環(huán)境生物化學(xué)第八章

1、第第8 8章章 工業(yè)污染微生物工業(yè)污染微生物治理中的生物化學(xué)治理中的生物化學(xué) 環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.1 造紙廢水微生物治理中的造紙廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué)制漿蒸煮過程中產(chǎn)生的超高濃度廢液，包括堿法制漿的黑液和酸法制漿的紅液。我國目前大部分造紙廠所排放的黑液是制漿過程中污染物濃度最高、色度最深的廢水，呈棕黑色，幾乎集中了制漿造紙過程90的污染物 。 是經(jīng)黑液提取后的蒸煮漿料在洗滌、篩選、漂白以及打漿中所排出的廢水。這部分廢水水量較大，含有較多的木質(zhì)素、纖維素等降解產(chǎn)物、有機(jī)酸等有機(jī)物，以可溶性COD為主。 又稱白水，是在紙的抄造過程中產(chǎn)生，主要含有細(xì)小纖維和抄紙時添加的填料、膠

2、料和化學(xué)品等，這部分廢水的水量較大，污染物負(fù)荷低，以不溶性COD為主，易于處理。 造紙工業(yè)廢水包括：造紙工業(yè)廢水包括： 環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.1 造紙廢水微生物治理中的造紙廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué) 造紙廢水微生物處理中的生物化學(xué)法原理造紙廢水微生物處理中的生物化學(xué)法原理 (1)厭氧微生物處理中的生物化學(xué)法原理厭氧微生物處理中的生物化學(xué)法原理 利用兼性厭氧菌和專性厭氧菌在無氧的條件下降解有機(jī)污染物利用兼性厭氧菌和專性厭氧菌在無氧的條件下降解有機(jī)污染物的處理技術(shù)。的處理技術(shù)。 復(fù)雜有機(jī)物厭氧處理簡單、穩(wěn)定的化合物 + 能量 大部分能量以甲烷形式出現(xiàn) 石灰草漿蒸煮廢液、石灰法稻草漿

3、濃廢液、堿法制漿廢水等石灰草漿蒸煮廢液、石灰法稻草漿濃廢液、堿法制漿廢水等都具有都具有pH高、高、COD、色度高而、色度高而BOD5/CODCr較低等特點，所以直較低等特點，所以直接好氧生化困難很多，厭氧法則較有前途。目前一大批高效的厭接好氧生化困難很多，厭氧法則較有前途。目前一大批高效的厭氧生物處理工藝和設(shè)備相繼出現(xiàn)，包括有厭氧生物濾池、上流式氧生物處理工藝和設(shè)備相繼出現(xiàn)，包括有厭氧生物濾池、上流式厭氧濾池、升流式厭氧污泥床厭氧濾池、升流式厭氧污泥床 (UASB)、厭氧流化床、厭氧流化床(AFB)、厭氧、厭氧附著膜膨脹床附著膜膨脹床(AAFEB)以及厭氧浮動生物膜反應(yīng)器以及厭氧浮動生物膜反應(yīng)

4、器(AFBBR)和厭和厭氧折流板反應(yīng)器氧折流板反應(yīng)器(ABR)等。等。環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.1 造紙廢水微生物治理中的造紙廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué) 厭氧微生物種類厭氧微生物種類 對制漿造紙廢水降解的厭氧微生物主要是細(xì)菌，分為產(chǎn)酸細(xì)菌和甲烷對制漿造紙廢水降解的厭氧微生物主要是細(xì)菌，分為產(chǎn)酸細(xì)菌和甲烷細(xì)菌二大類。細(xì)菌二大類。 產(chǎn)酸細(xì)菌產(chǎn)酸細(xì)菌 甲烷細(xì)菌甲烷細(xì)菌 ：是產(chǎn)甲烷階段的主要細(xì)菌，種類不同，有多種形態(tài)，在 生理上具有非常相似的高度專一性 專性厭氧菌專性厭氧菌 ：梭狀芽孢菌屬、擬桿菌屬、雙岐桿菌屬等，對有機(jī)物降解起主要作用 兼性厭氧菌兼性厭氧菌：主要為嚴(yán)格厭氧細(xì)菌創(chuàng)造有利于生

5、長的厭氧條件，包括假單孢菌屬、芽孢桿菌屬、鏈狀菌屬、黃桿菌屬產(chǎn)堿菌屬、埃希氏菌屬和產(chǎn)氣桿菌屬等 環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.1 造紙廢水微生物治理中的造紙廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué) 厭氧微生物處理機(jī)理厭氧微生物處理機(jī)理 (四個階段四個階段 ) 水解階段水解階段有機(jī)物 細(xì)菌胞外酶 小分子化合物 能夠溶解于水并透過細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用 發(fā)酵發(fā)酵(或酸化或酸化)階段階段小分子化合物 發(fā)酵細(xì)菌 更簡單的化合物 分泌到細(xì)胞外 這一階段的主要產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸這一階段的主要產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸(簡寫作簡寫作VFA)、乳酸、二氧、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等。與此同時，酸化菌也利用部分物質(zhì)化碳、

6、氫氣、氨、硫化氫等。與此同時，酸化菌也利用部分物質(zhì)合成新的細(xì)胞物質(zhì)，因此未酸化廢水厭氧處理時產(chǎn)生更多的剩余合成新的細(xì)胞物質(zhì)，因此未酸化廢水厭氧處理時產(chǎn)生更多的剩余污泥。污泥。 環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.1 造紙廢水微生物治理中的造紙廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué)以葡萄糖酵解為例：以葡萄糖酵解為例：C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2CH3COCOOH + 2NADH + 2H+ + 2ATP+ 2H2O 經(jīng)酵解，一個分子葡萄糖可氧化分解產(chǎn)生經(jīng)酵解，一個分子葡萄糖可氧化分解產(chǎn)生2個分子丙酮酸。丙酮酸個分子丙酮酸。丙酮酸在厭氧條件下可以被厭氧微生物轉(zhuǎn)化形成許多種代謝

