水處理工程生物基礎(chǔ)-資料下載頁(yè)
2025-01-18 01:45本頁(yè)面
【正文】 微生物在生命活動(dòng)中 ， 不斷從外界環(huán)境中攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) ， 并通過(guò)復(fù)雜的酶催化反應(yīng)將其加以利用 ， 提供能量并合成新的生物體 ，同時(shí)又不斷向外接環(huán)境排泄廢物 。 這種為了維持生命活動(dòng)過(guò)程與繁殖下代而進(jìn)行的各種化學(xué)變化稱為微生物的新陳代謝 （ 代謝 ） 。 ? （ 一 ） 分解代謝 ? 高能化合物分解為低能化合物 ， 物質(zhì)由繁到簡(jiǎn)并逐級(jí)釋放能量的過(guò)程叫分解代謝 （ 好氧分解代謝和厭氧分解代謝 ） ， 或稱異化作用 。 ? （ 二 ） 合成代謝 ? 微生物從外界獲得能量 ， 將低能化合物合成生物體的過(guò)程叫合成代謝 。 ? （ 三 ） 微生物生長(zhǎng)的影響因素 ? 微生物種類繁多，各種微生物要求的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)亦不盡相同，根據(jù)對(duì)營(yíng)養(yǎng)要求的不同，可將微生物分為特定的種類。： ? 根據(jù)所需碳的化學(xué)形式 ， 微生物可分為 ? （ 1） 自養(yǎng)型 ， 即用 CO2或 HCO—3作為唯一的碳源 ， 并利用這些碳源構(gòu)造它們的全部含碳生物分子的微生物 （ 通常稱為自養(yǎng)菌 ） ； ? （ 2） 異養(yǎng)型 ,即需要攝取存在于相對(duì)復(fù)雜的還原態(tài)有機(jī)化合物中的碳 （ 如葡萄糖中的碳 ） 的微生物 （ 通常稱為異養(yǎng)菌 ） 。 根據(jù)所需的能源，微生物可分為： （ 1）光營(yíng)養(yǎng)型，即利用光作為能源的微生物； （ 2）化能營(yíng)養(yǎng)型，即利用氧化－還原反應(yīng)提供能源的微生物。 影響微生物生長(zhǎng)的因素最重要的是營(yíng)養(yǎng)條件 、 溫度 、PH值 、 需氧量以及有毒物質(zhì) 。 ? （ 1） 微生物的營(yíng)養(yǎng) ? 從微生物的細(xì)胞組成元素來(lái)看 ， 碳和氮是構(gòu)成菌體成分的重要元素 ． 對(duì)無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素 ， 磷源是主要的 ，且相互間需滿足一定比例 。 許多學(xué)者研究了廢水處理中微生物對(duì)碳 、 氮 、 磷三大營(yíng)養(yǎng)要系的要求 。 對(duì)好氧生物處理： BOD:N:P—100:5:l， 碳源以 BOD5值表示 ， N以 NH3N計(jì) ． P以 PO43中的 P計(jì)；對(duì)厭氧消化處理 ， C/N比值在 （ 10～ 20） :1的范圍內(nèi)時(shí) ， 消化效率最佳 。 （ 2） 反應(yīng)溫度 溫度對(duì)微生物具有廣泛的影響 ， 不同的反應(yīng)溫度 ， 就有不同的微生物和不同的生長(zhǎng)規(guī)律 。 從微生物總體來(lái)說(shuō) ， 生長(zhǎng)溫度范圍是 0～ 80℃ 、 根據(jù)各類徽生物所適應(yīng)的溫度范圍 ， 微生物可分為高溫性 （ 嗜熱菌 ） 、 中溫性 、常溫性和低溫性 （ 嗜冷菌 ） 四類 ， 如表 1－ 1所示 。 微生物的全部生長(zhǎng)過(guò)程都取決于化學(xué)反應(yīng) ， 而這些反應(yīng)速率都受溫度的影響 。