微生物污垢形成的机理分析
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有机垢形成的原理
有机垢形成的原理主要涉及有机物质的聚集、附着和固化过程。
以下是有机垢形成的主要原理:
1. 蛋白质沉积:蛋白质是有机垢的重要组成成分,当在水中存在过多的蛋白质时,它们会发生凝聚和沉积,形成有机垢。
2. 细菌附着:水中有一些细菌会附着在固体表面,形成生物膜。
这些细菌会分泌胶状物质,从而固化成有机垢。
3. 植物残渣:水中悬浮的植物残渣,如树叶、草木等,会沉积并附着在水体中的固体表面,形成有机垢。
4. 碳酸钙沉淀:当水中存在过量的钙和碳酸根离子时,它们会结合生成碳酸钙沉淀,沉积在固体表面,形成有机垢。
5. 氧化反应:有机物质与水中的氧发生氧化反应,经过一系列化学反应,形成固体有机垢。
6. 电化学现象:在一些特定的条件下,例如金属表面的腐蚀、电解等电化学过程,有机物质会在电极表面附着并形成有机垢。
总的来说,有机垢形成的原理是多种因素的综合作用,包括有机物质的聚集、附着、化学反应等。
1、系统概况某发电厂采用反渗透膜法技术进行预脱盐,再经二级离子交换除盐制备合格的除盐水,水源水来自水库地表水,反渗透系统预处理采取澄清及多级过滤处理,处理流程如图1所示。
澄清处理使用的絮凝剂为聚合氯化铝,为控制系统中微生物,在澄清池入口加入杀生剂进行杀菌灭藻处理,最初使用杀生剂为二氧化氯,由于二氧化氯发生器运行不稳定,2013年更换为次氯酸钠。
反渗透装置共两列,采用一级两段组合模式,单列设计出力150t/h,每列配4台保安过滤器,保安过滤器滤芯使用某进口品牌大流量折叠滤芯,过滤精度5μm。
2、保安过滤器压差异常现象反渗透系统于2010年投运,运行中对保安过滤器压差进行监测,当保安过滤器进出口压差超过0.3 MPa更换过滤器滤芯。
系统投运后保安过滤器滤芯正常使用周期在3个月左右,最长可达半年。
2013年4月开始经常出现保安过滤器压差异常上升,滤芯使用周期变短的情况:当反渗透系统停运一段时间后再投入运行,或细砂过滤器反洗后再次投入运行,保安过滤器压差会在很短时间内快速上升至超出允许值。
2014年春、夏季情况更加严重,滤芯最短使用时间仅两周。
期间对活性炭过滤器和细砂过滤器出水污染指数(SDI)进行了监测,均在合格范围,没有发现超标情况,后续反渗透装置一段运行压差相应也有上升,但在允许范围,二段运行压差上升速度没有明显变化。
3、预处理系统微生物污染判断3.1 预处理系统调查保安过滤器压差升高表明滤芯出现污堵。
通常情况下,造成过滤器滤芯污堵的原因不外乎污泥颗粒堵塞和微生物污染。
调查预处理系统各设备运行情况,澄清池、空气擦洗滤池均运行正常,滤池出水浊度小于0.5NTU,活性炭过滤器及细砂过滤器出水SDI历史数据均在4~5之间,符合反渗透进水要求,SDI测试膜片上未发现污泥或滤料粉末截留现象,但在细砂过滤器观察孔处观察到滤料表面有绿色黏泥附着物。
取出已污堵滤芯检查,有较重腥臭味,滤芯圆筒内侧(进水侧)洁净,外侧(出水侧)有淡黄色斑点,未发现杂物堵塞迹象,系统检查结果初步指向微生物污染。
污水处理中的微生物原理1. 引言污水处理是指将废水中的有害物质去除或减少到一定的标准以符合环境排放要求的过程。
其中,微生物在污水处理中起着至关重要的作用。
微生物通过代谢和转化废水中的有机物和无机物,使其减少对环境的污染,提高水质,保护生态环境。
本文将介绍污水处理中微生物的主要作用机理。
