应用微生物学

微生物的可利用性微生物的可利用性 利用微生物的菌体 代谢产物 代谢活力 微生物应用的一般方法 采样 富集 初筛 复筛 小试 中试 大试 正式生产 分离菌种 试验 生产 初筛 要求 快速 能尽快检出目的微生物 敏捷 能迅速处理众多样品 经济 一次能筛选多个目的微 生物 方法 平板培养并检测法 摇瓶培养平板检测法 利用溶解 降解 沉淀 显色 生长 抑菌等现象指示目的菌 如用指示剂发现有机酸和胺类 用碳酸钙法检出 有机酸 但若氮源是酸性盐或碱性盐则可能造成假产酸产碱现象 需进一步用纸层析法确定 复筛 复筛 将平板初筛的菌株用摇瓶液体培养或固体培养后抽提物质进行精确定量测定 如蛋白酶用分光光度法 脂 肪酶用 NaOH 滴定法 筛选高产菌株 一个菌株通常要做 3 5 个重复 精确测定法可信度大 但操作繁琐 测定时间长 工作量大 因而有时把摇瓶复筛的发酵液用平板法和精确法结 合进行测定 把所有摇瓶复筛菌株的发酵液 用平板法测定一遍 同步重复 2 3 块板 将其中活性圈大而清晰的菌 株发酵液进一步用精确法测定 选出较优良的菌株 2 3 株 酒的大类酒的大类 1 发酵酒发酵酒 发酵后直接或过滤后饮用的酒 该类酒营养丰富 酒精浓度低 2 蒸馏酒 蒸馏酒 当酒精浓度为 18 左右时 酵母的活动就停止 因此只靠发酵不能生产酒精含量高于 18 的酒精饮 料 但可以用蒸馏的方法得到 世界上六大蒸馏酒 中国白酒 白兰地 威士忌 郎姆酒 伏特加 金酒中国白酒 白兰地 威士忌 郎姆酒 伏特加 金酒 3 配制酒 配制酒 在发酵酒和蒸馏酒的基础上 采用浸泡 混合 勾兑等方法添加了色素 甜味剂 药物或调味料的 酒 如各种药酒和鸡尾酒 葡萄酒的种类 葡萄酒的种类 按含糖量分 红葡萄酒红葡萄酒 用红皮葡萄连皮一起酿造 在发酵后进行压榨 红色色素溶于酒中的葡 萄酒 白葡萄酒白葡萄酒 用白葡萄或去皮红皮白肉葡萄酿造 在发酵前进行压榨 不含红色色素的葡萄酒 甜葡萄酒甜葡萄酒 含糖量大于 50g L 的葡萄酒 干葡萄酒干葡萄酒 酒精发酵完后含糖量小于 4g L 的葡萄酒 半干葡萄酒半干葡萄酒 含糖 4 1 12g L 半甜葡萄酒半甜葡萄酒 含糖 12 1 50g L 自然发酵法 选成熟 品质好 清洁的葡萄 破碎 白葡萄酒还要压榨除渣 后添加一定量的二氧化硫 自然发 酵 经常搅拌 2 3 天后补加一些糖和硫酸铵 继续发酵至酒精浓度达 10 以上 纯酵母法 在葡萄汁中加入二氧化硫 3 4 小时后接入 1 3 的纯酵母 一般是椭圆酵母 25 30 发酵 5 9 天 前发酵 原料状况原料状况原料状况原料状况红葡萄酒红葡萄酒红葡萄酒红葡萄酒白葡萄酒白葡萄酒白葡萄酒白葡萄酒 无破损和霉变 含酸量高无破损和霉变 含酸量高无破损和霉变 含酸量高无破损和霉变 含酸量高30 5030 50 30 5060 8060 8060 80 无破损和霉变 含酸量低无破损和霉变 含酸量低无破损和霉变 含酸量低无破损和霉变 含酸量低50 10050 100 50 10080 10080 10080 100 有破损和霉变有破损和霉变有破损和霉变有破损和霉变80 15080 150 80 150100 120100 120100 120 红 白葡萄酒常用 SO2 浓度 mg L SO2 的作用的作用 选择性促发自然酒精发酵 多数腐生性微生物对 SO2 敏感 而酵母菌有抗性 抗氧化 SO2 形成 的亚硫酸盐比葡萄酒中的其它物质更容易被基质中的氧氧化为硫酸盐 从而抑制或推迟葡萄酒中其它成分的氧化作用 老熟老熟 陈酿 刚发酵好的红葡萄酒呈鲜红色 有涩味 几乎无法饮用 至少应放置 8 10 个月 此间产生各种 香气和香味物质 成熟后变成琥珀色 葡萄酒在老熟达到顶峰并稳定一段时间 一般为 5 10 年 后开始变质 三 啤酒 啤酒是以麦芽麦芽 多是大麦芽 为主料 以大米或其它谷物 酒花为辅料 经酵母发酵酿制而成的含有二氧化碳 起泡的低酒精度饮料 啤酒的种类种类 1 按酵母菌性质分 上面啤酒按酵母菌性质分 上面啤酒 发酵结束后酵母菌 如卡尔斯伯酵母 S carlsbergensis 浮在上面 的啤酒 下面啤酒 下面啤酒 发酵结束后酵母菌 如酿酒酵母 S cerevisiae 沉于下面的啤酒 我国和其他多数国家生产的啤酒是下面啤酒 只有少数国家 如英国和美国 生产上面啤酒 2 按保鲜处理分 鲜啤酒 按保鲜处理分 鲜啤酒 不经保鲜处理 低温下可存放 1 星期 熟啤酒熟啤酒 包装后进行巴氏灭菌 保质期 60 天 二级 至 120 天 一级优级 以上 纯生啤酒 纯生啤酒 在 0 左右用孔径 0 4 0 6 微米的膜过滤除菌 保质期 60 天至 90 天 以上 啤酒生产过程 浸泡啤酒生产过程 浸泡 用水浸泡大麦约 2 天 使其吸水膨胀 变软 注意换水通气 发芽发芽 将水放干 12 20 发芽 5 8 天 至芽长为麦粒长的 2 3 3 4 即可 注意保持水分和通气 焙燥焙燥 目的是停止麦芽生长和去除麦芽的生青气味 先在 50 左右使水分降至 8 10 再在 65 使水分降至 3 左右 制备麦芽 多用大麦 制备麦芽 多用大麦 加酒花 加酒花 在糖化液中加入 啤酒花 煮沸 1 1 5 小时 过滤冷却 啤酒花赋予啤酒特有的苦味和芳香味 后发酵 目的后发酵 目的 去除双乙酰 硫化氢 乙醛等造成的 生酒味 使残糖继续发酵并饱和二氧化碳 使酒液澄清 