生物化学在工业及环境方面的应用.doc

生物化学在工业及环境方面的应用 化工10904 杨庆 序号18 学号200903052 生物化学是运用化学的理论和方法研究生命物质的边缘学科。其任务主要是了解的化学组成、结构及生命过程中各种化学变化。从早期对生物总体组成的研究，进展到对各种组织和细胞成分的精确分析。目前正在运用诸如光谱分析、同位素标记、X射线衍射、电子显微镜一级其他物理学、化学技术，对重要的生物大分子（如蛋白质、核酸等）进行分析，以期说明这些生物大分子的多种多样的功能与它们特定的结构关系据估计，全球发酵产品的市场有120～130亿美元，其中抗生素占46％，氨基酸占16.3％，有机酸占13．2％，酶占10％，其它占14．5％。发酵产品市场的增大与发酵技术的进步分不开。现代生物技术的进展推动了发酵工业的发展，发酵工业的收率和纯度都比过去有了极大的提高。目前世界最大的串联发酵装置已达75?m＼许多公司对发酵工艺进行了调整，从而降低了生产成本。如ADM（Archer?Danie1s?Mid1and）和Cargill公司在20世纪90年代初对其发酵装置进行改造，将以碳水化合物为原料的生产工艺改为以玉米粉为原料，从而降低了生产成本，ADM公司生产的赖氨酸成本比原先降低了一半。利用基因工程技术，不但成倍地提高了酶的活力，而且还可以将生物酶基因克隆到微生物中，构建基因菌产生酶。利用基因工程，使多种淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、氨基酸合成途径的关键酶得到改造、克隆，使酶的催化活性、稳定性得到提高，氨基酸合成的代谢流得以拓宽，产量提高。随着基因重组技术的发展，被称为第二代基因工程的蛋白质工程发展迅速，显示出巨大潜力和光辉前景。利用蛋白质工程，将可以生产具有特定氨基酸顺序、高级结构、理化性质和生理功能的新型蛋白质，可以定向改造酶的性能，从而生产出新型生化产品。在生物技术发展的同时，污水化学处理技术也在不断发展，其主要特点是投资省、运行稳定、操作灵活、除磷效果好，但不能去除溶解性有机污染物，出水水质也难以达到二级处理的排放要求，运行费用往往偏高。　　当代污水处理技术的最重要发展趋势就是生物处理与化学处理的结合，二者相互补充，显然是最合理的工艺流程。BC法正是这种生物处理(高负荷活性污泥)与化学处理(絮凝和除磷)相结合的城市污水处理技术“八五”期间在蛇口污水厂进行了大规模生产性试验，主要包括高负荷试验和同步削减试验。高负荷试验的目的是考查BC法在高负荷条件下的性能，同步削减试验则是为了考查蛇口污水厂利用BC法扩容改造的可能性。在高负荷试验中，曝气池关小到原来的1/4，污水厂其余设施不变；在同步削减试验中则将初沉池、曝气池和二沉池皆关小到原来的一半，其余不变。试验期间污水厂照常运行，只是在曝气池前或曝气池后增添了投加三氯化铁的设施。随着油田开发进程的加快，油田废水日益增多，严重地污染了生态环境。油田废水水质复杂，含有石油破乳剂、盐、酚、硫等污染环境物质。油田污水主要包括原油脱出水（又名油田采出水）、钻井污水及站内其它类型的含油污水。油田污水的处理依据油田生产、环境等因素可以有多种方式。当油田需要注水时，油田污水经处理后回注地层，此时要对水中的悬浮物、油等多项指标进行严格控制，防止其对地层产生伤害。石油生产单位大部分集中在干旱地区，水资源严重缺乏，如何将采油过程中产生的污水变废为宝，具有十分重要的现实意义。膜生物反应器（MBR）是一种由膜分离单元与生物处理单元相结台的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。与传统的生化水处理技术相比，MBR具有以下主要特点：处理效率高、出水水质好；设备紧凑、占地面积小；易实现自动控制、运行管理简单。自20世纪80年代以来，该技术愈来愈受到重视，成为研究的热点之一。目前膜生物反应器己应用于美国、德国、法国和埃及等十多个国家，规模从6m3/d至13000m3/d不等。在我国，膜生物反应器作为污水再生回用的一项高新技术，其开发与研究也正越来越深入。虽然目前膜生物反应器在我国的实际应用还较少，然而，在水资源日益紧缺的情况下，随着膜技术的发展、新型膜材料的开发以及膜材料成本的逐渐下降，膜生物反应器将会有较好的应用前景。内循环固定生物氧化床技术（Enternal Recurrence Fixed Biological Bed缩写IRBAF）是在常温、常压的条件下，利用专属微生物特殊的工艺环境，形成一个高活性生物酶催化氧化床，促使水体中污染物氧化。当BAF反应池经过一定时间的运行，其填料中将产生大量的生物质，当新增生物量床，过多时，会影响水在填料内部的运行，降低处理效率，此时需通过反冲洗将生物床中的过剩生物质脱出。BAF的反冲洗可通过反冲洗自控系统或半自控系统来完成。反冲洗周期视进水COD负荷