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生物过滤在饮用水处理中的研究进展沈巍;王郑;林子增;孔宇;王峰;杨铠诚【摘要】生物过滤作为饮用水强化常规处理方法的一种,集生物降解、物理截留功能于一体,可以提高污染物质去除能力,改善出厂水质,受到学界的广泛关注.概述了生物过滤的工艺特性、滤料选型原则、去除效能及影响因素、生物膜特征,总结了相关数学模型.【期刊名称】《工业安全与环保》【年(卷),期】2013(039)005【总页数】3页(P8-10)【关键词】生物过滤;饮用水;研究进展【作者】沈巍;王郑;林子增;孔宇;王峰;杨铠诚【作者单位】南京市市政设计研究院有限责任公司南京210008;南京林业大学土木工程学院南京210037;南京林业大学土木工程学院南京210037;南京市市政设计研究院有限责任公司南京210008;南京市市政设计研究院有限责任公司南京210008;南京市市政设计研究院有限责任公司南京210008【正文语种】中文0 引言生物过滤将生物处理功能运用于饮用水过滤单元,使过滤工艺从传统的物理单元扩展为集生物和物理功能于一体的饮用水处理工艺。
生物过滤可以在不增加水厂处理构筑物的前提下,改善常规处理工艺出水水质,受到学界的广泛关注。
本文概述了生物过滤的工艺特性、滤料选型原则、去除效能及影响因素、生物膜特征,总结了相关数学模型。
1 生物过滤工艺特性1.1 滤池选型与滤料选择生物过滤一般在普通滤层上部减少部分石英砂,辅以相同厚度有效滤料来培养生物膜,使滤池在保持过滤功能的同时,兼起生化作用,去除水中污染物。
Lechallier等[1]证明了生物滤池作为末级处理,出水低浊且具有生物稳定性。
生物过滤的滤料性能直接影响滤池出水水质及运行费用,其表面的理化性质,如吸附性能、粗糙度、孔径分布,直接影响微生物的富集量。
滤料通常可分为吸附型和非吸附型两类[2]。
在生物过滤工艺中,微生物主要以生物膜形式附着于滤料表面,吸附型滤料较非吸附型滤料更适于挂膜,GAC-砂滤池表面平均生物量为260 nmol/g,而无烟煤-砂滤池表面为64.18 nmol/g[3];滤料的表面粗糙度对于微生物富集也具有重要作用,于鑫等[4]研究表明,柱状和不规则颗粒活性炭-石英砂双层滤料生物滤池的生物量分别为20.38～32.94 nmolP/cm3和27.45～102.92 nmolP/cm3;滤料的孔径分布对于生物量的积累也有较大影响,多孔滤料的有效孔径为细菌尺寸的1～5倍时,容易取得较大的固定细胞密度和最佳生物量积累[5]。
测定动态接触条件下固定化抗菌剂抗微生物活性的试验方法1.范围本试验方法用于评价非滤沥的抗菌活性，动态条件下的抗菌处理试样。
这种烧瓶震荡测试是为了常规质量控制和筛选试验，以克服在使用传统抗菌试验方法评价底物结合的抗菌剂时遇到的困难。
这些困难包括确保接种体接触要处理的表面（如AATCC 100-2004），在不同接触时间的灵活性，在静态条件下的不适当使用（如AATCC 147-2004），灵敏度和重现性。
1.2本测试方法可以适用于评估许多类型的处理原材料和广泛范围的微生物。
在本试验方法中所使用的原材料可以承受各种物理/化学的应力，而且可以适应各种测试中的污染，比如硬水、蛋白质，血液，血清，各种化学品与其他污染物。
1.3表面抗菌活性是通过对比同时测试的试验样品的结果来确定的。
1.4浸出抗菌的能力是通过测试前和测试后的两方面因素确定的。
