① 废水好氧生物处理方法有哪些
废水生物处理方法有:
1,生物化学法
生物化学法指通过微生物处理含重金属废水,将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法。该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通过异化的硫酸盐还原作用,将硫酸盐还原成H2S,废水中的重金属离子可以和所产生的H2S反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除,同时H2SO4的还原作用可将SO42-转化为S2-而使废水的pH值升高。因许多重金属离子氢氧化物的离子积很小而沉淀。有关研究表明,生物化学法处理含Cr 6+浓度为30—40mg/L的废水去除率可达99.67%—99.97%[11]。有人还利用家畜粪便厌氧消化污泥进行矿山酸性废水重金属离子的处理,结果表明该方法能有效去除废水中的重金属。赵晓红等人[12]用脱硫肠杆菌(SRV)去除电镀废水中的铜离子,在铜质量浓度为246.8 mg/L的溶液,当pH为4.0时,去除率达99.12%。
2,生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外,具有絮凝活性的代谢物。一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成,分子中含有多种官能团,能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。至目前为止,对重金属有絮凝作用的约有十几个品种,生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu2+、 Hg2+、Ag+、Au2+等重金属离子形成稳定的鳌合物而沉淀下来。应用微生物絮凝法处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好,且生长快、易于实现工业化等特点。此外,微生物可以通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能的菌株。因而微生物絮凝法具有广阔的应用前景。
3,生物吸附法
生物吸附法是利用生物体本身的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子,再通过固液两相分离去除水溶液中的金属离子的方法。利用胞外聚合物分离金属离子,有些细菌在生长过程中释放的蛋白质,能使溶液中可溶性的重金属离子转化为沉淀物而去除。生物吸附剂具有来源广、价格低、吸附能力强、易于分离回收重金属等特点,已经被广泛应用。
4,需氧生物处理法
利用需氧微生物在有氧条件下将废水中复杂的有机物分解的方法。生活污水中的典型有机物是碳水化合物、合成洗涤剂、脂肪、蛋白质及其分解产物如尿素、甘氨酸、脂肪酸等。这些有机物可按生物体系中所含元素量的多寡顺序表示为 COHNS。在废水需氧生物处理中全部反应可用以下两式表示:
微生物细胞+COHNS+O2─→ 较多的细胞+CO2+H2O+NH3
