固定化微生物废水处理技术及其应用ppt教学课件

固定化微生物废水处理技术及其应用研究目的及意义研究目的及意义3 1 固定化微生物技术概述固定化微生物技术概述 2在废水处理中的应用在废水处理中的应用3 3固定化微生物废水处理技术及其固定化微生物废水处理技术及其应用应用固定化微生物固定化微生物微生物固着生长，有利于提高微生物的数量，利于微生物固着生长，有利于提高微生物的数量，利于固液分离，利于去除氮、高浓度有机物或难以生物固液分离，利于去除氮、高浓度有机物或难以生物降解物质，提高系统的处理能力和适应性降解物质，提高系统的处理能力和适应性 传统工艺传统工艺 与水的密度差小与水的密度差小重复利用较困难重复利用较困难传统工艺传统工艺微生物以悬浮态生长微生物以悬浮态生长易于从反应器中流失易于从反应器中流失 研究目的及意义固定化微生物技术 通过化学或物理的手段将游离细胞或酶定位于限定的空间区域内,使其保持活性并可反复利用 固固定定化化微微生生物物技技术术雏形雏形活性污泥法可以看成是包埋活性污泥法可以看成是包埋固定化生物技术的雏形固定化生物技术的雏形 20世纪五六十年代世纪五六十年代 生物膜法，依靠微生生物膜法，依靠微生 物的自然附着物的自然附着力形成固着型生物膜力形成固着型生物膜 20世纪七十年代末世纪七十年代末 人工强化的固定化微生物人工强化的固定化微生物 固定化微生物技术的发展1.固定化方法固定化方法2.2.不同固定化技术比较不同固定化技术比较不同固定化技术比较不同固定化技术比较3.3.固定化微生物反应器固定化微生物反应器固定化微生物反应器固定化微生物反应器4.4.微生物固定化过程微生物固定化过程微生物固定化过程微生物固定化过程5.5.载体的选择载体的选择载体的选择载体的选择6.6.固定化微生物的反应特征固定化微生物的反应特征固定化微生物的反应特征固定化微生物的反应特征7.7.影响固定化的主要因素影响固定化的主要因素影响固定化的主要因素影响固定化的主要因素固定化方法固定化方法固定化方法吸附法吸附法共价键结共价键结合法合法包埋法包埋法交联法交联法利用微生物所具有的可吸附到固体利用微生物所具有的可吸附到固体物质表面或其他细胞表面的能力，物质表面或其他细胞表面的能力，将微生物吸附在载体表面的方法将微生物吸附在载体表面的方法 吸吸 附附 法法 将微生物菌体包埋在半透性的聚合将微生物菌体包埋在半透性的聚合物凝胶或膜内，小分子的底物和产物凝胶或膜内，小分子的底物和产物可以自由出入，而微生物却不会物可以自由出入，而微生物却不会漏出漏出 包包 埋埋 法法是通过微生物与是通过微生物与具有两个或两个具有两个或两个以上官能基团的以上官能基团的试剂反应，使微试剂反应，使微生物菌体相互连生物菌体相互连接成网状结构而接成网状结构而达到固定化微生达到固定化微生物的目的物的目的 交交 联联 法法 是细胞表面上官能团是细胞表面上官能团和固相支持物表面的和固相支持物表面的反应基团形成化学共反应基团形成化学共价健连接，从而固定价健连接，从而固定微生物微生物共价结合法共价结合法不同固定化技术比较优优 点点制备容易制备容易可选用的载体类型多可选用的载体类型多载体可再生回用载体可再生回用缺缺 点点被固定的微生物活性较低被固定的微生物活性较低细胞与载体作用力较弱，细胞与载体作用力较弱，需较长时间完成初始固需较长时间完成初始固定化过程定化过程表面吸附技术表面吸附技术优优 点点固定化强度高固定化强度高易于固液分离易于固液分离可工业化操作可工业化操作缺缺 点点载体不能再生载体不能再生制备工艺复杂制备工艺复杂机械强度弱，可使用寿命机械强度弱，可使用寿命较短较短包埋固定化包埋固定化优优 点点受环境因素影响小受环境因素影响小细胞与载体间作用力较强细胞与载体间作用力较强缺缺 点点可能改变细胞活性基可能改变细胞活性基可选用载体相对较少可选用载体相对较少费用较高费用较高交联固定技术交联固定技术优优 点点细胞间交联紧密细胞间交联紧密可保留大部分细胞活性可保留大部分细胞活性可选用交联剂较多可选用交联剂较多缺缺 