微生物对污染物的分解与转化

1、主要教育内容：第一节微生物对有机物的分解作用第二节有机物的生物降解性第三节典型氮有机物的分解第四节典型氮有机物的生物分解第五节微生物对无机元素的转化作用第六节生物的污染物富集和吸附作用，第九章微生物对污染物的分解和转化，教育目的要求：1，生物分解的一般特征和分类。2.有机物好氧生物降解及厌氧生物降解的概念、最终产物及特征。3.有机物的好氧生物降解过程及厌氧生物降解过程。第1节微生物对有机物的分解作用，* 1，生物分解的一般特征和分类，(1)有机物分解的一般特征微生物对有机物的分解作用，称为“生物分解”或“生物分解”。有机物的生物分解是通过一系列生化反应将有机物分解成小分子有机物或无机物的过程。

2、污水中有机污染物的生物降解过程如下图所示。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转化的途径，第一节微生物对有机物的分解作用，(2)生物分解的分类生物分解根据氧的存在与否，分为好氧分解和厌氧分解两种类型。有机物在有氧情况下分解微生物，称为氧分解。好氧分解是好氧微生物(兼性微生物，主要包括好氧细菌和兼性细菌)活动的结果。第一节微生物对有机物的分解作用，有机物无氧情况下的微生物分解，称为厌氧分解。这是厌氧微生物(兼性微生物，主要包括厌氧细菌和兼性细菌)活动的结果。好氧降解与厌氧分解相比，有机物的好氧降解率快，降解度彻底，转化为细胞的比例大。第一节微生物对有机物的分解作

3、用，第一节，有机物好氧分解的最终产物有机物中的元素(C，H，N，P，S)，好氧分解的最终产物主要是二氧化碳、水、维特里乌斯、磷酸盐等。分解反应概括如下。第一节微生物对有机物的分解作用，CCO2碳酸盐和碳酸氢盐hh 2 onnh h3h NO2 HNO3 sh2so 4 ph3po 4常识中的各种酸，与水中的碱性物质作用，形成相应的盐类。第一节微生物对有机物的分解作用，第二节，有机物厌氧分解的最终产物有机物中元素(C，H，N，P，S)的厌氧分解产物，主要是甲烷、二氧化碳、氨、硫化氢等。分解反应为C有机酸(脂肪酸)等CO2，CH4 N氨基酸NH3有机酸SH2S(恶臭，废水中铁和黑色硫化铁的形成)P

4、PO43-，第1节微生物对有机物的分解作用，图9-2，有机物2，第1节微生物对有机物的分解作用，以及有机物质充足时，细胞物质大量合成，内源性呼吸不明显，因此图中不显示细胞物质的氧化过程。当有机物几乎耗尽时，内源性呼吸成为供给能量的主要方法，最终细菌因能量不足而死亡。生物处理建筑内新生长的细胞物的质量计算和有机物分解的氧气需求计算在后续专门课程中列出。第一节微生物对有机物的分解作用，第三节，有机物的厌氧分解有机物厌氧分解过程：早期有机物厌氧分解过程有两阶段理论，三阶段理论。20世纪70年代提出了三阶段理论和四军理论。厌氧分解时有机物具有10%的合成菌丝体。两阶段理论、三阶段理论、三阶段理论和四军

5、理论的厌氧分解过程如下。第一节微生物对有机物的分解，图9-3有机物的厌氧分解第二阶段理论，第一节微生物对有机物的分解，图9-4厌氧消化第三阶段理论，第一节微生物对有机物的分解，第二节有机物的生物可分解性，第一节有机物的生物可分解性和分子结构的关系(1)，A类替代物(1)a类替代标准：-CI、-SO3H、-CH3等。b类替代标准：-0H、-COH等。(2)，二元基团的数量越多，生物降解性越差。(3)，二元基团的位置对生物降解性有显著影响。(d)，甲基分叉越多，生物降解性越差。第二节有机物的生物降解性，(5)，脂肪族化合物的分子量越大，生物降解就越不容易。(6)，芳香化合物的生物降解性一般低于小分

6、子的脂肪族化合物。(7)，在双环芳烃的情况下，苯环越多，生物降解越困难。(注：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。上述情况有时也有例外。)，第二节有机物的生物可降解性，第二节共代谢现象*共代谢现象部分有机化合物单独存在时不能进行生物分解，但与其他有机化合物同时存在时可以进行生物分解，这种现象称为共代谢现象。微生物的空对史作用的例子：直肠放线菌在蛋白质类物质存在的情况下可以分解病原体肉育肉。链霉素需要乳酸菌的协同作用来分解二进制农(农药)。(两种微生物都代谢了二叠纪)，第二节有机物的生物可降解性，实际上已经有一些难以分解的有机物，通过适当微生物的一系列共同代谢作用完全分解。因此，

