酶处理技术在循环冷却水系统生物粘泥控制中的应用

论文摘要

生物粘泥是由微生物细胞分泌的具有粘性的胞外聚合物（EPS）“粘合”了微生物细胞（包括残体）及各种有机和无机颗粒物质,如粘土、腐蚀产物等构成的。生物粘泥会降低循环冷却水的冷却效率、加速设备腐蚀、增加系统运行成本以及水量消耗。常规处理方法是投加化学杀菌剂以抑制微生物的生长与粘泥的形成。但已形成的生物粘泥会阻隔杀菌剂杀死其内部的微生物,且化学药剂会产生水污染。EPS的主要成分是微生物分泌的聚多糖与蛋白质,这些物质在自然界当中均可被生物降解。因此若能分解生物粘泥中的EPS便可以瓦解生物粘泥的结构,使其内部的微生物暴露出来以便杀菌剂杀灭。于是我们研究用酶制剂来降解EPS以处理循环冷却水生物粘泥的危害。实验中模拟了循环冷却水环境并加入营养物质加速培养生物粘泥。选取了α-淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶与溶菌酶来降解EPS。用湿重法比较降解前后生物粘泥量来衡量其对生物粘泥的剥落效果。用比较耗氧速率的变化来确定粘泥表面生物活性的变化。实验表明,选取的酶对生物粘泥有一定的剥落效果。单一酶实验中纤维素酶效果最好,浓度为50mg/L条件下经过22小时可使生物粘泥量减少10.97%。而多种酶共同作用比单一酶效果好,四种酶共同作用效果最好。在总浓度100mg/L下α-淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶与溶菌酶以质量比1:4:12:3投放,经过22小时后可使生物粘泥量减少24.30%。用该浓度比例的酶制剂与常规杀菌剂复配使用可以增强杀菌剂对生物粘泥的剥落效果。实验中在酶制剂的辅助下杀菌剂苯扎溴胺对生物粘泥的剥落率提高了2至5个百分点。另外,杀菌剂投放量相同的条件下,投放酶制剂会使生物粘泥的微生物活性略微增大。这表明酶制剂对生物粘泥的结构起到了破坏作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 循环冷却水系统当中的生物粘泥
• 1.2.2 国内外生物粘泥控制现状
• 1.2.3 循环水系统生物粘泥的主要控制方法
• 1.3 课题研究目的及意义
• 1.3.1 课题研究目的
• 1.3.2 课题意义
• 1.4 主要研究内容及创新点
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 论文创新点
• 第二章 实验装置与方法
• 2.1 实验装置
• 2.1.1 生物粘泥培养装置
• 2.1.2 实验反应装置
• 2.1.3 耗氧速率测定装置
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 生物粘泥培养方法
• 2.2.2 生物粘泥剥落实验步骤
• 2.2.3 生物粘泥微生物活性的测定方法
• 2.3 酶与杀菌剂的选择
• 2.3.1 酶的选择
• 2.3.2 杀菌剂的选择
• 第三章 生物粘泥的培养及菌种鉴定
• 3.1 生物粘泥的培养
• 3.1.1 低浓度营养物条件下的培养
• 3.1.2 较高浓度营养物浓度条件下的培养
• 3.1.3 改进营养物浓度条件下的培养
• 3.1.4 培养过程中的其他注意事项
• 3.2 生物粘泥菌种鉴定
• 3.2.1 试验原理与步骤
• 3.2.2 试验结果
• 3.3 本章小结
• 第四章 酶对生物粘泥处理效果的研究
• 4.1 单一酶作用效果研究
• 4.1.1 淀粉酶对生物粘泥作用效果研究
• 4.1.2 纤维素酶对生物粘泥作用效果研究
• 4.1.3 蛋白酶对生物粘泥作用效果研究
• 4.1.4 溶菌酶对生物粘泥作用效果研究
• 4.1.5 四种酶对生物粘泥作用效果比较
• 4.2 两种酶复配作用效果研究
• 4.2.1 淀粉酶与纤维素酶复配效果研究
• 4.2.2 纤维素酶与蛋白酶复配效果研究
• 4.2.3 蛋白酶与溶菌酶复配效果研究
• 4.2.4 纤维素酶与溶菌酶复配效果研究
• 4.2.5 淀粉酶与蛋白酶复配效果研究
• 4.2.6 淀粉酶与溶菌酶复配效果研究
• 4.2.7 相同配比不同浓度的酶对生物粘泥作用效果比较
• 4.2.8 两种酶复配效果分析
• 4.3 三种酶复配作用效果
• 4.4 四种酶复配作用效果
• 4.4.1 淀粉酶与纤维素酶最佳比例的确定
• 4.4.2 蛋白酶与溶菌酶最佳比例的确定
• 4.4.3 四种酶最佳比例的确定
• 4.4.4 四种酶对生物粘泥表面微生物活性的抑制效果研究
• 4.5 本章小结
• 第五章 化学杀菌剂对生物粘泥处理效果的研究
• 5.1 苯扎溴胺对生物粘泥的作用效果研究
• 5.1.1 苯扎溴胺对生物粘泥的剥落效果研究
• 5.1.2 苯扎溴胺对生物粘泥微生物活性的作用研究
• 5.2 醋酸氯已定对生物粘泥的作用效果研究
• 5.2.1 醋酸氯已定对生物粘泥剥落效果研究
• 5.2.2 醋酸氯已定对生物粘泥微生物活性的作用研究
• 5.3 本章小结
• 第六章 酶与化学杀菌剂复配对生物粘泥处理效果的研究
• 6.1 酶与苯扎溴胺复配效果研究
• 6.1.1 酶与苯扎溴胺复配对生物粘泥的剥落效果研究
• 6.1.2 酶与苯扎溴胺复配对生物粘泥微生物活性的作用研究
• 6.2 酶与醋酸氯已定复配作用效果研究
• 6.2.1 酶与醋酸氯已定复配对生物粘泥剥落效果研究
• 6.2.2 酶与醋酸氯已定复配对生物粘泥微生物活性的作用研究
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