7、產(chǎn)物，由于無氧條在厭氧條件下可以被厭氧微生物轉(zhuǎn)化形成許多種代謝產(chǎn)物，由于無氧條件，這些中間產(chǎn)物不能進(jìn)一步氣化成件，這些中間產(chǎn)物不能進(jìn)一步氣化成CO2和水而在環(huán)境中積累。這種生和水而在環(huán)境中積累。這種生物學(xué)過程，就是人們常說的發(fā)酵，如：物學(xué)過程，就是人們常說的發(fā)酵，如：乙醇發(fā)酵乙醇發(fā)酵環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.1 造紙廢水微生物治理中的造紙廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué)乳酸發(fā)酵乳酸發(fā)酵 除此之外，丙酮酸還能發(fā)酵成乙酸、丙酸等。除此之外，丙酮酸還能發(fā)酵成乙酸、丙酸等。 發(fā)酵階段反應(yīng)式：發(fā)酵階段反應(yīng)式：C6H12O6 + 2H2O + 2NAD+ 2CH3COO- + 2H2 + 2CO2(

8、aq) + 2NADH + 4H+C6H12O6 + 2NADH + 2H+ 2CH3CH2COO- + 2H2O + 2NAD+ + 2H+C6H12O6 + 2NADH + 2H+ 2CH3CH2OH + 2H2 + 2CO2(aq) + 2NAD+環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.1 造紙廢水微生物治理中的造紙廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué)產(chǎn)乙酸階段產(chǎn)乙酸階段上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì) a.產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸過程產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸過程CH3CH2COO- + 2H2O CH3COO- + 3H2 + CO2(a

9、q)CH3CH2CH2COO- + 2H2O 2CH3COO- + 2H2 + H+CH3CH2OH + H2O CH3COO- + 2H2 + H+b.同型產(chǎn)乙酸過程同型產(chǎn)乙酸過程 有一類產(chǎn)乙酸菌能使用氫作為電子供體將二氧化碳還原為乙酸，此即有一類產(chǎn)乙酸菌能使用氫作為電子供體將二氧化碳還原為乙酸，此即同型產(chǎn)乙酸過程。同型產(chǎn)乙酸過程。2CO2(aq) + 4H2 CH3COO- + 2H2O + H+環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.1 造紙廢水微生物治理中的造紙廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué)產(chǎn)甲烷階段產(chǎn)甲烷階段 這一階段里，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇等被轉(zhuǎn)化為甲烷、這一階段里，乙酸、氫氣、

10、碳酸、甲酸和甲醇等被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。 在厭氧消化過程中，在厭氧消化過程中，70%以上的甲烷來自乙酸的降解：以上的甲烷來自乙酸的降解：CH3COO- + H+ CH4 + CO2；另一類產(chǎn)甲烷的微生物是能由氫氣和二氧化碳形另一類產(chǎn)甲烷的微生物是能由氫氣和二氧化碳形成甲烷的細(xì)菌成甲烷的細(xì)菌(可稱作嗜氫甲烷菌可稱作嗜氫甲烷菌)。在反應(yīng)器正常條件下，它們形成。在反應(yīng)器正常條件下，它們形成占總量占總量30的甲烷：的甲烷：4H2 + CO2 CH4 + 2H2O 大約一半嗜氫甲烷菌也能利用甲酸，這個過程可以直接進(jìn)行：大約一半嗜氫甲烷菌也能利用甲酸，這個過程可以直

11、接進(jìn)行：4HCOO- + 4H+ CH4 + 3CO2 + 2H2O 甲醇的降解在自然界的生態(tài)系統(tǒng)中并非十分重要，但在厭氧處理含甲醇的降解在自然界的生態(tài)系統(tǒng)中并非十分重要，但在厭氧處理含甲醇廢水時它的作用相當(dāng)重要。甲醇廢水時它的作用相當(dāng)重要。4CH3OH 3CH4 + CO2 + 2H2O環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.1 造紙廢水微生物治理中的造紙廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué) 其他有機(jī)物厭氧降解途徑其他有機(jī)物厭氧降解途徑果膠的厭氧降解：果膠是一種由果膠的厭氧降解：果膠是一種由1，4鍵連接的并在羧基部分不同程度鍵連接的并在羧基部分不同程度地甲氧基化的半乳糖醛多聚體地甲氧基化的半乳糖醛多聚體

12、 原果膠+H2O可溶性果膠+多縮戊糖可溶性果膠+H2O果膠酸+甲醇果膠酸+H2O 半乳糖醛酸木質(zhì)纖維素的厭氧降解木質(zhì)纖維素的厭氧降解 ：木質(zhì)纖維素也稱半纖維素。半纖維素的構(gòu)成木質(zhì)纖維素也稱半纖維素。半纖維素的構(gòu)成為多縮戊糖為多縮戊糖(木糖和阿拉伯糖木糖和阿拉伯糖)、多縮己糖、多縮己糖(半乳糖、甘露糖半乳糖、甘露糖)以及多縮糖以及多縮糖醛酸醛酸(葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸)等。等。 2H O 半纖維素酶多縮糖酶H2O半纖維素多縮糖類單糖糖醛酸乙酸、丁酸、甲酸、乙醇、H2、CO2等環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.1 造紙廢水微生物治理中的造紙廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué)木素的

13、降解：木素是一類由苯丙烷單元通過醚鍵和碳碳鍵連接成的復(fù)木素的降解：木素是一類由苯丙烷單元通過醚鍵和碳碳鍵連接成的復(fù)雜無定型高聚物。有關(guān)厭氧降解木質(zhì)素的微生物的研究不多，然而已雜無定型高聚物。有關(guān)厭氧降解木質(zhì)素的微生物的研究不多，然而已分離到兩種類型的能分解芳香族化合物的細(xì)菌一類是能運(yùn)動的革蘭氏分離到兩種類型的能分解芳香族化合物的細(xì)菌一類是能運(yùn)動的革蘭氏陰性桿菌，與利用氫的細(xì)菌協(xié)作可完成降解，其產(chǎn)物是甲酸、乙酸、陰性桿菌，與利用氫的細(xì)菌協(xié)作可完成降解，其產(chǎn)物是甲酸、乙酸、二氧化碳和氫。另一類不要求利用氫的細(xì)菌的協(xié)作，單獨降解環(huán)狀化二氧化碳和氫。另一類不要求利用氫的細(xì)菌的協(xié)作，單獨降解環(huán)狀化合物的

