第四讲微生物及生物转化
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微生物对污染物的降解和转化•有机污染物生物净化(天然物质、人工合成物质)•无机污染物生物净化第一节有机污染物的生物净化机理•净化本质——微生物转化有机物为无机物•依靠——好氧分解与厌氧分解一、好氧分解•细菌是其中的主力军•原理:好氧有机物呼吸• C → CO2 + 碳酸盐和重碳酸盐•H → H2O• N → NH3→ HNO2→ HNO3•S → H2SO4•P → H3PO4•二、厌氧分解•厌氧细菌•原理:发酵、厌氧无机盐呼吸C → RCOOH(有机酸)→CH4 + CO2•N → RCHNH2COOH →NH3(臭味) + 有机酸(臭味)•S →H2S(臭味)•P → PO3-4•水体自净的天然过程中厌氧分解(开始)→好氧分解(后续)第二节各类有机污染物的转化一、碳源污染物的转化•包括糖类、蛋白质、脂类、石油和人工合成的有机化合物等。
1.纤维素的转化•β葡萄糖高聚物,每个纤维素分子含1400~10000个葡萄糖基(β1-4糖苷键)。
•来源:棉纺印染废水、造纸废水、人造纤维废水及城市垃圾等,其中均含有大量纤维素。
A.微生物分解途径B.分解纤维素的微生物•好氧细菌——粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌•厌氧细菌——产纤维二糖芽孢梭菌、无芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌。
•放线菌——链霉菌属。
•真菌——青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。
•需要时可以向有菌种库的研究机构购买或自行筛选。
2.半纤维素的转化•存在于植物细胞壁的杂多糖。
造纸废水和人造纤维废水中含半纤维素。
•分解过程•分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素。
•许多芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解半纤维素。
霉菌有根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。
3.木质素的转化自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢?•确证的只有真菌中的黄孢原毛平革菌,疑似的有软腐菌。
黄孢原平毛革菌(Phanerochaete chrysosprium)是白腐真菌的一种,隶属于担子菌纲、同担子菌亚纲、非褶菌目、丝核菌科。
生物质能的生物转化及其应用一、生物质能的定义与来源生物质能是指由光合作用转化为的植物有机物。
其来源主要包括陆地上的植物、水体中的藻类和水生植物等,而一些农业、林业、渔业和畜牧业废弃物、农村生活垃圾以及城市垃圾等有机物质所含有的碳、氢等元素也是生物质能源的来源。
二、生物质能的生物转化过程生物质能的生物转化过程主要包括生产、催化剂和微生物的作用。
1、生产:生物质能的直接生产来自于光合作用,即植物通过吸收阳光、水和二氧化碳生成有机物。
2、催化剂:在催化剂的作用下,生物质能可以转化为有用的燃料或化学品。
常用的催化剂包括铜、铝、铬等金属以及锰、镍等金属氧化物。
3、微生物的作用:微生物是生物质能转化的最重要因素之一。
微生物所产生的酶可以将生物质能转化为生物质能气体或液体燃料,如乙醇、甲酸、醋酸、乙酸和氢气。
此外,由于微生物的作用也可产生生态能量,如生物质能固氮。
三、生物质能的应用生物质能作为一种重要的新型能源,可以广泛应用于发电、制氢、生产工业原料和生物化学品等方面。
1、电力产生:将生物质能转化为热能,再将热能转化为电能的方式被广泛使用,被称为生物质能发电。
采用这种方式可以通过燃烧生物质能发电,或通过生物质能气化和燃烧发电。
目前,生物质能发电已经在一些国家得到了广泛的应用,特别是在欧洲地区。
2、制氢:生物质能也可以用于制造氢气。
将生物质能水解,在产生甲烷的同时,还会产生一定量的氢气。
氢气可以应用于发电和燃料电池等领域。
3、化学品生产:生物质能可以成为制造许多化学产品的重要原料。
通过生物质能转化产生的气体和液体,可以用于各种化学反应,生产氨、酚醛树脂、二乙酸、甲酸、乙醇和醋酸等。
生物质能也可以转化成炭,用于生产活性炭和碳基产品。
四、生物质能的发展前景生物质能是一种环保和可再生的能源,具有非常广阔的应用前景。
目前,许多国家都已经将生物质能作为能源开发的重点领域之一,进行了大量的研究和实践。
未来,生物质能的发展前景非常大,包括对生物质能的完善利用、对生物质能的新型转化及应用等方面。