1挑战杯资料 大挑 国赛 挑战杯大学生课外学术科技作品竞赛 挑战杯上报作品6件 直送 陈维嘉1 申报书1

序号： 编码： 第九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书 作品名称： 一种新型制革废水处理剂Asperillus sp菌丝球 在ALSMB生物反应器中的应用 学校全称： 华南农业大学 申报者姓名 （集体名称）： 陈维嘉、陈容斌 类别：自然科学类学术论文 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 科技发明制作A类 科技发明制作B类 报送方式：省级报送作品高校直送作品说 明1申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写A1或A2表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写B1、B2或B3表。所有申报者可根据情况填写C表。3表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。4序号、编码由第九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛全国组委会填写。5学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文本），请以4号楷体打印在A4纸上，附于申报书后，字数在8000字左右（文章版面尺寸14.522cm）。6发起高校的三件直送作品和各省（区、市）通过初评的作品（数量参照“作品数额分配方案”）各一式四份分别按全国组委会规定的时间用特快专递寄至全国竞赛组委会办公室。7作品申报书须按要求由各省或各校竞赛组织协调机构统一寄送。8其他参赛事宜请向本校竞赛组织协调机构咨询。9寄送地址：复旦大学团委第九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛组委会办公室联 系 人：丁 力联系电话：02165642631传 真：02165642631邮政编码：200433A2申报者情况（集体项目）说明：1必须由申报者本人按要求填写；2申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列；3本表中的学籍管理部门签章视为申报者情况的确认。申报者代表情况姓名陈维嘉性别男出生年月1985年3月学校华南农业大学系别、专业、年级生命科学学院03级生物科学人才基地班学历本 科学制四年入学时间2003年9月作品名称一种新型制革废水处理剂Asperillus sp菌丝球在ALSMB生物反应器中的应用毕业论文题目通讯地址华南农业大学 生命科学学院03级生物科学人才基地班邮政编码510642办公电话85280185常住地通讯地址广州五山大学生公寓D3310邮政编码510642住宅电话61077725其他作者情况姓 名性别年龄学历所在单位陈容斌男20本科华南农业大学 生命科学学院03生物科学人才基地班资格认定学校学籍管理部门意见以上作者是否为2005年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校中国籍专科生、本科生、硕士研究生或博士研究生。是 否 （部门签章）2005年6月20日院、系负责人或导师意见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果是 否负责人签名：2005年6月20日B3申报作品情况（科技发明制作）说明：1必须由申报者本人填写；2本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认； 3本表必须附有研究报告，并提供图表、曲线、试验数据、 原理结构图、外观图（照片）,也可附鉴定证书和应用证书； 4作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。作品全称一种新型制革废水处理剂Asperillus sp菌丝球在ALSMB生物反应器中的应用作品分类（D ）A机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等） B信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等） C数理（包括数学、物理、地球与空间科学等） D生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食品等） E能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、 生态、环保等）作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标我国制革工业主要由制革、制鞋、皮件、毛皮4个主体行业组成。上规模企业较少，企业规模以小型为主，约占全行业企业总数的97%以上，企业虽分布全国各地，但其中以乡镇小型企业最为兴旺；生产集中度比较低，技术落后。在我国现有情况下，由于技术、资金等方面的原因，绝大部分企业都面临着铬污染的困扰。但全国采取了不同治理措施的企业仅有1015，且以大企业为主，中小型企业几乎没有。因此开发出一种廉价的制革废水处理剂是实现制革工业可持续发展的当务之急。制革废水中总铬浓度为2080 mg/L，适于用微生物吸附，而CODCr(Chemical Oxygen Demand,化学需氧量 )浓度为25007000 mg/L（以油脂为主要成分，约占25），BOD(Biochemical Oxygen Demand,生化学需氧量)为10002000 mg/L，也适于用微生物降解。