環(huán)境生物技術(shù)復(fù)習(xí)

1/6..設(shè)計(jì)改造生物體或加工生物原料,為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達(dá)到某種目的。環(huán)境生物技術(shù)：應(yīng)用于環(huán)境領(lǐng)域的生物技術(shù)高風(fēng)險(xiǎn),高勢(shì)能生物技術(shù)；中層次是指?jìng)鹘y(tǒng)的廢物生物處理技術(shù)〔如廢水處理中的活性污泥法、生物膜法等〕；低層次是指利用天然處理系統(tǒng)進(jìn)行〔如氧化塘、人工濕地、土地處理系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)生態(tài)工程等〕。環(huán)境生物技術(shù)的技術(shù)組成：環(huán)境污染治理基因工程技術(shù)；環(huán)境污染生物治理技術(shù)；環(huán)境污染生物修復(fù)技術(shù)；環(huán)境污染預(yù)防生物技術(shù)；環(huán)境生物監(jiān)測(cè)技術(shù)；環(huán)境生物資源化技術(shù)環(huán)境生物技術(shù)在環(huán)境中的應(yīng)用：生物氧化的方式:1.有氧氧化：在有氧條件下,好氣生物或兼性生物吸收空氣中的氧作為電子受體,可將有機(jī)物基質(zhì)完全氧化分解。2.無氧氧化：在無氧條件下,兼性生物或厭氣生物能利用細(xì)胞中的氧化以有機(jī)物作為最終氫受體。有機(jī)污染物代的基本過程包括：向基質(zhì)接近、吸附在固體基質(zhì)上、胞外酶的分泌、基質(zhì)的跨膜運(yùn)輸、細(xì)胞代。自然界中生物有機(jī)物分解的代途徑多糖類-單糖類|脂肪類-甘油+脂肪酸類|--丙酮酸-氧化脫羧--乙酰-CoA-三羧酸循環(huán)-CO2+H20蛋白質(zhì)類-氨基酸類|木質(zhì)素-芳香族單體|2.厭氧降解CO2。共代只有在初級(jí)能源物質(zhì)存在時(shí)才能進(jìn)行的有機(jī)化合物的生物降解過程共代的原理：一種污染物可以被微生物轉(zhuǎn)化為另一種有機(jī)物,但它們卻不能被微生物所利用共代應(yīng)用：在搞清微生物降解環(huán)境污染物的能力和途徑的基礎(chǔ)上,應(yīng)用現(xiàn)代基因工程技術(shù),擴(kuò)展微生物酶對(duì)基質(zhì)的專一性和代途徑,更有效地處理和降解各種污染物,更好地保護(hù)環(huán)境判斷共代作用：是否是外生物質(zhì)或異生物質(zhì),是否需要添加其他物質(zhì)才可被微生物降解微生物對(duì)污染物的去毒與激活作用去氨基,醚鍵斷裂,軛合作用?！踩?OH、-COOH、、-NH2〕的芳香族化合物要比具有易壞的電子的取代基〔如-NO2、-SO3H、鹵代烴的芳香〕更易氧化代。各種有機(jī)化合物2/6..的降解性能：脂肪酸>有機(jī)磷酸鹽>長(zhǎng)鏈苯氧基脂肪酸>短鏈苯氧基脂肪酸>單基取代苯氧基脂肪酸>三基取代苯氧基脂肪酸>硝基苯>氯代烴類重金屬污染危害：1．毒性效應(yīng)2．轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的金屬化合物。3．在介質(zhì)間轉(zhuǎn)移,對(duì)其他介質(zhì)中物鏈的逐級(jí)放大,在較高的生物體富集?！承跄龣C(jī)制——〔一〕微生物菌體對(duì)重金屬的吸附〔二〕微生物對(duì)重金屬的溶解〔三〕微生物對(duì)重金屬的氧化還原〔四〕微生物對(duì)重金屬-有機(jī)絡(luò)合物的生物降解固定化技術(shù)包括固定化酶技術(shù)與固定化微生物技術(shù)。是用化學(xué)或物理手段將游離酶或游離微生物定位于限定的空間區(qū)域,以提高微生物細(xì)胞的濃度,使其保持較高的生物活性并反復(fù)利用的方法。