水處理微生物過程

14.水處理微生物過程

王志平

wangzply@

Microbialprocessinwastewatertreatment溢帳市浸兩璃刮撻拌秀決視蚜濫拼癰闌刀喝陸俐姥裸喘諱年鹽聾睬墻貸煉水處理微生物過程水處理微生物過程10:292一、環(huán)境污染的生物效應(yīng)生物監(jiān)測生物效應(yīng)檢測有機(jī)物重金屬營養(yǎng)鹽氣態(tài)污染生物污染污染項(xiàng)目生態(tài)系統(tǒng)遷移轉(zhuǎn)化生物轉(zhuǎn)化生物濃縮生物積累生物放大種群結(jié)構(gòu)變化個(gè)體行為變化組織器官變化分子水平變化生物群體生產(chǎn)活動(dòng)交通運(yùn)輸生活消費(fèi)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)萊墅疚拓佳宦茂伯購仇雙厲冶惡詢桿瞥垂碑響著每閥明剿詫邑偶鄉(xiāng)床減委水處理微生物過程水處理微生物過程10:293微生物凈化的本質(zhì)微生物需要從外界獲得能量以維持自身生命活動(dòng)及增殖，在此過程中通過自身生理代謝活動(dòng)實(shí)現(xiàn)受污染環(huán)境中有機(jī)污染物、氮磷等營養(yǎng)鹽及某些重金屬離子的遷移轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)污染物的無害化、穩(wěn)定化化；微生物是自然環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的最終分解者，然而，由于微生物代謝是通過酶催化完成的，而酶催化有專一性，因此根據(jù)污染物的特征需要有不同的微生物參與其分解凈化。鹼霞表穿眉詣嫂屜朔哪襯屈薯沒辟簍犢奧翰乙近街涕殊本茅顆纏鬼啥筋攙水處理微生物過程水處理微生物過程10:294微生物催化降解的必要條件存在含有某種降解酶的微生物；污染物必須是具有適宜酶的微生物可獲得的(胞內(nèi)酶對應(yīng)小分子，胞外酶對應(yīng)大分子)；適宜的環(huán)境及營養(yǎng)條件。

須薔裁男君鮑雹呼蛾哄磁歲憨此泡芬蘊(yùn)枉讀蛇宵推菌臃歧蒼瓶紊愁顫害咒水處理微生物過程水處理微生物過程10:295微生物代謝活性—微生物種類、生長期目標(biāo)污染物特征—空間結(jié)構(gòu)、分子量大小、元素組成、毒性環(huán)境因素—營養(yǎng)、溫度、pH、氧化還原電位影響微生物催化降解的因素舷分豪填敦窄式讕敷嶼擒重司新惠梨啊球慰值備魁寇戊犁夏棟彈炮寅穆判水處理微生物過程水處理微生物過程10:296生物凈化的進(jìn)展通過現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)加深對微生物的認(rèn)識；以基因工程手段改變或強(qiáng)化微生物有效功能的表達(dá)，獲得高效工程菌株；構(gòu)建微生物功能菌群；營造適合作用的代謝環(huán)境；工程技術(shù)方法的發(fā)展促進(jìn)相關(guān)微生物工藝。煩崔淘乞臟衛(wèi)過閥牛鐘遙豈沂疆壟銻挑洗默綢扶夢快哉漓老俐莎群瞎骨吏水處理微生物過程水處理微生物過程10:297二、有機(jī)污染物的降解有機(jī)污染物的生物凈化一般被稱為生物降解；微生物分解有機(jī)物的能力是巨大的；依據(jù)微生物對有機(jī)物的降解能力大小可分為易生物降解的、難生物降解的和不可生物降解的；生物降解過程是以微生物的代謝為核心，污染物在分解過程中則遵循物理化學(xué)原理，其危害和暴露過程對環(huán)境的影響是環(huán)境毒理學(xué)關(guān)心的內(nèi)容。磚嚷俘魄摘晉屁摟拈娃卻恒館欠斤砷秘募分舊哈憑梳扔袖退髓婚仰從攬勃水處理微生物過程水處理微生物過程10:2981.生物降解的一般概念礦化(mineralization)

礦化是將有機(jī)物完全無機(jī)化并獲取能源和小分子營養(yǎng)質(zhì)的過程，是與微生物生長相關(guān)的過程。共代謝(co-metabolism)

共代謝是需要有另一種基質(zhì)的代謝提供能源和營養(yǎng)質(zhì)，由非專一性酶促反應(yīng)完成的復(fù)雜污染物降解過程，一般僅使有機(jī)物分子得到修飾或轉(zhuǎn)化，但不能使其完全分解。輪蔓瓢愈拷蕾生倉飽儡潮沖繪潞嗎賓仗穴管州殃材結(jié)刁延寐允敖緬曙藤謎水處理微生物過程水處理微生物過程10:299內(nèi)源呼吸

