第九章废水生物处理中微生物及 水体的污染的指示生物
第九章 废水生物处理中微生物及 水体的污染的指示生物
§1废水中的污染物在微生物作用 下的降解与转化 12 自然界中,化学物质的分解方式: 9 3 ■1、光分解:在紫外线具有吸收的化 765 合物,吸收太阳光的短波而分解; ■2、化学分解:在温度、pH、金属离 子,土壤矿物的作用下而产生的化学 分解; ■3、生物分解:动物、植物及微生物 都能分解各种有机物。特别是微生物 具有氧化还原作用、脱羧作用、脱氨 作用、水解作用、脱水反应等各种化 学作用能力
§1 废水中的污染物在微生物作用 下的降解与转化 一、自然界中，化学物质的分解方式： ◼ 1、光分解：在紫外线具有吸收的化 合物，吸收太阳光的短波而分解； ◼ 2、化学分解：在温度、pH、金属离 子，土壤矿物的作用下而产生的化学 分解； ◼ 3、生物分解：动物、植物及微生物 都能分解各种有机物。特别是微生物 具有氧化还原作用、脱羧作用、脱氨 作用、水解作用、脱水反应等各种化 学作用能力
二、化合物分类 根据微生物对化合物的降解能力 12 分为: Y3①可生物降解物质,如单糖、蛋 765 白质、淀粉、核酸等; ■②难生物降解物质,这类物质能 被微生物降解,但时间较长,如 纤维素、某些农药和烃类等; ■③不可生物降解物质,某些高分 子合成有机物如塑料、尼龙等
二、化合物分类 根据微生物对化合物的降解能力 分为： ◼ ①可生物降解物质，如单糖、蛋 白质、淀粉、核酸等； ◼ ②难生物降解物质，这类物质能 被微生物降解，但时间较长，如 纤维素、某些农药和烃类等； ◼ ③不可生物降解物质，某些高分 子合成有机物如塑料、尼龙等
废水中的污染物 ●生活污水:碳水化合物、蛋白质和脂肪,这些有 机物主要是由碳、氢、氧、氮、磷、硫等几种元 素构成的。 ●工业废水:随工业性质的不同有很大差异,其中 可能存在的有机物有碳水化合物、蛋白质、油脂、 有机酸、醇类、醛类、酮类、酚类、胺类、腈、 异腈等化合物
三、 废水中的污染物 ⚫ 生活污水：碳水化合物、蛋白质和脂肪，这些有 机物主要是由碳、氢、氧、氮、磷、硫等几种元 素构成的。 ⚫ 工业废水：随工业性质的不同有很大差异，其中 可能存在的有机物有碳水化合物、蛋白质、油脂、 有机酸、醇类、醛类、酮类、酚类、胺类、腈、 异腈等化合物
四、微生物分解有机物的一般途径 1、复杂有机物分解为简单有机物; 2、简单有机物的有氧分解: (1)完全氧化 (2)不完全氧化 ●3、简单有机物的无氧分解及甲烷的生成 (1)简单有机物的无氧分解 (2)甲烷的生成
四、微生物分解有机物的一般途径 ⚫1、复杂有机物分解为简单有机物； ⚫2、简单有机物的有氧分解： （1）完全氧化 （2）不完全氧化 ⚫3、简单有机物的无氧分解及甲烷的生成 （1）简单有机物的无氧分解 （2）甲烷的生成
好氧微生物 →CO2+H2O 胞内酶 微生物 复杂有机物 简单有机物 胞外酶 厌氧微生物 CO2、H2O、H2、CH4、H2S及有机 胞内酶 酸、醇、酮、醛等未完全氧化产物 微生物分解有机物的总图式
微生物分解有机物的总图式
五、物质的化学结构影响微生物降解转化 ●(1)结构简单的有机物一般先降解,结构复杂的 后降解;相对分子质量小的有机物比相对分子量 大的易降解; (2)脂肪族化合物较芳香族化合物易生物降解, 多环芳烃降解更难; ●(3)有的不饱和脂肪族化合物有相对不溶性,会 影响其生物降解程度; (4)有机化合物主要分子链上除碳元素外尚有其 他元素时,会增加对生物降解的抵抗力: ●(5)支链愈多,越难降解
五、物质的化学结构影响微生物降解转化 ⚫ （1）结构简单的有机物一般先降解，结构复杂的 后降解；相对分子质量小的有机物比相对分子量 大的易降解； ⚫ （2）脂肪族化合物较芳香族化合物易生物降解， 多环芳烃降解更难； ⚫ （3）有的不饱和脂肪族化合物有相对不溶性，会 影响其生物降解程度； ⚫ （4）有机化合物主要分子链上除碳元素外尚有其 他元素时，会增加对生物降解的抵抗力； ⚫ （5）支链愈多，越难降解
§2不含氮有机物质的分解 ■废水中可能含有的不含氮有机物质碳水化合 12 物、油脂、酚类、醛类、酮类、醇类及某些 9 3 有机酸等化合物。 765 、纤维素、半纤维素、木质素的转化 ①纤维素的转化 纤维素—→纤维二糖—→葡萄糖 纤维素酶:C1酶 β-1,4-葡聚糖酶 β-葡萄糖苷酶
§2 不含氮有机物质的分解 ◼ 废水中可能含有的不含氮有机物质碳水化合 物、油脂、酚类、醛类、酮类、醇类及某些 有机酸等化合物。 ◼ 一、纤维素、半纤维素、木质素的转化 ◼ ①纤维素的转化 纤维素 纤维二糖 葡萄糖 纤维素酶：C1酶 β-1，4-葡聚糖酶 β-葡萄糖苷酶
②半纤维素的转化 半纤维素是由各种五碳糖、六碳 12 糖及糖醛酸组成的大分子; ■微生物先分泌胞外酶将半纤维素 765 水解为单糖和糖醛酸,然后才能 用于细胞呼吸代谢作用; ■半纤维素分解的简化(6-21
②半纤维素的转化 ◼ 半纤维素是由各种五碳糖、六碳 糖及糖醛酸组成的大分子； ◼ 微生物先分泌胞外酶将半纤维素 水解为单糖和糖醛酸，然后才能 用于细胞呼吸代谢作用 ； ◼ 半纤维素分解的简化(6-21)
③木质素的转化 木质素由苯丙烷单元通过醚键和碳碳 键连接并难以被酸水解的复杂的无定 12 形高聚物; 9 3 木质素的微生物分解极为缓慢; 765 自然界中,能降解木质素的生物极少, 真菌(白腐菌)起着主要作用; ■国内外广泛筛选优良菌株研究其适宜 降解条件,并应用于环境中难降解污 染物(造纸废水、农药、染料等)的 治理 关于降解木素的酶系与机制尚未完全 弄清楚;
③木质素的转化 ◼ 木质素由苯丙烷单元通过醚键和碳碳 键连接并难以被酸水解的复杂的无定 形高聚物 ； ◼ 木质素的微生物分解极为缓慢； ◼ 自然界中，能降解木质素的生物极少， 真菌（白腐菌）起着主要作用； ◼ 国内外广泛筛选优良菌株研究其适宜 降解条件，并应用于环境中难降解污 染物（造纸废水、农药、染料等）的 治理 ◼ 关于降解木素的酶系与机制尚未完全 弄清楚；