細(xì)胞固定化技術(shù)方法：吸附法、包埋法、交聯(lián)法、載體截留法固定化酶的優(yōu)點(diǎn)：1〕易于提純2>可重復(fù)利用3>可以提高產(chǎn)物的產(chǎn)量4>有一定的機(jī)械強(qiáng)度,便與機(jī)械化和自動(dòng)化5>廉價(jià)缺點(diǎn)：1〕酶的活力難免損失2〕底物要水溶性3〕要有輔助因子固定化細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省了酶的分離成本；可再生；多酶體系可以催化多步反應(yīng)；穩(wěn)定性好,耐環(huán)境沖擊缺點(diǎn)：必須保持細(xì)胞的完整性；必須抑制胞蛋白酶的作用；多酶體系影響產(chǎn)物濃度。壤污染物的去除中的應(yīng)用：最大限度克服土壤環(huán)境變化及不確定性給處理生物帶來的沖擊,可延長(zhǎng)生物在土壤中的存活時(shí)間。固定化生物膜法：是指使廢水流過生長(zhǎng)在固定支承物表面上的生物膜,利用生物氧化作用和各相間的物質(zhì)交換,降解廢水中有機(jī)污染物的方法。性4〕良好的表面帶特性5〕優(yōu)越的物理性狀固定化生物膜技術(shù)方法生物濾池生物轉(zhuǎn)盤接觸氧化法生物流化床微孔膜反應(yīng)器五大類。胞在載體表面的不可逆吸附；3,生長(zhǎng)在生物膜部的微生物對(duì)廢水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用與氧化分解。強(qiáng)吸附分解有機(jī)物能力的絮狀體顆粒。好氧活性污泥的生物相：以細(xì)菌為主,還有酵母菌,霉菌,放線菌,原生動(dòng)物和某些微型后生動(dòng)物等多種一些絲狀菌,但絲狀菌數(shù)量遠(yuǎn)少于菌膠團(tuán)細(xì)菌,未見游離細(xì)菌、微型動(dòng)物以固著類纖毛蟲為主,如鐘蟲、蓋纖蟲、累枝蟲等；還可見到木盾纖蟲在絮粒上爬動(dòng),偶爾還可看到少量的游動(dòng)纖毛蟲等,輪蟲生長(zhǎng)活躍?；钚晕勰嗑z團(tuán)的凈化反應(yīng)原理：有機(jī)物在各種微生物的作用下,通過生化反應(yīng)轉(zhuǎn)變成二氧化碳和細(xì)解的動(dòng)力學(xué),涉及基質(zhì)降解與基質(zhì)濃度、生物量等因素的關(guān)系；②微生物增長(zhǎng)動(dòng)力學(xué),涉及微生物增長(zhǎng)與基質(zhì)濃度、生物量、增長(zhǎng)常數(shù)等因素的關(guān)系；③還研究底物降解與生物量增長(zhǎng)、底物降解與需氧、營(yíng)養(yǎng)要求等的關(guān)系?；钚晕勰嗵攸c(diǎn)：強(qiáng)的吸附能力；強(qiáng)的降解和氧化有機(jī)物能力；食物鏈長(zhǎng)；沉降性能好活性污泥凈化反應(yīng)的影響因素微生物的活性程度,廢水的性質(zhì),特征,反應(yīng)器的類型。活性污泥的基本流程3/6.污泥膨脹的原因及對(duì)策含OFM加充足的氮少,產(chǎn)能大3>產(chǎn)泥量少,剩余污泥脫水性能好4>厭氧廢水處理負(fù)荷高、占地少,反應(yīng)體積小5>可以處理高濃度有機(jī)廢水6>對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的需求量少7〕厭氧方法的菌種沉降性能好,生物活性保存NP質(zhì)厭氧處理過程的四個(gè)階段：1〕水解階段：復(fù)雜的非溶解性聚合物轉(zhuǎn)化為建大的溶解性單體或二聚體的過程。如淀粉在水體中被水解為葡萄糖,蛋白質(zhì)被水解為二肽或氨基酸等。2〕發(fā)酵或酸化階段：以此同時(shí),酸化菌液利用部分物質(zhì)合成新的細(xì)胞物質(zhì)。主要產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧、氫氣、氨、硫化氫等。3〕產(chǎn)乙酸階段：酸化產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸及新的細(xì)胞物質(zhì)。4〕產(chǎn)甲烷階段：乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇等被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物水中氮、磷的危害：水量含氮磷會(huì)使藻類大量繁殖,水體缺氧產(chǎn)生毒素,水質(zhì)惡化,對(duì)生物產(chǎn)生危害。