第七章能源与环境生物技术.pptx
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能源与环保技术培训ppt与创新研讨
工业废水处理
采用生物、物理和化学方法对工业废水进行净化，减少污染物排 放，保护水资源。
工业废气治理
通过吸附、吸收、燃烧等方法对工业生产过程中产生的废气进行治 理，降低空气污染。
工业固体废物资源化利用
将工业固体废物进行分类、回收和再利用，减少对环境的压力。
环保技术在城市环境治理中的应用
城市垃圾分类与处理
布全球。
传统能源面临的挑战
资源枯竭
传统能源资源有限，长期开采和 使用导致资源逐渐枯竭。
环境污染
传统能源的开采、运输和使用过程 中产生大量的污染物和温室气体排 放，加剧了环境污染和气候变化问 题。
安全隐患 传统能源的开采和使用过程中存在 一定的安全风险，如矿难、油泄漏 等事故。
传统能源对环境的影响
发展垃圾分类、资源化利用和 无害化处理技术，减少环境污
染。
土壤修复技术
研发高效、环保的土壤修复方 法，治理土壤污染。
未来能源与环保技术发展展望
能源结构优化
实现化石能源向可再生能源的转型，提高能 源利用效率和安全性。
技术创新驱动
新能源与环保技术的不断创新和发展，将为 人类创造更美好的生活环境。
环保产业崛起
可持续发展
阐述能源与环保协调发展的必要性，实现经济、社会和环境的可持 续发展。
02
传统能源现状与挑战
传统能源消耗现状
全球能源消费持续增长
01
随着人口增长和经济发展，全球能源消费需求不断攀升。
石油、煤炭为主导
02
目前全球能源消费仍以石油、煤炭等传统能源为主，新能源占
比相对较小。
地区分布不均
03
传统能源资源主要集中在少数国家和地区，能源消费需求则遍
采用生物、物理和化学方法对工业废水进行净化，减少污染物排 放，保护水资源。
工业废气治理
通过吸附、吸收、燃烧等方法对工业生产过程中产生的废气进行治 理，降低空气污染。
工业固体废物资源化利用
将工业固体废物进行分类、回收和再利用，减少对环境的压力。
环保技术在城市环境治理中的应用
城市垃圾分类与处理
布全球。
传统能源面临的挑战
资源枯竭
传统能源资源有限，长期开采和 使用导致资源逐渐枯竭。
环境污染
传统能源的开采、运输和使用过程 中产生大量的污染物和温室气体排 放，加剧了环境污染和气候变化问 题。
安全隐患 传统能源的开采和使用过程中存在 一定的安全风险，如矿难、油泄漏 等事故。
传统能源对环境的影响
发展垃圾分类、资源化利用和 无害化处理技术，减少环境污
染。
土壤修复技术
研发高效、环保的土壤修复方 法，治理土壤污染。
未来能源与环保技术发展展望
能源结构优化
实现化石能源向可再生能源的转型，提高能 源利用效率和安全性。
技术创新驱动
新能源与环保技术的不断创新和发展，将为 人类创造更美好的生活环境。
环保产业崛起
可持续发展
阐述能源与环保协调发展的必要性，实现经济、社会和环境的可持 续发展。
02
传统能源现状与挑战
传统能源消耗现状
全球能源消费持续增长
01
随着人口增长和经济发展，全球能源消费需求不断攀升。
石油、煤炭为主导
02
目前全球能源消费仍以石油、煤炭等传统能源为主，新能源占
比相对较小。
地区分布不均
03
传统能源资源主要集中在少数国家和地区，能源消费需求则遍
生物技术与能源ppt课件
生物技术与能源
10.2 未来石油的替代物——乙醇
10.2.5 纤维素发酵生产乙醇 生产乙醇原材料化学降解技术 生产乙醇原材料酶解法降解技术 葡聚糖内切酶(ED)、 纤维二糖水解酶(CHB) β-葡萄糖酶(GL) 微生物混合发酵法
巴西种植甘蔗发展乙醇燃料
10.2.5 纤维素发酵生产乙醇
生物技术与能源
10.5.1.1 产氢的微生物
常见产氢的非光合微生物 厌氧菌： 巴氏梭菌、产气微球菌、雷氏丁酸杆菌、克 氏杆菌等。 兼性厌氧菌： 大肠杆菌、嗜水气单胞菌、软化芽胞杆菌、 多粘芽胞杆菌等。
生物技术与能源
10 生物技术与能源
10.5 未来新能源 10.5.1 氢能 10.5.1.1 产氢的微生物 生物质制氢技术 以生物质为原料利用热物理化学原理与技术制 氢，如生物质气化制氢，超临界转化制氢，高温 分解制氢；基于生物质的甲烷、甲醇、乙醇转化 制氢。 利用生物途径转换制氢,如微生物发酵、直接 生物光分解等。
麻风树(小桐子、青桐木 ）
生物技术与能源
10.3 植物“石油”
10.3.2 油料植物 常见产油的植物 向日葵、棕榈、椰子、花生、玉米、白菜、 香蕉、胡萝卜、棉籽、油菜子和巴巴苏坚 果 提高植物产油量的途径 增加脂肪酸合成底物来提高油脂合成水平。 增加油脂合成途径的关键酶的基因表达。
生物技术与能源
—甲烷