2. 微生物的作用机理微生物在污水处理中的作用机理主要包括生化分解,厌氧/好氧氧化和沉淀。
2.1 生化分解微生物在污水处理中以生化分解为主要作用机理。
污水中的有机物经过微生物的代谢作用,被分解为较小的有机分子,最终转化为水和二氧化碳等无害物质。
这一过程主要由厌氧菌和好氧菌参与。
厌氧菌主要在无氧环境中生活,利用有机物进行厌氧呼吸,产生甲烷等气体。
好氧菌则需要氧气参与,通过氧化有机物来获得能量,产生水和二氧化碳。
2.2 厌氧/好氧氧化厌氧/好氧氧化是指微生物在缺氧或氧气充足的环境中分解有机物。
在厌氧条件下,厌氧菌通过厌氧呼吸产生甲烷等气体,而在好氧条件下,好氧菌通过氧化有机物获得能量。
这一过程可以减少废水中的有机物质量并降低毒性。
2.3 沉淀微生物通过产生胶状多糖物质,将污水中的悬浮物和胶体颗粒聚集成较大的颗粒,并与微生物自身形成沉淀物。
这些沉淀物可以通过物理方式(如沉淀、过滤等)从水中去除,减少污水中的悬浮物和颗粒物。
3. 微生物的应用微生物在污水处理中的应用主要包括活性污泥法和厌氧消化。
3.1 活性污泥法活性污泥法是指利用微生物(如好氧菌和厌氧菌)在污泥颗粒上生长和代谢,将废水中的有机物质分解为水和二氧化碳。
活性污泥法具有处理能力强、处理效果好等优点,在城市污水处理中得到广泛应用。
3.2 厌氧消化厌氧消化是指将废水或农业废弃物放入密闭的容器中,利用厌氧菌分解有机物质,产生甲烷等气体,从而减少有机物质的处理量,产生可再利用的能源。
厌氧消化广泛应用于农村和农业废弃物的处理中。
4.微生物在污水处理中起着重要的作用,通过生化分解、厌氧/好氧氧化和沉淀等机理,可以将废水中的有害物质减少到一定的标准,提高水质,保护环境。
简述微生物净化废水中有机物的机理。
微生物净化废水是利用一些特定的微生物来降解废水中的有机物,从而使废水达到一定的净化效果。
这种方法因其净化效果好、成本低廉、操作简单等优点而得到广泛应用。
那么微生物净化废水中有机物的机理是什么呢?下面我们来简述一下。
一、微生物种类和生长条件微生物净化废水主要采用的是生物膜技术。
这种技术是利用微生物在废水处理系统中生长和定植,形成一层稳定的生物膜。
这种生物膜由特定的微生物种类和一些物理化学因素共同作用形成。
其中微生物种类主要包括厌氧和好氧微生物,而生长条件主要包括温度、pH值、氧气供应等因素。
优化微生物种类和生长条件可以有效提高微生物处理废水的效果。
二、微生物降解有机物的机理微生物降解有机物主要包括两个过程:生长和代谢。
微生物在生长过程中需要吸收一定的有机物,从而进行自身的代谢活动。
在此过程中,微生物会产生一些酵素,分解废水中的有机物,将其转化为无机物(CO2、H2O等)。
微生物消耗有机物的速率通常要比化学和物理方法消耗有机物的速率快得多。
三、影响微生物降解效果的因素微生物降解效果受很多因素影响,如废水中有机质浓度、温度、氧化还原电位、pH值等。
其中,废水中有机质浓度是影响降解效果的最主要的因素。
当有机物浓度增大时,微生物数量和代谢能力都会增强,从而提高废水的净化效率。
综上可知,微生物净化废水的机理主要是利用微生物代谢特性降解废水中的有机物。
此外,微生物种类和生长条件、有机物浓度等都会对微生物降解效果产生影响。
因此,在微生物净化废水过程中,调整这些参数,并密切监测废水的水质变化,将能够获得最佳的净化效果。
水污染的微生物治理及其机理分析“宁为清流,不为浊流”,这是人类在长期的发展中,面对着水环境问题时,不断奋斗的口号。