方法方法 将主发酵完的嫩啤酒贮存于地下室的酒桶内 上部留 10 15 厘米空隙 敞口发酵 2 3 天以去除生酒味 然后封 口使二氧化碳逐渐饱和 随着时间的延长和温度的降低 更多复合物析出 沉降 使酒澄清 贮酒时间为 1 5 个月 黄酒的生产流程 黄酒的生产流程 1 制麦曲 2 制酒药 小曲 3 制酒母 4 发酵 将小麦粉碎 加 30 35 的水 自然发酵 约 30 天 或加入纯种米曲霉发酵而成 以早籼米粉 辣蓼草末加水 接种或自然发酵而成 将糯米浸水 40 45 小时至水分含量约 24 26 蒸煮 15 30 分钟 淋冷至 7 9 拌入酒药 堆成空圆堆状 26 28 2 天后即有甜液出现 当甜液达 4 5 高度时 加入糯米重量 15 左右的麦曲与水的混合物 搅拌均匀 保温 20 天 左右即可 其间应适当搅拌 清酒的生产流程 清酒的生产流程 1 制米曲 2 制酒母 3 发酵 1 将精白大米浸透蒸熟后冷却到 35 左右 接种米曲霉 30 左右堆积发酵 每隔 6 8 小时打散翻曲 培养 30 40 小 时 2 将冷至 7 9 的蒸米和米曲 水混合 7 3 11 7 8 发酵 8 12 小时后每隔数小时搅拌一次 第四天时品温开始 上升 10 天左右温度升至 16 20 此时产生了足够的乳酸抑制细菌生长 而酵母菌仍可生长 再发酵 20 天左右即 可 3 将摊冷的蒸米和米曲 酒母 水一同落缸 搅匀后 18 20 发酵 8 小时后开始搅拌 控制温度不超过 30 10 12 天后结束 六 中国白酒 按糖化剂和发酵剂分 类别类别类别类别糖化剂糖化剂发酵剂发酵剂特点特点特点特点 大曲酒大曲酒大曲大曲大曲大曲 周期长 产率低 周期长 产率低 品质好 多为名优白品质好 多为名优白 酒酒 小曲酒小曲酒 小曲 见黄酒生小曲 见黄酒生 产 产 小曲小曲 周期短 产率高 周期短 产率高 质量较好 多产于南质量较好 多产于南 方方 麸曲酒麸曲酒 麸曲 将纯种曲麸曲 将纯种曲 霉接入麸皮中发酵而霉接入麸皮中发酵而 成 成 纯酵母制的酒母纯酵母制的酒母 周期短 产率高 周期短 产率高 质量一般 多产于北质量一般 多产于北 方方 大曲 以小麦 大麦 豌豆为原料 粉碎加水制成块状曲胚 自然发酵 3 个月而成 按制曲过程中的最高温度 大曲主要分为高温曲 60 以上 和中温曲 50 以下 2 中国白酒的生产方式 固体法 液体法 半固体法 糖化 发酵 蒸馏均为固体形式 糖化和发酵同时进行 多数白酒采用 又分为糖化 发酵 蒸馏均为液体形式 原料糖化 接酒母 发酵罐内发酵 蒸馏塔蒸馏 较少数白酒采用 固态糖化 液态发酵 蒸馏 部分小曲酒采用 食醋分为酿造醋 再制醋 合成醋酿造醋 再制醋 合成醋三大类 酿造醋是在酿酒工艺基础上 添加醋酸菌将酒精氧化成醋酸而成的醋 再制醋是以酿造醋为基料进一步加工而成的醋 如五香醋 蒜醋 姜醋 固体醋等 合成醋是以化学合成的醋酸配制而成的醋 2 醋酸发酵 当酒精发酵 5 7 天 缸温达 38 酒精含量 7 8 夏天不低于 6 酒精含量超过 8 将抑制醋 酸菌生长 可降低原料淀粉含量来控制 时拌入 4 粗糠和 3 4 成熟醋醅 每天倒缸翻醅 通风散热 一次以控制品 温在 37 39 当醋醅温度下降到 35 酸度不再上升时表明醋酸发酵已经结束 将近结束两天前加盐 醋醅的 1 5 2 防止过度氧化 3 淋醋 用三循环法三循环法 成熟醋醅用二醋浸泡 20 24 小时后缓慢淋出的醋为头醋 即食醋的半成品 头醋渣用 三醋浸泡淋出的醋为二醋 二醋渣用清水浸泡淋出的醋为三醋 若不能及时淋醋 应加入食盐抑制醋酸菌继续生长 防止醋酸过氧化 酱油制作酱油制作 低盐固态法 制曲 发酵 浸油 灭菌 配兑 装瓶 制曲 一级种曲 85 麸皮加 15 豆饼粉 再加入一倍的水拌匀后分装 20g 三角瓶 灭菌打散冷却后接入 2 环米曲霉斜 面孢子 31 培养 16 小时后早晚各扣瓶一次 三天后孢子长满曲料即可 二级种曲 配料同上 灭菌冷却至 35 38 后接入 0 1 一级种子 摊开 1 2 厘米厚 室温 30 左右保温约 16 小 时后品温升至 38 左右曲料表面微白色 开始结块时应搓碎摊平降温 再经 6 8 小时后温度又升至 36 全部长满 白色菌丝 结块良好时划割成小块以利通风降温 保持品温 34 36 总计约 72 小时后成熟 成曲 豆饼与麸皮 8 2 至 6 4 混匀 加一倍水 30 分钟后蒸煮灭菌 迅速冷却至 35 40 接入 0 3 二级种曲 摊 料 25 30 厘米厚 通风并保持品温 35 左右 至普遍长出淡黄绿色孢子 约需 24 28 小时 即可 豆酱制作豆酱制作 制曲 制酱 豆腐乳制作豆腐乳制作 菌种准备 前发酵 后发酵 菌种准备 毛霉 或根霉 孢子悬液或干粉 2 面黄 用面粉培养米曲霉而成 3 红曲 用大米培养紫红曲霉而成 面包制作面包制作 发酵 烘烤 发酵 先将 1 3 的面粉加水和酿酒酵母 1 2 混合成面团发酵 2h 称为小发酵 然后将其余面粉加水 再加入经小发 酵的面团 混合均匀 进行大发酵 发酵温度 30 时间 1 4h 酵母菌分解面粉中的葡萄糖 果糖和蔗糖 再加上淀粉酶与转化酶的作用 产生 CO2 醇和一些有机酸 CO2 被面团中的面筋包围 不易跑出 因而面团逐渐胀大 烘烤 发酵后的面团经加工造型后放在 220 以上的高温炉中烘烤 面团内 CO2 受热膨胀逸出 