环境污染物的生物净化方法共33页文档
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生物环境污染治理的方法和技术
生物环境污染治理的方法和技术环境污染已成为全球面临的重大问题之一。
其中，生物环境污染是指由人类活动所引入的有害生物或生物毒素，对生态系统造成的不良影响。
生物环境污染的治理十分重要，因为这在很大程度上影响了人类和其他生物的生存和健康。
本文将探讨生物环境污染治理的方法和技术。
1. 生物环境污染的形式和危害生物环境污染主要有两种形式：一种是非本地物种的入侵，另一种是本地物种的滥增。
这些非本地或滥增物种可以对生态系统造成不可逆转的影响，如挤占本地物种的生存空间、破坏生态平衡等。
在一些国家，为了控制非本地物种的入侵，因此制定了相应的政策，加强了入境检疫和物种监控。
2. 生物环境污染的治理方法生物环境污染治理的方法主要有机械方法、化学方法和生物方法。
（1）机械方法机械方法主要是指通过物理手段，将生物进行挖掘、切割、抽取、固定等操作，以减少其数量。
比如，减缓非本地物种入侵可以通过控制物种种子传播、采用化学药剂、机械抽掉草丛等方法进行。
而控制本地物种滥增则通常是采用人为干预的方法，如物种捕捉、人为授精、灭绝等。
（2）化学方法化学方法是指利用化学物质来控制生物。
利用化学药剂能够有效地降低某些有害生物数量，如草害、兽害等，而且短时间内可以迅速达到效果。
但是，随着时间的推移，有害生物很可能会产生耐药性，而且化学药剂对环境和人体健康也有较大的风险。
（3）生物方法生物方法是指利用其他生物控制有害生物的数量。
这种方法是通过寄生或捕食来控制生物数量，控制非本地物种入侵的方法主要是通过引进捕食性的和寄生性动植物来进行。
通过此种方法，不仅可以控制有害生物数量，还可以保持生态平衡。
3. 生物环境污染防范的技术为了防止生物环境污染，除了上述治理方法外，还有一些技术可以使用，这些技术包括先进技术、遗传筛选技术和农作物种植技术。
（1）先进技术先进技术主要是指利用技术手段，对生物进行改造，以提高其耐受性。
例如，利用生物工程技术，将抗病基因引入到作物中，从而增加作物的耐受性。
利用细菌来净化环境的方法
利用细菌来净化环境的方法
利用细菌来净化环境的方法有很多，以下是一些常见的方法：
1. 化学物质降解：某些细菌具有降解化学物质的能力，可以分解或转化有害物质为无害物质。
例如，一些细菌可以降解石油污染物，如石油烃类和苯乙烯。
2. 污水处理：细菌在生物处理系统中起着重要作用，可以将有机污染物转化为无害物质或沉淀物。
传统的生物处理系统包括曝气池和二沉池，细菌在这些系统中分解可溶性有机物和氨氮，并将其转化为沉淀物。
3. 土壤修复：细菌可以降解土壤中的重金属和有机污染物。
一些细菌（如铁还原菌）可以帮助还原土壤中的重金属，而其他细菌（如石油降解菌）可以分解土壤中的石油类污染物。
4. 空气净化：一些细菌可以降解空气中的有害气体和挥发性有机化合物。
例如，一些细菌可以分解甲醛和苯等有害气体。
5. 垃圾处理：细菌可以在堆肥过程中分解有机废物，使其转化为肥料。
同时，一些细菌也可以分解塑料等难降解的物质。
需要注意的是，在利用细菌进行环境净化时，需要考虑到细菌的生长条件、营养需求和适宜的环境温度等因素，以及可能带来的风险和副作用。
因此，在实施这
些方法时需要进行充分的研究和实验验证。
环境污染的生物净化共43页
环境污染的生物净化
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 Nhomakorabea头。 ——左
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 Nhomakorabea头。 ——左
生物净化法
应用范围
进气中污染物浓 度＜1g/m3;
优 点
缺 点
气、液比表面积大；反应条件不宜控制；对 操作、启动容易， 进气浓度波动适应能力
生物 吸收法
度＜5g/m3;
损失低
启动过程复杂，投资大， 维护管理费用高
生物 滴滤法
进气中污染物浓 度＜0.5g/m3;
能较好地截留生长 传质表面积低；剩余污 缓慢的微生物 泥须处理；启动过程复 杂，维护管理费用高
3 生物滴滤法
生物滴滤法工艺集生物吸收和生物氧化于 一体。废气中污染物的吸收和生物降解同时发 生在一个反应装置内。
三者工艺对比
名 称 生物 过滤法
