环境生物技术复习

生物技术发展简史1.传统生物技术阶段（公元前6000-17世纪）酿酒、啤酒、发酵手段烤制面包2.初期生物技术阶段（17世纪-20世纪40年代）以了解微生物在发酵过程中的作用为标志荷兰人列文虎克制成显微镜，法国巴斯德给出酵母发酵能力的证据。

3.近代生物技术阶段（20世纪40年代-70年代）主要以抗生素标志4.现代生物技术阶段（20世纪70年代-现在）只要标志是DNA重组技术建立环境生物技术（EBT）：由现代生物技术与环境工程相结合发展起来的新兴交叉学科，简明而言，环境生物技术是应用于环境领域的生物技术。

直接或间接利用完整的生物体或生物体的某些组成部分或某些机能，建立降低或消除污染物生产的生产工艺，或者能够高效净化环境污染以及同时生产有用物质的人工技术系统。

环境生物技术体系：高层次是指以基因工程为主导的近现代污染防治生物技术。

有降解杀虫剂、除草剂等中层次是指传统的废物生物处理技术。

有污水处理的活性污泥法、生物膜法等低层次是指利用天然处理系统进行废物处理技术。

有氧化塘、人工湿地、农业生态工程等原核细胞微生物：细菌、放线菌、蓝细菌、立克次氏体、衣原体、支原体、粘细菌等真核细胞微生物：真菌、藻类、原生动物、微型后生动物等微生物代谢：好氧呼吸(TCA)、无氧呼吸、发酵（EMP）固定化酶的制备方法：物理吸附法、离子交换法、载体偶联法、交联法、包埋法、微胶囊法即吸附法、结合法、包埋法。

区分依据：酶与载体的结合方式不同。

生态系统的基本特征：整体性、开放性、可变性、区域分异性生态系统的主要功能：物质循环（水、C、N、O、P）、能量流动（食物链、网）、信息传递（物理、化学、营养、行为）。

细胞学说：一切植物、动物都是由细胞组成的，细胞是一切动植物的基本单位。

细胞融合技术：用人工方法诱导细胞融合, 用人工方法诱导细胞融合,并在一定条件下使融合细胞分化再生,形成新物种或新品种的过程。

基因工程与环境污染治理的发展方向1.环境工程微生物的分子生物学研究：环境工程微生物降解有机污染物、毒性有机物的机能虽然受到环境因素和营养条件等影响，但从根本上说是受基因控制和降解性质粒控制的。

2. 环境工程基因工程菌的研究开发：转移质粒法、改变基因法3.非生物污染物质的基因工程菌开发：生物除磷基因工程技术的安全问题1.某些致病微生物基因被扩散，可能造成疾病流行。

2.利用基因工程创造的新物种可能具有极强的破坏力。

3.微生物具有易变性其稳定性难以预测和控制。

4.转基因植物对人类和环境造成长期影响也难以预测。

活性污泥法：活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。

活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。

其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。

活性污泥法体系组成①曝气池：反应主体②二沉池：1）进行泥水分离，保证出水水质2）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。

③污泥回流系统：1）维持曝气池的污泥浓度；2）改变回流比，改变曝气池的运行工况。

④剩余污泥排放系统：1）是去除有机物的途径之一；2）维持系统的稳定运行。

活性污泥法运行条件和要求1.有适当的C：N：P比例。

2.有足够的溶解氧（2mg/L）。

3.活性污泥在反应器内呈悬浮状态，能充分与废水接触。

4.避免对微生物有毒害物质进入。

5.活性污泥浓度影保持适当。

6.适当pH（6.5-8.5）7.适当水温（15-30℃）8.有机负荷率又称BOD污泥负荷，代表曝气池内单位质量活性污泥在单位时间内承受的有机质含量，F/M表示。

