第六章废水生物处理中的微生物及水体污染的指示生物.docx
《第六章废水生物处理中的微生物及水体污染的指示生物.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第六章废水生物处理中的微生物及水体污染的指示生物.docx（57页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
第六章废水生物处理中的微生物及水体污染的指示生物
第六章废水生物处理中的微生物及水体污染的指示生物
第一节废水中的污染物在微生物作用下的降解与转化
废水中的有机物质受微生物作用的影响而分解。
在有氧情况下进行的分解，叫做好氧分解，是好氧微生物（主要是好氧细菌）活动的结果。
在无氧情况下进行的分解，叫厌氧分解，是厌氧微生物（主要是厌氧细菌）活动的结果。
工业废水的成分随工业性质的不同而有很大差异，其中可能存在的有机物有碳水化合物、蛋白质、油脂、有机酸、醇类、醛类、酮类、酚类、胺类等化合物。
生活污水中的有机物则主要是碳水化合物、蛋白质和脂肪。
这些有机物主要是由碳、氢、氧、氮、硫、磷等几种元素构成的。
它们好氧分解的最终产物是稳定而无臭的物质包括二氧化碳、水、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐等，其分解反应可以概括地表示如下：
式（6—3）、（6—4）和式（6—5）中的亚硝酸、硝酸、硫酸和磷酸可与水中的碱性物质作用，形成相应的盐类。
有机物厌氧分解的最终产物主要是甲烷、二氧化碳、氨、硫化氢等。
由于散发了硫化氢等物质，所以废水会产生臭气，由于硫化氢与铁作用（废水中往往含有一些铁质）形成硫化铁，所以通过厌氧分解的水呈现黑色。
缺氧情况下的氧化还原反应可用下列各式表示：
上面概括地介绍了有机物的好氧分解和厌氧分解及其分解产物，下面我们来较详细地分别讨论不合氮和含氮有机物在微生物作用下的分解。
第二节不合氮有机物质的分解
废水中可能含有的不合氮有机物质有酚类、醛类、酮类、醇类及某些有机酸等化合物以及碳水化合物和油脂等。
无论在有氧或无氧的情况下，它们在自然界中的分解都不是一两步就可完成的，而是包括一系列的反应，有着各种酶的参加。
一、纤维素、半纤维素、木质素的转化
1．纤维素的转化纤维素隶属于碳水化合物。
碳水化合物是由碳、氢和氧3钟元素所组成，它是动植物能量的主要来源。
碳水化合物的工业废水主要来自食品、造纸、纺织、医药等工业企业。
在生活污水中，碳水化合物是不合氮有机物质的主要成分，其量约占污水中有机物总量的40％一50％。
碳水化合物可分为3类，其通式为Cx（H2O）y。
单糖是最简单的一类碳水化合物，葡萄糖（C6H12O6）就是单糖的1种。
双糖是水解后能生成2个分子单糖的碳水化合物，属于这一类的糖有蔗糖、乳糖和麦芽糖等，它们的分子式都是C12H22O11。
多糖是水解后能生成很多个分子单糖的碳水化合物，淀粉、纤维素等都是属于这一类的糖。
它们的分子式可用（C6H10O5）n来表示，其中n代表一个很大的数字，例如淀粉的n约为22一28。
纤维索的n约为100—200。
在树木、农作物中都含有大量纤维素。
印染工业由于洗布和上浆，造纸工业由于用木材等做原料，因此在它们排出的废水中含有较多的纤维素。
自然界中，分子结构复杂的有机物质如纤维素必须经微生物（主要是细菌）胞外酶的作用水解成可溶性的较简单物质如葡萄糖后，才能被菌体吸收。