运行费用低 进气中污染物浓 差；占地大 反应条件易于控制；传质表面积低；增长缓 反应条件易于控制；传质表面积低；增长缓 可避免产物积累； 慢的微生物会被冲出反 设备占地小，压力 应器；剩余污泥须处理；
2003年10月完成的 中国目前最大规模 的杭州七格污水处 理厂全厂除臭系统 一期工程，污水处 理量为40万吨/天， 臭气量超过20万立 方米/小时。
3 膜生物反应器
膜生物反应器(MembraneBioreactor)是为了克服前三种生 物废气处理系统在处理难溶解有机物和高浓度有机物时的缺陷 而发展起来的一种试验装置。
膜 生物层
营养液 废气和 氧流入 气相 膜相
空气和废气 生物层
如图1一4，采用微孔疏 水中空纤维(聚丙烯、聚 乙烯)制成纤维膜，微生 物在膜上生长形成生物 膜层。 该纤维膜具有很高的渗 透性，在临界压力以下， 水不透过膜，气体由膜 扩散到纤维膜，然后穿 过该膜到生物膜(生物活 性液相)。
3 膜生物反应器
先吸附并与NaOH 反应转化成亚硫 酸盐，再由硫酸 还原菌将其转化 为H2S,最后用硫 醚杆菌将H2S转化 为元素硫
5_环境污染的生物净化
第五章 环境污染生物净化的原理
本章将讨论以下内容： 环境污染净化概述 生物对污染净化原理
第一节 环境污染净化概述
一、环境污染物的类型和来源
（1）地表水体污染物
• 生活污水：生活污水中含有大量有机物，如纤维素、
淀粉、糖类和脂肪蛋白质等；也常含有病原菌、病毒 和寄生虫卵；无机盐类的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、 碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等。总的特点是含氮、含 硫和含磷高,在厌氧细菌作用下，易生恶臭物质。
pH值
生物污染指标
• 细菌总数 • 大肠菌群总数
生化需氧量BOD
生化需氧量BOD（Biological Oxygen Demand）
• 概念：在20℃条件下，微生物好氧分解水样（废水 或受污染的天然水）中有机物所消耗的溶解氧量。 • BOD5：微生物5天好氧分解有机物所消耗的溶解氧 量。 有机物生化耗氧过程的两个阶段 • 碳化阶段：将有机物分解成CO2、H2O、NH3，碳化 作用消耗的氧量称为碳化需氧量。 • 硝化阶段： NH3被转化为亚硝酸盐和硝酸盐，硝化 作用消耗的氧量称为硝化需氧量。
过滤式除尘：利用
过滤介质对气流中 的尘粒吸收的的方 法。
2、气体状态污染物的吸附与净化
主要借助分子间和分子内的作用力，吸收并去除污染
物 • 气体吸收法：利用物质的溶解度不同来分离气态污 染的方法。 • 气体吸附法：用一种多孔性固体处理流体混合物， 使其含有的一种或者几种污染物组分浓集的固体表 面，而与其他组分分离的过程。
2.气体状态污染物：以分子状态存在的污染物，大部分 为无机气体。常见的有五大类；以SO2为主的含硫化 合物，以NO和NO2为主的含氮化合物，COX、碳氢 化合物以及卤素化合物等。
一次污染物：直接从污染源排放到大气中的原始污染 物。如：硫氧化物，氮氧化物，碳氧化物和碳氢化物 等。 二次污染物：由一次污染物与大气其他组分经过一系 列化学或者光化学反应而生成的新污染物。硫酸烟雾 和光化学烟雾。
本章将讨论以下内容： 环境污染净化概述 生物对污染净化原理
第一节 环境污染净化概述
一、环境污染物的类型和来源
（1）地表水体污染物
• 生活污水：生活污水中含有大量有机物，如纤维素、
淀粉、糖类和脂肪蛋白质等；也常含有病原菌、病毒 和寄生虫卵；无机盐类的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、 碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等。总的特点是含氮、含 硫和含磷高,在厌氧细菌作用下，易生恶臭物质。
pH值
生物污染指标
• 细菌总数 • 大肠菌群总数
生化需氧量BOD
生化需氧量BOD（Biological Oxygen Demand）
• 概念：在20℃条件下，微生物好氧分解水样（废水 或受污染的天然水）中有机物所消耗的溶解氧量。 • BOD5：微生物5天好氧分解有机物所消耗的溶解氧 量。 有机物生化耗氧过程的两个阶段 • 碳化阶段：将有机物分解成CO2、H2O、NH3，碳化 作用消耗的氧量称为碳化需氧量。 • 硝化阶段： NH3被转化为亚硝酸盐和硝酸盐，硝化 作用消耗的氧量称为硝化需氧量。
