9废水处理教案.ppt

第二节 气体有机废物的微生物处理 一、基本原理 液相或固相介质 二氧化碳、水等 气体有机物 微生物降解 吸附 乙醇、硫醇酚、甲酚、吲哚 脂肪酸、乙醛、酮、二硫化碳 氨和胺 生物过滤 悬浮生长系统 附着生长系统 第二节　废水的厌氧微生物处理 一、厌氧处理的基本原理 有机物厌氧分解生成甲烷的过程 1)发酵性细菌 (2)产氢产乙酸细菌 (3)同型产乙酸菌 (4)利用H2和CO2产甲烷菌（30%） (5)分解乙酸的产甲烷菌（70%） 4H2+C02→CH4＋2H20 CH3C00H→CH4+C02 产甲烷化学过程  微生物能源的种类有甲烷能源、乙醇能源和H2能源。前两种能源研究历史较久。H2 能源是新型能源，因它燃烧后变成CO2 和H2O，没有污染，是最清洁、最环保的能源，倍受人们的重视和青睐。  （一）甲烷能源  利用产酸菌和产甲烷菌的协同作用将高浓度有机废水发酵，产生CH4气体作能源。详见P147、151-3、315-8 沼气发酵与环境保护 沼气（生物气）：是一种混合可燃气体。主要成分为甲烷，及少量H2、N2和CO2。 沼气发酵（甲烷形成）：产甲烷菌在厌氧条件下，利用H2还原CO2等碳源营养物，以产生细胞物质、能量和代谢废物——CH4的过程。 所谓沼气发酵，若按其生物化学本质来说，就是一种由产甲烷菌进行的甲烷形成过程。 宽古生菌门、2纲、3目、 5科、21属，代表属有： 甲烷杆菌属（19种） 甲烷短杆菌属（7种） 甲烷球菌属（11种） 产甲烷菌属（11种） 甲烷螺菌属（1种） 甲烷嗜盐菌属（5种） 甲烷叶菌属（5种） 甲烷八叠球菌属（8种） 产甲烷菌是一类必须在严格厌氧生境下并伴有甲烷 产生的古生菌。 产甲烷菌细胞结构（P35） 产甲烷菌的细胞结构：细胞封套（包括细胞壁、表面层、鞘和荚膜）、细胞质膜、原生质和核质。 产甲烷菌有革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，它们的细胞壁结构和化学组分有所不同。也是与真细菌的区别点。 细胞封套有四种： 1.大多数G+产甲烷菌的细胞壁在结构上与G+真细菌相似，细胞壁有一层和三层的，单层的厚度为10～20nm，如甲烷杆菌属与甲烷短杆菌属。巴氏甲烷八叠球菌的细胞壁只有一层，厚约200nm。它们化学成分与G+真细菌的不同，不含细胞壁（即不含二胺基庚二酸或细胞酸）而是假细胞壁质或是未硫酸化的异多糖。三层的细胞壁壁厚为20～30nm，有内层、中层和外层。外层在细胞分裂横隔形成时消失，如瘤胃甲烷短杆菌。 2.G+的炽热高温甲烷菌的细胞壁外有一层六角形的蛋白质亚基即S层覆盖。 3.G-产甲烷菌不具有球囊多聚物或外膜。只有一层六角形或四角形的，由蛋白质亚基或糖蛋白亚基组成的S层。 4.甲烷螺菌的细胞质膜外只有一层由蛋白纤维组成的鞘包裹几个细胞。其厚度为10nm。 产甲烷菌的生理特性 1.营养特性：甲烷细菌的能源和碳源物质主要有5种，即H2/CO2、甲酸、甲醇、甲胺和乙酸。 2.特殊辅酶：F420：是黄素单核甘酸的类似物，分子量为630的低分子量荧光化合物。它是甲烷细菌持有的辅酶，在形成甲烷过程中起着重要作用。 其特点：(1)当用420nm波长的紫外光照射时，能产生自发蓝绿荧光，这一现象可借以鉴定甲烷细菌的存在。（2）中性或碱性条件下易被好氧光解，并使酶失活。 CoM:2-硫基乙烷磺酸. 其特点：（1）它是甲烷细菌独有的辅酶，可借以鉴定甲烷细菌的存在。（2）它在甲烷形成过程中，起着转移甲基的重要功能。（3）其具有RPG效应.。即促进CO2还原为CH4的效应。 3.环境条件：氧化还原电位：参与中温消化的甲烷细菌要求环境中应维持的氧化还原电位应低于一350mV；对参与高温消化的甲烷细菌则应低于-500~-600mV。 温度：低温菌的适应范围为20~25°C，中温菌为30~45°C，高温菌为45~75°C。 pH：大多数中温甲烷细菌的最适pH值范围约在6.8~7.2之间。 微生物产甲烷的生化机理 早期二阶段理论 三阶段（四阶段）理论 四阶段理论 甲烷形成的三个阶段 四阶段理论 1、水解阶段 水解性（发酵性）细菌包括： （1）专性厌氧菌：梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、真杆菌属、双歧杆菌属等。 （2）兼性厌氧菌：链球菌属、一些肠道杆菌。 2、产氢产酸阶段 厌氧的产氢产乙酸细菌群：奥氏甲烷杆菌，为两种细菌的共生体。包括： 产氢产乙酸细菌——S菌：G-，厌氧、运动，杆状，乙醇→乙酸+H2。 MOH古菌：革氏染色可变，厌氧，杆状，不能利用乙醇，但能利用H2产甲烷。 3、同型产乙酸阶段 同型产乙酸菌把H2和CO2转化为乙酸的过程 4、产气阶段 严格厌氧的产甲烷菌群利用一碳化合物（CO2、甲醇、甲酸、甲基胺、CO）、二碳化