1、主要教育內(nèi)容：第一節(jié)微生物對有機(jī)物的分解作用第二節(jié)有機(jī)物的生物降解性第三節(jié)典型氮有機(jī)物的分解第四節(jié)典型氮有機(jī)物的生物分解第五節(jié)微生物對無機(jī)元素的轉(zhuǎn)化作用第六節(jié)生物的污染物富集和吸附作用，第九章微生物對污染物的分解和轉(zhuǎn)化，教育目的要求：1，生物分解的一般特征和分類。2.有機(jī)物好氧生物降解及厭氧生物降解的概念、最終產(chǎn)物及特征。3.有機(jī)物的好氧生物降解過程及厭氧生物降解過程。第1節(jié)微生物對有機(jī)物的分解作用，* 1，生物分解的一般特征和分類，(1)有機(jī)物分解的一般特征微生物對有機(jī)物的分解作用，稱為“生物分解”或“生物分解”。有機(jī)物的生物分解是通過一系列生化反應(yīng)將有機(jī)物分解成小分子有機(jī)物或無機(jī)物的過程。

2、污水中有機(jī)污染物的生物降解過程如下圖所示。第一節(jié)微生物對有機(jī)物的分解作用，圖9-1有機(jī)污染物在污水生物處理過程中轉(zhuǎn)化的途徑，第一節(jié)微生物對有機(jī)物的分解作用，(2)生物分解的分類生物分解根據(jù)氧的存在與否，分為好氧分解和厭氧分解兩種類型。有機(jī)物在有氧情況下分解微生物，稱為氧分解。好氧分解是好氧微生物(兼性微生物，主要包括好氧細(xì)菌和兼性細(xì)菌)活動的結(jié)果。第一節(jié)微生物對有機(jī)物的分解作用，有機(jī)物無氧情況下的微生物分解，稱為厭氧分解。這是厭氧微生物(兼性微生物，主要包括厭氧細(xì)菌和兼性細(xì)菌)活動的結(jié)果。好氧降解與厭氧分解相比，有機(jī)物的好氧降解率快，降解度徹底，轉(zhuǎn)化為細(xì)胞的比例大。第一節(jié)微生物對有機(jī)物的分解作

3、用，第一節(jié)，有機(jī)物好氧分解的最終產(chǎn)物有機(jī)物中的元素(C，H，N，P，S)，好氧分解的最終產(chǎn)物主要是二氧化碳、水、維特里烏斯、磷酸鹽等。分解反應(yīng)概括如下。第一節(jié)微生物對有機(jī)物的分解作用，CCO2碳酸鹽和碳酸氫鹽hh 2 onnh h3h NO2 HNO3 sh2so 4 ph3po 4常識中的各種酸，與水中的堿性物質(zhì)作用，形成相應(yīng)的鹽類。第一節(jié)微生物對有機(jī)物的分解作用，第二節(jié)，有機(jī)物厭氧分解的最終產(chǎn)物有機(jī)物中元素(C，H，N，P，S)的厭氧分解產(chǎn)物，主要是甲烷、二氧化碳、氨、硫化氫等。分解反應(yīng)為C有機(jī)酸(脂肪酸)等CO2，CH4 N氨基酸NH3有機(jī)酸SH2S(惡臭，廢水中鐵和黑色硫化鐵的形成)P

4、PO43-，第1節(jié)微生物對有機(jī)物的分解作用，圖9-2，有機(jī)物2，第1節(jié)微生物對有機(jī)物的分解作用，以及有機(jī)物質(zhì)充足時，細(xì)胞物質(zhì)大量合成，內(nèi)源性呼吸不明顯，因此圖中不顯示細(xì)胞物質(zhì)的氧化過程。當(dāng)有機(jī)物幾乎耗盡時，內(nèi)源性呼吸成為供給能量的主要方法，最終細(xì)菌因能量不足而死亡。生物處理建筑內(nèi)新生長的細(xì)胞物的質(zhì)量計算和有機(jī)物分解的氧氣需求計算在后續(xù)專門課程中列出。第一節(jié)微生物對有機(jī)物的分解作用，第三節(jié)，有機(jī)物的厭氧分解有機(jī)物厭氧分解過程：早期有機(jī)物厭氧分解過程有兩階段理論，三階段理論。20世紀(jì)70年代提出了三階段理論和四軍理論。厭氧分解時有機(jī)物具有10%的合成菌絲體。兩階段理論、三階段理論、三階段理論和四軍