14、革蘭氏陰性無芽苞的桿狀厭氧菌。合物的革蘭氏陰性無芽苞的桿狀厭氧菌。 植物纖維原料中含有的三大組分是纖維素、半纖維素和木素。木植物纖維原料中含有的三大組分是纖維素、半纖維素和木素。木素降解物是制漿廢液中最重要的成分，含有高濃度木素的廢水難以在素降解物是制漿廢液中最重要的成分，含有高濃度木素的廢水難以在厭氧處理中達(dá)到很高的去除率。半纖維素制漿過程中半纖維素以單糖厭氧處理中達(dá)到很高的去除率。半纖維素制漿過程中半纖維素以單糖或低聚糖形式進(jìn)入廢水中。原料中的少量纖維素在制槳中也會以葡萄或低聚糖形式進(jìn)入廢水中。原料中的少量纖維素在制槳中也會以葡萄糖及其寡聚物形式進(jìn)入廢水中，纖維素、半纖維素的降解產(chǎn)物也會形

15、糖及其寡聚物形式進(jìn)入廢水中，纖維素、半纖維素的降解產(chǎn)物也會形成有機(jī)酸。它們在厭氧處理過程中是易于降解的。成有機(jī)酸。它們在厭氧處理過程中是易于降解的。 環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.1 造紙廢水微生物治理中的造紙廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué) (2)好氧微生物處理好氧微生物處理 造紙工業(yè)中污染物濃度較低的廢水造紙工業(yè)中污染物濃度較低的廢水般可用好氧生物處理法以減般可用好氧生物處理法以減少其中的少其中的BOD5，同時還可以消除對水生物的毒性。降低其發(fā)泡性，同時還可以消除對水生物的毒性。降低其發(fā)泡性，減少由于廢水中無機(jī)涂料填加劑而產(chǎn)生的濁度，消除接納水體中黏泥減少由于廢水中無機(jī)涂料填加劑而產(chǎn)生的

16、濁度，消除接納水體中黏泥的產(chǎn)生。但此法對廢水顏色的去除效果不大。的產(chǎn)生。但此法對廢水顏色的去除效果不大。 制漿造紙工業(yè)廢水中最普通的好氧生物處理法包括：大型貯存氧制漿造紙工業(yè)廢水中最普通的好氧生物處理法包括：大型貯存氧化塘系統(tǒng)、曝氣穩(wěn)定塘系統(tǒng)、不同改進(jìn)型活性污泥系統(tǒng)及土地處置系化塘系統(tǒng)、曝氣穩(wěn)定塘系統(tǒng)、不同改進(jìn)型活性污泥系統(tǒng)及土地處置系統(tǒng)等。此外，對于規(guī)模較小的造紙廠，生物轉(zhuǎn)盤、生物滴濾池、接觸統(tǒng)等。此外，對于規(guī)模較小的造紙廠，生物轉(zhuǎn)盤、生物滴濾池、接觸氧化等好氧生物系統(tǒng)也有不同程度的應(yīng)用。氧化等好氧生物系統(tǒng)也有不同程度的應(yīng)用。環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.1 造紙廢水微生物治理中的造紙廢水微

17、生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué) 好氧微生物種類好氧微生物種類 好氧微生物主要是細(xì)菌、真菌、藻類、原生動物等。好氧微生物主要是細(xì)菌、真菌、藻類、原生動物等。 活性污泥活性污泥 主要組成菌：腸桿菌科的大腸桿菌、產(chǎn)氣氣桿菌、變形桿菌等 菌膠團(tuán)細(xì)菌是細(xì)菌類的主要成份，具有巨大的表面積和一定粘度 藻類的種類和數(shù)量在活性污泥中很少 真菌不是活性污泥中的正常區(qū)系，僅少量存在絲狀真菌因會使處理效果下降。生物膜生物膜 真菌比活性污泥中多，生物濾池中有30%左右是真菌 藻類比較多，如綠球藻屬、席藻屬、顫藻屬、毛枝藻屬等 原生動物很多，主要有獨縮蟲屬、鐘蟲屬、累枝蟲屬、針管蟲屬、尖毛蟲屬、豆形蟲屬等。 主要組成菌好氧

18、的芽孢桿菌屬、不動桿菌屬專性厭氧的脫硫菌屬、假單孢菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、黃桿菌屬、無色桿菌屬、微球菌屬以及動膠菌屬環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.1 造紙廢水微生物治理中的造紙廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué) 好氧微生物處理機(jī)理好氧微生物處理機(jī)理 對于造紙廢水中主要的物質(zhì)：纖維素和半纖維素，好氧和厭氧都對于造紙廢水中主要的物質(zhì)：纖維素和半纖維素，好氧和厭氧都是先水解成葡萄糖。葡萄糖的有氧氧化分兩個階段進(jìn)行。是先水解成葡萄糖。葡萄糖的有氧氧化分兩個階段進(jìn)行。 第一階段是由葡萄糖生成的丙酮酸，在細(xì)胞液中進(jìn)行。第一階段是由葡萄糖生成的丙酮酸，在細(xì)胞液中進(jìn)行。 第二階段是上述過程中產(chǎn)生的第二階段是上述過程

19、中產(chǎn)生的NADH+H+和丙酮酸在有氧狀態(tài)下，和丙酮酸在有氧狀態(tài)下，進(jìn)入線粒體中，丙酮酸氧化脫羧生成乙酰進(jìn)入線粒體中，丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)，進(jìn)而進(jìn)入三羧酸循環(huán)，進(jìn)而氧化生成氧化生成CO2和和H2O，同時，同時NADH+H+等可經(jīng)呼吸鏈傳遞，伴隨氧化等可經(jīng)呼吸鏈傳遞，伴隨氧化磷酸化過程生成磷酸化過程生成H2O和和ATP。 將葡萄糖酵解、將葡萄糖酵解、丙酮酸有氧脫羧和三羧酸循環(huán)丙酮酸有氧脫羧和三羧酸循環(huán)的反應(yīng)式聯(lián)合，即的反應(yīng)式聯(lián)合，即可得到有機(jī)物好氧降解總反應(yīng)式：可得到有機(jī)物好氧降解總反應(yīng)式： C6H12O6 + 6O2 + 36ADP + 36H2PO4 6CO2 + 6H2