BOD:生物需氧量或生物耗氧量。

在有氧条件下，好氧微生物氧化分解单位体积水中有机物所消耗的游离氧的数量。

COD：化学需氧量CSTR：连续搅拌罐反应器SBR：序批式活性污泥法MLSS：混合液悬浮浓度SVI：污泥容量指数HRT：水力停留时间SRT：污泥停留时间EGSB：厌氧颗粒污泥膨胀床UASB：升流式厌氧污泥床ASBR：厌氧连续流反应器活性污泥设计运行工艺计算与设计内容：1.工艺流程选择2.曝气池的计算与设计3.曝气系统的计算与设计4. 二沉池的计算与设计5. 污泥回流系统的计算与设计设计要求：1.废水水质、水量及变化规律2.处理后出水水质要求3.污泥负荷率与BOD5的去除率4.混合液浓度与污泥回流比5.污泥产生及污泥处理要求参数：HRT、MLSS、污泥负荷Ns、容积负荷Nv、泥龄、污泥回流比r等生物膜法：利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。

生物转盘法特征：1.生物量多，净化率高。

适应性强2.生物膜微生物的食物链长，污泥产量少3.节能4.维护管理简单，功能稳定可靠，无噪音，不产恶臭和发泡5.可一池多用，提高处理水水质6.转盘顶需要有覆盖，以防暴雨发生时冲刷生物膜生物接触氧化法特点：1.具有较高的容积负荷2.不需要污泥回流系统，可避免污泥膨胀现象，运行管理更简便3.具有抗水质、水量骤变的适应能力4.当有机容积负荷较高时，其F/M比可保持在一定水平，污泥产量课相当于活性污泥法厌氧滤池反应器优点：1.生物量浓度高，可获得较高的有机负荷2.微生物菌体停留时间长，有较高的耐冲击负荷能力3.启动时间短4.不需污泥回流，管理运行方便5.运行稳定性好，抗水量、水质变化冲击能力强UASB结构：进水配水系统、反应区、三相分离器、出水系统、气室、浮渣清除系统、排泥系统UASB优点：1.反应器负荷高、体积小、占地面积少2.颗粒污泥活性高、沉降性能好、稳定性好，且剩余污泥量少，易于脱水，便于后续处理3.节约费用明显氨化作用：有机氮通过酶和微生物的作用释放出氨氮的过程消化作用：指微生物将NH4+氧化成NO2- ，再进一步氧化成NO3-的过程反硝化作用：将NO2-或NO3-还原成N2或N2O的过程厌氧氨氧化：指在厌氧条件下，微生物直接以NH4+为电子供体，以NO2-或NO3为电子受体，将NH4+、NO2-或NO3转变为N2的生物氧化过程脱氮工艺A/O工艺比传统工艺优点：1.流程简单，省去中间沉淀池，节省基础建设费用，且运行费用低2.将缺氧池前置，保证了反硝化作用的进程，有利于减轻好氧池的负荷，改善出水水质3. 缺氧池前置，可改善活性污泥的沉降性能，有利于控制污泥膨胀4. 缺氧池前置，有利于碱度的产生、消耗与平衡，有利于生物除磷除磷工艺——A/O工艺、Phostrip 工艺A2/O工艺：生物脱氮A/O工艺与生物除磷A/O工艺的有机结合优点：1.厌氧、缺氧、好氧交替运行，可以达到同时除去有机物、脱氮、除磷的目的，2.运行不利于丝状菌的生长繁殖，基本不存在污泥膨胀问题3.工艺流程简单，总的水力停留时间少，不需要加碳源。

搅拌少，运行费用低缺点：1.除磷效果受污泥龄、回流污泥中含溶解氧和NO3—N限制，可能不十分理2.脱氮效果取决于混合液回流比UCT工艺：最大限度消除了NO3—N在厌氧阶段对除磷的影响，增加了缺氧阶段向厌氧的混合液回流，运行费用有增加UCT工艺与A2/O工艺不同之处：UCT工艺的污泥回流是从沉淀池回流到缺氧池而非厌氧池，这样可以防止硝酸盐氮进入厌氧池而影响聚磷菌的厌氧放磷作用。