7、共代谢将在耐火化合物的分解转化中发挥重要作用。空对史作用的机制需要继续研究。第二节有机物的生物可降解性，第三节，污水中有机物的生物可降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是BOD5/CODCr比法、wach呼吸机测定法、BOD5、TOC比等。常用的简单易行的方法是BOD5/CODCr比方法。一般认为，第二节有机物的生物降解性，BOD5/CODCr比大于0.40.6(0.45)，这种废水的生化性很好。0.2BOD5/CODCr0.4，生物处理更加困难。BOD5/CODCr0.1，生物处理困难。第二节有机物的生物降解性，教育目的要求：1，纤维素，淀粉的微生物降解过程。3节典型的不含

8、氮有机物的生物分解，1，纤维素，半纤维素的生物分解，(1)纤维素的生物分解纤维素，是自然界中广泛分布的多糖。1.纤维素的来源树木和农作物含有大量的纤维素。纤维素是植物细胞壁的主要成分，也是数量最多的环境污染物。印染废水是洗衣布、浆纱、造纸废水，以木材等为原料，含有大量纤维素。第3节典型含氮有机物的生物分解，*2节，纤维素在微生物作用下的分解过程，葡萄糖好氧生物分解：葡萄糖盐酸生物分解：第3节典型含氮有机物分解，第1步：第2步：很多微生物可以产生简单的有机酸分解，第3节典型含氮有机物的分解(纤维素酶)这种微生物将纤维素水解成葡萄糖后葡萄糖的分解可以由不能产生纤维素酶的细菌或微生物完成。不能产生纤

9、维素酶的细菌或微生物可能参与这种葡萄糖的分解。)，第三节典型的氮有机质分解，(2)半纤维素的生物分解1，半纤维素的来源人造纤维工业废水，造纸工业废水等。2，半纤维素在微生物作用下的分解过程，第3节是典型的氮有机质分解，酵分解途径，3，分解半纤维素的微生物中的许多孢子菌，假单胞菌，放线菌，根霉菌，青霉素，镰刀菌，真菌等。上述微生物水解半纤维素后，水解的产物可以在其他微生物的帮助下完成。第3节典型地是不含氮的有机物的分解，2，淀粉的生物分解1，淀粉的来源食品中含有淀粉，生活水中有淀粉。纺织印染等工业废水含有淀粉。*2，淀粉的分解过程葡萄糖的好氧分解和厌氧分解是同源的。3节典型的氮有机质分解，淀粉、

10、淀粉酶、葡萄糖、3、淀粉分解的微生物主要有曲霉、根霉等真菌。(产淀粉酶)这些微生物将淀粉水解成葡萄糖后，葡萄糖的分解由不能产生淀粉酶的细菌或微生物完成。第3节典型地表示不含氮的有机物的分解，第3节表示脂肪的生物分解1，原动植物的分解。模仿厂、肉类加工厂、食品加工厂、油脂厂、制革厂废水及生活水均含有大量脂肪类。2、分解过程，3节典型含氮有机物的分解，(1)，甘油的转换甘油3-磷酸甘油磷酸二丙酮丙酮丙酮酸，脂肪水甘油脂肪酸，甘油激酶，磷酸甘油脱氢酶，脂肪酶，3节典型含氮有机物的分解，酵解途径(2)在厌氧的情况下，脂肪酸分解成比较简单的乙酸，以后转化成二氧化碳，甲烷。3节典型的不含氮有机物的分解，3

11、，分解脂质的主要微生物主要是好氧种类。荧光菌、绿脓杆菌、灵菌、分枝杆菌、无色菌、孢子菌、真菌、真菌、真菌等真菌、一些放线菌等，盐酸细菌的荚膜梭菌也能分解脂肪物质。上述微生物水解脂质后，水解后产物的进一步分解在其他相应微生物的帮助下完成。第3节是典型的氮有机质分解，第4节是芳香化合物的生物分解苯酚的微生物转化途径P995，碳氢化合物的生物分解甲烷烯烃P206，第3节是典型的氮有机质分解，教育目的要求：1，掌握蛋白质的微生物分解过程。2.含氮有机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征。第4节典型的含氮有机物的生物分解，第1节，蛋白质的生物分解蛋白由许多氨基酸分子组

