3种载体上生物膜的硝化性能_何洁

收稿日期:2002-03-21.

基金项目:辽宁省教育厅高校科研项目(99B06103G ).

作者简介:何　洁(1966-),讲师,硕士,从事养殖水环境研究.

3种载体上生物膜的硝化性能

何　洁,刘长发,张红霞

(大连水产学院养殖系,农业部海洋水产增养殖生态学重点开放实验室,辽宁大连116023)

摘　要:通过测定水中氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的含量变化研究了沙子、活性炭和沸石3种载体上生物膜的生长状况,比较不同载体上异养菌、亚硝化菌及硝化菌的性能。结果表明,附着于3种载体上生物膜的熟化过程相似,熟化时间相近。载体沙子、活性炭和沸石上附着生物膜的氨化作用速率(以N 计)分别为20.12g /(h ·m 3

)、34.49g /(h ·m 3)和42.90g /(h ·m 3),亚硝化作用速率(以N 计)分别为5.46g /(h ·m 3)、11.03g /(h ·m 3)和11.65g /(h ·m 3)。附着于载体沙子上生物膜的硝化作用速率(以N 计)为43.20g /(h ·m 3),而附着于活性炭和沸石上的生物膜的硝化作用随时间增加而趋于减缓。显然附着于载体沸石上生物膜的氨化作用和亚硝化作用性能好于活性炭和沙子。

关键词:3种载体;生物膜;氨化作用;亚硝化作用;硝化作用中图分类号:X714　文献标识码:A

文章编号:1005-8737(2003)01-065-04

生物膜法处理废水具有产生污泥少、抗冲击、负荷能力强、运行管理方便、动力消耗少等特点,在水产养殖用水处理上得到广泛应用[1-4]

。可用于循环

养殖系统废水处理的生物膜滤器种类较多,而结构简单、运行管理方便的生物膜滤器一般是淹没式滤器和滴滤器[5]。生物膜附着于载体表面,载体的材质、结构和比表面积不同时,生物膜性能亦各不相同。Lekang 等[5]使用一种轻质粘土复合体(LW A )(商品名Leca )作为载体使其生物膜的性能得到改善;王晋等[6]以经过波浪形定型处理的无纺布作为填料制作的新型固定生物膜反应器对氨去除率有了较大提高。山形阳一[7]利用悬浮载体生物膜反应器去除市政垃圾填埋渗滤液中的氨氮,取得了较好效果。本实验采用淹没式生物膜滤器研究相同条件下沙子、活性炭和沸石3种常用的载体上生物膜生长熟化情况,以及熟化后生物膜硝化作用性能,以期为水产养殖循环系统产生废水的处理提供工艺设计参数。

1　材料和方法1.1　实验装置

选取12个规格60cm ×24cm ×40c m 的水族箱盛水40L ,内装淹没式生物膜滤器(图1)。该装置由粗细2个聚乙烯塑料管组成(粗管直径5cm ,细管

直径3cm ),粗管内装载体,距管底3cm 左右由筛绢网托住,管底部周边锯成齿状,以保证水流畅通、均匀。细管固定在粗管上,顶部连1个三通,管内放有气石,以气提为动力使水循环流经载体。水族箱内放有气石,兼充气和混合水双重作用

。

图1　淹没式生物膜滤器示意图Fig .1The diagram of submerged biofilter

1.2　实验材料

1.2.1　菌种　取自辽河三角洲河蟹苗培育池底泥,经富集培养的氨化、亚硝化、硝化菌群。

1.2.2　载体　沙子,粒径约1.5m m ;活性炭,直径2～3m m ,长5～7mm ;沸石,粒径约1mm 。实验前3种载体经水洗、高温高压灭菌,干燥后装入实验装置。实验装置中所盛载体体积相同,均为4.91×

第10卷第1期2003年2月

中国水产科学

Journal of Fishery Sciences of China

Vol .10　No .1Feb .,　2003

10-4m3。

1.2.3　实验用水　大连市黑石礁海滨沙滤海水,盐度30,pH8.0～8.1。

1.2.4　实验用药　蛋白胨、丙烯基硫脲(ATU)、NH4Cl、KClO3、Na NO2、KNO3均为分析纯。

1.3　实验方法　

总氨态氮(TAN)、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮分别用萘氏试剂比色法、萘乙二胺分光光度法及镉柱还

原法测定。721型分光光度计测定吸光度。

1.3.1　生物膜的培养、熟化过程　在每个水族箱中分别接种500mL菌种液,加入36mg/L蛋白胨。实验温度(28±2)℃,水流速度为1.6L/min。每2天测定水族箱水中的TAN、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮含量。

1.3.2　生物膜氨化和硝化作用性能　生物膜熟化后,清洗水族箱并换水。然后于各水族箱中加入ATU10mg/L,以阻断亚硝化作用[8],1.5h后,加入36mg/L蛋白胨、30mg/L NaNO2。待混匀后取样测定各水族箱水中TAN、硝酸盐态氮的含量,每隔3h 取样测定1次。最后1次的取样时间间隔为9h。实验结束后,清洗水族箱并换水,向各水族箱中加入NH4Cl,充气循环,以恢复生物膜的亚硝化作用功能。

1.3.3　生物膜亚硝化作用性能　待生物膜功能恢复后,换水,并向各水族箱中加入KClO310mmol/L 阻断硝化作用[8]。1.5h后,加入NH4Cl30mg/L,立即取样测定各水族箱水中亚硝酸盐态氮的含量,并每隔3h取样测定1次。实验结束后,清洗水族箱并换水,向各水族箱中加入蛋白胨、NH4Cl、Na NO2,充气循环,以恢复生物膜的硝化作用功能。

1.4　计算方法

氨化、亚硝化及硝化作用的平均速率以单位载体体积单位时间的产物浓度增加量表示。

2　结果与讨论

2.1生物膜的熟化　

图2～4分别为3种载体上生物膜熟化过程中氨态氮、亚硝酸盐和硝酸盐含量的变化。

从图2～4可知,3种载体上生物膜熟化过程中3种形态氮含量变化趋势基本一致。这与山形阳一[7]和菊池弘太郎[9]报道的养殖水体中生物膜熟化过程类似。即因水中投放了蛋白胨,为氨化细菌生长繁殖提供了营养条件,有机物氧化产生的TAN积

累、含量升高。随着亚硝化细菌繁殖、生长,TAN含量下降、NO2--N上升,并在培养开始后第11～15天达最高值;此时硝化细菌也开始发挥作用,水中NO2--N含量下降、NO3--N含量上升,并且水中一直保持较低的TAN和NO2--N含量。从3种生物膜熟化时间看,在本实验条件下,生物膜在载体沙子、活性炭和沸石上的熟化时间相差无几,但因3种材质的载体表面积不同,不能认为3种载体上单位

图2　3种载体上氨化菌成熟曲线

Fig.2Maturation processes of ammonifiers on filter media

图3　3种载体上亚硝化菌成熟曲线

Fig.3M aturatio n nitroso bacteria on filter media

图4　3种载体上硝化菌成熟曲线

Fig.4Maturation nitrosobacteria of nitrobacteria o n filter media

66中国水产科学第10卷

面积载体上生物膜繁殖附着速度相同,但可以认为这3种载体均适合于硝化作用生物膜生长。从图2

～4中还可以看出,以沙子为载体的3种形态氮的浓度略低于活性炭和沸石,这可能是载体活性炭和沸石多孔,孔内生物膜微生物类群的硝化作用性能与孔外生物膜硝化作用性能可能存在差异。从而使整个载体上附着生物膜的硝化作用性能产生差异。

