最好的微生物絮凝剂的研究ppt
絮凝原理及应用PPT课件
目录
• 絮凝原理简介 • 絮凝动力学 • 絮凝剂的种类与选择 • 絮凝的应用 • 絮凝的未来发展与挑战
01
CATALOGUE
絮凝原理简介
絮凝定义
絮凝
是指胶体颗粒通过吸附、桥接和 网捕等作用，相互聚结成为大颗 粒絮体的过程。
絮凝剂
在一定条件下能产生大量高分子 聚合物，促使胶体颗粒凝聚成大 颗粒絮体的物质。
02
CATALOGUE
絮凝动力学
絮凝动力学方程
絮凝动力学方程是描述絮凝过程中粒子运动和相互作用的数学模型，通常表示为微 分方程或积分方程。
该方程描述了粒子在流体中的运动规律，包括自由运动和相互作用引起的相对运动 ，以及粒子浓度随时间的变化规律。
絮凝动力学方程的求解可以揭示絮凝过程中粒子的运动轨迹、速度分布、浓度分布 等重要信息，有助于深入理解絮凝机理。
印染废水处理
印染废水含有大量的染料 和悬浮物，絮凝技术可用 于处理印染废水，降低其 对环境的影响。
电镀废水处理
电镀废水含有大量的重金 属离子和悬浮物，絮凝技 术可用于处理电镀废水， 降低其对环境的影响。
饮用水处理
天然水处理
絮凝技术可用于天然水处理，去 除水中的悬浮物和溶解物，提高
水质。
井水处理
井水可能含有悬浮物和溶解物，絮 凝技术可用于井水处理，提高水质 。
动力学理论的应用
动力学理论在絮凝工艺设计和 优化中具有重要应用价值。
通过建立数学模型，可以模拟 不同条件下的絮凝过程，预测 絮凝效果，为实际生产提供参 考依据。
同时，动力学理论还可以指导 絮凝剂的研发和改进，提高絮 凝剂的性能和效果，推动絮凝 技术的发展和应用。
03
微生物絮凝剂的提取及有效成分的测定
微生物絮凝剂的提取及有效成分的测定用乙醇从去菌细胞培养液中提取到絮凝物质,经测定,四种微生物絮凝剂含有蛋白质和糖类。
标签：提取;有效成分1 引言絮凝剂,又称沉降剂,作为一类可使液体中不易沉降的固体悬浮微粒凝聚、沉淀的物质,在废水处理、发酵工业后处理、食品加工、土木疏浚施工等领域有着广泛的应用。
目前使用的絮凝剂,从其来源及性质上可分为无机絮凝剂、人工合成高分子絮凝剂和天然生物高分子絮凝剂。
无机絮凝剂主要有铁系(氯化铁、硫酸铁及其多聚物)和铝系(如氯化铝、硫酸铝及其多聚物)。
铝盐具有毒性,会影响人类健康,如诱发老年痴呆症;铁盐会造成处理水中带颜色,如高浓度的铁也会对人类健康和生态环境产生不利影响。
人工合成高分子絮凝剂,如聚丙烯酰胺衍生物、聚乙烯亚胺、聚乙烯嘧啶等,在自然界中不易被降解,易造成二次污染,而且其单体有“三致”效应(致畸、致癌、致突变)。
因此,这些絮凝剂的应用受到很大限制。
相比之下,天然生物高分子絮凝剂对人体无害,可以被生物降解,对生态环境也不存在不利影响,远比前两类絮凝剂安全,而微生物絮凝剂是天然生物高分子絮凝剂的重要种类。
能产生絮凝剂的微生物种类多,生长快,易于采取生物工程手段实现产业化,因而微生物絮凝剂在生物絮凝剂中最具发展前途。
微生物絮凝剂是某些种类的细菌、放线菌、霉菌、酵母等在特定培养条件下,其生长代谢至一定阶段产生的具有絮凝活性的代谢生物。
微生物絮凝剂主要包括利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂、利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂和直接利用微生物细胞的絮凝剂。
微生物细胞是天然有机高分子絮凝剂的重要来源。
如藻类细胞壁的基质主要由许多异多糖、脂类物质和部分蛋白质组成。
目前已广泛用作絮凝剂的褐藻酸就是一些褐藻细胞壁的成分。
酵母菌细胞壁的葡聚糖、甘露聚糖、蛋白质及N-乙酰葡萄糖胺等成分也可用作絮凝剂。
丝状真菌的细胞壁多糖除了纤维素、甘露聚糖和葡聚糖外,还有一种极其重要的多糖—几丁质。
细菌的细胞壁也含有多种可作絮凝剂的物质,如革兰氏阴性菌中的脂多糖和蛋白质,革兰氏阳性菌中的磷壁质、蛋白质及肽聚糖中的N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸。