过滤式除尘：利用
过滤介质对气流中 的尘粒吸收的的方 法。
2、气体状态污染物的吸附与净化
主要借助分子间和分子内的作用力，吸收并去除污染
物 • 气体吸收法：利用物质的溶解度不同来分离气态污 染的方法。 • 气体吸附法：用一种多孔性固体处理流体混合物， 使其含有的一种或者几种污染物组分浓集的固体表 面，而与其他组分分离的过程。
2.气体状态污染物：以分子状态存在的污染物，大部分 为无机气体。常见的有五大类；以SO2为主的含硫化 合物，以NO和NO2为主的含氮化合物，COX、碳氢 化合物以及卤素化合物等。
一次污染物：直接从污染源排放到大气中的原始污染 物。如：硫氧化物，氮氧化物，碳氧化物和碳氢化物 等。 二次污染物：由一次污染物与大气其他组分经过一系 列化学或者光化学反应而生成的新污染物。硫酸烟雾 和光化学烟雾。
环境污染的净化方法
颗粒污泥形成初期时的扫描电镜照片
2）颗粒污泥基本成熟后（运行第120天）
第二阶段（颗粒污泥形成阶段）：有机负荷=1-3kgCOD/(m3·d)，污泥负荷为 0.2-0.4kgCOD/(kgSS·d)，运行时间约需1-1.5个月。
颗粒污泥基本成熟后的扫描电镜照片
3）颗粒污泥成熟后（运行180天）
第三阶段（颗粒污泥层成熟阶段）：有机负荷＞3-5 kgCOD/(m3·d)，运行时间 约需3-4个月。 产甲烷菌主要集中颗粒内部，产酸菌在颗粒表层，为产甲烷菌提供保护层或缓冲层。
ΔG （kJ/mol）
细菌
CH4+3H2O CH4+3HCO3-
Байду номын сангаас
-135 -145
大多数产甲烷细菌 许多氢营养型产甲烷细菌
CH4+3HCO3-+H2O
-196
产甲烷杆菌、产甲烷八叠 球菌
CH3COO-+H+ CH4+H2O CH4+HCO3-
-116 一些氢营养型产甲烷菌
-31 产甲烷八叠球菌和产甲烷 丝菌
好氧生物降解
厌氧生物降解
好氧微生物(较简单) 厌氧微生物(复杂)
分子态氧
化合态盐：碳、硫、氮
快
慢
碳降解、氨降解 碳降解
适当的溶解氧
无溶解氧
常温 适应范围宽
常温-中温-高温 适应范围较窄
100:5:1
H2O、CO2 较低
500:5:1
CH4、H2O、CO2 较高
较高
较低、回收能源
项目
好氧处理
厌氧处理
在甲烷的形成过程中，主要的中间产物是甲基辅酶M（CH3-S-CH2-SO3-）。
2）颗粒污泥基本成熟后（运行第120天）
第二阶段（颗粒污泥形成阶段）：有机负荷=1-3kgCOD/(m3·d)，污泥负荷为 0.2-0.4kgCOD/(kgSS·d)，运行时间约需1-1.5个月。
颗粒污泥基本成熟后的扫描电镜照片
3）颗粒污泥成熟后（运行180天）
第三阶段（颗粒污泥层成熟阶段）：有机负荷＞3-5 kgCOD/(m3·d)，运行时间 约需3-4个月。 产甲烷菌主要集中颗粒内部，产酸菌在颗粒表层，为产甲烷菌提供保护层或缓冲层。
ΔG （kJ/mol）
细菌
CH4+3H2O CH4+3HCO3-
Байду номын сангаас
-135 -145
大多数产甲烷细菌 许多氢营养型产甲烷细菌
CH4+3HCO3-+H2O
-196
产甲烷杆菌、产甲烷八叠 球菌
CH3COO-+H+ CH4+H2O CH4+HCO3-
-116 一些氢营养型产甲烷菌
-31 产甲烷八叠球菌和产甲烷 丝菌
好氧生物降解
厌氧生物降解
好氧微生物(较简单) 厌氧微生物(复杂)
分子态氧
化合态盐：碳、硫、氮
快
慢
碳降解、氨降解 碳降解
适当的溶解氧
无溶解氧
常温 适应范围宽
常温-中温-高温 适应范围较窄
100:5:1
H2O、CO2 较低
500:5:1
CH4、H2O、CO2 较高
较高
较低、回收能源
项目
好氧处理
厌氧处理
在甲烷的形成过程中，主要的中间产物是甲基辅酶M（CH3-S-CH2-SO3-）。
6环境污染的生物净化方法
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正在曝气的污水
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出水堰（中间曝气池）
22
活性污泥法——工艺要点
1.培养基（污水的预处理）：注意C、N、P 三者的比例关系，可能需要补充营养元素； 注：补充N、P时不能浓度过高，否则会引 起水体富营养化。 好氧：C:N:P=100:5:1 厌氧：C:N:P=400~500:5:1
23