由于水解作用是在微生物体外进行的，产物可被微生物自己吸收，也可以被其它微生物利用。
这些物质进入菌体细胞后，除一部分被组成菌体的成分外，其余部分则在呼吸作用中进行着不同的转化过程（发酵和氧化），形成不同的产物。
下列两式表示纤维素在微生物作用下的水解过程：
葡萄糖是溶解性的较简单的有机构质，能被微生物吸收。
它进入菌体庸，借胞内酶的作用，除一部分用于组成细胞物质外，另一部分则根据环境中是否有氧气存在而进行不同过程的转化，所形成的中间产物最后可完全被分解或部分地被分解。
—种能使葡萄糖生成某一中间产物的微生物不—定能使此中间产物继续分解。
所以就这方面来看不同种类的微生物混合群对于废水中有机物的稳定化（无机化）也会比某一纯种的微生物的效率高。
在有充分氧气的情况下，葡萄糖的氧化可以进行到底，产生二氧化碳和水。
如果缺乏氧气，葡萄糖就在不同种类的厌氧微生物的作用下产生多种有机酸和醇类物质。
例如：
醇类和有机酸（如上面的乳酸、丁酸）在缺氧环境中又可被产甲烷细菌分解而产生甲烷。
这一过程称为甲烷发酵。
例如：
在缺氧情况下，有许多微生物还可将—些简单的有机酸分解，生成二氧化碳和氢气等。
在有氧情况下，丁醇、醋酸等化合物又可被一些好氧微生物作用氧化成二氧化碳和水。
例如：
在自然界中，大部分微生物（主要是细菌和酵母菌）能够分解葡萄糖，而只有一些特殊的微生物才能分解纤维素，其中以霉菌和细菌研究较多。
主要有纤维粘菌、生孢纤维粘菌、纤维杆菌、纤维弧菌、链霉菌、曲霉、毛壳霉、芽枝霉、镰刀霉、青霉和木霉等。
2．半纤维素的转化半纤维素存在于植物的细胞壁中，它在植物组织中含量很高，在—年生植物中常占植物残体重量的25％一80％，半纤维素由聚戊糖（阿拉伯糖和木搪）、聚己糖（半乳糖、甘露糖）及聚糖醛酸构成。
除土壤中含半纤维素外，在某些工业废水中，如人造纤维工业废水、造纸工业废水，也含半纤维素。
半纤维素易被土壤中微生物分解，能分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素。
许多芽孢杆菌、假单胞菌和放线菌能分解半纤维素。
霉菌中的根霉、青霉、镰刀霉和曲霉等也能分解半纤维素。
参与水解半纤维素的酶有3类：
内切酶、外切酶和糖苷酶。
半纤维素分解的简化过程如下；
3．木质素及其转化木质素在植物性有机废物中的含量仅次于纤维素和半纤维素。
成年树木的木质素含量为20％一40％。
发现木质素已经有100年左右，但是对它的结构、合成与降解机理还远远没有弄清，其原因是木质素在物理上和化学上与纤维素、半纤维素和果胶类的细胞壁成分结合紧密，难以萃取出一种化学上稳定的木质素组分。
木质素酸解生成芳香族单体的混合物，如原儿茶酸[Ⅶ]、对羟基酸[Ⅷ]、香草酸[Ⅸ]和香草醛[Ⅹ]。
较彻底的处理方法是用乙醇和盐酸加热回流、生成物质为“赫伯尔脱（Hibbort）氏单体”。
研究发现，真菌、放线菌、细菌与木质素的全部降解过程有关。
有些学者在研究木质素降解的生物化学过程中，发现担子纲菌，特别是“白腐病”真菌在木质素衰变中有明显作用。
还有层孔菌属（Fomes），密环蕈属、多孔蕈属（Polyporus）和侧耳属（Pleurotus）等在降解木质素中起作用。
因为污水处理厂的废水中碳水化合物和蛋白质的含量较高，在这种环境中，木质素的衰变必然是由于细菌、放线菌和微小真菌的作用。
很多水解生成的芳香族产物，是细菌和真菌的合适的基质。
木质素降解初期的可能途径如下：