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微生物絮凝剂的开展进程
法国Louis Pasteur发酵 后期的酵母 菌具有絮凝
能力
1876
第一次在水 处理领域发 现具有分泌 絮凝剂能力
的微生物
1879
1935
美国学者发 现约占污泥 量2%的微生 物相生枝动 胶菌(Zooloea ramigera)有着 良好的絮凝 活性
20世 纪70 年代
2 废水脱色去除生化、化学需氧量
3
食品工业废水的处理
4 重金属废水的处理及贵金属回收
5
选择性絮凝选矿
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生物絮凝剂目前存在的问题
问题一：
絮凝剂用量大、本钱高等问题给生物絮凝剂在工 业上广泛的应用造成了巨大障碍
在研究微生物絮凝剂处理废水时，尚没有问关题于二絮：凝剂种类、成分
与处理废水类型对映关系的研究，这将造成微生物絮凝剂在使用 过程中的盲目性和缺乏针对性，从而难以提高微生物絮凝剂处理 废水的效率
絮凝剂：是一种可使液体中不易沉降的固体 悬浮颗粒凝聚沉降的物质
传统絮凝剂
二次污染
无机型：如铁盐、铝盐等
老年痴呆
有机型：聚丙烯酰胺等
难降解
致突变性
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絮凝剂絮凝过程
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絮凝剂的絮凝机理
电中和机理 架桥机理 化学反响机理 卷扫作用
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化学反响学说
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化学反响学说
阳离子直接作用假说 ：二价阳离子等离子产生的絮凝效 应，有人认为是架桥作用，也有人认为是阳离子直接影 胞壁含量，从而影响微生物细胞的絮凝性状。
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“类外源絮凝聚素〞假说 ：“类外源絮凝聚素〞 假说是针对絮凝菌的絮凝现象而提出的一种假说， 认为絮凝性酵母细胞壁上的特定外表蛋白与其他酵 母细胞外表的甘露糖残基之间的专一性结合引起絮 凝。絮凝供体对蛋白酶敏感，仅存在于絮凝细胞上； 受体对蛋白酶不敏感，受甘露糖专一控制，存在于 絮凝和非絮凝细胞上。 菌体外纤维素学说 ：Friedman的菌体外纤维素学说 主要是针对纤维素类生物絮凝剂提出的，由于局部 引起絮凝的菌体外有纤丝，认为是这些胞外纤丝直 接参与了絮凝，纤丝把颗粒联结在一起，聚合形成 絮体。
絮凝反应原理与絮凝剂及其工艺ppt课件
13
2 絮 凝 剂
2.2 有机絮凝剂
有机阳离子絮凝剂 阳离子型聚丙烯酰胺
有机阴离子絮凝剂 人工合成有机 高分子絮凝剂 两性有机絮凝剂
阴离子聚丙烯酰胺
实验室合成，没有产品 市场
非离子有机絮凝剂 聚丙烯酞胺、聚氧化乙
烯
天然有机高 分子絮凝剂
淀粉衍生物、纤维素衍生物、甲壳素衍生物、植 物胶改性产物、多糖类蛋白质改性产物等
原 凝作用的物质。
理
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2 絮 凝 剂
2.1 无机絮凝剂
无机低分 无机阳离子絮凝剂 子絮凝剂 无机阴离子絮凝剂
无机高分 子絮凝剂
铝盐无机高分子絮 凝剂
铁盐无机高分子絮 凝剂
硅酸金属盐及各种 复合絮凝剂
硫酸铝、明矾、硫酸亚铁等
氧化钙、碳酸钙、氢氧化钠 等
碱式氯化铝、 碱式硫酸铝等
碱式氯化铁、 碱式硫酸铁等
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4.3 化学生物絮凝反应池
4 絮 凝 应 用
混合反应沉淀池的局部区域示意图
32
4.3 化学生物絮凝反应池
4 絮 凝 应 用
反应池停留时间为0.6h。
G值分为三段控制： 第一段为100～150s-1，第二段为50—80 s-1，第三段为30～50s-1。 搅拌空气量用G值来计算，同时第一段用生物吸附工艺需氧量进 行校核，第三段用单位池容最小输人功率≥1.5W进行校核。
