【正文】 ?? kJ2COOHCH2CHOHC2236126 ??? 是指以 無機氧化物 ，如 NO3， NO2， SO42， S2O32， CO2等代替分子氧， 作為最終受氫體的生物氧化作用 。但由于有些能量隨著電子轉移至最終受氫體中，故釋放的能量不如好氧呼吸的多。 呼吸方式 受氫體 化學反應式 好氧呼吸 能量利用率 42％ 分子氧 C6H12O6+6O2→ 6CO2+6H2O+ 無氧呼吸 無機物 C6H12C6+4NO3 → 6CO2+6H2O+2N2↑+ 發(fā)酵 能量利用率 26％ 有機物 C6H12C6 →2CO2+2CH3CH2OH+ ?分類依據 – 生化環(huán)境：好氧、缺氧、厭氧 – 反應器構型：依據微生物在反應器中的生長方式：懸浮型、附著型和混合型 . 好氧生物處理是在有游離氧（分子氧）存在的條件下，好氧微生物降解有機物，使其穩(wěn)定、無害化的處理方法。 廢水的好氧生物處理 2. 好氧生物處理過程的生化反應方程式： ? ① 分解反應（又稱氧化反應、異化代謝、分解代謝） ② 合成反應（也稱合成代謝、同化作用） ③ 內源呼吸（也稱細胞物質的自身氧化） 圖示表明，有機物被微生物攝取后，通過代謝活動，約有 1/3被分解、穩(wěn)定，并提供其生理活動所需的能量；約有 2/3被轉化，合成為新的原生質（細胞質），即進行微生物自身生長繁殖。 ? 另一方面：有機物的化學結構不同，其降解過程也會不同，如：糖類；脂類；蛋白質 好氧生物處理的反應速度較快，所需的反應時間較短，故處理構筑物容積較小。 所以，目前對中、低濃度的有機廢水，或者說BOD5濃度小于 500mg/L的有機廢水，基本上采用好氧生物處理法。 廢水的厭氧生物處理是在沒有游離氧存在的條件下，兼性細菌與厭氧細菌降解和穩(wěn)定有機物的生物處理方法。 有機物的轉化分為三部分進行：部分轉化為 CH4，這是一種可燃氣體，可回收利用；還有部分被分解為CO H2O、 NH H2S等無機物，并為細胞合成提供能量；少量有機物被轉化、合成為新的原生質的組成部分。 廢水的厭氧生物處理 —— 階段性理論 （ 1）兩階段理論： 20世紀 30~60年代 第一階段：發(fā)酵階段，又稱產酸階段或酸性發(fā)酵階段 ； 主要功能是水解和酸化，主要產物是脂肪酸、醇類、 CO2和 H2等；主要參與反應的微生物統(tǒng)稱為發(fā)酵細菌或產酸細菌； 這些微生物的特點是： 1）生長速率快， 2）對環(huán)境條件的適應性（溫度、 pH等）強。 第一階段 普通厭氧菌 碳水化合物、脂肪、蛋白質 消化 有機酸、乙醇、乙醛 第二階段 絕對厭氧菌 甲烷 二氧化碳 消化 細胞合成 新細胞 酶 細胞合成 厭氧消化兩階段示意圖 （ 2）三階段理論 1） 水解酸化階段 ：分解菌、脂肪分解菌、蛋白質水解菌。 3） 產甲烷階段 ：甲烷菌利用乙酸、丙酸、甲醇等化合物為基質，將其轉化成甲烷，其中乙酸和H2/CO2是其主要基質。 ?但研究表明，實 際上這一部分由 H2/CO2合成而來的乙酸的量較少，只占厭氧體系中總乙酸量的 5%左右。 厭氧消化過程中的主要微生物 主要介紹其中的發(fā)酵細菌（產酸細菌）、產氫產乙酸菌、產甲烷菌等。 厭氧消化過程中的主要微生物 （ 2）產氫產乙酸菌： ? 主要功能是將 各種高級脂肪酸和醇類氧化分解為乙酸和 H2； 為產甲烷細菌提供合適的基質 ，在厭氧系統(tǒng)中常常與產甲烷細菌處于共生互營關系。 ? 主要的產氫產乙酸細菌多為：互營單胞菌屬、互營桿菌屬、梭菌屬、暗桿菌屬等； 多數是嚴格厭氧菌或兼性厭氧菌。 ? 產甲烷菌都是 嚴格厭氧細菌 ，要求氧化還原電位在 150~400mv，氧和氧化劑對其有很強的毒害作用；產甲烷菌的 增殖速率很慢 ， 繁殖世代時間長，可達 46天 ，因此，一般情況下產甲烷反應是厭氧消化的限速步驟。 ③ 厭氧微生物有可能對 好氧微生物不能降解 的一些有機物進行 降解或部分降解 ； ④ 反應過程較為 復雜 —— 厭氧消化是由多種不同性質、不同功能的微生物協(xié)同工作的一個連續(xù)的微生物過程； 厭氧生物處理的主要特征 （ 2）厭氧生物處理過程的主要缺點： ① 對溫度、 pH等 環(huán)境因素較敏感 ； ② 處理 出水水質較差 ，需進一步利用好氧法進行處理； ③ 氣味較大 ； ④ 對 氨氮的去除效果不好 ；等等 對于有機污泥和高濃度有機廢水（一般 BOD5≥ 2023mg/L）可采用厭氧生物處理法。 ? 生物脫氮可分為三個步驟： 氨化－硝化－反硝化 ?由于 氨化 反應速度很 快 ，在一般廢水處理設施中均能完成，故生物脫氮的 關鍵 在于 硝 化和反硝化 。 氨化細菌 生物脫氮原理 在未經處理的新鮮廢水中 有機氮 氨態(tài)氮 蛋白質、尿素、胺類化合物、 硝基化合物以及氨基酸等 NH3及 NH4等 氨化菌 (水解、氧化 ) 生物脫氮原理 生物脫氮原理 ?以氨基酸為例： COO HRC HNH 2 322 NHCORCOO HO ???? 32 NHRCO OHOH ???32 NHRCO OHH ???氧化 脫氨基 水解 脫氨基 還原 脫氨基 ? 氨化細菌 ? 氨化細菌種類很多，主要有 好氧性 的熒光假單胞菌和靈桿菌、 兼性 的變形桿菌和 厭氧 的腐敗梭菌等?；钚晕勰嗪蜕锬は到y(tǒng)內能夠比較完全地完成氨化反應。 項 目 亞硝化菌 硝化菌 細胞形狀 橢球或棒狀 橢球或棒狀 細胞尺寸（ μm ） 1 革蘭氏染色 陰性 陰性 世代期（ h） 8~36 12~59 自養(yǎng)性 專性 兼性 需氧性 嚴格好氧 嚴格好氧 最大比增長速率 μm 生物脫氮原理 ?以碳源甲醇為例： ? 反硝化菌 ? 生物學特性：反硝化菌為 異養(yǎng)型兼性菌 。 ? 在 好氧 條件下，反硝化菌利用氧進行呼吸， 氧成為電子受體 ，阻礙 NO3O成為電子受體而使 N難還原成 N2↑。聚磷分解形成的 無機磷釋放回污水中 ，這就是 厭氧釋磷 。 生物除磷機理圖 ? 好氧環(huán)境 中： 聚磷菌 將儲存于體內的 PHB進行好氧分解 并釋出大量能量供聚磷菌增殖等生理活動，部分供其主動 超量吸收污水中的磷酸鹽，以聚磷的形式積聚于體內 ，這就是 好氧吸磷 。 廢水可生化性原理及其判別 廢水可生化性的定義 生物降解性能是指在微生物的作用下，使某一物質改變原來的化學和物理性質，在結構上引起的變化程度。 有機物生物降解性能的分類： ① 易生物降解 —— 易于被微生物作為碳源和能源物質而被利用； ② 可生物降解 —— 能夠逐步被微生物所利用； ③ 難生物降解 —— 降解速率很慢或根本不降解。 瓦呼儀法：根據有機物的生化呼吸線與內源呼吸線的比較來判斷有機物的生物降解性能。 按微生物生長速率，其生長可分為四個生長期 停滯期（調整期） 對數期（生長旺盛期） 靜止期（平衡期） 衰老期（衰亡期） 如果活性污泥被接種到與原來生長條件不同的廢水中（營養(yǎng)類型發(fā)生變化，污泥培養(yǎng)馴化階段），或污水處理廠因故中斷運行后再運行，則可能出現停滯期。停滯期是否存在或停滯期的長短，與接種活性污泥的數量、廢水性質、生長條件等因素有關。 處于對數生長期的污泥絮凝性較差，呈分散狀態(tài)，鏡檢能看到較多的游離細菌，混合液沉淀后其上層液混濁，含有機物濃度較高，活性強沉淀不易 ，用濾紙過濾時，濾速很慢。處理效果好的活性污泥法構筑物中，污泥處于靜止期。處于衰老期的 污泥松散，沉降性能好，混合液沉淀后上清液清澈，但有細小泥花，以濾紙過濾時，濾速快 。 靜 止 期 衰 老 期 微生物要求的營養(yǎng)物質必須包括組成細胞的各種原料和產生能量的物質，主要有：水、碳素營養(yǎng)源、氮素營養(yǎng)源、無機鹽及生長因素。細菌約 80%的成分為水分。 (3)氮源：提供微生物合成細胞蛋白質的物質。作用：構成細胞成分，酶的組成成分 ,維持酶的活性，調節(jié)滲透壓，提供自養(yǎng)型微生物的能源。硫：蛋白質組成部分，好氧硫細菌能源。鈣：穩(wěn)定細胞壁，激活酶。 微生物的營養(yǎng) 各類微生物所生長的溫度范圍不同，約為 5℃ ～ 80℃ 。 依微生物適應的溫度范圍，微生物可以分為 中溫性 （ 20～ 45℃ ） 、好熱性（高溫性） （ 45℃ 以上 ） 和 好冷性 （低溫性） （ 20℃ 以下 ） 三類。 低溫會使