径
甘油→3-磷酸甘油→磷酸二羟丙酮→丙酮酸
甘油激酶
磷酸甘油脱氢酶
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第三节 典型不含氮有机物质的分解
丙酮酸: ➢ 好氧分解:丙酮酸→TCA循环 ➢ 厌氧分解:丙酮酸→小分子有机酸、醇等。 (2)、脂肪酸的转化 脂肪酸进入细胞后,在通气良好的情况下,通
的产物则可以由其它微生物协助完成。
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第三节 典型不含氮有机物质的分解
二、淀粉的生物分解
1、淀粉的来源
粮食中含有淀粉,所以生活污水中有淀粉。
纺织、印染等工业废水中含有淀粉。
*2、淀粉的降解过程
淀粉酶
淀粉
葡萄糖
葡萄糖的好氧分解和厌氧分解同上。
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第三节 典型不含氮有机物质的分解
3、降解淀粉的微生物 主要有曲霉、根霉等霉菌。(产生淀粉
基作用。 ➢ 水解作用: ✓ 蛋白质水解蛋→白酶氨基酸→进入细菌的细胞(水解作
用)
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第四节 典型含氮有机物质的生物分解
➢ 微生物对氨基酸进行脱氨基作用(氨基酸 分解):
✓ 在有氧条件下 RCHNH2COOH+O2→RCOOH+CO2+NH3
✓ 在厌氧条件下 RCHNH2COOH+H2→RCH2COOH+NH3
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第三节 典型不含氮有机物质的分解
( 2、二半)纤、维素半在纤微维生素物的作生用物下的分降解解过程 1、半纤维素的来源 人造纤维工业废水、造纸工业废水等。
切入酵解途径
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第三节 典型不含氮有机物质的分解
3、分解半纤维素的微生物 许多芽孢杆菌、假单胞菌、放线菌、根
霉、青霉、镰刀霉、曲霉等。 上述微生物将半纤维素水解后,水解后
第九章 微生物对污染物的分解与转化
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
主要教学内容: 微生物对有机物的分解作用 有机物的生物分解性 典型不含氮有机物的分解 典型含氮有机物的生物分解 微生物对无机元素的转化作用 生物对污染物的浓缩与吸附作用
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第一节 微生物对有机物的分解作用
教学目的要求: 掌握: 1、生物分解的一般特点与分类。 2、有机物好氧生物分解及厌氧生物分解的
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第三节 典型不含氮有机物质的分解
3、分解纤维素的微生物 分解纤维素的微生物主要有纤维黏菌、生孢纤
维黏菌、纤维杆菌、纤维弧菌、纤维单胞菌、 链刀霉、青霉、木霉、曲霉、毛霉以及某些放 线菌。(有纤维素酶) ➢ 上述微生物将纤维素水解为葡萄糖后,葡萄糖 的分解则可以由不能产生纤维素酶的细菌或微 生物协助完成。(不能产生纤维素酶的细菌或 微生物能参与上述葡萄糖的分解。)
P→PO43-
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第一节 微生物对有机物的分解作用
二、有机物的好氧分解 *有机物的好氧分解过程:
图9-2
此时有机物有2/3合成菌体,1/3分解。
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第一节 微生物对有机物的分解作用
注意:上述生物氧化过程同时存在着内源呼吸。 ➢ 当有机物充足时,细胞物质大量合成,内源呼吸
不显著,所以图中未表示细胞物质的氧化过程。 ➢ 有机物几乎耗尽时,内源呼吸成为供应能量的主
第二节 有机物的生物可分解性
(五)、对于脂肪族化合物,其分子量越大越不易 生物分解。
(六)、芳香族化合物的生物分解性一般低于小分 子的脂肪族化合物。
(七)、对于复环芳烃,其苯环越多越难生物降解。 (注意:好氧条件下的分解规律与厌氧条件下的分
解规律有时不同。上述情况有时也存在例外。)
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第二节 有机物的生物可分解性
第二节 有机物的生物分解性
