精品刘永福毕业论文定稿.docx

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精品刘永福毕业论文定稿

2013年度本科生毕业论文

生化需氧量传感器生物膜电极的

初步研究

学院：

理工学院

专业：

环境工程

年级：

2009级

学生姓名：

刘永福

学号：

导师及职称：

胡锐（讲师）

2013年5月

Studyonefficientmicrobialmembrance

withmarineyeastappliedinBODsensorforfisheryseawateroffshore

Department:

SchoolofSicenceandTechnology

Major:

EnvironmentEngineering

Grade:

2009

Student’sName:

YongfuLiu

StudentNo.:

Tutor:

LecturerRuiHu

FinishedbyMay,2013

毕业论文原创性声明

本人所呈交的毕业论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。

对本论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。

作者签名：

日期：

毕业论文授权使用说明

本论文作者完全了解琼州学院有关保留、使用毕业论文的规定，学校有权保留论文并向相关部门送交论文的电子版和纸质版。

有权将论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。

学校可以公布论文的全部或部分内容。

保密的论文在解密后适用本规定。

作者签名：

指导教师签名：

日期：

日期：

刘永福毕业论文答辩委员会（答辩小组）成员名单

姓名

职称

单位

备注

秦玉春

教授

理工学院

主席（组长）

李丽蓉

讲师

理工学院

薛长风

副教授

理工学院

王玉杰

讲师

理工学院

摘要

生化需氧量（BOD）是监测水体中可生物降解的有机物含量的一个重要参数,是目前最常用的水体有机污染综合指标之一。

其标准测定方法为五日法,以被检验的水样在20±1℃下,5天内的耗氧量为代表,称其为5日生化需氧量,简称BOD5。

但该方法操作较复杂,耗时长,结果准确度及重现性差,无法满足当前环境监测中快速测定的要求。

而日益得到广泛应用的微生物传感器法能够快速、准确测定水体中BOD,并可实现在线连续测定,更加适应于现代环境监测和管理的要求。

本文阐述了BOD微生物传感器技术的研究进展及应用。

分析了微生物传感器的工作原理及其在水质测定中的优点,重点研究了其核心部分微生物膜的研究现状以及制备过程中存在的问题。

针对微生物膜的研究现状,以菌种选育和固定化方法的选择作为本次实验研究的重点。

本文综述了微生物固定化方法在各类废水处理中的研究现状,对固定化方法进行了分类,并对其性能作了比较。

通过比较三种微生物膜电极的底物适用范围、线性范围及其测量结果的准

度和精密度，选择了对数生长期的汉逊德巴利海洋酵母Debaryomyces demand（BOD）isanimportantparameteroftheorganicmattercontentofbiodegradablemonitoringinwater,isoneofthecomprehensiveindexoforganicpollutioninwateristhemostcommonlyusedatpresent.Thestandarddeterminationmethodforfivedays,towatersamplestestedat20±1℃,oxygenconsumptionof5daysastherepresentative,calledthe5daybiochemicaloxygendemand,referredtoasBOD5.Butthemethodiscomplicated,time-consuming,accuracyandreproducibilityispoor,unabletomeettherapiddeterminationofpresentenvironmentalmonitoringrequirements.Itwidelyusedinmicrobialsensormethodcanfast,accuratedeterminationofBODinwater,andcanrealizecontinuousonlinemeasurement,moresuitableformodernenvironmentalmonitoringandmanagementrequirements.Inthispaper,theresearchprogressandapplicationofBODmicrobialsensortechnology.Analysisoftheprincipleofmicrobialsensoranditsadvantagesinmeasurementinwater,itscorepartofbiofilmresearchstatusandproblemsintheprocessofpreparation.Accordingtotheresearchstatusofmicrobialmembrane,tothebreedingandtheimmobilizedmethodchosenasthekeyresearchofthisexperiment.Thispapersummarizedthepresentsituationofresearchonmicrobialimmobilizationmethodinallkindsofwastewaterdisposal,theimmobilizationmethodsareclassified,andcompareditsperformance.

