环境生物化学第八章PPT文档格式.ppt

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复杂有机物厌氧处理简单、稳定的化合物+能量大部分能量以甲烷形式出现石灰草浆蒸煮废液、石灰法稻草浆浓废液、碱法制浆废水等都石灰草浆蒸煮废液、石灰法稻草浆浓废液、碱法制浆废水等都具有具有pH高、高、COD、色度高而、色度高而BOD5/CODCr较低等特点，所以直接较低等特点，所以直接好氧生化困难很多，厌氧法则较有前途。

目前一大批高效的厌氧生好氧生化困难很多，厌氧法则较有前途。

目前一大批高效的厌氧生物处理工艺和设备相继出现，包括有厌氧生物滤池、上流式厌氧滤物处理工艺和设备相继出现，包括有厌氧生物滤池、上流式厌氧滤池、升流式厌氧污泥床池、升流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧流化床、厌氧流化床（AFB）、厌氧附着膜、厌氧附着膜膨胀床膨胀床（AAFEB）以及厌氧浮动生物膜反应器以及厌氧浮动生物膜反应器（AFBBR）和厌氧折流和厌氧折流板反应器板反应器（ABR）等。

等。

环境生物化学环境生物化学8.1造纸废水微生物治理中的造纸废水微生物治理中的生物化学生物化学厌氧微生物种类厌氧微生物种类对制浆造纸废水降解的厌氧微生物主要是细菌，分为产酸细菌和甲烷对制浆造纸废水降解的厌氧微生物主要是细菌，分为产酸细菌和甲烷细菌二大类。

细菌二大类。

产酸细菌产酸细菌甲烷细菌甲烷细菌：

是产甲烷阶段的主要细菌，种类不同，有多种形态，在生理上具有非常相似的高度专一性专性厌氧菌专性厌氧菌：

梭状芽孢菌属、拟杆菌属、双岐杆菌属等，对有机物降解起主要作用兼性厌氧菌兼性厌氧菌：

主要为严格厌氧细菌创造有利于生长的厌氧条件，包括假单孢菌属、芽孢杆菌属、链状菌属、黄杆菌属产碱菌属、埃希氏菌属和产气杆菌属等环境生物化学环境生物化学8.1造纸废水微生物治理中的造纸废水微生物治理中的生物化学生物化学厌氧微生物处理机理厌氧微生物处理机理（四个阶段四个阶段）水解阶段水解阶段有机物细菌胞外酶小分子化合物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用发酵发酵（或酸化或酸化）阶段阶段小分子化合物发酵细菌更简单的化合物分泌到细胞外这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸（简写作简写作VFA）、乳酸、二氧、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。

与此同时，酸化菌也利用部分物质合化碳、氢气、氨、硫化氢等。

与此同时，酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质，因此未酸化废水厌氧处理时产生更多的剩余污泥。

成新的细胞物质，因此未酸化废水厌氧处理时产生更多的剩余污泥。

环境生物化学环境生物化学8.1造纸废水微生物治理中的造纸废水微生物治理中的生物化学生物化学以葡萄糖酵解为例：

以葡萄糖酵解为例：

C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi2CH3COCOOH+2NADH+2H+2ATP+2H2O经酵解，一个分子葡萄糖可氧化分解产生经酵解，一个分子葡萄糖可氧化分解产生2个分子丙酮酸。

丙酮酸在个分子丙酮酸。

丙酮酸在厌氧条件下可以被厌氧微生物转化形成许多种代谢产物，由于无氧条件，厌氧条件下可以被厌氧微生物转化形成许多种代谢产物，由于无氧条件，这些中间产物不能进一步气化成这些中间产物不能进一步气化成CO2和水而在环境中积累。

这种生物学和水而在环境中积累。

这种生物学过程，就是人们常说的发酵，如：

过程，就是人们常说的发酵，如：

乙醇发酵乙醇发酵环境生物化学环境生物化学8.1造纸废水微生物治理中的造纸废水微生物治理中的生物化学生物化学乳酸发酵乳酸发酵除此之外，丙酮酸还能发酵成乙酸、丙酸等。