一、有机物的生物分解性与分子结构的关系 (一)、增加A类取代基(即异源基团)一般分解性
变差,增加B类取代基,有时可以增加生物分解性。 A类取代基:-CI,-SO3H,-CH3等。 B类取代基:-0H,-COH等。 (二)、异源基团数目增加越多,生物分解性越差。 (三)、异源基团的位置对生物分解性产生显著影响。 (四)、甲基分支越多,生精物品课分件解性越差。
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第二节 有机物的生物可分解性
在实践中,已有某些难降解的有机物,经 合适的微生物的一系列共代谢作用而彻底 降解。因此,共代谢在难生物降解化合物 的降解转化中将起重要的作用。
共代谢作用的机理有待于继续研究。
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第二节 有机物的生物可分解性
三、污水中有机物的生物分解性评价 污水中混合有机污染物可生物降解性评价方法主要
理论的厌氧分解过程如下:
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第一节 微生物对有机物的分解作用
图9-3 有机物厌氧分解两阶段理论
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第一节 微生物对有机物的分解作用
图9-4 厌氧消化三阶段理论
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*
图9-5 厌氧消化三阶段、四阶段过程
第二节 有机物的生物分解性
教学目的要求: 掌握: 1、微生物的共代谢现象。
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第三节 典型不含氮有机物的生物分解
教学目的要求: 掌握: 1、纤维素、淀粉的微生物分解过程。
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第三节 典型不含氮有机物的生物分解
一、纤维素、半纤维素的生物分解 (一)、纤维素的生物分解 纤维素是在自然界分布很广的一种多糖。 1、纤维素的来源 树木、农作物中都含有大量纤维素。 ➢ 纤维素是植物细胞壁的主要成分,也是数量最
概念、最终产物及其特点。 3、有机物的好氧生物分解过程及厌氧生物
分解过程。
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第一节 微生物对有机物的分解作用
*一、生物分解的一般特点与分类 (一)、有机物生物分解的一般特点 微生物对有机物的分解作用称为“生物分
解”或“生物降解”。 有机物的生物分解是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 无机物的过程。 污水中有机污染物的生物分解过程见下图。
大的一类环境污染物。 印染废水由于洗布、上浆和造纸废水由于用木
材等做原料,中含有较多的纤维素。
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第三节 典型的不含氮有机物质的分解
*2、纤维素在微生物作用下的降解过程
纤维素 纤维素酶 葡萄糖 葡萄糖好氧生物分解: 葡萄糖厌氧生物分解:
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第三节 典型不含氮有机物质的分解
第一阶段:
第二阶段: 在厌氧情况下,许多微生物还可以将一些简单的有 机酸分解生成二氧化碳和氢气等。
需氮的来源,多余的即排泄到环境中。
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第四节 典型含氮有机物质的生物分解
能分解蛋白质和氨基酸的微生物有: ➢ 氨化细菌(占主导作用) ✓ 好氧细菌如荧光假单胞菌、灵杆菌等。 ✓ 兼性厌氧细菌如变形杆菌等。 ✓ 厌氧细菌有腐败梭菌等。 ➢ 霉菌有曲霉、毛霉、木霉、链霉菌等。
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第四节 典型含氮有机物质的生物分解
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第四节 典型含氮有机物质的生物分解
脱氨基作用形成的不含氮有机物遵循不含氮有机 物的分解过程继续分解,或进行生物合成为细胞 物质。
