Ⅰ 污水處理過程中微生物的作用是什麼
隨著經濟的高速發展,城市化、工業化進程的加快,農業上化肥、農葯的過度使用和人口的持續增加,我國污水排放量與日俱增。據統計顯示,2006年全國污水廢水排放量超過750億噸,而全國661個城市中有超過250個城市沒有污水處理廠,從而使其中接近2/3的污水未經任何處理直接排入水體中。水利部稱:中國90%以上的城市地表水域受到不同程度的污染[1]。由於沒有配備相應的污水處理設施和適應性強(大到大城市,小到小城鎮)的污水處理技術,這進一步加劇了我國水環境的污染。水環境污染所造成的危機已經嚴重製約了我國國民經濟的發展和影響了人民生活水平的提高。
水污染問題已經對人類生存和經濟的發展構成越來越嚴重的威脅。防止水體惡化,保護水資源,治理已受污染的水體,走可持續發展的道路已經成為人類共同追求的目標。
污水處理的方法有物理方法、化學方法和生物方法。而物理法和化學法的處理效率低,費用高,管理復雜,甚至可能造成二次污染,所以無法得到很好的應用和大范圍的推廣。而生物法則是目前應用最廣的方法。生物法通常是利用具有各種生理生化性能的微生物類群間的相互配合而進行的一種物質循環過程。從而使污水得到再生的過程。生物法處理污水具有效率高,費用低,能耗低,出水質好,管理簡單等優點。利用微生物進行處理使水資源再生,無論是現在還是將來都是污水處理的主要途徑之一。
微生物具有體積小,表面積大,繁殖能力強等特點,能不斷的與周圍的環境快速的進行物質交換。污水具備微生物生長繁殖的條件,因而能使微生物從中獲得營養物質,同時降解和利用有害的物質,從而使污水得到凈化。依據處理過程中的微生物對氧環境的需求可分為好氧法和厭氧法。現在應用最廣泛的活性污泥法、生物膜法、氧化塘法均屬於好氧法;厭氧處理是現在研究的比較熱門的方法,現在比較流行的厭氧處理器有af、uasb、egsb。現在好氧法和厭氧法相結合的處理方法也是比較熱門的研究,因為處理效果要比傳統的方法好。
1、好氧處理系統
好氧微生物在有氧條件下,通過分解代謝、合成代謝和物質礦化,把環境中的有機物氧化分解成無機物,從而使污水得到凈化,同時使微生物得到增長繁殖。
1.1
活性污泥法
活性污泥法由arden和lockett於1914年在英國切斯特創建成試驗廠,是利用河流自凈原理的人工強化高效污水處理工藝。經過90多年的發展,該工藝已經成為當前污水處理方面應用得最廣泛的工藝。
所謂活性污泥就是以需氧性細菌為主體的微生物與水中的懸浮物質、膠體物質聚集在一起形成肉眼可見的絮狀顆粒,也稱絮凝體[2]。活性污泥法是以活性污泥為主體的污水生物處理技術,其原理是通過曝氣供氧,使大量繁殖的微生物群體懸浮在水中,並利用從而降解污水中的有機物,停止曝氣時,懸浮微生物群絮凝體易於沉澱與水分離,並使污水得到凈化、澄清[3]。其工藝流程如下圖:
污水預處理→
曝氣池
→
二沉池
→
出水
↑
↓
↓
←
迴流污泥
←
→
剩餘污泥→
Ⅱ 簡述微生物在凈化污染環境中的作用
作用有很多啊
諸如在生活污水和工業廢水中,有很多有機物,如各種有機酸、氨基酸等,可以作為細菌的食物。在沒有氧氣的環境中,一些桿菌和甲烷能過發酵反這些物質分解,產生的甲烷可以用於照明、取暖或發電,而廢水也得到了凈化。還有一些細菌在有氧氣的條件下,也能夠利用這些物質生存,將有機物分解成二氧化碳,使污水得到凈化。城市的污水處理廠可以根據這樣的原理,利用細菌來凈化生活污水和工業廢水
