反硝化细菌精品PPT课件
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缺氧(反硝化)反应
缺氧反应可以有效降低水体中的 硝酸盐和有机物含量，提高水质。
土壤修复
01
02
03
去除重金属
在缺氧条件下，土壤中的 重金属可以被还原为低毒 或无毒形态，降低对环境 和人体的危害。
修复农药污染
通过缺氧反应可以将农药 分解为无害物质，达到土 壤修复的目的。
提高土壤肥力
缺氧反应产生的有机酸和 气体可以促进土壤微生物 的生长和活动，提高土壤 肥力。
水力停留时间
水力停留时间的长短会影响缺氧(反硝化)反应的效率，太短或太长都不利于反应 的进行。
04
缺氧(反硝化)反应的应用
污水处理
01
02
03
反硝化脱氮
去除有机物
改善水质
在缺氧条件下，反硝化细菌将硝 酸盐还原为氮气，达到脱氮目的。
缺氧环境中的厌氧菌可将有机物 分解为小分子有机酸和气体，如 甲烷和二氧化碳。
微生物种群的研究
微生物种群多样性
研究缺氧(反硝化)反应过程中微生物种群的多样性和动态变化，揭 示不同微生物在缺氧环境中的生存策略和相互作用。
关键功能微生物
鉴定在缺氧(反硝化)反应中发挥关键作用的微生物种群，深入了解 其在反应过程中的作用和贡献。
微生物互作网络
研究缺氧(反硝化)反应过程中微生物之间的互作关系和网络结构， 揭示微生物群落的协同作用和生态平衡。
生物脱氮技术
降低能耗
与传统的物化脱氮技术相比，生物脱氮技术能耗低， 运行成本低。
减少二次污染
生物脱氮技术可以充分利用微生物的代谢作用，将污 染物转化为无害或低害的物质，减少二次污染。
适应性广
生物脱氮技术适用于各种类型的废水处理，包括生活 污水、工业废水和城市污水等。
细菌ppt课件
实验原理
通过观察细菌的形态、大小、颜色和运动性等特征，了解其生物学特性；通过分离纯化、培养鉴定， 掌握细菌的分类方法和鉴定技术，为后续的细菌学研究打下基础。
实验材料与设备
实验材料
细菌菌株、培养基、显微镜、无菌操作 台、接种环、酒精灯、玻璃器皿等。
VS
实验设备
高压蒸汽灭菌锅、烘箱、电子天平、pH 计、分光光度计等。
转导
通过病毒介导的基因转移和重组，实现细菌间基 因的交换和变异。
接合
通过细菌间的直接接触，实现基因物质的转移和 重组，导致细菌遗传特性的改变。
细菌的分类与鉴定
传统分类方法
根据细菌的表型特征、生理生化特性 等进行分类和鉴定。
现代分类方法
基于细菌基因组序列相似性和系统发 育分析等进行分类和鉴定。
05
细菌的代谢与产物
代谢类型
根据对氧的需求不同，分为需氧菌、厌氧菌和兼性厌 氧菌；根据代谢产物的不同，分为自养菌和异养菌。
代谢产物
包括初级代谢产物和次级代谢产物两类。初级代谢产 物是细菌通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所 必需的物质，如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生 素等；次级代谢产物是细菌在一定的生长时期，以初 级代谢产物为原料，合成一些对细菌的生命活动无明 确功能的物质，如抗生素、激素、生物碱、毒素等。 这些物质对人类具有重要的实际意义。
。
细菌的生命活动
01
营养方式
细菌的营养方式多样，包括光合自养、化能自养和异养等。不同种类的
细菌利用不同的物质和能量来源进行生长繁殖。
02
繁殖方式
细菌的繁殖方式主要为二分裂，即一个细菌细胞分裂成两个子细胞。在
适宜的环境条件下，细菌可以迅速繁殖，形成庞大的菌落。
通过观察细菌的形态、大小、颜色和运动性等特征，了解其生物学特性；通过分离纯化、培养鉴定， 掌握细菌的分类方法和鉴定技术，为后续的细菌学研究打下基础。
实验材料与设备
实验材料
细菌菌株、培养基、显微镜、无菌操作 台、接种环、酒精灯、玻璃器皿等。
VS
实验设备
高压蒸汽灭菌锅、烘箱、电子天平、pH 计、分光光度计等。
转导