生物体系中这些反应有赖于生物体系中的酶来加速。酶按其催化反应分为:氧化还原酶:在细胞内催化有机物的氧化还原反应,促进电子转移,使其与氧化合或脱氢。可分为氧化酶和还原酶。氧化酶可活化分子氧,作为受氢体而形成水或过氧化氢。还原酶包括各种脱氢酶,可活化基质上的氢,并由辅酶将氢传给被还原的物质,使基质氧化,受氢体还原。水解酶:对有机物的加水分解反应起催化作用。水解反应是在细胞外产生的最基本的反应,能将复杂的高分子有机物分解为小分子,使之易于透过细胞壁。如将蛋白质分解为氨基酸,将脂肪分解为脂肪酸和甘油,将复杂的多糖分解为单糖等。此外还有脱氨基、脱羧基、磷酸化和脱磷酸等酶。许多酶只有在一些称为辅酶和活化剂的特殊物质存在时才能进行催化反应,钾、钙、镁、锌、钴、锰、氯化物、磷酸盐离子在许多种酶的催化反应中是不可缺少的辅酶或活化剂。在需氧生物处理过程中,污水中的有机物在微生物酶的催化作用下被氧化降解,分三个阶段:第一阶段,大的有机物分子降解为构成单元──单糖、氨基酸或甘油和脂肪酸。在第二阶段中,第一阶段的产物部分地被氧化为下列物质中的一种或几种:二氧化碳、水、乙酰基辅酶A、α-酮戊二酸(或称 α-氧化戊二酸)或草醋酸(又称草酰乙酸)。第三阶段(即三羧酸循环,是有机物氧化的最终阶段)是乙酰基辅酶A、α-酮戊二酸和草醋酸被氧化为二氧化碳和水。有机物在氧化降解的各个阶段,都释放出一定的能量。在有机物降解的同时,还发生微生物原生质的合成反应。在第一阶段中由被作用物分解成的构成单元可以合成碳水化合物、蛋白质和脂肪,再进一步合成细胞原生质。合成能量是微生物在有机物的氧化过程中获得的。
5,厌氧生物处理法
主要用于处理污水中的沉淀污泥,因而又称〖HTK〗污泥消化〖HT〗,也用于处理高浓度的有机废水。这种方法是在厌氧细菌或兼性细菌的作用下将污泥中的有机物分解,最后产生甲烷和二氧化碳等气体,这些气体是有经济价值的能源。中国大量建设的沼气池就是具体应用这种方法的典型实例。消化后的污泥比原生污泥容易脱水,所含致病菌大大减少,臭味显着减弱,肥分变成速效的,体积缩小,易于处置。城市污水沉淀污泥和高浓度有机废水的完全厌氧消化过程可分为三个阶段(见图)。在第一阶段,污泥中的固态有机化合物借助于从厌氧菌分泌出的细胞外水解酶得到溶解,并通过细胞壁进入细胞中进行代谢的生化反应。在水解酶的催化下,将复杂的多糖类水解为单糖类,将蛋白质水解为缩氨酸和氨基酸,并将脂肪水解为甘油和脂肪酸。第二阶段是在产酸菌的作用下将第一阶段的产物进一步降解为比较简单的挥发性有机酸等,如乙酸、丙酸、丁酸等挥发性有机酸,以及醇类、醛类等;同时生成二氧化碳和新的微生物细胞。
反应原理
第一、二阶段又称为液化过程。第三阶段是在甲烷菌的作用下将第二阶段产生的挥发酸转化成甲烷和二氧化碳,因此又称为气化过程,其反应可用下式表示:
一些有机酸或醇的气化过程举例如下:乙酸:
CH3COOH─→CO2+CH4
丙酸:
4CH3CH2COOH+2H2O─→5CO2+7CH4
甲醇:
4CH3OH─→CO2+3CH4+2H2O
乙醇:
2CH3CH2OH+CO2─→2CH3COOH+CH4
为了使厌氧消化过程正常进行,必须将温度、pH值、氧化还原电势等保持在一定的范围内,以维持甲烷菌的正常活动,保证及时地和完全地将第二阶段产生的挥发酸转化成甲烷。
生物化学反应的速度直接受温度的影响。进行厌氧消化的微生物有两类:中温消化菌和高温消化菌。前者的适应温度范围为17~43℃,最佳温度为32~35℃;后者则在50~55℃具有最佳反应速度。
近年来,厌氧消化处理法发展到应用于处理高浓度有机废水,如屠宰场废水、肉类加工废水、制糖工业废水、酒精工业废水、罐头工业废水、亚硫酸盐制浆废水等,比采用需氧生物处理法节省费用。
利用生物法处理废水的具体方法有〖HTK〗活性污泥法〖HT〗、〖HTK〗生物膜法〖HT〗、〖HTK〗氧化塘法〖HT〗、〖HTK〗土地处理系统〖HT〗和污泥消化等。〖HT〗。