除此之外，丙酮酸还能发酵成乙酸、丙酸等。

发酵阶段反应式：

C6H12O6+2H2O+2NAD+2CH3COO-+2H2+2CO2（aq）+2NADH+4H+C6H12O6+2NADH+2H+2CH3CH2COO-+2H2O+2NAD+2H+C6H12O6+2NADH+2H+2CH3CH2OH+2H2+2CO2（aq）+2NAD+环境生物化学环境生物化学8.1造纸废水微生物治理中的造纸废水微生物治理中的生物化学生物化学产乙酸阶段产乙酸阶段上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质a.产氢产乙酸过程产氢产乙酸过程CH3CH2COO-+2H2OCH3COO-+3H2+CO2（aq）CH3CH2CH2COO-+2H2O2CH3COO-+2H2+H+CH3CH2OH+H2OCH3COO-+2H2+H+b.同型产乙酸过程同型产乙酸过程有一类产乙酸菌能使用氢作为电子供体将二氧化碳还原为乙酸，此即有一类产乙酸菌能使用氢作为电子供体将二氧化碳还原为乙酸，此即同型产乙酸过程。

同型产乙酸过程。

2CO2（aq）+4H2CH3COO-+2H2O+H+环境生物化学环境生物化学8.1造纸废水微生物治理中的造纸废水微生物治理中的生物化学生物化学产甲烷阶段产甲烷阶段这一阶段里，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、这一阶段里，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。

二氧化碳和新的细胞物质。

在厌氧消化过程中，在厌氧消化过程中，70%以上的甲烷来自乙酸的降解：

以上的甲烷来自乙酸的降解：

CH3COO-+H+CH4+CO2；

另一类产甲烷的微生物是能由氢气和二氧化碳形另一类产甲烷的微生物是能由氢气和二氧化碳形成甲烷的细菌成甲烷的细菌（可称作嗜氢甲烷菌可称作嗜氢甲烷菌）。

在反应器正常条件下，它们形成。

在反应器正常条件下，它们形成占总量占总量30的甲烷：

的甲烷：

4H2+CO2CH4+2H2O大约一半嗜氢甲烷菌也能利用甲酸，这个过程可以直接进行：

大约一半嗜氢甲烷菌也能利用甲酸，这个过程可以直接进行：

4HCOO-+4H+CH4+3CO2+2H2O甲醇的降解在自然界的生态系统中并非十分重要，但在厌氧处理含甲醇的降解在自然界的生态系统中并非十分重要，但在厌氧处理含甲醇废水时它的作用相当重要。

甲醇废水时它的作用相当重要。

4CH3OH3CH4+CO2+2H2O环境生物化学环境生物化学8.1造纸废水微生物治理中的造纸废水微生物治理中的生物化学生物化学其他有机物厌氧降解途径其他有机物厌氧降解途径果胶的厌氧降解：

果胶是一种由果胶的厌氧降解：

果胶是一种由1，4键连接的并在羧基部分不同程度键连接的并在羧基部分不同程度地甲氧基化的半乳糖醛多聚体地甲氧基化的半乳糖醛多聚体原果胶+H2O可溶性果胶+多缩戊糖可溶性果胶+H2O果胶酸+甲醇果胶酸+H2O半乳糖醛酸木质纤维素的厌氧降解木质纤维素的厌氧降解：

木质纤维素也称半纤维素。

半纤维素的构成木质纤维素也称半纤维素。

半纤维素的构成为多缩戊糖为多缩戊糖（木糖和阿拉伯糖木糖和阿拉伯糖）、多缩己糖、多缩己糖（半乳糖、甘露糖半乳糖、甘露糖）以及多缩糖以及多缩糖醛酸醛酸（葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸）等。