2.2　3种载体上生物膜性能的比较

在实验的前12h,沙子、活性炭和沸石3种载体上生物膜的氨化作用性能(TAN质量浓度ρ,mg/L)随时间t(3h)呈直线增强(见图5)。回归方程为:沙子,ρ=0.741t-0.194　(R2=0.986,n=5)

活性炭,ρ=1.270t-1.260　(R2=0.984,n=5)

沸石,ρ=1.581t-1.705　(R2=0.993,n=5)经计算,附着于沙子表面的氨化细菌氨化作用速率为20.12g/(h·m3),活性炭为34.49g/(h·m3),沸石为42.90g/(h·m3)。附着于活性炭和沸石的氨化菌的性能好于沙子。

在实验的前15h,附着于3种载体上生物膜的亚硝化作用性能(亚硝酸盐氮质量浓度ρ,mg/L)亦随时间t(3h)呈线性增强(见图6):

沙子,ρ=0.741t-0.194　(R2=0.996,n=6)

活性炭,ρ=0.406t-0.495　(R2=0.987,n= 6)

沸石,ρ=0.492t-0.451　(R2=0.992,n=6)

经计算,附着于沙子上的生物膜的亚硝化作用速率为5.46g/(h·m3),活性炭上的为11.03g/(h·m3),沸石上的为11.65g/(h·m3)。与氨化作用一样,附着于活性炭和沸石上的生物膜的亚硝化性能好于沙子。

在实验前12h,只有以沙子为载体生物膜的硝化作用性能(硝酸盐氮质量浓度ρ,mg/L)随时间t (3h)呈线性增强(见图7),回归方程为:

ρ=1.591t-0.469　(R2=0.992,n=5)经计算,硝化作用速率为43.20g/(h·m3)。而附着于活性炭和沸石上的生物膜的硝化作用则不能观测到随时间呈线性增加,而是随着时间的增加,硝化作用趋于减缓。这可能是因为载体活性炭和沸石内部存在孔隙,有可能造成局部缺氧环境,有利于发生反硝化作用,硝酸盐含量不能随时间线性增加。比较沙子、活性炭和沸石3种载体上生物膜的氨化作用、亚硝化作用及硝化作用性能,可以发现沸石略

强于活性炭,但均明显好于沙子。研究表明,基质的

图5　3种载体上生物膜氨化作用性能比较

Fig.5Am monification performances of biofilm on filter media

图6　3种载体上生物膜亚硝化性能作用比较

Fig.6Nitrosification perform ances of biofilm of filter media

图7　3种载体上生物膜硝化作用性能的比较Fig.7Nitrification performances of biofilm on filter media

粗糙度是生物膜形成的最主要影响因素之一[10]。沙子表面光滑,生物膜不易附着。而沸石和活性炭表面粗糙,易于附着生物膜,并且沸石和活性炭内部有孔隙,与沙子相比,比表面积可能大得多,附着于表面的氨化菌和硝化菌数量可能较多,所以氨化作

第1期何洁等:3种载体上生物膜的硝化性能

用、亚硝化作用和硝化作用更强。

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Nitrification performances of biofilm on three types of filter media

HE Jie,LIU Chang-fa,ZHANG Hong-xia

(Department of Aquaculture,Dalian Fisheries College,Dalian116023,China)

A bstract:Three materials(sand,activated carbon granule and zeolite)were used to be the filtermedia to purify aquaculture water.By testing the concentration changes of NH4+-N,NO2--N andNO3--N in water the perfor mances of the three materials were determined that the biofilms adhering to the three materials had the similar maturation process and maturation time,and the ammonification rates of the biofilms on the three media were20.12,34.49and42.90g/(h·m3)(onN basis),respec-tively,and the nitrozation rates were(on N basis)5.46,11.03and11.65g/(h·m3).The results show that the perfor-mances of zeolite are the best in terms of a mmonification and nitrozation among the three materials.

Key words:filter media;biofilm;am monification;nitrozation;nitrification

中国水产科学研究院首席科学家简介

杨　健,男,1964年11月出生,博士,生态环境专家。现工作单位为中国科学院水生生物研究所。长期从事珍稀动物白暨豚、江豚的保护生物学及行为生态学研究,鲸类动物微量元素环境毒理学和营养化学的研究。曾负责国家自然科学基金项目1项,其他项目3项;是1项国家自然科学基金重点项目和1项中国科学院“九五”重大项目(A)的主要参加者及生态工作负责人之一。在国内外学术论著或期刊上发表论文25篇(包括4篇SCI刊源杂志论文)。

68中国水产科学第10卷

生物膜的应用(精选.)

生物膜组成细胞膜组成似可分为1膜的骨架 ( 主要是脂质)o期在骨架上的物质 ( 蛋白质等)。其化学成分一般由类脂 (磷脂、胆固醇)、蛋白质、糖类(糖蛋白、糖脂)、少量的核酸、无机离子以及水分所组成。而类脂和蛋白质则是组成细胞膜的主要成分。膜结构体系的基本作用是为细胞提供保护。质膜将整个细胞的生命活动保护起来，并进行选择性的物质交换；核膜将遗传物质保护起来，使细胞核的活动更加有效；线粒体和叶绿体的膜将细胞的能量发生同其它的生化反应隔离开来，更好地进行能量转换。膜结构体系为细胞提供较多的质膜表面，使细胞内部结构区室化。由于大多数酶定位在膜上，大多数生化反应也是在膜表面进行的，膜表面积的扩大和区室化使这些反应有了相应的隔离，效率更高。另外，膜结构体系为细胞内的物质运输提供了特殊的运输通道，保证了各种功能蛋白及时准确地到位而又互不干扰。例如溶酶体的酶合成之后不仅立即被保护起来，而且一直处于监护之下被运送到溶酶体小泡。细胞生物膜系统是指由细胞膜、细胞核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等有膜围绕而成的细胞器，在结构和功能上是紧密联系的统一整体，由于细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围绕而成的细胞器都涉及到细胞膜或细胞器膜，所以通常称此系统为生物膜系统。细胞的生物膜系统在细胞的生命活动中起着极其重要的作用。此外，研究细胞生物膜系统在医学和生产过程中都有很广阔的前景。生物膜结构如今所认知的生物膜结构为流体镶嵌模型。在提出后又有多次补充，它们都是以流动镶嵌模型为前提。如晶格镶嵌模型强调了膜蛋白分子对磷脂分子流动性的限制作用，认为内在蛋白周围结合的磷脂分子为界面脂，界面脂只能随内在蛋白运动，并与内在蛋白构成晶格；板块模型则认为在流动的脂双层中存在着结构和性质不同，但有序又可独立移动的镶嵌板块，板块内不同组分的相互作用以及不同板块间的相互作用，使生物膜具有复杂的生物学功能。膜蛋白和膜脂结构研究的最新进展主要是以下几个方面：（１）膜蛋白三维结构研究。膜蛋白可分为外周蛋白和内在蛋白，后者占整个膜蛋白的７０％～８０％，它们部分或全部嵌入膜内，还有的是跨膜分布，如受体、离子通道、离子泵以及各种膜酶等等。第一个水溶性蛋白质———肌红蛋白的三维结构的解析是由英国人Ｋｅｎｄｒｅｗ于１９５７年用Ｘ射线衍射法完成的，他因此获得了诺贝尔奖。迄今蛋白质解析出具有原子分辨率的三维结构已达２００００个左右。（２）膜脂结构研究进展。膜脂主要包括甘油脂（即磷脂）、鞘脂类以及胆固醇。对于甘油脂研究较多，它们不仅是生物膜结构的骨架，其中有些成员还参与了信号转导的过程。生物膜作用细胞膜主要功能有（1）分隔、形成细胞和细胞器，为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境，膜的面积大大增加，提高了发生在膜上的生物功能；（2）屏障作用，膜两侧的水溶性物质不能自由通过；（3）选择性物质运输，伴随着能量的传递；（4）生物功能：激素作用、酶促反应、细胞识别、电子传递等。（5）识别和传递信息功能（主要依靠糖蛋白）（6）物质转运功能：细胞与周围环境之间的物质交换，是通过细胞膜的转运功能实现的不同的生物膜有不同的功能。细胞膜和物质的选择性通透、细胞对外界信号的识别作用、免疫作用等密切相关；神经细胞膜与肌细胞膜是高度分化的可兴奋膜，起着电兴奋、化学兴奋的产生和传递作用；叶绿体内的类囊体薄膜与光合细菌膜、嗜盐菌的紫膜起着将光能转换为化学能的作用，而线粒体内膜与呼吸细菌膜则能将氧化还原过程中释放出的能量用于合成三磷酸腺苷；内质网膜是膜蛋白、分泌蛋白等蛋白质及脂质的生物合成场所。因此，生物膜在活细胞的物质、能量及信息的形成、转换和传递等生命活动过程中，是必不可少的结构。细胞膜的应用２．脂质体的发展和应用１９６５年，英国学者Ｂａｎｇｈａｍ将磷脂分散在水中，然后