3 微涡流絮凝工艺的核心是微涡流絮凝器， 絮 其为空心球体结构，表面开有小孔，当
凝
水流以适当的流速穿过小孔，在壳体内 外表面处产生大量的小涡流，同时因壳
工 体流速较小，形成絮凝泥渣层，泥渣层
艺 对水流的扰动产生微涡流。
17
微涡流絮凝工艺特点
微生物絮凝剂的研究与应用
微生物絮凝剂的研究与应用【摘要】絮凝剂是混凝水处理工艺的核心，然而传统的无机及有机絮凝剂存在着用药量大，并易产生二次污染的缺点；相比之下，微生物絮凝剂主要成分为多糖或蛋白质，具有可生物降解及较高的絮凝活性，因而成为了絮凝剂领域研究的热点。
本文通过对微生物絮凝剂的介绍，阐述了微生物絮凝剂的絮凝机理，分析了影响其絮凝活性的相关因素，此外给出了其在水处理当中的应用，并对其未来的发展进行了展望。
【关键词】水处理微生物絮凝剂絮凝机理影响因素为满足水质标准和环境排放要求，在给水和污、废水处理过程中，一般向水中先加入一定量的絮凝或助凝剂，改变胶体颗粒的表面特性、破坏其稳定性，使分散的胶体颗粒相互聚集进而形成较大的颗粒物，最终从水中沉淀或上浮，以实现固液分离，达到水质净化的目的。
作为第三代絮凝剂，微生物絮凝剂是一种利用生物技术，通过细菌、真菌等微生物经发酵、抽提、精制而成的物质，主要成分为多糖、多肽、蛋白质、脂类及其复合物。
按其来源进行分类，微生物絮凝剂大致可分为：（1）直接利用为生物细胞的絮凝剂，如大量存在于土壤、活性污泥中的细菌、真菌及发酵菌等；（2）以细胞壁提取物（如细胞壁中的甘露聚糖及蛋白质等）为主要成分的絮凝剂；（3）以微生物代谢产物（包括胞外代谢产物及胞内代谢产物）为主要成分的絮凝剂；（4）利用克隆技术所获得的絮凝剂[1]。
1 絮凝机理1.1 吸附架桥机理尽管微生物絮凝剂的性质各不想同，但它们对液体中固体悬浮物颗粒的絮凝作用却有相似之处，它们可通过离子键、氢键等作用与固体悬浮物相结合。
电镜显微镜下显示：聚合细菌之间是由细胞外聚合物搭桥相连的，也正是这些使得微生物细胞削弱了胶体的絮凝稳定性，进而较为紧密地聚合成絮凝体从液体中沉淀分离出来。
微生物絮凝剂的架桥机理如图1所示。
在低浓度微生物絮凝剂环境中，呈链状结构的该类物质可同时附着在多个胶体微粒的表面，形成“胶粒-高分子物质-胶粒”的聚合物，在重力的作用下最终导致絮凝沉淀的出现。
生物絮凝剂
二
利用微生物提取 物的絮凝剂
三
直接利用微生物细 胞代谢产物的絮凝 剂
四
通过克隆技术 获得的絮凝剂
如某些细菌、霉菌、 放线菌和酵母，它们 大量存在于土壤，活 性污泥和沉积物中
酵母细 胞壁的 葡聚 糖 、 主要是细菌的荚膜和粘液质， 甘露聚糖、蛋白质和 N- 乙酰葡萄糖胺等成 分均可作为絮凝剂 除水分外，其余主要成分为多 糖及少量的多肽、蛋白质、脂 类及其复合物，其中多糖在某 种程度上可作为絮凝剂
第四， 生产成本高， 微生物絮凝剂的高制 备成本限制了其大规 模生产，成为制约微 生物絮凝剂发展的关 键因素， 寻找廉价的 可替代原料是解决这 一问题的有效手段
生物型的絮凝 剂，微生物絮凝剂在实际工程中尚未得到广泛应用，国内外微生物絮凝剂的研究还存在很多问题。
第二部分
PART 02
生物絮凝剂的絮凝机理
絮凝机理
关于微生物絮凝剂的机理很难用 一种理论来解释 , 各种引起絮凝的作 用都可能发生。总之 , 絮凝过程是一
1 电性中和 2 吸附架桥
个复杂的过程 ,为了更好地解释机理 ,
需要对特定絮凝剂和胶体颗粒的组成、 结构、电荷、构象及各种反应条件对 它的影响进行更深入、更细致的研究
第四部分
生物絮凝剂的现状
PART 04
生物絮凝剂的现状
首先，微生物 絮凝剂虽然种 类繁多，但每 种絮凝剂的应 用范围较窄， 无法实现处理 对象的广泛性 沉淀和降解
其次， 微生物 絮凝剂产品使用 量巨大， 但产 量低 、 稳定性 差 、 不易储存， 增加了工业化生 产的难度
第三， 针对微生 物絮凝剂的复配 研究仍处于初级 阶段， 复配手段 不成熟， 产品运 行不稳定
微生物絮凝剂的研究及其在水处理中的应用
棕腐真菌 B row n rot f ungi