5、理論的厭氧分解過程如下。第一節(jié)微生物對有機(jī)物的分解，圖9-3有機(jī)物的厭氧分解第二階段理論，第一節(jié)微生物對有機(jī)物的分解，圖9-4厭氧消化第三階段理論，第一節(jié)微生物對有機(jī)物的分解，第二節(jié)有機(jī)物的生物可分解性，第一節(jié)有機(jī)物的生物可分解性和分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系(1)，A類替代物(1)a類替代標(biāo)準(zhǔn)：-CI、-SO3H、-CH3等。b類替代標(biāo)準(zhǔn)：-0H、-COH等。(2)，二元基團(tuán)的數(shù)量越多，生物降解性越差。(3)，二元基團(tuán)的位置對生物降解性有顯著影響。(d)，甲基分叉越多，生物降解性越差。第二節(jié)有機(jī)物的生物降解性，(5)，脂肪族化合物的分子量越大，生物降解就越不容易。(6)，芳香化合物的生物降解性一般低于小分

6、子的脂肪族化合物。(7)，在雙環(huán)芳烴的情況下，苯環(huán)越多，生物降解越困難。(注：好氧條件下的分解規(guī)律與厭氧條件下的分解規(guī)律有時不同。上述情況有時也有例外。)，第二節(jié)有機(jī)物的生物可降解性，第二節(jié)共代謝現(xiàn)象*共代謝現(xiàn)象部分有機(jī)化合物單獨存在時不能進(jìn)行生物分解，但與其他有機(jī)化合物同時存在時可以進(jìn)行生物分解，這種現(xiàn)象稱為共代謝現(xiàn)象。微生物的空對史作用的例子：直腸放線菌在蛋白質(zhì)類物質(zhì)存在的情況下可以分解病原體肉育肉。鏈霉素需要乳酸菌的協(xié)同作用來分解二進(jìn)制農(nóng)(農(nóng)藥)。(兩種微生物都代謝了二疊紀(jì))，第二節(jié)有機(jī)物的生物可降解性，實際上已經(jīng)有一些難以分解的有機(jī)物，通過適當(dāng)微生物的一系列共同代謝作用完全分解。因此，

7、共代謝將在耐火化合物的分解轉(zhuǎn)化中發(fā)揮重要作用。空對史作用的機(jī)制需要繼續(xù)研究。第二節(jié)有機(jī)物的生物可降解性，第三節(jié)，污水中有機(jī)物的生物可降解性評價污水中混合有機(jī)污染物可生物降解性評價方法主要是BOD5/CODCr比法、wach呼吸機(jī)測定法、BOD5、TOC比等。常用的簡單易行的方法是BOD5/CODCr比方法。一般認(rèn)為，第二節(jié)有機(jī)物的生物降解性，BOD5/CODCr比大于0.40.6(0.45)，這種廢水的生化性很好。0.2BOD5/CODCr0.4，生物處理更加困難。BOD5/CODCr0.1，生物處理困難。第二節(jié)有機(jī)物的生物降解性，教育目的要求：1，纖維素，淀粉的微生物降解過程。3節(jié)典型的不含

8、氮有機(jī)物的生物分解，1，纖維素，半纖維素的生物分解，(1)纖維素的生物分解纖維素，是自然界中廣泛分布的多糖。1.纖維素的來源樹木和農(nóng)作物含有大量的纖維素。纖維素是植物細(xì)胞壁的主要成分，也是數(shù)量最多的環(huán)境污染物。印染廢水是洗衣布、漿紗、造紙廢水，以木材等為原料，含有大量纖維素。第3節(jié)典型含氮有機(jī)物的生物分解，*2節(jié)，纖維素在微生物作用下的分解過程，葡萄糖好氧生物分解：葡萄糖鹽酸生物分解：第3節(jié)典型含氮有機(jī)物分解，第1步：第2步：很多微生物可以產(chǎn)生簡單的有機(jī)酸分解，第3節(jié)典型含氮有機(jī)物的分解(纖維素酶)這種微生物將纖維素水解成葡萄糖后葡萄糖的分解可以由不能產(chǎn)生纖維素酶的細(xì)菌或微生物完成。不能產(chǎn)生纖