硝化与反硝化池

■K硝化池反硝化池主要是去除废水中的氨氮，同时降解废水中其他的污染物质。反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N）或一氧化二氮（NO）的过程。微生物和植物吸收利用硝酸盐有两种完全不同的用途，一是利用其中的氮作为氮源，称为同化性硝酸还原作用：NO —NH+f有机态氮。许多细菌、放线菌和霉菌能利用硝酸盐做为氮素营养。另一用途是利用N02和NO 为呼吸作用的最终电子受体，把硝酸还原成氮（2）,称为反硝化作用或脱氮作用：NO —NO-NT。能进行反硝化作用的只有少数细菌，这个生理群称为反硝化菌。大部分反硝化细菌是异养菌，例如脱氮小球菌、反硝化假单胞菌等，它们以有机物为氮源和能源，进行无氧呼吸，其生化过程可用下式表示： GH2Q+12NO—6HO+6C312NO+能量 CHCOOH+8N e6H2O+1OC04N+8OF+ 能量少数反硝化细菌为自养菌，如脱氮硫杆菌，它们氧化硫或硝酸盐获得能量，同化二氧化碳，以硝酸盐为呼吸作用的最终电子受体。可进行以下反应： 5S+6KNO2HX 3N2+K2SO+4KHSO ■硝化池这里的硝化主要是指生化处理工艺段的好养段，将氨氮氧化成亚硝酸氮或者硝态氮的过程。由于污水氨氮较高。该反应历程为：亚硝化反应］' （2-6）硝化反 N~O2~-h-02 (2-7)

总反应亚硝酸菌有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属。硝酸菌有硝酸杆菌属、硝酸球菌属。亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌。发生硝化反应时细菌分别从氧化NH -N 和NO 「-N 的过程中获得能量，碳源来自无机碳化合物，如 CO 3 一、HCO 、CO 等。假定细胞的组成为 GH 7NO ，则硝化菌合成的化学计量关系可表示为：亚硝化反 15CQ TlONO/ +3C 5H ?NO a +22H + +4巴0 硝化反 + NH. +10NO ； T + (2-10) 工艺中采用了两段硝化工艺设施。最大限度上降低生化手段降低氨氮的浓度, 同时减少其他污染物的浓度。同时废水中的其他污染物质在两段反硝化 +硝化的过程中得到有效降解。血 3 +202——NO,+ 屮 + (2-8) (2-9)

微生物物质循环中作用

生态系统的物质循环带有全球性，又叫生物地球化学循环，是指生物圈中的各种化学元素，经生物化学作用在生物圈中的转化和运动，是推动地球向更有利于生物生存繁衍方向演化的巨大动力，是地球化学循环的重要组成部分。地球上的大部分元素都以不同的循环速度参与生物地球化学循环。高中生物讲述的物质循环有c、N、s的循环，受两个主要生物过程控制，一是光合生物对无机营养物的同化，二是后来进行的异养生物的矿化。微生物在有机物的矿化中起决定性作用，地球上有机物的矿化9O％都是由细菌和真菌完成的。一、C循环中微生物的作用在组成生物体的大量元素中，c是最基本的元素，接近生命有机体干物质重量的50％，碳循环是最重要的物质循环，也是生物圈总循环的基础。大气中C元素以CO2形式存在。在C的循环过程中，初级生产者把CO2转化为有机碳，初级生产者主要是绿色植物，还包括很多自养微生物，例如硝化细菌、光合菌等。有机碳被异养消费者利用，并进一步进行循环，部分有机化合物经呼吸作用被转化为CO2，初级生产者和其他营养级的生物残体最终被分解者分解而转化成CO2。分解者包括一些体型较大的蚯蚓、蜣螂等异养宏体动物和微生物参与，但微生物的作用最重要，在有0的情况下，宏体生物和微生物都能分解简单的有机物和生物多聚物(淀粉、果胶、蛋白质等)，但微生物是唯一在厌氧条件下进行有机物分解的生物，微生物能使非常丰富的生物多聚物得到分解，腐殖质、蜡和许多人造化合物只有微生物才能分解。二、N循环中微生物的作用及比较氮是植物肥料三要素之一，它在植物营养中占有极其重要的地位，作物产量的高低首要的因素是氮素的供应，空气中氮素的含量高达79％左右，但植物不能利用空气中游离的氮。植物的氮素来源于土壤，土壤可通过两种途径获得氮，一种是含氮肥料的施用，另一种是生物固氮，且以生物固氮为主。能固氮的生物是一些原核生物，例如共生的根瘤菌、自生的圆褐固氮菌，将空气中的氮还原成氨(NH，)，植物能直接吸收少量的NH，但NH不能在植物体内积累，因为氨的浓度过高对植物有毒害作用，所以NH要转化为铵态氮(NH4+)或在硝化细菌作用下转化为硝态氮(NO，

