《环境工程微生物学》课程教学资源（PPT课件）第十章 微生物对污染物的分解与转化作用

污水再生处理工艺中的微生物学问题处理水再生水初级二 次曝气池（A20)沉淀池沉淀池（生物反应器）污水UF/RO砂滤消毒混凝沉淀M空气剩余污泥浓缩污泥回流现有生物处理：基于污染物的分解，污染物转移：高产污（CO2、污泥）现有物理处理：微生物带来的健康与生产风险

二 次 沉淀池 浓缩污泥回流 曝气池（A 2O) (生物反应器) 初 级 沉淀池 污水 空气 混凝沉淀 砂滤 消毒 剩余污泥 污水再生处理工艺中的微生物学问题 处理水 再生水 UF/RO 现有生物处理：基于污染物的分解，污染物转移：高产污（CO2、污泥） 现有物理处理：微生物带来的健康与生产风险

污水再生处理与微生物污水再生处理技术发展方向：处理工艺生产工艺（污水精炼）污水精炼：转变现有基于污染物分解和去除的污水处理模式，通过精细化筛分和高效转化，实现污水资源（Wastewater-resource，WWR）的安全、高效利用，支撑水循环系统的可持续发展。能源筛分关键过程目标：资源输出（再生水资源转化有价值物质）利用污水能源自立再生水masnsSsn前提：安全高效污水精炼厂4污水精炼的内涵与关键环节

4 污水再生处理与微生物 目标：资源输出（再生水、 有价值物质） 能源自立 前提：安全高效 再生水 污水精炼厂 污水 筛分 转化 利用 关 键 过 程 能源 资源 污水精炼的内涵与关键环节 污水精炼：转变现有基于污染物分解和去除的污水处理模 式，通过精细化筛分和高效转化，实现污水资 源(Wastewater-resource, WWR)的安全、高效利 用，支撑水循环系统的可持续发展。 污水再生处理技术发展方向：处理工艺→生产工艺（污水精炼）

污水再生处理与微生物污水精炼技术途径(Roadmapfor wastewater refining）污水精炼生态模式-E模式（wRfine-E）CH4能源利用生物气回收氮磷回收资源利用营养液CO2.-消毒再生水L污水生物过滤/藻类再生水厌氧转化人工湿地生物质培养生物质CO,捕集5

5 污水精炼生态模式-E模式 (wRfine-E) 污水精炼技术途径（Road map for wastewater refining） 污水 生物过滤/藻类 生物质培养 再生水 生物气回收 氮磷回收 生物质 营 养 液 能源利用 CO2 CH4 CO2捕集 资源利用 厌氧转化 人工湿地 消毒 再生水 污水再生处理与微生物

第十章微生物对污染物的分解与转化作用第一节微生物对污染物的分解与转化作用第二节有机物的生物分解性第三节不含氮有机物质的生物分解第四节含氮有机物的生物分解第五节微生物对无机元素的转化作用第六节生物对污染物的浓缩与吸附作用

第十章 微生物对污染物的分解与转化作用 第一节 微生物对污染物的分解与转化作用 第二节 有机物的生物分解性 第三节 不含氮有机物质的生物分解 第四节 含氮有机物的生物分解 第五节 微生物对无机元素的转化作用 第六节 生物对污染物的浓缩与吸附作用

第一节微生物对有机物的分解作用生物分解的一般特点与分类一有机物的好氧生物分解三、有机物的厌氧生物分解

第一节 微生物对有机物的分解作用 一、生物分解的一般特点与分类 二、有机物的好氧生物分解 三、有机物的厌氧生物分解

第一节微生物对有机物的分解作用一、生物分解的一般特点与分类生物分解的基本规律：交（和）·有机物经逐步分解后，产生能进入TCA循环或能作为合成代谢原料的中间代谢产物。·逐步分解过程因化合物而异，但后面的分解过程基本相同。细胞物质（微生物的生长）生物分解后的去向（产物）？分解产物（CO、小分子有机物等）

生物分解的基本规律： • 有机物经逐步分解后，产生能进入TCA循环或（和） 能作为合成代谢原料的中间代谢产物。 • 逐步分解过程因化合物而异，但后面的分解过程基本 相同。 生物分解后的去 向（产物）？ 细胞物质（微生物的生长） 分解产物（CO2、小分子有机物等） 第一节 微生物对有机物的分解作用 一、生物分解的一般特点与分类

第一节微生物对有机物的分解作用有机物的生物分解：通过一系列的生化反应，将有机物分解成小分子有机物或简单无机物的过程有机体分解（内源呼吸污染物、细胞构成物微生物体生物不可降解残留物C、H、O、N、P、S、合成微矿物元素、维生素等生物污泥有机污染生能源物的生物化学能（污染物等）、光能分解物分解过程Y受氢体能分解产物O2、CO2、SO,2、NO;等CO2、H,O、NH+、NO,NO、SO2PO、H2、N2、H,SCH、乙醇、有机酸、硫醇等简单化合物随水排出热能

