循环水中生物黏泥生长动力学及其控制

收稿日期:2010-09-10

基金项目:国家自然科学基金项目(20707040);污染控制与资源化研究国家重点实验室开放课题(PCRRF08002)作者简介:马涛(1981-),男(汉族),山东莱阳人,博士研究生,研究方向为环境化工。

文章编号:1673-5005(2010)06-0161-07

循环水中生物黏泥生长动力学及其控制

马 涛,赵朝成,刘 芳,张 培,夏 璐

(中国石油大学化学化工学院,山东青岛266555)

摘要:分析不同营养水平下生物黏泥形成的动力学过程,利用扫描电镜技术,在进行黏泥微观结构分析的基础上,考察杀菌剂对不同营养水平下黏泥的灭活过程及效果。结果表明:营养水平的高低直接影响着黏泥形成动力学过程及L og i stic 模型方程中的各参数值;营养水平越高,黏泥生长初期附着诱导期耗时越短,对数增长期、稳定期的黏泥生成量越大;进入稳定期的黏泥,其脱氢酶活性由高到低依次为中营养,富营养,贫营养;氧化型与非氧化型杀菌剂对黏泥的有效灭活作用时间均与黏泥生长的营养水平有关,这是由黏泥的厚度及微观结构差异所致,而不是仅受黏泥初始活性影响。

关键词:生物黏泥;L og i stic 模型;脱氢酶活性;杀菌剂;扫描电镜

中图分类号:TQ 085 文献标志码:A do:i 10.3969/.j i ssn .1673-5005.2010.06.031

Gro w th kinetics of biofouli ng i n recircul ated water and its control

MA Tao ,Z HAO Chao -cheng ,LI U Fang ,Z HANG Pe,i X I A Lu

(C olle ge of Che m is try and Che m ical Eng i neering in China U ni ver sity of P etroleu m,Q ingdao 266555,China )

Ab stract :T o understand the for m ation m echanis m and trea t m en t m ethods of biofouli ng in rec irculated w ater ,

t he k i netics

process of b i o f ou li ng deve l op m ent at d ifferent nutr i ent leve ls and correspond i ng i nacti vation perfor m ance of b i oc i des w ere i n -vestigated app l y i ng scann i ng e lec tron m icroscopy (SE M ).The results show t hat the levels o f nu trien t hav e a si gn ifi cant i nfl u -ence upon t he kine ti cs process of b i o fou li ng for m ation ,as we ll as the para m eters o f L og i stic mode.l T he i m proved nutr i ent l eve ls l ead to t he decrease o f b i o f ou li ng i nitial attach m en t period but the i ncrease o f logarith m ic phase and eventua l stab l e bio -m ass .Fu rt her m ore ,t he dehydrogenase ac tiv ity (DHA )ofm ature biofouli ng is relevan t to t he nutr i ent levels w ith the order o f modera te leve l >adequa te leve l >barren l eve.l T he e ffective acti ng ti m e and inac tivati on perfor m ance w ere i nfl uenced by no t only the i nitial DHA bu t also the t h ickness and m icrostruct ure o f b i o fou li ng .

K ey w ords :b i o fou li ng ;L og isti c mode;l dehydrogenase acti v ity (DHA );b i o ci de ;scanning e lectron m icroscopy (SE M )

工业循环冷却水系统通常具有适宜微生物生长的温度(25~40e )、p H 值(7~9)以及一定量的营养成分,尤其是在开式循环冷却水系统中还

存在着充足的溶解氧,导致微生物的大量繁殖[1]

。循环冷却水系统中最常见的异养菌能够在适宜的条件下以有机营养物作为合成自身菌体的碳源,靠有机物氧化产生化学能进行代谢[2]

,并在代谢

过程中产生致密的黏液[3]

,这些黏液很容易与水中的无机盐、悬浮物、沙粒、藻类等物质黏附在一起[4]

。由于黏附于固体表面上的细菌比自由悬浮

的细菌更易于生长[5]

,形成的生物黏泥量随着异

养菌的不断繁殖而迅速增加。生物黏泥的产生,将会影响循环水系统管道金属表面的电化学性质[6],引起结垢腐蚀加剧[7],传热效率降低[8]

,管道堵塞等,增加了企业的生产及维护成本[9]

。此外,生物黏泥还含有致病细菌,可通过冷却塔产生的雾气传播到周围环境中[10]

。在投加杀菌剂[11]

之前需要先了解待处理黏泥的活性及生长情况,而影响微生物活性及黏泥形成的一个重要因素是环境中可利用营养物质的量。Rochex 等[12]

研究表明,造纸机金属表面生物黏泥的生长速率以及最终生成量均与系统中的有机碳源浓度密切相

2010年 第34卷 中国石油大学学报(自然科学版) V o.l 34 N o .6 第6期 Journal of Chi na U niversity of Petro leu m Dec .2010

关;W ijeyekoon[13]等也通过试验发现,当生物黏泥表面基质负荷率较高时,黏泥内部异养菌生长速率加快,引起黏泥厚度及结构发生变化。受补充水水质的影响,循环水系统中各种营养物质的含量及比例会在一定范围内有所波动,这直接导致在不同营养水平下,循环水系统中的微生物优势菌种不尽相同,使得循环冷却水系统中生物黏泥的活性、形成过程以及微观空间结构等方面均存在一定程度的差异,在实际应用中给杀菌剂的定性与定量选择造成极大困难。笔者通过分析不同营养水平下生物黏泥形成的动力学过程,结合扫描电镜技术,考察杀菌剂对于不同类型生物黏泥的灭活过程及效果。

1材料与方法

111生物黏泥的培养

实验所用装置为RCC-ò型旋转腐蚀挂片实验仪,采用标准不锈钢挂片,在挂片上培养生物黏泥。采用定时排水浓缩法培养生物黏泥[14-15]。在模拟循环水系统中,营养液用葡萄糖作碳源,硫酸铵((NH4)2SO4)作氮源,以磷酸氢二钠(Na2H PO4)作磷源,用自来水配制培养液,以补充微量元素如镁,铁,锌等。投入菌种后控制水温为(35?1)e,每隔12h换水排掉悬浮态细菌,以避免悬浮态细菌对附着态细菌生长的影响,再按要求加入培养液,以保证挂片表面的附着态细菌摄取充足养分,获得良好生长条件而大量繁殖。重复上述操作,直到生物黏泥长到稳定附着期。实验用菌种取自中石化青岛炼化公司循环冷却水系统凉水塔下面的集水池。

研究发现,在模拟循环水系统中,有机碳源浓度的变化对生物黏泥生长特性影响最为显著[16]。因此,本实验在培养不同营养水平下的生物黏泥时,仅改变碳源的质量浓度,根据GB50050-2007工业循环冷却水处理设计规范中对于间冷开式系统循环冷却水水质指标的要求,氨氮和磷的质量浓度分别定为10和1m g/L。配制了3种不同营养水平的培养液,分别是贫营养培养液(c COD B c N B c P=25B10B1),中营养培养液(c COD B c N B c P=50B10B1)以及富营养培养液(c COD B c N B c P=150B10B1)。

112黏泥湿重的测定

生物黏泥的生成量用黏泥湿重来表征[17],即每间隔一定时间将挂片取出,用滤纸吸去挂片上过量水分,记录湿重值。为减少实验误差,本实验在测定每一个时间点的黏泥湿重时均取用了6个挂片,以其平均值来表示此时间点的黏泥湿重。挂片上单位面积的黏泥生成量可用根据下式计算:m=(m i-m0)/28。式中,m为某一时间点的黏泥生成量,m g/ c m2;m i为某一时间点的挂片总湿重,m g;m0为挂片的初始湿重,m g;每个挂片的表面积取28c m2。113脱氢酶活性的测定

连续记录挂片上的黏泥生成量,直到其数值波动趋于稳定,说明黏泥生长已进入稳定期[18]。在不同营养水平下均收集已达稳定期的黏泥(仍附着于不锈钢挂片上)与一定量的杀菌剂作用不同时间,考察杀菌剂对黏泥活性的影响。脱氢酶是微生物降解有机底物和获得能量的必需酶。生物体的脱氢酶活性(f D HA)在很大程度上反映了生物体的活性状态,能直接表示生物细胞对其基质降解能力的强弱[19]。有研究证明,在一定的活细菌数量范围内, f DHA与活细菌数的对数呈现明显的相关性(R2= 019729)[20]。因此,实验中用生物黏泥f DHA表征生物黏泥活性,测定方法采用氯化三苯基四氮唑法(TTC法)[21]。由于f DHA测定过程中样品的培养时间会对测量结果产生很大影响[22],首先选取培养时间为015,1,115,2,3,4h,测定黏泥f D HA,结果如图1所示。可以看出,当培养时间达2h以后,黏泥f DHA升高趋势逐渐平缓,显色强度亦已便于检出,因此本实验中黏泥样品的培养时间均定为2h。f D HA以单位质量黏泥样品每2h