10.4.2 应用举例 我国是沼气生产最大量的国家，生产量高 达7×106生物气单位，相当于22×106吨煤 的能量。 印度也是一个生产沼气的大国。按印度现 有沼气的发展计划及规模，预测到2015年 前，可建立1千万～2千万个沼气池，到时 印度的燃料源很可能以沼气为主。
酵母菌
生物技术与能源
2023能源节约与生态环境保护管理标准培训pptx
制定相关法 律法规
加强监管力 度
推广绿色能 源
促进循环经 济发展
加强环境教 育
生态环境保护的实践案例
垃圾分类与资源回收：通过分类投放、分类收集、分类运输和分类处理，提高资源利 用率，减少环境污染
节能减排：推广节能型家电、绿色建筑、节能交通工具等，减少能源消耗和温室气体 排放
低碳生活：倡导节约用电、节约用水、节约用气等低碳生活方式，减少对环境的影响
加强能源管理：建立完善的能源管理体系，加强能源计量、统计和分析，及时发现和解决能源浪 费问题。
推广节能技术：推广先进的节能技术和设备，提高能源利用效率，减少能源消耗和环境污染。
能源节约的实践案例
家庭能源节约：通过合理使用电器、调整空调温度、使用节能灯具等方式，降低家庭能源消耗。
工业能源节约：采用先进的生产工艺和设备，提高能源利用效率，减少能源浪费。
未来能源与生态环境形势分析
能源转型与可持续发展 清洁能源与低碳经济 生态环境保护政策与法规 未来能源与生态环境挑战与机遇
未来能源管理与生态环境保护发展方向
能源转型与清洁能源发展：推动传统能源向清洁能源转变，提高可再生能源的利用比例，减少对环境的污染。
智能化与数字化技术应用：利用先进的信息技术，提高能源管理效率和生态环境保护水平，实现智能化、精细化管理。
交通能源节约：推广使用公共交通、步行和自行车等低碳出行方式，减少私家车使用，降低交通能 源消耗。
建筑能源节约：采用节能建筑设计、使用节能材料、实施建筑节能改造等方式，降低建筑能源消耗。
生态环境保护
生态环境现状与挑战
生态环境现状：全 球气候变化、环境 污染、生物多样性 丧失等
面临的挑战：资源 短缺、生态破坏、 环境污染治理难度 大等
生物技术与人类生活10--能源和环保幻灯片
3、植物“石油〞
〔1〕产“石油〞的灌木
主要是指橡胶树的近缘植 物，所含的汁液丰富且含有高比 例的碳氢化合物，经过适当加工， 可与汽油混合作为动力机的燃料。 如美洲、欧洲、前苏联和非洲均 有发现的牛奶树、三角大戟；美 国和日本的兰桉树；巴西的可比 巴乔木；菲律宾和马来西亚的银 合欢树等。根据专家推论，假设 全球的1/3沙漠和旱地都种上
3 、物城。市固垃体圾废的弃填埋物、处堆理肥和燃烧，矿渣的生物淋
溶处理等。 如果按照技术层次来分，那么可分为：
低层次 固体垃圾的生物处理 填埋技术及堆 肥法；
中层次 矿渣的生物淋溶处理 微生物冶金或 浸矿
〔可从贫矿、废矿、尾矿或火冶炉渣中提取出 贵重金属或稀有金属；防止或减少固体废物对 环境的污染。〕
乙醇作为燃料的优点：产能效率 高、燃烧期间不生成有毒的一氧化碳 和可通过微生物大量发酵等等。
从目前人类正在开发的许多产能 的技术和效益来看，乙醇很可能是未 来的石油替代物。
乙醇的三种生产方式：微生物发 酵、石油衍生物和化学合成。
微生物发酵生产乙醇：主要用淀粉、纤 维素、糖类、果蔬类和硫化废物等作 原料。
2、核酸探针和PCR技术
用病原微生物特有的DNA片段作成探针，通 过监测外界环境中有无对应互补的DNA片段存在， 即可检测出水等环境中有没有致病菌；如大肠杆 菌、志贺氏菌、沙门氏菌和乙肝病毒、爱滋病病 毒等。
PCR技术是对致病菌的特异性DNA片段在体 外进展百万倍扩增的一种非常快速和简便的新方 法，有极高的灵敏度和特异性，在被检测的病原 微生物极少时也能起作用，甚至100毫升水样中只 要有一个细菌也能被检测出来。它可以弥补DNA 探针分子直接杂交的缺乏，也可以直接用于土壤、 废物和污水等环境标本中的生物检测，包括那些 不能进展人工培养的病原微生物的检测。
生物技术与能源环境
9
2016/9/13
2016/9/13
10
利用乳酸杆菌属中的一些菌株发酵葡萄糖，生成 葡聚糖，利用肠膜状明串珠菌发酵生产葡聚糖。 把葡聚糖加入注水油田的水中，使油水之间的黏 度差降低，从而提高产量。 利用黄单胞菌属发酵生产杂多糖，在杂多糖加入 甲醛改性后，作为增黏剂与水混合注入井中，该 混合物有耐热特点，能进一步增强油、水之间的 溶解度，减少产生死油块现象。 利用产酸菌大量发酵含酸性的代谢产物（如柠檬 酸等），然后把这酸性物质加入到即将注入油田 的水中，提高注入水的酸度，从而减轻地层堵塞 现象，提高采收率。
2016/9/13
8
微生物三次采油