9、維素酶的細(xì)菌或微生物可能參與這種葡萄糖的分解。)，第三節(jié)典型的氮有機(jī)質(zhì)分解，(2)半纖維素的生物分解1，半纖維素的來源人造纖維工業(yè)廢水，造紙工業(yè)廢水等。2，半纖維素在微生物作用下的分解過程，第3節(jié)是典型的氮有機(jī)質(zhì)分解，酵分解途徑，3，分解半纖維素的微生物中的許多孢子菌，假單胞菌，放線菌，根霉菌，青霉素，鐮刀菌，真菌等。上述微生物水解半纖維素后，水解的產(chǎn)物可以在其他微生物的幫助下完成。第3節(jié)典型地是不含氮的有機(jī)物的分解，2，淀粉的生物分解1，淀粉的來源食品中含有淀粉，生活水中有淀粉。紡織印染等工業(yè)廢水含有淀粉。*2，淀粉的分解過程葡萄糖的好氧分解和厭氧分解是同源的。3節(jié)典型的氮有機(jī)質(zhì)分解，淀粉、

10、淀粉酶、葡萄糖、3、淀粉分解的微生物主要有曲霉、根霉等真菌。(產(chǎn)淀粉酶)這些微生物將淀粉水解成葡萄糖后，葡萄糖的分解由不能產(chǎn)生淀粉酶的細(xì)菌或微生物完成。第3節(jié)典型地表示不含氮的有機(jī)物的分解，第3節(jié)表示脂肪的生物分解1，原動植物的分解。模仿廠、肉類加工廠、食品加工廠、油脂廠、制革廠廢水及生活水均含有大量脂肪類。2、分解過程，3節(jié)典型含氮有機(jī)物的分解，(1)，甘油的轉(zhuǎn)換甘油3-磷酸甘油磷酸二丙酮丙酮丙酮酸，脂肪水甘油脂肪酸，甘油激酶，磷酸甘油脫氫酶，脂肪酶，3節(jié)典型含氮有機(jī)物的分解，酵解途徑(2)在厭氧的情況下，脂肪酸分解成比較簡單的乙酸，以后轉(zhuǎn)化成二氧化碳，甲烷。3節(jié)典型的不含氮有機(jī)物的分解，3

11、，分解脂質(zhì)的主要微生物主要是好氧種類。熒光菌、綠膿桿菌、靈菌、分枝桿菌、無色菌、孢子菌、真菌、真菌、真菌等真菌、一些放線菌等，鹽酸細(xì)菌的莢膜梭菌也能分解脂肪物質(zhì)。上述微生物水解脂質(zhì)后，水解后產(chǎn)物的進(jìn)一步分解在其他相應(yīng)微生物的幫助下完成。第3節(jié)是典型的氮有機(jī)質(zhì)分解，第4節(jié)是芳香化合物的生物分解苯酚的微生物轉(zhuǎn)化途徑P995，碳?xì)浠衔锏纳锓纸饧淄橄NP206，第3節(jié)是典型的氮有機(jī)質(zhì)分解，教育目的要求：1，掌握蛋白質(zhì)的微生物分解過程。2.含氮有機(jī)質(zhì)的生物降解中生物脫氨氮的基本原理(過程)、相關(guān)概念及硝化細(xì)菌的主要特征。第4節(jié)典型的含氮有機(jī)物的生物分解，第1節(jié)，蛋白質(zhì)的生物分解蛋白由許多氨基酸分子組

12、成。(a)、產(chǎn)地生活污水、屠宰廢水、罐頭食品加工廢水、乳品加工廢水、制革廢水等都含有蛋白質(zhì)。(b)，分解過程，4節(jié)典型含氮有機(jī)物的生物分解，1，氨作用*氨作用有機(jī)氮化物轉(zhuǎn)化為氨氮的過程。氨作用包括蛋白質(zhì)的水解作用和氨基酸的脫氨基作用。水解作用：蛋白質(zhì)水解氨基酸在細(xì)菌細(xì)胞(水解作用)、第4節(jié)典型含氮有機(jī)物的生物降解、蛋白酶、微生物對氨基酸的脫氨基作用(氨基酸分解):在有氧條件下RCHNH2COOH O2RCOOH CO2 NH3厭氧條件下r RCHNH2COOH H2RCH2COOH有氧存在時，構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸通過脫氨基作用，分別轉(zhuǎn)化為酮谷氨酸、醋酸、延胡索酸、丙酮酸等，氧化分解成TCA