内产生三苯基甲肼的量计算。

图1培养时间对生物黏泥脱氢酶活性的影响

F ig.1In fl u ence of cu ltu re ti m e on DHA of biofou li ng 114杀菌剂的选择

根据实际应用情况,选取目前应用较为广泛的氧化型杀菌剂稳定性二氧化氯(一元包装固态粉末,使用前配制母液)和非氧化型杀菌剂季铵盐(商品名称T H-406,主要成分为十二烷基二甲基苄基氯化铵,活性组分含量高于30%,铵盐含量低于2%, p H值为610~810)作为本实验用杀菌剂。考察一定量杀菌剂对于稳定期生物黏泥的灭活效果。

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162

#中国石油大学学报(自然科学版)2010年12月

2 结果分析

211 不同营养水平下的黏泥生长

水体中生物黏泥的形成是一个复杂但有序的过

程。结合Charack lis [23]以及M e l o 等[24]

的研究,可以将生物黏泥的形成过程划分为初期附着诱导期、对数增长期和平衡稳定期。在初期附着诱导期,系统内发生的主要是大分子物质在润湿表面上的吸附、微生物到润湿表面的迁移和在固体表面上的黏附3个过程;在对数增长期,系统内发生的主要是黏附微生物同化及生长;当生物黏泥达到平衡稳定期后,主要是生物黏泥在流体剪应力下剥落与再生达到平衡。本实验中,3种不同营养水平下(贫营养、中营养、富营养)生物黏泥的生长曲线如图2

所示。

图2 不同营养水平下生物黏泥生长曲线F ig .2 G ro w th curves of b iofou ling at differen t

nutrient l evels

从图2中可以看出,在不同的营养水平条件下,生物黏泥形成每个阶段所需的时间存在较大差异。

在低营养水平下,黏泥形成初期附着诱导期最长,为96h ,其次为中营养下,为72h,而富营养水平下只需60h 即可完成黏泥的初期附着过程。水体中生物黏泥形成的第一步是不可逆的大分子的吸附,它导致在固体表面上形成一层条件作用膜[25]

,自发生长的有机物条件作用膜对于黏泥的形成是至关重要的,因为这层膜对黏泥形成起预备物的作用,其性质将影响微生物与分子吸附表面之间相互作用的类型及范围

[26]

,并且这层膜还会改变金属表面的许多性

质,如表面电荷、自由能和疏水性等,进而影响微生

物初始阶段的附着过程[27]

。因此,在初始悬浮细菌浓度、水力条件等因素相同的条件下,营养水平越高,系统中有机分子浓度的增大使得不锈钢挂片表面上形成的条件作用膜越来越密实、充分,固体表面对于微生物的黏附能力越强,微生物的初始附着过程越快,黏泥形成初期附着诱导期越短。如图2所示,本实验贫、中、富营养水平下黏泥形成对数增长

期依次递增,分别为156,204,264h ,达到稳定期时

最终黏泥生成量(进入稳定期后各个时间点黏泥生成量的平均值)同样呈增大趋势,分别为43157,

58112,72188m g /c m 2

。有研究表明,系统中的微生物一旦完成初期附着过程,会在适宜的环境中迅速生长繁殖[28]

,且生成的黏泥量主要受附着态微生物

生长状况的影响[29]

。随着微生物繁殖数量的不断增多,系统中的营养水平成为微生物进一步繁殖的

限制因素[30]

,水体中可利用的营养物浓度越高,附着态微生物的增殖量越大,对数增长期所耗时间越长,进入平衡稳定期后生成的黏泥量越多。212 不同营养水平下的黏泥生长动力学方程

研究表明

[31-32]

,微生物新陈代谢过程中产生的

胞外聚合物(EPS)是聚合性生物黏泥的主要组成部分,因此循环冷却水系统中生物黏泥的形成既是一个复杂的动力学过程,又具有明显的生物性累积特征。借鉴相关研究经验并综合考虑循环水系统中水体环境及黏泥累积过程的特点,实验选用Log istic 方程来描述生物黏泥生长的动力学过程[33]

。方程基

本形式为N (t)=K

1+C e

-rt ,式中,N (t)为t 时刻挂片上

形成的生物黏泥量,mg /c m 2

;t 为培养时间,h ;K,C,r

为Log istic 模型参数。为尽可能减少误差,利用Orig -i n Pr o715软件进行方程参数估算及曲线拟合对比。

根据3种营养水平下生物黏泥的生长曲线,计算出对应于各组营养水平的Logistic 方程参数值及标准误差列于表1。方程拟合曲线与黏泥实际测量生长曲线见图3。

表1 不同营养水平下黏泥生长L ogistic 模型参数Table 1 Para m eters of Logist i c models at d ifferent

nu tr ien t leve ls

系统营养水平参数K K 值标准误差参数C C 值标准误差参数r r 值标准误差贫营养471119015542311930781371

010*******中营养59185611104321275717670102001002富营养

761723

11689

181439

31077

01015

01001

由计算结果看出,本实验条件下循环水系统中的营养物水平是影响生物黏泥生长动力学方程中各个参数值的一个重要因素。其中K 值代表着实验环境中黏泥的最高容积负荷,营养水平越高,稳定期获得的黏泥量越多,K 值越大;r 值表示黏泥平均比增长速率,随着营养水平的升高,r 值却依次减慢,这可能是由于在绝大部分培养期内,高营养水平下生成的黏泥量均相对较大。由图2可以看出,贫营养、中营养、富营养水平下得到的回归模型相关系数

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163#第34卷 第6期 马 涛,等:循环水中生物黏泥生长动力学及其控制

均与各自对应的实际黏泥生长曲线拟合良好。

图3 不同营养水平下黏泥湿重实测值与L ogistic 方程拟合曲线对比

Fig .3 Co m parison b et w een ob served growth data of b i ofou li ng and fitted Logistic models a t d ifferent nu trien t leve ls

213 杀菌剂对黏泥脱氢酶活性的影响21311 二氧化氯

借鉴实际应用经验[34-35]

,选取投加质量浓度为2m g /L 的二氧化氯(C l O 2),分别与3种营养水平下的生物黏泥作用,结果如图4

所示。

图4 C l O 2对生物黏泥脱氢酶活性的影响Fig .4 E ffect of C l O 2concentrati on on

DHA of biofouli ng

由图4可知,不同营养水平条件下培养的生物黏泥的f D HA 初始值(即未投加C l O 2时的f DHA )存在较大差异,其中贫营养条件下培养的黏泥脱氢酶活性初始值最低,其次为富营养条件下的黏泥,而中营养条件下培养的黏泥f D HA 最高。本实验中,在贫营养条件下挂片上附着的黏泥量最少,活性微生物数量最少,导致测得的f DHA 最低;在中营养水平下,有机底物浓度的提高,使得活性微生物数量相对增加,f D HA 明显升高;而在富营养水平下,虽然生成的生物黏泥量继续增多,但是脱氢酶活性却有所降低,这主要是由于此时大量繁殖的微生物导致挂片上黏泥厚度不断增大,营养物质及氧气的传质助力增大,导致黏泥内部出现厌氧环境,内层的好氧微生物由于在新陈代谢过程中缺乏必要的氢受体而逐渐死亡。研究表明

[36]

,当载体表面所生长的生物膜厚度增加到

一定程度后,生物膜靠近载体表面的部分即惰性生物

层的微生物由于难以获得充足的养分和溶解氧,活性降低,基本不参与生化反应,包裹于惰性层外的活性生物层则具有较强的活性,有机底物的降解主要依靠

该层中的微生物。由此可见,富营养水平下,黏泥生长速率过快,厚度过大反而导致其f D HA 降低。

从图4还可以看出,C l O 2对3种营养水平下生物黏泥活性的有效作用时间各不相同。贫营养下培养出的生物黏泥,C l O 2作用40m i n 后f DHA 即可降至接近零,说明此时所取黏泥中的大部分活细菌均已被杀灭;中营养下的黏泥需要作用80m i n 才能基本杀灭黏泥中的活细菌;富营养条件下,C l O 2的有效作用时间最长,大概需要200m i n 。由此可见,C l O 2对生物黏泥的灭活效果并不完全受黏泥初始f D HA 的

影响。

21312 季铵盐

根据实际生产中推荐的应用范围

[37]

