环境复习1

环境问题：人口增长、自然资源快速消耗、环境污染环境污染：工业三废、农业化肥农药、生活污水大气污染：粉尘、臭氧空洞、温室气体水污染：富营养化赤潮、海洋石油污染、废水垃圾排放土壤污染：露天矿场、水土流失、沙漠化、洪涝干旱生物多样性丧失第一章：环境生物技术：由现代生物技术与环境工程相结合的新兴交叉学科。

应用于环境污染治理方面的生物技术。

21世纪生物技术产业化的十大热点中有三项（环境监测、毒物的生物降解和生物塑料）属于环境生物技术的内容。

按照污染对象可划分为水、土、气、生的污染防治和生态系统的污染防治按照污染物质的类型可分为有机污染、无机污染、噪声污染和辐射污染的防治等高层次生物技术是指以基因工程为主导的近代污染防治技术，例如应用基因工程构建高效降解杀虫剂和除草剂等污染物的基因工程菌，创建抗污染型转基因植物等中层次生物技术主要包括一些传统的污染治理方法，例如污水处理的活性污泥法和生物膜法，及其在新的理论和技术背景下强化的技术与工艺等。

低层次生物技术是指氧化塘、人工湿地、生态工程以及厌氧发酵等处理技术生物恢复是一种采用生物技术对已被污染物污染或由于生态系统的管理不善而被破坏的区域进行恢复的救急方法。

包括：（1）探讨在环境变化和新的生存压力下微生物系统在结构和动力学方面的反应；（2）确定生化机理，包括参与污染物好氧，特别是厌氧降解的酶的作用途径；（3）深入了解微生物遗传学，以提高微生物降解污染物的能力；（4）对新的生物补救技术进行微观和宏观系统的实践研究，从成本和效率角度确定技术的实际可行性，并建立长期区域性研究的基地；5）不断开发、试验和评价一些创新的生物技术，如用于现场监测生物补救的传感器、生物补救中的生物过程模型以及生物补救效能的可靠评价方法。

环境生物技术面临的重大任务治理污染的基因工程菌和细胞工程菌的应用。

从实验室进入模拟系统和现场应用过程中，在遗传稳定性、净化功能高效性和生态学安全性三个方面，要有新的突破增加具有抗病毒、抗虫害、抗除草剂和抗有害金属的转基因植物品种的数量，普及相关的生物技术，降低生产和使用化学农药的数量。

增加由生物发酵处理有机废物的资源化工程的种类和产品。

开发利用废物能源化技术。

开发利用废物生产甲烷、氢气和燃料乙醇的多层次生物技术。

建立无害化生物生产工艺过程生物处理反应技术包括反应器的研究与使用，将会跃上新的台阶。

低技术环境生物工程，尤其是污染治理资源化生态工程的应用，将更为广泛。

环境污染物毒性及其生态学影响的监测技术，将更为准确、灵敏、快速、自动化。

国际性合作与交流频率加快，强度增大。

第二章主要超标污染物（或指标）为化学需氧量（CODCr）、磷酸盐、悬浮物和氨氮水资源短缺水污染严重用水浪费污水中化学污染物的特点特点：种类多、成分复杂多变、物理化学性质多样、可生物处理性差异大等无机污染物包括氮磷等植物性营养物质、非金属(如砷、氰等)、金属与重金属（如汞、镉、鉻等）以及主要因无机物存在而形成的酸碱度。

氮磷是导致湖泊、水库、海湾等封闭性水域富营养化的主要物质。

许多重金属对人体和水生生物有直接的毒害作用。

可生物降解性有机污染物(多为天然化合物)排入水体以后，在微生物的作用下得到降解，从而消耗了水中的溶解氧，引起水体缺氧和水生生物的死亡，破坏水体功能。

在厌氧条件下有机物被微生物降解产生H2S、NH3、低级脂肪酸等有害或恶臭物质。

另外、H2S会与铁等形成黑色沉淀，引起水体的“黑臭”现象难生物降解性污染物，如农药、卤代烃、芳香族化合物、聚氯联苯等，一般具有毒性大、稳定性强、易于在生物体内富集等特点。

