化工环境工程概论讲义 36.docVIP

第六节 生化处理法 一、生化处理方法和分类 废水生物处理是采用一定的人工措施创造一种可控制的环境，使微生物大量生长繁殖，利用微生物新陈代谢的功能，去除废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物，使水质得到净化的一种废水处理方法。根据参与的微生物的种类和供氧情况，生物处理法的工艺可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。 二、微生物及生物处理技术 1．微生物特征 微生物的个体极其微小，必须借助显微镜放大几倍、几百倍、上千倍，乃至数万倍才能看清。微生物一般指体形在0.1毫米以下的小生物。用细菌中的杆菌为例可以形象地说明微生物个体的细小。杆菌的宽度是0.5微米，因此80个杆菌“肩并肩”地排列成横队，也只有一根头发丝的宽度。杆菌的长度约2微米，故1500个杆菌头尾衔接起来仅有一颗芝麻长。个体微小的特性使微生物获得了高等生物无法具备的五大特征，体积小面积大我们知道，把一定体积的物体分割得越小，它们的总表面积就越大，可以把物体的表面积和体积之比称为比表面积。如果把人的比表面积值定为1，则大肠杆菌的比表面积值竟高达30万！这样一个小体积大面积系统是微生物与一切大型生物在许多关键生理特征上的区别所在。吸收多转化快由于微生物的比表面积大得惊人，所以与外界环境的接触面特别大，这非常有利于微生物通过体表吸收营养和排泄废物，就使它们的“胃口”十分庞大。而且，微生物的食谱又非常广泛，凡是动植物能利用的营养，微生物都能利用，大量的动植物不能利用的物质，甚至剧毒的物质，微生物照样可以视为美味佳肴。如大肠杆菌在合适条件下，每小时可以消耗相当于自身重量2000倍的糖，而人要完成这样一个规模则需要40年之久。如果说一个50公斤的人一天吃掉与体重等重的食物，恐怕无人会相信。生长旺繁殖快微生物以惊人的速度“生儿育女”。例如大肠杆菌在合适的生长条件下，12.5-20分钟便可繁殖一代，每小时可分裂3次，由1个变成8个。每昼夜可繁殖72代，由1个细菌变成4722366500万亿个（重约4722吨）；经48小时后，则可产生2.2×1043个后代，如此多的细菌的重量约等于4000个地球之重。下面的表格列出了几种微生物的代时（分裂1次所需的时间）和每日增殖率。当然，由于种种条件的限制，这种疯狂的繁殖是不可能实现的。细菌数量的翻番只能维持几个小时，不可能无限制地繁殖。因而在培养液中繁殖细菌，它们的数量一般仅能达到每毫升1－10亿个，最多达到100亿。尽管如此，它的繁殖速度仍比高等生物高出千万倍适应强变异频微生物对环境条件尤其是恶劣的“极端环境”具有惊人的适应力，这是高等生物所无法比拟的。例如，多数细菌能耐0到－196的低温；在海洋深处的某些硫细菌可在250-300℃的高温条件下正常生长；一些嗜盐细菌甚至能在饱和盐水中正常生活；产芽孢细菌和真菌孢子在干燥条件下能保藏几十年、几百年甚至上千年。耐酸碱、耐缺氧、耐毒物、抗辐射、抗静水压等特性在微生物中也极为常见。微生物个体微小，与外界环境的接触面积大，容易受到环境条件的影响而发生性状变化（变异）。尽管变异发生的机会只有百万分之一到百亿分之一，但由于微生物繁殖快，也可在短时间内产生大量变异的后代。正是由于这个特性，人们才能够按照自己的要求不断改良在生产上应用的微生物，如青霉素生产菌的发酵水平由每毫升20单位上升到近10万单位，利用变异和育种得到如此大幅度的产量提高，在动植物育种工作中简直是不可思议的。分布广种类多。在微生物的过程中，细胞不断从外部环境中摄取生长需要的能源和营养物质，同时不断将代谢产物（废物）排泄到外部环境中去，因此代谢又称为新陈代谢。微生物要靠代谢维持其生命活动诸如生长、繁殖、运动等。代谢是生命活动的基本特征之一，生命活动的任何过程都离不开代谢，代谢一旦停止，生命随之结束。微生物与其他任何生物一样具有遗传性和变异性遗传性是指生物的亲代传递给其子代一套遗传信息的特性。酶由细胞产生的生物催化剂酶催化作用实质：降低化学反应活化能酶与无机催化剂比较：相同点：1）改变化学反应速率，本身几乎不被消耗；2）只催化已存在的化学反应；3）加快化学反应速率，缩短达到平衡时间，但不改变平衡点；4）降低活化能，使化学反应速率加快。5）都会出现中毒现象。不同点：即酶的特性1：酶的催化效率比无机催化剂更高，使得反应速率更快；2）酶的活性大小与环境条件密切相关，酶与其它蛋白质一样，在高温、高压、强酸、碱等条件下，会发生变性而降低酶的活性； 3）有些物质如镁离子钾离子等对酶有激活作用，称为酶的激活剂，可提高酶的活性。还有些物质，特别是一些重金属离子能降低酶的活性，称为酶抑制剂，或称酶中毒。 4）专一性：一种酶只能催化物，如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽；据考证，最初的生命是厌氧型的，但这些生物的厌氧呼吸的效率极低，而当时海洋中的养料并不能维持很长时间，后来叶绿素产