,选取投加

浓度为50m g /L 的季铵盐,分别与3种营养水平下的生物黏泥作用,结果如图5

所示。

图5 季铵盐对生物黏泥脱氢酶活性的影响F i g .5 E ffect of quaternary a mm on iu m b i ocide

concen tration on DHA of biofouli ng

由图5可以看出,季铵盐对不同营养水平下生物黏泥f DHA 的作用效果与C l O 2的相似。50m g /L 季铵盐作用大约120m i n 后,贫营养条件下的黏泥f D HA

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164#中国石油大学学报(自然科学版) 2010年12月

基本降至零;中营养下的黏泥需要240m i n 作用时间才能几乎杀灭所有活细菌;富营养下的黏泥需要的处理时间依然最长,在360m i n 的作用时间内,检测f D HA 未完全降至零,黏泥中仍含有一定数量的活细菌。因此,在实际应用当中,还需要注意非氧化型杀菌剂有效作用时间过长而引起的药剂失效问题。214 不同营养水平下生物黏泥微观结构比较取不同营养水平下稳定期的生物黏泥(未加杀菌剂)做扫描电镜(SE M )观察,如图6所示。可以看出:在贫营养水平下,达到稳定期的黏泥微观结构最为松散,EPS 之间呈丝状搭桥结构相连,黏泥孔隙

率较大,可以明显观察到包裹着EPS 的细胞个体;中营养下的黏泥已较为致密,孔隙率较小,EPS 之间黏连明显;富营养下的黏泥微观结构最为密实,EPS 已连结成片状或块状形态,黏泥孔隙率最低。结合杀菌剂对黏泥的灭活实验,由于不同营养水平下黏泥微观结构的差别,导致杀菌剂向黏泥内部扩散的速率和程度均有较大差异,虽然富营养水平下黏泥的初始f DHA 并非最高,但较高的黏泥厚度以及致密的微观结构,使得杀菌剂对黏泥底层甚至中层的细菌灭活能力受到限制,

延长了其有效灭活时间。

图6 不同营养水平下稳定期生物黏泥扫描电镜照片

F i g .6

SE M ph otograph s of m ature b i ofou li ng at d ifferen t nu tr i ent levels

3 结 论

(1)黏泥生长初期附着诱导期的耗时随着营养水平的提高而减少,但对数增长期所需时间以及达到平衡稳定期的黏泥生成量均随着营养水平的提高而增大。

(2)不同营养水平下生物黏泥生长动力学过程各不相同,营养水平的高低直接影响到Log istic 模型方程中参数K 及r 取值,并呈现出一定的变化规律,即黏泥生长营养水平越高,K 值越大,而r 值越小。

(3)培养至平衡稳定期的黏泥,其脱氢酶活性的由高到低依次为中营养,富营养,贫营养。C l O 2和季铵盐两种杀菌剂对黏泥的有效灭活作用时间均

与黏泥生长的营养水平有关,贫营养下有效灭活时间最短,富营养下最长。这可能是黏泥的厚度及微观结构差异所致,而不是仅受黏泥初始活性的影响。参考文献:

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第34卷第6期马涛,等:循环水中生物黏泥生长动力学及其控制

(完整版)油泥处理的几种方法

污油泥处理的几种方法探讨 引言:针对油泥的长期堆放所造成的危害，通过对油泥的表征、产生及组份分析，以及对国内外处理方法进行比较；确定采用有机溶剂萃取法、碳酰胺溶液洗涤法、生物处理法、脱水焚烧处理法四种方法对油泥进行处理，进行实验研究。摘要：油泥分离；处理方法 油泥的定义：油泥是在石油开发、运输以及炼制时的污水处理过程中产生的。含有原油或成品油的泥沙、矿物质及其它杂质的混合物，油份存在于多种形态的混合物之中不能直接回收，油泥对环境污染越来越大。 油泥的组成：油泥的组成成分非常复杂。一般是由油包水和水包油型乳状液以及悬浮固体组成，是一种比较稳定的悬浮乳状液体系。油泥的颗粒细小，呈絮凝体状；密度差较小（油、水密度接近）、含水率较高（一般在40%-90%之间）、持水力较强；充分乳化，粘度较大难以沉降；稳定性差，容易腐败和产生恶臭，对环境造成极大危害。 油泥中的水一般可分为四种，游离水、絮体水、毛细水、粒子水； 油泥中油一般分为浮油、乳化油、溶解油等。这是油泥粘度大、脱水难的主要原因。 油泥的危害：油泥中的石油在雨水浸泡下，流入农田、河流，使水中溶解氧得不到补充。同时，石油本身被微生物

降解时，要消耗大量氧气，使水体严重缺氧，水生生态系统遭受破坏。许多环芳烃具有致突变和致癌性，通过直接和间接途径对人体健康带来严重损害。某些有害物质进入农田后，被农作物吸收，通过食物链进入人和动植物体内，导致各种疾病发生，威胁人类的健康。 油泥处理的常见方法 有机溶剂萃取法，根据相似相溶原理，利用有机溶剂处理油泥的试验研究是目前治理油泥的主要方向。首先将油泥和煤油溶剂混合，使原油溶解在煤油中。待混合物分层后，将液相和固相分离。主要工艺如下：A、将油泥粉碎。B、煤油萃取。将粉碎处理后的油泥与煤油混合搅拌，并加热至50―l00℃，待静置分层后，抽出煤油。C、温水洗净。经过煤油萃取后的泥土与清水混合搅拌。D、脱水。将洗涤后的泥土进行脱水处理。 溶剂、声能处理法，这种方法是将油泥与溶剂混合后形成泥浆。（土壤与溶剂的混合比例根据土壤的性质而定）。泥浆靠重力流入振动筛。粒径大于1/4英寸的大颗粒被截留后，送至轧碎机，大颗粒经轧碎后与筛下物混合进入低频声波振荡器。新鲜溶剂通过管线注入声波振荡器底部并向上流动，使土颗粒中的油在低频声能和溶剂的作用下溶解在溶剂中，从而使油土分离。通过调整溶剂的流速，既可保持泥沙的下沉，又可保持较高的处理效率。溶剂可选用轻质原油、有机

循环水系统产生生物粘泥原因及控制措施

循环水系统产生生物粘泥原因及控制措施 循环水系统产生生物粘泥原因及控制措施 自从2007年6—9月，生产系统常出现工艺介质泄漏，水体发黑、浊度上升、发生恶臭，污染环境，冷却效率下降等现象。水质恶化常表现在：①氧化性杀菌剂投加数量增加，但余氯仍检测不到;②加入的锌盐发生沉淀，起不到加速成膜、修复破损膜的作用；③塔板、填料、换热器微生物粘泥严重超标，影响换热效果；④因微生物酶的作用，聚磷的分解率达到90％以上。 1 生物粘泥的形成原因及危害 微生物粘泥是指由于水中溶解的营养源而引起细菌、丝状菌(霉菌)、藻类等微生物群的繁殖，并以这些微生物为主体，混有泥沙无机物和尘土等，形成附着的或堆积的软泥性沉积物。在日常运行中，换热器不及时反冲，导致杀菌处理过的高浊度水流经管道时，因流速慢，导致粘泥在此沉积，加速设备腐蚀。其次，由于介质泄漏，如：硫化氢、油等，为微生物粘泥提供了条件，粘附度增加，很大程度上促进其的生长，还为厌氧菌的生长提供了大量有机营养源，加剧其在粘泥表面的繁殖，从而导致粘泥量的增加。冷却水系统的微生物粘泥不仅会降低换热器和冷却塔的冷却作用，恶化水质，而且会加速设备腐蚀，隔绝药剂对金属的作用，使药剂不能发挥应有的缓蚀阻垢作用，降低杀菌效果，使设备不能长周期运转，影响生产，造成严重的经济损失。 粘泥对金属设备的危害尤为严重。一方面加速垢下腐蚀，另外，有些细菌在代谢过程中生成的分泌物还会直接对金属构成腐蚀。藻类在日光的照射下会与水中的二氧化碳及重碳酸根等碳源起光合作用，吸收碳源作营养而放出氧，因此，当藻类大量繁殖时，会增加水中溶解氧含量，有利于氧的去极化作用，腐蚀过程因此而加速。 2 控制粘泥措施