首先是芳醚键的断裂，从而解聚和增溶苯丙烷大分子。
最初生成的产物是愈疮木丙三醇-β-松柏醚等，再脱甲基而生成适宜于细胞内降解的水溶性单体和二聚物，最终那些环状结构（尿黑酸、龙胆酸、原儿茶酸）才可以分裂。
多种胞外酶都参与木质素的初期分解，参与最多的是酚氧比酶（漆酶）。
木质素的结构、合成和降解至今还没有完全弄清楚。
二、淀粉的转化
淀粉质的原料（如米、高梁等）常用来做酒，而在淀粉工业上广泛应用，如在纺织工业中用于上浆、印染工业中用于调制印花降料等，因此在纺织、印染等工业废水中含有淀粉。
淀粉在微生物作用下先形成葡萄糖，参加的微生物主要有曲霉、根霉等霉菌。
淀粉
糊精
麦芽糖
葡萄糖
葡萄糖的分解，如前所述，则可由另外一些微生物如细菌和酵母菌来完成。
三、脂肪的转化
脂肪也是由碳、氢、氧几种元素所构成，它的来源主要是动植物体。
通常把来自动物体的称作脂肪，来自植物体的称作油。
洗毛、肉类加工等工业废水和生活污水中都含有油脂。
脂肪是比较稳定的有机物质，但也能被某些微生物分解，其中最活跃的有荧光杆菌、绿脓杆菌、和灵杆菌等；此外，有些放线菌和分枝杆菌以及真菌中的青霉、曲霉和乳霉等也有分解脂肪的能力，它们从中取得营养物质和能源。
不论在有氧或缺氧环境中，脂肪分解的第一阶段都是在脂肪酶的作用下水解为甘油和脂肪酸。
甘油和脂肪酸在有氧环境中最后可被分解氧化成CO2和H2O或合成微生物的细胞物质。
在缺氧情况下，发酵细菌和产甲烷细菌可以分解较复杂的脂肪酸成为较简单的酸，所形成的醋酸则通过直接代谢作用被转化成为CO2和甲烷。
四、芳香族化合物的转化
芳香族化合物也可被微生物分解。
芳香族化合物都是六碳环（苯）的衍生物，其中酚类化合物是比较重要的一种。
酚类化合物存在于炼焦、石油、煤气等多种工业的生产废水中。
酚对于微生物有一定的毒害作用，但在适当的条件下仍能被微生物分解破坏。
目前已经发现，在污水、粪便和土壤中存在着能分解酚类物质的细菌。
它们在有氧情况下可氧化酚成二氧化碳和水，其化学反应大致如下：
酚对人体、牲畜、水生生物都有毒害作用。
所以含酚废水必须经过处理后才可排放出去。
由于微生物能分解酚，因此含酚废水也可利用微生物来处理。
目前生物法已被广泛应用于含酚工业废水的处理。
对酚起作用的主要是细菌。
武汉微生物研究所曾分离出两种解酚能力强的细菌：
食酚假单胞菌（Pseudomonusphenolphagum）和解酚假单胞菌（Pseudomonusphenolicum）。
前者在20h内可以分解0.1％浓度的酚，后者稍差。
两者都能在0.2％的酚溶液中生长。
五、烃类化合物的分解与转化
烃类物质也能被微生物氧化分解。
引起烃类氧化的微生物很有价值。
可以利用它们的特殊生理性质来勘探可燃性气体和石油。
微生物还可应用于石油生产上，如石油脱蜡。
引起石油烃类物质转化的有酵母菌和细菌。
目前国内外正在大力研究以石油烃类为碳源培养菌体蛋白。
1．烷烃类化合物的降解烷烃的通式为CnH2n+2，可被有关微生物降解。
该类微生物有甲烷假单胞菌、分枝杆菌、头孢霉、青霉等。
烃类物质除甲烷、乙烷、丙烷外，还有含碳较多的高级烃类。
引起甲烷氧化的有甲烷极毛杆菌。
它是一种无芽孢的小杆菌。
当空气中含甲烷和氧时，它们可以在无机培养基上生长，利用空气中的氧使甲烷氧化，从中取得生活所需的能量，并且可以利用甲烷中的碳作为碳源，组成机体的有机物。
2．烯烃化合物的降解大部分烯烃类化合物比烷烃、芳香烃容易降解。