点点不适合大分子底物系统不适合大分子底物系统机械强度相对较弱机械强度相对较弱自身固定化自身固定化固定化微生物反应器流化床生物流化床生物 反应器、固反应器、固 定填充床、定填充床、搅拌槽式反搅拌槽式反应器、膜生应器、膜生物反应器物反应器以单一种群以单一种群微生物细胞微生物细胞为生物活性为生物活性物质物质,利用特利用特殊种类载体殊种类载体通过不同的通过不同的方式将其固方式将其固定定纯种固定化微纯种固定化微生物反应器生物反应器 UASB.ABR.IC.EGSB.AF.AFB 等生物处理工艺通过合理控制反应器营养结构、投加必要的核心物质、控制反应器水力流态而使微生物实现自身固定化混合种群固定混合种群固定化微生物反应化微生物反应器器微生物固定化过程微生物的结合固定化过程 悬浮态微生物悬浮态微生物可逆附着可逆附着不可逆附着不可逆附着固定微生物生长、固定化固定微生物生长、固定化向载体表面输送向载体表面输送载体的选择价格低廉价格低廉使用寿命长使用寿命长对微生物对微生物无毒无毒性质稳定性质稳定不易降解不易降解 机械强度机械强度高、传质高、传质性能好性能好有机合成高有机合成高分子凝胶分子凝胶聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、凝胶、聚凝胶、聚乙烯醇凝乙烯醇凝胶、光硬胶、光硬化树脂化树脂无机载体无机载体多孔玻璃、多孔玻璃、硅藻土、石硅藻土、石英砂、多孔英砂、多孔陶瓷等陶瓷等天然高分子凝天然高分子凝胶载体胶载体琼脂、角叉莱琼脂、角叉莱胶和海藻酸胶和海藻酸钙等钙等多糖与蛋多糖与蛋白质类白质类纤维素、纤维素、交联葡萄交联葡萄糖、琼脂、糖、琼脂、明胶明胶、纤、纤维蛋白维蛋白固定化微生物固定化微生物载体载体 固定化微生物的反应特性固定化微生物的反应特性微生物稳定性微生物稳定性微生物与载体微生物与载体之间发生共价之间发生共价键或是范德华键或是范德华力作用，不易力作用，不易流失，不易破流失，不易破坏，耐冲击坏，耐冲击微生物活性微生物活性由于官能团稳由于官能团稳定性的变化生定性的变化生物活性减弱，物活性减弱，但载体内微生但载体内微生物密度大大提物密度大大提高弥补活性减高弥补活性减弱的负面影响弱的负面影响传质速率传质速率载体内氧传质载体内氧传质受阻碍，好氧受阻碍，好氧系统内限制高系统内限制高密度微生物活密度微生物活性；厌氧则得性；厌氧则得到充分发挥到充分发挥影响微生物固定化的重要因素种类种类浓度浓度活性活性培养条件培养条件微生物性质微生物性质化学组成化学组成表面电荷表面电荷种类种类粗糙度粗糙度亲水特性亲水特性水流状态水流状态pH值值离子强度离子强度温度温度基质类型基质类型载体性质载体性质 环境特征环境特征固定化微生物技术在废水处理中的应用固定化微生物技术的主要特征1l密集微生物，密集微生物，l 维持反应器中的生物量浓度维持反应器中的生物量浓度l易于实现固液分离易于实现固液分离l适用于含有有毒有害物的处适用于含有有毒有害物的处理理23固定化微生物技术的主要应用难降解有机废水的处理123含酚废水的处理含酚废水的处理含芳香族类化合物含芳香族类化合物废水的处理废水的处理其他难降解废水的其他难降解废水的处理处理高浓度有机废水的处理提高反应速率和处理提高反应速率和处理效率效率减少污泥量和二沉池减少污泥量和二沉池的负荷的负荷降低基建投资费用降低基建投资费用通过筛选分离出通过筛选分离出高效菌株或是通高效菌株或是通过生物工程技术过生物工程技术培养特异菌株并培养特异菌株并进行扩大培养及进行扩大培养及固定固定含重金属废水的处理由于微生物经固定化后由于微生物经固定化后,其稳定性增强其稳定性增强,抗生物毒抗生物毒性物质的能力大大增强。性物质的能力大大增强。