第三章 微生物反应动力学习题

第三章微生物反应动力学习题 1. 微生物反应的特点，其与化学反应的主要区别有那些？ 2．简要回答微生物反应与酶促反应的最主要区别？ 3. 进行微生物反应过程的物量衡算有何意义，请举例说明。 4．Monod 方程建立的几点假设是什么？Monod 方程与米氏方程主要区别是什么？ 5．举例简要说明何为微生物反应的结构模型？ 6. 以葡萄糖为单一碳源，进行某种微生物好氧或厌氧培养。已知此菌的比生长速率μ、葡萄糖的比消耗速率γ、细胞、葡萄糖、二氧化碳和各产物中的碳元素含量α1、α2、α3 和αi，利用这6 个常数给出此菌的与生长相关的物料衡算式。 7. 葡萄糖为碳源的复合培养基进行干酪乳杆菌的厌氧培养，1mol葡萄糖可生成乳酸或乙酸或乙醇或甲酸为0.05mol、1.05mol、0.94mol和1.76mol，试讨论各分解代谢的碳元素的恒算及生成ATP的摩尔数。 8. 荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）好氧培养中，已知：Y x/s=180g/mol,Y x/o=30.4g/mol,每消耗1mol葡萄糖可生成2molATP，氧化磷酸化的P：O比为1，求Y ATP？ 9. 在啤酒酵母的生长试验中，消耗了0.2kg 葡萄糖和0.0672kgO2，生成0.0746kg 酵母菌和 0.121kgCO2，请写出该反应的质量平衡式，计算酵母得率Y X/S 和呼吸商RQ。 10. 微生物物繁殖过程中分裂一次生成两个子细胞，也有4 分裂或8 分裂的，试证明当n 分 裂时，有如下式子：，式中： 为倍增时间， 为世代时间。 11．分别采用含有蛋白胨和牛肉膏的复合培养基、含有20 余种氨基酸的合成培养基和基本培养基进行运动发酵单胞菌厌氧培养，碳源为葡萄糖，获得如下表所示结果。已知菌体的含碳量（以碳源/细胞计）为0.45g/g，求采用不同培养基时的Y KJ。 12. 葡萄糖为碳源进行酿酒酵母培养，呼吸商为1.04，氨为氮源。消耗100mol 葡萄糖和48mol氨，生成细胞48mol、二氧化碳312mol 和水432mol。求氧的消耗量和酵母细胞的化学组成。 13. 以葡萄糖为唯一碳源的最低培养基进行Candida utilis 培养，Y x/s=91.8g-细胞/mol 葡萄糖，求Y kJ。已知葡萄糖的燃烧热为2830KJ/mol。 15. 以葡萄糖为唯一碳源的基本培养基厌氧培养产气气杆菌, Yx/s= 26.1 g 细胞/mol 葡萄糖,试求分解代谢消耗葡萄糖的量占总消耗量的分率? 已知每克细胞含0.45g 碳,每mol 葡萄糖含72g 碳,且△S=△S 合成 +△S分解。 16.一个新发现的微生物在每一次细胞分裂时，可产生3个新细胞，由下列生长数据求：①此微生物的比生长速率μ(h-1)；②两个细胞分裂的平均间隔时间；③此微生物细胞的平均世代时间。 时间/h 0 0.5 1.0 1.5 2.0 细胞干重/(g/L) 0.10 0.15 0.23 0.34 0.51

第六章 微生物的生长繁殖及其控制

第六章微生物的生长及其控制 一、名词解释 生长繁殖连续发酵恒浊器恒化器同步培养(Synchronous culture)同步生长连续培养（continuous culture）二次生长现象防腐(Antisepsis)石炭酸系数抗代谢物(Antimetabolite) 消毒抗生素十倍致死时间和热致死时间 致死温度和致死时间灭菌 二、填空题 1.微生物的生长包括＿＿、＿＿、＿＿和衰亡期等四个时期。 2.微生物生长的＿＿期是产物的最佳收获期。 3.微生物死亡的原因可能是蛋白水解酶的活力增强而发生＿＿。 4.影响微生物生长的主要因素有温度、＿＿、＿＿三项。 5.实验室用＿＿法在光学显微镜下直接观察细胞并计数。 6.把稀释后的一定量的菌样通过＿＿或＿＿的方法，让其内的微生物单细胞一一分散在琼脂平板上，待培养后每一活细胞就形成一个单菌落，此即菌落形成单位。 7.影响延滞期长短的主要因素有＿＿、＿＿和培养基成分。 8.设法使培养液的流速保持不变，并使微生物始终在低于最高生长速率的条件下进行生长繁殖的连续培养装置是＿＿。 9.采用强烈的理化因素使人和物体内外部一切微生物永远丧失繁殖能力的措施是＿＿。 10.各种抗生素有其不同的制菌范围，此即＿＿；青霉素和红霉素主要抗＿＿细菌；＿＿和＿＿主要抗G细菌。

- 11.生长温度三基点是＿＿、＿＿、＿＿。 12.一般可把微生物的典型生长曲线可粗分为＿＿、＿＿、＿＿、＿＿。13.抗生素的活力称为＿＿。 14.多数细菌生长最适pH是＿＿，放线菌生长最适pH一般是＿＿，真菌生长的最适pH一般是＿＿。 15.消毒和灭菌的区别是＿＿。 16.计算世代时间应在细菌生长的＿＿期进行，生产中为了长期维持对数生长期可采取＿＿，如培养细菌的目的在于获得大量菌体，应在培养的＿＿期进行收获。 17.巴斯德消毒法的工艺条件是＿＿。 18.室温型微生物的最低生长温度为＿＿，最适生长温度为＿＿，最高生长温度为＿＿。 19.造成厌氧环境培养厌氧菌的方法有＿＿和＿＿。 20.低、中、高温型微生物的最适生长温度分别为＿＿、＿＿、＿＿。 21.根据微生物与氧气的关系，可将微生物分成＿＿、＿＿、＿＿、＿＿和＿＿五个类型。 22.酸菜，饲料青贮是利用＿＿发酵产生的＿＿抑制＿＿，使之得以长久贮存。 23.常用的防腐方法有＿＿、＿＿、＿＿、＿＿等。 24.调味品饮料中常加入＿＿作为防腐剂。 25.测定微生物的生长量常用的方法有＿＿、＿＿、＿＿和＿＿。而测定微生物数量变化常用的方法有＿＿、＿＿、＿＿和＿＿；以生理指标法来测定微生物的方法又有＿＿、＿＿、＿＿和＿＿等。

第七章微生物的生长及其控制

第七章微生物的生长及其控制 习题 一、填空题 1、一条典型的生长曲线至少可分为、、和4个生长时期。 2、测定微生物的生长量常用的方法有、、和。而测定微生物数量变化常用的方法有、、和；以生物量为指标来测定微生物生长的方法有、和。 3、获得细菌同步生长的方法主要有（1）和（2），其中（1）中常用的有、和。 4、控制连续培养的方法有和。 5、影响微生物生长的主要因素有、、、和等。 6、对玻璃器皿、金属用具等物品可用或进行灭菌；而对牛奶或其他液态食品一般采用灭菌，其温度为，时间为。 7、通常，细菌最适pH的范围为，酵母菌的最适pH范围为，霉菌的最适pH范围是。 8、杀灭或抑制微生物的物理因素有、、、、和 等。 9、抗生素的作用机制有、、和。 10、抗代谢药物中的磺胺类是由于与相似，从而竞争性地与二氢叶酸合成酶结合，使其不能合成。 二、选择题 1、以下哪个特征表示二分裂？（） （1）产生子细胞大小不规则（2）隔膜形成后染后体才复制（3）子细胞含有基本等量的细胞成分（4）新细胞的细胞壁都是新合成的。

2、代时为0.5h的细菌由103个增加到109个时需要多长时间？（） （1）40h （2）20h （3）10h （4）3h 3、如果将处于对数期的细菌移至相同组分的新鲜培养基中，该批培养物将处于哪个生长期？（） （1）死亡期（2）稳定期（3）延迟期（4）对数期 4、细菌细胞进入稳定期是由于：①细胞已为快速生长作好了准备；②代谢产生的毒性物质发生了积累；③能源已耗尽；④细胞已衰老且衰老细胞停止分裂；⑤在重新开始生长前需要合成新的蛋白质（）。 （1）1，4 （2）2，3 （3）2，4 （4）1，5 5、对生活的微生物进行计数的最准确的方法是（）。 （1）比浊法（2）显微镜直接计数 （3）干细胞重量测定（4）平板菌落记数 6、下列哪咱保存方法全降低食物的水活度？（） （1）腌肉（2）巴斯德消毒法（3）冷藏（4）酸泡菜 7、连续培养时培养物的生物量是由（）来决定的。 （1）培养基中限制性底物的浓度（2）培养罐中限制性底物的体积（3）温度（4）稀释率 8、常用的高压灭菌的温度是（）。 （1）121℃（2）200℃（3）63℃（4）100℃ 9、巴斯德消毒法可用于（）的消毒。 （1）啤酒（2）葡萄酒（3）牛奶（4）以上所有 10、（）能通过抑制叶酸合成而抑制细菌生长。 （1）青霉素（2）磺胺类药物（3）四环素（4）以上所有 三、是非题 1、在群体生长的细菌数量增加一部所需时间为代时。 2、最初细菌数为4个，增殖为128个需经过5代。 3、一般显微镜直接计数法比稀释平板涂布法测定的菌数多。 4、一切好氧微生物都含有超氧化物歧化酶。 5、分批培养时，细菌首先经历一个适应期，所以细胞数目并不增加，或增加很少。