通过病毒介导的基因转移和重组，实现细菌间基 因的交换和变异。
接合
通过细菌间的直接接触，实现基因物质的转移和 重组，导致细菌遗传特性的改变。
细菌的分类与鉴定
传统分类方法
根据细菌的表型特征、生理生化特性 等进行分类和鉴定。
现代分类方法
基于细菌基因组序列相似性和系统发 育分析等进行分类和鉴定。
05
细菌的代谢与产物
代谢类型
根据对氧的需求不同，分为需氧菌、厌氧菌和兼性厌 氧菌；根据代谢产物的不同，分为自养菌和异养菌。
代谢产物
包括初级代谢产物和次级代谢产物两类。初级代谢产 物是细菌通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所 必需的物质，如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生 素等；次级代谢产物是细菌在一定的生长时期，以初 级代谢产物为原料，合成一些对细菌的生命活动无明 确功能的物质，如抗生素、激素、生物碱、毒素等。 这些物质对人类具有重要的实际意义。
。
细菌的生命活动
01
营养方式
细菌的营养方式多样，包括光合自养、化能自养和异养等。不同种类的
细菌利用不同的物质和能量来源进行生长繁殖。
02
繁殖方式
细菌的繁殖方式主要为二分裂，即一个细菌细胞分裂成两个子细胞。在
适宜的环境条件下，细菌可以迅速繁殖，形成庞大的菌落。
《氮的循环》课件
平衡的重要性
硝化作用和反硝化作用之间的平衡对于维持自然界的氮素循环和 生态平衡具有重要意义。
影响因素
影响硝化作用和反硝化作用的平衡的因素包括环境条件、微生物活 性、土壤和水域的特性等。
平衡的维护
维护硝化作用和反硝化作用的平衡需要采取一系列措施，包括合理 使用化肥、控制土壤和水域的污染等。
05
氮的循环与环境
细菌完成。
氨化是将含氮有机物转化 为氨的过程，是许多植物 和微生物的重要营养来源
。
氮的循环的重要性
氮的循环对维持地球生态平衡具有重要意义 ，是生物圈中氮素循环的重要环节。
氮的循环对农业生产也具有重要意义，通过 合理利用和管理氮肥，可以提高农作物的产 量和质量。
同时，氮的循环也对全球气候变化产生影响 ，如过量排放含氮气体可能导致温室效应加 剧。
感谢您的观看
THANKS
应加剧，进而影响全球气候。
减少氮气排放、改善氮的循环利 用是减缓全球气候变化的重要措
施之一。
氮的循环与水体富营养化
水体富营养化是指水体中营养物质（如氮、磷等）过多，导致水生生物大量繁殖的 现象。
氮的循环过程中，过量的氮气排放和流失会导致水体富营养化。
控制氮的排放和合理利用是防治水体富营养化的重要措施之一。
硝酸盐
氨在有氧条件下被氧化成硝酸盐 ，这是植物生长所需的氮肥之一
，对农业非常重要。
硝酸
氨氧化成硝酸的过程会产生大量能 量，这是人类利用能源的一种方式 ，如通过汽车尾气中的一氧化氮和 氧气反应生成硝酸。
氮气
在自然环境中，氨通过生物固氮作 用和闪电等自然现象转化成氮气， 重新回到大气中，完成氮的循环。
04
反硝化作用
01
硝化作用和反硝化作用之间的平衡对于维持自然界的氮素循环和 生态平衡具有重要意义。
影响因素
影响硝化作用和反硝化作用的平衡的因素包括环境条件、微生物活 性、土壤和水域的特性等。
平衡的维护
维护硝化作用和反硝化作用的平衡需要采取一系列措施，包括合理 使用化肥、控制土壤和水域的污染等。
05
氮的循环与环境
细菌完成。
氨化是将含氮有机物转化 为氨的过程，是许多植物 和微生物的重要营养来源
。
氮的循环的重要性
氮的循环对维持地球生态平衡具有重要意义 ，是生物圈中氮素循环的重要环节。
氮的循环对农业生产也具有重要意义，通过 合理利用和管理氮肥，可以提高农作物的产 量和质量。
同时，氮的循环也对全球气候变化产生影响 ，如过量排放含氮气体可能导致温室效应加 剧。
感谢您的观看
THANKS
应加剧，进而影响全球气候。
减少氮气排放、改善氮的循环利 用是减缓全球气候变化的重要措
施之一。
氮的循环与水体富营养化