造成了面包多孔海棉状 结构 面团中的其他发酵产物 构成了面包特有的香昧 若发酵面团经加工造型后在 100 蒸汽中蒸熟 即成馒头 泡菜制作泡菜制作 泡菜水配制 加料发酵 泡菜的制作原理 主要是在厌氧条件下利用乳酸细菌进行乳酸发酵和少量的酵母菌进行乙醇发酵的作用 发酵 将蔬菜洗净 剔除粗皮 须根 老叶及病叶 沥干或晾干后装入坛中 装至半坛时将香料包放入 装至离 坛口 6cm 处 用竹片将原料压住 随即注入已配制好的泡菜水 务必将原料淹没 最后将坛口密封 置阴凉处自然发 酵 1 2d 后打开坛口 适当添加原料和泡菜水 装满至坛口下 3 cm 时为止 泡菜的成熟时间因原料的种类及泡制时的气温而异 一般新配制的泡菜在夏天需要 5 7 d 冬天需要 12 16 d 叶 菜类比根 茎类泡制时间短 加入陈泡菜水可以大大缩短泡制时间 甜酒制作 甜酒制作 蒸米 装坛 发酵 后熟 食用药用菌栽培 食用药用菌栽培 纯种分离 一级种 母种 孢子分离法 涂抹法 钩悬法 组织分离法 菌体组织分离法 椴木组织分离法 表面消毒 用 75 酒精擦洗或 0 1 升汞冲洗表面一至二次后 再用无菌水冲洗几次 微生物饲料 微生物饲料 调制干草 青贮饲料 秸秆微贮饲料 发酵粗饲料 饲料酵母 白地霉饲料 光合细菌饲料 微藻 饲料 烃蛋白饲料 二 青贮饲料 青贮饲料 把新鲜的青饲料 如玉米杆 根茎类 栽培牧草等 经切碎并填入和压紧在青贮窖或青贮塔中 密封后经过微生物的发酵作用而调制成的一种多汁 耐贮藏 能供家畜全年使用的饲料 这种调制饲料的方法称为青 贮 原理原理 青贮原料上附着的乳酸菌等微生物在厌氧条件下 将青贮原料中的碳水化合物 主要是糖类 变成有机酸 主要是乳酸 抑制了有害细菌 如腐败菌和丁酸菌等 和霉菌的生长 从而使青贮料得以保存并带有芳香酸甜的 味道 提高了适口性 八 微藻饲料 微藻饲料 小球藻饲料 螺旋藻饲料 微藻会大量富集一些对人和动物有害的物质如重金属 因此不能用含有重金属或其他有害物质的废水来培养 小球藻饲料 小球藻含有 50 干 的蛋白质 丰富的维生素和叶绿素 是优良的蛋白质饲料 培养液 每千克水加入尿素 0 6 克 磷酸二氢钾 0 25 克 硫酸镁 0 25 克 此外 人畜粪尿 堆肥浸汁 无毒的有 机物废水也是培养小球藻的良好培养液 池深 10 厘米 接种 3 4 天后 当水变成浓绿色时即可收获 收获时 每次 舀出 3 4 的绿水 剩下 1 4 的绿水加入新鲜培养液后继续培养 螺旋藻饲料 螺旋藻是常用微藻 小球藻 绿藻 螺旋藻 中蛋白质含量最高 60 70 营养最全面 消化 吸收及适口性最好 无毒无副作用 安全性最高的藻种 培养螺旋藻的池深 10 厘米 pH8 10 温度 30 为了 获得高产 应通入 二氧化碳 同时要进行搅拌 当培养条件适宜时 产量 干重 可达 40 吨 公顷 饲料添加剂 饲料添加剂 饲用抗生素 饲用酶制剂 微生态制剂 饲用酶制剂 饲用酶制剂 聚糖酶 植酸酶 淀粉酶和蛋白酶 酯酶和环氧酶 植酸酶 所有植物性饲料都含有 1 5 的植酸盐 它们含有占饲料总磷量 60 80 的磷 但单胃动物无法分解 利用植酸盐 植酸酶能水解植酸盐 一方面使其中的磷以无机磷的形式释放出来 被单胃动物所吸收 另一方面使得 与植酸盐结合的锌 铜 铁等微量元素及蛋白质释放 提高利用率 植酸酶还能降低粪便含磷量约 30 减少磷对环 境的污染 霉菌毒素霉菌毒素如玉米赤酶烯酮 细菌毒素细菌毒素如单孢菌素 是是饲料在潮湿环境下易产生的微生物毒素微生物毒素 酯酶能破坏玉米赤酶烯酮 环氧酶能分解单孢菌素 生成无毒降解产物 2 微生态制剂 微生态制剂是活的微生物制剂 可以调整和维持消化道微生物区系的平衡 提高动物生产性能和抗病能力 微生态制剂菌种的要求是对致病菌有较强的抑制作用 竞争或拮抗 营养要求低 对胃肠道酸碱环境有较强耐 受力 对磺胺有一定的耐药性 用于家禽的菌种还应能耐受 41 43 的培养条件 目前应用较多的菌种有嗜酸乳杆菌 枯草芽孢杆菌 蕈状芽孢杆菌 需氧性放线菌 酵母菌等 微生态制剂一般应密封保存在阴凉环境 温度不宜超过 45 并尽量避免与抗生素混用或接触消毒剂 微生物医药微生物医药 抗生素 免疫制品 酶抑制剂 受体拮抗剂 维生素 抗生素抗生素 内酰胺抗生素 大环内酯类抗生素 多烯大环内酯类抗生素 蒽沙大环内酯类抗生素 四环类抗生 素 氯霉素 肽类抗生素 氨基糖苷抗生素 抗肿瘤抗生素 内酰胺抗生素内酰胺抗生素 青霉素 头孢霉素 青霉素 发酵青霉素 半合成青霉素 青霉素的核心是 6 氨基青霉烷酸 商品头孢霉素都是半合成的 免疫制品 免疫制品 免疫抑制剂 免疫增强剂 疫苗 类毒素 免疫血清 l 死疫苗 死疫苗 将病原微生物用物理方法 如加热 或化学方法 如用甲醛处理 杀死但保留其抗原性制成 适用于抗原 性高而毒性强的菌株 缺点 缺点 不能在体内繁殖 维持抗原刺激的时间短 免疫力不高 所以接种量大 对人体的副作 用也大 有时还会引起机体发热 全身或局部肿痛等反应 常须以小剂量多次注射 优点优点 容易保存 常见的死疫苗有百日咳 伤寒 副伤寒 霍乱 流行性乙型脑炎和斑疹伤寒 狂大疫苗等 2 活疫苗活疫苗 用毒力丧失或减弱但仍保持抗原性的病原体突变株制成 如卡介苗 预防结核病 炭疽疫苗 牛痘疫 苗 鼠疫疫苗 脊髓灰质炎疫苗以及麻疹疫苗等 优点 优点 免疫力持久 用量小 只需一次接种 副作用小 