➢ 如有氧存在时,构成蛋白质的20种氨基酸通过脱 氨基作用可分别转变为α-酮戊二酸、草酰乙酸、 延胡索酸、丙酮酸等进入TCA循环进行氧化分解。
➢ 无氧存在时,则进行厌氧分解。 脱氨基作用形成的NH3,一部分可以作为微生物所
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第四节 典型含氮有机物质的生物分解
一、蛋白质的生物分解 蛋白质是有许多氨基酸分子所组成。
(一)、来源 生活污水、屠宰废水、罐头食品加工废
水、乳品加工废水及制革废水等均含有 蛋白质。 (二)、降解过程
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第四节 典型含氮有机物质的生物分解
1、氨化作用 *氨化作用——有机氮化物转化为氨态氮的过程。 氨化作用包括蛋白质的水解作用和氨基酸的脱氨
2、硝化作用 *NH3的脱除:脱氨基后经微生物体内排出的NH3超标,
则通过生物脱氮(硝化作用、反硝化作用)进一步分 解而无害化。 *硝化作用——由氨氧化成硝酸的过程称为硝化作用。
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第四节 典型含氮有机物质的生物分解
参与硝化作用的微生物主要是硝化细菌。 ➢ 硝化细菌包括:亚硝酸细菌和硝酸细菌。 ✓ 亚硝酸细菌有:亚硝化单胞菌属、亚硝化
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第一节 微生物对有机物的分解作用
图9-1 有机污染物在污水生物处理过程中的转化途径
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第一节 微生物对有机物的分解作用
(二)、生物分解的分类 生物分解根据是否有氧气存在,分为好氧分 解和厌氧分解两种类型。 ➢有机物在有氧情况下的微生物分解,叫好氧 分解。 ✓好氧分解是好氧微生物(包括兼性微生物, 主要是好氧细菌和兼性细菌)活动的结果。
过β-氧化,转化为乙酰CoA,进入TCA循环, 进行好氧分解。 在厌氧的情况下,脂肪酸被分解为较简单的醋 酸,之后被转化为二氧化碳、甲烷。
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第三节 典型不含氮有机物质的分解
3、分解脂类的主要微生物 主要是好氧性种类,如荧光杆菌、绿脓杆
菌、灵杆菌、分枝杆菌、无色杆菌、芽孢 杆菌、青霉和曲霉等霉菌、某些放线菌等, 厌氧性细菌中的荚膜梭菌也能分解脂类物 质。 上述微生物将脂类水解后,水解后产物的 进一步分解由其它相应的微生物协助完成。
二、共代谢现象 *共代谢现象——一些有机化合物,单独存在时不能
进行生物分解,但在与其他有机化合物同时存在 时,可以进行生物分解,这种现象称共代谢现象。 微生物的共代谢作用举例: ➢ 直肠梭菌在有蛋白胨类物质存在时,才能降解丙 体六六六。 ➢ 链霉菌需节杆菌的协同作用,才能降解二嗪农(农 药)。(两种微生物共代谢二嗪农)
要方式,最后细菌由于缺乏能量而死亡。 生物处理构筑物内新增长细胞物质量的计算以及
有机物降解需氧量的计算见后续专业课。
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第一节 微生物对有机物的分解作用
三、有机物的厌氧分解 有机物厌氧分解过程: ➢ 早期的有机物厌氧分解过程有两阶段理论、三阶
段理论。 ➢ 20世纪70年代提出三阶段理论和四类群理论。 厌氧分解时,有机物有10%合成菌体。 两阶段理论、三阶段理论、三阶段理论和四类群
有: ➢ BOD5/CODCr比值法、瓦氏呼吸仪测量法、BOD5和TOC
的比值等。 ➢ 常用的简单易行的方法是BOD5/CODCr比值法。一般
认为:
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第二节 有机物的生物可分解性
✓ BOD5/CODCr比值大于0.4~0.6(0.45),该 废水可生化性较好。
✓ 0.2<BOD5/CODCr<0.4,较难生物处理。 ✓ BOD5/CODCr<0.1,难以生物处理。
球菌属、亚硝化螺菌属、亚硝化叶菌数等。 ✓ 硝酸细菌有:硝化杆菌属、硝化球菌属、
硝化刺菌属等。 几种亚硝酸菌和硝酸菌的典型形态:
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第四节 典型含氮有机物质的生物分解
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