但是随着经济社会的发展,水污染也变得越来越普遍,给人类社会、经济、生态系统、和人类自身健康带来了重大威胁。
据统计,全球每年有数百万人因水污染而死亡,其中生物污染是关键因素之一。
微生物治理是现阶段治理污染的主要方式之一。
因此,利用微生物进行水污染治理技术的研究,成为环境保护、生态建设和经济发展等领域必须重视的问题。
一、水污染的微生物治理概述水污染微生物治理,是通过利用某些具有特定功能的微生物代谢转化作用,对污染物进行还原、氧化等过程,将有害的化学物质转化成无害物质或者减少其毒性和危害程度,以达到净化水质的目的。
微生物治理技术的进展,不仅提高了水质的等级,也有助于降低治理成本和效率,促进环境友好型社会的实现。
微生物治理技术是一种快速、灵活、高效、经济的处理手段,已被广泛应用于环境工程、生态修复、污水处理等方面,成为污染治理的重要手段之一。
二、水污染微生物治理的机理分析水污染微生物的治理机理是通过微生物活动,利用自身生化代谢能力进行污染物降解的过程。
从微生物治理的表观现象看,解析治理过程的本质,可以总结持续存在的生态复杂机理和基本规律。
水污染微生物治理的机理涉及以下几个方面:1. 微生物分类特征微生物是指生长在水体中的一组微型生物体,包括细菌、真菌、古菌、原生动物等,所有微生物都具有一定的生物活性和适应性,可以通过代谢能力进行污染物的降解。
在微生物菌群中,具有降解有机物能力的微生物数量最多,主要有酸化细菌、硝化细菌、反硝化细菌、乳酸菌、甲烷菌等。
2. 微生物识别特征水体中的微生物种类繁多,要对治理微生物进行识别,首先需要采用生理学、生化学、基因工程等方法,对污染物降解途径进行分析,从而更好地进行微生物分类和鉴定。
例如,通过蛋白质体分析、序列比对和基因表达,可以确定哪些微生物具有降解污染物的能力。
污水处理中的微生物作用机理分析污水处理是一项关乎人类生存环境与卫生的重要工作。
污水处理的过程中,微生物生长、代谢、繁殖扮演着一个不可或缺的角色。
本文通过分析微生物对污水处理的作用机理,探讨微生物在污水处理中的重要作用。
第一部分:污水处理中的微生物污水处理主要的处理方法包括物理处理、化学处理和生物处理。
生物处理是现代污水处理中的主要方法,其主要原理是利用微生物的代谢能力来降低污水中的COD(化学需氧量)、BOD(生化需氧量)、NH3-N、NO2-N和NO3-N等有机、无机物质含量,使污水达到国家和地方的排放标准。
微生物所起到的作用主要包括污水中有机物的降解、污水中的氮的转化和去除、污水中的磷的去除以及微生物体形成的影响等。
第二部分:微生物在有机物降解中的作用有机物的降解是微生物处理污水的主要工作之一。
微生物通过分泌各种酶来进一步降解有机物,使其转化成简单化合物。
其中,产生的CO2和H2O等化学物质可通过空气自然排放,达到环保的目的。
具体来说,微生物在有机物降解中所起到的作用主要包括:1. 分解物质。
微生物能分泌多种酶,可将复杂的有机物质分解成简单分子和养分,养分可被微生物吸收利用。
2. 氧化还原。
微生物在有机物的降解中所产生的氢离子和电子可用于氧化还原反应,进而提供微生物的生长所需的能量。
3. 转化化合物。
微生物通过分解复杂有机物质,将其转化成可供自身利用的物质。
第三部分:微生物在氮的转化过程中的作用氮在污水中是一种重要的污染物,对人体有害,同时也严重影响环境。
氮的转化大致分为了四个步骤:氨生成、硝化、反硝化和脱氮。
微生物在氮转化过程中的作用主要表现在:1. 氨氮的生成。
微生物在生长过程中会释放氨氮,同时还会分解污水中的有机氮,生成更多的氨氮。
