4-生化处理(微生物学基础)

第二篇水污染控制工程4-生化处理(微生物学基础)内容组成第一章水质与水体自净第二章水的物理处理第三章污水的化学处理第四章污水的物理化学处理第五章污水的生物化学处理4-生化处理(微生物学基础)废水生物处理的目的、重要性主要目的：①不可自然沉淀的胶体状固体物②有机物③氮和磷重要性：①60%以上的有机物只有用生物法去除最经济。②废水中氮的去除一般来说只有依靠生物法。③城市污水处理厂有90%以上是生物处理法。④大多数工业废水处理厂以生物法为主体。4-生化处理(微生物学基础)微生物在废水生物处理中的作用

①溶解性有机物→CO2和H2O

溶解性无机营养元素：

N→N2P→富含磷的剩余污泥从水中分离出来②絮凝沉淀和降解胶体状固体物

③稳定有机物4-生化处理(微生物学基础)目录第一节废水处理微生物学基础第二节废水的好氧生物处理（一）稳定塘、土地处理

第三节废水的好氧生物处理（二）--生物膜法第四节废水的好氧生物处理（三）--活性污泥法第五节废水的厌氧生物处理第六节水处理厂污泥处理技术第七节生物脱氮除磷技术4-生化处理(微生物学基础)第一节废水处理微生物学基础微生物生理学特性及基本概念微生物的生长规律和生长环境生化反应动力学基础4-生化处理(微生物学基础)一、微生物生理学特性及基本概念1、新陈代谢生物体在生命活动过程中从外界吸取营养物质并在体内进行物质转化地交换作用。底物或基质污水中可被微生物通过酶的催化作用而进行生物化学变化的物质。可生物降解有机物量：有机物的降解转化可生物降解底物量：包括有机的和无机的可生物利用物质。4-生化处理(微生物学基础)一、微生物生理学特性及基本概念新陈代谢

分解代谢(异化作用）)复杂物质分解为简单物质简单物质合成为复杂物质吸收能量释放能量能量代谢物质代谢

合成代谢(同化作用)4-生化处理(微生物学基础)一、微生物生理学特性及基本概念2、微生物的呼吸微生物的呼吸指微生物利用营养物质获取能量的生理功能。※一切生物时刻都在进行着呼吸，没有呼吸就没有生命。呼吸作用中发生能量转换：供细胞合成、其它生命活动、多余以热量形式释放；通过呼吸作用，复杂有机物逐步转化为简单物质；呼吸作用过程中吸收和同化各种营养物质。4-生化处理(微生物学基础)2、微生物的呼吸类型微生物的呼吸指微生物获取能量的生理功能好氧呼吸厌氧呼吸根据氧化的底物、氧化产物的不同

按反应过程中的最终受氢体的不同

自养型微生物（无机物）

无氧呼吸（无机物）异养型微生物（有机物）

发酵（有机物）根据受氢体的不同分为4-生化处理(微生物学基础)二、微生物的生长规律和生长环境

微生物的生长规律按微生物的生长速度，其生长可分为四个期：停滞期(迟缓期）对数期（对数增长期）静止期（减速增长期）衰老期（内源呼吸期）4-生化处理(微生物学基础)停滞期(迟缓期）微生物的生长速度从零逐渐开始增加，细菌总数增加。出现于污泥培养驯化阶段，或水质发生变化、停产后又生产阶段。4-生化处理(微生物学基础)对数期：微生物以最大速度增长，细菌总数快速增加。当废水中有机物浓度高，且培养条件宜，可能处于对数期。处于对数期的微生物降解有机物速度快，但沉降性能差。4-生化处理(微生物学基础)静止期（减速增长期）微生物生长速度开始下降，细菌总数达到平衡。当废水中有机物浓度降低，污泥浓度较高时，微生物可能处于静止期。污泥絮凝性好，二沉池出水水质最好。4-生化处理(微生物学基础)衰老期（内源呼吸期）：微生物生长速度变为负值，细菌总数下降。当有机物浓度低，营养物明显不足，则可能处于衰老期。污泥较松散，沉降性能好，出水中有细小泥花。4-生化处理(微生物学基础)二、微生物的生长规律和生长环境

