专题之六难降解有机物微生物处理方法

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1、难降解有机物微生物处理法2010.4.26有机污染化学专题之六内容有机污染情况简介难降解有机物的微生物处理技术难降解有机物定义：指被微生物分解时速度很慢，分解不彻底的有机物(也包括某些有机物的代谢产物)，这类污染物易在生物体内富集，也容易成为水体的潜在污染源来源：主要来自各种各样工农业生产过程，按其化学组成可分以下几类：多环芳烃类(PAHs)化合物、杂环类化合物、氯代芳香族化合物、有机氰化物、有机合成高分子化合物难降解性有机物的基本特性长期残留性生物蓄积性半挥发性高毒性一、长期残留性一旦排放到环境

2、中，它们难于被分解，因此可以在水体、土壤和底泥等环境介质中存留数年或更长的时间。根据半衰期,水体＞180天，土壤＞360天。二、生物蓄积性指有机化学品以比在周围环境中高的浓度蓄积在活组织中的特性，以标靶组织中的浓度与环境中的浓度之比表示;根据生物富集系数＞5000三、半挥发性指化学品在空气中挥发的能力,可以在大气环境中远距离迁移根据蒸气压,0.01～1kPa四、高毒性指化学品对人体或环境造成危害的特性它们对人和动物一般具有毒性作用，有的可以导致生物体内分泌紊乱、生殖及免疫机能失调，有的甚至引起癌症

3、等严重疾病有机物难降解的原因对微生物有毒害作用功能化学结构稳定物理化学生物难降解有机物的降解方法生物修复(Bioremediation)是一门新兴、高效、无害且投资低的技术。利用生物(微生物、植物或动物)来吸收、转化、降解和清除环境中的有毒有害物质，使其浓度减少或无害化，从而实现被污染环境生态恢复的过程。其中生物处理中的微生物法由于处理费用低、效果好、无二次污染且操作简单受到国内外学者广泛的关注。土壤微生物修复技术原位生物修复原位地耕法土壤气相抽提生物修复异位生物修复土壤耕作法生物堆放法土壤堆肥法

4、生物反应器修复生物预制床法微生物对有机污染物的降解方式以有机污染物为唯一碳源和能源对其进行代谢降解；微生物之间相互协同利用有机污染底物对其进行降解；作为非生长基质的难降解有机物同生长基质以共代谢方式进行降解。难降解有机物的微生物处理技术共代谢技术缺氧反硝化技术生物强化技术细胞固定化技术厌氧水解酸化预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作用来源于共氧化概念，后由Jensen对其内涵进行了扩展，提出共代谢的概念并将其扩展到微生物氧化脱氯过程的研究。利用共代谢技术可以加快化合物的降解速度

5、，达到处理难降解性污染物的作用效果。概念特点影响因素在处理难降解有机物的作用共代谢技术共代谢技术－概念共代谢作用的定义第一基质、第二基质关键酶共代谢作用：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，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。共代谢技术－概念第一/二基质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，同时共代谢基质或者称为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养被转化为细胞质。第二基质的共代谢是需能反应，

6、能量来自第一营养基质的产能代谢。共代谢技术－概念关键酶：在微生物共代谢反应中产生的既能代谢转化生长基质，又能代谢转化目标污染物的非专一性的酶是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共代谢技术－概念共代谢技术－主要特点(1)微生物首先利用易于摄取的生长基质作为一级基质，维持自身细胞的生长(2)难降解性污染物作为二级基质被微生物降解(3)一级基质和二级基质之间对发挥降解作用的关键酶存在竞争现象(4)污染物共代谢的中间产物不能作为营养被同化成细胞质，有些会抑制关键酶的活性，甚至对微生物

7、有毒害作用。(5)共代谢是需能反应，能量主要来自生长基质的产能代谢，当生长基质被完全消耗时，能量来源于细胞自身储存能量物质，如PHB。共代谢技术－主要特点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、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。在诱导此类微生物生成关键酶进行催化分解污染物时，一般需要投加特异性的底物，例如苯酚、甲烷、丙烯、丙烷或者氨。由于甲烷、丙烯、丙烷是气体，具有很低的水溶性，就苯酚而言，虽具有

8、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，选择诱导性的生长基质，一定要综合考虑从共代谢过程的机理和特点可以看出,关键酶的诱导及其活性的维持、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。共代谢例子Lajoie等发现，在以甲烷和甲醇作为初级能源物质时，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三氯乙烯(TCE)。JianweiGao等发现在好氧条件下，利用葡萄糖诱导顺式1,2--二氯乙烯的生物降