1.5本测试方法只能由通过微生物技术训练的人员执行。
1.6数值用SI单位制做为标准。
标准中不会使用其他计量单位。
1.7本标准可能涉及危险材料、操作和设备。
本标准不会列举所有与使用有关的安全问题。
本标准使用者有责任建立合适的安全和健康的实施方式，确定使用前法规限制的适用性。
2.相关文件AATCC文件AATCC 147-2004：纺织品的抗菌性—平行划线法AATCC 100-2004：抗菌纺织品的评价方法3.测试方法总结3.1底物结合非沥滤抗菌剂的抗菌活性，是通过细菌直接接触活性化学试剂来确定的。
此项测试所得到的抗菌活性，是通过处理试样在高浓度的菌悬液中振荡接触一小时后确定。
其中悬浮液通过接触培养前后的连续稀释，最后对比在悬浮液中存活生物体的数目，与之前正常试样中的存活生物体数目，计算得到减少百分数（或者是log10数值）。
4．意义和应用4.1然后在通常使用情况下，由于化学键的作用，抗菌剂不会自由扩散到它们的环境中。
通常的纺织品测试方法是不适合对固定抗菌剂作评价的，例如AATCC147-2004这种方法，它是直接在处理后织物上使用已过滤好的抗菌剂。
化学反应活性原位探测技术化学反应活性原位探测技术是一种非常前沿和有发展前途的技术，它可以对某些化学反应的活性进行实时的监测和探测。
随着现代化学研究的深入，对于反应的实时监测技术需求不断增加，化学反应活性原位探测技术应运而生，并且在化学反应领域逐渐得到广泛应用。
化学反应活性原位探测技术的基本原理是在反应样品中加入特定的分子探针，并观察其在反应中的活性变化。
探针的作用是与反应物或中间体发生化学反应，产生一定的信号，通过特定的探测手段进行监测。
这种方法能够实现实时监测，对于了解反应的活性和反应动力学有很大的帮助。
化学反应活性原位探测技术的应用领域非常广泛，如有机合成、催化剂研究和生物医学等领域，下面就详细介绍一下化学反应活性原位探测技术在这些领域中的应用。
有机合成领域在有机合成领域中，化学反应活性原位探测技术可以用于实时监测反应的进展情况、活性和选择性，从而优化反应条件和提高反应产率。
例如，在合成过程中，通过加入一定量的分子探针，可以监测反应物的转化率和产物的选择性。
此外，还可以通过测量反应热（热量变化）来研究反应的性质和动力学参数。
这种技术用于优化化学反应，可大大提高偶联反应、氧化反应、还原反应和加成反应等有机反应的效率。
催化剂研究催化剂在工业生产中扮演着重要的角色，因为催化剂可以降低活化能并加速反应速率。
化学反应活性原位探测技术可以同时监测反应物和产物的活性，探测催化剂的效率和反应机理。
例如，在催化剂的选择性方面，在反应体系中添加作为探针的化学分子，能够有效地监测催化剂与底物之间发生的反应，同时对反应产物的产率和选择性进行实时分析。
生物医学在生物医学研究领域中，化学反应活性原位探测技术也有很大的发展空间。
例如，可以通过反应样品中添加伽马-氨基丁酸（GABA）探针来研究脑部的神经元间通信。
这种方法可以帮助研究人员更好地了解神经系统的运作机理，并寻找针对神经疾病的治疗方法。
总之，化学反应活性原位探测技术在现代化学研究中具有重要的地位和应用前景。
生物活性测定法的原理
生物活性测定法是一种通过观察或测量生物体对化学物质或其他环境因素的反应来评估其活性的方法。
常用的生物活性测定法包括细胞增殖或生长抑制实验、细胞毒性实验、酶活性实验、抗菌活性实验等。
生物活性测定法的原理主要基于以下几个方面：
