难降解有机物微生物处理方法课件.ppt
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- 降解 有机物 微生物 处理 方法 课件
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1、资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。物理物理化学化学生物生物难降解有机物的降解方法难降解有机物的降解方法 资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请
2、联系改正。难降解有机物的微生物处理技术难降解有机物的微生物处理技术共代谢技术共代谢技术缺氧反硝化技术缺氧反硝化技术生物强化技术生物强化技术细胞固定化技术细胞固定化技术厌氧水解酸化预处理技术厌氧水解酸化预处理技术资料仅供参考,不当之处,请联系改正。难降解有机物的微生物处理技术难降解有机物的微生物处理技术共代谢技术共代谢技术共代谢作用来源于共氧化概念,后由共代谢作用来源于共氧化概念,后由Jensen 对其对其内涵进行了扩展,提出共代谢的概念并将其扩展到内涵进行了扩展,提出共代谢的概念并将其扩展到微生物氧化脱氯过程微生物氧化脱氯过程的研究。的研究。利用共代谢技术可以加快化合物的降解速度,达利用共代谢
3、技术可以加快化合物的降解速度,达到处理难降解性污染物的作用效果。到处理难降解性污染物的作用效果。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。共代谢作用的定义共代谢作用的定义第一基质、第二基质第一基质、第二基质关键酶关键酶资料仅供参考,不当之处,请联系改正。 共代谢作用:共代谢作用:微生物在利用碳源和能源微生物在利用碳源和能源的同时,对难降解性污染物进行异化作用,的同时,对难降解性污染物进行异化作用,但是在污染物降解转化的过程中,微生物但是在污染物降解转化的过程中,微生物不能从中获得维持生长的碳源或能源不能从中获得维持生长的碳源或能源。共代谢技术共代谢技术概念概念资料
4、仅供参考,不当之处,请联系改正。第一第一/二基质二基质微生物利用一种易于摄取的基质作为碳和能微生物利用一种易于摄取的基质作为碳和能量的来源,称为第一基质,同时共代谢基质量的来源,称为第一基质,同时共代谢基质或者称为或者称为第二基质被微生物分解第二基质被微生物分解。第二基质的共代谢产物通常不能直接作为营第二基质的共代谢产物通常不能直接作为营养被转化为细胞质。养被转化为细胞质。第二基质的共代谢是需第二基质的共代谢是需能反应能反应,能量来自第一营养基质的产能代谢。,能量来自第一营养基质的产能代谢。共代谢技术共代谢技术概念概念资料仅供参考,不当之处,请联系改正。 关键酶:关键酶:在微生物共代谢反应中产
5、在微生物共代谢反应中产生的既能代谢转化生长基质,又能代生的既能代谢转化生长基质,又能代谢转化目标污染物的谢转化目标污染物的非专一性的酶非专一性的酶是是微生物共代谢反应发生的关键,这种微生物共代谢反应发生的关键,这种非专一性的酶被称为关键酶非专一性的酶被称为关键酶共代谢技术共代谢技术概念概念资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。关键酶的诱导关键酶的诱导好氧条件下,具有共代谢氯代化合物功能的微好氧条件下,具有共代谢氯代化合物功能的微生物有很多种,研究中主要选用苯酚氧化菌群、生物有很多种,研究中主要选用苯酚氧化菌群、甲烷营养菌群、