热电厂杀菌灭藻、粘泥剥离技术方案

热电厂循环水系统 杀菌灭藻、粘泥剥离技术方案 文件目录 一、概述 (3) 二、产生问题 (3) 三、处理方法 (4) 四、药剂简介 (4) （一）氧化性杀菌剂 (4) （二）非氧化性杀菌剂 (4) （三）粘泥剥离剂 (5) 五、加药量计算 (5) 六、具体加药量 (6)

（一）氧化性杀菌灭藻剂的投加 (6) （二）非氧化性杀菌灭藻剂的投加 (6) （三）粘泥剥离剂的投加 (7) 七、杀菌前工作准备 (7) 八、杀菌具体操作及注意事项 (8) 、概述 在电厂敞开式循环冷却水系统中，冷却水温度通常在20 ～42 ℃之间，这一温度范围特别有利微生物的生长，冷却水在冷却塔内的喷淋曝气过程中溶入了大量的氧气，为好氧细菌生长提供必要条件。冷却塔暴露在阳光下，藻类进行光合作用，因此藻类大量繁殖。特别是每年的4～6月份入夏时节，因温度快速升高，循环水系统运行浓缩倍数较高，水质自身净化能力降低，极利于藻类微生物快速滋生、并容易成失控性大量繁殖。 有机物的形成和微生物的生长有密切关系，因为微生物在成长和繁殖的过程中会放出黏液，这些黏液将水中的粘泥和植物残骸粘附在一起形成绿色的粘垢，粘附在循环水系统中。 二、产生问题 菌藻类大量滋生繁殖，会带来一系列问题： （一）产生大量微生物粘泥，使水质浊度升高，在换热设备低流速区如封头、列管、填料等处积聚粘泥，造成堵塞、淤积等现象，影响换热器的传热效率和冷却设备的冷却效率。

（二）菌藻微生物在自身新陈代谢过程中产生各种类型酸性物质，引起系统设备的酸性腐蚀。 （三）微生物粘泥在金属设备表面不均匀沉积，会因氧浓差形成电池效应，引起垢下腐蚀。 （四）凉水塔壁及支柱及部分设备长满青苔，布满藻类粘泥，使循环水水质严重恶化。 在菌藻微生物快速滋生繁殖时，进行有效杀灭控制和干预，并改变其生存环境，是循环 水系统进行杀菌灭藻处理的关键。 所以，电厂循环水处理主要包括缓蚀阻垢处理和杀菌灭藻、粘泥剥离处理 三、处理方法循环水系统的杀菌控制最好是氧化性杀菌剂与非氧化性杀菌剂交替使用，防止微生物产生抗药性。氧化性杀菌剂用量低，杀菌快。非氧化性杀菌剂一般含表面活性剂，除具有杀菌作用，还可剥离在设备表面已形成的少量微生物黏泥。粘泥剥离剂将残留的菌藻黏泥继续杀灭剥离，并将杀菌剥离的产物尽快排出系统，以达到长期有效控制的目的 四、药剂简介 （一）氧化性杀菌剂 氧化性杀菌剂具有强烈氧化性，通过与细菌体内代谢酶发生氧化作用，而达到快速强力杀菌目的，如卤素中的氯、溴以及溴、氯的化合物（次氯酸钠、二氧化氯、氯化异氰尿酸、卤化海因等）、臭氧、过氧化氢、过氧乙酸。 本次杀菌灭藻方案选用的二氯异氰脲酸钠和次氯酸钠均属于氧化性杀菌剂，杀灭青苔菌藻和粘泥表面

第六章微生物的生长及其控制

第六章微生物的生长及其控制 微生物的生长：在适宜环境条件下，微生物吸收营养物质，进行新陈代谢，有机体的各细胞组分协调而平衡地增长，为生长。 微生物的繁殖：单细胞微生物当细胞增长到一定程度时，就以二分裂等方式形成子细胞，引起个体数目的增加，为繁殖。多细胞微生物唯有通过形成无性孢子和有性孢子等使个体数目增加的过程才能称为繁殖（细胞数目的增加若不伴随着个体数目的增加，只能叫生长，不能称繁殖）。 微生物的发育：从生长到繁殖是一个从量变到质变的过程，这个过程就是发育。 个体生长个体繁殖群体生长 群体生长=个体生长+个体繁殖 第一节测定生长繁殖的方法

一、测生长量 测定生长量（原生质含量的增加）的方法很多，适用于一切微生物。 （一）直接法 1、粗放的测体积法 2、精确的称干重法 （二）间接法 1、比浊法 用分光光度计对无色的微生物悬液进行测定，不同浓度的菌悬液光密度吸收值呈线性关系。常选450～650nm波段。光束通过菌悬液时引起光的散射或吸收，从而降低透光度。 菌悬液中细胞浓度与混浊度成正比，与透光度成反比。测定菌悬液的光密度或透光度即可反映细胞的浓度。将未知细胞数的悬液与已知细胞数的悬液相比，可知前者所含细胞数。

2、生理指标法 与微生物生长量相平行的生理指标很多： 含氮量（细菌含氮量为干重的12.5%、酵母见7.5%、霉菌为6.5%,含氮量×6.25为粗蛋白含量）； 含碳、磷、DNA、RNA、ATP、DAP、几丁质、N-NAM 及产酸、产气、耗氧、粘度、产热等。

二、计繁殖数 单细胞状态的细菌和酵母菌要一一计算各个体的数目，放线菌和霉菌等丝状生长的微生物只能计算其孢子数。 （一）直接法 用血球计数板在光学显微镜下直接观察细胞并进行计数的方法。得到的数目是死、活细胞的总菌数。特殊染料可将死、活细胞区分开，可用于活菌和总菌记数。 （二）间接法 活菌计数法。活菌在液体培养基中会使其变混或在固体培养基上（内）形成菌落。常用菌落计数法。 1、平板菌落计数法 可用浇注平板或涂布平版等方法进行，适用于各种好氧菌或厌氧菌。

#4、#5机组循环水系统投加粘泥剥离剂试验方案

#4、#5机组循环水系统投加粘泥剥离剂试验方案 一、试验目的 由于#4、#5机组循环补充水水源为地表水，自机组投运以来，正常运行时投加杀菌剂可以控制微生物的繁殖和藻类的生长，随着季节的不同，有时循环水水质发生变化甚至恶化，造成补充水浊度增大，加之循环冷却水系统的运行条件非常适宜微生物的生长和繁殖，这样就大幅度降低杀菌剂控制微生物的效果，不能有效的控制微生物繁殖和粘泥滋生，几乎所有的工业循环水系统都存在该现象，生物粘泥对循环水系统造成的最大危害是导致凝汽器严重腐蚀和结垢，同时还会降低换热效果，缩短设备使用寿命，增加供水成本等，严重影响公司的安全生产和经济技术指标，因此对#4、#5机组循环水系统进行生物粘泥剥离清洗十分必要。 二、试验条件 1. #4、#5冷却塔的排污门均应关闭，确保循环水系统的严密性。 2．#4、#5冷水塔水位保持4.0米左右运行，尽量减少试验过程中的补水量，汽机运行人员应严密监视各塔水位。 3．在机组不调停的情况下添加粘泥剥离剂，保持机组稳定运行。 4．胶球清洗装置应状态完好，以便加药后24小时能够正常投入使用。三．试验内容 药剂种类：高效粘泥剥离剂外观：无色~淡黄色微浊液体 1、粘泥剥离剂的作用及原理 高效粘泥剥离剂是由高效阳离子表面活性剂、强力渗透剂和分散剂复合而成，具有光谱高效的杀菌灭藻能力和较强的粘泥剥离功能，及清洗功能，高

