4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))

第二篇水污染控制工程4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))內(nèi)容組成第一章水質(zhì)與水體自凈第二章水的物理處理第三章污水的化學(xué)處理第四章污水的物理化學(xué)處理第五章污水的生物化學(xué)處理4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))廢水生物處理的目的、重要性主要目的：①不可自然沉淀的膠體狀固體物②有機物③氮和磷重要性：①60%以上的有機物只有用生物法去除最經(jīng)濟。②廢水中氮的去除一般來說只有依靠生物法。③城市污水處理廠有90%以上是生物處理法。④大多數(shù)工業(yè)廢水處理廠以生物法為主體。4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))微生物在廢水生物處理中的作用

①溶解性有機物→CO2和H2O

溶解性無機營養(yǎng)元素：

N→N2P→富含磷的剩余污泥從水中分離出來②絮凝沉淀和降解膠體狀固體物

③穩(wěn)定有機物4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))目錄第一節(jié)廢水處理微生物學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)廢水的好氧生物處理（一）穩(wěn)定塘、土地處理

第三節(jié)廢水的好氧生物處理（二）--生物膜法第四節(jié)廢水的好氧生物處理（三）--活性污泥法第五節(jié)廢水的厭氧生物處理第六節(jié)水處理廠污泥處理技術(shù)第七節(jié)生物脫氮除磷技術(shù)4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))第一節(jié)廢水處理微生物學(xué)基礎(chǔ)微生物生理學(xué)特性及基本概念微生物的生長規(guī)律和生長環(huán)境生化反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))一、微生物生理學(xué)特性及基本概念1、新陳代謝生物體在生命活動過程中從外界吸取營養(yǎng)物質(zhì)并在體內(nèi)進行物質(zhì)轉(zhuǎn)化地交換作用。底物或基質(zhì)污水中可被微生物通過酶的催化作用而進行生物化學(xué)變化的物質(zhì)?？缮锝到庥袡C物量：有機物的降解轉(zhuǎn)化可生物降解底物量：包括有機的和無機的可生物利用物質(zhì)。4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))一、微生物生理學(xué)特性及基本概念新陳代謝

分解代謝(異化作用）)復(fù)雜物質(zhì)分解為簡單物質(zhì)簡單物質(zhì)合成為復(fù)雜物質(zhì)吸收能量釋放能量能量代謝物質(zhì)代謝

合成代謝(同化作用)4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))一、微生物生理學(xué)特性及基本概念2、微生物的呼吸微生物的呼吸指微生物利用營養(yǎng)物質(zhì)獲取能量的生理功能?！磺猩飼r刻都在進行著呼吸，沒有呼吸就沒有生命。呼吸作用中發(fā)生能量轉(zhuǎn)換：供細胞合成、其它生命活動、多余以熱量形式釋放；通過呼吸作用，復(fù)雜有機物逐步轉(zhuǎn)化為簡單物質(zhì)；呼吸作用過程中吸收和同化各種營養(yǎng)物質(zhì)。4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))2、微生物的呼吸類型微生物的呼吸指微生物獲取能量的生理功能好氧呼吸厭氧呼吸根據(jù)氧化的底物、氧化產(chǎn)物的不同

按反應(yīng)過程中的最終受氫體的不同

自養(yǎng)型微生物（無機物）

無氧呼吸（無機物）異養(yǎng)型微生物（有機物）

發(fā)酵（有機物）根據(jù)受氫體的不同分為4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))二、微生物的生長規(guī)律和生長環(huán)境

微生物的生長規(guī)律按微生物的生長速度，其生長可分為四個期：停滯期(遲緩期）對數(shù)期（對數(shù)增長期）靜止期（減速增長期）衰老期（內(nèi)源呼吸期）4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))停滯期(遲緩期）微生物的生長速度從零逐漸開始增加，細菌總數(shù)增加。出現(xiàn)于污泥培養(yǎng)馴化階段，或水質(zhì)發(fā)生變化、停產(chǎn)后又生產(chǎn)階段。4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))對數(shù)期：微生物以最大速度增長，細菌總數(shù)快速增加。當(dāng)廢水中有機物濃度高，且培養(yǎng)條件宜，可能處于對數(shù)期。處于對數(shù)期的微生物降解有機物速度快，但沉降性能差。4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))靜止期（減速增長期）微生物生長速度開始下降，細菌總數(shù)達到平衡。當(dāng)廢水中有機物濃度降低，污泥濃度較高時，微生物可能處于靜止期。污泥絮凝性好，二沉池出水水質(zhì)最好。4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))衰老期（內(nèi)源呼吸期）：微生物生長速度變?yōu)樨撝担毦倲?shù)下降。當(dāng)有機物濃度低，營養(yǎng)物明顯不足，則可能處于衰老期。污泥較松散，沉降性能好，出水中有細小泥花。4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))二、微生物的生長規(guī)律和生長環(huán)境

