生物技术与环境

现代生物技术概论生物技术与环境 第一节 环境生物技术 一、概念 将现代生物技术与环境工程技术相结合，直接或间接地利用生物体或生物体的某些组成成分或某些机能，对环境进行监控、治理或修复，将有机污染物资源化，开发新的生物材料和能源等 二、特点 效率高、成本低、反应条件温和、无二次污染、可增强自然环境的自我净化能力等发酵工程的特点 三、应用 1）环境生物技术的核心-微生物生物技术 2）概念-采用现代分子生物学和分子生态学的原理和方法，充分利用环境微生物的生物净化、生物转化和生物催化等特性，进行污染治理、环境监测和可再生资源的利用 3）研究重点-工业及生活三废中污染物的微生物降解技术、生态环境的生物防治和生物修复技术、以生物传感器为代表的环境污染监控技术、环境友好可再生材料和能源的生物合成技术等 第二节 废水的生物治理 水处理方法：物理法化学法生物法厌氧微生物处理法活性污泥法生物膜法稳定塘法土地处理法 一、活性污泥法 1）概念 活性污泥-微生物利用废水中的有机物进行生长与繁殖所形成的絮凝体，另外还包含一些无机物和分解中的有机物 活性污泥法-利用含有大量好氧微生物的活性污泥，在强力通气的条件下使污水净化的生物学方法 2）作用 活性污泥能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，无机盐类也能部分被去除 3）特性 一是具有较强的吸附与分解有机物质的能力 二是具有较好的自身凝聚与沉降性能 4）原理 在有机废水中通过曝气供氧，促进微生物生长形成活性污泥，利用活性污泥的吸附、氧化分解、凝聚和沉降性能，来净化废水中的有机污染物曝气供氧有机降解泥水分离微生物增殖 5）工艺流程 系统组成-初沉池、曝气池、二沉池 工艺流程图（p223） 污泥处理回流净化 二、生物膜法 1）概念 生物膜-附着或固定于特定固体上的结构复杂的微生物共同体 生物膜法-利用 生物膜来处理废水的方法 2）原理 生物膜对废水中污染物的吸附、污染物从废水向生物膜内的传递和微生物对污染物的氧化分解过程 3）特点 速度快、效率高、动力消耗较少、无需污泥回流、运转管理方便 三、氧化塘法 1）概念 氧化塘-稳定塘，大面积敞开式的污水处理池塘，是一种模拟自然界湖泊、池塘等静态水域自净作用的废水处理方法 2）原理 利用细菌和藻类的共生系统来降解水中的有机污染物，使水得以净化污染物细菌氧化分解各种无机物藻类氧气 3）特点 结构简单、不需特殊技术、可连续处理污水 占地面积大、效率低、适用于轻度且较少量污水的处理 四、土地处理法 1）概念及原理 土地处理法-将污水投配到土壤中，凭借土壤-植物-微生物系统的物理、化学与生物的作用，使水质得到净化的一种污水生态处理技术。土壤既是污染物的载体，也是净化剂，土壤微生物在该净化过程中起主导作用 人工湿地法-将污水有控制的投配到湿地中，污水在沿一定方向流动的过程中，经耐水植物和土壤微生物的联合作用，得到净化的一种土地处理系统 2）特点 投资小、能耗低、运行管理方便 五、厌氧微生物处理法 1）概念 是在厌氧或缺氧条件下，利用厌氧性微生物分解污水中的有机物，使其最终被转化为甲烷、二氧化碳、水及少量硫化氢和氨 2）特点 能耗低；运转费用低；可处理高浓度的有机物；有机物容积负荷大；反应时间短；产物可利用性高；可获得清洁能源、菌体蛋白、或有用的有机物 出水水质难以达到直接排放标准 第三节 大气的生物净化 1）生物净化原理 利用微生物代谢作用将废气中的污染物分解，转化为无害或少害的物质 废气生物处理的两个阶段：一是污染物由气相转入液相或固相表面；二是污染物在液相或固相表面被微生物降解 2）生物净化类型 生物过滤法、生物吸收法、生物滴滤法（p228） 第四节 固体垃圾的生物处理 1）固体垃圾的危害 a、占用土地；b、污染土壤和水源；c、污染大气 2）概念 依靠自然界广泛分布飞微生物的作用、通过生物转化、将固体废物中易于生物降解的有机组分转化为腐殖质肥料、沼气或其他转化产品，从而达到固体废弃物无害化的一种处理方法。可回收最后产品，达到固体废物的资源化利用 3）处理类型 堆肥法、卫生填埋法（p230） 第五节 城市污泥的利用 1）概念 城市污泥-城市污水处理的副产物，是一种由各种微生物及有机、无机颗粒组成的及其复杂的非均质物 2）危害 体积庞大、含大量的有毒有害物质 3）利用途径 农业；建材；其他（p232) 第六节 环境污染的生物修复 1）概念 利用处理系统中的生物，特别是微生物，催化降解土壤和水体中的有机污染物或使其转化为无害物质的过程，从而使污染生态环境修复为正常生态环境的工程技术体系 2）特点 污染物可在原地被降解清除；修复时间较短；操作简便、对周围环境干扰少；费用低；无二次污染 3）类型（p235）修复处理位置修复所利用主体生物原位生物修复异位生物修复原位-异位联合生物修复微生物修复植物修复动物修复 4）措施（p237） 通气；补充营养物质；调节水活性；调节pH；接种有效或高效的微生物 5）应用 石油污染 重金属污染 水体富营养化