6、丙烯氧化菌以及硝化细菌,它甲烷营养菌群、丙烯氧化菌以及硝化细菌,它们具有很强的代谢能力以及对污染物的逆抗性。们具有很强的代谢能力以及对污染物的逆抗性。在诱导此类微生物生成关键酶进行催化分解污在诱导此类微生物生成关键酶进行催化分解污染物时,一般需要投加染物时,一般需要投加特异性的底物特异性的底物,例如苯,例如苯酚、甲烷、丙烯、丙烷或者氨。酚、甲烷、丙烯、丙烷或者氨。由于甲烷、丙烯、丙烷是气体,具有很低的水由于甲烷、丙烯、丙烷是气体,具有很低的水溶性,就苯酚而言,虽具有可降解性,但它是溶性,就苯酚而言,虽具有可降解性,但它是一种危险性物质,所以在现实的污水处理中,一种危险性物质,所以在现实的污水处
7、理中,选择诱导性的生长基质,一定要综合考虑选择诱导性的生长基质,一定要综合考虑资料仅供参考,不当之处,请联系改正。 从共代谢过程的机理和特点可以看从共代谢过程的机理和特点可以看出出, ,关键酶的诱导关键酶的诱导及其活性的维持、及其活性的维持、生长基质与目标污染物之间的竞争生长基质与目标污染物之间的竞争抑制、目标污染物及其中间降解产抑制、目标污染物及其中间降解产物对微生物的毒性作用将是影响共物对微生物的毒性作用将是影响共代谢过程的关键性因素。代谢过程的关键性因素。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。共代谢例子共代谢例子Lajoie 等发现,在以等发现,在以甲烷和甲醇甲烷和甲醇作为初级能作为初级能
8、源物质时,甲烷营养型的微生物可代谢在单源物质时,甲烷营养型的微生物可代谢在单一基质下不能降解的化合物一基质下不能降解的化合物三氯乙烯三氯乙烯( TCE) 。Jianwei Gao 等发现在好氧条件下,利用等发现在好氧条件下,利用葡萄葡萄糖糖诱导诱导顺式顺式1 ,2-二氯乙烯二氯乙烯的生物降解,其降的生物降解,其降解效率、降解速率都明显高于厌氧条件,说解效率、降解速率都明显高于厌氧条件,说明葡萄糖诱导的共代谢过程发挥了决定性的明葡萄糖诱导的共代谢过程发挥了决定性的作用。作用。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。影响共代谢作用效果的因素影响共代谢作用效果的因素 1. 一级基质的选择一级基质的选择
9、Gupta 等研究发现,在产甲烷菌作用环境下降等研究发现,在产甲烷菌作用环境下降解废水中的解废水中的三氯甲烷三氯甲烷时,时,甲醇甲醇是比是比乙酸盐乙酸盐更有更有效的一级基质。效的一级基质。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。2. 一级基质与二级基质的浓度比一级基质与二级基质的浓度比 SpeeceSpeece报道,共代谢过程中一级基质与报道,共代谢过程中一级基质与二级基质的浓度比对生物难降解物质的二级基质的浓度比对生物难降解物质的降解率有重要影响。降解率有重要影响。罗宇煊采用嗜碱性木质素降解菌以共代罗宇煊采用嗜碱性木质素降解菌以共代谢方式降解废水中的木质素,发现谢方式降解废水中的木质素,发现一级
10、一级基质蔗糖的浓度过高基质蔗糖的浓度过高时,菌株不但产酶时,菌株不但产酶能力减弱,而且由于更多地利用易于降能力减弱,而且由于更多地利用易于降解的蔗糖,以致削弱了对木质素的降解解的蔗糖,以致削弱了对木质素的降解效果效果 资料仅供参考,不当之处,请联系改正。3. 3. 营养物质和能量营养物质和能量微生物的生长须有足够的营养物质。共代谢不仅微生物的生长须有足够的营养物质。共代谢不仅需要加入一级基质提供碳源,而且还需要足够的需要加入一级基质提供碳源,而且还需要足够的氮、磷、硫等营养。氮、磷、硫等营养。任大军等利用模拟焦化废水,研究一株白腐菌任大军等利用模拟焦化废水,研究一株白腐菌BPBP对吲哚分别与氨