20、O + 36ATP環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.1 造紙廢水微生物治理中的造紙廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué) 其他污染物降解途徑其他污染物降解途徑 樹脂的降解：樹脂的降解： CTMP廢水中松脂酸和脂肪酸可用活性污泥接種長喙廢水中松脂酸和脂肪酸可用活性污泥接種長喙殼菌的方法除去。產(chǎn)物為二氧化碳和水。殼菌的方法除去。產(chǎn)物為二氧化碳和水。 芳香化合物的降解芳香化合物的降解 芳香化合物的降解主要包括芳烴和酚類、氯代酚類二大類物質(zhì)的降芳香化合物的降解主要包括芳烴和酚類、氯代酚類二大類物質(zhì)的降解等。芳烴的降解以發(fā)生開環(huán)反應(yīng)為特征，生成羧酸和醛，然后進(jìn)入解等。芳烴的降解以發(fā)生開環(huán)反應(yīng)為特征，生成羧酸和醛

21、，然后進(jìn)入EMP和和TCA循環(huán)，開環(huán)反應(yīng)可由過氧化物酶催化。酚類、氯代酚類的循環(huán)，開環(huán)反應(yīng)可由過氧化物酶催化。酚類、氯代酚類的降解是一般先進(jìn)行取代基的脫除反應(yīng)，再進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)。降解是一般先進(jìn)行取代基的脫除反應(yīng)，再進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)。 含硫化合物的降解含硫化合物的降解 含硫化合物主要是苯丙烷單體磺酸鹽、含硫烷烴類化合物等，一含硫化合物主要是苯丙烷單體磺酸鹽、含硫烷烴類化合物等，一般是發(fā)生脫磺酸基或般是發(fā)生脫磺酸基或S基反應(yīng)?；磻?yīng)。環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.2 染料廢水微生物治理中的染料廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué) 染料廢水概述染料廢水概述 來源：來源：染料及染料中間體生產(chǎn)行業(yè), 由各種產(chǎn)品

22、和中間體結(jié)晶的母液、生產(chǎn)過程中流失的物料及沖刷地面的污水等組成。染料廢水染料廢水特點：特點： 一是COD 高,而BOD/ COD 值較小, 可生化性差；二是色度高, 組分復(fù)雜。COD 的去除與脫色相關(guān), 但脫色問題困難更大。環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.2 染料廢水微生物治理中的染料廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué) 染料廢水微生物處理中的生物化學(xué)原理染料廢水微生物處理中的生物化學(xué)原理 (1)好氧生物處理原理好氧生物處理原理 好氧生物處理對好氧生物處理對BOD去除效果明顯，一般可達(dá)去除效果明顯，一般可達(dá)80%左右，但色度左右，但色度和和COD去除率不高，尤其如去除率不高，尤其如PVA等化學(xué)漿料

23、、表面活性劑、溶劑及匹等化學(xué)漿料、表面活性劑、溶劑及匹布堿減量技術(shù)的廣泛應(yīng)用，不但使印染廢水的布堿減量技術(shù)的廣泛應(yīng)用，不但使印染廢水的CODcr，達(dá)到，達(dá)到2000300Omg/L，而且，而且BOD5/CODcr也由原來的也由原來的0.40.5下降到下降到0.2以下，單以下，單純的好氧生物處理難度越來越大，出水難以達(dá)標(biāo)；此外，好氧法的高純的好氧生物處理難度越來越大，出水難以達(dá)標(biāo)；此外，好氧法的高運(yùn)行費用及剩余污泥處理或處置問題歷來是廢水處理領(lǐng)域沒有解決好運(yùn)行費用及剩余污泥處理或處置問題歷來是廢水處理領(lǐng)域沒有解決好的一個難題。的一個難題。環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.2 染料廢水微生物治理中的染

24、料廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué) 活性污泥法活性污泥法 ：在活性污泥系統(tǒng)中，有機(jī)物的凈化過程，分為吸附、在活性污泥系統(tǒng)中，有機(jī)物的凈化過程，分為吸附、生物氧化和絮凝沉淀三個階段。生物氧化和絮凝沉淀三個階段。 一般在一般在1020min內(nèi)完成內(nèi)完成,表現(xiàn)出初期廢水中的表現(xiàn)出初期廢水中的BOD和和COD濃度大幅濃度大幅度下降度下降.由于吸附的歷時很短多數(shù)被吸附的有機(jī)物來不及被氧化分解，由于吸附的歷時很短多數(shù)被吸附的有機(jī)物來不及被氧化分解，當(dāng)活性污泥表面吸滿了有機(jī)顆粒達(dá)到吸附飽和后當(dāng)活性污泥表面吸滿了有機(jī)顆粒達(dá)到吸附飽和后,吸附能力隨之消失，吸附能力隨之消失，轉(zhuǎn)入有機(jī)物的生物氧化階段。轉(zhuǎn)入有機(jī)物

25、的生物氧化階段。吸附吸附 生物氧化生物氧化絮凝沉淀絮凝沉淀 被吸附和吸收的有機(jī)物，在細(xì)菌內(nèi)外酶的作用下，經(jīng)過氧化和合成，被吸附和吸收的有機(jī)物，在細(xì)菌內(nèi)外酶的作用下，經(jīng)過氧化和合成，使有機(jī)物得以降解?；钚晕勰辔⑸锾幱谌狈I養(yǎng)的饑餓狀態(tài)，重新使有機(jī)物得以降解?；钚晕勰辔⑸锾幱谌狈I養(yǎng)的饑餓狀態(tài)，重新呈現(xiàn)活性，恢復(fù)吸附能力，所以又稱活性污泥再生。再生污泥經(jīng)二沉呈現(xiàn)活性，恢復(fù)吸附能力，所以又稱活性污泥再生。再生污泥經(jīng)二沉池分離后，回流入曝氣池繼續(xù)對廢水中的有機(jī)物進(jìn)行吸附和氧化。池分離后，回流入曝氣池繼續(xù)對廢水中的有機(jī)物進(jìn)行吸附和氧化。 進(jìn)入二沉池的進(jìn)入二沉池的混合液中的活性污泥顆粒仍然較細(xì)混合液中