1. 细胞反应原理：生物活性测定法常通过观察或测量细胞对化学物质的反应来评估其活性。
例如，通过在培养基中加入待测物质，观察细胞的增殖情况或生物学特征的改变，从而评估其对细胞的生长抑制或促进作用。
2. 酶反应原理：酶在生物体内发挥着极为重要的生物催化作用。
生物活性测定法中常通过测量酶的活性来评估待测物质的生物活性。
例如，通过添加待测物质到含有酶底物的体系中，观察酶反应的速率或生成产物的量来评估待测物质对酶的影响。
3. 细菌抗菌原理：生物活性测定法中常通过测量待测物质对细菌的抑制作用来评估其抗菌活性。
例如，利用平板扩散法或微量稀释法，将待测物质与细菌共同培养，观察细菌的生长情况或测量细菌的最小抑菌浓度，从而评估其抗菌活性。
4. 动物体内反应原理：一些药物或化学物质的生物活性往往需要通过动物体内实验来评估。
常见的方法包括动物行为观察、组织活检、毒性评估等。
通过观察
动物对待测物质的生理、行为或组织结构的变化，来评估其生物活性。
综上所述，生物活性测定法的原理主要是通过观察或测量生物体对待测物质的反应来评估其活性。
具体的原理可以根据不同实验方法和待测物质的性质来确定。
微生物酶活性试验方法脱氢酶活性测定方法参考：【周春生, 尹军. 一脱氢酶活性检测方法的研究[J]. 环境科学学报, 1996, 4: 400-405.】以及【环境工程微生物检验手册[M]. 中国环境科学出版社, 1990.】（一）试验方法：（1）水样预处理：取污泥混合液10ml，放入离心管中离心5min后去除上清液，用纯水反复清洗三次，最后向样品中加入纯水至10ml搅拌均匀。
（2）加试剂：将处理后样品转移至25ml比色管中，依次加入7.5mlTris-HCl 缓冲液（PH=8.4）、2.5ml硫酸钠溶液（0.36%）、2.5ml纯水以及2.5mlTTC溶液（0.4%）、混匀。
（3）样品培养：将比色管置于37℃条件下水浴恒温振荡器中培养，培养5min 后吸取5ml于离心管内，加0.5ml甲醛固定以作样品空白；（4）终止酶反应：继续培养30min，然后向管中加入2ml甲醛终止酶反应；（5）样品萃取：将样品培养液以5.5ml为1份分装在四个离心管中，连同样品空白对照管一道离心5min, 弃去上清液向各离心管内加6ml丙酮, 研磨搅拌混合, 于37℃条件下萃取TF10min后；（6）比色分析：将萃取液进行离心5min,用1cm的比色皿取上清液显色液, 于波长485nm处进行比色, 记录吸光值,根据样品显色液与样品空白的吸光值之差, 查标准曲线, 进而计算出TF的生成速度, 即脱氢酶活性(mg/(L*h))（二）试剂：（1）0.4％三苯基四氮唑氯化物溶液（氯化三苯基四氮唑，TTC）:4g-2、3、5-氯化三苯基四氮唑，稀释至1L至容量瓶中，棕色瓶保存；（2）Tris-HCl缓冲液：称取6.057g Tris（三羟甲基氨基甲烷, 分析纯, 北京化学试剂厂），加入20ml 1mol/L HCl溶液, 再定容至1L；（3）硫酸钠溶液（0.36%）：3.6g硫酸钠（Na2SO3）稀释至1L容量瓶中；（4）TTC标准溶液：称取0.05gTTC定容与50ml茶色容量瓶中此溶液即为1mg/L的标准溶液。
生物膜微生物活性的测定(TTC-DHA)法在本课题研究中，生物膜微生物的活性通过氯化三苯基四氮唑(TTC)-脱氢酶活性测定法进行。
利用氯化三苯基四氮唑(2,3,5-triphenyl tetrazolium chloride ，TTC；Shanghai Reagent Co., Ltd, Shanghai, China)的还原性产物TTC-甲瓒(TF)的量，来表示微生物的活性。