11、氮、喹啉、苯酚共基质的降解,对吲哚分别与氨氮、喹啉、苯酚共基质的降解,考察不同共代谢基质物质对白腐菌漆酶分泌和吲考察不同共代谢基质物质对白腐菌漆酶分泌和吲哚降解的影响。结果显示,哚降解的影响。结果显示,充分的氮源充分的氮源可提高白可提高白腐菌的活性和漆酶酶活性的峰值;共基质苯酚和腐菌的活性和漆酶酶活性的峰值;共基质苯酚和喹啉可以增加白腐菌漆酶产量。喹啉可以增加白腐菌漆酶产量。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。罗宇煊等采用罗宇煊等采用不同碳源不同碳源对嗜碱性木质素降解对嗜碱性木质素降解菌降解木质素的能力进行了比较试验菌降解木质素的能力进行了比较试验, ,发现在发现在葡萄糖、乳糖、蔗糖、可溶淀粉
12、葡萄糖、乳糖、蔗糖、可溶淀粉等碳源中蔗糖等碳源中蔗糖是嗜碱性木质素降解菌最理想的是嗜碱性木质素降解菌最理想的碳源碳源。除了一级基质的产能代谢为微生物生长和生物除了一级基质的产能代谢为微生物生长和生物难降解物质降解提供能量外难降解物质降解提供能量外, ,也可以考虑外加也可以考虑外加适量能量物质提供额外能量适量能量物质提供额外能量, , 以提高难降解物以提高难降解物质代谢的速率质代谢的速率3. 3. 营养物质和能量营养物质和能量资料仅供参考,不当之处,请联系改正。4.温度温度孙力平等在好氧共基质代谢作用下,采孙力平等在好氧共基质代谢作用下,采用用SBRSBR法处理法处理DSDDSD酸还原段的生产废
13、水酸还原段的生产废水研究发现:温度对系统除污效果的影响研究发现:温度对系统除污效果的影响较显著,较显著,1010时污泥的活性最低,时污泥的活性最低,3636时污泥的活性最高时污泥的活性最高。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。1.共代谢技术在降解酚类中的作用共代谢技术在降解酚类中的作用2.共代谢技术在降解甲基叔丁基醚共代谢技术在降解甲基叔丁基醚(MTBE)的作用)的作用3.共代谢技术降解共代谢技术降解DSD酸的作用酸的作用共代谢在处理难降解有机物的作用共代谢在处理难降解有机物的作用资料仅供参考,不当之处,请联系改正。共代谢在处理难降解有机物的作用共代谢在处理难降解有机物的作用1.共代谢技术在降
14、解酚类中的作用共代谢技术在降解酚类中的作用Hendriksen等证实,常规的颗粒污泥可以使水中的等证实,常规的颗粒污泥可以使水中的五氯酚脱氯,但五氯酚的去除率仅五氯酚脱氯,但五氯酚的去除率仅30%75%,当,当进水中进水中补充葡萄糖补充葡萄糖后五氯酚的去除率可提高至后五氯酚的去除率可提高至99%。夏柳荫讨论了共基质分别为不同浓度的葡萄糖、丙夏柳荫讨论了共基质分别为不同浓度的葡萄糖、丙三醇、苯酚、和丁二酸时,混合固定化细菌对五氯三醇、苯酚、和丁二酸时,混合固定化细菌对五氯酚酚(PCP) 降解的影响。结果表明共代谢降解过程中降解的影响。结果表明共代谢降解过程中共基质共基质对对PCP的降解影响较大,