缺点缺点 易 失效 难保存 制备活疫苗的菌株来源有两种 一是从具有免疫力的带菌机体中选择弱毒株 如鼠疫疫苗 二是用人工培养法使 病原体变异以降低毒力 如麻疹疫苗 卡介苗 制备活疫苗所用菌株 其无毒或弱毒性状必须很稳定 即使反复进入易感机体也不会恢复毒力 否则就不能用于 制备活疫苗 3 自身疫苗自身疫苗 是用从患者病灶中分离的病原菌制成的死疫苗 作多次皮下注射后 可治疗那些反复发作并久经 抗生素治疗无效的慢性细菌性感染疾病 如葡萄球菌引起的慢性化脓性感染 大肠杆菌引起的慢性肾炎等 4 亚单位疫苗 亚单位疫苗 将病原微生物中的有效成分提出来制成的疫苗 既可提高免疫效果 又可减少副作用 如腺病 毒的衣壳亚单位疫苗 乙型肝炎的表面抗原亚单位疫苗以及大肠杆菌菌毛亚单位疫苗等 类毒素 类毒素 用 0 3 0 4 的甲醛脱毒 但仍保持其抗原性的外毒素 最常用的类毒素有白喉类毒素和破伤风类毒 素 免疫血清 免疫血清 含有特异性抗体的血清叫免疫血清 用于人工被动免疫 抗毒素抗毒素 用类毒素免疫动物 通常是马 获得的免疫血清 如白喉抗毒素或破伤风抗毒素 抗毒素可中和相应外 毒素的毒性 主要用于由外毒素所致疾病的治疗或应急预防 球蛋白 球蛋白 胎盘球蛋白是从健康产妇的胎盘中提取的丙种球蛋白 主要成分为 IgG 血清球蛋白是从血清中提取的丙种球蛋白 主要用于预防麻疹和传染性肝炎等疾病 葡糖苷酶抑制剂 微生物产生的 葡糖苷酶抑制剂可延缓膳食中糖类的消化吸收 从而有效地控制饭后高血 糖 而不会发生其它降糖药物容易引起的低血糖等不良反应 90 的糖尿病患者 因胰岛素分泌不足或胰岛素作用 受阻而使糖的代谢受到影响 造成饭后高血糖 控制饭后高血糖对于这类糖尿病的治疗及预防并发症有着重要意义 维生素 C 即 L 抗坏血酸 实用的微生物生产途径 部分参与 有两条 微生物农药 微生物农药 杀菌剂 杀虫剂 除草剂 四抗菌素 阿弗麦菌素 苏云金芽孢杆菌 球形芽孢杆菌 金龟子芽 孢杆菌 杆状病毒 微生物杀虫剂 微生物杀虫剂 一 四抗菌素 Telranactin 也称杀螨素 是日本 1971 年从金色链霉菌 S 3466 S aureus S 3466 的菌丝体中提取获得的 由四个相同的高无活酸单体组成 属大环内脂类抗生素 四抗菌素在其它方面的应用 1 防治家禽的球虫病 在饲料或饮水中加入 100 500ug ml 的四抗菌素 能有 效地防治由球虫在鸡的盲肠和小肠上引起的病变 2 防治猪的赤痢病 饲用 10ppm 的四抗菌素 能有效预防猪赤痢 病 饲用 100pprn 以上的四抗菌素 1 周内就能完全治好严重感染赤痢的小猪 3 防治软体动物的危害 每亩土施 用 20g 四抗菌素 24 小时内能将有蜗牛等软体动物全部杀死 二 阿弗麦菌素 阿弗麦菌素 阿弗麦菌素是日本和美国 1979 年用有机溶剂从 Streptomyces avermililis 提取获得的杀虫抗生素 属大环内脂类抗生素 含有 8 种主要组分 方法与效果 方法与效果 阿弗麦菌素没有抗细菌 真菌和原虫活性 但抗杀蠕虫活性很强 阿弗麦菌素作为 氨基丁酸 GABA 的激动剂 在无脊椎动物体内引起神经信息传导抑制 使寄生虫发生麻痹而被排出体外 哺乳动物的 GABA 神经都限于中枢神经系统 所以阿弗麦菌素对哺乳动物的神经药理作用极小 从而显示出极高的选择性 阿 弗麦菌素不抑制蛋白质合成 又不是离子载体 副作用小 很安全 即使将用药浓度提高到有效浓度的 50 倍也对动 物无毒性 对多种作物无药害 饲料中添加 0 0002 的阿弗麦菌素 可以完全治愈螺旋线虫病 牛 羊 狗等家畜口 服 对各类线虫 钩虫 蛔虫的驱虫率达 90 100 但对肝蛭等吸血虫无效 服用阿弗麦菌素的动物排出的粪便仍 有杀虫作用 阿弗麦菌素能被肠道吸收 而且能透入粘膜和肌肉 因此不仅对消化道内寄生虫有效 对皮肤和皮下的寄生虫也 有效 亩用阿弗麦菌素 0 5 22g 就能有效控制柑桔锈壁虱 红蜘蛛 棉叶螨 广螨 马铃薯甲虫 梨虱和潜叶虫等多种 害虫 并且对商品有机酸盐类 氨基甲酸甲脂类 氯化碳水化合物以及除虫菊脂类等杀虫剂有耐药性的螨类仍然有效 此外 阿弗麦菌素对仓库害虫大谷盗 粉虫以及家庭害虫蜚蠊 衣蛾 蠹 du 虫 家蝇等也有效 对土壤线虫有显 著的驱杀效果 每公顷施药 160 240g 即可控制线虫危害 三 苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌 一种革兰氏阳性土壤细菌 既可腐生 又可寄生于昆虫 苏云金芽孢杆菌的作用更像化学 杀虫剂 而不像传染源病原 苏云金芽孢杆菌在芽孢形成过程中产生一个芽胞及一个或多个较大的蛋白质性质的晶体内含体 伴孢晶体 伴孢晶体 伴 孢晶体可耐受紫外线照射 经几年储藏仍保持稳定 在营养体生长的旺盛期 苏云金芽孢杆菌的某些菌株会产生一种分子量低 热稳定性高的毒素 称为 外毒素外毒素 该毒素的结构类似核苷酸 可以抑制哺乳动物细胞 DNA 依赖 RNA 聚合酶的活性 由于它的类似核苷酸结构可能导致 昆虫畸形 注射到哺乳动物中具有毒性 伴孢晶体含有不具活性的原毒素分子 内毒素 被敏感昆虫幼虫吞食的晶体在碱性中肠液中溶解 随后原 毒素被肠道蛋白酶降解 形成有活性的蛋白质毒素 成熟的毒素结合在幼虫肠道上皮细胞膜的特殊受体上 插入膜中 形成运输阳离子的直径 10 20A 的小孔 