二次采油后，油层中仍有占原油田总油气量的30%40%，需要进行三次开采。 原理：利用分子生物学技术构建能产生大量CO2和甲 烷等气体的基因工程菌株，把这些菌体连同它们所需 的培养基一起注入到油层中，目的是让这些工程菌能 在油层中不仅产生气体增加井压，而且还能分泌高聚 物、糖脂等表面活性剂, 降低油层表面张力, 使原油从 岩石中、沙土中松开, 黏度减低, 从而提高采油量。 目的：进一步降低石油与水之间的粘度差，减轻由注 入的水不均匀推进所产生的死油块现象，让注入水在 渗透率不一致的油层中均匀推进，增加水驱的扫油面 积，从而提高油田的采油率，并能延长油井的寿命。
2016/9/13
22
广东中能酒精有限公司进行中试，并测算
了甘蔗经加工后生产乙醇的成本约为2873 元/吨，低于当时汽油成本（3400元/吨）， 而选用玉米和木薯的生产成本分别为5060 元/吨和4300元/吨。
2016/9/13
23
纤维素发酵生产乙醇
国内外许多生产乙醇的高活性菌株不能 利用纤维素为发酵底物，必须进行一系列酸、 碱处理，转化成微生物可利用的糖类，如蔗糖、 葡萄糖。 化学降解技术 酶解法降解技术 葡聚糖内切酶 纤维二糖水解酶 β-葡萄糖酶
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利用乳酸杆菌属中的一些菌株发酵葡萄糖，生成 葡聚糖，利用肠膜状明串珠菌发酵生产葡聚糖。 把葡聚糖加入注水油田的水中，使油水之间的黏 度差降低，从而提高产量。 利用黄单胞菌属发酵生产杂多糖，在杂多糖加入 甲醛改性后，作为增黏剂与水混合注入井中，该 混合物有耐热特点，能进一步增强油、水之间的 溶解度，减少产生死油块现象。 利用产酸菌大量发酵含酸性的代谢产物（如柠檬 酸等），然后把这酸性物质加入到即将注入油田 的水中，提高注入水的酸度，从而减轻地层堵塞 现象，提高采收率。
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微生物三次采油
二次采油后，油层中仍有占原油田总油气量的30%40%，需要进行三次开采。 原理：利用分子生物学技术构建能产生大量CO2和甲 烷等气体的基因工程菌株，把这些菌体连同它们所需 的培养基一起注入到油层中，目的是让这些工程菌能 在油层中不仅产生气体增加井压，而且还能分泌高聚 物、糖脂等表面活性剂, 降低油层表面张力, 使原油从 岩石中、沙土中松开, 黏度减低, 从而提高采油量。 目的：进一步降低石油与水之间的粘度差，减轻由注 入的水不均匀推进所产生的死油块现象，让注入水在 渗透率不一致的油层中均匀推进，增加水驱的扫油面 积，从而提高油田的采油率，并能延长油井的寿命。
2016/9/13
22
广东中能酒精有限公司进行中试，并测算
了甘蔗经加工后生产乙醇的成本约为2873 元/吨，低于当时汽油成本（3400元/吨）， 而选用玉米和木薯的生产成本分别为5060 元/吨和4300元/吨。
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纤维素发酵生产乙醇
国内外许多生产乙醇的高活性菌株不能 利用纤维素为发酵底物，必须进行一系列酸、 碱处理，转化成微生物可利用的糖类，如蔗糖、 葡萄糖。 化学降解技术 酶解法降解技术 葡聚糖内切酶 纤维二糖水解酶 β-葡萄糖酶
能源与环保技术与创新与提升培训ppt
智能电网技术
智能电网是未来能源网络的发展方向，通过技术创新，实现电网的智能化、自适应和分布 式管理，提高电网的效率和可靠性，降低能源损耗。
环保技术创新的意义
01
改善环境质量
通过技术创新，开发更高效、更环保的污染治理技术和设备，可以有效
降低各类污染物的排放，改善环境质量，保障人民的健康。
02 03
促进可持续发展
废弃物资源化利用
通过技术创新，实现废弃物的资源化利用，减少废弃物的 排放和对环境的污染。例如，开发高效的废弃物处理和回 收技术，将废弃物转化为有价值的资源。
CHAPTER
03
提升培训的必要性
培训对提升技能的作用
掌握新技能
通过培训，员工可以学习新的能源与 环保技术，提升自己在相关领域的技 能水平。
培训效果的评估与反馈
设计合理的评估指标 ，对学员的学习效果 进行全面评估。
对优秀学员进行表彰 和奖励，激发学员的 学习积极性和主动性 。
及时收集学员的反馈 意见，对培训内容和 方式进行持续改进。
CHAPTER
06
未来能源与环保技术的发展趋 势与展望
可再生能源的发展前景
太阳能
随着光伏技术的不断进步，太阳能发电的效率和经济性将进一步 提高，成为未来能源结构中的重要组成部分。
02
环保技术的不断创新和发展，将为环保产业提供更多可能性，
成为企业竞争的重要领域。
环保产业与其他产业的融合发展
03
环保产业将与新能源、新材料、信息技术等领域融合发展，形
成新的产业生态。
THANKS
感谢观看
建筑废弃物资源化利用