微生物的生长规律按微生物的生长速度，其生长可分为四个期：停滞期对数期静止期（减速增长期）污泥絮凝性好，二沉池出水水质最好。衰老期（内源呼吸期）

污泥较松散，沉降性能好，出水中有细小泥花。4-生化处理(微生物学基础)

微生物要求的营养物质必须包括组成细胞的各种原料和产生能量的物质，主要有：水、碳素营养源、氮素营养源、无机盐及生长因素。

微生物的生长环境

影响微生物生长的环境因素微生物的营养

温度

pH值

溶解氧

有毒物质

4-生化处理(微生物学基础)各类微生物所生长的温度范围不同，约为5℃～80℃。低温性（5-20℃）中温性（20-45℃）高温性（45-80℃）好氧生物处理中温性微生物适宜温度为25-40℃。厌氧生物处理甲烷菌为中温菌，在33-38℃

发酵产酸温度控制在52-57℃

微生物的生长环境

影响微生物生长的环境因素微生物的营养

温度

pH值

溶解氧

有毒物质

4-生化处理(微生物学基础)

微生物的生长环境

影响微生物生长的环境因素微生物的营养

温度

pH值

溶解氧

有毒物质

不同的微生物有不同的pH值适应范围。细菌、放线菌、藻类和原生动物的pH值适应范围是在4～10之间。大多数细菌适宜中性和偏碱性（pH＝6.5～7.5）的环境。废水生物处理过程中应保持最适

pH范围。当废水的pH值变化较大时，应设置调节池，使进入反应器（如曝气池）的废水，保持在合适的pH值范围。4-生化处理(微生物学基础)

微生物的生长环境

影响微生物生长的环境因素微生物的营养

温度

pH值

溶解氧

有毒物质

溶解氧是影响生物处理效果的重要因素。好氧微生物处理的溶解氧一般以2～4mg/L为宜。4-生化处理(微生物学基础)

微生物的生长环境

影响微生物生长的环境因素微生物的营养

温度

pH值

溶解氧

有毒物质

在工业废水中，有时存在着对微生物具有抑制和杀害的化学物质，这类物质我们称之有毒物质。其毒害作用主要表现在细胞的正常结构遭到破坏以及菌体内的酶变质，并失去活性。在废水生物处理时，对这些有毒物质应严加控制，但毒物浓度的允许范围，需要具体分析。4-生化处理(微生物学基础)三、生化反应动力学基础任务：1、研究各种因素对反应速度的影响。2、研究反应机理。内容：1、底物降解速率与底物浓度、微生物量等因素之间的关系。2、微生物的增长速率与底物浓度、微生物量等因素之间的关系。4-生化处理(微生物学基础)

反应速度

在生化反应中，是指单位时间单位体积内底物的减少量、细胞质或产物的增加量。例生化反应：S→y·X+z·P反应速度：三、生化反应动力学基础4-生化处理(微生物学基础)三、生化反应动力学基础任务：1、研究各种因素对反应速度的影响。2、研究反应机理。内容：1、底物降解速率与底物浓度、微生物量等因素之间的关系。

(米式方程式)2、微生物的增长速率与底物浓度、微生物量等因素之间的关系。

(莫式方程式）4-生化处理(微生物学基础)米式方程式

米歇里斯-门坦（Michaelis-Menten）

米氏在一切生化反应都是在酶催化进行的前提下，提出微生物分解代谢的酶反应方程式：

米氏方程式：式中ν—酶反应速度

νmax—最大酶反应速度

S—底物浓度

Km—米氏常数（半速度常数）4-生化处理(微生物学基础)酶反应速度与底物浓度的关系底物浓度SKm酶反应速度ν01/2νmaxνmax混合级反应区（0<n<1）零级反应区（n=0）一级反应区（n=1）4-生化处理(微生物学基础)莫诺特（Monod）方程式Monod于1942年以纯菌种对单一底物的分批培养实验基础上提出了描述微生物增长的动力学方程。式中：μ—微生物的比增长速度，

μmax—微生物的最大比增长速度；

S—底物浓度；X—微生物浓度

kS—饱和系数（半增长速度常数）

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