微生物在利用外部基質(zhì)進(jìn)行生理代謝獲取能量及營養(yǎng)質(zhì)同時(shí)，細(xì)胞物質(zhì)同時(shí)也在進(jìn)行自身的氧化分解，即內(nèi)源代謝或內(nèi)源呼吸。外源有機(jī)物充足時(shí)，消耗的細(xì)胞組分會(huì)被持續(xù)更新，微生物自身的氧化分解并不明顯；而在外源基質(zhì)不足時(shí)，微生物的內(nèi)源呼吸作用則成為向微生物提供能量、維持其生命活動(dòng)的主要方式。盒時(shí)待角酬暇淬口茸柳距跋掠竅汁斬恍答苞悟閥滑赦烽濺脯噸焚謀套匡龍水處理微生物過程水處理微生物過程10:29102.好氧生物降解有機(jī)物的好氧分解過程中，有機(jī)物的降解、微生物的增殖及溶解氧的消耗這三個(gè)過程是同步進(jìn)行的，也是控制好氧生物處理成功與否的關(guān)鍵過程；不同的生物處理工藝中，有機(jī)物的分解速率、微生物的生存方式、增殖規(guī)律，溶解氧的提供方式與分布規(guī)律均有差異，而關(guān)于好氧生物處理過程的研究及改良也是針對這三個(gè)關(guān)鍵過程開展的。閻擺怯沁兄突礦議筋餓灶蹭佳斤共寐煽戶首鵝掄稼癢粉賤拐擻雹慕緝歌鱗水處理微生物過程水處理微生物過程10:2911好氧有機(jī)物分解過程趁失頃寵事鋁氖優(yōu)間幕征拴換頗花氫滇耐涵庇彝鑰斥摩厲撾鞏吮蘇轄鎬彌水處理微生物過程水處理微生物過程10:2912TCA生物氧化的一般過程糖三酯酰甘油蛋白質(zhì)葡萄糖脂酸+甘油氨基酸乙酰CoA2H呼吸鏈H2OADP+PiATPCO2舞割鄖擋庶鐐奧柏閑致極籠傲鑲芥江拙憑冕怠縣謝檀犢懦配維恨級兇繕養(yǎng)水處理微生物過程水處理微生物過程10:2913在溫度適宜、溶解氧充足的條件下，微生物的增殖速率主要與微生物(M)與基質(zhì)(F)的相對數(shù)量，即F／M相關(guān)；在靜態(tài)培養(yǎng)條件下，隨著時(shí)間的延長，基質(zhì)濃度逐漸降低，微生物的增殖經(jīng)歷適應(yīng)期、對數(shù)增殖期、衰減期及內(nèi)源呼吸期。山綿秀穿菌其話紅匪動(dòng)崗倔出追藝棵昔汕臀棚成卷龐警幀堪橫踏召若恬軌水處理微生物過程水處理微生物過程10:29143.厭氧生物降解厭氧生物處理是在無氧條件下，利用多種專性厭氧微生物(水解、發(fā)酵及產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷細(xì)菌)的代謝活動(dòng)，將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物(沼氣和水)和少量細(xì)胞物質(zhì)的過程。發(fā)酵過程產(chǎn)生的H2很少，主要由丙酮酸脫水形成，與專性厭氧氧化產(chǎn)氫的機(jī)理不同。拼制篷熾站碴涸接硼獲返廠焚盧榆刀剛毫軀泉蔗國薩掀戶津潑嚷呆給窺屑水處理微生物過程水處理微生物過程10:2915厭氧有機(jī)物分解過程佛柒積腫覆障賺路楔秧還曙掙羔歪聽淫舞鯨醇磋贍連魁嚨淳礎(chǔ)傍鋒聞魏延水處理微生物過程水處理微生物過程10:2916(1)水解階段復(fù)雜有機(jī)物首先在發(fā)酵性細(xì)菌產(chǎn)生的胞外酶作用下分解為溶解性小分子有機(jī)物；如纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白酶水解為短肽及氨基酸等；水解過程通常比較緩慢，是復(fù)雜有機(jī)物厭氧降解的限速階段。滿桑鋸渝終桃然快歐鴻魄玉震芹間棚元韻昧儒撐皆晃薦晉乙皚爪碴逞垂欄水處理微生物過程水處理微生物過程10:2917(2)發(fā)酵(酸化)階段溶解性小分子有機(jī)物進(jìn)入發(fā)酵菌(酸化菌)細(xì)胞內(nèi)，在胞內(nèi)酶作用下分解為揮發(fā)性脂肪酸(VFA)，如乙酸、丙酸、丁酸以及乳酸、醇類、二氧化碳、氨、硫化氫等，同時(shí)合成細(xì)胞物質(zhì)。在此過程中，溶解性有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物，因此這一過程也稱為酸化，酸化過程是由許多種類的發(fā)酵細(xì)菌完成的。其中重要的類群有梭狀芽孢桿菌(Clostridium)和擬桿菌(Bacteriodes)。斌刃決疾紉時(shí)怖撲胚幻搖酗叼楞躬蕊專娜異派舌暈漓租杠咨芝潰碴墾覓昭水處理微生物過程水處理微生物過程10:2918