在最低生長(zhǎng)溫度和最適溫度范圍內(nèi) ， 若反應(yīng)溫度升嵩 ， 則反應(yīng)速率增快 ，微生物增長(zhǎng)速率也隨之增加 ， 處理效果相應(yīng)提高 、 但當(dāng)溫度超過(guò)最高生長(zhǎng)溫度時(shí) ， 會(huì)使微生物的蛋白質(zhì)變性及酶系統(tǒng)遭到破壞而失去活性 ， 嚴(yán)重時(shí)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)會(huì)受到破壞 ， 導(dǎo)致發(fā)生凝固而使微生物死亡 。 在廢水的好氧處理中以中溫性為主 （ 20～ 35℃ ） ， 厭氧處理中以中溫性（ 25～ 40℃ ） 和高溫性 （ 50～ 60℃ ） 為主 。 （ 3） PH值 由于在廢水生物處理中通常為微生物的混合群體．所以可以在較寬的 PH值范圍內(nèi)進(jìn)行，但要取得較好的處理效果，則需控制在較窄的 PH范圍內(nèi)。一般好氧生化處理 PH值可在 ～ ，厭氧生物處理要求較嚴(yán)格， PH值在 ～ ．因此，當(dāng)一級(jí)處理后排出廢水的 PH值變化較大時(shí)，應(yīng)設(shè)凋節(jié)池，必要時(shí)需進(jìn)行中和，使廢水經(jīng)調(diào)節(jié)后，進(jìn)入生化反應(yīng)器的 PH值較穩(wěn)定并保持在合適的 PH值范用。 （ 4） 溶解氧 根據(jù)微生物對(duì)氧的要求 ， 可分為好氧微生物 、 厭氧微生物及兼性微生物 。 好氧微生物：溶解氧濃度在 2～ 4mg/l左右為宜 。 厭氧微生物：隔絕空氣 （ 5） 有毒物質(zhì) 工業(yè)廢水中含有對(duì)微生物具有抑制和殺害作用的化學(xué)物質(zhì) ， 即有毒物質(zhì) 。 ① 重金屬類 ② 有機(jī)物類 ③ 無(wú)機(jī)物類 當(dāng)達(dá)到一定濃度后 ， 通過(guò)試驗(yàn)確定預(yù)處理方法 ， 控制濃度 。 ? 三、酶及酶反應(yīng) （ 一 ） 酶及其特點(diǎn) 酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的能在生物體內(nèi)和體外起催比作用的生物催化劑。酶有單成分酶和雙成分酶之分。 酶具有一般無(wú)機(jī)催化劑所共有的特點(diǎn) ， 更有其獨(dú)具的特殊性能 ， 主要有以下表現(xiàn)： ① 催化效率高 。 ② 專屬性 。 ③ 對(duì)環(huán)境條件極為敏感 。 另外 ， 酶能在常溫 、 常壓和中性環(huán)境下進(jìn)行催化反應(yīng) ，而一般非酶催化劑往往需要在高溫 、 高壓的環(huán)境下才能使催化反應(yīng)正常進(jìn)行 。 ? （ 二 ） 酶促反應(yīng)速度 酶催化反應(yīng)通常也稱之為酶促反應(yīng)或酶反應(yīng) 。 酶促反應(yīng)速度受酶濃度 、 基質(zhì)濃度 、PH值 、 溫度 、 反應(yīng)產(chǎn)物 、 活化劑和抑制劑等因累的影響 。 中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)： S V=Vmax Km+S V 酶反應(yīng)速度； Vmax最大酶反應(yīng)速度； S底物濃度； Km 米氏常數(shù) K2+k3 Km=Vmax K1 V=(1/2)Vmax, Km=S 即 Km是 V=(1/2)Vmax時(shí)的底物濃度 Km半速度常數(shù)； 四、廢水處理的分類
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