将建筑废弃物进行分类处理和资源化利用，减少建筑废弃物的排放和对环境的 污染。新型的建筑废弃物处理技术如破碎、分选、再生等，能够实现建筑废弃 物的减量化和资源化利用。
智能电网是未来能源网络的发展方向，通过技术创新，实现电网的智能化、自适应和分布 式管理，提高电网的效率和可靠性，降低能源损耗。
环保技术创新的意义
01
改善环境质量
通过技术创新，开发更高效、更环保的污染治理技术和设备，可以有效
降低各类污染物的排放，改善环境质量，保障人民的健康。
02 03
促进可持续发展
废弃物资源化利用
通过技术创新，实现废弃物的资源化利用，减少废弃物的 排放和对环境的污染。例如，开发高效的废弃物处理和回 收技术，将废弃物转化为有价值的资源。
CHAPTER
03
提升培训的必要性
培训对提升技能的作用
掌握新技能
通过培训，员工可以学习新的能源与 环保技术，提升自己在相关领域的技 能水平。
培训效果的评估与反馈
设计合理的评估指标 ，对学员的学习效果 进行全面评估。
对优秀学员进行表彰 和奖励，激发学员的 学习积极性和主动性 。
及时收集学员的反馈 意见，对培训内容和 方式进行持续改进。
CHAPTER
06
未来能源与环保技术的发展趋 势与展望
可再生能源的发展前景
太阳能
随着光伏技术的不断进步，太阳能发电的效率和经济性将进一步 提高，成为未来能源结构中的重要组成部分。
02
环保技术的不断创新和发展，将为环保产业提供更多可能性，
成为企业竞争的重要领域。
环保产业与其他产业的融合发展
03
环保产业将与新能源、新材料、信息技术等领域融合发展，形
成新的产业生态。
THANKS
感谢观看
建筑废弃物资源化利用
将建筑废弃物进行分类处理和资源化利用，减少建筑废弃物的排放和对环境的 污染。新型的建筑废弃物处理技术如破碎、分选、再生等，能够实现建筑废弃 物的减量化和资源化利用。
能源与环保技术培训ppt与创新研讨
核能安全与防护
确保核能设施的安全运行，防止核 事故的发生。
生物质能技术
生物质直接燃烧
将生物质直接燃烧产生热能，用 于供热和发电。
生物质气化
通过气化反应将生物质转化为可 燃气体，用于燃气发电和供热。
生物质液化
将生物质转化为液体燃料，如生 物柴油和生物乙醇等。
04 环保技术创新
空气净化技术
过滤技术
技术进步
随着科技的不断进步，新 能源技术日益成熟，成本 逐渐降低，为大规模开发 和利用提供了可能。
创新能源技术
03
太阳能技术
太阳能光伏发电
利用太阳能光子的能量， 通过光伏效应转化为直流 电的过程。
太阳能热利用
通过集热器吸收太阳辐射 能，用于供暖、制冷、热 水等领域。
光热发电
利用大规模的反射镜将太 阳光聚集到热接收器上， 产生高温高压蒸汽驱动发 电机发电。
垃圾处理与资源化技术
焚烧技术
垃圾分类与收集
将垃圾按照可回收物、有害垃圾 、湿垃圾和干垃圾进行分类收集 。
利用高温焚烧将垃圾转化为热量 和电能。
填埋技术
将垃圾填入地下，进行无害化处 理。
垃圾处理与资源化技术
堆肥技术
是指将垃圾转化为可再利用的资 源或减少其环境影响的技术。
将有机垃圾转化为肥料，用于农 业种植。
企业能源与环保管理经验分享
能效管理
介绍某企业在能效管理 方面的实践经验，包括 能源审计、节能改造、 能源监测等方面的措施 和成效。
环保合规管理
介绍某企业在环保合规 管理方面的实践经验， 包括环保法规遵守、排 污申报、环境监测等方 面的措施和要求。
绿色供应链管理
介绍某企业在绿色供应 链管理方面的实践经验 ，包括供应商筛选、绿 色采购、废弃物回收等 方面的措施和要求。
确保核能设施的安全运行，防止核 事故的发生。
生物质能技术
生物质直接燃烧
将生物质直接燃烧产生热能，用 于供热和发电。
生物质气化
通过气化反应将生物质转化为可 燃气体，用于燃气发电和供热。
生物质液化
将生物质转化为液体燃料，如生 物柴油和生物乙醇等。
04 环保技术创新
空气净化技术
过滤技术
技术进步
随着科技的不断进步，新 能源技术日益成熟，成本 逐渐降低，为大规模开发 和利用提供了可能。
创新能源技术
03
太阳能技术
太阳能光伏发电
利用太阳能光子的能量， 通过光伏效应转化为直流 电的过程。
太阳能热利用
通过集热器吸收太阳辐射 能，用于供暖、制冷、热 水等领域。
光热发电
利用大规模的反射镜将太 阳光聚集到热接收器上， 产生高温高压蒸汽驱动发 电机发电。
垃圾处理与资源化技术
焚烧技术
垃圾分类与收集
将垃圾按照可回收物、有害垃圾 、湿垃圾和干垃圾进行分类收集 。
利用高温焚烧将垃圾转化为热量 和电能。
填埋技术
将垃圾填入地下，进行无害化处 理。
垃圾处理与资源化技术
堆肥技术
是指将垃圾转化为可再利用的资 源或减少其环境影响的技术。
将有机垃圾转化为肥料，用于农 业种植。
企业能源与环保管理经验分享
能效管理
介绍某企业在能效管理 方面的实践经验，包括 能源审计、节能改造、 能源监测等方面的措施 和成效。