污染物、细胞构成物 C、H、O、N、P、S、 矿物元素、维生素等 能 源 化学能(污染物等)、光能 受 氢 体 O2、CO2、SO4 2-、NO3 -等 微生物体 合成 分解 热能 生物污泥 能 + 分 解 产 物 随水排出 微 生 物 生 物 不 可 降 解 残 留 物 有机体分解(内源呼吸) CO2、H2 O、 NH4 +、 NO2 - NO3 - 、 SO4 2-、 PO4 3-、H2、N2、H2 S、 CH4、乙醇、有机酸、 硫醇等简单化合物 有机污染 物的生物 分解过程 第一节 微生物对有机物的分解作用 有机物的生物分解：通过一系列的生化反应，将 有机物分解成小分子有机物或简单无机物的过程

第一节微生物对有机物的分解作用有机物的生物分解类型及其特点（根据分解程度分类）分解对象有机物的特点生物分解类型分析方法生物去除各种色谱分析由于微生物细胞、活性污泥等的吸附作用使有机碳分析（Bioelimination)化学物质浓度降低的一种现象。这里所说的“生物去除”不是真正意义上的分解，而是一种表观现象，也可称为“表观生物分解”初级分解（Primary在分解过程中，化学物质的分子结构发生变各种色谱分析官能团分析biodegradation)化，从而失去原化学物质特征的分解。毒性测试环境可接收的分解各种色谱分析经过生物分解，化学物质的物理化学性质和官能团分析(Environmentally毒性达到环境安全要求的程度。毒性测试acceptablebiodegradation)完全分解（矿化）总有机碳分析有机化合物被分解成稳定无机物（CO2、H,0(Ultimate等）的分解产生的C02分析biodegradation)

生物分解类型 特点 分解对象有机物的 分析方法 生物去除 （Bioelimination） 由于微生物细胞、活性污泥等的吸附作用使 化学物质浓度降低的一种现象。这里所说的 “生物去除”不是真正意义上的分解，而是 一种表观现象，也可称为“表观生物分解”。 各种色谱分析 有机碳分析 初级分解（Primary biodegradation） 在分解过程中，化学物质的分子结构发生变 化，从而失去原化学物质特征的分解。 各种色谱分析 官能团分析 毒性测试 环境可接收的分解 （Environmentally acceptable biodegradation） 经过生物分解，化学物质的物理化学性质和 毒性达到环境安全要求的程度。 各种色谱分析 官能团分析 毒性测试 完全分解(矿化) （Ultimate biodegradation） 有机化合物被分解成稳定无机物（CO2、H2 O 等）的分解 总有机碳分析 产生的CO2分析 第一节 微生物对有机物的分解作用 有机物的生物分解类型及其特点（根据分解程度分类）

第一节微生物对有机物的分解作用4好氧呼吸好氧分解：在好氧条件下进行的分解根据分解条件分类厌氧呼吸厌氧分解：在厌氧条件下进行的分解发酵·好氧微生物（aerobe）：只能在有氧条件下生长，没有氧气无法生存微生·厌氧微生物刃（anaerobe）：只能在没有氧气的物的环境下生长，有氧气反而不能生长分类·兼性微生物（facultativeaerobe）：即可在有氧条件下，也可在无氧条件下生长。在自然界中，大多数微生物属于这一类

微生 物的 分类 • 好氧微生物（aerobe）：只能在有氧条件下生 长，没有氧气无法生存 • 厌氧微生物（anaerobe）：只能在没有氧气的 环境下生长，有氧气反而不能生长。 • 兼性微生物（facultative aerobe）：即可在有氧 条件下，也可在无氧条件下生长。在自然界中， 大多数微生物属于这一类。 第一节 微生物对有机物的分解作用 根据分解 条件分类 好氧分解：在好氧条件下进行的分解 好氧呼吸 厌氧分解：在厌氧条件下进行的分解 厌氧呼吸 发酵

第一节微生物对有机物的分解作用兼性微生物的代谢：DO>0.2~0.3mg/L条件下：好氧代谢DO<0.2~0.3mg/L条件下：厌氧代谢一些好氧微生物（好氧细菌，球衣细菌、真菌等）能在微氧环境（DO接近于零）中生长。因此在微氧环境中占优势的微生物常常是好氧微生物

• 兼性微生物的代谢：DO>0.2~0.3mg/L条件下：好氧代谢 DO<0.2~0.3mg/L条件下：厌氧代谢 • 一些好氧微生物（好氧细菌，球衣细菌、真菌等）能在微氧 环境（DO接近于零）中生长。因此在微氧环境中占优势的 微生物常常是好氧微生物。 第一节 微生物对有机物的分解作用