Ⅲ 微生物在工業廢水處理中的作用
以"高難度工業水性油墨生產廢水的處理"為例
某水性油墨廢水處理工藝:調節池→混凝沉澱池→兩級好氧池→砂濾罐→超濾→RO→出水
該案例的問題是:好氧池填料上的生物膜脫落,導致了大量微生物的死亡,造成生化系統難以正常運行。
項目分析:檢測調節池和好氧池內的污水鹽度接近1%。與現場運營技術溝通後了解,之前的RO濃水一直迴流至調節池。這會導致鹽度的累積,進而使進水生化池的鹽度超過甚至遠超過1%,微生物由於鹽度過高而死亡。
針對該項目勘察的具體情況,工程師給出的建議是:
1.第一個好氧池改為厭氧池,有利於降解一些不易生化的大分子物質;
2.厭氧、好氧池投加復合菌種,培養掛膜,使生化系統能夠正常運行;
3.RO後濃水委外處理;
4.若出水標准為管網標准,生化之後可直接排放,無需經過RO系統處理。
微生物在工業廢水處理中的作用,其主要利用附著生長於某些固體物表面的微生物(即生物膜)進行有機污水處理的方法。生物膜首先吸附附著水層有機物,由好氧層的好氧菌將其分解,再進入厭氧層進行厭氧分解,流動水層則將老化的生物膜沖掉以生長新的生物膜,如此往復以達到凈化污水的目的。
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Ⅳ 微生物在污水處理中的應用
有厭氧微生物、好氧微生物,主要將污水中的大分子污染物分解為小分子或無機物
Ⅳ 微生物在治理環境污染方面有哪些應用
一、微生物在治理環境污染方面的應用:
1、運用環境微生物手段既可以修復受污染天然水體生態,如湖泊、河道和港灣,還可以修復污染土壤生態,尤其是殘留農葯污辱的農田土壤和油田開采過程中被原油污染的土壤。
給水體投加除碳(有機碳)、除氮菌株,正成為一項消除水體富營養化的可行技術措施。
給土壤添加除油(礦物油)菌株,已成為一項成熟的修復油污土壤的技術措施。
2、污染物降解菌可用於處理污水及固體廢棄物。
對於生活垃圾、禽畜糞便、農業廢棄物等非有毒有害固體廢棄物來說,投降解菌者,污染物去除率高、發酵溫度高、發酵周期短。
對於有毒有害工業固體廢棄物來說,投加有專性降解功能的菌株,更是不可缺少的技術措施。
3、微生物還用於污染物的互不性檢測方面:如發光細菌法,已被定為國家標准(GB)方法和世界標准(ISO)方法。
二、幾項已經開發多年,接近產業化的微生物技術:
1、微生物脫硫技術:
近年來研究人員把煤的物理選煤技術之一的浮選法和微生物處理相結合,即把煤粉碎成微粒與水混合,並將微生物加入溶液中,讓微生物附著在黃鐵礦表面,使其表面變成親水性,能溶於水。在浮選中其難以附著在氣泡上,下沉至底部,從而把煤和黃鐵礦分開。由於它僅處理黃鐵礦的表面,因此脫硫時間只需數分鍾即可,從而大幅度縮短了處理時間,可脫除無機硫約70%。
2、微生物制漿和微生物漂白技術:
造紙工業中的制漿和漂白工序是污染物產生的主要工序。與化學法相比,雖然機械法制漿可以大大提高紙漿得率,從而節省大量林木資源。但是,磨木漿的能量消耗很大,而且成品紙的強度等質量性能不如硫酸鹽漿,因而限制了這項技術的發展。微生物技術可以幫助解決這些問題,其中最具吸引力和挑戰性的是微生物制漿與微生物漂白。利用微生物與微生物酶類進行微生物制漿與微生物漂白具有很大的優勢和潛力,因為微生物極易生長繁殖,酶催化反應具有高度專一性,反應條件溫和,並且高效無污染。