26、的活性污泥顆粒仍然較細(xì) ，但因它本身具有良，但因它本身具有良好的凝聚性能，可以很快的絮凝成較大的絮凝體，加速其沉淀過程。好的凝聚性能，可以很快的絮凝成較大的絮凝體，加速其沉淀過程。二沉池中的泥水分離是活性污泥系統(tǒng)的最后一道工序，其工作好壞直二沉池中的泥水分離是活性污泥系統(tǒng)的最后一道工序，其工作好壞直接影響處理效果與出水水質(zhì)，因此二沉池的設(shè)計應(yīng)給予足夠重視。接影響處理效果與出水水質(zhì)，因此二沉池的設(shè)計應(yīng)給予足夠重視。 環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.2 染料廢水微生物治理中的染料廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué) 生物膜法生物膜法污水的生物膜處理法是與活性污泥法并列的一種污水好氧生物處理技污水的生物

27、膜處理法是與活性污泥法并列的一種污水好氧生物處理技術(shù)。這種處理法的實質(zhì)是使細(xì)菌和其他菌類微生物和原生動物、后生術(shù)。這種處理法的實質(zhì)是使細(xì)菌和其他菌類微生物和原生動物、后生動物一類的微型動物附著在濾料或某些載體上生長繁育，并在其上形動物一類的微型動物附著在濾料或某些載體上生長繁育，并在其上形成膜狀生物污泥成膜狀生物污泥生物膜。污水與生物膜接觸，污水中的有機(jī)污染生物膜。污水與生物膜接觸，污水中的有機(jī)污染物，作為營養(yǎng)物質(zhì)被生物膜上的微生物所攝取，污水得到凈化，微生物，作為營養(yǎng)物質(zhì)被生物膜上的微生物所攝取，污水得到凈化，微生物自身也得到繁衍增值。物自身也得到繁衍增值。生物膜法工藝是生物膜法工藝是20世

28、紀(jì)世紀(jì)5060年代開始出現(xiàn)的，近年來，該工藝在水年代開始出現(xiàn)的，近年來，該工藝在水處理領(lǐng)域又取得了重大進(jìn)展。在印染廢水處理中，生物膜法的應(yīng)用工處理領(lǐng)域又取得了重大進(jìn)展。在印染廢水處理中，生物膜法的應(yīng)用工藝主要有接觸氧化法、生物轉(zhuǎn)盤法和生物濾床法等。藝主要有接觸氧化法、生物轉(zhuǎn)盤法和生物濾床法等。環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.2 染料廢水微生物治理中的染料廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué)接觸氧化法接觸氧化法接觸氧化技術(shù)是在池內(nèi)充填填料，已經(jīng)充氧的污水浸沒全部填料，并接觸氧化技術(shù)是在池內(nèi)充填填料，已經(jīng)充氧的污水浸沒全部填料，并以一定的流速流經(jīng)填料。在填料上布滿生物膜，污水與生物膜廣泛接以一定的流速

29、流經(jīng)填料。在填料上布滿生物膜，污水與生物膜廣泛接觸，在生物膜上微生物新陳代謝功能的作用下，污水中有機(jī)污染物得觸，在生物膜上微生物新陳代謝功能的作用下，污水中有機(jī)污染物得到去除，污水得到凈化，因此，生物接觸氧化處理技術(shù)稱為到去除，污水得到凈化，因此，生物接觸氧化處理技術(shù)稱為“淹沒式淹沒式生物濾池生物濾池”。生物接觸氧化處理技術(shù)的另一項技術(shù)實質(zhì)是采用與曝氣池相同的曝氣生物接觸氧化處理技術(shù)的另一項技術(shù)實質(zhì)是采用與曝氣池相同的曝氣方法，向微生物提供其所需要的氧，并起到攪拌與混合作用，這樣，方法，向微生物提供其所需要的氧，并起到攪拌與混合作用，這樣，這種技術(shù)有相當(dāng)于在曝氣池內(nèi)充填供生物棲息的填料，又稱為

30、這種技術(shù)有相當(dāng)于在曝氣池內(nèi)充填供生物棲息的填料，又稱為“接觸接觸曝氣法曝氣法”，是介于活性污泥法與生物濾池兩者之間的生物處理技術(shù)。，是介于活性污泥法與生物濾池兩者之間的生物處理技術(shù)。 環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.2 染料廢水微生物治理中的染料廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué)生物轉(zhuǎn)盤法：生物轉(zhuǎn)盤法：被公認(rèn)為是一種凈化效果好、能耗低的生物處理技術(shù)。被公認(rèn)為是一種凈化效果好、能耗低的生物處理技術(shù)。構(gòu)造：生物轉(zhuǎn)盤是由盤片、接觸氧化槽、轉(zhuǎn)軸及驅(qū)動裝置所組成。生物構(gòu)造：生物轉(zhuǎn)盤是由盤片、接觸氧化槽、轉(zhuǎn)軸及驅(qū)動裝置所組成。生物轉(zhuǎn)盤處理系統(tǒng)中除核心裝置生物轉(zhuǎn)盤外，還包括污水與處理設(shè)備和二次轉(zhuǎn)盤處理系統(tǒng)中除

31、核心裝置生物轉(zhuǎn)盤外，還包括污水與處理設(shè)備和二次沉淀池。二次沉淀池的作用是去除經(jīng)生物轉(zhuǎn)盤處理后的污水所挾帶的脫沉淀池。二次沉淀池的作用是去除經(jīng)生物轉(zhuǎn)盤處理后的污水所挾帶的脫落生物膜。落生物膜。原理：接觸反應(yīng)槽內(nèi)充滿污水，轉(zhuǎn)盤交替的和空氣與污水相接觸。經(jīng)過原理：接觸反應(yīng)槽內(nèi)充滿污水，轉(zhuǎn)盤交替的和空氣與污水相接觸。經(jīng)過一段時間后，在轉(zhuǎn)盤上即附著一層棲息著大量微生物的生物膜。微生物一段時間后，在轉(zhuǎn)盤上即附著一層棲息著大量微生物的生物膜。微生物的種屬組成逐漸穩(wěn)定，其新陳代謝功能也逐步發(fā)揮出來，并達(dá)到穩(wěn)定的的種屬組成逐漸穩(wěn)定，其新陳代謝功能也逐步發(fā)揮出來，并達(dá)到穩(wěn)定的程度，污水中的有機(jī)污染物為生物膜所講解