水体富营养化是指水体中营养物质（如氮、磷等）过多，导致水生生物大量繁殖的 现象。
氮的循环过程中，过量的氮气排放和流失会导致水体富营养化。
控制氮的排放和合理利用是防治水体富营养化的重要措施之一。
硝酸盐
氨在有氧条件下被氧化成硝酸盐 ，这是植物生长所需的氮肥之一
，对农业非常重要。
硝酸
氨氧化成硝酸的过程会产生大量能 量，这是人类利用能源的一种方式 ，如通过汽车尾气中的一氧化氮和 氧气反应生成硝酸。
氮气
在自然环境中，氨通过生物固氮作 用和闪电等自然现象转化成氮气， 重新回到大气中，完成氮的循环。
04
反硝化作用
01
生物脱氮除磷ppt
• MCRT 8-15d • 水力停留时间 厌氧1-2h 缺氧1.5-2.0h 好氧 6h
以上
• 内回流和外回流 300-500％，50-100％（最低， 避免过多硝酸盐进入厌氧段，干扰磷的释放，
为什么硝酸盐会干扰磷的释放？反硝化菌活性 增强，聚磷菌活性降低）
• BOD5/TKN >4.0（甲醇） BOD5/TP>20 （低级脂肪酸）
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权
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磷＋上清液化学沉淀（回流污泥过程，旁 路） 回流污泥厌氧放磷后＋进水——曝气池吸收 磷
三、 生物脱氮除磷
1. 工艺
A-A-O：厌氧——缺氧——好氧 OWASA：厌氧上清液回流到厌氧或缺氧段，
促进放磷或反硝化，为什么能？
改 进 Bardenpho ： 厌 氧 —— 缺 氧 —— 好 氧 — —缺氧——好氧，A—A-O—A-O串联
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月VIP
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以上
• 内回流和外回流 300-500％，50-100％（最低， 避免过多硝酸盐进入厌氧段，干扰磷的释放，
为什么硝酸盐会干扰磷的释放？反硝化菌活性 增强，聚磷菌活性降低）
• BOD5/TKN >4.0（甲醇） BOD5/TP>20 （低级脂肪酸）
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磷＋上清液化学沉淀（回流污泥过程，旁 路） 回流污泥厌氧放磷后＋进水——曝气池吸收 磷
三、 生物脱氮除磷
1. 工艺
A-A-O：厌氧——缺氧——好氧 OWASA：厌氧上清液回流到厌氧或缺氧段，
促进放磷或反硝化，为什么能？
改 进 Bardenpho ： 厌 氧 —— 缺 氧 —— 好 氧 — —缺氧——好氧，A—A-O—A-O串联
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《生物脱氮除磷》课件
有机物浓度和泥龄对生物除磷的影响也 较大，适宜的有机物浓度和泥龄需要针 对不同的工艺进行优化。
溶解氧浓度对生物除磷的影响较大，适 宜的溶解氧浓度范围为0.5-3mg/L。
温度对生物除磷的影响较大，适宜的温 度范围为10-30℃。
pH值对生物除磷的影响也较大，适宜的 pH值范围为6.5-8.5。
04 生物脱氮除磷技 术案例分析
温度
温度对生物脱氮效率有显著影 响，适宜的温度范围是20-30℃
。
pH值
pH值对硝化细菌和反硝化细菌 的生长和活性有重要影响，适 宜的pH值范围是7.0-8.0。
溶解氧
溶解氧对硝化反应和反硝化反 应均有影响，适宜的溶解氧浓 度是2-4mg/L。
碳源
碳源的种类和浓度对反硝化反 应有重要影响，常用的碳源有
某污水处理厂生物脱氮除磷运行管理
运行管理要点
为确保生物脱氮除磷工艺的稳定运行，需要定期对工艺参数进行监测与调整，如溶解氧、 pH值、温度等。同时，需要加强设备维护与保养，确保设备的正常运行。
应急处理措施
针对可能出现的异常情况，如污泥膨胀、污泥流失等，制定相应的应急处理措施，确保工 艺的可靠性。