3、污染土壤的微生物修復:
自本世紀70年代以來,發達國家就十分重視微生物技術在環境領域的應用,並開展了大規模的科研活動。已開發了一系列的微生物技術及其產品,並在世界上廣泛應用於污水處理、大氣凈化及污染環境介質治理等諸多方面。當前,環境微生物技術在國際上已進入蓬勃發展的軌道。隨著全球范圍內對環境保護的高度重視和越來越嚴厲的環境法,市場對環境微生物技術的需求越來越廣泛。
我國的微生物技術處於剛剛起步階段。該技術的進一步開發需要得到社會、同行及主管部門的廣泛支持,大力開展以污染控制技術為主體的微生物技術的研究,將大力推進微生物技術在環境保護中的應用,並發展帶動整個環保科技的發展,解決我國目前和未來面臨的嚴峻的環境保護問題,並為環保市場提供高品質的環境保護高技術。應該充分認識到環境保護和社會、經濟發展的重大意義。
Ⅵ 活性污泥中有哪些微生物類別,各自在污水處理中的作用是怎樣的
1 微生物類群的分類
1. 1 肉足蟲
其細胞質可伸縮變動而形成偽足,作為運動和攝食的胞器,常見的有變形蟲和表殼蟲。
1. 2 鞭毛蟲
具有一根或一根以上的鞭毛,鞭毛是其運動器官,常見的有滴蟲、聚屋滴蟲、眼蟲、豆形蟲和粗袋鞭蟲等。
1. 3 纖毛蟲
動物周身表面或部分表面具有纖毛,作為運動或攝食的工具,具有胞口、口圍等吞噬和消化的器官,分固著型和游泳型兩種,常見的游泳型有漫遊蟲、草履蟲、管葉蟲、斜管蟲等;常見的固著型有鍾蟲、蓋蟲、獨縮蟲、聚縮蟲、吸管蟲、累枝蟲等。
1. 4 後生動物
在活性污泥系統中是不經常出現的,在出水水質較好或較穩定時出現,常見的有輪蟲、紅斑票貝體蟲等。根據污水廠兩年的鏡檢記錄,紅斑票貝體蟲平時幾乎不見,多在8 ,9 月份出現,這時水溫較高,一般為22 ℃左右。
2 代謝捕食方式
1) 通過體表吸收溶解性的有機物,吞噬廢水中細小的有機物顆粒,經過新陳代謝作用,然後使之氧化分解為穩定的無機物。
2) 捕食細菌或游離細菌,維持活性污泥系統中生態平衡及改善出水水質。通過捕食細菌,能促進細菌的生長,使細菌的生長能維持在對數生長期,防止種群的衰老,提高細菌的活力;由於游離細菌密度小,較難沉澱,易被出水帶出而影響水質,微型動物吞噬游離可大大改善水質。
3) 固著型纖毛蟲及吸管蟲還可分泌粘液,使之附著在絮凝體上生長;對懸浮顆粒及細菌均有吸附作用,從而有利於菌膠團及絮體的形成。
3 提高出水水質方面的作用
1) 通過某些原生動物的分泌物,在沉降過程中促進游離細菌的絮凝作用,提高細菌的沉降效率和去除率。
2) 原生動物捕食細菌,提高細菌活動能力,提高對可溶性有機物的攝取能力。
3) 原生動物和細菌一起,共同攝食病原微生物。
4 在活性污泥系統中的指示作用
4. 1 活性污泥良好時
當活性污泥性能良好時,活性污泥表現為絮凝體較大,沉降性好,鏡檢觀察出現的生物有鍾蟲屬、蓋蟲屬、有肋木盾纖蟲屬、獨縮蟲屬、聚縮蟲屬、各類吸管蟲屬、輪蟲類、累枝蟲屬、寡毛類等固著型種屬或匍匐型種屬。
4. 2 活性污泥惡化時
活性污泥惡化時,絮凝體較小,出現的生物有豆形蟲屬、滴蟲屬和聚屋滴蟲屬等快速游泳型的生物。當污泥嚴重惡化時,微型動物大面積死亡或幾乎不出現,污泥沉降性下降,處理水質能力差。
4. 3 從惡化恢復到正常時
活性污泥從惡化恢復到正常,在這段過渡期內出現的生物有漫遊蟲屬、管葉蟲屬等慢速游泳型或匍匐型的生物。
