生
污水的厌氧生物处理法（15章)
物
城市污水的深度处理（16章）
处
理
污水的自然处理法（17章 稳定塘和污水的土地处理）
污泥的处理和处置（19章）
污水处理处理后的再利用与排放（18章） 污水处理厂的设计（20章）
第十二章 废水生化处理理论基础
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
废水处理微生物基础 酶及酶反应 微生物生长动力学 废水的可生化性 废水生化处理方法总论
第一节 废水处理微生物基础
一 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。
根据受氢体的不同分为
好氧呼吸
厌氧呼吸
根据氧化底物、产物不同
按反应过程最终受氢体不同
异养型微生物 自养型微生物
发酵
无氧呼吸
好氧呼吸
分子氧参与生物氧化， 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。
如有机污泥的厌氧消化过程中产生的甲烷，是含有相当能量的可燃 气体。
厌氧呼吸按反应过程中的最终受氢体的不同，可分 为发酵和无氧呼吸。
发酵 供氢体和受氢体都是有机化合物的生物氧化作用，最终 受氢体就是供氢体的分解产物（有机物）。 有机物氧化不彻底，最终形成的还原性产物，是比原来 底物简单的有机物，在反应过程中，释放的自由能较少，故 厌氧微生物在进行生命活动过程中，为了满足能量的需要， 消耗的底物要比好氧微生物的多。 例如，葡萄糖的发酵过程
第十二章 废水生化处理理论基础
废水生物处理过程是污水自净的人工强化过程。
食料移动
产物移动
有机物 溶解性 N、P 胶体状
细菌 原生动物 后生动物
处理出水 增殖微生物
提供条件
反应器
分离
废水生化处理理论基础（12章）
污水的好氧生物处理－－活性污泥法（13章）
废
污水的好氧生物处理－－生物膜法（14章）
水
分解代谢 (异化作用)
新陈代谢
合成代谢 (同化作用)
复杂物质分解为简单物质
释放能量 吸收能量
能量代谢
简单物质合成为复杂物质
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
磷酸根
+
ADP
细胞合成
能 量
生理需要
热能释放
微生物的呼吸
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。
呼吸作用中发生能量转换：供细胞合成、其他生命活动，多余 的能量以热量形式释放。
呼吸作用的本质是生物氧化和还原的统一
微生物的呼吸类型
微生物呼吸指微生物获取能量的生理功能
内源呼吸产物 + 能量
(CO2、H2O、NH3、SO42-…)
内源呼吸残留物
O2
净增细胞物质
剩余污泥
好氧生物处理中自养微生物代谢途径
无机代谢产物
少量能量
代谢产物
+ 能量
O2
（N02、NO3、SO42、Fe3+ …）
污水中的无机污染物
(NH3、NO2、H2S、Fe2+…) + 自养菌
CO2
氧化
C6H12O6 2CH 3COCOOH 4[H]
2CH 3COCOOH 2CO 2 2CH 3CHO
4[H] 2CH 3CHO 2CH 3CH 2OH
总反应式：
C6H12O6 2CH 3CH 2OH 2CO 2 226kJ
无氧呼吸
是指以无机氧化物，如NO3-，NO2-，SO42-，S2O32-， CO2等代替分子氧，作为最终受氢体的生物氧化作用。
光能自养微生物：以光能作为能源，依靠体内的光合 作用色素合成有机物。
CO2+H2O
光
叶绿素
[CH2O]＋O2
化能自养微生物：不具备色素，合成有机物所需的能量 来自氧化NH3、H2S等无机物。
H2S 2O 2 H2SO4 能量
大型合流污水沟道和污水

NO
NAD(P)
2H

NAD(P)H
H
2H
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 这个过程中，同时放出能量。
异养型微生物 异养型微生物以有机物为底物（电子供体），产物为 二氧化碳、氨和水等无机物，同时放出能量。如下所示：
C6H12O6 6O 2 6CO 2 6H 2O 2817.3kJ
C11H29O7 N
14O
2

H
11CO
2
13H
2O

NH
4
能量
异氧微生物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，合成有机物的微生物。
自养型微生物 自养型微生物以无机物为底物（电子供体），最终产 物也是无机物，同时放出能量。
如反硝化过程，受氢体为NO3-，可用下式所示：
总反应式：
C6H12O6 6H 2O 6CO 2 24[H] 24[H] 4NO3 2N2 12H2O
合成
新的细胞物质 （C5H7NO2）
内源呼吸
O2
净增细胞物质
内源呼吸产物 + 能量
（CO2、H2O、NH3、SO42…）
内源呼吸残留物
剩余污泥
厌氧呼吸
厌氧呼吸是在无分子氧（O2）的情况下进行的生物 氧化。
厌氧微生物只有脱氢酶系统，没有氧化酶系统。在 呼吸过程中，底物中的氢被脱氢酶活化，脱下来的氢 经辅酶传递给除氧以外的有机物或无机物，使其还原。 厌氧呼吸的受氢体不是分子氧。在厌氧呼吸过程中， 最终产物不是二氧化碳和水，而是一些较原来底物简 单的化合物。释放能量较少。
3

2H

H2O
能量
生物脱氮工艺中的生物硝化过程
好氧生物处理中异养微生物代谢途径
无机代谢产物
污水中的可 降解有机物
+ 异养微生物
代谢产物
＋ 能量
O2
(CO2、H2O、NH3、SO42-…)
(1/3) 分解代谢
少量能量
(2/3) 合成代谢
新细胞物质
（C5H7NO2）
～80%
内源呼吸
～20%