质粒的分子生物学与质粒载体

第三章质粒的分子生物学与质粒载体一、填空题 1．基因工程中有3种主要类型的载体：——-------、------------一、-----------. 2.由于不同构型的DNA插入EB的量不同，它们在琼脂糖凝胶电泳中的迁移率也不同，SC DNA的泳动速度—----------—，OC DNA泳动速度—---------—，L DNA居中，通过凝胶电泳和EB染色的方法可将不同构型的DNA分别开来。 3.质粒的复制像染色体的复制一样，是从特定的起始点区开始的。然而，质粒的复制可以是—---—向的、或是—----—向的。在杂种质粒中，每个复制子的起点都可以有效地加以使用。但是在正常条件下只有一个起点可能居支配地位。并认为：当某些具有低拷贝数的严紧型质粒与松弛性质粒融合后，在正常情况下—------—的复制起点可能被苯闭。 4.就克隆一个基因(DNA片段)来说，最简单的质粒载体也必需包括三个部分：—-----—、—---------—、—----------------—。另外，一个理想的质粒载体必须具有低分子量。 5.如果两个质粒不能稳定地共存于同一个寄主细胞中，则属于—---------—群，这是因为它们的——————————所致。 6.质粒拷贝数是指细胞中—------------------------—。 7.复制子由三部分组成：(1)—-----------------—---(2)——-----------————(3)—--------------—。 8.酵母的2μm质粒有------------，可以配对形成哑铃结构。 9.一个带有质粒的细菌在有EB的培养液中培养一段时间后，一部分细胞中已测不出质粒，这种现象叫----------------。 10.pBR322是一种改造型的质粒，它的复制子来源于----——，它的四环素抗性基因来自于—-----------—，它的氨苄青霉素抗性基因来自于—---------—。 11.质粒的消失同染色体基因的突变是不同的，前者不能恢复，后者可以通过—------—恢复该基因的性状。 12.ColEl质粒复制的起始需要三种酶，即—-----------—、一------------和一------。 13．YAC的最大容载能力是—-----------—，BAC载体的最大容载能力是—---------—。 14．pSCl01是一种---------——复制的质粒。 15．把那些没有可检测表型的质粒称为—--------------—。 16．转座子主要由下列部分组成：(1)—-----————————(2)---------------—— (3)—----------------—。

生物膜法的基本原理

第一节生物膜法的基本原理生物膜法又称固定膜法，是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术；是土壤自净过程的人工化和强化；与活性污泥法一样，生物膜法主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物，同时对废水中的氨氮还具有一定的硝化能力；主要的生物膜法有：① 生物滤池：其中又可分为普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等；② 生物转盘；③ 生物接触氧化法；④ 好氧生物流化床等。一、生物膜的结构 1、生物膜的形成生物膜的形成必须具有以下几个前提条件：① 起支撑作用、供微生物附着生长的载体物质：在生物滤池中称为滤料；在接触氧化工艺中成为填料；在好氧生物流化床中成为载体；② 供微生物生长所需的营养物质，即废水中的有机物、N、P以及其它营养物质；③ 作为接种的微生物。 (1) 生物膜的形成：含有营养物质和接种微生物的污水在填料的表面流动，一定时间后，微生物会附着在填料表面而增殖和生长，形成一层薄的生物膜。 (2) 生物膜的成熟：在生物膜上由细菌及其它各种微生物组成的生态系统以及生物膜对有机物的降解功能都达到了平衡和稳定。生物膜从开始形成到成熟，一般需要30天左右(城市污水，20°C) 2、生物膜的结构生物膜的基本结构如图1所示。图1 生物膜结构示意图 (1) 生物膜的性质：

① 高度亲水，存在着附着水层； ② 微生物高度密集：各种细菌以及微型动物，这些微生物起着主要去除废水中的有机污染物的作用，形成了有机污染物——细菌——原生动物(后生动物)的食物链。 (2) 生物膜降解有机物的过程： 3、生物膜的更新与脱落 (1) 厌氧膜的出现： ① 生物膜厚度不断增加，氧气不能透入的内部深处将转变为厌氧状态；② 成熟的生物膜一般都由厌氧膜和好氧膜组成；③ 好氧膜是有机物降解的主要场所，一般厚度为2mm。 (2) 厌氧膜的加厚： ① 厌氧的代谢产物增多，导致厌氧膜与好氧膜之间的平衡被破坏；② 气态产物的不断逸出，减弱了生物膜在填料上的附着能力；③ 成为老化生物膜，其净化功能较差，且易于脱落。 (3) 生物膜的更新： ① 老化膜脱落，新生生物膜又会生长起来；② 新生生物膜的净化功能较强。 (4) 生物膜法的运行原则： ① 减缓生物膜的老化进程；② 控制厌氧膜的厚度；③ 加快好氧膜的更新； ④ 尽量控制使生物膜不集中脱落。二、生物膜处理工艺的特点 1、微生物方面的特征 (1) 微生物种类多样化： ① 相对安静稳定环境；② SRT相对较长；③ 丝状菌也可以大量生长，无污泥膨胀之虞；④ 线虫类、轮虫类等微型动物出现的频率较高；⑤ 藻类、甚至昆虫类也会出现；⑥ 生物膜上的生物：类型广泛、种属繁多、食物链长且复杂。表1 生物膜和活性污泥中出现的微生物在类型、种属和数量的比较微生物种类活性污泥生物膜法微生物种类活性污泥法生物膜法细菌 ++++ ++++ 轮虫 + +++ 真菌 ++ +++ 线虫 + ++ 藻类 - ++ 寡毛虫 - ++ 鞭毛虫 ++ +++ 其它后生动物 - + 肉足虫 ++ +++ 昆虫类 - ++ 纤毛虫 ++++ ++++ (2) 生物膜上微生物的食物链较长： ① 动物性营养者所占比例较大，微型动物的存活率较高；② 食物链长；③

生物膜法的主要形式

一.曝气生物滤池曝气生物滤池,简称BAF,就是80年代末在欧美发展起来的一种新型生物膜法污水处理工艺,于90年代初得到较大发展,最大规模达几十万吨每天,并发展为可以脱氮除磷。该工艺具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷、去除AOX(有害物质)的作用。曝气生物滤池就是集生物氧化与截留悬浮固体一体的新工艺。曝气生物滤池工艺特点 ①一次性投资比传统方法低1/4;②占用面积为常规工艺的1/10~1/5,运行费低1/5;③进水要求悬浮物50~60mg/L,最好与一级强化处理相结合,如采用水解酸化池;④填料多为页岩陶粒,直径5mm,层高1、5~2m;⑤水往下、气往上的逆向流可不设二沉池。曝气生物滤池与普通活性污泥法相比,具有有机负荷高、占地面

积小(就是普通活性污泥法的1/3)、投资少(节约30%)、不会产生污泥膨胀、氧传输效率高、出水水质好等优点,但它对进水SS要求较严(一般要求SS≤100mg/L,最好SS≤60mg/L),因此对进水需要进行预处理。同时,它的反冲洗水量、水头损失都较大。曝气生物滤池作为集生物氧化与截留悬浮固体于一体,节省了后续沉淀池(二沉池),具有容积负荷、水力负荷大,水力停留时间短,所需基建投资少,出水水质好:运行能耗低,运行费用少的特点。应用范围曝气生物滤池的应用范围较为广泛,其在水深度处理、微污染源水处理、难降解有机物处理、低温污水的硝化、低温微污染水处理中都有很好的、甚至不可替代的功能。运行要求预处理为了使曝气生物滤池能有较长的运行周期,减少反冲次数降低能耗,运用BAF 的工艺都需对进水进行预处理,否则原水中的大量杂质与SS 将进入曝气滤池,将会堵塞曝气、布水系统,给系统的运行带来严重的后果。尤其就是滤池用于二级处理时,往往需投加药剂才能达到这一要求,药剂的使用不仅增加了运行费用,部分药剂还将降低碱度,进而影响硝化,这就是运用BAF 工艺时需要考虑的问题。