TheDebaryomycesbuffersontheresults.A33factorialdesignwasperformedtooptimizetheconditions.Theexperimentalresultsshowedthattheoptimalconditionsare:

pHof7.7,temperature20℃andconcentrationbuffers40mmolL,andthesmallrelativeerrorof1%betweenbiosensorandBOD5.ThisstudyindicatesthatDebaryomycesbeusedasareliablemethodtodetermineBODinseawater,thelinearfluctuantcoefficients（R2）intherangeof9.3~422mgdm3whenaglucoseglutamateBODstandardwasapplied.Suchdeviceprovidesalow-cost,easy-operated,fast-response,sensitiveandreliablemethodtomeasureBODinseawater,andalsoissuitableforon-linemeasurements.

Keywords:

BiochemicalOxygenDemand（BOD）;MicrobialFilm;ImmobilizedMicroorganism;MicrobialSensor;DissolvedOxygenEletrode

目录

第一章绪论1

1.1问题的提出1

1.1.1传统测量方法存在的问题1

1.1.2BOD微生物传感器的产生1

1.2课题研究的目的和意义2

1.3课题研究的内容3

第二章实验材料和方法4

2.1材料4

2.1.1菌种与来源4

2.1.2培养基4

2.1.3试剂和仪器4

2.2海洋酵母活菌总数与生长周期[10]4

2.3BOD标准溶液的配制5

2.4微生物膜电极的制备5

2.5近海养殖水体中BOD微生物传感系统的组装6

2.6样品的测定8

第三章结论和分析9

3.1三株海洋酵母菌株在不同时期的相关酶活力的变化9

3.2三株海洋酵母菌株构建的微生物膜电极底物适用性9

3.3缓冲溶液pH值对响应电流影响10

3.4温度对响应电流影响12

3.5不同缓冲溶液体系对响应电流影响12

3.6缓冲溶液离子强度对响应电流影响13

第四章小结15

参考文献16

致谢18

第一章绪论

1.1问题的提出

1.1.1传统测量方法存在的问题

生物化学需氧量（BOD）是表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指标，它说明水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量，其单位以mgL表示，其值越高，说明水中有机污染物质越多,污染也就越严重。

以悬浮或溶解状态存在于生活污水和制糖、食品、造纸、纤维等工业废水中的碳氢化合物、蛋白质、油脂、木质素等均为有机污染物，可经过好氧细菌的生物化学作用而分解，由于在分解过程中消耗氧气，故亦称需氧污染物质。

若这类污染物质排入水体过多,将造成水中溶解氧缺乏，同时有机物又通过水中厌氧菌的分解引起腐败现象，产生甲烷、硫化氢、硫醇和氨等恶臭气体，使水体变质发臭。

污水中各种有机物得到完全氧化分解的时间，总共约需100天，为了缩短检测时间，一般生化需氧量以被检验的水样在20℃下，5天内的耗氧量为代表,称其为5日生化需氧量,简称BOD5，对生活污水来说,它约等于完全氧化分解耗氧量的70%。

生化需氧量的经典测定方法是稀释接种法,此外还有检压式库仑法、短时日法、坪台值法、相关估算法和瓦勃呼吸法等[1]。

但是无论库仑滴定法、差压法和瓦勃呼吸计法还是标准稀释测定法均有许多不足之处，例如操作复杂、重现性差、耗时耗力、干扰性大、不宜现场监测等，不能及时为环境管理和决策、科研、事故污染鉴定等提供科学依据。

因此，快速、准确测定水体中BOD一直是环境监测中的一大难题[2]。

1.1.2BOD微生物传感器的产生

环境监测中快速测定的要求迫切需要一种操作简单、准确、快速、自动化程度高和适用范围广的新方法来测定BOD，因此生物传感器监测BOD的技术和方法应运而生，与传统的标准稀释测定法通过绝对耗氧量计算BOD不同，生物传感器测定BOD只涉及到初始氧化速率，两者之间的相关性可以通过对标准溶液的测定获得，这就可以将测定时间缩短到lh以内。

1977年，Kurabe等研制了第一台BOD微生物传感器[8],它由固定化活性污泥与氧电极构成,仅几十分钟就可完成BOD测量,大大减少了BOD的分析时间,降低了分析成本,实现了BOD快速测