4. 4 活性污泥膨脹時
活性污泥膨脹多發生在秋冬季節,此時污泥沉降性差,30 min沉降比高,而污泥濃度相對較低,導致污泥指數SVI 值相對偏高。絲狀菌是導致污泥膨脹的主要生物,由於絲狀菌大量繁殖,活性污泥呈棉絮狀,顆粒細碎且顏色相對較淺。
4. 5 溶解氧不足時
曝氣池中溶解氧持續不足時,活性污泥顏色較正常時發黑,並散發出臭味。
4. 6 溶解氧過高時
在一般情況下,每毫升活性污泥中通過鏡檢,可以觀察到300 個左右輪蟲,而在正常情況下,很少能觀察到肉足類生物。當曝氣池中持續曝氣量過高時,會出現大量的肉足類及輪蟲類生物。
4. 7 進水濃度和BOD 負荷過低時
當污水濃度和BOD 負荷過低時會出現表殼蟲屬,也標志著出現了硝化作用。
4. 8 其他環境變化時
當活性污泥中指示性生物量急劇減少時,可能是受到有毒物質的影響或某些環境條件的突然變化,此時必須相應採取措施以減小對微生物的影響。
在活性污泥法的污水處理工藝中,對曝氣池內微生物進行的鏡檢,是對活性污泥運行狀態的判斷,是污水處理的重要檢測手段之一。根據曝氣池內微
Ⅶ 跪求:在污水處理中,微生物的種類和作用.務必詳細阿!
污水具備微生物生長繁殖的條件,因而微生物能從污水中獲取養分,同時降解和利用有害物質,從而使污水得到凈化。因此微生物可在污水凈化和治理中得到廣泛應用,造福人類。 微生物能降解和轉化污染物主要是因為微生物具有以下幾個特點:個體微小,比表面積大,代謝速率快;種類繁多,分布廣泛,代謝類型多樣;具有多種降解酶;繁殖快,易變異,適應性強;共代謝作用等。 利用微生物處理污水實際就是通過微生物的新陳代謝活動,將污水中的有機物分解,從而達到凈化污水的目的.微生物能從污水中攝取糖,蛋白質,脂肪,澱粉及其它低分子化合物。微生物新陳代謝類型有需氧型和厭氧型兩種,因此,凈化方法分為好氧凈化和厭氧凈化.
1、好氧凈化 氧存在條件下,許多好氧微生物通過分解代謝、合成代謝和物質礦物化,在把有機物氧化分解成CO2和H2O等過程中,獲尋C源、N源、P源、S和能量。污水的微生物好氧凈化就是模擬上述原理,把微生物置於一定的構築物內通氣培養,高效率凈化污水的方法。 2、厭氧凈化 微生物在嚴格厭氧條件下,有機物發酵或消化過程中,大部分有機物被解生成H2、CO2、H2S和CH4等氣體。污水的生物厭氧凈化就是根據污水經厭氧發酵後既到凈化,又獲得了生物能源CH4的原理。微物細胞能量轉移的電子受體,由好氧條件下分子氧改變為厭氧條件下的有機物。在厭氧件下,不溶於水而難分解的大分子有機污物,被微生物的胞外酶降解為可溶性物質,再由產甲烷厭氧細菌和產氫細菌降解成低分子有酸類和醇類、並放出H2和CO2;有機酸類和類經產甲烷菌降解成H2、CO2和CH4。甲烷菌還可利用H2還原CO2,形成CH4。
微生物凈化過程: Ⅰ.有機污染物的濃度由高變低 Ⅱ.異養細菌迅速氧化分解有機污染物而大量繁殖,然後是以細菌為食料的原生動物出現數量高峰,再後是由於有機物礦化,利於藻類的生長,而出現藻類的生長高峰。 Ⅲ.溶解氧濃度隨著有機物被微生物氧化分解而大量消耗,很快降到最低點,隨後,由於有機物的無機化和藻類的光合作用及其他好氧微生物數量的下降,溶解氧又恢復到原來水平。 這樣,在離開污染源相當的距離之後,水中的微生物數量,有機物,無機物的含量,也都下降到最低點。