微生物脱氮原理

简介：介绍了生物脱氮基本原理及影响因素，为环境工作者掌握生物脱氮。废水中存在着有机氮、氨氮、硝态氮等形式的氮，而其中以氨氮和有机氮为主要形式。在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成氨氮，而后经硝化过程转化变为NO3-N和NO2-N，最后通过反硝化作用使硝态氮转化成氮气，而逸入大气。由此可见，进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快。在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。关键字：生物脱氮基本原理影响因素废水中存在着有机氮、氨氮、硝态氮等形式的氮，而其中以氨氮和有机氮为主要形式。在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成氨氮，而后经硝化过程转化变为NO3-N和NO2-N，最后通过反硝化作用使硝态氮转化成氮气，而逸入大气。由此可见，进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快。在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 1 氨化作用 1.1 概念氨化作用是指将有机氮化合物转化为氨态氮的过程，也称为矿化作用。 1.2 细菌参与氨化作用的细菌成为氨化细菌。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。 1.3 降解方式（分好氧和厌氧）在好氧条件下，主要有两种降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脱氨。例如氨基酸生成酮酸和氨： [2-1] 丙氨酸亚氨基丙酸法丙酮酸另一是某些好氧菌，在水解酶的催化作用下能水解脱氮反应。例如尿素能被许多细菌水解产生氨，分解尿素的细菌有尿八联球菌和尿素芽孢杆菌等，它们式好氧菌，其反应式如下： [2-2]

电子版-生物膜动力学的研究现状与展望

生物膜动力学的研究现状与展望 1 引言生物膜法作为一种高效的废水处理方法，已经在工业界获得了广泛应用。生物膜废水处理系统的性能在很大程度上取决于生物膜的形成及其动力学过程。最近三十年来，各国学者围绕生物膜的形成、发展、结构以及动力学特性等从数学模型、数值模拟和实验研究等方面进行了大量的研究，取得了许多重要进展，为生物膜反应器的设计提供了理论和实验支持，有力地推动了生物膜废水处理工艺的发展。 2 生物膜动力学模型的研究进展动力学数学模型一直被作为模拟生物膜中微生物动力学行为和生物膜微观结构的一种有力工具，也是将生物膜内微观现象和大规模工艺运行的宏观指标联系起来的关键工具【1】。迄今为止，生物膜动力学数学模型的使用仍在研究领域占主导地位。科研工作者对生物膜形成、构成、结构及功能的兴趣，极大地推动了生物膜动力学数学模型的发展。自20世纪70年代反应-扩散动力学模型提出以来，描述生物膜动力学的模型先后又有Capdeville 增长动力学体系、元胞自动机模型和复合生物膜模型，分别介绍如下： 2.1 反应-扩散动力学模型【2，3】反应-扩散动力学模型是描述生物膜动力学的最基本的模型。几乎所有的生物膜数学模型都假定生物膜内电子供体、电子受体和所有的营养物质只通过扩散作用传递给微生物(内部传质)，而忽略了这些物质从液相主体到生物膜的传递过程(外部传质)。反应-扩散模型将生物膜假设为规则连续介质的稳态膜(包含单一物种)，仅考虑一维(1D)物质传输和生化转化作用。生物膜被理想化成具有恒定厚度(f L )和统一细胞密度(f X )的薄膜。从液相主体到生物膜的基质通量是由生物膜内部的微生物活性产生。微生物增长用Monod 方程表示；基质消耗速率(ut r )假定正比于微生物生长速率；基质通量仅用扩散表示。生物膜外部传质限制被认为出现在位于生物膜和液相主体交界面处具有恒定厚度(f L )的边界层中。传质通量采用菲克定律(Fick Law)描述，但其中的扩散系数用有效扩散系数替代：S S e dS J D dx =。这种理想化生物膜的数学模型可以用如下微分方程来表示22?.s S S e f S S S d S q S D X t dx K S ?=-?+，0f x L ≤≤（1）边界条件为0x =时0S dS dx =（2）f x L =时()S S S e L Sb S dS J D k S S dx ==-（3）基质利用和扩散由方程(1)描述，边界条件采用式(2)和(3)描述。由于附着表面不可穿透，故此处的通量和基质梯度为零(见式（2))。在生物膜和液相主体交界面处的基质浓度(s S )由质量守恒式确定。即，通过边界层的基质通量必定等于进入生物膜的基质通量(见式（3))。这个理想化的数学模型可以利用有限差分法近似求解。当生物膜处于稳态时，系统可以使用有效因子法和伪解析法求解。关于有效因子法和伪解析法的详细介绍可以参考文献【2，3】。生物膜反应-扩散理论自20世纪70年代提出后，经过各国学者的大量研究工作而得到完善，并得到了广泛接受和承认。然而，最近十几年来，许多新的实验研究和发现表明，反应．扩散模型的许多假设是过于理想化的，模型的更为合理化是将来研究的重点【4】。 2.2 Capdeville 生物膜增长动力学模型【4，5】 20世纪90年代初，法国CapdeviUe 教授所领导的实验室提出生物膜反应器活性物质和非

比较不同的粒状固体作为生物膜载体

比较不同的粒状固体作为生物膜载体 Szilvia Tarjányi-Szikora a, József Oláh a, Magdolna Makóa, Gy?rgy Palkóa, Katalin Barkács b,?, Gyula Záray b 布达佩斯污水厂有限公司，AsztalosS·U4，H-1087布达佩斯，匈牙利合作研究罗兰大学中心环境科学，Pázmány Péter sétány/A，H-1117布达佩斯，匈牙利文章历史：收录至2011年12月20日在修订后的表格2012年3月28日收到接受2012年5月25日可在线2012年6月6日关键词：好氧污水处理生物膜支架脱氢酶活性脱氮除磷摘要：检测城市污水中生长在三个不同的载体（Biolite?，Perl的?和沸石）的生物膜，其生化特性如脱氢酶活性（DHA）并对脱氮除磷效率进行了研究。人工载体Biolite?和Perl?从陶瓷和玻璃废弃物中产生，分别对载体的物理化学性质，如比表面积，组合物，亚甲基蓝和蛋白质的吸附能力进行了测定。根据DHA的值，确定每个载体有两种不同的定植时期。在第一个45天，DHA 的值分别为0.1和0.9毫克TPF/克干燥载体，并与化学氧气一起变化需求和入流的废水的总凯氏氮比。在此期间，对生物膜Biolite?拥有比那些生长在Perl?和沸石更强的脱氢酶的活性。第45天之后，所述DHA的值增加，分别为约3倍以上的每个载体上。在这两个时期的定植，在人工载体上生长的生物膜的DHA 值比沸石的高。在市政污水处理实验比较生物膜载体和活性污泥总有机碳总量（TOC）总氮（TN），总磷（TP）的去除率。生长在人工载体生物膜的情况下更有效的去除营养物。Perl?载体上的生物膜很成功地去除有机物的。由于活性硝化过程活性污泥有最高的总碳和NH4+-N去除率，而比起活性污泥法，生物膜有更有效的总氮和总磷去除率。由于氧扩散进入生物膜层被限制为约40微米，在一些研究，可以同时发生氧和厌氧转化过程，这意味着反硝化和硝化可以存在于同一时间，与此同时在情况下的活性污泥的需氧转化过程是主要的。之间的生物膜载体上的DHA 和TN去除数据表明在废水处理技术中人工载体是比天然沸石更有前途。 ? 2012爱思唯尔B.V.保留所有权利。