效粘泥剥离剂具有良好的分散性和渗透性，具有穿透力强、毒性低、作用快的特点，对粘泥、油泥菌藻分泌物等组成的粘泥有良好的分散和剥离作用，同时还具有软化和清洗金属表面的陈垢、缓蚀和提高换热率的作用，高效粘泥剥离剂对金属、橡胶塑料等均无腐蚀作用，易溶于水并不受水体硬度的影响，因此广泛用于各行业的循环水系统中作粘泥剥离与清洗之用，高效粘泥剥离剂还可作循环水系统中的杀菌灭藻剂、清洗剂等。 2、加药剂量 高效粘泥剥离剂用作粘泥剥离剂使用时按保水量计算，一般投加量为100ppm-150ppm左右，藻类较多时，如需获得快速杀灭及剥离效果，可适当加大用药量，高效粘泥剥离剂切勿与阴离子表面活性剂混用，也不能与氯酚类药剂共同使用。 3、加药方法 #4、#5机组分别采用冲击式加药方式，将3吨高效粘泥剥离剂剂一次性投入到#4、#5机组循环水泵入口处，加完高效粘泥剥离剂以后#4、#5机组循环水系统24小时后循环水中因剥离出现污物时应加大排污量，加大循环水的补充水量，大排量冲洗循环水系统12小时，同时投胶球系统不低于6小时，避免出现二次沉积，对出现的漂浮物应及时清理，以保证剥离剂的药剂的剥离效果。（在机组添加高效剥离剂期间循环水系统停止加缓蚀阻垢剂停止测试循环水的浓缩倍率）。 4、试验监督 ①加粘泥剥离剂期间，化学专业人员观察循环水质外状的变化，加药8小时后即可发现冷却塔填料上的粘泥开始分解脱落，循环水由清逐渐变得浑浊并且有

第三章 微生物反应动力学习题答案

第三章 微生物反应动力学习题答案 1. 微生物反应的特点，其与化学反应的主要区别有那些？ 答：微生物反应与化学反应相比，具有以下特点： 1）微生物反应属于生化反应，通常是在常温常压下进行；2）反应原料来源相对丰富；3）易于生产复杂的高分子化合物和光学活性物质；4）通过菌种改良，可大大提高设备的生产能力；5）副产物多，提取有一定难度；6）生产微生物受外界环境影响比较大；7）开发成本较大；8）废水BOD较大 2．简要回答微生物反应与酶促反应的最主要区别？ 答：微生物反应与酶促反应的最主要区别在于，微生物反应是自催化反应，而酶促反应不是。此外，二者还有以下区别： （1）酶促反应由于其专一性，没有或少有副产物，有利于提取操作，对于微生物反应而言，基质不可能全部转化为目的产物，副产物的产生不可避免，给后期的提取和精制带来困难，这正是造成目前发酵行业下游操作复杂的原因之一。 （2）对于微生物反应，除产生产物外，菌体自身也可是一种产物，如果其富含维生素或蛋白质或酶等有用产物时，可用于提取这些物质。 （3）与微生物反应相比，酶促反应体系较简单，反应过程的最适条件易于控制。 微生物反应是利用活的生物体进行目的产物的生产，因此，产物的获得除受环境因素影响外，也受细胞因素的影响，并且微生物会发生遗传变异，因此，实际控制有一定难度。 （4）酶促反应多限于一步或几步较简单的生化反应过程，与微生物反应相比，在经济上有时并不理想。 4. 答：Monod 方程建立的基本假设：微生物生长中，生长培养基中只有一种物质的浓度（其他组分过量）会影响其生长速率，这种物质被称为限制性基质，并且认为微生物为均衡生长且为简单的单一反应。Monod 方程与米氏方程的主要区别如下表所示： Monod 方程：S K S S += max μμ 米氏方程：S K S r r m += max 方程中各项含义： μ：生长比速 μmax ：最大生长比速 S: 单一限制性基质浓度 K S : 半饱和常数 方程中各项含义： r：反应速率 r max ：最大反应速率 S：底物浓度 K m ：米氏常数 微生物生长动力学方程 酶促反应动力学方程

生物酶土壤固化剂加固土现场试验研究

第38卷，第1期2013年2月 公路工程Highway Engineering Vol．38，No．1 Feb ．， 2013［收稿日期］2012—10—28 ［项目来源］湖南省科技重大专项（2010FJ1008） ［作者简介］吴冠雄（1978—），男，湖南长沙人，工程师，主要从事高速公路建设与管理工作。 生物酶土壤固化剂加固土现场试验研究 吴冠雄 （湖南省新溆高速公路建设开发有限公司，湖南新化417600） ［摘 要］采用生物酶土壤固化剂（TerraZyme ）进行了固化土壤的室内外试验，研究了不同级配、不同材料组 成、不同外加剂的生物酶固化土的路用性能，探讨了粗集料含量对生物酶混合料密度的影响，建立了粗集料含量与生物酶固化土最大干密度、最佳含水率的关系式，推荐了生物酶固化土最佳配合比，为生物酶试验路的施工提供技术指导，也为将来生物酶道路的设计及施工提供借鉴。 ［关键词］生物酶；土壤固化；现场试验；最佳配合比［中图分类号］U 416．212 ［文献标识码］A ［文章编号］1674—0610（2013）01—0070—05 Field Test Study on Stabilized Soil by TerraZyme Soil Stabilizer WU Guanxiong （Hunan Xinxu Expressway Construction and Development CO．，LTD．Xinhua ，Hunan 417600，China ） ［Abstract ］The study of the road performance of TerraZyme solidified soil with different gradations ，material composition ，admixture was conducted through indoor and field test．The influence of the coarse aggregate content on the biological enzyme mixture density is Discussed．The relation of the coarse aggre-gate content of the soil maximum dry density ，optimum moisture curing is established．The best fit of the biological enzyme stabilized soil is recommend．The technical guidance for the biological enzyme test road construction and the reference for future biological enzymes road design and construction is Provided． ［Key words ］TerraZyme ；soil stabilization ；field test ；optimum mix 0前言 利用土壤固化剂稳定土体的研究已有几十年的 历史，至今已经形成一门综合性的交叉学科。目前，国内外学者研制和开发了一系列土壤固化剂，总体按其物理、化学机理可分为生物酶类土壤固化剂、电离子类土壤固化剂、高分子类土壤固化剂和新型复 合类土壤固化剂等。其中， 生物酶土壤固化剂作为一种新型的土壤稳定材料，和现有的筑路材料相比， 它具有路用性能好、造价低廉、施工工艺简单、环保无污染等优点，可以作为农村公路基层，也可用于干线公路、高速公路的底基层，已经成功在全世界30多个国家的公路建设中成功推广使用。 生物酶土壤固化剂由植物活细胞制成，可以很好的稳定、固化土壤，通过它的催化作用，可使粘土中大量存在的有机大分子联合生成一种中间反应酶，该物质被粘土离子置换吸附，从而削弱了土粒吸 附水的能力，使之亲水性降低，即削弱了土粒吸附水 分而膨胀的倾向，又产生了对水的屏蔽作用，形成防水土层，通过压实，使土壤密度增大，增加了土壤的强度和稳定性，延长了道路的寿命。生物酶能够对长期存在土壤中，因此，能够长期保持固化效果。 本文依托某公路，路面结构采用24cm 水泥混凝土面层+20cm 生物酶基层。本文进行室内外试验， 研究不同级配、不同材料组成、不同外加剂的生物酶固化土的路用性能，推荐生物酶固化土最佳配合比， 为该生物酶试验路的施工提供技术指导，也为将来生物酶道路的设计及施工提供借鉴。 1原材料试验 本试验所用土样均为长沙市宁乡县试验路周围 具有代表性的材料，分别为刘檀线土、莲花山土、三桥风化岩材料。其颗粒分析试验结果如表1所示。 进行刘檀线土、莲花山土、三桥风化岩3种材料