2. 硝化反应。
在此过程中,微生物利用铵盐并分泌氧化异硝酸盐酶,将氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐。
3. 反硝化反应。
微生物可将硝酸盐还原为氮气,从而将氮释放到大气中。
结垢原因或机理设备结垢是工业生产中常见的一种现象。
弄清楚垢层的形成原因、条件和性质,是用化学清洗剂清理方法有效去除垢层的前提,同时也有助于防止或减轻结垢。
本文讲的主要就是结垢的原因或机理。
可以区分由各种不同原因形成的垢,即由于沉淀、结晶、化学反应、腐蚀和徽生物的生长而形成的垢层。
当然这样区分主要是为了研究其结垢的原因,在实际中很少是单一的一种结垢形式,而是一个复合的和各种因素综合在一起形成的结垢过程。
1.固体颗粒在壁面的沉淀这种结垢形式是由于流动系统中所夹带的固体颗粒,例如砂粒、灰尘、炭黑,在壁面的沉积而形成的。
当然,盐类结晶和腐蚀产物的沉积也是类似的,但有其特殊性,故另归一类。
这种现象在冷却水系统中的换热器表面最易出现。
与其它结垢相比,这种垢较为疏松,易于除去。
对于由气流夹带的固体颗粒所造成的垢层,要视设备所处的位置而定,例如工业粉尘,水泥灰尘或炭粒等.特别象翅片管一类换热设备更易积灰造成垢层。
对于开放式冷却水系统,同样也可从空气中夹带灰粒而增加结垢,例如水表面的积灰、冷却塔中的空气洗涤时空气中夹带的灰尘。
2.由结晶造成的结垢由结晶引起的结垢是经常遇到的。
例如在蒸发时盐浓度不断提高,直至溶液饱和或过饱和,这样晶粒析出并沉积于换热器表面,这种结垢行为主要取决于物质的溶解度。
如果溶液中主要是单盐,则垢层较厚,结晶结构致密,与壁面的结合较牢固;若是复盐,则垢层薄,并由结晶团块组成,因此常包含清洗薄弱环节而易于脱落。
通常结垢过程分两步,即:(1)在结垢表面生成晶核,(2)晶粒长大并构成结晶层。
当然,如溶剂的温度升至相应于溶解物质浓度的饱和温度,则可以将晶核溶解.晶核的生成取决于所需的晶核生成功,此功愈大,则愈不易生成。
而晶粒的长大过程主要取决于壁面的温度和其表面状况。
因为这直接影响到在壁面能否形成足够数最的晶核。
从溶液中析出的物质必须通过对流和扩散才能达到壁面,然后使垢层不断增厚。
因此.垢层的形成受到温度和流速的影响。
食品生产流程中微生物的沾污及分析研究了食品生产过程中微生物沾污的原因,并针对容易造成沾污的原因提出了一些控制方法,但某些场所还需进一步搜集具体数据,以更详细将之运用到企业的生产活动中。
标签:生产过程;微生物沾污;控制方法TB微生物在自然界中分布格外广泛,差异的环境中生活的微生物类型和数量不完全相同,食品从原料、加工、生产、运输、贮藏和销售等六个步骤,往往与环境出现各种方式的交往,从而导致微生物的沾污。
在我市开展的熟肉制品、糕点、桶装饮用水等样品检测觉察,微生物超标是这些产品不符合要求的主要原因。
微生物超标不仅波及企业自身发展,严重的还会引起一连串食品安全事故。
所以,对食品生产过程中的微生物沾污须要认真分析对待。
1食品加工过程中微生物沾污产生的主要原因(1)加工条件差,繁殖蝇虫等传染产生微生物。
鼠、蝇、蟑螂等一些小动物体表或消化道内皆带有大量的微生物,它们是微生物的感染者。
(2)食品生产工作人员未用心按照生产工艺要求带菌操作。
人交往食品时,人体可作为载体将微生物传给食品。
一些企业的直接交往食品的人员,工作帽、工作服不经常清洗、消毒,就会将大批黏着于其上的微生物带入食品。
(3)生产场所、工作器具消毒不用心。