硝化与反硝化去除氨氮的原理

硝化与反硝化去除氨氮的原理 Prepared on 22 November 2020

硝化与反硝化去除氨氮操作一、硝化与反硝化的作用机理： 1、硝化细菌包括亚硝化菌和硝化菌，亚硝化菌将废水中的NH3转化为亚硝酸盐，硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐，称为硝化作用。硝化作用必须通过这两类菌的共同作用才能完成。 2、反硝化菌将硝酸盐转化为N2、NO、N2O，称为反硝化作用。 3、硝化细菌必须在好氧条件下作用。 4、反硝化菌必须在无氧或缺氧的条件下进行。二、作用方程式：硝化反应： 2NH3＋3O2――（亚硝化菌）――2HNO2＋2H2O＋能量（氨的氧化） 2HNO2＋O2――（硝化菌）――2HNO3＋能量（亚硝酸的氧化）反硝化反应： NO3— +CH3OH —— N2 + CO2+H2O+ OH—（以甲醇作为C源）三、操作： 1、将购买的硝化菌投加到曝气池5、6#，亚硝化菌投加到曝气池1、 2、 3、4#，反硝化菌投加到厌氧池。 2、控制指标：生物硝化 ①PH值：控制在— ②温度：25—30℃ ③溶氧：2—4mg/L

④污泥停留时间：必须大于硝化菌的最小世代时间，一般应大于2小时生物反硝化： ①PH值：控制在— ②温度：25—30℃ ③溶氧：L ⑤机碳源：BOD5/TN＞（3—5）过低需补加碳源

生物脱氮机理污水生物脱氮的基本原理就是在将有机氮转化为氨态氮的基础上，先利用好氧段经硝化作用，由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用，将氨氮通过硝化作用转化为亚硝态氮、硝态氮，即，将转化为和。在缺氧条件下通过反硝化作用将硝氮转化为氮气，即，将（经反亚硝化）和（经反硝化）还原为氮气，溢出水面释放到大气，参与自然界氮的循环。水中含氮物质大量减少，降低出水的潜在危险性，达到从废水中脱氮的目的。 ○1硝化——短程硝化：硝化——全程硝化（亚硝化+硝化）： ○2反硝化——反硝化脱氮：反硝化——厌氧氨氧化脱氮：反硝化——厌氧氨反硫化脱氮：废水中氮的去除还包括靠微生物的同化作用将氮转化为细胞原生质成分。主要过程如下：氨化作用是有机氮在氨化菌的作用下转化为氨氮。硝化作用是在硝化菌的作用下进一步转化为硝酸盐氮。其中亚硝酸菌和硝酸菌为好氧自养菌，以无机碳化合物为碳源，从或的氧化反应中获取能量。其中硝化的最佳温度在纯培养中为25-35℃，在土壤中为30-40℃，最佳pH值偏碱性。反硝化作用是反硝化菌（大多数是异养型兼性厌氧菌， DO

生物载体的应用现状与发展综述

生物载体的应用现状与发展姓名：朱泽敏学号：02130111 专业：市政工程摘要：生物载体填料在生物膜工艺中起着关键作用，近年来，国内外学者对生物载体填料从多方面做了深入的研究开发工作并取得了相应的成果。本文结合近年来国内外学者的研究成果概述了生物载体填料的应用现状，并就其发展方向给出一些见解。关键词：生物膜技术；生物载体；活性炭；海绵铁；多孔陶瓷前言目前最常用的污水的生物处理方法是活性污泥法和生物膜法。活性污泥法与1914年在英国曼彻斯特建成试验场开创以来，已有将近90年的历史，它是污水生物处理领域内使用最早、最为成熟的工艺。但是活性污泥工艺在使用过程中存在诸多问题，如：占地面积大、剩余污泥量大、脱氮效果差、管理费用高、易发生污泥膨胀和污泥流失等。而生物膜法有机负荷较高，接触停留时间短，减少占地面积，节省投资。此外，运行管理时没有污泥膨胀和污泥回流问题，且耐冲击负荷。因此在我国受到了广泛重视。生物载体填料是生物膜处理工艺的的关键，它直接影响生物反应的处理效果，而且，填料的费用在生物反应处理系统的建设投资中也占较大的比重，所以，填料的选择决定了污水的处理效果及工程的运行管理等问题。一、生物载体的概念和历史概况为生物膜提供附着生长固定表面的材料成为生物载体（或填料）。

在生物膜法的发展和性能特征方面生物载体有着重要影响。最早采用的生物膜法构筑物是以碎石为填料的滴滤池，碎石的比表面积小，能够为微生物附着生长的表面积小，因而滴滤池的负荷也不大，导致其占地面积较大，加之废水以喷洒方式在滴滤池表面布水，卫生状况也不好。所以，在20世纪50年代以前，生物膜法一直未被重视。随着塑料工业的发展以及塑料填料被引入生物膜处理系统，生物膜法得到了进一步的发展。早在十九世纪二、三十年代，英国就有人以碎石、卵石为填料建造生物滤池来处理生活污水。十九世纪末和本世纪初，韦林(Waring ),迪特(Ditter)等人先后以碎石、炉渣为填料进行了生物接触氧化法的试验。其后德国的韦加得(Weigand)以烧结渣为填料发明了旋转生物接触器。本世纪二十年代，德国的贝奇(Bach)和美国的布斯维尔(Buswell)又对生物接触氧化法进行了应用化试验。布斯维尔等人在1929年以栅网胶合板为生物载体填料，在容积为7.72m3，进水BOD浓度为112.0mg/L，日平均处理水量为74 m3的条件下进行试验，结果BOD 出水浓度为69.5mg/L，去除率为41.4%。当时，美国和德国若干地方都采用以碎石、卵石、焦炭、软木塞、木片、木板、波形铝板等为填料的生物接触氧化法处理废水，BOD去除率最高为69%，低的只有28%，效果不太理想。1951年，德国化学工程师舒尔兹应用气体洗涤塔原理，以炉渣、瓷环等为填料，创立了塔式生物滤池。1954年前后，美国学者应用基本的化学工程原理(物料平衡和一级反应动力学)建立了生物载体填料的数学模型以解释污水的净化过程。生物滤池的

