生物化學(xué)在工業(yè)及環(huán)境方面的應(yīng)用(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上生物化學(xué)在工業(yè)及環(huán)境方面的應(yīng)用化工10904 楊慶 序號18 學(xué)號生物化學(xué)是運(yùn)用化學(xué)的理論和方法研究生命物質(zhì)的邊緣學(xué)科。其任務(wù)主要是了解的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)及生命中各種化學(xué)變化。從早期對生物總體組成的研究，進(jìn)展到對各種組織和成分的精確分析。目前正在運(yùn)用諸如光譜分析、X射線衍射、一級其他、化學(xué)技術(shù)，對重要的生物大分子（如蛋白質(zhì)、等）進(jìn)行分析，以期說明這些生物大分子的多種多樣的功能與它們特定的結(jié)構(gòu)關(guān)系。生物化學(xué)在發(fā)酵、食品、紡織、制藥、皮革等行業(yè)都顯示了威力。例如皮革的鞣制、脫毛，蠶絲的脫膠，棉布的漿紗都用酶法代替了老工藝。近代發(fā)酵工業(yè)、生物制品及制藥工業(yè)包括抗生素、有機(jī)溶劑

2、、有機(jī)酸、氨基酸、酶制劑、激素、血液制品及疫苗等均創(chuàng)造了相當(dāng)巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，特別是固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)的應(yīng)用更促進(jìn)了酶工業(yè)和發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展。 70年代以來，生物工程受到很大重視。利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)貴重藥物進(jìn)展迅速，包括一些激素、干擾素和疫苗等。基因工程和細(xì)胞融合技術(shù)用于改進(jìn)工業(yè)微生物菌株不僅能提高產(chǎn)量，還有可能創(chuàng)造新的抗菌素雜交品種。一些重要的工業(yè)用酶，如-淀粉酶、纖維素酶、青霉素酰化酶等的基因克隆均已成功，正式投產(chǎn)后將會(huì)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)估計(jì)，全球發(fā)酵產(chǎn)品的市場有120130億美元，其中抗生素占46，氨基酸占16.3，有機(jī)酸占132，酶占10，其它占145。發(fā)酵產(chǎn)品市場的增大與發(fā)酵

3、技術(shù)的進(jìn)步分不開。現(xiàn)代生物技術(shù)的進(jìn)展推動(dòng)了發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展，發(fā)酵工業(yè)的收率和純度都比過去有了極大的提高。目前世界最大的串聯(lián)發(fā)酵裝置已達(dá)75m許多公司對發(fā)酵工藝進(jìn)行了調(diào)整，從而降低了生產(chǎn)成本。如ADM（ArcherDanie1sMid1and）和Cargill公司在20世紀(jì)90年代初對其發(fā)酵裝置進(jìn)行改造，將以碳水化合物為原料的生產(chǎn)工藝改為以玉米粉為原料，從而降低了生產(chǎn)成本，ADM公司生產(chǎn)的賴氨酸成本比原先降低了一半。利用基因工程技術(shù)，不但成倍地提高了酶的活力，而且還可以將生物酶基因克隆到微生物中，構(gòu)建基因菌產(chǎn)生酶。利用基因工程，使多種淀粉酶、蛋白酶、纖維素酶、氨基酸合成途徑的關(guān)鍵酶得到改造、克隆，

4、使酶的催化活性、穩(wěn)定性得到提高，氨基酸合成的代謝流得以拓寬，產(chǎn)量提高。隨著基因重組技術(shù)的發(fā)展，被稱為第二代基因工程的蛋白質(zhì)工程發(fā)展迅速，顯示出巨大潛力和光輝前景。利用蛋白質(zhì)工程，將可以生產(chǎn)具有特定氨基酸順序、高級結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和生理功能的新型蛋白質(zhì)，可以定向改造酶的性能，從而生產(chǎn)出新型生化產(chǎn)品。環(huán)境污染是指人類直接或間接地向環(huán)境排放超過其自凈能力的物質(zhì)或能量，從而使環(huán)境的質(zhì)量降低，對人類的生存與發(fā)展、生態(tài)系統(tǒng)和財(cái)產(chǎn)造成不利影響的現(xiàn)象。具體包括：水污染、大氣污染、噪聲污染、放射性污染等。隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展和人民生活水平的提高，環(huán)境污染也在增加，特別是在發(fā)展中國家。 環(huán)境污染問題越來越成為世界

5、各個(gè)國家的共同課題之一。處理環(huán)境污染的方法日新月異，近年來生物化學(xué)的方法越來越得到人們的重視。在生物化學(xué)技術(shù)的同時(shí)，污水化學(xué)處理技術(shù)也在不斷發(fā)展，其主要特點(diǎn)是投資省、運(yùn)行穩(wěn)定、操作靈活、除磷效果好，但不能去除溶解性有機(jī)污染物，出水水質(zhì)也難以達(dá)到二級處理的排放要求，運(yùn)行費(fèi)用往往偏高。當(dāng)代污水處理技術(shù)的最重要發(fā)展趨勢就是生物處理與化學(xué)處理的結(jié)合，二者相互補(bǔ)充，顯然是最合理的工藝流程。BC法正是這種生物處理(高負(fù)荷活性污泥)與化學(xué)處理(絮凝和除磷)相結(jié)合的城市污水處理技術(shù)?！鞍宋濉逼陂g在蛇口污水廠進(jìn)行了大規(guī)模生產(chǎn)性試驗(yàn)，主要包括高負(fù)荷試驗(yàn)和同步削減試驗(yàn)。高負(fù)荷試驗(yàn)的目的是考查BC法在高負(fù)荷條件下的性