人员培训与安全管理
某污水处理厂生物脱氮除磷效果分析
1 2 3
脱氮效果
通过合理的工艺控制，该污水处理厂的生物脱氮 效率较高，总氮去除率达到85%以上，满足国家 排放标微生物的聚磷作用，有效去除 磷元素，总磷去除率达到90%以上，显著降低水 体富营养化的风险。
经济效益与社会效益
该工艺的运行不仅提高了污水处理效果，减少了 污染物排放，同时也为污水处理厂带来了经济效 益和社会效益。
原理
生物脱氮基于硝化反硝化原理，通过好氧硝化和缺氧反硝化过程实现氮的去除 ；生物除磷则通过聚磷菌在厌氧和好氧环境下的代谢作用实现磷的去除。
硝化细菌
应用及发展前景（二）
• 在污水处理中的应用
• 提高污水中硝化细菌的浓度、获得纯种硝 化细菌可大大提高生物脱氮和污水处理的 效率。 • 通过硝化作用和反硝化作用的结合除去污 水中的氮，提高去除氮类化合物的速度和 效率，是一个快速除氮的新思路。
硝化细菌脆弱性
• 1、适于栖息的环境很少，没有大量繁殖的 机会； • 2、生殖很慢，一些常见的亚硝酸菌种平均 要花上26小时才能增殖一倍，而硝酸菌种 生殖的周期更长，平均要花上60小时才能 增殖一倍； • 3、对光线、温度、ph值等相当敏感； • 4、对O2非常依赖，无法再O2缺乏的地方正 常生存。
研究进展
• 硝化细菌生长速率缓慢，严重阻碍了对硝化细 菌数量的检测，也使得对硝化细菌菌群的构成 和硝化动力学等方面的研究陷入困境。 • 近20年来，随着分子生物学技术的迅速发展， 尤其是PCR技术、DNA测序技术以及核酶杂交 技术的广泛应用，使人们从分子水平研究硝化 细菌成为可能。如Voytek等（1995)利用嵌套引 物两步PCR扩增16S rRNA基因及荧光探针杂交 法检测了分离菌种和环境样品中Proteobacteria （变形菌）亚纲的氨氧化菌。
硝化细菌
基本信息
• 定义：硝化细菌严谨定义是指利用氨或亚 硝酸盐作为主要生存能源，以及能利用CO2 作为主要碳源的细菌。广义上讲，凡是能 使土壤或水中的氨氮氧化成亚硝酸或硝酸 盐的细菌，都可以称为硝化细菌。
• 我们平时说的“硝化细菌”，就是指硝酸 菌和亚硝酸菌。
生活及代谢特点
• 硝化细菌属于自养型细菌，原核生物。为革兰 氏阴性菌，无芽孢，无荚膜。 • 硝化细菌一般分布于土壤、淡水、海水中，有 些菌仅发现于海水中，例如硝化球菌、硝化刺 菌。硝化细菌最适宜在弱碱性的水中生活，在 温度达到25度左右时生长繁殖最快。 • 亚硝酸菌能在有氧的条件下，以氨为食物，把 氨转化成亚硝酸盐，从中得到能量。硝酸菌能 在类似的条件下，将亚硝酸盐转化为硝酸盐。 • 喜欢充足氧气，生长速度慢。24~36小时繁殖 一代。 • 一般附着于固体上，在附着物上进行硝化作用。
硝化反硝化——精选推荐
硝化反硝化A、硝化反应过程：在有氧条件下，氨氮被硝化细菌所氧化成为亚硝酸盐和硝酸盐。
他包括两个基本反应步骤：由亚硝酸菌（Nitrosomonas sp）参与将氨氮转化为亚硝酸盐的反应；硝酸菌（Nitrobacter sp）参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应，亚硝酸菌和硝酸菌都是化能⾃养菌，它们利⽤CO2、CO32-、HCO3-等做为碳源，通过NH3、NH4+、或NO2-的氧化还原反应获得能量。
硝化反应过程需要在好氧（Aerobic或Oxic）条件下进⾏，并以氧做为电⼦受体，氮元素做为电⼦供体。
其相应的反应式为：亚硝化反应⽅程式：55NH4++76O2+109HCO3→C5H7O2N﹢54NO2-+57H2O+104H2CO3硝化反应⽅程式：400NO2-+195O2+NH4-+4H2CO3+HCO3-→C5H7O2N+400NO3-+3H2O硝化过程总反应式：NH4-+1.83O2+1.98HCO3→0.021C5H7O2N+0.98NO3-+1.04H2O+1.884H2CO3通过上述反应过程的物料衡算可知，在硝化反应过程中，将1克氨氮氧化为硝酸盐氮需好氧4.57克（其中亚硝化反应需耗氧3.43克，硝化反应耗氧量为1.14克），同时约需耗7.14克重碳酸盐（以CaCO3计）碱度。