环保合规管理
介绍某企业在环保合规 管理方面的实践经验， 包括环保法规遵守、排 污申报、环境监测等方 面的措施和要求。
绿色供应链管理
介绍某企业在绿色供应 链管理方面的实践经验 ，包括供应商筛选、绿 色采购、废弃物回收等 方面的措施和要求。
第七章能源与环境生物技术
•微生物浸铜中最重要的两种硫杆菌：
•氧化亚铁硫杆菌
•铁氧化酶和硫氧化 酶 •氧化硫硫杆菌
•极端嗜酸菌
•只有硫氧化酶，不能氧化铁
。
第七章能源与环境生物技术
•黄铜矿中细菌浸铜的过程
：
•细菌
•2CuFeS2+8.5O2+H2SO4
••二硫化亚铁铜
2CuSO4+Fe2(SO4)3+H2O
•细菌把S氧化成H2SO4，把Fe2+氧化成Fe3+ ，后者是一种强氧化剂，在硫酸溶液中， Fe3+ 把铜矿中不溶的铜的硫化物氧化为易溶 的硫酸铜。
•通过“种植能源”获得的最普遍的燃 料当属生物乙醇 。 •C6H12O6•微生物 2CH3CH2OH+2CO2
第七章能源与环境生物技术
•乙醇作为燃料的益 处 •①产能效率高； •②在燃烧期间不生成有毒的污染物质； •③可通过微生物大量发酵生产，成本相对低 。
第七章能源与环境生物技术
•乙醇燃料的发展状 况 •巴西 •主要利用甘蔗为原料生产乙醇，是世界 上最大的燃料乙醇生产和消费国 。 •美国 •主要以玉米为原料生产燃料乙醇 。
•沼气发酵微生物的种类
•发酵性细菌
•产氢产乙酸菌 •使复杂有机物形成各种有机 •耗氢产乙酸菌 酸
•食氢产甲烷菌
•使各种有机酸转化成甲
•食乙酸产甲烷菌
烷
第七章能源与环境生物技术
•沼气发酵过 程
•第一个阶段：液化 •第二个阶段：产酸 •第三个阶段：产甲烷
第七章能源与环境生物技术
•沼气 •甲烷
•二氧化 碳
•5日生化需氧量
•5-day Biochemical OxygenDemand,5-day BOD
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20
7.4 沉默的矿藏
铜（copper） ——“红色的金子”
微生物浸铜中最重要的两种硫杆菌：
氧化亚铁硫杆菌
铁氧化酶和硫氧化酶
极端嗜酸菌
氧化硫硫杆菌 只有硫氧化酶，不能氧化细菌
2CuFeS2+8.5O2+H2SO4
二硫化亚铁铜
2CuSO4+Fe2(SO4)3+H2O
印度籍生物技术学家查克拉巴提培育出 了石油分解细菌——能够降解辛烷、樟 脑、二甲苯和萘 。人们称之为查克拉巴 提的“吃油鬼”。
查克拉巴提 现为芝加哥伊利 诺伊州大学教授
38
查克拉巴提的“吃油鬼”
39
植物修复的机理：
通过特殊类型植物的吸收、富集或降解作 用来降低或去除污染环境中的污染物。
活性污泥法（activated sludge）
活性污泥：具有生命活力的多种微生物类 群组成的颗粒状絮绒物。 好氧微生物是活性污泥中的主体生物， 包括细菌、酵母菌、放线菌、霉菌以及 原生动物和后生动物等，它们共同构成 一个平衡的生态系统。
26
去除污染物的基本原理： 活性污泥颗粒有较大的比表面积，与废水 充分接触混合后，其表面的黏液层能迅速 吸附大量的有机或无机污染物，在微生物 酶的作用下，进行分解或合成代谢活动， 实现了物质的转化，从而使废水或污水得 以净化。
27
间歇式活性污泥法 SBR法——Sequencing Batch Reactor 一个SBR过程包括进水、曝气、沉淀、 排水、静置5个步骤。
28
SBR内一个运行周期的操作过程
29
SBR法的优点：
☞占地面积小，建设成本低； ☞反应动力大； ☞不出现污泥膨胀现象； ☞运行方式灵活，脱氮除磷效果好。
24
7.5 污水处理
5日生化需氧量
5-day Biochemical OxygenDemand,5-day BOD
生物学意义：5天内微生物完全降解水样 中的有机污染物所需要的溶解氧量。 人口当量（population equivalent,PE） ： 5-day BOD值平均为60g
25
污水处理的方法：物理法、化学法和生物法
7
我国已成为世界第三大燃料乙醇的生 产和消费国，目前我国主要以玉米为 原料生产燃料乙醇 。 甜高粱将成为乙醇生产的主力军 ！
8
我国大力推广使用车用乙醇汽油，汽 油中乙醇加入量的体积分数为10% 。
乙醇汽油 ——“绿色能源”！
9
乙醇代替石油所面临的困难
① 需要政府部门投入可观资金及保持乙醇大 规模产业化生产 ② 以粮食为原料大规模生产乙醇将受到限制 ③ 利用纤维素作为原料生产乙醇的工艺还很 不成熟
细菌把S氧化成H2SO4，把Fe2+氧化成Fe3+， 后者是一种强氧化剂，在硫酸溶液中， Fe3+ 把铜矿中不溶的铜的硫化物氧化为易溶的硫 酸铜。
22
23
环境生物技术：直接或间接利用生物体