生产过程中一切用于交往食品的容器,如食品包装、运输工具、盛放食品的器具,都可能因为消毒灭菌不用心而作为载体将微生物传染给食品产品。
《中国食品安全绿皮书》显露,微生物传染是当前波及我国食品安全的最主要因素,微生物性食物中毒在波及我国食品安全因素中排名第一。
2加强食品生产过程各环节的微生物控制(1)控制生产环境空气质量。
①改变生产车间卫生。
调整布局,完善好防鼠防虫防尘及空气消毒设备,通风完好,保证墙壁地板多面洁净,有防霉变手段。
洁净区和非洁净区的通风实备要彼此独立,定时解决并用混合臭氧消毒流通管道,定时实行空气检测,避免带菌空气流入生产车间。
②改进易服洗手等消毒设备。
易服室的消毒设备应正确安装和配制,工作服、口罩、鞋、帽等应与私人衣物分开保管,并挂在能被臭氧或其它设备有效消毒的场所,手消毒液一定时间要更替一次,洗手且手干燥后用75%的乙醇喷雾消毒手表。
微生物污垢形成的机理分析
作者:徐佳宁蔡佳成王云汉
来源:《中国科技纵横》2016年第12期
【摘要】微生物污垢是工业循环冷却水污垢的重要组成部分,它是热的不良导体,污垢的存在严重影响换热设备的正常运转,造成巨大的危害。
研究水质参数对微生物污垢的形成、污垢的生产机理、污垢特性以及建立微生物污垢的预测模型对换热器设计和高效运行提供技术支持,也对于工业生产中防治微生物污垢具有实际指导意义。
【关键词】微生物污垢危害机理指导意义
1 微生物污垢的特点
Melo和Bott概括了微生物污垢形成的基本过程[1],微生物污垢是以微生物膜的形态粘附在换热设备表面。
微生物膜的特征是随着时间的不同而变化的,微生物膜形成过程共分为五个阶段[2,3]。
第一阶段,微生物调节膜形成阶段。
换热管道内的冷却水含有大量的微生物和大分子颗粒物质。
初始阶段,首先是大分子有机物质吸附到换热设备表面形成调节膜。
调节膜的形成会影响换热管内壁的表面能、电荷的电性等发生改变。
这为微生物及其他致垢组分在换热管的积聚提供了环境;
第二个阶段,微生物附着阶段。
溶液中的微生物开始吸附到材料表面生长繁殖,分泌大量胞外聚合物。
这些胞外聚合物是具有粘性的胶体,使得微生物能够牢固的吸附在壁面。
当换热设备表面形成比较完整的调节膜后,微生物及其所需的营养物质更容易吸附在壁面,在此阶段致垢微生物开始大量繁殖;
第三个阶段,微生物膜形成阶段。
微生物在材料表面大量的生长繁殖,新陈代谢过程微生物分泌出胞外聚合物,微生物及其大分子物质开始在调节膜上形成生物膜。
与此同时,冷却水中的微生物和大分子物质继续往管壁积聚并附着在壁面,使得微生物膜逐渐完整;
第四个阶段,污垢快速增长阶段。
微生物膜本身也是一个富有粘性的优质调节膜,不仅使微生物及其营养物质物质吸附在壁面,还能粘附住无机大分子助长其他类污垢的形成;
第五个阶段,污垢厚度稳定阶段。
随着污垢层厚度的增加,紧靠金属壁面的微生物无法正常的吸收营养物质进行生长繁殖,逐渐开始大量死亡;污垢层厚度的增加导致生物膜承受水流冲击力越来越大。
在上述因素的影响下,微生物膜有可能会从壁面脱落,露出材料壁面重新形成生物膜。
生物污垢的厚度还与换热管材、运行工况等因素相关。
2 典型致垢微生物
一般情况下,水冷器中的水温和pH值适于多种微生物生长。
蒸发作用提高了冷却水杂质的浓缩倍率,使得循环冷却水中所含的营养物质得以积聚。
因此,冷却水中的微生物会迅速繁殖,并产生粘泥附着在换热设备表面,降低了换热系统的传热效率,其中的一些腐蚀型微生物还会引发设备腐蚀。