32、。生物膜逐級增厚，在其內(nèi)程度，污水中的有機(jī)污染物為生物膜所講解。生物膜逐級增厚，在其內(nèi)部形成厭氧層，并開始老化。老化的生物膜在污水水流與盤面之間產(chǎn)生部形成厭氧層，并開始老化。老化的生物膜在污水水流與盤面之間產(chǎn)生的剪切力的作用下剝落，剝落的破碎生物膜在二次沉淀池內(nèi)被截留，生的剪切力的作用下剝落，剝落的破碎生物膜在二次沉淀池內(nèi)被截留，生物膜脫落所形成的污泥密度較高、易于沉淀。物膜脫落所形成的污泥密度較高、易于沉淀。環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.2 染料廢水微生物治理中的染料廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué)生物濾池法生物濾池法概念：以土壤自凈原理為依據(jù)，在污水灌溉的實踐基礎(chǔ)上，經(jīng)較原始概念：以土壤

33、自凈原理為依據(jù)，在污水灌溉的實踐基礎(chǔ)上，經(jīng)較原始的間歇砂濾池和接觸濾池而發(fā)展起來的人工生物處理技術(shù)。的間歇砂濾池和接觸濾池而發(fā)展起來的人工生物處理技術(shù)。 進(jìn)入生物濾池的污水，必須經(jīng)過預(yù)處理，去除原污水中的懸浮物進(jìn)入生物濾池的污水，必須經(jīng)過預(yù)處理，去除原污水中的懸浮物等可能堵塞濾料的污染物，并使水質(zhì)均化。濾料上的生物膜，不斷脫等可能堵塞濾料的污染物，并使水質(zhì)均化。濾料上的生物膜，不斷脫落更新，脫落的生物膜隨處理水流出。落更新，脫落的生物膜隨處理水流出。凈化機(jī)理凈化機(jī)理 通過布水裝置流到濾池表面的廢水以滴流的形式下落，一部分被通過布水裝置流到濾池表面的廢水以滴流的形式下落，一部分被吸附于濾料表面，

34、成為呈薄膜狀的附著水層，另一部分則以薄層狀流吸附于濾料表面，成為呈薄膜狀的附著水層，另一部分則以薄層狀流過濾料，成為流動水層并從上層流向下層，最后排出池外。流動水層過濾料，成為流動水層并從上層流向下層，最后排出池外。流動水層具有使好氧微生物繁殖活動的良好條件。具有使好氧微生物繁殖活動的良好條件。 環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.2 染料廢水微生物治理中的染料廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué) 廢水連續(xù)滴流，在濾料表面上生成生物膜并逐漸成熟。有機(jī)物的廢水連續(xù)滴流，在濾料表面上生成生物膜并逐漸成熟。有機(jī)物的降解是在生物膜表層的好氧性生物膜內(nèi)進(jìn)行的。在好氧性生物膜內(nèi)棲降解是在生物膜表層的好氧性生物膜內(nèi)

35、進(jìn)行的。在好氧性生物膜內(nèi)棲息著大量的細(xì)菌、原生動物和后生動物，形成了有機(jī)污染物息著大量的細(xì)菌、原生動物和后生動物，形成了有機(jī)污染物細(xì)菌細(xì)菌原生動物（后生動物）的食物鏈，通過細(xì)菌的代謝活動，有機(jī)物被降原生動物（后生動物）的食物鏈，通過細(xì)菌的代謝活動，有機(jī)物被降解，使附著水層得到凈化。流動水層與附著水層相接觸，在傳質(zhì)作用解，使附著水層得到凈化。流動水層與附著水層相接觸，在傳質(zhì)作用下，流動水層中的有機(jī)污染物傳遞附著水層，從而使流動水層在流下下，流動水層中的有機(jī)污染物傳遞附著水層，從而使流動水層在流下過程中逐步得到凈化。耗氧微生物的代謝產(chǎn)物過程中逐步得到凈化。耗氧微生物的代謝產(chǎn)物H2O及及CO2，通過

36、附著，通過附著水層傳遞給流動水層。水層傳遞給流動水層。 生物膜成熟后，微生物仍不斷增殖，厚度不斷增加，在超過好氧生物膜成熟后，微生物仍不斷增殖，厚度不斷增加，在超過好氧層的厚度后，其深部即轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)，形成厭氧膜，厭氧性代謝產(chǎn)層的厚度后，其深部即轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)，形成厭氧膜，厭氧性代謝產(chǎn)物物H2S、NH3等通過好氧性膜排出膜外。等通過好氧性膜排出膜外。 環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.2 染料廢水微生物治理中的染料廢水微生物治理中的生物化學(xué)生物化學(xué) (2)厭氧生物處理原理厭氧生物處理原理 從圖可知，為了保證廢水中有足夠數(shù)量的細(xì)菌以達(dá)到預(yù)期的處理效從圖可知，為了保證廢水中有足夠數(shù)量的細(xì)菌以達(dá)到預(yù)期

37、的處理效果，廢水中的有機(jī)物應(yīng)具有一定的濃度。實踐證明，采用好氧生物處理果，廢水中的有機(jī)物應(yīng)具有一定的濃度。實踐證明，采用好氧生物處理時，廢水中的時，廢水中的BOD5濃度一般應(yīng)控制在濃度一般應(yīng)控制在100500mg/L范圍內(nèi)為宜。范圍內(nèi)為宜。環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.38.3冶金廢水微生物治理中冶金廢水微生物治理中的生物化學(xué)的生物化學(xué) 冶金廢水概述冶金工業(yè) 鋼鐵工業(yè)用水量很大，每煉一噸鋼，約用水200-250m3水。廢水中主要含有酸、堿、酚、氰化物、石油類和重金屬等有害物質(zhì)。 有色金屬冶煉廢水也可以分為酸性廢水、堿性廢水、重金屬廢水、含氰廢水、含油廢水和含放射性廢水等。 環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物