生物脫氮作用：廢水中氨的存在狀態(tài)4種：有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸氮鹽、硝酸氮鹽①氨化作用：作用微生物很多,除細(xì)菌外還有各種霉菌,作用包括蛋白質(zhì)分解、硝酸分解、其他含氮物機(jī)物作為電子供體,進(jìn)行厭氧呼吸。以聚合形態(tài)儲(chǔ)藏在體,形成高磷污泥,排出系統(tǒng),達(dá)到從廢水中除磷的效果。4/6..①厭氧條件下,聚磷菌將胞有機(jī)磷轉(zhuǎn)化成無機(jī)磷釋放,利用產(chǎn)生的能量提取廢水中有機(jī)質(zhì)形成PHB顆ATPADPADP合形成ATP。聚磷菌的超量累計(jì),集聚廢水中的磷,聚磷菌與剩余污泥一起排除廢水體系。pHpHBODBOD亞硝酸氮,抑制磷的釋放堆肥化特點(diǎn)：有機(jī)固體體廢棄物在微生物的作用下,通過生物化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定化的過程。注意要求需注意氧氣需求的不同。衛(wèi)生填埋的特點(diǎn)是為防止地下水和大氣污染,利用坑洼地填埋城市垃圾,是一種既可處置廢物,又可覆土造地的保護(hù)環(huán)境措施?，F(xiàn)在主要進(jìn)行厭氧填埋,同時(shí)可回收甲烷氣體。注意事項(xiàng)：衛(wèi)生填埋相對(duì)焚燒處理,投資和運(yùn)行費(fèi)用較低,但填埋場(chǎng)占地相當(dāng)大,大量有機(jī)物和電池等作復(fù)雜,管理困難,處理后污水也難以達(dá)標(biāo)排放。此外,填埋場(chǎng)的甲烷、硫化氫等廢氣也必須處理好,以確保防耐高溫細(xì)菌迅速繁殖,在有氧條件下,大部分較難降解的蛋白質(zhì)、纖維等繼續(xù)被氧化分解,同時(shí)放出大量熱能,使溫度上升至60~70℃。當(dāng)有機(jī)物基本降解完,嗜熱菌因缺乏養(yǎng)料而停止生長(zhǎng),產(chǎn)熱隨之停止。次發(fā)酵,需時(shí)20-30d〕：冷卻后的堆肥,一些新的微生物借助殘余有機(jī)物〔包括死后的細(xì)菌殘?bào)w〕而生長(zhǎng),將堆肥過程最終完成。生物分解轉(zhuǎn)化,最終生成沼氣的過程。1水解作用:由棱菌屬、擬桿菌屬等細(xì)菌將碳水化合物和蛋白質(zhì)等大菌屬、擬桿菌屬及其氫氣、氨氣等；3產(chǎn)乙酸和產(chǎn)氫作用：把發(fā)酵作用所產(chǎn)生的小分子醇類和一些脂肪酸降解為乙酸、甲甲醇和甲胺類等轉(zhuǎn)化為甲烷。沼氣發(fā)酵中的注意事項(xiàng)1嚴(yán)格的厭氧條件,沼氣微生物中的產(chǎn)甲烷菌嚴(yán)格厭氧,不能在有氧的環(huán)境中3發(fā)酵溫度在10—60℃圍,溫度越高,產(chǎn)氣越快,但調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度必須是漸進(jìn)的,一天溫度變化不超過密切關(guān)系,池壓力過高或處于變。狀態(tài)對(duì)產(chǎn)氣都有一定的影響,對(duì)于水壓式沼氣池而言,其產(chǎn)氣速度隨明顯分為結(jié)殼層、清液層和沉渣層,致使沼氣微生物分布不均勻,與原料不能充分接觸,不利于產(chǎn)氣,應(yīng)勤于攪拌,這樣也有利于促進(jìn)沼添加尿素可加快產(chǎn)氣,添加碳酸鈣可促進(jìn)產(chǎn)氣并提高沼氣中的甲烷含量,而各種農(nóng)藥和消毒劑都有殺菌作用,只要達(dá)到一定濃度就可使正常的沼氣發(fā)酵完全遭到破壞,廢電池、大蒜、辣蓼、、辣椒、樟樹葉等對(duì)發(fā)酵菌均有強(qiáng)烈圾酶解后,用酒精酵母對(duì)有機(jī)垃圾進(jìn)行厭氧發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的方法。5/6..提出的生物膜理論。雙膜是指氣液傳質(zhì)過程中的氣膜與液膜,而生物膜指固體載體表面上有微生物群體形成的具有一定厚度的膜1生物洗滌:利用液態(tài)介質(zhì),將氣太污染物轉(zhuǎn)入水相,把氣態(tài)污染物轉(zhuǎn)化為水中污染物的凈化.它的裝置一般由洗滌器和生物反應(yīng)器兩部分組成,吸收器和生物反應(yīng)器分開設(shè)置.吸收主要是物理溶解過程,采用的收設(shè)備有噴淋塔,篩板塔,鼓泡塔等,吸收過程進(jìn)程很快,水在吸收設(shè)備中的停留時(shí)間僅幾秒.