現(xiàn)代生物技術概論生物技術與環(huán)境 第一節(jié) 環(huán)境生物技術 一、概念 將現(xiàn)代生物技術與環(huán)境工程技術相結合，直接或間接地利用生物體或生物體的某些組成成分或某些機能，對環(huán)境進行監(jiān)控、治理或修復，將有機污染物資源化，開發(fā)新的生物材料和能源等 二、特點 效率高、成本低、反應條件溫和、無二次污染、可增強自然環(huán)境的自我凈化能力等發(fā)酵工程的特點 三、應用 1）環(huán)境生物技術的核心-微生物生物技術 2）概念-采用現(xiàn)代分子生物學和分子生態(tài)學的原理和方法，充分利用環(huán)境微生物的生物凈化、生物轉化和生物催化等特性，進行污染治理、環(huán)境監(jiān)測和可再生資源的利用 3）研究重點-工業(yè)及生活三廢中污染物的微生物降解技術、生態(tài)環(huán)境的生物防治和生物修復技術、以生物傳感器為代表的環(huán)境污染監(jiān)控技術、環(huán)境友好可再生材料和能源的生物合成技術等 第二節(jié) 廢水的生物治理 水處理方法：物理法化學法生物法厭氧微生物處理法活性污泥法生物膜法穩(wěn)定塘法土地處理法 一、活性污泥法 1）概念 活性污泥-微生物利用廢水中的有機物進行生長與繁殖所形成的絮凝體，另外還包含一些無機物和分解中的有機物 活性污泥法-利用含有大量好氧微生物的活性污泥，在強力通氣的條件下使污水凈化的生物學方法 2）作用 活性污泥能從污水中去除溶解的和膠體的可生物降解有機物以及能被活性污泥吸附的懸浮固體和其他一些物質，無機鹽類也能部分被去除 3）特性 一是具有較強的吸附與分解有機物質的能力 二是具有較好的自身凝聚與沉降性能 4）原理 在有機廢水中通過曝氣供氧，促進微生物生長形成活性污泥，利用活性污泥的吸附、氧化分解、凝聚和沉降性能，來凈化廢水中的有機污染物曝氣供氧有機降解泥水分離微生物增殖 5）工藝流程 系統(tǒng)組成-初沉池、曝氣池、二沉池 工藝流程圖（p223） 污泥處理回流凈化 二、生物膜法 1）概念 生物膜-附著或固定于特定固體上的結構復雜的微生物共同體 生物膜法-利用 生物膜來處理廢水的方法 2）原理 生物膜對廢水中污染物的吸附、污染物從廢水向生物膜內的傳遞和微生物對污染物的氧化分解過程 3）特點 速度快、效率高、動力消耗較少、無需污泥回流、運轉管理方便 三、氧化塘法 1）概念 氧化塘-穩(wěn)定塘，大面積敞開式的污水處理池塘，是一種模擬自然界湖泊、池塘等靜態(tài)水域自凈作用的廢水處理方法 2）原理 利用細菌和藻類的共生系統(tǒng)來降解水中的有機污染物，使水得以凈化污染物細菌氧化分解各種無機物藻類氧氣 3）特點 結構簡單、不需特殊技術、可連續(xù)處理污水 占地面積大、效率低、適用于輕度且較少量污水的處理 四、土地處理法 1）概念及原理 土地處理法-將污水投配到土壤中，憑借土壤-植物-微生物系統(tǒng)的物理、化學與生物的作用，使水質得到凈化的一種污水生態(tài)處理技術。土壤既是污染物的載體，也是凈化劑，土壤微生物在該凈化過程中起主導作用 人工濕地法-將污水有控制的投配到濕地中，污水在沿一定方向流動的過程中，經(jīng)耐水植物和土壤微生物的聯(lián)合作用，得到凈化的一種土地處理系統(tǒng) 2）特點 投資小、能耗低、運行管理方便 五、厭氧微生物處理法 1）概念 是在厭氧或缺氧條件下，利用厭氧性微生物分解污水中的有機物，使其最終被轉化為甲烷、二氧化碳、水及少量硫化氫和氨 2）特點 能耗低；運轉費用低；可處理高濃度的有機物；有機物容積負荷大；反應時間短；產(chǎn)物可利用性高；可獲得清潔能源、菌體蛋白、或有用的有機物 出水水質難以達到直接排放標準 第三節(jié) 大氣的生物凈化 1）生物凈化原理 利用微生物代謝作用將廢氣中的污染物分解，轉化為無害或少害的物質 廢氣生物處理的兩個階段：一是污染物由氣相轉入液相或固相表面；二是污染物在液相或固相表面被微生物降解 2）生物凈化類型 生物過濾法、生物吸收法、生物滴濾法（p228） 第四節(jié) 固體垃圾的生物處理 1）固體垃圾的危害 a、占用土地；b、污染土壤和水源；c、污染大氣 2）概念 依靠自然界廣泛分布飛微生物的作用、通過生物轉化、將固體廢物中易于生物降解的有機組分轉化為腐殖質肥料、沼氣或其他轉化產(chǎn)品，從而達到固體廢棄物無害化的一種處理方法?？苫厥兆詈螽a(chǎn)品，達到固體廢物的資源化利用 3）處理類型 堆肥法、衛(wèi)生填埋法（p230） 第五節(jié) 城市污泥的利用 1）概念 城市污泥-城市污水處理的副產(chǎn)物，是一種由各種微生物及有機、無機顆粒組成的及其復雜的非均質物 2）危害 體積龐大、含大量的有毒有害物質 3）利用途徑 農業(yè)；建材；其他（p232) 第六節(jié) 環(huán)境污染的生物修復 1）概念 利用處理系統(tǒng)中的生物，特別是微生物，催化降解土壤和水體中的有機污染物或使其轉化為無害物質的過程，從而使污染生態(tài)環(huán)境修復為正常生態(tài)環(huán)境的工程技術體系 2）特點 污染物可在原地被降解清除；修復時間較短；操作簡便、對周圍環(huán)境干擾少；費用低；無二次污染 3）類型（p235）修復處理位置修復所利用主體生物原位生物修復異位生物修復原位-異位聯(lián)合生物修復微生物修復植物修復動物修復 4）措施（p237） 通氣；補充營養(yǎng)物質；調節(jié)水活性；調節(jié)pH；接種有效或高效的微生物 5）應用 石油污染 重金屬污染 水體富營養(yǎng)化