38、化學(xué) 冶金廢水的微生物治理中的生物冶金廢水的微生物治理中的生物化學(xué)原理化學(xué)原理 含酚廢水 含酚廢水如不經(jīng)處理直接排放會對人體、水體、魚類、農(nóng)作物、環(huán)境等帶來嚴(yán)重危害。 清除工業(yè)廢水中苯酚的方法包括:微生物降解、萃取、活性炭吸附和化學(xué)氧化等,其中微生物降解法不僅經(jīng)濟(jì)、安全,而且處理的污染物閾值低、殘留少、無二次污染。環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 含酚廢水 降酚菌的篩選 細(xì)菌、藻類、酵母菌、真菌 富集培養(yǎng)技術(shù) ： 增菌 單菌落 接種 苯酚降解菌 局限性：選擇效率低,不能正確反映代謝類型的 多樣性。環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 含酚廢水 苯酚的生物降解途徑圖8-2 好氧微生物降解苯酚的代謝途徑環(huán)境生物化學(xué)環(huán)

39、境生物化學(xué) 含酚廢水圖8-3 厭氧微生物降解苯酚的代謝途徑厭氧條件 環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 含氰廢水含氰廢水 氰化合物毒性很大，在生物體內(nèi)可以抑制細(xì)胞色素氧化酶，阻礙血液對氧的運(yùn)輸，是生物體缺氧窒息死亡。急性中毒可感到惡心、嘔吐 頭昏、耳鳴、全身乏力、呼吸困難、出現(xiàn)痙攣、麻痹等。 能分解氰化合物的微生物: 假單胞桿菌屬 諾卡氏菌屬 茄病鐮刀霉 綠色木莓環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 含氰廢水含氰廢水無機(jī)氰的降解途徑 氰化物降解菌的種類: 諾卡氏菌、熒光假單胞菌、木糖氧化產(chǎn)堿菌木糖氧化亞種PF3 、惡臭假單胞菌、施氏假單胞菌AK61 、腐皮鐮孢菌、尖鐮孢N 10 、短小芽孢桿菌、隱球菌屬Humico

40、l us MCN2 、產(chǎn)酸克雷伯氏菌等20個屬,計50多種菌株。環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 含氰廢水含氰廢水 氰化物降解菌的生理生化特性表8-1 氰化物降解菌的生理生化特性 菌種碳源氮源最適宜pH最適宜溫度/P.fluorescens NCIMB11764葡萄糖CN-7.030P.putidaCN-CN-7.5或9.525P.stutzeri A K61葡萄糖CN-7.530B.pumtiusCN-CN-7.410.530A.xylosoxidans sutsp. Dentirificans PF3葡萄糖、蔗糖、甘油、乙酸鹽CN-7.525F.oxysporum N10葡萄糖TCN7.230C.

41、humicolus MCN2葡萄糖CN-7.525K.oxytoca葡萄糖CN-7.030CN-CN-9.210.730F.solant葡萄糖CN-4、730環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 含氰廢水含氰廢水 氰化物生物降解的方式 氰化物的生物去除方式 同基質(zhì)的化學(xué)反應(yīng) 生物吸附作用 生物代謝作用 脫除 環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 含氰廢水含氰廢水 氰化物生物轉(zhuǎn)化機(jī)制 將氰化物分解為二氧化碳和氨 HCN+O2+NADH+H+NH3+CO2+NAD+HCN+2H2O NH3+HCOOHNH3+HCOOH+NAD+NH3+CO2+NADH+H+ 熒光假單胞菌NCIMB11764 、惡臭假單胞菌 環(huán)境生物化學(xué)

42、環(huán)境生物化學(xué) 含氰廢水含氰廢水 將氰化物分解為二氧化碳、氨或甲酸、氨或甲酰胺 HCN+O2+NADH2NH3+CO2+NAD+ HCN+2H2ONH3+HCOOH HCN+H2OHCONH2 菌株包括:施氏假單胞菌AK61 、熒光假單胞菌 NCIMB11764環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 酸性廢水酸性廢水 酸性廢水,不僅含有多種金屬離子,而且還含有可觀的氧化亞鐵硫桿菌。氧化亞鐵硫桿菌浸出銅,其機(jī)理主要表現(xiàn)為直接和間接二種作用,一是靠細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)特有的氧化酶氧化催化黃銅礦,破壞礦物的晶格結(jié)構(gòu),使礦物中的銅酸化呈硫酸銅形式進(jìn)入浸出液中,二是細(xì)菌氧化礦物中的硫和鐵,使其形成硫酸與硫酸高鐵溶液,從而進(jìn)一步促

43、使硫化銅氧化和浸出礦物的中銅。環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 酸性廢水酸性廢水其反應(yīng)如下：2CuFeS2+H2SO4+O22CuSO4+Fe2(SO4) 3+H2O CuFeS2+2Fe2(SO4)3 CuSO4+ 5FeSO4+2S 2FeSO4+H2SO4+O2Fe2(SO4)3+H2O 2S + 2H2O + 3O22H2SO4環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 重金屬廢水重金屬廢水 吸附法 微生物法處理重金屬 生物還原法環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 重金屬廢水重金屬廢水 微生物對重金屬的吸附 兩種形式:主動吸附和被動吸附 生物還原的處理 硫酸鹽生物還原處理重金屬的原理 SER分解代謝過程 環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境

44、生物化學(xué) 重金屬廢水重金屬廢水 a.代謝階段 SRB 利用SO42-作為最終電子受體,將有機(jī)物作為細(xì)胞合成的碳源和電子供體,同時將SO42-還原為硫化物。 b.SRB所利用的基質(zhì)碳源 c.還原反應(yīng) 在厭氧條件下, SRB 通過異化硫酸鹽還原作用將SO42-還原為H2S。廢水中的重金屬離子可以和H2S反應(yīng)生成溶解度很低的金屬硫化物沉淀。 環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 重金屬廢水重金屬廢水 發(fā)酵：有機(jī)分子如蔗糖轉(zhuǎn)化為乳酸 C12H22O11+H2O 4CH3CHOHCOOH 細(xì)菌呼吸：如SRB 利用乳酸產(chǎn)生乙酸 2CH3CHOHCOOH+SO42-2CH3COO-+2HCO3-+2H2S 或者 2C+