继而解除了离子和质子通透障碍 水伴随着离子流入肠道细胞 导致肠道细 胞肿大 裂解 离子调节的缺乏也会导致肠道和嘴部肌肉麻痹 昆虫停止进食 最终导致死亡 有的菌株产生单一的 内毒素 有的则产生许多具有不同特征的 内毒素 四 球形芽孢杆菌 球形芽孢杆菌 球形芽孢杆菌 Bacillus sphaericus 好氧 普遍存于土壤和水环境中 可以杀灭蚊子幼虫而对其它昆虫无害 其 杀灭重要蚊子 库蚊和疟蚊 幼虫的能力高于苏云金芽孢杆菌 球形芽孢杆菌的一些菌株 可以通过分解污染严重的水体中的有机物生活 与苏云金芽孢杆菌相似 球形芽孢杆 菌某些菌株可以产生一种晶体蛋白毒素 它对敏感蚊幼虫的作用模式与苏云金芽孢杆菌毒素既有相似之处又有不同点 球形芽孢杆菌的大小分别为 51kDa 和 42kD 的两种主要晶体蛋白质对幼虫都没有毒 但却都是产生毒性所必需的 因此称为二元毒素二元毒素 蚊幼虫吞食晶体后 晶体在中肠碱牲环境中溶解 51kDa 和 42kDa 的蛋白质分别被加工成 43kDa 和 39kDa 蛋白质 毒蛋白结合于中肠上皮细胞 干扰特定蛋白的 ADP 核糖基化 导致幼虫进食受抑制并最终 死亡 五 金龟子芽孢杆菌 金龟子芽孢杆菌 是各类金龟子科甲虫的病原菌 与苏云金芽孢杆菌和球形芽孢杆菌不同的是 金龟子芽孢 杆菌不产生毒素 而是在被幼虫吞食后侵入血腔内迅速繁殖 两天内就能致死幼虫 幼虫死后 细菌转变成芽孢 单 个幼虫尸体内多达 10 的 10 次方个芽孢 金龟子芽孢杆菌使用的局限性是宿主太专一 必须用金龟子幼虫培养 因此 只能进行小规模商业化生产 主要用于观赏植物和草坪的保护 微生物肥料微生物肥料 是用于施用以改善作物营养供应 减轻病虫害 促进生长 增加产量和改良品质的微生物制品 微生物肥料的种类 微生物肥料的种类 固氮微生物肥料 解磷微生物肥料 解钾微生物肥料 菌根真菌肥料 抗生菌肥料 植物促 生根圈细菌 微生物复合肥料 酒精 乙醇 发酵 酒精 乙醇 发酵 微生物酒精生产主要用酵母菌进行 发酵过程和酿酒一样 但原料多采用更便宜的工农业废 料 如糖蜜 并且提取酒精时在蒸馏步骤上增加了精馏步骤 另外 酒精生产也可以用细菌进行 丙酮丁醇发酵 丙酮丁醇发酵 一 生产菌种 丙酮丁醇梭菌 糖丁酸梭菌 粉红梭菌是用于丙酮丁醇生产的代表菌株 它们能 够直接利用淀粉 严格厌氧 二 生产流程 1 种醪制备 将 1 2 克砂土孢子接入 10 毫升 5 玉米醪 37 于真空 干燥器培养 24 小时 接入 5 玉米醪种母瓶 培养 24 小时 接入 6 玉米醪第一种母罐 培养 12 15 小时 接入 8 玉米醪第二种母罐 培养 24 小时 丙三醇 甘油 生产 丙三醇 甘油 生产 发酵型酵母 高渗酵母 耐盐藻类 发酵型酵母发酵型酵母厌氧培养时 pH 低于 8 生成酒精 但在 pH 高于 8 或者添加转向剂亚硫酸氢盐或碱式盐 如磷酸氢二 钾 时生成甘油 亚硫酸氢盐与乙醛生成乙醇磺酸盐 碱式盐使两分子乙醛发生歧化反应生成乙酸和乙醇 使乙醛不 能用于再生辅酶 迫使磷酸二羟丙酮还原为甘油 高渗酵母高渗酵母包括耐盐酵母和耐糖酵母 属于呼吸型酵母 生长需氧 它们处于高渗环境时能在细胞内积累丙三醇和 其它多元醇 不需要亚硫酸氢盐等转向剂 高渗酵母生产丙三醇及其它多元醇的产率受生长条件如培养基的组成 供 氧水平 温度等的影响 高的供氧速率有利于葡萄糖的利用和丙三醇的生成而不利于乙醇的形成 葡萄糖是最常用的碳源 丙三醇生产的最佳糖浓度不是固定的 而是与供氧速率有关 供氧充分可显著提高最适 的糖浓度 超过最佳糖浓度则产率下降 最普通的氮源是酵母浸膏和玉米浆 再加少量的尿素或铵盐 使用糖蜜为碳源不用加酵母浸膏 发酵温度对葡萄 糖的利用影响不大 有时影响不同产物的比率 最佳温度一般在 30 35 高盐环境中的藻类 具有生成胞内丙三醇抵抗高盐环境的生存机制 耐盐绿藻 Dunaliella Astermonas 能产生 50 干重的胞内丙三醇 藻类生长和丙三醇生产所需的最佳盐浓度是不同的 故丙三醇生产分两步 培养阶段和生产阶段 培养阶段和生产阶段 培养阶段 1 2 天 在养池中通入海水 池底连续通入二氧化碳以除去硫化合物和其他有毒物质 再加入 4mmol L KNO3 1mmol L NH4H2PO4 0 5mmol L NaCl 接入藻种 最大面积接触阳光照射 pH7 9 10 40 培养 生产阶段 几小时 将培养好的藻体沉淀 离心 流入含 4 5mmol L NaCl 的渗透罐 在渗透罐内细胞体积缩 小排除部分水分 增加胞内溶质浓度 同时胞内储存的多糖只需较少的太阳能和二氧化碳就转化成丙三醇以应答瞬时 渗透压环境的改变 随后继续利用太阳能和二氧化碳进一步合成丙三醇以平衡胞外的渗透压环境 有用的微生物多糖 有用的微生物多糖 黄原胶 聚酯 葡聚糖 小核菌葡聚糖 出芽短梗孢糖 琥珀聚糖和热凝胶 藻酸 聚酯 如果碳氮比高 氮或氧限量 许多细菌积累脂族聚酯 聚 3 羟基烷酸 积累量占细胞干重的 30 80 这些细菌包括好氧和厌氧的异养型细菌 如拜氏固氮菌和生枝动胶菌 许多甲基营养型生物 好氧和 厌氧型光营养生物 佛氏绿胶蓝细菌 深红红螺菌 奥氏着色菌 和古细菌 如地中海富盐菌 用有机溶剂从不同来源的细菌中萃取获得的聚 3 羟基烷酸的相对分子质量可达 2 105 相应的聚合度约 20000 研究表明聚羟基烷酸是热塑性材料 