烯烃的代谢产物主要是具有双链的加氧化合物，最终形成饱和或不饱和的脂肪酸，再经β-氧化进入TCA循环，最终被分解。
最终产物是CO2认和H2O。
烯烃的降解途径如下：
六、合成洗涤剂的分解
合成洗涤剂是人工合成的高分子聚合物，主要成分是表面活性剂。
表面活性剂的组成分子具有亲水性和疏水性两种性质，故它们易于聚集在空气—水界面和油—水界面上、降低表面张力、促进乳化作用。
因此，这类化合物广泛用做清洁剂。
商品洗涤剂含有效表面活性剂10％一30％，其它成分为聚磷酸盐等。
按照合成洗涤剂在水中的电离形式及性状可分为：
阴离子型、阳离子型、非离子型和混合型四大类。
阴离子型合成洗涤剂包括烷基磺酸盐、烷基硫酸酯、烷基苯磺酸盐、合成脂肪酸衍生物等；阳离子型主要是带有氨基或季铵盐的脂肪链缩合物等等。
我国目前生产的洗涤剂属阴离子型皖基苯磺酸钠，对环境污染较严重。
难降解的合成洗涤剂是其分子结构带有碳氢侧链的ABS型洗涤剂。
为了使洗涤剂易为生物降解，人们研制了直链型烷基苯磺酸盐（LAS）。
这种洗涤剂由于减少了支链，使其直链部分易于分解，而且在一定范围内碳原子数愈多，其分解速度愈快。
合成洗涤剂易于在曝气池和天然水体中起大量泡沫，阻断大气向水中复氧。
合成洗涤剂的表面活性剂对环境并不形成严重的威胁，因为它在低浓度时对动物、植物无毒。
表面活性剂能被微生物吸附。
研究表明，离子型表面活性剂对细菌有毒。
由于pH值的变化反映了分子的离解，故阳离子型表面活性剂的毒性随pH值升高而加强，当pH为中性时，毒性最强；阴离子型表面活性剂的毒性则随pH值的降低而增强。
各种表面活性剂杀细菌的效力，除受pH值影响外，尚与其它因素有关。
合成表面活性剂能很快在环境中消失。
1950年以来，全世界合成表面活性剂的年产量从3.5万吨增至900万吨以上，但在天然水体、土壤、动物和植物体内皆无明显的增加。
合成表面活性剂的消失主要是被细菌所降解的。
研究表明，阴离子型烷基苯磺酸盐类合成表面活性剂降解的途径见图6—1。
可以靠烷基苯磺酸盐类生长的细菌中，某些只能降解烷基侧链，但大多数纯培养细菌和混合培养细菌也可以降解芳香环。
能降解烷基苯磺酸盐类的细菌如芽孢杆菌属细菌等，及最近研究发现的有很好发展前景的恶臭假单胞菌（Pseudomonasputida）。
但相对来说．直链的
LAS的降解速度高于早期由四丙烯制造的TBS等。
采用直链烷基苯磺酸盐类LAS）以后，形成泡沫问题已缓解。
虽然合成表面活性剂对环境威胁不大，且易被微生物降解，但表面活性剂组分却值得重视，特别是添加做软水剂的聚磷酸盐，可在天然水体中蓄积，并可能使藻类大量繁殖而引起水体的富营养化。
上面扼要地介绍了不含氮有机物质在微生物作用下的分解过程。
这里可以清楚地看出，它们好氧分解的最终产物是二氧化碳和水，而厌氧分解的结果主要是甲烷和二氧化碳。
此外，好氧分解所放出的能量远远超过厌氧分解所放出的。
比较式（6—12）和式（6—13），可以清楚地看出这方面的差别。
最后，应当指出，自然界中可以用来组成生物体物质的碳素并不多，主要都储藏在空气中，大致有6000亿吨左有。
据估计，地球上的植物每年要用二氧化碳至少600亿吨，折合成碳素，大约是200亿吨。
所以如果没有细菌等微生物转化碳素的巨大力量，如果不是它们在改变地球表面的各种碳素状态，并且补充空气中消耗的二氧化碳，数十年后空气中的二氧化碳含量就将无法维持生物界旺盛发展的需要。
图6—2示自然界中碳素转化的基本情况（碳循环）。