2.溶氧（曝气）：曝气方法有鼓风曝气、机 械曝气、自吸式射流曝气、纯氧曝气等，曝 气应充分，提高曝气效率的方法包括多点进 水、完全混合曝气、递减曝气等； 注：曝气占成本的比重大 3.温度：30-35ºC最佳，实际为15-30ºC； 4.pH：6.5—8.5，适于细菌生长。
进水
进水期
反应期
沉降期
出水 排水期
闲置期
32
(7)深水曝气活性污泥法
主要特点：曝气池深，提高了混合液的 饱和溶解氧浓度，加快了氧传入混合液 的速度，有利于有机污染物的降解与去 除。该法的曝气池向纵向深度发展，占 地面积小，节约动力消耗，剩余污泥少， 且由于利用水压所形成的强供氧能力， 可进行高负荷运行。 类型:（1）深水中层曝气法 （2）深井曝气法
污水 A段曝气池 段曝气池 A段 段 沉淀池 B段曝气池 段曝气池 B段 清水 段 沉淀池 剩余污泥 回流污泥 剩余污泥
29
回流污泥
AB——Adsorption-Biodegradation 特征： （1）未设初沉池，由吸附池和中间沉淀 池组成的A段为一级处理系统。 （2）B段由曝气池和二次沉淀池组成 （3）A、B两段各自拥有独立的污泥回 ，有利于功能稳定。
50
生物膜法——原理
运动水层 附着水层 好氧生物膜层 厌氧生物膜层 滤材层
51
1 污水的好氧生物处理法
生物净化法
三、生物净化设备
废气从吸收器底部 通入，与水逆流接 触，污染物被水吸 收后由吸收器顶部 排出。吸收污染物 的水进入生物反应 器再生。
生物吸收设备
生物过滤设备
污染物被过滤材料所吸附，并被微生物所降 解。
• 废气生物处理的原理
– 生物处理的前体条件：溶于水的，可以生物降解的，对微生物生 长没有抑制作用的。 – 污染物气体与水接触,由气相转入液相或固相表面的液膜中； – 污染物在液相或固相表面被微生物吸附或吸收在生物体内，当溶 液流经填料表面时，溶解在水中的气态污染物被栖息在填料上的 生物所吸附，由液相转移到生物相，此阶段遵循一般生物化学反 应速度。 – 传质速率取决于填料表面的物理性质、挥发性物质的性质及浓度。 技术开发主要强化传质和控制有利于转化的反应过程。
一、生物净化法原理
（一）废气中H2S的 生物净化 主要利用氧化亚铁 硫杆菌的间接氧化作 用，其次是脱氮硫杆 菌和排硫杆菌等直接 氧化作用，最后将 H2S氧化成单质S。
• （二）废气中有机物 的生物净化 • 主要利用微生物新 陈代谢需要营养物质 这一特点，将废气中 的有害物转化为无害 物。
二、物处理的无机废气污染组分主要有：氨和硫化氢、SO2和 NOx。 • 将NH3溶于水中成NH4+，通入生物滴滤池，利用硝化作用将其氧化成 NO2-和NO3-。 • SO2先吸附并与NaOH反应转化成亚硫酸盐，再由硫酸还原菌将其转 化为H2S,最后用硫醚杆菌将H2S转化为元素硫。
2. 微生物吸收法（Microorganism Absorption） 也叫生物洗涤法 – 原理：利用微生物、营养物和水组成的混合液吸收废气中可溶性 的气态污染物，吸收了废气的微生物混合液再进行好氧处理，降 解污染物，经处理后的微生物吸收液再循环使用。适合于处理可 溶性的气态污染物。 – 工艺和装置：废气吸收段和悬浮液再生段两部分组成。由吸收设 备（物理溶解过程）和再生反应器（生物处理过程）两部分组成。 停留时间不同。两个独立单元中进行。
第六章环境污染物的生物净化方法
在有氧条件下，有机污染物作为好氧 微生物的营养基质而被氧化分解，使 污染物的浓度下降。由于有机污染物 结构和性质的不同，在处理系统中， 好氧微生物的优势种群组成和数量也 相应地发生变化。
大連大學環境教研室楊玉鎖
The use of microorganisms in the disposal of sewage was developed around 1910-1914 in Manchester and a number of continental European cities. In early days, sewage was buried as run into rivers and waterways. In the nineteenth century the population of most cities expanded greatly due to industrialization,so that the volume of sewage produced was too much for this type of disposal and rivers and canals became very polluted.