如果能开发出一种微生物能利用其自身对重金属的富集作用而吸附铬，且能产生脂肪酶水解油脂，并以此作为碳源生长,再跟据该种微生物的特点设计相应的反应器，就能对废水中的重金属污染和有机污染进行同时治理。这将使污水治理设施更加简便，运营成本也将大大降低。本项目从制革厂污泥中驯化出一种真菌能吸附Cr3+，并通过分泌脂肪酶分解油脂，经鉴定为曲霉（Asperillus sp）。该菌吸附Cr3+的最佳pH为5.0，对Cr3+浓度为50mg/L的铬液，作用20h能去除Cr3+98.2%，用1.5mol/L硫酸进行解吸,解吸率为63.3%。该菌对油脂具有一定降解能力，在油脂初始浓度为10000mg/L的培养基中37。C培养50 h去除率为94.1%。本项目的曲霉能自身凝絮成球，具有一定机械强度因而无须任何载体固定化，便能填充于各种类型的流化床或固定床反应器中进行污水处理。Aspergillus sp菌丝球在查氏培养基上的Aspergillus sp 生物反应器的设计和应用是当前生物工艺过程成功进行商业化的瓶颈因素。为开发适于该种微生物制剂的生物反应器，本项目首次提出气升式模拟移动床（Air Lift Simulative Moving Bed, ALSMB）的概念。ALSMB生物反应器主要由三个反应床和空气压缩机组成，借助于压缩空气的喷射，造成反应器内流体循环流动，以达到气液固三相混合，强化传质传氧的目的。采用通气搅拌代替机械搅拌能减少反应器内的剪切应力，减少菌丝球的机械磨损。模拟移动床吸附操作具有固定床良好的装填性能和移动床可连续操作的优点,并能保持吸附塔在等温、等压下操作。因此该反应器采用模拟移动床的形式即填充于反应床中的Asperillus sp菌丝球无须取出，通过直接往各个反应柱中添加不同的反应液，达到废水处理、重金属回收、菌丝球制剂再生的目的，从而实现生物反应器的连续操作。ALSMB生物反应器实物图ALSMB生物反应器实物图ALSMB反应区ALSMB解吸区 ALSMB反应区 ALSMB解吸区作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料）现阶段含铬废水多采用碱沉淀法处理，但因NaOH碱性太强中和过程中容易使局部废液超过最佳pH的控制范围而产生溶胶现象，部分铬反被溶解，生成可溶性的Na2CrO4,若加入的NaOH过少则沉淀不足，因此pH较难控制。虽然用MgO处理pH值较易掌握,但价格昂贵,较少采用【1】。总之，化学沉淀法需要加入大量的沉淀剂过滤后产生大量废渣，且沉淀剂往往有毒，且对排水还需要处理，流程长，处理麻烦，费用高，容易造成二次污染【2】【3】。与非生物方法处理重金属相比，采用Asperillus sp菌丝球吸附剂处理含铬废水，具有明显的优点：成本低，不仅吸附设备简单、易操作，而且具有速度快、吸附量大、选择性好等优点，尤其在处理1一100 ppm的重金属水溶液时特别有效。在Cr3+回收方面，用硫酸就可以解吸菌丝球上吸附的Cr3+，且解吸后的菌丝球可再次吸附重金属。现阶段对油脂废水的处理方法主要有物理法、化学法和生物法等。其中如化学絮凝、吸附、盐析、臭氧氧化、电解、气浮、膜分离等物理化学方法,由于投资大、占地广、流程复杂,又需要特殊设备,其结果也仅仅是对污染物的稀释,聚集或在不同环境中的迁徙,还有产生二次污染的问题。因而逐渐的不受欢迎4。而用Asperillus sp菌丝球处理则是利用微生物的生命活动过程对废水中的油脂进行转移和转化,将油脂作为微生物所需的碳源和能源,并在酶的催化作用下将其水解成甘油、脂肪酸,最后降解为H2O、CO2等代谢终产物【5】。整个过程都在温和的条件下进行,无需加投化学药剂,且该菌种具有易培养、繁殖快、对环境适应性强和易实现变异等特性。而对于含不同类型污染物的废水国内也是用不同菌株处理的6,国外这方面的研究也不多6 7。利用单种微生物同时处理制革废水中的Cr3+和油脂在国内外都没有报道。因此利用Asperillus sp菌丝球制剂处理制革废水是首次尝试,它的显著进步是：菌体能通过对重金属的富集作用吸附Cr3+，并实现Cr3+回收,该菌还能通过分泌脂肪酶分解油脂，从而实现对制革废水中的重金属污染和有机物污染进行同时治理，使治理效率得到提高。为开发适于该种微生物制剂的生物反应器，本项目首次提出气升式模拟移动床（Air Lift Simulative Moving Bed, ALSMB）的概念，把气升式反应器与模拟移动床有机结合，在同一反应器中实现重金属回收，有机污染物氧化分解,菌丝球再生。该反应器采用通气搅拌代替机械搅拌能提高反应器内的含氧量，降低剪切应力，减少菌丝球的机械磨损【8】。与传统固定床、连续移动床相比，模拟移动床吸附操作具有固定床良好的装填性能和移动床可连续操作的优点, 吸附分离操作处理量大、容易实现自动控制，提高吸附剂的使用寿命并能保持吸附塔在等温、等压下操作9。与传统方法相比较，采用ASLMB生物反应器处理制革废水，能在回收重金属的同时消除有机污染，且废水处理设备简便，投资少，运行费用低，处理效率高，无二次污染。所以，利用Asperillus sp菌丝球填充ALSMB生物反应器在实际应用中具有较高的经济效益和环境效益。参考资料：1、高忠柏，苏超英，制革工业废水处理，北京化学工业出版社，20012、吴涓等，重金属吸附的研究进展，离子交换与吸附，1998，14（2）1801873、石燕等，生物吸附处理含铬废水的进展，江苏环境科技，2001（14）35374、吴兰,葛冈,罗玉萍,油脂废水的生物处理研究进展,江西科学,2003(21)3173505、汪频等.硫酸盐还原菌还原铬()的研究.环境科学, 1993,4:146、Brady J. 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