从图中可以看出，有机物中的碳由于微生物的呼吸作用先被氧化分解成二氧化碳，然后通过光合作用成为植物性蛋白质，碳水化合物和脂肪。
动物吃了植物产生动物性蛋白质、碳水化合物和脂肪。
动物的排泄物又分解产生二氧化碳。
动植物通过呼吸也都产生二氧化碳，而它们死亡后的残体又都是有机性物质。
这些物质又开始分解，如此进入了第二次循环。
在自然界中含碳物质就是这样的循环不已。
图中直线表示废水生物处理过程中碳素的转化情况。
第三节含氮有机物质的分解
废水中可能存在的含氮有机物质主要有蛋白质、氨基酸、尿素、胺类、硝基化合物等。
生活污水中所含的氮主要是以铵离子或尿素的形式存在的；此外，在全部化合氮中约有10%是更为复杂的有机化合物包括蛋白质和氨基酸。
蛋白质不仅存在于生活污水中，也存在于多处工业废水中，例如，食品加工、屠宰场、制革工业等生产废水中都含有蛋白质，而尿素有时也存在于印染等工业废水中。
尿素的分解比较简单，易于分解成氨与二氧化碳和水。
蛋白质是一类组成极其复杂的化合物，其分解也复杂得多。
下面将着重讨论它的生物氧化过程。
一、氮的循环
自然界中，蕴藏着大量的氮。
首先，在空气中就有80%左右的氮气。
其次，一切生物体中也都含有氮（以有机氮比物，主要是以蛋白质的形态存在）。
这些氮都不能被植物直接吸收利用。
第三，土壤中有硝酸盐和铵盐，这些无机氮化物是高等植物所能吸收的有效氮，但是在土壤中的储量不多，不能满足逐年植物营养的需要。
然而，在自然界中这三种基本类型的氮由于微生物的作用在不断地进行转化，由一种形态转化为另一种形态，或由一种组合中分解出来参加到另一种组合中去，使有效氮能继续供应。
所以，如果没有微生物的作用，植物既不能生长，人和动物也就无法生活。
图6—3示自然界中的氮循环。
从图中可以看出，有机物中的氮在微生物作用下先被转化成氨，氨被氧化成为亚硝酸盐及硝酸盐。
氨和硝酸盐可被植物吸收而变成植物性蛋白质。
动物吃了植物产生动物性蛋白质，而动物的排泄物又能被分解氧化成氨，亚硝酸盐和硝酸盐。
动植物死亡后的残体又都是有机性物质。
由于反硝化作用硝酸盐又可转化成亚硝酸盐和自由氮，而自由氮在氮固定作用下又可产生植物性蛋白质。
图中直线示废水生物处理过程中氮素的转化情况。
二、蛋白质的转化
蛋白质是由许多氨基酸分子所组成。
氨基酸可用通式RCHNH2COOH表示（R代表不同的基团）。
构成蛋白质的天然氨基酸有20余种，这些氨基酸以各种配合构成蛋白质，所以蛋白质种类也很多。
蛋白质除含有碳、氢、氧和氮四种元素外，有时还台有硫等，其中氮的含量平均约为16％。
蛋白质的分子量高达几万到几百万。
1．氨化作用蛋白质生物化学变化的第一步是水解。
能产生蛋白酶的微生物，可以把蛋白质逐渐水解成简单的产物，最后形成氨基酸。
蛋白质必须水解至氨基酸，才能渗入细菌的细胞内。
在细胞内氨基酸可以再合成菌体的蛋白质，也可能转变成另一种氨基酸，或者进行脱氨基作用。
脱氨基作用能在有氧条件下进行，也能在缺氧条件下进行，例如：
从上两式中可以看出，不论在有氧还是缺氧情况下，氨基酸的分解结果都产生氨和一种不含氮的有机化合物、如RCOOH、RCH2COOH。
这些不含氮的有机化合物可再按上节所讨论的不合氮有机物质转化的规律变化，或者参与合成作用变成细胞的碳水化合物、蛋白质或脂类物质的一部分，氨则能作为微生物所需氮的来源。
这种由有机氮化物转化为氨态氮的过程，叫做氨化作用。
参与氨化作用的细菌称为氨化细菌（Ammonifier）（图6—4）。