随着工业的发展,污水成分已愈来愈复杂。 某些难降解的有机物质和有毒物质,需要运用微 生物的方法进行处理,污水具备微生物生长和繁 殖的条件,因而微生物能从污水中获取养分,同时 降解和利用有害物质,从而使污水得到净化。废 水生物处理是利用微生物的生命活动,对废水中 呈溶解态或胶体状态的有机污染物降解作用,从 而使废水得到净化的一种处理方法。废水生物处 理技术以其消耗少、效率高、成本低、工艺操作管 理方便可靠和无二次污染等显着优点而备受人们 的青睐。
② 选择性分离微生物育种的步骤大致有哪些
一、微生物工业对菌种的要求
(一)、微生物工业的生产水平由三个要素决定:生产菌种的性能、发酵及提纯工艺条件、生产设备。其中生产菌种的性能是最重要的因素。
(二)、微生物工业对菌种的要求是:
(1)菌株高产,在较短的时间内发酵产生大量发酵产物的能力;
(2)在发酵过程中不产生或少产生与目标产品相近的副产品及其他产物;
(3)生长繁殖能力强,较强的生长速率,产孢子的菌种应该具有较强的产孢子能力;
(4)能够高效地将原理转化为产品;
(5)能利用广泛的原材料,并对发酵原料成分的波动敏感性小;
(6)对需要添加的前体物质有耐受能力,并且不能将这些前体物质作为一般碳源利用;
(7)在发酵过程中产生的泡沫要少;
(8)具有抗噬菌体的能力;
(9)遗传稳定性,
二、工业用微生物菌种的来源及选育
(一)微生物菌种的来源
一般通过以下几个途径收集菌种、采集样品和分离筛选:
(1)是根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买;
(2)从大自然中采集样品分离;
(3)从一些发酵制品中分离筛选目的菌株。
当前发酵工业所用菌种总趋势是从野生菌转向变异菌,自然选用转向代谢育种,从诱发基因突变转向基因重组的定向育种。
(二)微生物工业菌种的分离
1、野生菌株的分离、筛选过程
(1)新菌种分离与筛选的步骤
菌种分离的流程如下:
标本采集 →标本材料的预处理→富集培养→菌种初筛→ 菌种复筛→性能鉴定→ 菌种保藏
①采样
采样季节:以温度适中,雨量不多的秋初为好。
采土方式:在选好适当地点后,用小铲子除去表土,取离地面5-15cm处的土约10g,盛入清洁的牛皮纸袋或塑料袋中,扎好,标记,记录采样时间、地点、环境条件等,以备查考。为了使土样中微生物的数量和类型尽少变化,宜将样品逐步分批寄回,以便及时分离。
②标本预处理
④纯种分离:采用划线分离法、稀释分离法等纯化方法获取单菌落。
⑤高产菌株的筛选:这一步是采用与生产相近的培养基和培养条件,通过三角瓶的容量进行小型发酵试验,获得适合于工业生产用菌种。还要对菌种进行发酵性能测定,
⑥毒性试验:据有的国家规定,微生物中除啤酒酵母、脆壁酵母、黑曲霉、米曲霉和枯草杆菌作为食用无须作毒性试验外,其他微生物作为食用,均需通过两年以上的毒性试验。
2、菌种的分离方法
(1)施加选择性压力分离法
主要是利用不同种类的微生物其生长繁殖对环境和营养的要求不同,如温度、pH、渗透压、氧气、碳源、氮源等,人为控制这些条件,使之利于某类或某种微生物生长,而不利于其他种类微生物的生存,以达到使目的菌种占优势.而得以快速分离纯化的目的。如可以控制培养时的氧,可将好氧微生物和厌氧微生物分开;通过控制温度,可将嗜热微生物和非嗜热微生物分开;控制pH,可将嗜酸、嗜碱微生物分离等。在分离培养基中也可以加入不同的抗生素或试剂来增加选择性。如在分离放线菌和细菌时,可加入抗真菌抗生素;分离真菌时,可加入抗细菌药物。
(2)随机分离方法
有些微生物的产物对筛选没有直接的选择性指示作用,因此常采用随机分离方法分离。
A、抗生素产生菌的分离
抗生素产生菌的分离常用抑菌圈法。实验必须用工具菌:采用抗生素的敏感菌,传统上常用金黄色葡萄球菌和枯草杆菌。