尤其是敞开式循环冷却水系统不断从河流、湖泊等水源中补充冷却水,这些水中的微生物是冷却水系统中微生物的主要来源,也是形成微生物污垢的主要致垢成分。
但并不是冷却水中所有的微生物都会形成生物污垢,只有三类微生物(细菌、藻类和真菌)可能富集在换热设备表面,经过一系列的生理生化过程后形成生物污垢。
工业中会对补充的冷却水进行过滤和消毒处理,水中微生物的数目虽然有所减少,但仍有残余。
如果空气的灰分与冷却塔的水接触,这些都可能成为日后生成微生物污垢的致垢成分。
对于一座较大的冷却塔来说,每天进入其中的杂质可能达到几十甚至几百公斤。
这些杂质含有大量的微生物、灰尘等[4]。
致垢微生物可由空气、补给水进入到换热设备,也可由泄露引起的污染进入。
只要冷却水与空气接触,就存在微生物污染。
这些进入系统的微生物,一些可能由于水温、pH值等不适合其生存条件而受到抑制或死亡;而另外的一些则有可能适应条件而迅速生长繁殖。
微生物进入到换热设备后,首先会自由悬浮分散到整个系统中,那些代谢产物中够形成生物粘泥的则开始分泌粘液,尽管分泌的产物很少,但由于其极强的粘附性质,仍可在冷却水流动过程中吸附到换热设备表面,通常这个起点是某个缝隙或者死角,因为那里水的流速极低或是几乎静止的,对这些粘泥的剪切作用极小。
随后,致垢微生物就大量附着并开始生长繁殖。
首先形成很小的团块状物质,而后继续生长并增大团块,与此同时增大了自身与换热设备表面的附着力[5]。
3 致垢微生物腐蚀机理
微生物腐蚀作用是指微生物的代谢活动及其产物促进了金属表面的电化学腐蚀过程,而微生物引起的腐蚀污垢除了金属的腐蚀污垢外,还包括有微生物对木材等非金属材料的侵蚀产物,其对换热设备的腐蚀机理主要包括以下三个方面[6]:
(1)浓差电池作用。
微生物等在金属表面形成黏膜后,其生长繁殖会消耗其中的氧和其它养分,在黏膜厚度方向形成的浓差腐蚀电池会加速金属的腐蚀,且这层黏膜也会阻碍防腐蚀药剂的扩散,使黏膜所覆盖的金属不易形成保护膜。
微生物的代谢产物会破坏在金属表面的保护膜,形成局部活化/钝化电池,其中黏膜覆盖区域的金属便成为这种电池的活化区而被腐蚀。
(2)去极化作用。
水中金属的腐蚀速率通常取决于阴极反应速度,H2的积累产生高电压,致使阴极反应停止。
例如硫酸盐还原菌,因其生命活动需摄取H、H+或电子,从而减弱甚至消除H2的极化作用,致使阴极反应加速并无限制地继续下去,这就加剧了阳极腐蚀反应。
(3)腐蚀作用。
微生物的代谢产物有很多种,其中某些代谢产物可直接或间接引起金属腐蚀,如:硫酸盐还原菌的代谢产物H2S便具有强烈的腐蚀性,它几乎可以腐蚀所有类型材料的换热设备。
参考文献:
[1]徐志明,杨善让,郭淑青等.电站凝汽器污垢费用估算[J].中国动力工程学报,2005,25(1):102-106.
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[3]曹生现.冷却水污垢对策评价与预测方法及装置研究[D].北京:华北电力大学,2009.
[4]Melo L F, Bott T R, Biofouling in water systems[J].Experimental Thermal and Fluid Science,1997,14(4):375-381.
[5]于大禹,门洪,穆胜伟等.微生物污垢检测技术的特点、现状与发展趋势[J].微生物学通报,2008,35(12):1955-1960.
[6]刘天庆,于瑞红.材料表面性质影响生物垢形成的综合评价及预测[J].环境科学学报,2001,21(4):491-495.。