大連大學環境教研室楊玉鎖
In the UK rivers such as the Thames became anerobic and devoid of aquatic life, producing unpleasant smells, and they were largely responsible for the spread of diseases such as tyhoid and cholera. Sewage pollution was so acute in London that it was the practice for those who could afford it to move to the country in the summer.
大連大學環境教研室楊玉鎖
The use of microorganisms in the disposal of sewage was developed around 1910-1914 in Manchester and a number of continental European cities. In early days, sewage was buried as run into rivers and waterways. In the nineteenth century the population of most cities expanded greatly due to industrialization,so that the volume of sewage produced was too much for this type of disposal and rivers and canals became very polluted.
大連大學環境教研室楊玉鎖
In the UK rivers such as the Thames became anerobic and devoid of aquatic life, producing unpleasant smells, and they were largely responsible for the spread of diseases such as tyhoid and cholera. Sewage pollution was so acute in London that it was the practice for those who could afford it to move to the country in the summer.
第6章 环境污染物的生物净化方法
氧曝气条件下对各种微生物群体进行混合连续培养而成的。活 性污泥具有凝聚、吸附、氧化以及分解污水中有机物的性能， 因而可使污水得到净化。
有很强的生物吸附能力和氧化分解有机物的能力； 菌胶团对有机物的吸附和分解，为原生动物和微型后生动物提供了良 好的生存环境； 为原生动物、微型后生动物提供附着场所 ④具有指示作用。
第六章 环境污染物的生物净化方法
主要内容：介绍环境污染物（污水、大气污染和固废）的微生物处
理方法及其工艺流程
第一节 废水的好氧生物处理
第二节 废水的厌氧生物处理
第三节 特定微生物处理及组合工艺 第四节 废水的微生物脱氮除磷
第四节 固体废弃物的微生物处理
第五节 大气污染物的微生物处理
废水处理基本方法
2 活性污泥中丝状细菌与污泥膨胀
3 活性污泥中的真菌:由细小的腐生或寄生菌组成，具分解碳水化合物，
脂肪、蛋白质的功能，但丝状菌大量增殖会引发污泥膨胀。
4 活性污泥中的原生动物:肉足虫，鞭毛虫和纤毛虫3类、捕食游离细
菌。其出现的顺序反映了处理水质的好坏（这里的好坏是指有机物的去除），
最初是肉足虫，继之鞭毛虫和游泳型纤毛虫；当处理水质良好时出现固着型 纤毛虫，如钟虫、等枝虫、独缩虫、聚缩虫、盖纤虫等。
生物特性 具有一定的沉降性能 和生物活性。
活性污泥的特征与微生物 组成
细菌：以异养型原核生物(细 菌)为主，数量107～108个/ml， 自养菌数量略低。其优势菌种： 产碱杆菌属等，它是降解污染 物质的主体，具有分解有机物 的能力。
•真菌：由细小的腐生或寄生菌组成， 具分解碳水化合物，脂肪、蛋白质的 功能，但丝状菌大量增殖会引发污泥 膨胀。
生物膜的培育