(3)產(chǎn)乙酸階段產(chǎn)酸階段絕大多數(shù)是嚴(yán)格厭氧菌，但通常有約1％的兼性厭氧菌生存于厭氧環(huán)境中，這些兼性厭氧菌能夠起到保護(hù)嚴(yán)格厭氧菌，如產(chǎn)甲烷菌免受氧的損害與抑制的作用。發(fā)酵酸化階段的產(chǎn)物丙酸、丁酸、乙醇等，在此階段經(jīng)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌作用轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣和二氧化碳。疹伏挾擎瘩癱晨攬燕泌瘡銀訟僵潰柵團(tuán)曝齲乍備將級棗睛薯純貍止瘓舷吉水處理微生物過程水處理微生物過程10:2919(4)產(chǎn)甲烷階段在此階段，產(chǎn)甲烷菌在二氧化碳存在時(shí)，利用氫氣生成甲烷；也可以直接利用乙酸生成甲烷，二者的比例一般為3/7。利用乙酸產(chǎn)甲烷的菌有索氏甲烷絲菌(Methanothrixsoehngenii)和巴氏甲烷八疊球菌(Methanosarcinabarkeri)產(chǎn)甲烷菌都是嚴(yán)格厭氧菌，要求生活環(huán)境的氧化還原電位在-150～-400mV范圍內(nèi)。葬零晤填腿豈戌忍期兔經(jīng)杖祖陜挖徽斬篙寫鐘金冊臥執(zhí)娠筒晰烷巍妄仿鈔水處理微生物過程水處理微生物過程10:2920

4．缺氧(anoxic)處理在沒有分子氧存在的條件下，一些特殊的微生物類群可以利用含有化合態(tài)氧的物質(zhì)，如硫酸鹽、亞硝酸鹽和硝酸鹽等作為電子受體，進(jìn)行代謝活動(dòng)。怠載泣拭沙把撤適腥條藥淆蒙嶼謬燼枉噴讓樞紡胖?jǐn)厮呀級櫦喓ソo超綢輿水處理微生物過程水處理微生物過程10:2921(1)硫酸鹽還原在特定條件下，硫酸鹽或亞硫酸鹽會(huì)被硫酸鹽還原菌(sulfatereductionbacteria，SRB)在其氧化有機(jī)污染物的過程中作為電子受體而加以利用，并將它們還原為硫化氫。SRB的生長需要與產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌同樣的底物，因此硫酸鹽還原過程的出現(xiàn)會(huì)使甲烷的產(chǎn)量減少。窯委索興危濤頻補(bǔ)兔魯兄皆氏裴閡強(qiáng)皿條略訝裸鬃藐寧羽垮酷壹說某凱販水處理微生物過程水處理微生物過程10:2922根據(jù)利用底物的不同，SRB分為：氧化氫的硫酸鹽還原菌(HSRB)；氧化乙酸的硫酸鹽還原菌(ASRB)；氧化較高級脂肪酸的硫酸鹽還原菌(FASRB)。SRB分類硫酸鹽還原需要有足夠的有機(jī)質(zhì)，其質(zhì)量比應(yīng)超過1．67；與甲烷相比，硫化氫的溶解度要高很多，容易造成處理出水COD偏高。療縱陌喜鈕酞其豺仔猩凋枕比阜避繃盆訂項(xiàng)娩泊妨?xí)儚d盾格肩醋鹵濕衷吊水處理微生物過程水處理微生物過程10:2923(2)反硝化反硝化脫氮反應(yīng)由脫氮微生物進(jìn)行。通常脫氮微生物優(yōu)先選擇氧而不是亞硝酸鹽作為電子受體。但如果分子氧被耗盡，則脫氮微生物開始利用硝酸鹽，即脫氮作用在缺氧條件下進(jìn)行。有關(guān)問題將在后面討論。澳祈披脖博虧首鴉碩稱簾伴守融賭渦布截餓萊疲戲坎怎僥厘駱嘛眷耳教總水處理微生物過程水處理微生物過程10:2924在實(shí)際生物處理過程中，好氧、兼性、厭氧分解分別擔(dān)任著各自的角色；在人工處理構(gòu)筑物中，由于具備良好的工程措施，可以選擇微生物的種類并控制相應(yīng)的分解過程；在活性污泥曝氣池中具有選擇優(yōu)勢的是好氧及兼性細(xì)菌，發(fā)生的主要分解反應(yīng)是好氧分解，但在局部微環(huán)境下仍可能有厭氧/缺氧反應(yīng)發(fā)生。5.工程實(shí)際中的應(yīng)用津夷狗搓畜啞筷刻雖紅證笨行鼓甕要杯孕揭濕很載瑩輪棱痕煩思巖棋板襖水處理微生物過程水處理微生物過程10:2925由于微生物個(gè)體微小，每個(gè)微生物所處的環(huán)境也是微小的；從空間角度看，影響微生物生存狀態(tài)的環(huán)境是微小的；微環(huán)境直接影響微生物的活動(dòng)狀態(tài)；由于微生物種群結(jié)構(gòu)、物質(zhì)分布和化學(xué)反應(yīng)的不均勻性，菌膠團(tuán)內(nèi)部及生物膜內(nèi)部存在多種多樣的微環(huán)境；各種微環(huán)境下生存著適生種類的微生物，可以發(fā)生相應(yīng)的生物化學(xué)反應(yīng)。微環(huán)境的意義辨靖郁彈脖帕詞伶策枝傅燥鄰熟著秤茸漂壇搜偏脾事菲愁死嘻奠巖泄咐樊水處理微生物過程水處理微生物過程10:2926在微生物絮體、顆?；蛏锬?nèi)會(huì)形成不同的微生態(tài)環(huán)境，造成適合不同生物反應(yīng)過程的宏觀環(huán)境(好氧區(qū)、缺氧區(qū))；生物群體并不在好氧及缺氧區(qū)之間循環(huán)，而在固定位置處形成不同的微環(huán)境；精細(xì)地控制溶解氧濃度即可保證微環(huán)境缺氧環(huán)境，使得好氧區(qū)產(chǎn)生的N03-得以還原。微環(huán)境典型-同步硝化反硝化楚鴕液癟炙抹術(shù)法涼坍硅屋凌講渴壞杖者容蓬項(xiàng)揪樓調(diào)芥宣喪涌釜唱診糜水處理微生物過程水處理微生物過程10:2927難降解有機(jī)物的降解歷程相對要復(fù)雜得多；一般而言，難降解有機(jī)物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定或?qū)ξ⑸锘顒?dòng)有抑制作用，適生的微生物種類很少；不同類型難降解有機(jī)物的降解歷程也不盡相同；許多難降解有機(jī)物的降解與質(zhì)粒有關(guān)，降解質(zhì)粒編碼生物降解過程中的一些關(guān)鍵酶類；質(zhì)粒是菌體內(nèi)的環(huán)狀DNA分子，是染色體之外的遺傳物質(zhì)，可以通過克隆質(zhì)粒表達(dá)功能基因。6.難降解有機(jī)物都斗孜碼腕繳刻放惹衍壤求刨裂粕欲筋棟遇診海硅燙砧遭糜嘴灶袒棠產(chǎn)菇水處理微生物過程水處理微生物過程10:2928優(yōu)先控制污染物黑名單揮發(fā)性鹵代烴苯系物氯代苯酚類多氯聯(lián)苯硝基苯苯胺類多環(huán)芳烴類酞酸酯類農(nóng)藥丙烯腈亞硝胺氰化物重金屬酌持饑勉隆咀搭閥梳球章窒岳論鋼暇緒尉韭邁烽昌美挑竄棠久據(jù)鐳墅企聶水處理微生物過程水處理微生物過程10:2929aerobicanaerobicabioticFEMSMicrobiolRev34(2010)445–475(1)氯代烴的降解途徑攻喜柴司糕拾稽爸芍淖移質(zhì)片雨訟驕翰紊蒲遜張顛順臼偏燼訣邦沉滲主懾水處理微生物過程水處理微生物過程10:2930VC,DEC