13、循環(huán)。無氧存在時，進(jìn)行厭氧分解。脫氨基作用形成的NH3的一部分可以用作微生物所需的氮的來源，不必要的東西被排泄到環(huán)境中。第四節(jié)典型的含氮有機(jī)物的生物分解，能分解蛋白質(zhì)和氨基酸的微生物是氨細(xì)菌(主導(dǎo)作用)有氧細(xì)菌(如熒光假單胞菌、靈菌等)。兼性厭氧菌像蛋白質(zhì)組等。厭氧細(xì)菌有腐敗的梭菌等。真菌包括曲霉菌、霉菌、木霉、鏈霉菌等。第4節(jié)典型含氮有機(jī)物的生物分解，第2節(jié)，硝化作用*NH3去除：脫氨基后通過微生物排出的NH3超標(biāo)，通過生物脫氮(硝化、反硝化作用)進(jìn)一步分解，使其無害化。*硝化作用從氨氧化到硝酸的過程稱為硝化作用。第四節(jié)典型的含氮有機(jī)物的生物分解，參與硝化的微生物主要是硝化細(xì)菌。硝化細(xì)菌包括

14、亞硝酸鹽和硝酸細(xì)菌。亞硝酸鹽屬亞硝酸鹽單胞菌屬，亞硝化球菌屬，亞硝化所拉菌屬，亞硝化葉菌數(shù)等。硝酸細(xì)菌包括硝化細(xì)菌屬、硝化球菌屬、硝化細(xì)菌屬等。幾種亞硝酸鹽和硝酸桿菌的典型形態(tài)：第4節(jié)典型含氮有機(jī)物的生物降解，亞硝酸鹽，硝酸桿菌，圖9-6幾種含氮有機(jī)物的生物降解，*第4節(jié)典型含氮有機(jī)物的生物降解，*硝化細(xì)菌的主要特征革蘭氏染色陰性。有很強(qiáng)的有氧。適用于中性或堿性(堿性)環(huán)境(pH7.0-8.1)。是化學(xué)能滋養(yǎng)菌。對毒質(zhì)很敏感。世代時間，824小時。菌體產(chǎn)率低。第4節(jié)典型的含氮有機(jī)物的生物分解，第3節(jié)，反硝化作用(硝酸鹽呼吸)*反硝化作用硝酸鹽在氧氣不足的情況下，由于鹽酸菌(大部分是兼性厭氧菌或

15、兼性細(xì)菌)的作用，還原為亞硝酸鹽和氮等的過程稱為反硝化作用。程序(過程): (需要提供有機(jī)物)即NO3-NO2-N2，4節(jié)中典型含氮有機(jī)物的生物分解，參與微生物的主要是反硝化細(xì)菌。反硝化細(xì)菌大部分是異養(yǎng)、兼性、例如反硝化細(xì)菌、熒光假單胞菌等。少數(shù)反硝化細(xì)菌是自養(yǎng)菌。第二，在以太的轉(zhuǎn)換自然界中，以太是人和血尿的主要成分，在工業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也進(jìn)行了合成和利用，因此以太在環(huán)境中大量存在。4節(jié)典型含氮有機(jī)物的生物分解，(1)尿素的來源，家畜的尿液。一些工業(yè)廢水。(b)、分解過程，4節(jié)典型含氮有機(jī)物的生物分解，尿素細(xì)菌產(chǎn)生的尿素酶(胞外酶)，可以將尿素水解為碳酸銨，碳酸銨不穩(wěn)定，可以分解為氨、二氧化碳和水

16、。第4節(jié)典型含氮有機(jī)物的生物降解參與微生物。分解尿素的細(xì)菌包括尿孢子八球菌、巴斯德孢子菌等。氨含有硝化作用和反硝化作用氮有機(jī)物，除蛋白質(zhì)和尿素外，其他不在此介紹，下課后可參考相關(guān)資料。第4節(jié)典型含氮有機(jī)物的生物分解，教育目的要求：本節(jié)有一般理解。，5節(jié)微生物對無機(jī)元素的轉(zhuǎn)化作用，1，硫的生物轉(zhuǎn)化(2個典型例子)，硫細(xì)菌對無機(jī)元素的轉(zhuǎn)化，5節(jié)微生物對無機(jī)元素的轉(zhuǎn)化作用，(2)硫化細(xì)菌對硫的轉(zhuǎn)化，2，磷的生物轉(zhuǎn)化(1)，微生物，5節(jié)微生物的無機(jī)元素轉(zhuǎn)化作用，細(xì)菌還原Cr(VI)是無毒或無毒Cr()的典型還原細(xì)菌，包括銅綠銹菌、熒光假單胞菌、惡臭假單胞菌、陰溝腸桿菌等。真菌將Cr(VI)還原為低毒或無毒的Cr()等。5節(jié)微生物對無機(jī)元素的轉(zhuǎn)化作用，Cr(VI)還原菌的典型形