於是,水體恢復到原來的狀態。 微生物處理優點:微生物具有來源廣,易培養,繁殖快,對環境適應性強,易變異的特徵在生產上較容易的採集菌種進行培養繁殖,並在特定條件下進行馴化,使之適應不同的水質條件,從而通過微生物的新陳代謝使有機物無機化。加之微生物的生存條件溫和,新陳代謝時不需要高溫高壓,它是不需要投加催化劑的.生物法具有廢水處理量大、處理范圍廣、運行費用相對較低,所要投入的人力,物力比其他方法要少的多。在污水生物處理的人工生態系統中,物質的遷移轉化效率之高是任何天然的或農業生態系統所不能比擬的。 三.污水中微生物種類變化與凈化的關系 污水性質和污染程度不同,微生物種類和數量就會有很大差別。在處理系統中,好氧微生物的優勢種群組成和數量也相應的發生變化。例如,當含纖維素較多的廢水進入反應系統,則纖維素分解菌就會大量繁殖,當蛋白質大量進入該系統,就會使微生物群落中的氨化菌種群占優勢。 原生動物中有的種類及數量對水質因素(如氧溶量、pH值等)的變化較敏感,故可以作為鑒定污水污染程度的指示生物。如草履蟲、小口鍾蟲、腎狀豆形蟲、板殼蟲等大量出現於受重污染和有機物很多的水中。在中度污染和有機污物較多的水中,原生動物種類及數量最多。水清澈有機污物又很少的則種類也少。污水中原生動物的種類和數量與凈化處理的效果有著密切關系,因此原生動物可以作為凈化情況的指示生物,可由它們對凈化處理效果作出預報。一般說來,游動鞭毛蟲類或自由生活的纖毛蟲類占較大優勢時,往往說明凈化效果較差,或廢水處於培育活性污泥初期。當發現有固著纖毛蟲類時,活性污泥已經形成。輪蟲有自凈作用。如活性污泥中有大量輪蟲和多種纖毛蟲出現,說明有機污物含量很少,凈化度較高,污水處理效果好。水蚯蚓對污水也有自凈作用,其種類與數量隨污染的減輕而減少。在凈化效果較好的污水中,還會出現線蟲、顫蚯蚓等後生動物。
Ⅷ 細菌在廢水生物處理中的作用
微生物在廢水生物處理中主要有三個作用:1)去除有機物(以COD或BOD5表示),去除其它無機營養元素如N、P等;2)絮凝沉澱和降解膠體狀固體物;3)穩定有機物。
http://ke..com/view/443893.htm
Ⅸ 微生物在水處理中具體有哪些作用
主要是固著和降解兩方面的作用
微生物可以將大顆粒物質吸附在其表面從而達到固著
還可以將有害物質分解掉
這是我個人的一點小小的專業知識,離開專業很久了,都忘了.錯了.請指正
Ⅹ 怎樣利用微生物處理廢水
廢水生物處理法
隨著工業的發展,污水成分已愈來愈復雜。某些難降解的有機物質和有毒物質,需要運用微生物的方法進行處理,污水具備微生物生長和繁殖的條件,因而微生物能從污水中獲取養分,同時降解和利用有害物質,從而使污水得到凈化。廢水生物處理是利用微生物的生命活動,對廢水中呈溶解態或膠體狀態的有機污染物降解作用,從而使廢水得到凈化的一種處理方法。廢水生物處理技術以其消耗少、效率高、成本低、工藝操作管理方便可靠和無二次污染等顯著優點而備受人們的青睞。
定義
利用微生物的代謝作用除去廢水中有機污染物的一種方法,亦稱廢水生物化學處理法,簡稱廢水生化法。由於傳統治理方法有成本高、操作復雜、對於大流量低濃度的有害污染難處理等缺點,經過多年的探索和研究,生物治理技術日益受到人們的重視。隨著耐重金屬毒性微生物的研究進展,採用生物技術處理電鍍重金屬廢水呈現蓬勃發展勢頭,根據生物去除重金屬離子的機理不同可分為生物絮凝法、生物吸附法、生物化學法以及植物修復法。