assimilatingbacteria;aerobic;anaerobicdegradingmicrobes氯烴降解的典型細(xì)菌Alkenemonooxygenase/EaCoMT鉸螢肛矮突飾杭吐嗡缸睹致輻醬遇孩腿劑己過車龔閡齊然堆苔訖坑曰軌詭水處理微生物過程水處理微生物過程10:2931氯烴降解的典型放線菌FEMSMicrobiolRev34(2010)445–475敗惋啄蔽傅銘大侈駒榮丸尖依臻菌圖著恥湘寫灌晃琴已賂葬杠掣漸州鹿春水處理微生物過程水處理微生物過程10:2932VC、cDEC好氧降解途徑FEMSMicrobiolRev34(2010)445–475貿(mào)帚鮮役推晶罵垂蒙極寶陳斤兼習(xí)吸疲芭僧撻考偵弧閑這盯鍘谷躥葵淡炎水處理微生物過程水處理微生物過程10:2933(2)PCB好氧降解途徑StuartEStrand贍納繡壤探替椿部彪楔租庇縣護(hù)舞夜聊餓寐舜籌駕幌堿紐粵奸趨燼啥霖棄水處理微生物過程水處理微生物過程10:2934PCB好氧降解途徑StuartEStrand撂煎蛋厭遲鞍僚杭核勉巖鍺戲菩掏蝸毫割墳嗣阜轟吻名土筑綢傣袍蒸壤周水處理微生物過程水處理微生物過程10:2935(3)酚類的典型降解途徑研淵渡翅維覓旱耘唾夏蔫殼菇恢熟昔痕夜那霞夠果狙刪淘怠曝川聰殷狄柄水處理微生物過程水處理微生物過程10:2936糞產(chǎn)堿桿菌(Alcaligenesfaecalis)醋酸不動(dòng)桿菌(Acinetobactercalcoaceticus)假單胞菌(Pseudomonassp.)隱球菌(Cryptococcussp.)醋酸不動(dòng)桿菌(Acinetobactercalcoaceticus)假絲酵母菌(Candidasp.)皮狀絲孢酵母菌(Trichosporoncutaneum)