对生物膜载体相关问题的研究

对生物膜载体相关问题的研究崔炜杨爽（中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州 221008）摘要：生物膜法作为一种水处理方法已得到广泛的应用，而生物膜的产生和生长离不开载体材料的使用。本文就生物膜载体的类型和表面性能对微生物附着的影响因素进行了介绍，分析了不同载体的硝化作用，并简单介绍了一种新型的生物膜载体。关键词：生物膜载体表面性能硝化 1.概述近十余年来，生物膜法已广泛应用于城市污水和工业废水的二级生物处理中，并与其他方法结合形成新型的复合处理工艺。与活性污泥法相比，生物膜法具有以下优点：生物膜体积小、微生物量高、水力停留时间较短、生物相相对稳定、对毒物和冲击负荷抵抗性强、处理效果高等。对污水起生物降解作用的主要是生物膜，而生物膜的产生和生长离不开载体材料的使用。载体在废水处理中有很重要的作用，如表1所示。在生物膜法中应用的载体应满足如下条件：①易流化，但不易流失；②易成膜，但无毒害作用；③能提供大的比表面积，以增加生物附着量；④价格低廉，容易取材。表1 载体在废水处理中的作用[1] 载体材料载体作用支持作用吸附作用化学作用砂、塑料、玻璃等 + - - 粉末活性炭、树脂等 + + - 云石、黏土、氢氧化铁等 + + + 2.生物膜载体的类型载体通常指的是细胞及酶固定过程中所需要的介质。目前，在废水生物处理中所应用的生物膜载体，从根本上可分为两大类，即无机类载体和有机类载体。 2.1无机类载体在当今生物膜技术发展中常用的无机类载体有砂子、碳酸盐类、各种玻璃材料、沸石类、陶瓷材料、炭纤维、矿渣、活性炭、金属等。部分无机类载体的特性见表2。大部分无机类载体具有机械强度较高、化学性质较稳定、比表面积较大的特点，从最早使用的砂石到现在被广泛使用的活性炭等载体，都在生物膜技术的发展过程中起到了不可估量的作用，应用于不同类型的反应器，见表3[2]。通常情况下，微生物以附着的形式固定在载体表面从而形成生物膜，但是在特殊情况下，有一些微生物是以包裹附着的形式实现固定化的，如高效厌氧反应器UASB、EGSB、ABR、IC等，它们通过投加小粒径颗粒载体或利用废水中某些金属离子作为核心进行颗粒化污泥的培养。这是因为小粒径颗粒载体与废水之间有最大的接触，为微生物的附着生长提供了较大的比表面积，不但可以使附着生物量维持很高的浓度，而且相对疏散；同时可以在启动后很短时间内达到与用大粒径颗粒做载体同样的处理效果。但是，无机类载体也有其自身的缺点，如密度较大，不适宜做流态化运动，使其在悬浮生物膜反应器工艺中的应用受到限制。表2 部分无机载体的特性载体材料石英砂无烟煤焦炭颗粒活性炭炉渣粒径（mm） 0.25～0.5 0.5～1.2 0.25～3.0 0.96～2.14 0.315～0.63 比重（g/cm3） 2.50 1.67 1.38 1.50 1.6 无机类载体从最早的发现应用到现在的广泛应用，国内外的许多研究者对其进行了深入的研究。国外在这方面研究的比较早，70年代以后，研究者向复合式活性污泥-生物膜反应器中填加粉末活性炭（PAC）载体以改进活性污泥法污水处理厂的性能，结果发现这种载体具有加快有机物代谢、抗冲击和毒物负荷、改善活性污泥性能和减少曝气池表面形成泡沫等优点[3]。还有研究表明，加入密度为1.3g/cm3的无烟煤不仅可以达到与加入PAC同样的效果，而且还可以降低工程造价。

环境微生物作业,硝化,反硝化细菌

反硝化细菌和反硝化聚磷菌在污水处理中的运用摘要：微生物法在污水处理过程中起到十分重要的作用。其中反硝化细菌与反硝化聚磷菌在污水处理中运用更为广泛，本文就对这两种细菌的研究情况作一些简单概述。关键词：反硝化细菌；反硝化聚磷菌；自养反硝化；好氧反硝化随着人类生活水平的不断提高和工业生产的快速发展，带来越来越严重的水质污染问题。寻求新的高效污水处理办法也是现在的一大研究方向，微生物处理法在污水处理中有着广泛的运用。本文着重介绍两种细菌：反硝化细菌和反硝化聚磷菌在污水处理中的一些运用。一．反硝化细菌反硝化细菌(Denitrifying bacteria) 是一类兼性厌氧微生物,当处于缺氧环境时,反硝化细菌可用硝酸盐、氮化物等作为末端电子受体。有些反硝化细菌能还原硝酸盐和亚硝酸盐,有些反硝化细菌只能将硝酸盐还原为亚硝酸盐。反硝化细菌与污水除氮原理：污水中的含氮有机物经过异养菌的氨化作用转变为氨氮,再经过硝化细菌的硝化作用将氨氮转变为亚硝酸盐和硝酸盐态氮,最后经过反硝化细菌的反硝化作用将亚硝酸盐和硝酸盐还原为NO、N 2 O ,并最终变为N 2 ,从而将含氮物质从污水处理系统中排出。当环境中有分子态氧存在时,反硝化细菌氧化分解有机物,利用分子态氧作为最终电子受体。在无分子态氧存在下,反硝化细菌利用硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体,有机物则作为碳源及电子供体提供能量。在污水处理中,当溶解氧(DO) 小于或等于0.15mgPL 情况下,反硝化细菌利用污水中的有机碳源(污水中的BOD) 作为氢供体,以硝酸态盐作为电子受体,将硝酸盐还原为NO、N 2O 或N 2 ,这既可消除污水中的氮,又可恢复环境的pH 稳定性,对污水处理系统的正常运行起重要作用。在污水处理中反硝化细菌种类很多。影响污水脱氮过程中反硝化反应的因素： 1.有机碳源：一般认为,当污水中的BOD 5 PT2N 值> 3～5 时,即可认为碳源是充足的,此时不需要补充外加碳源。甲醇作为碳源时反硝化速率高,被分解后的产物为 CO 2和 H 2 O ,但处理费用较高。污水处理系统中碳源的种类不同可导致反硝化细菌的类群及反硝化活性不同。

微生物问答题

微生物问答题 1.含碳有机物分解转化特点 2.纤维素分解微生物有哪些 3.参与淀粉向乙醇转化中的微生物 4.木质素降解微生物主要类型 5.硝化、氨化、反硝化、固氮作用 6.硫化、反硫化作用 7.硫循环与水体黑臭、管道腐蚀的关系 8.自然界磷化氢形成机制 9.水管铁锈形成机制 10.甲基汞的形成机制 11.污水微生物处理的形式 12.活性污泥的微生物群体组成，菌胶团细菌优势类型 13.活性污泥对有机物处理的3个步骤 14.活性污泥中原生动物和后生动物在污水处理中的作用 15.好氧生物膜中的微生物群落类型及其功能 16.好氧生物膜对有机物的净化过程 17.有机物厌氧降解为甲烷的三价段四类群理论 18.污水生物脱氮及其类型 19.聚磷菌特性及污水生物除磷过程机制 1、含碳有机物分解转化特点答：微生物对含碳有机物的分解转化特点 1）纤维素、淀粉、脂肪等：易降解；分解微生物类型多样，自然界广泛存在；分解速率快，循环速率快 2）木质素：较难降解；分解微生物类型以真菌为主；分解速率较慢，循环速率慢 3）石油烃、芳香烃：难降解；分解微生物种类单一，需特别驯化；分解速率很慢，循环速率非常慢 2、纤维素分解微生物有哪些答:1)细菌: A、好氧纤维素分解菌中，黏细菌最多，有生孢食纤维菌、食纤维菌及堆囊黏菌。革兰氏阴性菌，生孢食纤维菌中的球形生孢食纤维菌和椭圆形生孢食纤维菌较常见; B、镰状纤维菌和纤维弧菌。; C、厌氧的有产纤维二糖芽孢梭菌(Clostridium cellobioparum)、无芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌(Clostridium thermocellum)，是专性厌氧菌。 2）真菌：青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。 3）放线菌：链霉菌属(Streptomyces)。 3、参与淀粉向乙醇转化中的微生物答：根霉和曲霉是糖化菌，先转化为葡萄糖，接着由酵母菌将葡萄糖发酵为乙醇和二氧化碳。 4、木质素降解微生物主要类型答：分解木质素的微生物主要是：