而且是可以生物降解的 聚 R 3 羟基丁酸的分子结构和物理特性与聚丙烯相似 但聚丙烯是高度抗生物降解的 而聚 3 羟丁酸在许多 环境中最终完全降解 聚丙烯和聚 3 羟丁酸之间的密度差异导致它们的产品在水中不同的沉浮能力 在适合条件下 真养产碱杆菌以葡萄糖作为唯一碳源生长 产生聚 3 羟基丁酸 当加入丙酸 就形成 3 羟基丁酸 和 3 羟基戊酸的无规共聚物 3 HB co 3 HV 共聚物 该共聚物随机分布的 3 HV 单位在共聚物中占有可预测的比例 其他一些微生物在单一基质中生长 就能合成 3 HB co 3 HV 共聚物 3 HV 在共聚物中所占的摩尔百分比极大地影响了 3 HB co 3 HV 共聚物的物理性质 随着 3 HV 在共聚物中所占 摩尔百分比的提高 熔解温度逐步降低 但分解温度保持不变 塑料的结晶度百分比从聚 3 羟基丁酸的 80 以上 下降至含 25 3 HV 摩尔百分比的 30 以下 共聚物的弹性和刚性也提高了几倍 单一的聚 3 羟基丁酸形成脆性塑料 其熔点 177 只比分解温度低约 10 因而加工困难 微生物有机酸微生物有机酸 柠檬酸 乳酸 丙酮酸 苹果酸 衣康酸 葡萄糖酸 亚麻酸 二十碳五烯酸 二十二碳六烯 酸 谷氨酸 赖氨酸 核苷酸 柠檬酸的用途 1 大量用于食品酸化添加剂 特别是软饮料和糖果 还可避免蔗糖因溶解度小而结晶成粒 2 可与水中的碳酸盐作用生成二氧化碳 发泡 和柠檬酸盐 有助于药物的有效成分快速溶解 还可增加某些 泻药和麻醉药的溶解作用 并可改善口味 还是血液抗凝剂 3 柠檬酸盐有很好的洗涤剂性质 作为添加剂能取代磷酸盐配制易于生物降解的洗涤剂 以避免富磷化环境污 染 含柠檬酸的洗发液能使头发具有光泽且富有弹性 可与铬矾 糊精 甘油和氯化铵等配制成固发液 4 还可用作二氧化硫吸收剂 油井处理剂 纺织助剂 金属清洁剂 烟草添加剂和废水处理剂等 二 生产菌种 淀粉原料用黑曲霉 烃类原料用假丝酵母 三 发酵工艺 柠檬酸对碳钢有腐蚀作用 而对一般不锈钢没有腐蚀作用 所以接触柠檬酸酸的设备必须用不锈 钢制造 四 发酵方法 固体发酵法 液体浅盘发酵法 液体深层通气法 五 提取 钙盐法 1 沉淀 发酵液过滤得清液 加入石灰乳或碳酸钙形成柠檬酸钙沉淀 过滤 90 95 热 水洗涤 2 酸解 将柠檬酸钙加水搅拌成糊状 80 以上搅拌加入硫酸进行置换 硫酸加量不足时柠檬酸中含有柠 檬酸钙 导致浓缩时不能结晶 过量时会分解柠檬酸并腐蚀设备 3 脱色 将酸解的滤液用树脂或活性炭脱色 4 除阳离子 用树脂 5 真空浓缩并结晶 乳酸的用途 乳酸的用途 乳酸可作为食品酸味剂和防腐剂 医用矿质离子的酸根 还可用作皮革业的脱灰剂以及用于生产乳 化剂和润滑剂 乳酸聚酯塑料可用于外科缝合线与人工假肢 菌种 糖质原料一般用德氏乳杆菌 乳清原料用保加利亚乳杆菌 纸浆废液用糖乳杆菌 发酵 培养料在 90 95 灭菌 1 2 小时 冷至 50 接种 48 50 培养 3 4 天 添加碳酸钙或氢氧化钠控制 pH 在 5 5 6 间 低于 5 时发酵受抑制 乳酸的提取 1 钙盐法 钙盐法 发酵液 氢氧化钙中和至 pH11 12 压滤 氯化镁处理 浓缩 静止 3 4 天结晶 过滤 得乳酸钙晶体 熔融 硫酸酸解 静止 6 小时以上 吸滤 浓缩 离子交换 浓缩 脱色 砂芯过滤 2 直接法 直接法 发酵液 过滤 活性炭脱色 加硫酸 过滤 静置 浓缩 离子交换 浓缩 脱色 砂芯过 滤 3 锌盐法 锌盐法 发酵液 氢氧化钙中和至 pH11 12 压滤 加硫酸锌 过滤得乳酸锌晶体 加硫化氢 过滤除去 硫化微生物酶制剂用途 微生物酶制剂用途 酶制剂广泛应用于食品 医药 纺织 皮革以及生物工程等领域 如生产干酪 面包 饮料 酒 葡萄糖和果葡糖浆 澄清果汁和蔬菜汁 嫩化肉制品 纺织品脱浆 洗衣粉和洗涤剂添加剂 生物工程工具酶 微生物酶制剂由于品种齐全 生产周期短 产量高而成为酶制剂中的主力军 微生物酶制剂既可取代性能相同的动 植物主要酶制剂种类 又能生产出在 100 起催化作用的高 温 淀粉酶和 在 pH10 12 起作用的洗涤剂蛋白酶等品种 淀粉酶的用途淀粉酶的用途 制糖 果汁澄清 发酵工业淀粉糖化 消化助剂 纺织品退浆 淀粉是 D 葡萄糖的线性或分支状均聚物的混合物 淀粉的无机酸水解是通常在含 20 淀粉悬浮液 pH2 和 140 的条件下进行 逆产物的形成以及葡萄糖的再聚合 将葡萄糖的产率大约限制在理论值的 50 还需用碳酸钠 中和 酸水解的主要缺点是葡萄糖产率低 形成大量无机盐并需要抗腐蚀设备 纺织品退浆 在布匹纺织生产过程中 摩擦导致线纤维高度机械性扭曲 应用淀粉浆 即上浆 增强了对扭曲的抗性 防止了 因摩擦以及静电作用所引起的线断裂 然而 布料后续加工过程 染色 漂白和精加工 需要完全将淀粉除去 根据高温细菌 淀粉酶的稳定性所采用的连续退浆工艺是去除浆料的主要技木环节 在 90 热水中预洗 10s 后 将布料一至多次通过 65 80 的酶处理液 每次处理 20s 处理液含 0 5 1 m V 枯草芽孢杆菌 淀粉酶 0 05 m V 氯化钙 稳定酶 和 0 2 0 5 m V 非离子表面活性剂 湿润剂 然后漂洗布料 二 蛋白酶二 蛋白酶 广泛应用于皮革脱毛软化 丝绸脱胶精炼 洗涤添加剂 蛋白胨明胶制备 肉类嫩化 酒类澄清 医药工业 注射用水解蛋白 消炎剂 