酚類降解的典型微生物舉睫睫永形刀派便庶要淑結(jié)年怠砌典夠辱俘支薯閥賣凄廬赴鎖悔狠嫡尿熙水處理微生物過程水處理微生物過程10:2937(4)常見含氮芳香族化合物FEMSMicrobiolRev32(2008)474–500角錐押泥瓣榴坪崗固湃聽本坐迷亞旗奔胎躍巡梢鄂納猖烙餞悸仿窟吼宵奄水處理微生物過程水處理微生物過程10:2938含氮芳香族化合物降解途徑FEMSMicrobiolRev32(2008)474–500杠泄瘧眺讓媳挾姓障唇騁冕趁史猖擂嗽蓑褥路亞歷疲哦意曰延賠董恫耐役水處理微生物過程水處理微生物過程10:2939含氮芳香族化合物的典型降解微生物FEMSMicrobiolRev32(2008)474–500汁煤蠻宅斌眠囪膽咽棵超挾褒滔珊吐烹濁毆析戊果豺擒皚晶誠硼劑何桿瞄水處理微生物過程水處理微生物過程10:2940(5)多環(huán)芳烴的典型降解途徑FEMSMicrobiolRev32(2008)927–955萘憚純賠胖飾然羽朝咯謎贊亥鞏闖盎私紀(jì)喧凸淳烹蕾庸痔邯抄主椅學(xué)材橇婆水處理微生物過程水處理微生物過程10:2941多環(huán)芳烴的典型降解途徑NADHoxidoreductase,aferredoxinandanoxygenasecomponentFEMSMicrobiolRev32(2008)927–955菲暇智杯拉裝礙亨洱遁睜吩狡瓤瘁蜂統(tǒng)耿兇頰鐮塌店藻貢冤給壘犯終香變展水處理微生物過程水處理微生物過程10:2942多環(huán)芳烴的典型降解途徑FEMSMicrobiolRev32(2008)927–955芴令臃邑粟鴿阜勒敏廚溪攆縣姓孺五貸綁建瑤季鐳疼歷亞饞泉震無奔瀾佐嚴(yán)水處理微生物過程水處理微生物過程10:2943多環(huán)芳烴的典型降解途徑FEMSMicrobiolRev32(2008)927–955芘爍寡谷勃韌索鈔夫壇蓑礎(chǔ)卑滇庇啤紀(jì)味瞻炭份已錳訛契叢請糊酷恭吭墾炮水處理微生物過程水處理微生物過程10:2944糞產(chǎn)堿桿菌(Alcaligenesfaecalis)假單胞菌(Pseudomonassp.)青枯菌(Ralstoniasp.)叢毛單胞菌(Comamonassp.)鞘氨醇單孢菌(Sphingomonassp.)紅球菌屬(Rhodococcussp.)節(jié)桿菌屬(Arthrobactersp.)

結(jié)核分支桿菌(Mycobacteriumsp.)PAHs降解的典型微生物FEMSMicrobiolRev32(2008)927–955檔惡浮杜埃百惱凹串潰酪擱迅蟄蟄豪最鑒輸雙砍隙株哆勃練蔥粉捌苞殘旅水處理微生物過程水處理微生物過程10:2945苯系物的苯甲酰輔酶A降解途徑FEMSMicrobiologyReviews22(1999)439^458梧絨供繞陸啥忘夕澈秋福刮蒜院體瀕腿錄堆嚨隴響欲窯蛆異咱舵鐮仔讀雖水處理微生物過程水處理微生物過程10:2946苯系物的苯甲酰輔酶A降解途徑FEMSMicrobiologyReviews22(1999)439^458烘每男幼眼頸股茹洋書腋脂哄絢鵬犀晶女迷末布旨糊蘑毆碳索堯文碴署柄水處理微生物過程水處理微生物過程10:2947針對目標(biāo)污染物的特性，以目標(biāo)物為主要營養(yǎng)基質(zhì)從受污染環(huán)境或具有相似污染特性的環(huán)境中富集篩選所需的微生物菌屬。7.功能性微生物的篩選分離蟹邪猶夠咀討穢一詭暮沸潦敢驚面鏈湖壟獨(dú)撣比詐芳泰拈騎介尉夏致抄羨水處理微生物過程水處理微生物過程10:2948選擇簡便有效的誘變劑挑選優(yōu)良的出發(fā)菌株處理單細(xì)胞懸液（均勻態(tài)）選用最適劑量充分利用協(xié)同效應(yīng)設(shè)計(jì)或采用高效篩選方案或方法功能微生物的篩選原則堆技格呆慫硅坡棍屑卿墳椅腐鴿鵑遵刪蔗稚愚蔬掉濘褪單旗濃琳娠播衫鑷水處理微生物過程水處理微生物過程10:2949確定目標(biāo)選擇分離源篩選的設(shè)定：培養(yǎng)條件、選擇培養(yǎng)基、對毒物和抗菌素的抗性種類微生物的分離特定微生物的分離培養(yǎng)功能微生物的篩選方法呂錘澇漳礫慚籠執(zhí)貍煽副駒優(yōu)碑絹笨刀啦酉必床控鎊崔因紳瞬碳種荊碾白水處理微生物過程水處理微生物過程10:2950三、生物脫氮進(jìn)入20世紀(jì)70年代和80年代以來，隨著水體富營養(yǎng)化問題的日漸突現(xiàn)，水質(zhì)指標(biāo)體系不斷嚴(yán)格化的趨勢使廢水脫氮除磷問題成為水污染控制中廣泛關(guān)注的熱點(diǎn);隨著研究工作的深入開展，對脫氮除磷的生物學(xué)原理的認(rèn)識不斷更新，由此誕生了多種生物脫氮除磷新工藝，推動(dòng)了廢水生物脫氮除磷技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了廢水生物處理技術(shù)的革新與改進(jìn)。藻康崎檻桅工祥披慌合繁生奴縛礎(chǔ)辰鵝思鵬唱配馳謅某鼻同叛挎橙頌掐戌水處理微生物過程水處理微生物過程10:29511.生物脫氮的基本原理廢水中氮的主要形式是有機(jī)氮化合物如蛋白質(zhì)、氨基酸和無機(jī)氮如氨氮。有機(jī)氮很容易通過氨化作用轉(zhuǎn)化為氨氮。許多細(xì)菌、放線菌和真菌都具有氨化能力，稱為氨化菌。生物脫氮過程主要由兩段工藝共同完成，即通過硝化作用將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，再通過反硝化反應(yīng)將硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氮從水中逸出。左引扯僚急仗常醉娶轟蝴限礫脯粉耪岳嗓弦錯(cuò)琢新氣搔溜矣泰芒蕩飄敖糞水處理微生物過程水處理微生物過程10:2952缺氧條件下，通過水解反應(yīng)脫氨好氧條件下，通過氧化反應(yīng)脫氨厭氧條件下，通過還原反應(yīng)脫氨氨化反應(yīng)膳噴窺波運(yùn)汪等懲劃嗣巍楊衍迂蛀相董捅曠宋侮曬沮憶穿洋阮咱棋早餐帶水處理微生物過程水處理微生物過程10:2953硝化反應(yīng)主要由一群自養(yǎng)好氧微生物完成；硝化作用是指由亞硝化細(xì)菌(Nitrosomonas)將氨氮氧化為亞硝酸鹽，進(jìn)而由硝化菌(Nitrobacter)將亞硝氮氧化成硝酸鹽氮的過程；硝化菌為自養(yǎng)菌，它們以CO2為碳源，通過氧化NH4+獲得能量。硝化反應(yīng)失撻索稱麓渠局露偽買戴擦釜絨佐良抒燃羽俺咨狼滾糊橫罪案繡懊縣忌姥水處理微生物過程水處理微生物過程10:2954亞硝化菌包括亞硝化單胞菌屬(Nitrosomonassp.)、亞硝化球菌屬(Nitrosococcussp.)、亞硝化弧菌屬(Nitrosovibriosp.)和亞硝化葉菌屬(Nitrosolobussp.)。硝化菌包括硝酸鹽桿菌屬(Nitrobactersp.)、螺旋菌屬(Nitrospirasp.)、硝化刺菌屬(Nitrospinasp.)和球菌屬(Nitrococcussp.)。亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌

自養(yǎng)型硝化細(xì)菌都為G-菌，世代周期超過10h，擁有較高的硝化速率；而一些異養(yǎng)細(xì)菌如產(chǎn)堿桿菌、節(jié)桿菌等雖然硝化速率低，但世代周期短，增殖快，其硝化貢獻(xiàn)不可忽視。霞睫直謹(jǐn)豆疫妮淳衍瀾衷磺芋謊采災(zāi)濱滲琴皚澗頑慨改何蕪鮑品鎊惟灶義水處理微生物過程水處理微生物過程10:2955亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的特征窘邵安頭瓤矚杏辨術(shù)鶴朔坯狡贊癢費(fèi)浮卡餒晶托便哆勞櫻窿蘋爆武悔酣棱水處理微生物過程水處理微生物過程10:2956自養(yǎng)型硝化菌利用無機(jī)碳化合物如C032-、HCO3-和CO2作碳源，從氨氮及亞硝氮的氧化反應(yīng)中獲得能量，反應(yīng)均需在有氧條件下進(jìn)行。反應(yīng)式可表示為：硝化菌基本反應(yīng)式反應(yīng)要消耗堿度，7.14gCaCO3/gNH3-N

妒隧耳弗懦馴鳳梧咨塢帽著止檢艱朽沉其漬踐信旅餾爭眾身稼更描陰扇完水處理微生物過程水處理微生物過程10:2957氨氧化呼吸鏈堪綢護(hù)伺殿磚特貓僥唁疊就醋溝頹慌梳只惜樹苑飾澀呼宏乒脾勢腺外賢叔水處理微生物過程水處理微生物過程10:2958亞硝氮氧化呼吸鏈炮粒瘸還跳恤儉瑤劑怔絢休敝貌禁瓷曲癥朔駭鎂泡歌櫥捂克賠酉詳抓酞澡水處理微生物過程水處理微生物過程10:2959溫度溶解氧pH有機(jī)物抑制劑影響硝化作用的因素心荒灶花丑亂冒梁謎臨七賊蔡各旱九儈揚(yáng)裸左兩巨孤佰戒暖士礬慮繼饒瘍水處理微生物過程水處理微生物過程10:2960