(完整版)微生物学第七章生长与控制

第十六授课单元 一、教学目的 此章为本课程的重点内容之一，使学生掌握微生物生长发育的规律及生长条件的控制，掌握生长的测定方法，学会同步培养和连续培养的方法，了解物理因素、化学因素对微生物生长发育的影响及实际应用，掌握消毒和灭菌的原理和方法等 本教学单元注重使学生了解微生物生长的测定：重点介绍单细胞微生物的典型生长曲线，并了解丝状真菌的生长曲线；介绍同步培养的方法（机械筛选法和环境条件控制法）；恒浊连续培养和恒化连续培养的原理、控制方法和应用。 二、教学内容 第七章微生物的生长及其控制 第一节个体细胞生长概述 第二节微生物的群体生长 一、单细胞微生物的生长曲线 二、丝状真菌的生长曲线 三、同步培养 四、连续培养 第三节微生物生长的测定 一、计数法 二、质量法 三、生理指标法 三、教学重点、难点及处理方法 重点: 1. 单细胞微生物的典型生长曲线, 在介绍单细胞微生物的生长曲线之前让学生了解微生物生长测定的方法. 根据对于微生物生长的测定, 重点介绍单细胞微生物的典型生长曲线, 说明各个时期微生物生长的特点, 并结合实践说明微生物生长曲线对于生产有何指导意义. 2. 同步培养的方法（机械筛选法和环境条件控制法）；恒浊连续培养和恒化连续培养的原理、控制方法和应用. 连续培养的原理来自于典型生长曲线, 使微生物保持一定比生长速率进行生长. 在一个恒定体积的培养物中, 通过不断地移出营养物质和以同样速率移走培养物的方法来得以实现. 难点: 1. 单细胞微生物的典型生长曲线对于单细胞微生物生长曲线中的指数期的三个重要参数例如: 繁殖代数, 代时和生长速率常数的意义及其相互关系及计算方法应说明清楚. 并将生长曲线各个时期对于实践的指导意义举例加以说明. 以加深对于生长曲线的理解. 分析微生物的生长曲线, 有重要的实际意义. 首先在扩大培养各级种子时就必须选择适宜的菌龄和接种量.其次为了获得大量菌体或代谢产物, 需经常设法延长细胞的对数生长阶段. 这就是连续培养的根据. 2. 恒浊连续培养和恒化连续培养的原理、控制方法和应用. 恒浊连续培养和恒化连续培养的原理比较复杂, 应用画图的方法加以说明, 主要通过多媒体, 为学生展示恒浊连续培养主要是通过不断调节流速使培养液浊度保持不变, 从而使微生物保持一定比生长速率进行生长. 而此生长速率一般是微生物生长曲线中的最高生长速率. 但是恒化连续培养中, 细菌的生长速率取决于限制性因子的浓度, 并低于最高生长速率. 营养物质浓度对微生物有影响, 一般认为营养物质适当时, 并不影响微生物的生长速率, 而低浓度时, 则会影响. 而且在一定范围内生长速率与营养浓度成正比关系. 恒化培养所用的培养基成分中, 要将一种必须营养物质控制在较低浓度, 以作为限制生长因子, 其它营养均可过量, 这样细胞的生长速率将

微生物的生长繁殖及其控制

幻灯片1 第六章 微生物的生长繁殖 及其控制 幻灯片2 第一节细菌的生长 一、相关概念及特点 生物个体细胞物质有规律地、不可逆增加，导致个体体积扩大的生物学过程。生长： 繁殖： 生物个体生长到一定阶段，通过 特定方式产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。 幻灯片3 生长是一个逐步发生的量变过程， 繁殖是一个产生新的生命个体的质变过程。 在高等生物里这两个过程可以明显分开，但在低等特别是在单 细胞的生物里，由于细胞小，这两个过程是紧密联系又很难划 分的过程。 幻灯片4 一个微生物细胞 合适的外界条件，吸收营养物质，进行代谢。 如果同化作用的速度超过了异化作用 个体的生长 原生质的总量（重量、体积、大小）就不断增加 如果各细胞组分是按恰当的比例增长时，则达到一定程度后就 会发生繁殖，引起个体数目的增加。 群体内各个个体的进一步生长 群体的生长 幻灯片5 微生物生长: 在一定时间和条件下细胞数量的增加（微生物群体生长） 在微生物学中提到的“生长”，一般均指群体生长，这一点与 研究大生物时有所不同。 个体生长→个体繁殖→群体生长 群体生长 = 个体生长 + 个体繁殖 幻灯片6 微生物生长： 单位时间里微生物数量或生物量（Biomass）的变化 个体计数 群体重量测定 群体生理指标测定 微生物生长的测定： 评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响；

评价不同的抗菌物质对微生物产生抑制(或杀死)作用的效果； 客观地反映微生物生长的规律； 幻灯片7 二、以数量变化对微生物生长情况进行测定（P151） 1、培养平板计数法 通常用来测定细菌、酵母菌等单细胞微生物的生长情况 或样品中所含微生物个体的数量（细菌、孢子、酵母菌） 2、膜过滤培养法 当样品中菌数很低时，可以将一定体积的湖水、海水或饮用水等样 品通过膜过滤器，然后将将膜转到相应的培养基上进行培养，对形 成的菌落进行统计。 幻灯片8 3、液体稀释法（ The most probable number method ） 主要适用于只能进行液体培养的微生物，或采用液体鉴别培养基进行直接鉴定并计数的微生物。 对未知样品进行十倍稀释，然后根据估算取三个连续的稀释度 平行接种多支试管，对这些平行试管的微生物生长情况进行统 计，长菌的为阳性，未长菌的为阴性，然后根据数学统计计算 出样品中的微生物数目。 幻灯片9 4、显微镜直接计数法 1）常规方法： 采用细菌计数板或血球计数板，在显微镜下对微生物数量进行直接计数（计算一定容积里样品中微生物的数量）。 缺点： 不能区分死菌与活菌； 不适于对运动细菌的计数； 需要相对高的细菌浓度； 个体小的细菌在显微镜下难以观察； 幻灯片10 显微镜测数法 幻灯片11 4、显微镜直接计数法 2）其它方法： 比例计数： 将已知颗粒浓度的样品（例如血液）与待测细菌细胞浓度的样品混匀 后在显微镜下根据二者之间的比例直接推算待测微生物细胞浓度。 过滤计数： 当样品中菌数很低时，可以将一定体积的湖水、海水或饮用水等样品 通过膜过滤器。然后将滤膜干燥、染色，并经处理使膜透明，再在显 微镜下计算膜上(或一定面积中)的细菌数； 活菌计数： 采用特定的染色技术也可分别对活菌和死菌进行分别计数

杀菌灭藻剂作用

杀菌灭藻剂 产品性能： 十二烷基二甲基苄基氯化铵 1227 Dodecyl Dimethyl Benzyl ammonium Chloride 【CAS】 8001-54-5或63449-41-2 139-07-1 别名：洁尔灭、苯扎氯铵、杀藻胺 DDBAC 分子式：C21H38NCl 相对分子质量：340.0 性能与用途： 1227是一种阳离子表面活性剂，属非氧化性杀菌剂，具有广谱、高效的杀菌灭藻能力，能有效地控制水中菌藻繁殖和粘泥生长，并具有良好的粘泥剥离作用和一定的分散、渗透作用，同时具有一定的去油、除臭能力和缓蚀作用。 1227毒性小，无积累性毒性，并易溶于水，并不受水硬度影响，因此广泛应用于石油、化工、电力、纺织等行业的循环冷却水系统中，用以控制循环冷却水系统菌藻滋生，对杀灭硫酸盐还原菌有特效。 1227可作为纺织印染行业的杀菌防霉剂及柔软剂、抗静电剂、乳化剂、调理剂等。 能十分有效地杀死循环冷却水中的微生物，而且能分解残留的细胞结构，从而有效地控制细菌、藻类和生物粘泥。是一种高效无毒的杀菌灭藻剂，具有消毒、除异味、去生物粘泥、脱硫等功能，可广泛用于化工、石化、纺织、轻工、电力、机械、冶金、油田等行业循环冷却水的杀菌灭藻处理。还可用于饮水消毒、游泳池消毒、食品保鲜、医疗卫生、氧化脱色、除臭以及纸浆和纤维的漂白。 具有以下特点：

一、杀菌能力较氯气强，氧化能力比氯气强，氧化能力比氯气强2.5倍。 二、不会与铵盐反应；不会与大多数的碳氢化合物反应；PH值在9.5时仍具有杀菌能力。 项目指标： 外观无色或微黄色透明液体淡黄色透明液体淡黄色蜡状固体 活性物含量％≥ 44.0 80 88 胺盐含量％≤ 2.0 2.0 2.0 PH值(1%水溶液) 6.0 - 8.0（原液） 6.0 - 8.0 6.0 - 8.0 常规产品流动性好流动性差不会形成氯化酚、三氯甲烷等产物。 质量指标： 指标名称指标 外观无色到淡黄色透明液体 有效浓度（以二氧化氯计），％≥ 2.5 PH值8～10 密度（g/cm3,20OC） 1.02~1.08 循环水系统中常用的杀菌剂： 1、季铵盐类杀菌剂：十二烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵、聚季铵盐等 2、含氯杀菌剂：氯气、二氧化氯、二氯异氰尿酸钠（优氯净）、三氯异氰尿酸钠等。 3、过氧化物杀菌剂：双氧水、过氧乙酸等 4、唑啉类：异噻唑啉酮、苯并异噻唑啉酮等 5、醛类：戊二醛等