特點
1、用生物方法去除有機物最經濟;
2、90%廢水處理工藝屬於生物處理工藝;
3、水中氨氮用生物處理方法去除最有效;
4、絕大多數工業廢水也是以生物處理方法為主
分類
生物化學法
生物化學法指通過微生物處理含重金屬廢水,將可溶性離子轉化為不溶性化合物而去除。硫酸鹽生物還原法是一種典型生物化學法。該法是在厭氧條件下硫酸鹽還原菌通過異化的硫酸鹽還原作用,將硫酸鹽還原成H2S,廢水中的重金屬離子可以和所產生的H2S反應生成溶解度很低的金屬硫化物沉澱而被去除,同時H2SO4的還原作用可將SO42-轉化為S2-而使廢水的pH值升高。因許多重金屬離子氫氧化物的離子積很小而沉澱。有關研究表明,生物化學法處理含Cr6+濃度為30—40mg/L的廢水去除率可達99.67%—99.97%。有人還利用家畜糞便厭氧消化污泥進行礦山酸性廢水重金屬離子的處理,結果表明該方法能有效去除廢水中的重金屬。趙曉紅等人用脫硫腸桿菌(SRV)去除電鍍廢水中的銅離子,在銅質量濃度為246.8 mg/L的溶液,當pH為4.0時,去除率達99.12%。[2]
生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物產生的代謝物進行絮凝沉澱的一種除污方法。微生物絮凝劑是一類由微生物產生並分泌到細胞外,具有絮凝活性的代謝物。一般由多糖、蛋白質、DNA、纖維素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物質構成,分子中含有多種官能團,能使水中膠體懸浮物相互凝聚沉澱。至目前為止,對重金屬有絮凝作用的約有十幾個品種,生物絮凝劑中的氨基和羥基可與Cu2+、 Hg2+、Ag+、Au2+等重金屬離子形成穩定的鰲合物而沉澱下來。應用微生物絮凝法處理廢水安全方便無毒、不產生二次污染、絮凝效果好,且生長快、易於實現工業化等特點。此外,微生物可以通過遺傳工程、馴化或構造出具有特殊功能的菌株。因而微生物絮凝法具有廣闊的應用前景。[2]
生物吸附法
生物吸附法是利用生物體本身的化學結構及成分特性來吸附溶於水中的金屬離子,再通過固液兩相分離去除水溶液中的金屬離子的方法。利用胞外聚合物分離金屬離子,有些細菌在生長過程中釋放的蛋白質,能使溶液中可溶性的重金屬離子轉化為沉澱物而去除。生物吸附劑具有來源廣、價格低、吸附能力強、易於分離回收重金屬等特點,已經被廣泛應用。[2]
需氧生物處理法
利用需氧微生物在有氧條件下將廢水中復雜的有機物分解的方法。生活污水中的典型有機物是碳水化合物、合成洗滌劑、脂肪、蛋白質及其分解產物如尿素、甘氨酸、脂肪酸等。這些有機物可按生物體系中所含元素量的多寡順序表示為 COHNS。
生物體系中這些反應有賴於生物體系中的酶來加速。酶按其催化反應分為:氧化還原酶:在細胞內催化有機物的氧化還原反應,促進電子轉移,使其與氧化合或脫氫。可分為氧化酶和還原酶。氧化酶可活化分子氧,作為受氫體而形成水或過氧化氫。還原酶包括各種脫氫酶,可活化基質上的氫,並由輔酶將氫傳給被還原的物質,使基質氧化,受氫體還原。水解酶:對有機物的加水分解反應起催化作用。水解反應是在細胞外產生的最基本的反應,能將復雜的高分子有機物分解為小分子,使之易於透過細胞壁。如將蛋白質分解為氨基酸,將脂肪分解為脂肪酸和甘油,將復雜的多糖分解為單糖等。此外還有脫氨基、脫羧基、磷酸化和脫磷酸等酶。