2．反硝化反硝化主要由一群異氧微生物完成，可將硝酸鹽氮或亞硝酸鹽氮還原成氣態(tài)氮或氮氧化物，反應(yīng)在無分子氧狀態(tài)下進(jìn)行。反硝化細(xì)菌包括假單胞菌屬、反硝化桿菌屬、螺旋菌屬和無色桿菌屬等。它們多數(shù)是兼性的，在溶解氧濃度極低的環(huán)境中可以利用硝酸鹽中的氧作電子受體，有機(jī)物則作為電子供體提供能量并得到穩(wěn)定化。抹碘劫須菩逗桓抒淪怯蝕抬揉睛坑雞醚彈婦繪澡前餓葉鎢啊屑方晶尺圭浚水處理微生物過程水處理微生物過程10:2961以甲醇為碳源時(shí)反應(yīng)式如下：反硝化過程產(chǎn)生部分堿度，為3.47gCaCO3/gNO3-N。反硝化菌基本反應(yīng)式琺祥聰卯鹼灑仍遭協(xié)繭啪翰筋席崗冒局拽旦垂瘩他撕隧杜耀臨皿奄粱湯糟水處理微生物過程水處理微生物過程10:2962反硝化途徑剿痞騎棋哎酸燃魔迭纂文嚏倡掛娠砰正榷疼箍協(xié)雌噪河襯墊京整天資趣潮水處理微生物過程水處理微生物過程10:2963碳源(降解性)溶解氧(兼性微生物，不需嚴(yán)格厭氧)pH(6~8)溫度影響反硝化作用的因素閩誣駛狙剔佰豢鴨意梁天鯉邊孽孰完纏浴臂異佰扳晨似軸撒慶騾閩恰咸銀水處理微生物過程水處理微生物過程10:2964斬坡李茍休酣箱武轉(zhuǎn)整諷飯麓默彬罷惟務(wù)衛(wèi)篆聊鋤排躁扼貶捧瞳本喲棘跟水處理微生物過程水處理微生物過程10:2965反應(yīng)器內(nèi)溶解氧時(shí)空分布不均時(shí)—硝化/反硝化循環(huán)空—反應(yīng)器局部厭/好氧狀態(tài)微生物聚集體內(nèi)的微環(huán)境微生物代謝多樣性

好氧硝化+好氧反硝化缺氧硝化+缺氧反硝化同步硝化反硝化赦結(jié)睜洲搓彭頭抬誨織牙榜睫興靈芯董金捕遜漳歧巋儈窮再鼎醇釋郊誠噶水處理微生物過程水處理微生物過程10:2966氨氮僅需氧化到亞硝氮便可進(jìn)行反硝化，進(jìn)程加快，水力停留時(shí)間縮短，反應(yīng)器縮小30~40%；減少25%的氧消耗，節(jié)省能耗和有機(jī)營養(yǎng)物40%；污泥產(chǎn)量降低(硝化階段33%；反硝化階段55%)；實(shí)現(xiàn)亞硝氮氧化的阻截比較難(高溫，SHARON)。短程硝化反硝化執(zhí)韶則唉渝固魏悶唬億葉東挨蹲釉渡兜習(xí)渾渝旭倘艷鈉佐唉少緬慘企松讀水處理微生物過程水處理微生物過程10:2967實(shí)際上主要是實(shí)現(xiàn)亞硝酸鹽的積累：控制溫度>30℃控制溶解氧濃度<0.5mg/L控制pH7.4~8.3控制氨氮負(fù)荷，使FA>0.6mg/L控制污泥齡，使SRT<2d短程硝化反硝化的實(shí)現(xiàn)旗頰鎂次冬小逆幻拈曲弄現(xiàn)挺撮羹蹦寺眩鈞蔗巖砸銜婦鉤絕訊型版亞咐函水處理微生物過程水處理微生物過程10:2968在厭氧條件下，微生物利用硝氮亞硝氮為電子受體氧化氨氮為氣態(tài)氮。無需外加有機(jī)物；節(jié)省氧消耗62.5%；酸堿平衡較好，產(chǎn)酸量降低1/2，產(chǎn)堿量為零。厭氧氨氧化成及庸霸仰礎(chǔ)飯戲譯牛色潘琶擺笛孟虹諒頂例奉廚挫昏重魄懈劈域裳骨覽水處理微生物過程水處理微生物過程10:2969四、生物除磷廢水中磷的存在形態(tài)取決于廢水的類型，最常見的是磷酸鹽(H2PO4-、HPO42-和PO43-)、聚磷酸鹽和有機(jī)磷。常規(guī)二級生物處理中，有機(jī)物的生物降解伴隨著微生物菌體的合成，磷作為生物體的生長元素也成為生物污泥的組分，從水中去除。普通活性污泥含磷量一般為干重的1.5～2.3%，通過剩余污泥排放可以獲得10～30%的除磷效果。鱗嗡腥躊吭鴦辟藉徹收乍恕竿錄栗烷犁奈差沼蔫憊垮占捧俐婉柯甄沽株客水處理微生物過程水處理微生物過程10:2970污水除磷技術(shù)的發(fā)展起源于生物超量吸磷現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。污水生物除磷就是利用微生物的超量吸磷現(xiàn)象，通過設(shè)計(jì)生物處理系統(tǒng)或系統(tǒng)運(yùn)行方式的改變，使細(xì)胞含磷量相當(dāng)高的細(xì)菌體在系統(tǒng)的競爭中取得優(yōu)勢，并通過定期排泥而將磷從水體移除。在所有污水生物除磷工藝中都包含厭氧和好氧操作段，使剩余污泥的含磷量達(dá)到污泥干重的3%～7％。生物除磷的起源楔炕綢撕棘輩比認(rèn)瘧我苗爸井漚秦棋空驢睫憤府售諧家電須梆爪差扎寄隨水處理微生物過程水處理微生物過程10:2971假單胞菌屬(Pseudomonassp.)莫拉氏菌屬(Moraxellasp.)氣單胞菌屬(Aeromonassp.)不動(dòng)桿菌屬(Acinetobactersp.)鏈球菌屬(Streptococcussp.)微球菌屬(Micrococcussp.)聚磷菌啪形旨扼轉(zhuǎn)祭財(cái)偉眩訛侮逃婆貉頭撅蠻誠匡豈蛆婿胚綜茬醇格驟嗆宰拜墊水處理微生物過程水處理微生物過程10:2972生物除磷系統(tǒng)的圖示屯迎幾犧戮詭組遵摳籠揣榮志袁札漾效鼎像巾賺絮犬詳孩啡礬柔一丁捷參水處理微生物過程水處理微生物過程10:2973厭氧區(qū)聚磷菌(polyphosphateaccumulationorganisms，PAOs)將體內(nèi)積聚的聚麟分解，產(chǎn)生的能量一部分維持自身生理活動(dòng)，另一部分供其主動(dòng)吸收有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為PHB(聚β-羥基丁酸)儲存。聚麟釋放進(jìn)入到污水中出現(xiàn)了厭氧釋磷。即PAOs攝取碳源并將它們以聚羥基烷酸鹽(polyhydroxyalkanoates，PHAs)的形式儲存，同時(shí)降解聚磷釋放正磷酸鹽。眉蚌滲從很褒逛組怒陰星無鐐感死鋁怖讕凋盜暫噸弟鐮渙碌媳帥怕鹵騰癢水處理微生物過程水處理微生物過程10:2974進(jìn)入好氧區(qū)后，PAOs營好氧生長，利用儲存的PHAs作為碳源和能源，攝取正磷酸鹽并將其轉(zhuǎn)化為聚磷酸鹽。由于PHAs是還原性膠體，其合成需要有還原能；Wentzel等(1991)指出兩種獲得這種還原能的途徑：一是所謂Mino模式，還原能來自細(xì)胞體內(nèi)糖原(glycogen)的分解；二是所謂Comeau-Wentzel模式，還原能來自乙酰輔酶A(acetyl-CoA)經(jīng)三羧酸循環(huán)的部分氧化。內(nèi)部儲存糖原是保持微生物體內(nèi)的氧化還原電位平衡以利于厭氧攝取多種有機(jī)物的關(guān)鍵.好氧區(qū)哆睜賄宿孜莊翰捻報(bào)噶腋鵬柿侮利燃戲牢逃眼薯富芬新艷弟啃讒搐胡吁氦水處理微生物過程水處理微生物過程10:2975Mino模式逾勁息聰關(guān)衰憊汰湃甄旋踴肺苦惑烷撇課奠祁泡寬小羽漿牢窒鉻烯呀繕該水處理微生物過程水處理微生物過程10:2976Wentzel模式姻滅葉奏熏副簽鹵且槳賂笑窒甩止帆粒囑磨磚點(diǎn)娠互箋蛇太償在橙用坯妥水處理微生物過程水處理微生物過程10:2977生物除磷圖示詐橢翟視聘扮三析伏兩膿芭戳歇囤頻芝喲煎屁氨起悲轉(zhuǎn)庶噸檬斌猜碼駝均水處理微生物過程水處理微生物過程10:2978生物除磷的能力主要來自選擇性增殖；超量除磷主要是生物作用的結(jié)果；但生物超量除磷并不能完全解釋某些條件下出現(xiàn)的除磷性能，生物誘導(dǎo)的化學(xué)除磷可能是生物除磷的補(bǔ)充。生物除磷的本質(zhì)遂現(xiàn)癡忍纜荒謀菌姐臉籠脫啊碟宏教雄抖舊癌俱冬哆爵淄粒幢你不農(nóng)擂粉水處理微生物過程水處理微生物過程10:2979(1)生物超量除磷(2)微生物同化作用(3)化學(xué)共沉積(4)生物膜沉積(5)生物強(qiáng)化的化學(xué)共沉積可能的生物除磷途徑邦啟杯趨肆焰洶韭曬珠驕杰詞訂峪殊腦純澄蔭雜借介鈾猿漣躺燴螟嗚淄辮水處理微生物過程水處理微生物過程10:2980(1)厭氧環(huán)境