6、能，同步削減試驗(yàn)則是為了考查蛇口污水廠利用BC法擴(kuò)容改造的可能性。在高負(fù)荷試驗(yàn)中，曝氣池關(guān)小到原來的1/4，污水廠其余設(shè)施不變；在同步削減試驗(yàn)中則將初沉池、曝氣池和二沉池皆關(guān)小到原來的一半，其余不變。試驗(yàn)期間污水廠照常運(yùn)行，只是在曝氣池前或曝氣池后增添了投加三氯化鐵的設(shè)施。試驗(yàn)證明，BC法具有曝氣時(shí)間短、投藥量少、處理效果好、活性污泥沉降性能好、泥齡短、具有除磷能力等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于我國南方低濃度城市污水。試驗(yàn)證明，BC法可以在回流比和污泥濃度皆不高的條件下運(yùn)行，也可以采用普通沉淀池，并非必須采用高回流比、高污泥濃度和深沉淀池，這就使得BC法可以方便地用于普通活性污泥法污水處理廠的擴(kuò)容改造。B

7、C法生產(chǎn)性試驗(yàn)的持續(xù)時(shí)間較短，而且試驗(yàn)期間進(jìn)水濃度較低，負(fù)荷受到限制，有待更長期考察。BC法最顯著的特點(diǎn)是在流程中投加化學(xué)絮凝劑，其余則與普通活性污泥法類似。隨著油田開發(fā)進(jìn)程的加快，油田廢水日益增多，嚴(yán)重地污染了生態(tài)環(huán)境。油田廢水水質(zhì)復(fù)雜，含有石油破乳劑、鹽、酚、硫等污染環(huán)境物質(zhì)。油田污水主要包括原油脫出水（又名油田采出水）、鉆井污水及站內(nèi)其它類型的含油污水。油田污水的處理依據(jù)油田生產(chǎn)、環(huán)境等因素可以有多種方式。當(dāng)油田需要注水時(shí)，油田污水經(jīng)處理后回注地層，此時(shí)要對水中的懸浮物、油等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止其對地層產(chǎn)生傷害。石油生產(chǎn)單位大部分集中在干旱地區(qū)，水資源嚴(yán)重缺乏，如何將采油過程中產(chǎn)生

8、的污水變廢為寶，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。膜生物反應(yīng)器（MBR）是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)臺的新型水處理技術(shù)，以膜組件取代二沉池在生物反應(yīng)器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設(shè)施占地，并通過保持低污泥負(fù)荷減少污泥量。與傳統(tǒng)的生化水處理技術(shù)相比，MBR具有以下主要特點(diǎn)：處理效率高、出水水質(zhì)好；設(shè)備緊湊、占地面積??；易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、運(yùn)行管理簡單。自20世紀(jì)80年代以來，該技術(shù)愈來愈受到重視，成為研究的熱點(diǎn)之一。目前膜生物反應(yīng)器己應(yīng)用于美國、德國、法國和埃及等十多個(gè)國家，規(guī)模從6m3/d至13000m3/d不等。在我國，膜生物反應(yīng)器作為污水再生回用的一項(xiàng)高新技術(shù)，其開發(fā)與研究也正越來越深入。雖

9、然目前膜生物反應(yīng)器在我國的實(shí)際應(yīng)用還較少，然而，在水資源日益緊缺的情況下，隨著膜技術(shù)的、新型膜材料的開發(fā)以及膜材料成本的逐漸下降，膜生物反應(yīng)器將會(huì)有較好的應(yīng)用前景。內(nèi)循環(huán)固定生物氧化床技術(shù)（Enternal Recurrence Fixed Biological Bed縮寫IRBAF）是在常溫、常壓的條件下，利用專屬微生物特殊的工藝環(huán)境，形成一個(gè)高活性生物酶催化氧化床，促使水體中污染物氧化。當(dāng)BAF反應(yīng)池經(jīng)過一定時(shí)間的運(yùn)行，其填料中將產(chǎn)生大量的生物質(zhì)，當(dāng)新增生物量床，過多時(shí)，會(huì)影響水在填料內(nèi)部的運(yùn)行，降低處理效率，此時(shí)需通過反沖洗將生物床中的過剩生物質(zhì)脫出。BAF的反沖洗可通過反沖洗自控系統(tǒng)或

10、半自控系統(tǒng)來完成。反沖洗周期視進(jìn)水COD負(fù)荷確定，COD負(fù)荷越高，反沖洗周期越短，反之，BAF的反沖洗周期越長。反沖洗采用新型脈沖氣水聯(lián)合反沖洗技術(shù)，反沖洗風(fēng)采用煉油廠的非凈化風(fēng)，反沖洗水采用二級內(nèi)循環(huán)BAF的凈化出水，沖出的高濃度泥水混合液自流進(jìn)入泥水分離池，經(jīng)沉淀分離后，上層清液循環(huán)處理。本工藝產(chǎn)泥量較少，可滯留于泥水分離池，不定期排入凈化水車間現(xiàn)有的污泥處理系統(tǒng)。對于一直困擾著煉油化工行業(yè)污水處理場的堿渣高濃度污水，經(jīng)過隔油、氣浮等物化處理后，再進(jìn)入內(nèi)循環(huán)固定生物氧化床IRBAF工藝進(jìn)行生化預(yù)處理，能夠有效穩(wěn)定去除大部分COD，減輕后續(xù)普通生化處理工藝的處理負(fù)荷，提高整個(gè)污水處理場的抗沖擊能力，出水水質(zhì)穩(wěn)定，操作簡便、工程造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用低，必將在煉油石化行業(yè)的堿渣高濃度污水處理的領(lǐng)域中得到較廣泛的應(yīng)用?！?/p>