B、抗肿瘤药物产生菌的分离
抗肿瘤药物产生菌的分离常用方法:生化诱导法、SOS生色检测法、DNA修复能力突变株。原理是利用DNA的损伤,微生物发生突变。
B1、生化诱导法:将大肠杆菌的lacZ基因连接在λ噬菌体的PL启动子下,当DNA损伤时,诱发λ阻遏物CI分解,PL启动子启动lacZ基因转录,测定表达的ß-半乳糖苷酶活性,来检测药物的存在。
B2、SOS生色检测法:利用当DNA损伤时,可活化yecA蛋白,进而分解噬菌体的阻遏蛋白,再引起sifA基因启动lacZ基因转录,测定表达的ß-半乳糖苷酶活性,来检测药物的存在。
C、生长因子产生菌的分离
以氨基酸产生菌为例,介绍筛选方法。首先将待试菌接入加了抗真菌的化合物(如亚胺环己酮)的分离培养基中生长,然后采用影印法,将菌落复印到能支持氨基酸产生菌生长的培养基中。
③ 涂布法是微生物检测中经常使用到的,适合哪种微生物的分离和检测
涂布法适用于好氧微生物的培养,最好是单细胞微生物,或有孢子或芽孢,由于将含菌材料现加到还较烫的培养基中再倒平板易造成某些热敏感菌的死亡,而且采用稀释倒平板法也会使一些严格好氧菌因被固定在琼脂中间缺乏氧气而影响其生长,因此在微生物学研究中更常用的纯种分离方法是稀释涂布平板法。
④ 简述如何利用浇注平板法和涂布平板法分离微生物,这两种方法的适用范围分别是什么
浇注平板法和涂布平板法的一开始可能是被涂布物品稀释多少个稀释倍数,然后进行浇注,看菌落,涂布法好像在稀释度上可以进行一个涂布以后这个涂布棒上所带菌体已经量少了,所以再涂布另一个,可能不用太稀释也可以做到。但是很多菌体可能由于对培养基的亲和性比较好,所以在高浓的时候已经脱离涂布棒,可能有些微生物分离不到。(只是个人的观点)
⑤ 微生物的分离与纯化的常用方法有哪些
分离:
稀释倒平皿法
平板划线法
单细胞挑取法
利用选择培养基分离法
纯化:
1、若是你不知道你所要纯化的微生物的特征,最简单的不知道它的菌落特征和形态大小,那现根据你要分离菌的特性,找适合的初筛培养基,找到你要纯化的菌。如纤维素菌,你在培养基中加纤维素粉或CMC-Na作碳源,这样就可以筛选出分解纤维素的菌。然后再用下面的方法继续纯化。
2、若你知道目标菌的形态,可以直接挑混合菌划平板,直到长出当个菌落,并且在镜下没有杂菌即可;或者挑菌稀释涂布得到当个菌落也行。
⑥ 污水好氧生物处理的基本原理
污水好氧生物处理的原理是,生物反应器中的微生物以悬浮状态存在,在好氧条件下氧化、分解有机物和氨氮。常见的有好氧活性污泥法,该方法不仅能有效去除污水中的有机物,还能有效的进行生物脱氮除磷。
⑦ 简述如何利用浇注平板法和涂布平板法分离微生物,这两种方法的适用范围分别是什么
两种办法都是先要做好固体培养基的配制,之后灭菌后备用。
1、先将样品按10稀释法进行系列稀释,用的是无菌水即可。根据样品中微生物数目的多少确定用哪三个连续稀释度,一般先10的负6次方到10的负8次方。
2、涂布法,将灭菌的培养基冷却到摄氏50度左右时,倒入无菌的空平板,冷却凝固后备用;将稀释的样品取1毫升放于凝固的固体培养基表面,之后用无菌的玻璃涂棒分布均匀。
3、浇平板法:将1毫升稀释的样品放于空白的无菌培养皿,之后将冷却到45-50度之间的培养基倒入,轻摇混匀、凝固。
4、待完全凝固后倒置培养,即可获得单一菌落。
适用范围:
浇平板法适用于兼性微生物的培养,涂布法适用于好氧微生物的培养。最好是单细胞微生物,或有孢子或芽孢。
⑧ 好氧生物处理与厌氧生物处理的基本原理是什么
生物处理就是利用生物的光和作用或者呼吸作用,将有害的无机物质富集沉淀或者将有害的有机物利用呼吸作用或者化能合成作用将其分解