乙酸、丁酸、甲酸、乙醇、H2、CO2等环境生物化学环境生物化学8.1造纸废水微生物治理中的造纸废水微生物治理中的生物化学生物化学木素的降解：

木素是一类由苯丙烷单元通过醚键和碳碳键连接成的复木素的降解：

木素是一类由苯丙烷单元通过醚键和碳碳键连接成的复杂无定型高聚物。

有关厌氧降解木质素的微生物的研究不多，然而已杂无定型高聚物。

有关厌氧降解木质素的微生物的研究不多，然而已分离到两种类型的能分解芳香族化合物的细菌一类是能运动的革兰氏分离到两种类型的能分解芳香族化合物的细菌一类是能运动的革兰氏阴性杆菌，与利用氢的细菌协作可完成降解，其产物是甲酸、乙酸、阴性杆菌，与利用氢的细菌协作可完成降解，其产物是甲酸、乙酸、二氧化碳和氢。

另一类不要求利用氢的细菌的协作，单独降解环状化二氧化碳和氢。

另一类不要求利用氢的细菌的协作，单独降解环状化合物的革兰氏阴性无芽苞的杆状厌氧菌。

合物的革兰氏阴性无芽苞的杆状厌氧菌。

植物纤维原料中含有的三大组分是纤维素、半纤维素和木素。

木植物纤维原料中含有的三大组分是纤维素、半纤维素和木素。

木素降解物是制浆废液中最重要的成分，含有高浓度木素的废水难以在素降解物是制浆废液中最重要的成分，含有高浓度木素的废水难以在厌氧处理中达到很高的去除率。

半纤维素制浆过程中半纤维素以单糖厌氧处理中达到很高的去除率。

半纤维素制浆过程中半纤维素以单糖或低聚糖形式进入废水中。

原料中的少量纤维素在制桨中也会以葡萄或低聚糖形式进入废水中。

原料中的少量纤维素在制桨中也会以葡萄糖及其寡聚物形式进入废水中，纤维素、半纤维素的降解产物也会形糖及其寡聚物形式进入废水中，纤维素、半纤维素的降解产物也会形成有机酸。

它们在厌氧处理过程中是易于降解的。

成有机酸。

环境生物化学环境生物化学8.1造纸废水微生物治理中的造纸废水微生物治理中的生物化学生物化学

（2）好氧微生物处理好氧微生物处理造纸工业中污染物浓度较低的废水造纸工业中污染物浓度较低的废水般可用好氧生物处理法以减般可用好氧生物处理法以减少其中的少其中的BOD5，同时还可以消除对水生物的毒性。

降低其发泡性，减，同时还可以消除对水生物的毒性。

降低其发泡性，减少由于废水中无机涂料填加剂而产生的浊度，消除接纳水体中黏泥的少由于废水中无机涂料填加剂而产生的浊度，消除接纳水体中黏泥的产生。

但此法对废水颜色的去除效果不大。

产生。

制浆造纸工业废水中最普通的好氧生物处理法包括：

大型贮存氧制浆造纸工业废水中最普通的好氧生物处理法包括：

大型贮存氧化塘系统、曝气稳定塘系统、不同改进型活性污泥系统及土地处置系化塘系统、曝气稳定塘系统、不同改进型活性污泥系统及土地处置系统等。

此外，对于规模较小的造纸厂，生物转盘、生物滴滤池、接触统等。

此外，对于规模较小的造纸厂，生物转盘、生物滴滤池、接触氧化等好氧生物系统也有不同程度的应用。

氧化等好氧生物系统也有不同程度的应用。

环境生物化学环境生物化学8.1造纸废水微生物治理中的造纸废水微生物治理中的生物化学生物化学好氧微生物种类好氧微生物种类好氧微生物主要是细菌、真菌、藻类、原生动物等。

好氧微生物主要是细菌、真菌、藻类、原生动物等。

活性污泥活性污泥主要组成菌：

肠杆菌科的大肠杆菌、产气气杆菌、变形杆菌等菌胶团细菌是细菌类的主要成份，具有巨大的表面积和一定粘度藻类的种类和数量在活性污泥中很少真菌不是活性污泥中的正常区系，仅少量存在丝状真菌因会使处理效果下降。

生物膜生物膜真菌比活性污泥中多，生物滤池中有30%左右是真菌藻类比较多，如绿球藻属、席藻属、颤藻属、毛枝藻属等原生动物很多，主要有独缩虫属、钟虫属、累枝虫属、针管虫属、尖毛虫属、豆形虫属等。

主要组成菌好氧的芽孢杆菌属、不动杆菌属