生物膜法的基本原理

生物膜法的基本原理 1、生物膜在载体上的生长过程：当有机污水或由活性污泥悬浮液培养而成的接种液流过载体时，水中的悬浮物及微生物被吸附于固相表面上，其中的微生物利用有机底物而生长繁殖，逐渐在载体表面形成一层粘液状的生物膜。这层生物膜具有生物化学活性，有进一步吸附、分解污水中呈悬浮、胶体和溶解状态的污染物。 2、生物膜的降解机理 (1)物质的传递 1）空气中的氧溶解于流动水层中，通过附着水层传递给生物膜； 2）有机污染物则由流动水层传递给附着水层，然后进入生物膜； 3）微生物的代谢产物如H2O等则通过附着水层进入流动水层，并随其排走； 4）CO2及厌氧层分解产物如H2S、NH3以及CH4等气态代谢产物则从水层逸出进入空气中。 (2)膜的生长与脱落 1）生物膜降解有机物的过程，也是膜生长的过程； 2）好氧层与厌氧层的平衡稳定关系； 3）厌氧层加厚，生物膜老化、脱落。二、生物膜的主要特征 1、生物相方面的特征：（1）微生物多样化（2）生物的食物链长（3）能够存活世代时间较长的微生物（4）分段运行与优占种属 2、处理工艺方面的特征：（1）对水质、水量变动有较强的适应性（2）污泥沉降性能良好，宜于固液分离（3）能够处理低浓度的污水 4）易于维护运行、节能三、生物滤池 1、生物滤池法的特征：生物滤池法是在砂滤池的基础上发展起来的一种生物膜处理方法，它利用滤料表面形成的一层生物膜来净化污水。在滤池内，污水由于重力作用自上而下地连续流经滤料，滤料表面的微生物借助酶的作用，使被吸附和吸收的有机物在氧气的参与下进行氧化分解，同时微生物又以有机物为营养进行自身繁殖。老化的微生物附着力差，在污水冲刷会不断脱落，脱落后随水流出滤池，同时新的生物膜不断生长，因而处理可连续进行。 2、典型构造生物滤池主要由池壁、池底、滤料、布水器等部分组成。滤料：组成滤层的过滤材料。常以花岗石、安山岩、闪绿岩等较硬的岩石以及无烟煤等材料制成。

生物膜及生物膜技术在污水处理中的应用

生物膜及生物膜技术在污水处理中的应用环境与能源工程学院给水排水工程专业11级2班倪朝磊摘要：评述了生物膜的结构和组成，以及生物膜的生物学功能，生物膜载体。并介绍生物膜技术处理污水中氮磷等的处理工艺！关键词：生物膜，污水处理，生物膜载体，生物膜技术，氨氮，磷引言：所有的细胞都以一层薄膜将它的内含物与外界环境分开。另外，大多数细胞中还含有许多的内膜体系，组成具有各种特定功能的亚细胞结构和细胞器，例如，线粒体，细胞核，内质网，溶酶体和叶绿体等。细胞膜以及各种细胞器的外膜通称为生物膜。生物膜不仅是构成细胞和细胞器的重要组成成分，而且具有重要的生物功能。生命过程中的许多重要的现象，例如，物质运输，能量转换，细胞识别，免疫，神经传导，代谢控制，激素和药物作用等，都与生物膜功能有关。由于生物膜具有选择性的通透特性，在工业，工业和医药等方面也有广阔的应用前景。【1】生物膜废水处理技术是将微生物固定在载体上形成生物膜使废水中的污染物进行降解的技术，所以载体的正确选择对提高废水处理的效果非常重要。20世纪60年代有机合成材料，例如具有高比表面积和孔隙率的聚乙烯、聚苯乙烯和聚酰胺等制成的波纹状、列管状和蜂窝状等有机合成填料的出现使生物膜法污水处理技术得到快速发展，现在已经成为与活性污泥法并列的主要污水处理方法之一。然而有机合成填料等当前主要应用的生物膜载体也在生物相容性、稳定性、力学性能、处理效果及再生等多方面或某一方面暴露出很多不足，制约了生物膜法水处理技术的发展，因此研制、选定更优异的生物膜载体材料已成为发展生物膜法水处理最重要的题之一。【2】 1 生物膜 1.1生物膜的组成与结构 1.1.1生物膜的组成生物膜主要由脂质（主要是磷脂和胆固醇），蛋白质（包括酶）和多糖类组成，还有水和金属离子等。生物膜的组成，因膜的种类不同而有很大的差别。（1）脂质。脂质是构成生物膜的最基本的结构物质。脂质包括磷脂，胆固醇和糖脂等，其中主要以磷脂为只要成分。（2）膜蛋白。生物膜中含有多种不同的蛋白质，通常称为膜蛋白。根据它们在膜上的定位情况，可以分为外周蛋白和内在蛋白。膜蛋白具有重要的生物功能，是生物膜实施功能的基本场所。（3）糖类。生物膜中含有一定的寡糖类物质。他们大多与膜蛋白结合，少数与膜脂结合。糖类在膜上的分布是不对称的，全部都处于细胞膜的外侧。生物膜中组成寡糖的单糖主要有半乳糖，半乳糖胺，甘露糖，葡萄糖和葡萄糖胺等。生物膜中糖类化合物在信息传递和互相识别方面具有重要作用。 1.1.2生物膜的结构

高中生物”载体”汇总

高中生物”载体”汇总某出版物中选有这样一道模拟题: 下列哪一组物质一定是蛋白质( )A.脂蛋白和单细胞蛋白 B.载体和抗毒素 C.抗原和维生素 D.胰岛素和酶该题选答案B。理由是抗毒素属于抗体,其化学本质是蛋白质,载体是载体蛋白的简称。另有资料在蛋白质知识的归纳中也将载体列为蛋白质。载体都是蛋白质吗? 这要具体问题具体分析。按照《现代汉语词典》定义,载体,科学技术上指某些能传递能量或运载其他物质的物质,也泛指能够承载其他事物的事物。前者是狭义的载体,后者是广义的载体。语言文字是信息的载体,就是从广义上来说的。下面就高中生物学中涉及到的一些载体作一浅析。 1 遗传信息载体子女像父母,父母传给孩子的并非一个个具体的性状,而是控制性状的遗传信息。遗传信息存在于核酸中。因此,我们说核酸是遗传信息的载体。基因是决定生物性状的基本单位。20世纪初期,遗传学家通过对果蝇的遗传实验,认识到基因存在于染色体上,并且在染色体上呈直线排列,从而得出了染色体是基因载体的结论。在蛋白质合成过程中,氨基酸是怎

样被运送到核糖体中的mRNA上去的呢?这需要运载工具,这种工具就是tRNA。因此我们也可以说,tRNA是氨基酸的载体。 2 基因工程载体基因工程中携带外源基因(即目的基因)进入受体细胞的载运工具也是一种载体(高中课本称为运载体)。这种载体有以下特点:第一,能够在宿主细胞中独立复制并稳定地保存;第二,有较多供选择的插入点,即具有多个限制性内切酶切点,以便与外源基因连接;第三,有容易分析的遗传标记,即具有某些标记基因,便于进行筛选;第四,载体DNA分子有一段不影响它们扩增的非必需区域,插入其中的外源DNA片段,能被动地跟着载体一起复制和扩增。目前,常用的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。