在硝化反应过程中，氮元素的转化经历了以下⼏个过程：氨离⼦NH4-→羟胺NH2OH→硝酰基NOH→亚硝酸盐NO2-→硝酸盐NO3-。
B、反硝化反应过程：在缺氧条件下，利⽤反硝化菌将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮⽓⽽从⽆⽔中逸出，从⽽达到除氮的⽬的。
反硝化是将硝化反应过程中产⽣的硝酸盐和亚硝酸盐还原成氮⽓的过程，反硝化菌是⼀类化能异养兼性缺氧型微⽣物。
当有分⼦态氧存在时，反硝化菌氧化分解有机物，利⽤分⼦氧作为最终电⼦受体，当⽆分⼦态氧存在时，反硝化细菌利⽤硝酸盐和亚硝酸盐中的N3+和N5+做为电⼦受体，O2-作为受氢体⽣成⽔和OH-碱度，有机物则作为碳源提供电⼦供体提供能量并得到氧化稳定，由此可知反硝化反应须在缺氧条件下进⾏。
水化学与养殖水质之氮循环PPT课件
N2
固氮 嫌气分解
有机N
同化 NO3-
硝化 NO2-
同化 氨化
NH3
氨化
有机N
NO3-
NO2-
NH3
脱氮 扩
沉
散
降
有机N
氨化
NH3
沉积物 N
湖上层 湖下层 沉积物
29
不同水层主要反应和结果差异
环境条件
上 溶氧高、阳光充足； 层 藻类含量丰富； 水 硝化细菌活力强；
下 溶氧较低、光线不足； 层 藻类活力较弱； 水 有机物含量丰富；
② N的分类：按存在形式可分为3种，无机氮、有机氮和单质 氮；按对藻类的吸收利用来说又可分为2种，有效氮和无 效氮。
③ N源利用顺序： 不同N源被藻类和水生植物利用的先后顺
序是氨氮＞硝酸盐＞亚硝酸盐
④ 两大水质指标：氨氮和亚盐
全心全意，海联科！
14
全心全意，海联科！
⑤ 氨氮：氨氮的真正危害在于非离子氨（ NH3），而实测氨 氮为总氨氮，决定NH3占总氨氮的比例的因素取决于pH、 温度和盐度
鱼产量移出水体）
全心全意，海联科！
24
2、养殖池塘中的N循环
25
全心全意，海联科！
养殖水体中N的来源
固氮作用：氮气经固氮蓝藻或固氮细菌为有机氮；
饲料残饵、粪便：是N的最大来源，越是劣质饲料N的利用 率越低，污染越严重；
水生动植物排泄：浮游动物、鱼虾、贝类→排氨为主；浮 游植物→多肽为主；
60.33
63.79
67.12
70.72
9.6
54.14
57.77
61.31
64.54
67.63
70.67
73.63
固氮 嫌气分解
有机N
同化 NO3-
硝化 NO2-
同化 氨化
NH3
氨化
有机N
NO3-
NO2-
NH3
脱氮 扩
沉
散
降
有机N
氨化
NH3
沉积物 N
湖上层 湖下层 沉积物
29
不同水层主要反应和结果差异
环境条件
上 溶氧高、阳光充足； 层 藻类含量丰富； 水 硝化细菌活力强；
下 溶氧较低、光线不足； 层 藻类活力较弱； 水 有机物含量丰富；
② N的分类：按存在形式可分为3种，无机氮、有机氮和单质 氮；按对藻类的吸收利用来说又可分为2种，有效氮和无 效氮。
③ N源利用顺序： 不同N源被藻类和水生植物利用的先后顺
序是氨氮＞硝酸盐＞亚硝酸盐
④ 两大水质指标：氨氮和亚盐
全心全意，海联科！
14
全心全意，海联科！
⑤ 氨氮：氨氮的真正危害在于非离子氨（ NH3），而实测氨 氮为总氨氮，决定NH3占总氨氮的比例的因素取决于pH、 温度和盐度
鱼产量移出水体）
全心全意，海联科！
24
2、养殖池塘中的N循环
25
全心全意，海联科！
养殖水体中N的来源
固氮作用：氮气经固氮蓝藻或固氮细菌为有机氮；
饲料残饵、粪便：是N的最大来源，越是劣质饲料N的利用 率越低，污染越严重；
水生动植物排泄：浮游动物、鱼虾、贝类→排氨为主；浮 游植物→多肽为主；
60.33
63.79
67.12
70.72
9.6
54.14
57.77
61.31
64.54
67.63
70.67
73.63