血栓溶解剂 奶酪生产 氨基酸及调味品生产 微生物中产酸性蛋白酶的以霉菌为主 如黑曲霉 根霉 青霉等 产中性蛋白酶的主要是枯草杆菌 灰色链霉菌 曲霉等 产碱性蛋白酶的主要是枯草杆菌 短小芽孢杆菌等 市场上大约 80 家用洗涤剂含有 0 015 0 025 的蛋白酶 家用洗涤剂中的酶必须具有以下特性 高温 至 70 条件下稳定 对非离子表面活性剂有抗变性作用 在碱性范围 PH8 11 保持高活性 催化活性不需要金属离子 所有的洗涤剂含有螫合剂 如乙二胺四乙酸或三 聚磷酸 这些螫合剂将使得许多金属离子不能够被利用 对漂白的氧化剂 如次氯酸盐和过硼酸盐 有抗性 枯草芽孢杆菌碱性蛋白酶和地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶极好地满足了这些要求 广泛用于洗涤剂中 凝乳酶凝乳酶 粗制凝乳酶是未断奶牛犊第四胃中的提取液 具有凝结功能的成分是蛋白水解酶 称为凝乳酶 牛凝乳酶的周期性短缺已促使应用来源于粟疫霉 Endothica parasitica 米赫毛霉 Mucor miehei 和微小毛霉 M Pusillus 的真菌天冬氨酰蛋白酶来代替粗牛凝乳酶 凝乳酶首先以 381 个残基前体物 前凝乳酶形式合成 并在分泌过程中加工成含 365 个残基的凝乳酶原 后者 没有酶活性 但在低 PH 值条件下 多步自催化水解为 323 个残基的蛋白水解酶 凝乳酶 粗制凝乳酶实际上是凝 乳酶原和凝乳酶的混合物 纤维素酶 纤维素酶 纤维素酶属诱导酶 有 糖苷键的物质大多可作为诱导物 纤维素酶的产生菌有细菌 放线菌 高 等真菌 纤维素由葡萄糖以 1 4 糖苷键相连而成 石油开采步骤 石油开采步骤 1 一次采油 石油包含在贮油岩层的海绵状孔隙中 当油井钻成后 靠底层压力将石油运移到 地面称一次采油 2 二次采油 用注水井高压注水将原油赶出的方法称为二次采油 3 三次采油 在二次采油后使用各种方法降低原油粘度或增加注入水粘度 缩小油与水的粘度差 控制水的流 动性 避免 指状 流动 增大驱油面积 进一步将油开采出来的方法称为三次采油 混相驱油 蒸汽驱油 表面活性剂驱油 聚合物驱油 三次采油 三次采油 指将在地面上培养微生物产生的多糖或表面活性剂注入油层来提高原油采收率的方法 采油工业广泛应用的微生物多糖有 采油工业广泛应用的微生物多糖有 右旋糖苷葡聚糖 普鲁兰糖 小核菌葡聚糖 黄原胶 以烃为碳源的微生物是生物表面活性剂的重要来源 假单胞菌 节杆菌 不动杆菌 棒杆菌是产生生物表面活性 剂的主要微生物类群 微生物生物表面活性剂属糖脂类或脂肽类物质 发酵后经萃取提纯 地上微生物采油 地上微生物采油 将筛选培养的单一或混合菌株与营养物注入油层 使微生物在油层中繁殖 或只将营养物注入 油层来激活油层中的微生物 靠微生物的活动及各种代谢物的作用从而提高采收率的方法 与环境有关的微生物主要应用有两方面 环境监测与环境污染治理 不同形态的地衣对大气污染的耐受能力不同 壳状地衣 叶状地衣 枝状地衣 壳状地衣 叶状地衣 枝状地衣 根据地衣形态分布把大气的污染程度分为四级根据地衣形态分布把大气的污染程度分为四级 最严重污染区 地衣绝迹 严重污染区 只有壳状地衣 轻 度污染区 只有壳状地衣和叶状地衣 清洁区 3 种地衣都有 有机污染的微生物监测 自然水体中的腐生细菌数与有机物浓度成正比 根据水体中腐生细菌的数量 可以将水体划分为多污带 中污带和寡污带 多污带 中污带和寡污带 根据腐生细菌数与细菌总数的比值 可以把水体分为 腐生带 腐生带 腐生带和多腐生带和多 腐生带 腐生带 大肠菌群 包括大肠埃希氏菌属 柠檬酸杆菌属 肠杆菌属 克雷伯氏菌属 在 48 小时内发酵乳糖产酸产气 革兰氏阴性 需氧或兼性厌氧 自然环境中的大肠菌群细菌不能在 44 5 生长 而粪便中的大肠菌群细菌能在 44 5 生长 粪大肠菌群数粪大肠菌群数 在 44 5 测定的大肠菌群数 总大肠菌群数 总大肠菌群数 在 37 测定的大肠菌群数 我国生活用水标准规定 1 升水中升水中的总大肠菌群数不得大于不得大于 3 2 粪链球菌 粪链球菌 是存在于人和温血动物粪便中的链球菌的统称 为革兰氏阳性 过氧化氢酶阴性的短链状球菌 在自然水体中不能自行繁殖 测定粪大肠菌群 粪链球菌之值 可以判断粪便污染来源 人粪中该值为 4 3 4 4 动物粪便中为 0 05 0 8 3 产气荚膜梭菌 产气荚膜梭菌 为革兰氏阳性 产芽孢 还原亚硫酸盐的厌氧梭菌 存在于人和温血动物粪便内 由于芽孢 对不良环境抵抗力强 产气荚膜梭菌在水体中存活期较长 适用于有毒水体的粪便污染监测 检出阳性就表明粪便污 染 若产气荚膜梭菌检出阳性而粪大肠菌群及粪链球菌检出阴性 表明是陈旧污染或样品放置太久 四 有毒物质的微生物检测有毒物质的微生物检测 发光细菌法 发光细菌 明亮发光杆菌 在对数期有很强的发光能力 当环境条件不良或有毒物质存在时 发光 能力受到影响而减弱 其减弱程度与毒物的毒性大小和浓度成一定的比例关系 通过灵敏的光电测定装置 检查在待 测物添加前后发光细菌的发光强度变化可以评价待测物的毒性 硝化细菌法 硝化细菌在好氧条件下能把铵离子氧化成硝酸根 测定硝化细菌的相对代谢率可以检测水及土壤中 的有毒物 并以此评判水体 土壤环境及环境污染物的生物毒性 对于宏观生态环境健康程度的评价有重要意义 