现代生物技术概论

生命科学系 校级精品课程

赵奇

第十一章：生物技术与环境

学习目标：通过本章的学习重点掌握环境生物技术的基本概念及特点，生物处理三废的方法，城市污泥的概念及利用，生物修复的概念及应用；了解环境生物技术的发展及应用，生物修复的特点及类型。

第一节：概述

一、环境生物技术的概念

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部分或某些机能，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、环境生物技术的发展

三、环境生物技术的特点

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

四、环境生物技术的应用

第二节 废水的生物治理

污水处理的方法主要可以分为三大类： 物理法、化学法和生物法

活性污泥法是最传统的生物处理技术

1. 活性污泥的概念及特性

指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有机物

2 、活性污泥法的概念

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。

3 、活性污泥法的基本工艺流程

处理系统主要有：初沉池、曝气池、二沉池组成

二、生物膜法

1. 生物膜概念

生物膜指附着或固定于特定固体（称载体或填料）上的结构复杂的微生物共生体。

2. 生物膜法概念

利用在固体载体表面附着生长的微生物所形成的生物膜来处理废水的一类方法

又称生物膜过滤法、固着生长法

3. 生物膜法类型

（ 1 ）润壁型生物膜法（ 2 ）浸没型生物膜法

（ 3 ）流化床型生物膜法

4. 生物膜法的特点及应用

速度快、效率高，动力消耗少，无淤泥回流，运转管理方便

三、氧化塘法

1. 氧化塘法概念

又称稳定塘，是大面积敞开式的污水处理池塘

.2. 氧化塘法的作用原理

四、土地处理法1. 土地处理法概念

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。

2. 人工湿地法的概念及作用原理

投资小，能耗低，运行管理方便等特点

3. 人工湿地的特点及应用

五、厌氧微生物处理法

1. 厌氧微生物处理法的概念

在无分子氧条件下，通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳、水、少量硫化氢、氨等物质的过程

3. 厌氧微生物处理法的特点

能耗低 , 运用费用低，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，可获清洁能源 , 菌体蛋白

六、废水处理的环境生物制剂

1 、微生物菌剂

2 、生物吸附剂

3 、微生物絮凝剂

4 、生物工程菌

第三节 大气的生物净化

高浓度的废气大多采用吸收法、吸附法、焚烧法、氧化法等物化法处理

低浓度废气的净化处理用生物法

一、废气生物净化的发展二、废气生物净化的原理

净化实质是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

三、废气生物净化的类型

1 、生物过滤法

2 、生物吸收法

3 、生物滴滤法

1 、生物过滤法

2 、生物吸收法

3 、生物滴滤法

第四节 固体垃圾的生物处理一 固体垃圾的概念及危害

固体垃圾即废渣，指人类在生产建设、日常生活和其他活动中产生的，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的，以固态和泥状存在的物质。

固体废物的主要危害

1 、占用大量用地

2 、污染水源和土壤

3 、污染大气

三、固体垃圾生物处理的类型

1 、堆肥法

2 、卫生填埋法

第五节 城市污泥的利用

是城市污水处理的副产物，是一种由多种微生物及有机无机颗粒组成的极其复杂的非均质体。

一 城市污泥的概念

三、城市污泥的利用途径

1 、农业利用

（ 1 ）堆肥

（ 2 ）生产有机肥

（ 3 ）生产动物饲料

2 、建材利用

（ 1 ）制砖 （ 2 ）制水泥 （ 3 ）制轻质陶粒（ 4 ）制生化纤维板

3.其他利用

（ 1 ）燃烧发电 （ 2 ）低温热解制燃料油

（ 3 ）制吸附剂

（ 4 ）制粘结剂

(5) 制可降解塑料

第六节 环境污染的生物修复

生物修复也称生物整治，生物恢复，生态修复或生态恢复，是指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。

一、生物修复定义

二、生物修复的特点

优点：污染物可在原地被降解清除；修复时间短；操作简单，对周围环境干扰少，费用低，无二次污染。

四、生物修复类型1.根据修复处理位置是否改变分类

（ 1 ）原位生物修复 不做搬运和运输

（ 2 ）异位生物修复 污染介质搬动或输送到另一处

（ 3 ）原位 -异位联合生物修复

水冲洗

废水回收引入生物反应期中反应

2.根据修复所利用的主体生物不同分类

（ 1 ）微生物修复

（ 2 ）植物修复

（ 3 ）动物修复

五、生物修复的措施

1 、通气 2 、补充营养物质3 、调节水活性4 、调节 PH

5 、接种有效或高效微生物

六、生物修复的应用

1 、石油污染的生物修复

喷洒工程菌清除石油污染

2 、重金属污染的生物修复

(1) 生物吸附法

(2) 生物累积法

关键的一点是需要选择能耐受且能积累重金属的植物种类

3 、水体富营养化的生物修复

赤潮 水华

生物修复技术是运用生态学观点，从生态系统整体优化的角度出发，逐步修复受损的生态系统，提高水体自净能力

混合微生物制剂

立体水生植物水体净化系统