一、生物膜样品的制备取10g载体生物膜，用蒸馏水润洗2次，置于锥形瓶中，用玻璃珠剧烈摇动将生物膜打碎，用生理盐水20mL稀释，用玻棒搅动，使成悬液，备用。
二、主要仪器和试剂氯化三苯基四氮唑( TTC)-葡萄糖标准溶液:TTC分析纯0.1 g与葡萄糖l g共溶于100 mL蒸馏水中，棕色试剂瓶保存；甲苯(分析纯)；三氯甲烷(分析纯)；三羟甲基氨基甲烷(Tris)-HCI缓冲溶液，pH值为8．6；其它：硫化钠。
三、标准曲线的制作在分液漏斗中依次注入l，2，3，4，5，6 mL浓度为l g ·L-1 TTC-葡萄糖标准溶液，2 mL Tris-HCI缓冲溶液及lmL 10％Na2S新配溶液,摇匀；待溶液充分显色后，准确加入甲苯溶液5mL，振摇，完全提取TF。
放置片刻；待溶液分层后，取有机溶液层, 移至lcm比色皿中,稳定2 min用752紫外分光光度计在波长485nm处，测对应的吸光度(A)值，对脱氢酶活性作图，以试剂空白作对照，绘制标准曲线。
四、生物膜脱氢酶活性测定取生物膜制备液2mL于带塞试管中，依次加入Tris-HCl缓冲液、0.1 mol ·L-1葡萄糖液、0.5％TTC各2 mL，置入37±1℃恒温箱中培养6 h后取出，加2滴浓硫酸终止反应，准确加入5 mL甲苯，振摇，在4000 rpm下离心5 min，取有机溶剂层比色。
在上述条件下，将1h产生1µgTF的量为1个酶活力单位。
2 土壤微生物量测定土壤微生物量（MB）是指土壤中体积小于5x103叩3的生物总量，但活的植物体如植物根系等不包括在内］。
它通过调控土壤中能量和养分循环以及有机物转化，来反映土壤同化和矿化能力。
土壤微生物生物量包括土壤微生物生物量碳、土壤微生物生物量氮、土壤微生物生物量磷和土壤微生物生物量硫，但一般情况下土壤微生物生物量的大小以土壤微生物生物量碳来表示。
2.1熏蒸浸提法2.1.1原理利用不同的浸提剂，通过氧化滴定法来测定土壤浸提液中有机C、N和P提取的可溶性有机碳含量和微生物量C之间存在较稳定的比例关系。
2.1.2则定步骤1.根据土壤样品含水量，调节土壤含水量为田间持水量的50%，25 ℃下密封培养10 d，以保持土壤均匀和不同地方所得结果的可比性。
2.氯仿熏蒸24 h后，用真空泵反复抽气，直到土壤闻不到氯仿气味为止。
根据所测对象不同选择不同的提取剂浸提，振荡浸提30 min后，立即分析浸提液中所测对象的含量或放入-15 ℃下保存。
表1指出氯仿熏蒸浸提法测定不同土壤微生物量所选用的浸提剂及其条件。
表1姓熏薪髓喉土就生帽条件Table I F'E fcrdieneasuirm aitcondiocnsof soilm riobialbmass土情即鄢Detemiia血cfhdicaMr Eitatnt土觥生醯K(=D,3S 或D.45土觥物1小K国加士躺蜘M恻般注®拓牖腌雄魂航觥刎楠融脑机装痴螭定雕耐帕帆小麒眼3 土壤酶活性测定土壤酶活性均用风干土壤。
土壤转化酶活性和过氧化氢酶活性、脲酶活性、磷酸酶活性依次用硫代硫酸钠滴定法、高锰酸钾滴定法、靛酚蓝比色法和磷酸苯二钠比色法测定（关松荫,1986）3.1脲酶一一靛酚蓝比色法脲酶的活性可以用来表示土壤供氮能力（一）方法原理土壤中脲酶活性的测定是以尿素为基质，酶促水解生成的氨与酚类化合物起反应生成蓝色的靛酚，颜色深度与氨含量相关，因而用于脲酶活性的测定。