它们排入环境以后长时间滞留，可直接或通过生物链对人体健康造成危害。

近年来，由持久性有机污染物(POPs∶persistent organic pollutants)引起的环境污染问题倍受人们的关注。

水质是指水和其中所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性。

表示废水水质污染情况的重要指标有：有毒物质、有机物质、固体物质、pH值、色度、温度等。

采用20℃下5天的生化需氧量作为衡量污染水体中的有机物浓度，通常表示为BOD5。

化学需氧量：在一定条件下，水中有机物与强氧化剂（如重铬酸钾、高锰酸钾）作用所消耗的氧量。

总需氧量(total oxygen demand，简称TOD) ：是指水体中的还原性物质（主要是有机物）在燃烧中变成稳定的氧化物时所需要的氧量。

总有机碳（total organic carbon，TOC）：指污水中有机物的总含碳量。

由于有机物都含有碳元素，因此TOC能完全反映污水中有机物的总含量。

是近年来开发的用以间接表示水中有机物含量的一个综合性指标。

挥发性固体是指在600℃温度下，将水样中经蒸发干燥后的固体灼烧而减少的质量，故也称灼烧减重。

可粗略代表团体中有机物的含量。

灼烧后残余物质的质量，则称为固定性物质，它可代表固体中的无机物含量常见的生物方法主要包括：自然生物净化法活性淤泥法生物膜法生物净化：利用生物类群的代谢活动，使环境中污染物数量减少、浓度降低、毒性减轻，直至消失的过程。

自然生物净化工程：包括大气污染植物净化工程、土壤污染生物净化工程和水污染生物净化工程等。

水污染生物净化工程：稳定塘法水生植物塘人工湿地处理系统土地处理系统法生态工程稳定塘工程是在科学理论基础上建立的技术系统，是人工强化措施和自然净化功能相结合的新型净化技术，氧化塘占地面积大是推广氧化塘技术一大困难稳定塘可以划分为兼性塘、厌氧塘、好氧高效塘、精制塘、曝气塘。

稳定塘的去污原理:利用藻菌共生系统来分解水中污染物质，使之得到净化稳定塘内典型的生物处理反应有三大类①厌氧非光合反应（不存在分子氧）A：硝酸盐还原反应（反硝化作用）B：硫酸盐还原反应C：有机碳还原反应（发酵反应）D：二氧化碳还原反应②好氧的非光合作用的细菌反应A：有限氧的系统（部分氧化）B：完全氧化C：氮氧化作用D：硫的氧化E：氮的固定③光合反应兼性塘上部主要由藻类供氧，底部呈厌氧条件。

停留时间30天左右。

其净化效率普遍较高，也易于管理。

厌氧塘几乎无藻类，主要靠大气供氧，因此好氧分解仅限于上面一薄层表层水，塘内部主要为厌氧分解。

停留时间为数月。

曝气塘曝气塘以机械曝气为主摄氧，停留时间为4一5日精制塘降低可沉降固体、BOD5、粪便微生物以及氨的浓度。

稳定塘的效益环境效益：污水的净化经济效益：稳定塘处理污水耗资远比二级污水处理厂低，采用常规的二级处理厂（活性污泥法）需大量基建投资、运转费用与电能。

土地处理系统（land treatment system）是利用环境工程学和生态学的原理，将污水通过土壤－生物系统，除去污水中的营养成分和污染物，达到净化和综合利用的目的的处理技术。

污水土地处理系统一般有以下组成部分:污水的预处理设施，污水的调节与储存设施，污水的输送、布水及控制系统，处理用土地,排出水收集系统.净化机理：利用土地生态系统的自净能力来净化污水的，其净化机理包括土壤的过滤截留、物理和化学的吸附、化学分解、生物氧化以及植物和微生物的摄取等作用。

人工湿地处理技术利用生态工程的方法，在一定的填料上种植特定的湿地植物，建立起一个人工湿地生态系统，当水通过系统时，其中的污染物质和营养物质被系统吸收或分解，使水质得到净化。