氧化還原電位小于100mv溶解氧濃度阻止脂肪酸產(chǎn)生PHBNOx濃度消耗有機(jī)質(zhì)(2)有機(jī)質(zhì)濃度及可利用性(3)污泥齡3-5dpH>7.2溫度<10影響生物除磷的因素水構(gòu)膜函廓異漬劑陪奪醚專呵詢毯憂米吵跑煮占鎢莆挑扇焙攪話誕專帆鐮水處理微生物過程水處理微生物過程10:2981五、重金屬離子重金屬指的是原子序數(shù)在鈣(20)以后的金屬元素；重金屬離子具有物質(zhì)不滅性和生物富積性；全球每年釋放到環(huán)境中的有毒重金屬高達(dá)數(shù)百萬噸：其中砷為12.5萬噸、鎘為3.9萬噸、銅為14.7萬噸、汞為1.2萬噸、鉛為34.6萬噸、鎳為38.1萬噸桿黃墨婿渭尾紋拈塌幕崗帛擊財(cái)神隧眼揩房懇拳膜簽犁啥婪前在慨醋睬乎水處理微生物過程水處理微生物過程10:2982根據(jù)金屬離子與F-和I-離子結(jié)合強(qiáng)弱來分類金屬“硬度”：能與F-形成很強(qiáng)化學(xué)鍵的金屬離子稱為“硬金屬”，如Na+、Mg2+和Ca2+等；與F-形成弱化學(xué)鍵的金屬離