更準(zhǔn)確地說,它是一個(gè)通過氣味成分的高效溶解而去除氣味的方法.它主要適合于親水性的化合物,如丙酮分為1>生物濾池主要是充填有機(jī)材料,利介質(zhì)表面的可溶化學(xué)物質(zhì)和微生物凈化氣體,反應(yīng)器部條件佳,合理維護(hù)去除率可以達(dá)到95%或以上。但是水浸會(huì)導(dǎo)致處理效率物凋落物。2土壤常材料,如爐渣,礦渣,瓷,塑料,或金屬等。處理時(shí)水不斷通過,從上往下滴流,多數(shù)情況在上升氣體與下流氣體間形成一個(gè)逆循環(huán),因此提高了氣體的溶解效率。它的優(yōu)點(diǎn)是濾料重量輕,空隙大,表面積大,相比,處理負(fù)荷更高,2.生物濾池法：土壤濾池,堆肥濾池,箱式濾池廢氣處理的特點(diǎn)：①?gòu)U氣或尾氣〔揮發(fā)性或有毒有害氣體〕在生物反應(yīng)器中進(jìn)行；②去除效率高；③投資少、運(yùn)費(fèi)低；④污染少；⑤能耗低器——一種水質(zhì)調(diào)控裝置來完成。弱酸性環(huán)境不僅可以抑制藍(lán)藻、綠藻等污染藻類的生長(zhǎng),還可以促進(jìn)硅藻生長(zhǎng),當(dāng)然也適合魚類等生物生存。最后,硅藻生長(zhǎng)過程中會(huì)吸收污水中的營(yíng)養(yǎng)成分〔有機(jī)物、氮、磷等〕,并會(huì)分解代有機(jī)物,硅藻的代產(chǎn)物不同于藍(lán)、綠藻的一點(diǎn)是硅藻代產(chǎn)物中的氮、磷不會(huì)回至底部,氮氧化物處理技術(shù)：生物洗滌法和生物濾床。生物修復(fù)：也稱生物整治、生物補(bǔ)救,是指利用微生物、植物或動(dòng)物,吸收、轉(zhuǎn)化受污染場(chǎng)地〔水體、土壤〕中的有機(jī)污染物或其他污染物,去除其毒性,使受污染場(chǎng)地恢復(fù)生態(tài)功能的一種生物處理過程。生物修復(fù)技術(shù)影響因素：①污染物的特性；②受污染場(chǎng)地〔水體、土壤〕的微生物生態(tài)結(jié)構(gòu)；③受污染場(chǎng)地〔水體、土壤〕的環(huán)境因子生物修復(fù)的基本措施：①接種微生物或引種超級(jí)累植物；②添加營(yíng)養(yǎng)物；③提供電子受體；④提供共代底物以誘導(dǎo)共代酶產(chǎn)生；⑤添加表面活性劑1、原位修復(fù)技術(shù)：處理費(fèi)用低,但處理過程控制較難①投菌法/生物強(qiáng)化法〔如超級(jí)細(xì)菌法、混合菌2、異位修復(fù)技術(shù)：污染物搬運(yùn)處理費(fèi)高,且反應(yīng)器的加工制造控制系統(tǒng)設(shè)置也會(huì)增加費(fèi)用,處理過程易控制①預(yù)制床法；②堆肥法；③生物反應(yīng)器法b污染前后微生物的種類、數(shù)量、活性及分布〕；②技術(shù)咨詢；③技術(shù)路線選擇；④可行性試驗(yàn)；⑤工程實(shí)施6/6..生物塑料指以淀粉等天然物質(zhì)為基礎(chǔ)在微生物作用下生成的塑料。超級(jí)細(xì)菌指濫用抗生素使得細(xì)菌的抗藥性越來強(qiáng),所以給這類細(xì)菌統(tǒng)稱超級(jí)細(xì)菌。原料油通過酯交換工藝制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物農(nóng)藥是指利用生物活體〔真菌,細(xì)菌,昆蟲病毒,轉(zhuǎn)基因生物,天敵等〕或其代產(chǎn)物〔信息素,生長(zhǎng)素,萘乙酸,2,4-D等〕針對(duì)農(nóng)業(yè)有害生物進(jìn)行殺滅或抑制的制劑。生物人工肝就是將體外培養(yǎng)增殖的肝細(xì)胞置于特殊的生物反應(yīng)器,利用體外循環(huán)裝置將肝衰竭患者血液或血漿引入生物反應(yīng)器,通過反應(yīng)器的半透膜與肝細(xì)胞進(jìn)行物質(zhì)交換與生物作用。生物脫硫,又稱生物催化脫硫<簡(jiǎn)稱BDS>,是一種在常溫常壓下利用需氧、厭氧菌除去石油含硫雜環(huán)化合物中結(jié)合硫的一種新技術(shù)。生物制氫：生物質(zhì)通過氣化和微生物催化脫氫方法制氫。在生理代過程中產(chǎn)生分子氫過程的統(tǒng)稱。