12、成。(a)、产地生活污水、屠宰废水、罐头食品加工废水、乳品加工废水、制革废水等都含有蛋白质。(b)，分解过程，4节典型含氮有机物的生物分解，1，氨作用*氨作用有机氮化物转化为氨氮的过程。氨作用包括蛋白质的水解作用和氨基酸的脱氨基作用。水解作用：蛋白质水解氨基酸在细菌细胞(水解作用)、第4节典型含氮有机物的生物降解、蛋白酶、微生物对氨基酸的脱氨基作用(氨基酸分解):在有氧条件下RCHNH2COOH O2RCOOH CO2 NH3厌氧条件下r RCHNH2COOH H2RCH2COOH有氧存在时，构成蛋白质的20种氨基酸通过脱氨基作用，分别转化为酮谷氨酸、醋酸、延胡索酸、丙酮酸等，氧化分解成TCA

13、循环。无氧存在时，进行厌氧分解。脱氨基作用形成的NH3的一部分可以用作微生物所需的氮的来源，不必要的东西被排泄到环境中。第四节典型的含氮有机物的生物分解，能分解蛋白质和氨基酸的微生物是氨细菌(主导作用)有氧细菌(如荧光假单胞菌、灵菌等)。兼性厌氧菌像蛋白质组等。厌氧细菌有腐败的梭菌等。真菌包括曲霉菌、霉菌、木霉、链霉菌等。第4节典型含氮有机物的生物分解，第2节，硝化作用*NH3去除：脱氨基后通过微生物排出的NH3超标，通过生物脱氮(硝化、反硝化作用)进一步分解，使其无害化。*硝化作用从氨氧化到硝酸的过程称为硝化作用。第四节典型的含氮有机物的生物分解，参与硝化的微生物主要是硝化细菌。硝化细菌包括

14、亚硝酸盐和硝酸细菌。亚硝酸盐属亚硝酸盐单胞菌属，亚硝化球菌属，亚硝化所拉菌属，亚硝化叶菌数等。硝酸细菌包括硝化细菌属、硝化球菌属、硝化细菌属等。几种亚硝酸盐和硝酸杆菌的典型形态：第4节典型含氮有机物的生物降解，亚硝酸盐，硝酸杆菌，图9-6几种含氮有机物的生物降解，*第4节典型含氮有机物的生物降解，*硝化细菌的主要特征革兰氏染色阴性。有很强的有氧。适用于中性或碱性(碱性)环境(pH7.0-8.1)。是化学能滋养菌。对毒质很敏感。世代时间，824小时。菌体产率低。第4节典型的含氮有机物的生物分解，第3节，反硝化作用(硝酸盐呼吸)*反硝化作用硝酸盐在氧气不足的情况下，由于盐酸菌(大部分是兼性厌氧菌或

15、兼性细菌)的作用，还原为亚硝酸盐和氮等的过程称为反硝化作用。程序(过程): (需要提供有机物)即NO3-NO2-N2，4节中典型含氮有机物的生物分解，参与微生物的主要是反硝化细菌。反硝化细菌大部分是异养、兼性、例如反硝化细菌、荧光假单胞菌等。少数反硝化细菌是自养菌。第二，在以太的转换自然界中，以太是人和血尿的主要成分，在工业农业生产中也进行了合成和利用，因此以太在环境中大量存在。4节典型含氮有机物的生物分解，(1)尿素的来源，家畜的尿液。一些工业废水。(b)、分解过程，4节典型含氮有机物的生物分解，尿素细菌产生的尿素酶(胞外酶)，可以将尿素水解为碳酸铵，碳酸铵不稳定，可以分解为氨、二氧化碳和水

16、。第4节典型含氮有机物的生物降解参与微生物。分解尿素的细菌包括尿孢子八球菌、巴斯德孢子菌等。氨含有硝化作用和反硝化作用氮有机物，除蛋白质和尿素外，其他不在此介绍，下课后可参考相关资料。第4节典型含氮有机物的生物分解，教育目的要求：本节有一般理解。，5节微生物对无机元素的转化作用，1，硫的生物转化(2个典型例子)，硫细菌对无机元素的转化，5节微生物对无机元素的转化作用，(2)硫化细菌对硫的转化，2，磷的生物转化(1)，微生物，5节微生物的无机元素转化作用，细菌还原Cr(VI)是无毒或无毒Cr()的典型还原细菌，包括铜绿锈菌、荧光假单胞菌、恶臭假单胞菌、阴沟肠杆菌等。真菌将Cr(VI)还原为低毒或无毒的Cr()等。5节微生物对无机元素的转化作用，Cr(VI)还原菌的典型形