人工湿地处理系统的类型：浮生植物系统沉水植物系统挺水植物系统净化机理：包括沉淀、吸附、过滤、溶解、气化、固定化、离子交换、络合反应、硝基化、反硝基化、营养元素的摄取，生物转化和细菌、真菌的异化作用等过程。

废水的好氧生物处理工程：活性污泥法和生物膜法活性污泥处理系统有效运行的基本条件（1）废水中含有足够的可溶性易降解有机物;（2）混合液含有足够的溶解氧；（3）活性污泥呈悬浮状态，能够充分地与废水相接触（4）活性污泥能连续回流、及时地排除剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥；（5）没有对微生物有毒害作用的物质进入。

活性污泥具有生命活力的微生物群落的絮绒物，成颗粒状，粒径为200 ～1000um，比表面积在20 ～100cm2/ml之间，利于吸附与净化处理废水中的污泥物。

丝状性膨胀：使用活性污泥过程中，丝状细菌及其他丝状微生物大量增殖，造成沉淀池中污泥难以沉淀的异常现象絮凝、吸附作用由微生物形成的生物絮凝体，都具有生理、物理、化学吸附作用和凝聚、沉淀作用，在其与废水中呈悬浮状和肢体状的有机污染物接触时，能够使后者失稳、凝聚，并被吸附在活性污泥表面活性污泥净化反应的影响因素(1)溶解氧（DO）(2)水温，活性污泥微生物的最适温度范围是15～30℃。

(3)营养物质(4)pH值，活性污泥微生物的最适pH值介于6.5～8.5之间。

(5)有毒物质(6)有机负荷率活性污泥反应动力学是以酶工程的Michaelis-Menton方程和生化工程中的莫诺（Monod）方程为基础。

吸附－再生活性污泥法1）池容积较小，建筑费用较低；（2）承受冲击负荷的能力强，当吸附池的活性污泥遭到破坏时，可由再生池内的污泥予以补救。

主要缺点是对废水的处理效果低于传统法。

此外，对溶解性有机物含量较多的废水处理效果更差一些。

间歇式活性污泥法（1）不设二次沉淀池，曝气池兼具二次沉淀池的功能。

（2）不设污泥回流设备。

（3）在多数情况下无必要设置调节池。

（4）曝气池容积小，建设费用和运行费用都较低。

（5）污泥易于沉淀，不易产生污泥膨胀现象。

（6）易于维护管理，处理水水质将优于连续式。

（7）通过对运行方式的适当调节，在单一的曝气池内能够取得脱氮和除磷反应的效果。

生物膜法，又称固定膜法，主要用于去除废水中溶解的和胶体的有机污染物。

构筑物有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池和生物流化床等。

生物滤池普通生物滤池（又称滴滤池）高负荷生物滤池塔式生物滤池活性生物滤池（ABF）普通生物滤池不需回流，而高负荷滤池与塔式滤池通常都需要回流。

主要特征是：生物链较长，污泥量少，运行简易，且依靠自然通风供氧，运行费用低。

生物滤池由滤床（池体与滤料）、布水装置和排水系统三部分组成。

塔滤适用于处理含有较高浓度有毒污染物的工业废水。

活性生物滤池处理系统：生物滤塔和曝气池串联组成的新的二段生物处理工艺。

性能特征a．工作稳定：由于废水先经生物滤池预处理，进入曝气池的负荷大为减轻，改善了曝气池运行条件，克服了污泥膨胀现象，整个系统的工作十分稳定，对负荷的变化具有较大的适应能力。

b．生物滤塔采用自然通风，曝气池污泥的部分稳定是通过生物滤塔来实现的，因而运行费用低，占地面积小。

c．处理效率高于90 ％。

生物转盘法在生物滤池的基础上发展起来的一种生物膜法处理技术，具有节能和高效的特征。

净化原理与生物滤池相类似，区别在于生物转盘法是废水处于半静止状态，微生物生长在转盘的盘面上，转盘在废水中不断缓慢地转动，使其互相接触。