在自然界中，它们的种类很多，主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌。
兼性的变形杆菌和厌氧的腐败梭菌等。
除细菌外，有些真菌在有氧条件下也能分解蛋白质，但产生氨的能力则很不一致，有的比较活跃，不过大部分真菌在分解蛋白质过程中只能产生少量的氨。
氨基酸的分解过程，除脱氨基产生氨外，含硫的氨基酸同时还可以脱去硫，产生有臭气的硫化氢。
如果通气不畅，还会有一此硫醇等产生。
但是这些化合物的大部分仅在缺氧的环境中才会累积到一定程度而影响环境卫生，在有充分氧气存在时，一般都会被氧化成无臭的物质。
这说明了为什么在活性污泥法曝气池中废水的分解虽进行得比较快，但并无臭气发生。
2．硝化作用氨和硫化氢的进一步转化都需要氧气。
氨在硝化细菌（Nifrifier）的呼吸过程中先氧化成亚硝酸再氧化成硝酸。
在此氧化过程中，硝化细菌获得了生活所需的能量。
这种由氨氧化成硝酸的过程称为硝化作用。
硝化作用是由两类不同的硝化细菌分工进行的（图5—5）。
亚硝酸细菌（Nitritebacteria）负责氧化氨为亚硝酸，硝酸细菌（Nitratebacteria）负责氧化亚硝酸为硝酸。
这两类细菌都是革兰氏染色阴性，不生芽孢的球状或短杆状的细菌，有强烈的好氧性，适宜于中性或碱性环境，不能在强酸性条件下生长。
生活时不需要有机养料，是自养菌，亚硝酸细菌具有单生鞭毛，硝酸细菌则不生有鞭毛。
硝化细菌对毒性十分敏感。
很少的铁物质能促进其生长，但锰即使量很少也对它们有害。
硝化作用的进行，除必须有氧和氨的存在外，还要有细菌生活所需营养的磷素和某些碱性物质以中和所产生的亚硝酸和硝酸，而有机物质，已如上述，却是不必要的。
与硝化作用相类似，硫化氢氧化成硫磺和硫酸的过程称为硫化作用。
硫化作用的进行也需要氧气。
参与硫化作用的细菌主要是硫磺细菌和硫化细菌。
它们也都是自养菌，在有氧的环境里通过代谢作用会有硫酸产生。
根据上面的讨论，可以看出，在有氧的情况下，蛋白质最后被氧化成CO2、H2O、硝酸、硫酸（如蛋白质中也含有硫的话）等产物。
所产生的酸与水中的碱性物质作用可形成相应的盐。
3．反硝化作用硝酸盐在缺氧的情况下可被厌氧菌作用而还原成亚硝酸盐和氮气等，这—过程称为反硝化。
参与反硝化作用的细菌叫反硝化细菌（Denitrifyingbacteria）。
它们的种类很多，多数是异养或兼性的，如反硝化杆菌、荧光假单胞菌等。
它们在厌氧条件下利用硝酸中的氧，氧化有机物，借以获得能量，如：
所以，一般地说，反硝化作用是在硝酸盐与有机物同时存在，而氧气又不足（DO低于0.5mg/L）的情况下发生的。
但反硝化细菌也有自养的，如反硝化硫杆菌可以利用硝酸盐中的氧把硫氧化化成硫酸，以所得到的能量用来同化CO2。
如：
反硝化在废水处理过程中具有着重要的意义。
在活性污泥法曝气池的出水中含有硝酸盐。
如果硝酸盐含量高，则在二次沉淀池（曝气池后面的沉淀池）污泥中可以由于反硝化作用产生大量氮气，气体的上升将促使污泥杂质浮起而影响沉淀效果。
此外，还应注意，生物处理二次沉淀池出水中亚硝酸盐的测定并不能正确反映废水硝化的程度，因为所测得的亚硝酸盐可能是通过反硝化而形成的。
在缺氧情况下，也可能发生反硫化作用，这是硫酸盐经硫酸盐还原菌的作用形成硫化氢的过程。
关于硫化和反硫化作用将于本章第四节中再讨论。
三、尿素的转化
尿素台氮47％，是人畜尿中的主要含氮有机物。