許多酶只有在一些稱為輔酶和活化劑的特殊物質存在時才能進行催化反應,鉀、鈣、鎂、鋅、鈷、錳、氯化物、磷酸鹽離子在許多種酶的催化反應中是不可缺少的輔酶或活化劑。
在需氧生物處理過程中,污水中的有機物在微生物酶的催化作用下被氧化降解,分三個階段:第一階段,大的有機物分子降解為構成單元──單糖、氨基酸或甘油和脂肪酸。在第二階段中,第一階段的產物部分地被氧化為下列物質中的一種或幾種:二氧化碳、水、乙醯基輔酶A、α-酮戊二酸(或稱 α-氧化戊二酸)或草醋酸(又稱草醯乙酸)。第三階段(即三羧酸循環,是有機物氧化的最終階段)是乙醯基輔酶A、α-酮戊二酸和草醋酸被氧化為二氧化碳和水。有機物在氧化降解的各個階段,都釋放出一定的能量。
在有機物降解的同時,還發生微生物原生質的合成反應。在第一階段中由被作用物分解成的構成單元可以合成碳水化合物、蛋白質和脂肪,再進一步合成細胞原生質。合成能量是微生物在有機物的氧化過程中獲得的。
厭氧生物處理法
主要用於處理污水中的沉澱污泥,因而又稱污泥消化,也用於處理高濃度的有機廢水。這種方法是在厭氧細菌或兼性細菌的作用下將污泥中的有機物分解,最後產生甲烷和二氧化碳等氣體,這些氣體是有經濟價值的能源。中國大量建設的沼氣池就是具體應用這種方法的典型實例。消化後的污泥比原生污泥容易脫水,所含致病菌大大減少,臭味顯著減弱,肥分變成速效的,體積縮小,易於處置。城市污水沉澱污泥和高濃度有機廢水的完全厭氧消化過程可分為三個階段(見圖)。在第一階段,污泥中的固態有機化合物藉助於從厭氧菌分泌出的細胞外水解酶得到溶解,並通過細胞壁進入細胞中進行代謝的生化反應。在水解酶的催化下,將復雜的多糖類水解為單糖類,將蛋白質水解為縮氨酸和氨基酸,並將脂肪水解為甘油和脂肪酸。第二階段是在產酸菌的作用下將第一階段的產物進一步降解為比較簡單的揮發性有機酸等,如乙酸、丙酸、丁酸等揮發性有機酸,以及醇類、醛類等;同時生成二氧化碳和新的微生物細胞。
反應原理
第一、二階段又稱為液化過程。第三階段是在甲烷菌的作用下將第二階段產生的揮發酸轉化成甲烷和二氧化碳,因此又稱為氣化過程,其反應可用下式表示:
一些有機酸或醇的氣化過程舉例如下:
乙酸:
CH3COOH─→CO2+CH4
丙酸:
4CH3CH2COOH+2H2O─→5CO2+7CH4
甲醇:
4CH3OH─→CO2+3CH4+2H2O
乙醇:
2CH3CH2OH+CO2─→2CH3COOH+CH4
為了使厭氧消化過程正常進行,必須將溫度、pH值、氧化還原電勢等保持在一定的范圍內,以維持甲烷菌的正常活動,保證及時地和完全地將第二階段產生的揮發酸轉化成甲烷。
生物化學反應的速度直接受溫度的影響。進行厭氧消化的微生物有兩類:中溫消化菌和高溫消化菌。前者的適應溫度范圍為17~43℃,最佳溫度為32~35℃;後者則在50~55℃具有最佳反應速度。
近年來,厭氧消化處理法發展到應用於處理高濃度有機廢水,如屠宰場廢水、肉類加工廢水、製糖工業廢水、酒精工業廢水、罐頭工業廢水、亞硫酸鹽制漿廢水等,比採用需氧生物處理法節省費用。
利用生物法處理廢水的具體方法有活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、土地處理系統和污泥消化等