红平红球菌 R hodococcus ery t hropolis
棒状杆菌 Cory nebacteri um brevicale
粟酒裂殖酵母 S chi z osacchm can di d um
·26 ·
絮凝剂产生菌 。Zajic 等[2] 从炼油中分离出 1 株棒状杆 菌 ,该 菌可分泌对泥水具有絮凝作用的多聚物 。Naka2 mura 等[3] 从霉菌 、细菌 、放线菌和酵母菌等 214 种菌株 中 ,筛选出 19 种具有絮凝能力的微生物 ,其中以酱油曲 霉 ( As pergillus soj ae) AJ 7002 产生的絮凝剂最好 。Tak2 agi 等[4] 研究了拟青霉微生物产生的絮凝剂 ,采用乙醇 沉淀和凝胶色谱法精制得到了 PF101 絮凝剂 ,它对桔草 杆菌、大肠杆菌、啤酒酵母、血红细胞、活性污泥 、纤维素 粉、活性碳、硅藻土等有良好的絮凝效果 。Kurane 等从 旱田土壤中分离筛选到红平红球菌 ,并将菌株产生的微 生物絮凝剂命名为 NOC —1 ,它对大肠杆菌 、酵母 、泥浆 水、膨胀污泥、纸浆废水等均有极好的絮凝效果 ,被认为 是当时发现的最好的微生物絮凝剂 。Kurane 等[5] 从土 壤中分离出一株革兰氏阴性菌 AL2201 ,该菌在含有蔗 糖的培养基中生长并分泌絮凝物质 。
我国对微生物絮凝剂的研究起步较晚 ,尚处于起 步阶段 ,但近年来也筛选得到了较多的优良菌株 。王 镇等筛选到 4 株微生物絮凝剂产生菌分属于 芽胞杆 菌 属 ( S porol actobaci l l us GC3 ) 、节 细 菌 属 ( A r2 t h robacter SB6) 、假单胞菌属 ( Pseu domonas SB8) 、气 单胞菌属 ( A eromonas GC24) ,柴晓利等筛选到的氮单 胞菌属 ( A z omonas) ,刘紫娟等筛选到的巨大芽胞杆菌 ( B aci l l us me g ateri um) , 胡筱敏等筛选得到芽孢杆菌 A29 ,尹华筛选出的 GS27 ,邓述波等筛选出得到的 A2 9 。这些菌株所产生絮凝剂的的絮凝活性都比较高 。
微生物絮凝剂应用研究
目前 国 内 外 研 究 所 采 用 的 絮 凝 微 生 物 种 群 主 要 来 自 于 可行 的 。 且 和游 离 菌生 产 絮 凝 剂 相 比， 产 效 率 可 提 高 ７ ８ 生 ７７ ％。 三 个 方 面 ：１ 来 自 天 然 土 壤 ， 壤 中 絮 凝 微 生 物 极 其 丰 富 ， （） 土 分 ２ 微 生 物 絮 凝 剂 的 应 用 ． ２ １微 生 物 絮 凝 剂 在 废 水 处 理 中 的 应 用 ．
且 能够 较 长 时间 保 持高 的活性 。 最 佳 条 件下 ， 定化 Ｘ 在 固 Ｎ１菌 产絮 凝 剂 可连 续 达 １ ２批 次 ，且 絮 凝 活 性 均 在 ９ ％ 以 上 ，说 明 ０ 利用 多孔 聚酯 泡 沫 颗 粒 作 为 固定 化 载 体 ， 续 生 产 絮 凝 剂 的 方 法是 连
２ １１红 薯 淀 粉 废 水 ．． 红 薯 淀 粉 废 水 是 以 鲜 红 薯 或 红 薯 干 为 原 料 ， 用 酸 沉 淀 法 采
微生物产生菌， 们分别属于细菌、 线菌、 菌 、 母菌 、 它 放 霉 酵 藻 生 产 淀 粉 时 产 生 的 废 水 ，它 的 Ｃ Ｄ 值 比较 高 ，多 为 ５ ０ ｍ ／ Ｏ ０ ０ ｇＬ
全 、 效 、 能 自然 降 解 的 新 型 水 处 理 剂 。 由 于 微 生 物 絮 凝 剂 维 素 降 解 菌 群 和 絮 凝 菌 群 ，进 行 两 段 式 发 酵 后 分 离 提 取 而 获 高 且
５ ＇ ６ ＇ 进 可 以 克 服 无 机 和 有 机 高 分 子 絮 凝 剂 本 身 固 有 的 成 本 高 、 絮 凝 得 的 『。 白 京 生 等 人 『利 用 多 孔 聚 酯 泡 沫 为 载 体 ， 行 了 微 生 效 果 有 限 、 在 二 次 污 染 且 对 人 体 有 害 的 缺 陷 。 所 以 ， 生 物 物 絮 凝 剂 产 生 菌 的 固 定 化 条 件 优 化 和 半 连 续 生 产 絮 凝 剂 的 研 存 微