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，并将有 机污染物资源化的工程技术。
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
第七章 能源与环境生物技术
1
7.1 重获新生的枯油井
利用微生物二次采油 基本方式：利用微生物在油层中发酵产生 的大量酸性物质及H2、CO2、CH4等气体 ，降低原油的黏度，使原油能从岩层缝隙 中流出而聚集，便于开采。
如，磺弧菌属和梭状芽孢杆菌属
2
利用微生物三次采油
基本方式：利用基因工程技术构建工程菌 株。这些工程菌在油层中不仅能产生CO2 等气体增加井压，而且还能分泌高聚物、 糖脂等表面活性剂，降低油层表面张力， 使原油从岩石缝中、沙土中松开，从而提 高采油量。
加入N、P等生长必需的营养物质后， 会促使这些微生物加快生长，相应地 促进了污染物的降解。
33
34
35
36
石油污染的生物修复 通常有2种方法： A. 通过增加营养物质以促使土著微生物的 生长。 B. 通过生物反应器培养有益微生物，然后 再将这些微生物混合类群接种到污染地进行 生长繁殖。
37
构建基因工程菌以清除石油污染物
使各种有机酸转化成甲烷 食乙酸产甲烷菌
16
沼气发酵过程 第一个阶段：液化 第二个阶段：产酸 第三个阶段：产甲烷
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沼气 甲烷
二氧化碳
乙酸
水 氢气
乙醇 氨基酸、糖、甘油、脂肪
细菌 水解
生物质
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沼气发酵池示意图
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发展沼气的意义 ①沼气具有较高的燃料效益 ②沼气肥具有较高的肥料效益 ③发展沼气具有较好的环境效益
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7.3 可再生能源——沼气
沼气（biogas）：由有机物质在适宜的
温度、湿度、酸碱度和厌氧的情况下，经 过微生物发酵分解作用产生的一种可燃烧 气体 。
主要成分 ： CH4—60-70%， CO2—28-40%， 此外还有少量的N2、H2S和CO等气体
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沼气发酵微生物的种类
发酵性细菌 产氢产乙酸菌 使复杂有机物形成各种有机酸 耗氢产乙酸菌 食氢产甲烷菌
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第二种“种植能源”——生物柴油
油楠 一棵油楠一年可产 50Kg “柴油”
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麻风树
1公斤麻风果可榨取约0.3公斤柴油
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利用油菜籽油为原料生产生物柴油 1吨菜籽油 ＋ 0.1吨乙醇
5℃ NaOH
1吨甲脂 ＋ 0.1吨甘油
与柴油相似，被称为生物柴油
13
中国农科院培育的“中油—0361”高蓄能油菜新品系种 籽含油量高达54.72%
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7.6 环境污染的生物修复 生物修复：利用生物特别是微生物的代
谢活动来减少或清除污染环境中的化学 污染物的过程。
微生物修复 生物修复
植物修复
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微生物修复的基本原理：
调节污染地的环境条件以促使原有微生物 或后接种微生物的降解作用迅速进行。
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石油污染的生物修复 通常有2种方法： A. 通过增加营养物质以促使土著微生物的 生长。
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7.2 生长在田里的燃料作物
通过“种植能源”获得的最普遍的燃 料当属生物乙醇 。 C6H12O6 微生物 2CH3CH2OH+2CO2
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乙醇作为燃料的益处 ①产能效率高； ②在燃烧期间不生成有毒的污染物质； ③可通过微生物大量发酵生产，成本相对低。
6