45、 SO42-+H2OH2S+ 2HCO3- 環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 重金屬廢水重金屬廢水 SRB生物還原SO42-方法去除重金屬的處理特點 a.可處理的重金屬種類多 b.處理潛力大 c.處理徹底且工藝穩(wěn)定 d.以廢治廢環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 8.48.4燃料微生物脫硫預(yù)防燃料微生物脫硫預(yù)防治理中的生物化學(xué)治理中的生物化學(xué) 燃料中的硫概述燃料中的硫概述 兩種形式：有機(jī)硫和無機(jī)硫兩種形式：有機(jī)硫和無機(jī)硫 煤中硫的存在形式煤中硫的存在形式無機(jī)硫占60%-70%，主要有硫鐵礦硫和硫酸鹽硫，常以 CaSO4、BaSO4、 FeSO4Fe(SO4)3等形式存在 .有機(jī)硫種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但含量較低。有

46、機(jī)硫常以噻吩基、巰基、單硫鏈和多硫鏈等官能團(tuán)形式存在。 環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 燃料微生物脫硫預(yù)防燃料微生物脫硫預(yù)防治理中的生物化學(xué)治理中的生物化學(xué)煤炭中的有機(jī)硫和無機(jī)硫的存在形式環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 燃料微生物脫硫預(yù)防燃料微生物脫硫預(yù)防治理中的生物化學(xué)治理中的生物化學(xué) 石油中硫的存在形式 硫醇 硫化物 噻吩石油中存在的各種有機(jī)硫 環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 燃料微生物脫硫預(yù)防燃料微生物脫硫預(yù)防治理中的生物化學(xué)治理中的生物化學(xué)存在形式比較煤炭中的硫原油中的硫無機(jī)硫大多硫酸鹽硫， 少量元素硫大多金屬硫化物和硫代硫化物，少量元素硫有機(jī)硫以噻吩，巰基或硫醇、單硫鏈和多硫鏈等官能團(tuán)硫醇、噻吩和硫化

47、物比較無機(jī)硫占60%-70%有機(jī)硫脫除難有機(jī)硫占50%-70%雜環(huán)硫較難表8-2煤炭和原油中硫的存在形式比較環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 燃料微生物脫硫燃料微生物脫硫的生物化學(xué)機(jī)理的生物化學(xué)機(jī)理 煤脫硫 微生物脫硫微生物石油脫硫微生物環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 燃料微生物脫硫燃料微生物脫硫的生物化學(xué)機(jī)理的生物化學(xué)機(jī)理微生物類型 典型微生物種群 作用 脫硫特性 專性自養(yǎng)型 (嗜酸微生物)氧化亞鐵硫桿、氧化鐵硫桿、氧化亞鐵鉤端螺旋菌 主要氧化脫除無機(jī)硫（黃鐵礦硫） 在pH值較低，常溫下可Fe2+或硫氧化，脫除率達(dá)80%左右，混合微生物脫硫效果優(yōu)于單純微生物 兼性自養(yǎng)型(嗜熱微生物 )硫化裂片菌屬、酸熱硫

48、化裂片菌屬、嗜酸硫桿菌 主要以氧化脫硫除黃鐵礦硫和一些有機(jī)硫 在6080，pH1.54.0時，可脫除煤中65%的有機(jī)硫，在70下可脫除75%的無機(jī)硫 異養(yǎng)性微生物 假單胞桿菌、假單胞菌、不動桿菌、根瘤菌 主要脫除有機(jī)硫 能將DBT和煤中噻吩環(huán)上的硫脫除，硫轉(zhuǎn)化為硫酸鹽而不引起煤結(jié)構(gòu)的變化表8-3 3類典型煤炭脫硫微生物的作用于脫硫特性煤脫硫微生物 環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 燃料微生物脫硫燃料微生物脫硫的生物化學(xué)機(jī)理的生物化學(xué)機(jī)理同化型硫酸鹽還原作用，先由微生物把硫酸鹽變成還原態(tài)的硫化物，然后再固定到蛋白質(zhì)。微生物對無機(jī)硫化物的還原作用 異化型硫酸鹽還原作用，是在厭氧條件下，將硫酸鹽還原成硫化氫

49、。環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 燃料微生物脫硫燃料微生物脫硫的生物化學(xué)機(jī)理的生物化學(xué)機(jī)理石油脫硫微生物 表8-4部分脫硫微生物對原油脫硫的途徑與特色 細(xì)菌類群假單胞菌、不動桿菌、根瘤菌和拜葉林克氏菌 玫瑰色紅球菌和紅平紅球菌棒桿菌屬細(xì)菌SY1, 棒桿菌屬sp.P32C1紅球菌細(xì)菌UM3,UM9,NI-36;嗜熱菌A11-2;諾卡氏菌CYKS1和CYKS2 短桿菌、節(jié)桿菌脫硫途徑破壞DBT碳架選擇性斷裂DBT的C-S鍵，“4S”途徑 經(jīng)DBP-HBPS-2HBP脫硫 切斷DBT的C-S鍵 直接氧化DBT的C-S鍵 脫硫特色不能釋放出硫原子不影響有機(jī)物熱值 以DBT為唯一硫源，可脫出碳?xì)浠衔锖筒裼虳BT中的硫 代謝產(chǎn)物為2-羥基聯(lián)苯 將DBP-亞砜、DET-砜轉(zhuǎn)化為苯甲酸酯和硫酸鹽 環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 燃料微生物脫硫燃料微生物脫硫的生物化學(xué)機(jī)理的生物化學(xué)機(jī)理 1 微生物脫硫途徑及機(jī)理 無機(jī)硫的脫除機(jī)理 直接途徑 4FeS2+15O2+2H2O2Fe2(SO4)3+2H2SO4 間接途徑 FeS2+14Fe3+8H2O15Fe2+2SO42-+16H+ FeS2+2Fe3+ 3Fe2+S環(huán)境生物化學(xué)環(huán)境生物化學(xué) 燃料微生物脫硫燃料微生物脫硫的生物化學(xué)機(jī)理的生物化學(xué)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理: 由于微生物 酶的作用 以碳代謝 為中心的Kodama途徑： 有機(jī)硫的脫除機(jī)理K