因此因此,可被广泛地用于有可被广泛地用于有机废水中重金属离子的机废水中重金属离子的去除去除 污水脱氮除磷硝化菌、反硝化菌的增殖速硝化菌、反硝化菌的增殖速度慢度慢,要提高去除率就要求要提高去除率就要求反应器有较长的固体停留时反应器有较长的固体停留时间和较高的细菌浓度间和较高的细菌浓度,采用采用固定化微生物技术可做到这固定化微生物技术可做到这点点固定化微生物技术的发展趋势优 点比普通活性污泥法的处理能力高比普通活性污泥法的处理能力高1 13 3倍倍,出水出水水质好水质好,抗水力、有机负荷的冲击能力强抗水力、有机负荷的冲击能力强,可降可降低运行费用与投资低运行费用与投资 对于厌氧消化工艺对于厌氧消化工艺,可保留对环境干扰敏感、可保留对环境干扰敏感、生长缓慢的产甲烷细菌生长缓慢的产甲烷细菌,缩短了起动时间缩短了起动时间,使工使工艺稳定地运行艺稳定地运行 在降解有毒污染物方面在降解有毒污染物方面,抗毒性作用明显加强抗毒性作用明显加强 需要解决的问题混合固定技术的进一步研究和开发混合固定技术的进一步研究和开发 高效固定化微生物反应器工艺研究开发高效固定化微生物反应器工艺研究开发 耐用廉价微生物固定化载体研究开发耐用廉价微生物固定化载体研究开发（一）为增2.1创造有趣课堂，提高课堂效率在传统的教育模式中，大部分教师只是把教学当成自己的工作。为了完成教学进度，教师会加快教学的速度，而学生也在快节奏的讲解中逐渐对课堂失去兴趣。这就需要教师改变自己的教学方式，把课堂变得生动活泼起来。教师也应在教学的过程中，向学生讲述社会上发生的一些政治大事，这些大事件可以让学生学习起来更有趣味性。教师帮助学生了解国家大事，也在一定程度上帮助学生学好道德与法治这一學科。比如在进行部编版七年级上册第四单元探问生命的教学时，教师就要在闲余时间收集关于生命的资料，在课堂上教师可以通过提问的方式来讲述生命的演化过程。教师也可以让学生进行收集相关的资料，在课堂上以个人演讲的方式讲述自己收集的信息。这样的话，学生的注意力很快就会被教师所讲述的故事所吸引，这就提高了课堂的活跃度。强教育理论知识和立生存式教育宗旨，积极引导学生对生活实践问题的探索。随着新课程改革的进展，生存式教育宗旨已经深入人心，并备受到了老师、父母、学校的重视，并作为管理课堂的重要教育宗旨，积极培养学生的应用能力。因此数学老师必须建立起科学的生存教育宗旨，积极实施生存式教育手段，把生存式教学策略充分运用于数学课堂的方方面面，通过引用与传统数学教育有关的日常生活事例，构造出多姿丰富的生存式情景，赋予学生更真切的生存感受，不放过任何一种直接联系传统数学教育和日常生活的机会，让实际例子成为学生数学人文常识展示的导火索，从而帮助学生感悟到数学人文常识的基本内容。父母们不再觉得上课是老师的责任，而是引导学生走进到日常生活中思索传统数学教育问题，在生活中慢慢锻炼孩子的传统数学教育思维，让学生从生活小事中应用数学知识，并检测自己对中国传统文化认识的掌握情况。2.创造生活化课堂教学情景，提升数学的教育文化认知内涵，创造出在情景模式上下功夫的课堂气氛，将带入学生情感融入到课堂教育教学中，带给孩子更真切的体验。我国小学数学教师需要创造出生活化课堂情景，在课堂教学上重复为孩子表现出日常生活的真实情景，以情景调动学生的主观能动性，使学生的情感加入到情景之中，从情景中体会到丰富数学经验的教育文化内容。比如，由老师介绍位置教学，以班级形成一组整齐的坐标系，创造出横坐标系和纵坐标系，当喊到第二列第三排的小朋友请起立时，坐在第三排第二列的张亮小朋友就会站出来，解答了老师的提问。老师们还会引导学生了解在电影院中的定位情况，并引用电影院中真实的生活事例，使学生对座位有更正确的了解，并明确座位坐标的正确表示方式。3.发现课堂与日常生活有关知识点，导入真实事例知识是学生掌握的基础内容，也是老师授课的重点内容，包含了很多的日常生活事件，老师需要挖掘出课堂上与日常生活有关的知识点内涵，导入切合实际的例子，发现课本上可能隐藏的生活素材，引导学生共同探究数学的文化内容在生活中的运用。4.积极开展实践性教学，做到学以致用。实践性活动调动了学生对学习的主观能动性，赋予了学生实际动手操作的机会和时间，帮助学生将知识学以致用。通过数学教师积极开展实践性教学，组织学生投身到实际教学活动之中，通