乙醇燃料的发展状况 巴西 主要利用甘蔗为原料生产乙醇，是世界上 最大的燃料乙醇生产和消费国 。 美国 主要以玉米为原料生产燃料乙醇 。
7.4 沉默的矿藏
铜（copper） ——“红色的金子”
微生物浸铜中最重要的两种硫杆菌：
氧化亚铁硫杆菌
铁氧化酶和硫氧化酶
极端嗜酸菌
氧化硫硫杆菌 只有硫氧化酶，不能氧化细菌
2CuFeS2+8.5O2+H2SO4
二硫化亚铁铜
2CuSO4+Fe2(SO4)3+H2O
印度籍生物技术学家查克拉巴提培育出 了石油分解细菌——能够降解辛烷、樟 脑、二甲苯和萘 。人们称之为查克拉巴 提的“吃油鬼”。
查克拉巴提 现为芝加哥伊利 诺伊州大学教授
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查克拉巴提的“吃油鬼”
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植物修复的机理：
通过特殊类型植物的吸收、富集或降解作 用来降低或去除污染环境中的污染物。
活性污泥法（activated sludge）
活性污泥：具有生命活力的多种微生物类 群组成的颗粒状絮绒物。 好氧微生物是活性污泥中的主体生物， 包括细菌、酵母菌、放线菌、霉菌以及 原生动物和后生动物等，它们共同构成 一个平衡的生态系统。
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去除污染物的基本原理： 活性污泥颗粒有较大的比表面积，与废水 充分接触混合后，其表面的黏液层能迅速 吸附大量的有机或无机污染物，在微生物 酶的作用下，进行分解或合成代谢活动， 实现了物质的转化，从而使废水或污水得 以净化。
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间歇式活性污泥法 SBR法——Sequencing Batch Reactor 一个SBR过程包括进水、曝气、沉淀、 排水、静置5个步骤。
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SBR内一个运行周期的操作过程
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SBR法的优点：
☞占地面积小，建设成本低； ☞反应动力大； ☞不出现污泥膨胀现象； ☞运行方式灵活，脱氮除磷效果好。
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7.5 污水处理
5日生化需氧量
5-day Biochemical OxygenDemand,5-day BOD
生物学意义：5天内微生物完全降解水样 中的有机污染物所需要的溶解氧量。 人口当量（population equivalent,PE） ： 5-day BOD值平均为60g
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污水处理的方法：物理法、化学法和生物法
7
我国已成为世界第三大燃料乙醇的生 产和消费国，目前我国主要以玉米为 原料生产燃料乙醇 。 甜高粱将成为乙醇生产的主力军 ！
8
我国大力推广使用车用乙醇汽油，汽 油中乙醇加入量的体积分数为10% 。
乙醇汽油 ——“绿色能源”！
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乙醇代替石油所面临的困难
① 需要政府部门投入可观资金及保持乙醇大 规模产业化生产 ② 以粮食为原料大规模生产乙醇将受到限制 ③ 利用纤维素作为原料生产乙醇的工艺还很 不成熟
细菌把S氧化成H2SO4，把Fe2+氧化成Fe3+， 后者是一种强氧化剂，在硫酸溶液中， Fe3+ 把铜矿中不溶的铜的硫化物氧化为易溶的硫 酸铜。
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环境生物技术：直接或间接利用生物体
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，并将有 机污染物资源化的工程技术。
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
第七章 能源与环境生物技术
1
7.1 重获新生的枯油井
利用微生物二次采油 基本方式：利用微生物在油层中发酵产生 的大量酸性物质及H2、CO2、CH4等气体 ，降低原油的黏度，使原油能从岩层缝隙 中流出而聚集，便于开采。
如，磺弧菌属和梭状芽孢杆菌属
2
利用微生物三次采油