15、葡萄糖和丁二酸对的降解影响较大,葡萄糖和丁二酸对PCP的降解具有一定的促进作用,苯酚对的降解具有一定的促进作用,苯酚对PCP降解降解的影响与它的质量浓度有关,丙三醇对的影响与它的质量浓度有关,丙三醇对PCP的降解的降解起到抑制作用。起到抑制作用。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。1.共代谢技术在降解酚类中的作用共代谢技术在降解酚类中的作用李萍等利用吸附李萍等利用吸附-共代谢再生活性污泥法去除共代谢再生活性污泥法去除污水中五氯苯酚,研究发现污水中五氯苯酚,研究发现: 新工艺新工艺对污水中对污水中的的PCP具有较好的去除效果。具有较好的去除效果。李萍等以苯酚、葡萄糖作为五氯酚李萍等以苯酚、葡萄糖
16、作为五氯酚(PCP)的共的共代谢基质,考察其在加速活性污泥驯化进程方代谢基质,考察其在加速活性污泥驯化进程方面的作用,结果表明:面的作用,结果表明:葡萄糖葡萄糖可以增强活性污可以增强活性污泥中微生物对泥中微生物对PCP的适应能力,能加快驯化进的适应能力,能加快驯化进程并提高对程并提高对PCP的降解速率;的降解速率;苯酚苯酚的毒性可与的毒性可与PCP的相互叠加,从而延滞了活性污泥的驯化的相互叠加,从而延滞了活性污泥的驯化进程。进程。资料仅供参考,不当之处,请联系改正。安淼等对不同共代谢基质存在下的安淼等对不同共代谢基质存在下的2,4-二氯代酚二氯代酚(2,4-DCP)的生物降解进行了研究,发现投
17、加的生物降解进行了研究,发现投加苯酚苯酚或或4-氯代酚氯代酚(4-MCP)能明显促进复合菌对能明显促进复合菌对2,4-DCP的降的降解。解。孙剑辉等分别用孙剑辉等分别用蔗糖、葡萄糖、丁酸盐和乙醇蔗糖、葡萄糖、丁酸盐和乙醇作为作为驯化好的厌氧污泥的共代谢基质,在厌氧序批式反驯化好的厌氧污泥的共代谢基质,在厌氧序批式反应器应器(ASBR)中对间苯二酚的降解进行研究。结果表中对间苯二酚的降解进行研究。结果表明:共代谢基质明:共代谢基质SCOD浓度在浓度在500mg/L2000mg/L时,间苯二酚的降解速率很高;其中葡萄糖和丁酸时,间苯二酚的降解速率很高;其中葡萄糖和丁酸盐的混合基质降解速率最高。盐的
18、混合基质降解速率最高。1.1.共代谢技术在降解酚类中的作用共代谢技术在降解酚类中的作用资料仅供参考,不当之处,请联系改正。2.共代谢技术在降解甲基叔丁基醚共代谢技术在降解甲基叔丁基醚(MTBE)的作用)的作用甲基叔丁基醚甲基叔丁基醚(Methyl Tert-Butyl Ether,MTBE)作为一种广泛使用的无铅汽油含氧添加剂,已作为一种广泛使用的无铅汽油含氧添加剂,已成为地下水中典型持久有机污染物。方芳等以成为地下水中典型持久有机污染物。方芳等以MTBE为目标污染物、乙醇为共代谢基质,在为目标污染物、乙醇为共代谢基质,在SBR反应器中成功实现了好氧污泥的颗粒化。反应器中成功实现了好氧污泥的颗
19、粒化。反应器内污泥完全颗粒化后,反应器内污泥完全颗粒化后,MTBE进水浓度进水浓度提高至提高至400mgL - 1左右,出水浓度可稳定在左右,出水浓度可稳定在5mgL - 1以下,以下,去除率高达去除率高达98. 5%以上以上(其中挥其中挥发量约占发量约占25% )。 资料仅供参考,不当之处,请联系改正。3.共代谢技术降解共代谢技术降解DSD酸的作用酸的作用DSD酸酸(4,4-二氨基二苯乙烯二氨基二苯乙烯-2,2-二磺酸二磺酸)是一种是一种重要的染料中间体,它以对硝基甲苯为原料,重要的染料中间体,它以对硝基甲苯为原料,经磺化、氧化缩合和还原而合成。经磺化、氧化缩合和还原而合成。孙力平等在好氧共
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