No free lunch for the bugs, No free lunch for us either Let us serve the bugs before bugs serve us better. 第十 废水生物处理的基本概念 和生化反应动力学基础
1 No free lunch for the bugs, No free lunch for us either. Let us serve the bugs before bugs serve us better. 第十一章 废水生物处理的基本概念 和生化反应动力学基础
第一节 废水的好氧生物处理和厌氧生物处理 檄生物的新陈代谢 新陈代谢:微生物不断从外界环境中摄取营养物质, 通过生物酶催化的复杂生化反应,在体内不新进行物 质转化和交换的过程。 分解代谢:分解复杂营养物质,降解高能化合物,获 得能量 合成代谢:通过一糸列的生化反应,将营养物质转化 为复杂的细胞成分,机体制造自身
2 第一节 废水的好氧生物处理和厌氧生物处理 微生物的新陈代谢 新陈代谢：微生物不断从外界环境中摄取营养物质， 通过生物酶催化的复杂生化反应，在体内不断进行物 质转化和交换的过程。 分解代谢：分解复杂营养物质，降解高能化合物，获 得能量； 合成代谢：通过一系列的生化反应，将营养物质转化 为复杂的细胞成分，机体制造自身
底物降解 污水中可被微生物通过酶的催化作用而进行生物化学变化的物 质称为底物或基质。 可生物降解有机物量:有机物的降解转化 可生物降解底物量:包括有机的和无机的可生物利用物质 杂物质分解为简单物质 分解代谢 (异化作用) 释放能量 新陈代谢 能量代谢物质代谢 吸收能量 合成代谢 (同化作用) 单物质合成为复杂物质 能量循环:三磷酸腺苷ATP( Adenosine Triphosphate) AMP+~P→ADP+~P→ATP ADP磷酸化生成ATP ATP水解产生能量 底物水平磷酸化 氧化磷酸化 ADP磷酸化 电子传递碎酸化 光合磷酸 细胞合成 低能化合物 砗酸根 生理需要 高能化合物 ADP 热能释放
3 底物降解： 污水中可被微生物通过酶的催化作用而进行生物化学变化的物 质称为底物或基质。 可生物降解有机物量：有机物的降解转化 可生物降解底物量：包括有机的和无机的可生物利用物质 新陈代谢 合成代谢 (同化作用) 分解代谢 (异化作用) 复杂物质分解为简单物质 简单物质合成为复杂物质 吸收能量 释放能量 能量代谢 物质代谢 能量循环：三磷酸腺苷ATP(Adenosine Triphosphate) AMP+‾P→ADP+ ‾P →ATP ADP磷酸化生成ATP： ATP水解产生能量 低能化合物 高能化合物 ATP ADP 磷酸根 能量 生理需要 细胞合成 热能释放 ADP磷酸化 光合磷酸化 底物水平磷酸化 电子传递磷酸化 氧化磷酸化
微生物的呼吸 切生物对刘鄰在进行着呼吸,没有呼及就没有生伞 呼吸作用的生物现象 呼吸作用中发生能量转换:供细胞合成、其它生命 活动、多余以热量形式释放; 通过呼吸作用,复杂有机物逐步转化为简单物质; 呼吸作用过程中吸收和同化各种营养物质 微生物的呼吸类型 「微生勒的呼观指做生物获取能量的生功能 根据受氢体的不同分为 好氧呼吸 厌氧呼吸 姥真化的物,氣化产物的不月共反应过程中的秉终炎鱼体的不用 异养型微生物自养型微生物 发酵 无氧呼
4 微生物的呼吸 一切生物时刻都在进行着呼吸，没有呼吸就没有生命 呼吸作用的生物现象： 呼吸作用中发生能量转换：供细胞合成、其它生命 活动、多余以热量形式释放； 通过呼吸作用，复杂有机物逐步转化为简单物质； 呼吸作用过程中吸收和同化各种营养物质 微生物的呼吸类型 微生物的呼吸指微生物获取能量的生理功能 好氧呼吸 厌氧呼吸 根据氧化的底物、氧化产物的不同 按反应过程中的最终受氢体的不同 异养型微生物 自养型微生物 发 酵 无氧呼吸 根据受氢体的不同分为
好氫呼吸 好氧呼吸是营养物质进入好氧微生物细胞后,通过一条列 氧化还原反应获得能量的过程。 有分子氧参与的生物氣化,反应的最终受氫体是分子氧。 底物中的氪被脱氫酶活化,并从底物中脱出交给辅酶(递 氜体),同肘放出电子,氣化酶利用底物放出的电子激活游 离氣,活化氣和从底物中脱出的氫结合成水 +2H NAD(P)+ NAD(P)H+h NAD(P)烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(磷酸) 好氧呼吸过程实质上是脱氫和氧活化相结合的过程。在这 过程中,同肘放出能量。 慝依好氧微生物的类型不同,被其氧化的底物不同,氧化 物也不同。好氧呼吸有异养型微生物和自养型微生物两种 1.异养型微生物 异养型微生物以有机物为底物(电子供体),其终点产物为二氧化 、氨和水等无机物,同肘放出能量。如下式所示 C6H12O6+602→>6CO2+6H2O+2817.3kJ C1H2ON+1402+H+→1CO2+13H2O+MH+能量 异氧微生物又可分为化能异氧傲生物和光能异氣微生物: 化能异氧微生物:氧化有机物产生化学能而获得能量的微生物 光能异氧微生物:以光为能源,以有机物为供氩体还原CO2,合成 有机物的一类厌氧微生物 有机废水的好氧生物处理,如活性污泥法、生物膜法、污泥的好氣 消化等属于这种类型的呼吸。 5
5 好氧呼吸 好氧呼吸是营养物质进入好氧微生物细胞后，通过一系列 氧化还原反应获得能量的过程。 有分子氧参与的生物氧化， 反应的最终受氢体是分子氧。 底物中的氢被脱氢酶活化，并从底物中脱出交给辅酶（递 氢体），同时放出电子，氧化酶利用底物放出的电子激活游 离氧，活化氧和从底物中脱出的氢结合成水。 NAD(P)烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸） 好氧呼吸过程实质上是脱氢和氧活化相结合的过程。在这 过程中，同时放出能量。 依好氧微生物的类型不同，被其氧化的底物不同，氧化产 物也不同。好氧呼吸有异养型微生物和自养型微生物两种 。 + NAD(P) ⇔ NAD(P)H + H + 2H − 2H 1.异养型微生物 异养型微生物以有机物为底物（电子供体），其终点产物为二氧化 碳、氨和水等无机物，同时放出能量。如下式所示： 异氧微生物又可分为化能异氧微生物和光能异氧微生物： 化能异氧微生物：氧化有机物产生化学能而获得能量的微生物。 光能异氧微生物：以光为能源，以有机物为供氢体还原CO2，合成 有机物的一类厌氧微生物。 有机废水的好氧生物处理，如活性污泥法、生物膜法、污泥的好氧 消化等属于这种类型的呼吸。 C H O 6O 6CO 6H O 2817.3kJ 6 12 6 + 2 → 2 + 2 + C11H29O7N +14O2 + H + →11CO2 +13H2O + NH4 + +能量