基本方式：利用基因工程技术构建工程菌 株。这些工程菌在油层中不仅能产生CO2 等气体增加井压，而且还能分泌高聚物、 糖脂等表面活性剂，降低油层表面张力， 使原油从岩石缝中、沙土中松开，从而提 高采油量。
加入N、P等生长必需的营养物质后， 会促使这些微生物加快生长，相应地 促进了污染物的降解。
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石油污染的生物修复 通常有2种方法： A. 通过增加营养物质以促使土著微生物的 生长。 B. 通过生物反应器培养有益微生物，然后 再将这些微生物混合类群接种到污染地进行 生长繁殖。
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构建基因工程菌以清除石油污染物
使各种有机酸转化成甲烷 食乙酸产甲烷菌
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沼气发酵过程 第一个阶段：液化 第二个阶段：产酸 第三个阶段：产甲烷
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沼气 甲烷
二氧化碳
乙酸
水 氢气
乙醇 氨基酸、糖、甘油、脂肪
细菌 水解
生物质
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沼气发酵池示意图
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发展沼气的意义 ①沼气具有较高的燃料效益 ②沼气肥具有较高的肥料效益 ③发展沼气具有较好的环境效益
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7.3 可再生能源——沼气
沼气（biogas）：由有机物质在适宜的
温度、湿度、酸碱度和厌氧的情况下，经 过微生物发酵分解作用产生的一种可燃烧 气体 。
主要成分 ： CH4—60-70%， CO2—28-40%， 此外还有少量的N2、H2S和CO等气体
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沼气发酵微生物的种类
发酵性细菌 产氢产乙酸菌 使复杂有机物形成各种有机酸 耗氢产乙酸菌 食氢产甲烷菌
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第二种“种植能源”——生物柴油
油楠 一棵油楠一年可产 50Kg “柴油”
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麻风树
1公斤麻风果可榨取约0.3公斤柴油
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利用油菜籽油为原料生产生物柴油 1吨菜籽油 ＋ 0.1吨乙醇
5℃ NaOH
1吨甲脂 ＋ 0.1吨甘油
与柴油相似，被称为生物柴油
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中国农科院培育的“中油—0361”高蓄能油菜新品系种 籽含油量高达54.72%
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7.6 环境污染的生物修复 生物修复：利用生物特别是微生物的代
谢活动来减少或清除污染环境中的化学 污染物的过程。
微生物修复 生物修复
植物修复
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微生物修复的基本原理：
调节污染地的环境条件以促使原有微生物 或后接种微生物的降解作用迅速进行。
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石油污染的生物修复 通常有2种方法： A. 通过增加营养物质以促使土著微生物的 生长。
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7.2 生长在田里的燃料作物
通过“种植能源”获得的最普遍的燃 料当属生物乙醇 。 C6H12O6 微生物 2CH3CH2OH+2CO2
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乙醇作为燃料的益处 ①产能效率高； ②在燃烧期间不生成有毒的污染物质； ③可通过微生物大量发酵生产，成本相对低。
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乙醇燃料的发展状况 巴西 主要利用甘蔗为原料生产乙醇，是世界上 最大的燃料乙醇生产和消费国 。 美国 主要以玉米为原料生产燃料乙醇 。