第四章污水的生物处理1ppt课件

生物处理的主要作用者是微生物，根据反应中 氧气的需求，可把细菌分为好氧菌、兼性厌氧菌 和厌氧菌。
主要依赖好氧菌和兼性厌氧菌的生化作用来完 成处理过程的工艺，称为好氧生物处理法；主要 依赖厌氧菌和兼性厌氧菌的生化作用来完成处理 过程的工艺，称为厌氧生物处理法。
根据生物反应器中微生物存在状态(悬浮，附着) 可将污水生物处理技术分为活性污泥法(悬浮的有 活性的生物絮体)和生物膜法 (附着的有活性的生物 膜)，及后来的复合式(悬浮，附着)生物处理、技术。
化能自养微生物：化能自养微生物不具备色素，不能进行光 合作用，合成有机物所需的能量来自氧化NH3、H2S等无机物。
H 2S22 O H 2S4O 能量 大道型存合在流该污式水 所沟示道的和生污化水反沟应 N 4 H 22O N 3 O 2 H H 2 O 能生硝量 物化脱过氮程工艺中的生物
如有机污泥的厌氧消化过程中产生的甲烷，是含有相当能量 的可燃气体。
厌氧呼吸按反应过程中的最终受氢体的不同，可分为发酵和 无氧呼吸。
1.发酵
指供氢体和受氢体都参与有机化合物的生物氧化作用， 最终受氢体无需外加，就是供氢体的分解产物（有机物）。
这种生物氧化作用不彻底，最终形成的还原性产物，是 比原来底物简单的有机物，在反应过程中，释放的自由能较 少，故厌氧微生物在进行生命活动过程中，为了满足能量的 需要，消耗的底物要比好氧微生物的多。
有机废水的好氧生物处理，如活性污泥法、生物膜法、污泥 的好氧消化等属于这种类型的呼吸。
2.自养型微生物 自养型微生物以无机物为底物（电子供体），其终点产物也 是无机物，同时放出能量。
光能自养微生物：需要阳光或灯光作能源，依靠体内的光合 作用色素合成有机物。
光
CO2+H2O 叶绿素
[CH2O]＋O2
厌氧呼吸
厌氧呼吸是在无分子氧（O2）的情况下进行的生物氧化。 厌氧微生物只有脱氢酶系统，没有氧化酶系统。在呼吸过程 中，底物中的氢被脱氢酶活化，从底物中脱下来的氢经辅酶 传递给除氧以外的有机物或无机物，使其还原。
厌氧呼吸的受氢体不是分子氧。在厌氧呼吸过程中，底物氧 化不彻底，最终产物不是二氧化碳和水，而是一些较原来底 物简单的化合物。这种化合物还含有相当的能量，故释放能 量较少。
总反应式：
C 6H 1O 264N 3 O 6C 26 O 2 H O 22 N 1755.6k
在无氧呼吸过程中，供氢体和受氢体之间也需要细胞色素等 中间电子传递体，并伴随有磷酸化作用，底物可被彻底氧化，能 量得以分级释放，故无氧呼吸也产生较多的能量用于生命活动。 但由于有些能量随着电子转移至最终受氢体中，故释放的能量不 如好氧呼吸的多。
第四章 污水水生物处理
第一节 概述 第二节 微生物的生长和动力学基础 第三节 污水的好氧生物处理——活性污泥法 第四节 污水的好氧生物处理——生物膜法 第五节 污水的厌氧生物处理
第一节 概述
一、 污水生物处理的概念及类型
污水生物处理是通过微生物的新陈代谢作用, 将污水中有机物的一部分转化为微生物的细胞物 质,另一部分转化为比较稳定物质的方法。
2.无氧呼吸
是指以无机氧化物，如NO3-，NO2-，SO42-，S2O32-，CO2等 代替分子氧，作为最终受氢体的生物氧化作用。
在反硝化作用中，受氢体为NO3-，可用下式所示：
C 6H 1O 2662 H O 6C 22 O4[H]
24 [4H N 3 ]O 22 N 12 2O H
分解代谢 (异化作用)
新陈代谢
合成代谢 (同化作用)
复杂物质分解为简单物质
释放能量 吸Leabharlann 能量能量代谢物质代谢
简单物质合成为复杂物质
好氧呼吸
好氧呼吸是营养物质进入好氧微生物细胞后，通过一系列氧 化还原反应获得能量的过程。 有分子氧参与的生物氧化， 反应的最终受氢体是分子氧。 底物中的氢被脱氢酶活化，并从底物中脱出交给辅酶（递氢 体），同时放出电子，氧化酶利用底物放出的电子激活游离 氧，活化氧和从底物中脱出的氢结合成水。
2H
NAD (PN)AD(PH)H
2H
NAD(P)烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸）
好氧呼吸过程实质上是脱氢和氧活化相结合的过程。在这个 过程中，同时放出能量。 依好氧微生物的类型不同，被其氧化的底物不同，氧化产物 也不同。好氧呼吸有异养型微生物呼吸和自养型微生物呼吸 两种 。
1.异养型微生物 异养型微生物以有机物为底物（电子供体），其终点产物为 二氧化碳、氨和水等无机物，同时放出能量。如下式所示：
二、 生物处理的基本原理
新陈代谢：微生物不断从外界环境中摄取营养物 质，通过生物酶催化发生复杂的生化反应，在体内不 断进行物质转化和交换的过程。
分解代谢：分解复杂营养物质，降解高能化合物， 获得能量。
合成代谢：通过一系列的生化反应，将营养物质 转化为复杂的细胞成分，机体制造自身。
底物降解：污水中可被微生物通过酶的催化作用而进行生物 化学变化的物质称为底物或基质。
例如，葡萄糖的发酵过程：
C6H 1O 26 2C3C HOCO 4[O HH ]
2C 3 CH OC 2O C 2 O 2 O C 3 H CH HO
4[ 2 H C 3 C ] H H 2O C 3 C2 O H HH
总反应式：
C 6 H 1O 2 6 2C 3 C2 O H H 2 HC 2 9O 2.0kJ
好氧呼吸、无氧呼吸、发酵三种呼吸方式，获得的 能量水平不同， 如下表所示。
呼吸方式
好氧呼吸
能量利用率42％
受氢体
分子氧
无氧呼吸 无机物
C 6H 1O 2662 O 6C 26 O 2 H O 2817.3kJ
C 1 H 2 1 O 7 9 N 12 4 H O 12 1 1 C 2 O 3 N O H 4 能 H 量
异氧微生物又可分为化能异氧微生物和光能异氧微生物。 化能异氧微生物：氧化有机物产生化学能而获得能量的微生 物。 光能异氧微生物：以光为能源，以有机物为供氢体还原CO2， 合成有机物的一类厌氧微生物。