污水的微生物处理污水的微生物处理 污水处理按程度可分为一级处理 二级处理和三级处理 一级处理 二级处理和三级处理 一级处理也称为预处理 主要通过格栅等过滤器除去粗固体 二级处理称为常规处理 主要去除可溶性的有机物 三级处理则称为高级处理 主要是去除氮 磷和其他无机物 还包括出水的氯化消毒 一 活性污泥法 活性污泥 是以好氧性细菌为主体的微生物和水中的悬浮物质 胶体物质混杂在一起形成的肉眼可见的絮状颗粒 一般呈黄褐色 因水质不同也有呈深灰 灰褐 灰白等色 大小约 0 05 0 5mm 表面积为 20 100cm2 ml 比重约 1 002 1 006 静置时能凝聚成较大的绒粒而沉降 活性污泥具有很强的吸附力 pH 缓冲力和氧化分解有机质的能力 曝气池 初次沉淀池 简称初沉池 废水先进入初次沉淀池 去除原废水中有机的和无机的悬浮固体 浮油 悬 浮固体沉入池底 浮油经隔油回收 曝气池是废水处理的核心部分 通过曝气使曝气池处于好氧状态 并使有机污染物与活性污泥充分接触 完成吸 附和氧化分解过程 二次沉淀池 简称二沉池 在二次沉淀池中活性污泥与水分离 沉至池底 澄清水排放 活性污泥膨胀 活性污泥结构松散 沉降力下降 随水流出曝气池及沉降池的现象 主要是由于丝状细菌比例过 大引起 造成污泥膨胀原因造成污泥膨胀原因 BOD N 和 BOD P 的比值高 pH 值低 BOD 负荷高 进水中的低分子碳水化合物 多 水温低 有重金属等毒物流入 流入废水的悬浮固体低 控制污泥膨胀方法 控制污泥膨胀方法 沉淀污泥与消化污泥混合 投加 5 50mg L 的 FeCl3 10 100mg L 的铝盐 40 200mg L 的 H2O2 降低溶解氧 降低 BOD 负荷 改为推流式 对回流污泥再曝气 生物转盘法生物转盘法是利用在圆盘表面上生长的生物膜处理废水 盘片直径一般 1 3m 最大 5m 盘片间的距离一般 30mm 因为进水 BOD5 浓度越高 生物膜也将越厚 如采用多级转盘 则前级的盘间距为 25 35mm 后级为 10 20mm 为了减轻盘片的重量 大多采用塑料或玻璃钢 转盘的转速一般为 0 8 3rpm 线速度一般为 10 20m min 三 生物转盘法 生物转盘法 四 生物接触氧化法 生物接触氧化法 生物接触氧化法是将滤料 常称做填料 完全淹没在废水中 并需曝气的生物膜处理 废水的方法 也称淹没式生物膜法或生物接触曝气法 该法对冲击负荷有很强的适应能力 氧化池中的溶解氧含量一 般维持在 2 5 3 5mg L 气水比约为 15 20 1 硬性填料如聚氯乙烯塑料 聚丙烯塑料 环氧玻璃钢 环氧纸蜂窝等主要制成蜂窝状 软性填料一般用尼龙 维纶 涤纶 腈纶等化学纤维材料编结成束 呈绳状连接 又称为软性纤维填料 五 生物流化床法 生物流化床法 用细小 0 5 1 5mm 的砂粒 陶粒 焦炭 硬质塑料作为生物载体投放在废水中 用 强大的水流或气流使载体不断滚动呈流化态 要求高溶解氧浓度 该法比表面积为 2000 3000 m 远比生物转盘 50 m 和生物滤池 25 m 大 净化效率高 耐冲击能力强 设备占地小 缺点是动力消耗较大 处理水量少 大型废水处理厂较难适用 六 氧化塘法 氧化塘法 根据氧化塘内溶解氧和在净化中起主要作用的微生物种类 可把氧化塘主要分为好氧塘 厌好氧塘 厌 氧塘 兼性塘和曝气塘四种 氧塘 兼性塘和曝气塘四种 氧化塘处理废水的效率较低 占地面积较大 但运转费用少 操作简单 投资少 适合 偏远地区使用 七 封闭厌氧处理法 封闭厌氧处理法 厌氧条件下非好氧微生物将有机物分解并可产生甲烷 可用于污泥消化和高浓度有机 废水处理 经历 3 个步骤 1 水解和发酵细菌将有机物分解转化成有机酸 醇 二氧化碳 氨气 水 2 产氢产乙酸细菌将有机酸和醇进一步分解为乙酸 氢气和二氧化碳 同型产乙酸细菌将二氧化碳和氢气合成乙酸 3 产甲烷细菌将乙酸分解成甲烷和水 利用二氧化碳和氢气合成甲烷 普通厌氧消化池 厌氧接触消化池 升流式厌氧污泥床 UASB 反应器 厌氧生物滤池 其它厌氧处理方法 在自然界有机物质中 除矿物油和木质素外 一般均可作为沼气发酵的原料 二 微生物脱氮与除磷 微生物脱氮与除磷 一 微生物脱氮微生物脱氮 微生物脱氮先将氨态氮转变为硝态氮 再将硝态氮还原为分子态氮 单级活性污泥内碳源系统 单级活性污泥外碳源系统 多级活性污泥内碳源系统 多级活性污泥外碳源系统 A O Anoxic Oxic 处理系统 单级活性污泥内碳源系统 BOD 氧化 去碳 包括脱氨基 和硝化在一个曝气池中进行 要求曝气时间长 在 反硝化池中硝酸盐还原细菌利用硝酸盐为电子受体 利用原水中或活性污泥内源呼吸释放的有机碳化合物作为电子供 体 进行无氧呼吸 单级活性污泥外碳源系统 该系统是最典型的生物脱氮工艺 在反硝化池内外加碳源 一般用甲醇 因甲醇氧化 后只分解为二氧化碳和水 而且反硝化细菌利用甲醇的速度较快 由于反硝化池外加碳源后出水的有机物浓度仍较高 所以常需设后曝气池 二 微生物除磷 微生物除磷 用细菌的合成代谢作用把水中的磷去除 一些细菌如不动杆菌 莫拉氏菌 气单胞菌 棒杆菌 假单胞菌 微丝菌在有氧时会分解多聚 羟丁酸供能并 过量摄取磷合成多聚磷酸盐 而在无氧时又会将多聚磷酸盐分解供能并合成多聚 羟丁酸 它们被称为聚磷菌聚磷菌 A O 除磷工艺 弗斯特里普 Phostrip 除磷工艺 水体中含磷低