每人一昼夜排出的尿素约达30g。
尿素也是尿的组成成分，尿酸水解时产生大量尿素。
尿素的分解过程很简单，先由尿素酶把尿素水解成碳酸铵，后者很不稳定，易分解成氨与CO2和H2O。
引起尿素水解的细菌称尿素细菌，尿素细菌可分成球状与杆状的两大类。
一般说，它们都是好氧的，但对氧的需要量不大，并且有若干菌种即使在无氧条件下也能生长。
第四节无机元素的转化
前面讲的是不合氮有机物和含氮有机物的无机化过程，这一节将介绍一些无机元素的转化过程。
一、硫的转化
除上节所提到的含硫氨基酸在微生物作用下同时会有硫化氢产生外，化学等工业的生产过程中也会有硫化氢产生，如在石油炼厂生产中就产生硫化氢。
硫化氢是有毒物质，对人体有毒害作用。
硫化氢也极易使铁管腐蚀。
关于硫化氢被氧化成硫磺和硫酸的过程（硫化作用）和硫酸盐被还原成硫比氢的过程（反硫化作用）已在上节中提到。
现将自然界中硫的循环示于图6—6中。
在水体污染和废水处理的研究中，硫循环也具有重要意义。
硫化作用主要是由硫磺细菌和硫化细菌引起的。
硫磺细菌能氧化硫化氢成硫磺颗粒贮存于细胞内。
当环境中缺乏硫化氢时，则细胞内的硫磺颗粒则继续被氧化而成硫酸。
在硫磺细菌中，根据有无颜色又可分为两群：
一群无色的，所谓无色硫磺细菌，如贝日阿托氏菌、发硫菌等；另一群具有菌紫色，称紫色硫磺细菌，如紫硫菌、八叠硫菌等。
无色硫磺菌大多是化能自养菌，从氧化硫化氢和元素硫过程中取得能量。
所产生的硫酸，排出菌体后可与环境中的盐类作用，形成硫酸盐。
紫色硫磺细菌细胞内也含有硫磺粒，它们有两种方式进行有机碳化物的合成作用，光合作用和化学合成作用：
硫化细菌主要有排硫杆菌、氧化硫杆菌和脱氮硫杆菌。
它们除脱氮硫杆菌外部是好氧性的。
排硫杆菌能氧化硫化氢或硫代硫酸盐为硫酸，同时形成硫，积留于细胞体外，这同硫磺细菌有显著的差别。
氧化硫杆菌氧化硫或硫代硫酸盐为硫酸。
脱氮硫杆菌在缺氧情况下能利用还原硝酸时获得的氧氧化硫或硫代硫酸盐成硫酸，如
式（6-32）及下式所示。
上述细菌氧化硫时都产生相当量的硫酸，特别是氧化硫杆菌可以抵抗强酸，5％的硫酸对它们的生命活动没有什么影响，适宜的pH值约为2—4。
反硫化作用则主要是由于硫酸盐还原菌的存在，常见的有去硫弧菌。
在缺乏氧气和有有机物存在的情况下，它们使硫酸盐转化成硫化氢。
在混凝土沟渠中，硫酸盐还原所形成的硫比氢，为硫磺细菌等氧化成硫酸后，可使混凝土由于腐蚀而受到损坏（图6—7）。
一般说，废水中硫酸盐还原菌是不多的，它们比较集中在沟渠沉淀物中。
所以，为了减少沟渠中可能产生的硫化氢，也要求沟渠有适当的坡度和加强渠道的维护工作。
二、磷的转化
磷的转化较为简单。
不溶性无机磷酸盐可借微生物分解有机物时所产生的有机酸和二氧化碳或由于硝化细菌及硫化细菌所形成的硝酸和硫酸的作用转化成可溶性磷酸盐。
可溶性磷酸盐能被微生物或植物吸收，组成有机化合物中的含磷有机物，如卵磷脂、核酸以及各种糖的磷酸脂等。
微生物体内含磷量较其它生物为高，以P2O5计，约为干重的4％一5％，占全部灰分的一半以上，其中80％的磷存在于核酸中。
有机磷化物在有氧条件下也可被很多微生物，如解磷大芽孢杆菌、蜡质芽孢杆菌、霉状芽孢杆菌等，分解产生磷酸，从而形成磷酸盐。
在缺氧的条件下，磷酸盐可以因梭状芽孢杆菌、大肠杆菌等微生物的作用而被还原，与硝酸还原（反硝化）和硫酸还原（反硫化）类似：
近年来，随着含磷洗涤剂的广泛采用，污水中磷的含量增多了。
湖泊水体中如有大量氮、磷排入
升级会员 