此外，增加混合液从缺氧池到厌氧池的回流，有利于厌氧阶段的发酵作用堆肥法：在控制条件下，利用微生物的生化作用，将废弃物中的有机物分解、腐熟并转化为稳定腐殖土的微生物学过程好氧堆肥法阶段：1.发热阶段（主发酵前期，1-3d）2.高温阶段（主发酵，3-8d）3.降温和腐熟保肥阶段（后发酵、二次发酵，20-30d）细菌、真菌——纤维素分解菌——放线菌——木质素分解菌腐熟度：指垃圾（生物固体）中的有机物经微生物作用后腐化分解成为成分稳定、不再变化、施于土壤后能提高土壤肥效、增加农作物产量，且对作物没有阻碍的堆肥发酵状态物理指标、化学指标（pH、挥发性固体含量、C/N比、CO2释放量等）生物评价指标（植物毒素法—发芽指数GI）0.5、微生物评价法）光谱分析法填埋场发应器特征：1.填埋生态系统是一种人工的反应器生态系统2. .填埋生态系统中起主导作用的是微生物3. .填埋生态系统的层次结构明显4. .填埋生态系统具有不均匀性5. .填埋生态系统产生环境污染物质渗滤水对环境的影响：受渗滤水污染的水体灌溉农田会引起富营养化、毒理和生态毒理效应，对农作物造成不良影响。

渗滤水中的微量重金属元素在自然环境中不易分解或降解，在地表水径流中大多沉积在土壤中并不断累积。

渗滤水对地下水的污染是比较潜在的，特别是不易降解的有机污染物和微量重金属元素，其污染途径主要是通过场基进入地下含水层而造成的。

垃圾填埋渗滤水中含有大量的有机物、无机离子及离子—有机化学物等，是有毒、有害的高浓度有机废水。

有机废气生物处理条件：1.有机废气（臭气）成分是可被吸收的，溶于水2.被吸收的成分是可以生物降解的 3.废气成分是没有毒性或对微生物生长有抑制作用的 4.具备微生物生长的营养需求5.具备微生物生长的最佳环境有机废气生物处理阶段：气液转化阶段、生物吸附吸收阶段、生物降解阶段生物洗涤法：将有机废气与含悬浮泥浆的混合液充分接触，使之去除臭气，吸收了废气中的悬浮液流入再生反应器（活性污泥池），充养去除有机污染物后水相得到再生，循环用于有机废气的吸收过程生物滤池法与生物滴滤法不同点：一是生物滴滤池利用通过滤层后的废液回流进行循环喷淋，二是填料不同，生物滴滤池所用填料不具有吸水性，填料之间空隙大，不会出现像生物滤池中混合微生物群同时消耗滤料有机质的情况生物修复技术：指利用微生物、植物或动物，吸收、转化受污染场地中的有机污染物或其他污染物，去除其毒性，使污染场地恢复生态功能的一种生物处理过程生物修复技术分类：原位生物修复、异位生物修复原位生物修复：直接向污染部位提供氧气、微生物或营养物以降解污染物的生物修复工艺。

主要应用于污染土壤、地下水及地表水的处理，特点：工艺路线、处理过程简单，无复杂设备，对周围环境影响小、生态风险小，处理费用较低。

包括：泵处理工艺、生物通气工艺、渗滤、空气扩散等异位生物修复：将受污染的土壤、沉积物移离原地，在异地用生物的、工程的手段进行处理，使污染物降解而使受污染的土壤恢复到原有的功能。

主要类型：土地耕作、堆肥化、挖掘堆置处理和反应器修复工艺植物修复技术方式：植物萃取技术、植物降解技术、植物固定化技术提高石油污染物修复措施：A：增加污染体系中石油降解菌的种类和数量，或引用外来菌剂，或对土著微生物富集驯化B：选择高温季节开展修复活动，保证较高的处理温度C：采取适当的供养措施，保证氧含量不成为降解速率的限制因素D：改善和优化土壤条件，是土壤结构、pH、水分含量、盐分、营养物浓度等达到生物修复微生物生命活动的要求联系实际谈谈生物修复的优势：生物修复技术是80年代以来出现和发展的清除和治理环境污染的生物工程技术，主要是利用生物独特的分解有机物质的能力，去除污染环境如土壤中的污染物，达到清除污染的目的。