微生物的生長規(guī)律按微生物的生長速度，其生長可分為四個期：停滯期對數(shù)期靜止期（減速增長期）污泥絮凝性好，二沉池出水水質(zhì)最好。衰老期（內(nèi)源呼吸期）

污泥較松散，沉降性能好，出水中有細小泥花。4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))

微生物要求的營養(yǎng)物質(zhì)必須包括組成細胞的各種原料和產(chǎn)生能量的物質(zhì)，主要有：水、碳素營養(yǎng)源、氮素營養(yǎng)源、無機鹽及生長因素。

微生物的生長環(huán)境

影響微生物生長的環(huán)境因素微生物的營養(yǎng)

溫度

pH值

溶解氧

有毒物質(zhì)

4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))各類微生物所生長的溫度范圍不同，約為5℃～80℃。低溫性（5-20℃）中溫性（20-45℃）高溫性（45-80℃）好氧生物處理中溫性微生物適宜溫度為25-40℃。厭氧生物處理甲烷菌為中溫菌，在33-38℃

發(fā)酵產(chǎn)酸溫度控制在52-57℃

微生物的生長環(huán)境

影響微生物生長的環(huán)境因素微生物的營養(yǎng)

溫度

pH值

溶解氧

有毒物質(zhì)

4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))

微生物的生長環(huán)境

影響微生物生長的環(huán)境因素微生物的營養(yǎng)

溫度

pH值

溶解氧

有毒物質(zhì)

不同的微生物有不同的pH值適應(yīng)范圍。細菌、放線菌、藻類和原生動物的pH值適應(yīng)范圍是在4～10之間。大多數(shù)細菌適宜中性和偏堿性（pH＝6.5～7.5）的環(huán)境。廢水生物處理過程中應(yīng)保持最適

pH范圍。當(dāng)廢水的pH值變化較大時，應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)池，使進入反應(yīng)器（如曝氣池）的廢水，保持在合適的pH值范圍。4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))

微生物的生長環(huán)境

影響微生物生長的環(huán)境因素微生物的營養(yǎng)

溫度

pH值

溶解氧

有毒物質(zhì)

溶解氧是影響生物處理效果的重要因素。好氧微生物處理的溶解氧一般以2～4mg/L為宜。4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))

微生物的生長環(huán)境

影響微生物生長的環(huán)境因素微生物的營養(yǎng)

溫度

pH值

溶解氧

有毒物質(zhì)

在工業(yè)廢水中，有時存在著對微生物具有抑制和殺害的化學(xué)物質(zhì)，這類物質(zhì)我們稱之有毒物質(zhì)。其毒害作用主要表現(xiàn)在細胞的正常結(jié)構(gòu)遭到破壞以及菌體內(nèi)的酶變質(zhì)，并失去活性。在廢水生物處理時，對這些有毒物質(zhì)應(yīng)嚴(yán)加控制，但毒物濃度的允許范圍，需要具體分析。4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))三、生化反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)：1、研究各種因素對反應(yīng)速度的影響。2、研究反應(yīng)機理。內(nèi)容：1、底物降解速率與底物濃度、微生物量等因素之間的關(guān)系。2、微生物的增長速率與底物濃度、微生物量等因素之間的關(guān)系。4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))

反應(yīng)速度

在生化反應(yīng)中，是指單位時間單位體積內(nèi)底物的減少量、細胞質(zhì)或產(chǎn)物的增加量。例生化反應(yīng)：S→y·X+z·P反應(yīng)速度：三、生化反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))三、生化反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)：1、研究各種因素對反應(yīng)速度的影響。2、研究反應(yīng)機理。內(nèi)容：1、底物降解速率與底物濃度、微生物量等因素之間的關(guān)系。

(米式方程式)2、微生物的增長速率與底物濃度、微生物量等因素之間的關(guān)系。

(莫式方程式）4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))米式方程式

米歇里斯-門坦（Michaelis-Menten）

米氏在一切生化反應(yīng)都是在酶催化進行的前提下，提出微生物分解代謝的酶反應(yīng)方程式：

米氏方程式：式中ν—酶反應(yīng)速度

νmax—最大酶反應(yīng)速度

S—底物濃度

Km—米氏常數(shù)（半速度常數(shù)）4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系底物濃度SKm酶反應(yīng)速度ν01/2νmaxνmax混合級反應(yīng)區(qū)（0<n<1）零級反應(yīng)區(qū)（n=0）一級反應(yīng)區(qū)（n=1）4-生化處理(微生物學(xué)基礎(chǔ))莫諾特（Monod）方程式Monod于1942年以純菌種對單一底物的分批培養(yǎng)實驗基礎(chǔ)上提出了描述微生物增長的動力學(xué)方程。式中：μ—微生物的比增長速度，

μmax—微生物的最大比增長速度；

S—底物濃度；X—微生物濃度

kS—飽和系數(shù)（半增長速度常數(shù)）

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