第六章 微生物的生长繁殖及其控制

第六章微生物的生长繁殖及其控制 计划学时：5 重点：细菌生长曲线的定义、各时期的特点、应用及生产指导意义。控制微生物生长繁殖及控制微生物生长的条件及原理。 第一节细菌纯培养的群体生长规律 一、细菌纯培养的群体生长规律 以培养时间为横坐标，以细菌数目的对数或生长速度为纵坐标作图，可以得到如图6-6的曲线，称为繁殖曲线根据细菌生长繁殖速率的不同，可将生长曲线大致分为延迟期、对数期、调整期或滞留适应期。 （一）延迟期 处于延迟期细菌细胞的特点可概括为8个字：分裂迟缓、代谢活跃。 延迟期出现的原因，可能是为了调整代谢。 延迟期的长短与菌种的遗传性、菌龄以及移种前后所处的环境条件等因素有关。在生产实践中，通常采取的措施有增加接种量，在种子培养中加入发酵培养基的某些营养成分，采用最适种龄(即处于对数期的菌种)的健壮菌种接种以及选用繁殖快的菌种等措施，以缩短延迟期，加速发酵周期，提高设备利用率。 (二) 对数期(log phase) 对数期又称指数期(exponential phase)。 在此期中，细胞代谢活性最强，组成新细胞物质最快，所有分裂形成的新细胞都生活旺盛。这一阶段的突出特点是细菌数以几何级数增加，代时稳定，细菌数目的增加与原生质总量的增加，与菌液混浊度的增加均呈正相关性。 处于对数期的微生物，其个体形态、化学组成和生理特性等均较一致，代谢旺盛，生长迅速，代时稳定，所以是研究基本代谢的良好材料，也是发酵生产的良好种子，如果用作菌种，往往延迟期很短以至检查不出，这样可在短时间内得到大量微生物，以缩短发酵周期。 (三) 稳定期(stationary phase) 又称恒定期或最高生长期。处于稳定期的微生物，新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，整个培养物中二者处于动态平衡，此时生长速度，又逐渐趋向零。 稳定期的细胞内开始积累贮藏物，如肝糖、异染颗粒、脂肪粒等，大多数芽孢细菌也在此阶段形成芽孢。 生产上常常通过补料、调节pH、调整温度等措施，延长稳定期，以积累更多的代谢产物。 (四) 衰亡期(decline hpase) 稳定期后如再继续培养，细菌死亡率逐渐增加，以致死亡数大大超过新生数，群体中活菌数目急剧下降，出现了"负生长"，此阶段叫衰亡期。 二、微生物生长的测定

【免费下载】第四章微生物反应动力学

习题与答案2．简要回答微生物反应与酶促反应的最主要区别？答：微生物反应与酶促反应的最主要区别在于，微生物反应是自催化反应，而酶促反应不是。此外，二者还有以下区别： （1）酶促反应由于其专一性，没有或少有副产物，有利于提取操作，对于微生物反应而言，基质不可能全部转化为目的产物，副产物的产生不可避免，给后期的提取和精制带来困难，这正是造成目前发酵行业下游操作复杂的原因之一。（2）对于微生物反应，除产生产物外，菌体自身也可是一种产物，如果其富含维生素或蛋白质或酶等有用产物时，可用于提取这些物质。（3）与微生物反应相比，酶促反应体系较简单，反应过程的最适条件易于控制。微生物反应是利用活的生物体进行目的产物的生产，因此，产物的获得除受环境因素影响外，也受细胞因素的影响，并且微生物会发生遗传变异，因此，实际控制有一定难度。 （4）酶促反应多限于一步或几步较简单的生化反应过程，与微生物反应相比，在经济上有时并不理想。4．Monod 方程建立的几点假设是什么？Monod 方程与米氏方程主要区别是什么？答：Monod 方程建立的基本假设：微生物生长中，生长培养基中只有一种物质的浓度（其他组分过量）会影响其生长速率，这种物质被称为限制性基质，并且认为微生物为均衡生长且为简单的单一反应。Monod 方程与米氏方程的主要区别如下表所示： Monod 方程与米氏方程的区别Monod 方程：S K S S +=max μμ米氏方程：S K S r r m +=max 经验方程理论推导的机理方程方程中各项含义：μ：生长比速(h -1)μmax ：最大生长比速(h -1)S: 单一限制性底物浓度(mol/L) K S :半饱和常数(mol/L)方程中各项含义：r ：反应速率(mol/L.h)r max ：最大反应速率(mol/L.h)S ：底物浓度(mol/L)K m ：米氏常数(mol/L)适用于单一限制性基质、无抑制的微生物反应。适用于单底物、无抑制的酶促反应。 5．举例简要说明何为微生物反应的结构模型？而且高中资中资料料试卷置时

微生物反应动力学

4 微生物反应动力学 教学基本内容： 微生物反应的特点；微生物反应的质量衡算，包括碳素衡算、碳源衡算、氧衡算；微生物反应的能量衡算。微生物反应动力学，包括生长动力学、基质消耗动力学和产物生成动力学 4.1 微生物反应的特点 4.2 微生物反应过程的质量与能量衡算 4.2.1 碳素衡算 4.2.2 碳源衡算 4.2.3 氧衡算 4.2.3 能量衡算 4.3 微生物反应动力学 4.3.1 生长动力学 4.3.2 基质消耗动力学 4.3.3 产物生成动力学 授课重点： 1. 微生物反应与酶促反应的比较。 2. 微生物反应式及微生物反应平衡式的概念。 3. 菌体实验化学式的概念与测定方法。 4. 微生物反应中的动力学变量。 5. 微生物反应的得率系数的概念。 6. 微生物反应的维持常数的概念。 7. 碳素衡算。 8. 碳源衡算。 9. 氧衡算。 10. 能量衡算。 11. 莫诺方程。 12. 产物的Gaden模型。 难点： 1. 微生物反应涉及到的动力学变量和参数远多于酶促反应。 2．微生物反应过程中碳源衡算、氧衡算和能量衡算间的关系。

3. 自由能消耗对菌体得率Y KJ的计算。 本章主要教学要求： 1. 理解微生物反应与酶促反应的区别。 2. 掌握菌体实验化学式的测定方法。 3. 掌握微生物反应式中系数的确定方法。 4. 掌握微生物反应中动力学变量及参数的数学定义。 5. 理解碳素衡算式。 6. 理解碳源衡算式。 7 理解氧衡算式。 8. 理解碳源衡算与氧衡算、能量衡算之间的内在联系。 9. 掌握有效电子转移的概念，掌握Y KJ的计算方法。 10. 了解生长模型的分类。 11. 理解莫诺方程与米氏方程的区别。掌握莫诺方程中动力学参数的测定方法。 12. 理解产物的Gaden模型。

杀菌灭藻粘泥剥离剂

杀菌灭藻粘泥剥离剂的作用到底会有哪些? 一、粘泥产生环境 生物粘泥是在异养菌的作用下，以水中的胶体物质悬浮物为主体粘结在一起的粘性物质组成。由于生物粘泥的存在，阻碍了冷却水的正常通过，降低了冷凝器的冷却效果。生物粘泥覆盖在换热器水侧的金属表面，阻止缓蚀剂和阻垢剂到达金属表面发挥正常的缓蚀与阻垢作用，降低了这些药品的功效。粘泥覆盖在金属表面，形成差异电位，加快了金属的腐蚀速率。大量的粘泥尤其是藻类，附着在冷却水系统的设备表面不仅影响了系统的外观，而且还可能造成换热设备的堵塞及厌氧菌的腐蚀。 二、产品性能 粘泥剥离剂是由杀生剂、表面活性剂、强力渗透剂、稳定剂等组成，能快速渗透到粘泥菌胶团中，氧化分解释放出气泡，结合杀菌剂和活性剂的作用，使粘泥脱落后随水流排出，达到强力剥离和清洗的目的，使表面清洁，从而防止垢下腐蚀。 粘泥剥离剂具有良好的分散性和渗透性，其穿透力强、毒性低，作用快，对由粘泥、油泥、菌藻分泌物及菌藻等组成的粘泥有良好的分解剥离作用。同时还具有软化和清洗金属表面的陈垢、缓蚀和提高设备换热率的作用。粘泥剥离剂还对硫酸盐还原菌、硝化细菌和亚硝化细菌均具有很强的杀灭作用。 三、产品用途 粘泥剥离剂主要适用于电厂、化工、炼油、对合成氨、尿素、焦化及炼油厂、循环冷却水系统的淤泥粘泥剥离、不少系统因补充水浊度大，胶球运行不正常，杀菌灭藻又不能及时进行，必然会在管内沉积大量粘泥等脏物。在这种情况下，采用粘泥剥离剂是一种十分有效的措施,针对以上单位系统更为合适。 四、技术指标 项目指标 外观淡黄色或无色透明液体 活性组分含量% ≥20.0 pH6.0 - 8.0 五、使用方法 粘泥剥离剂推荐使用浓度150--200mg/L冲击式投入到水塔池子的出口处，按系统循环水容积计算投加150～200ppm,循环24-48小时，当循环水浊度达最