現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理

1、第七章 現(xiàn)代(xindi)生物技術(shù)與環(huán)境污染治理現(xiàn)代生物技術(shù)概況基因工程與環(huán)境污染治理(zhl)細(xì)胞工程與環(huán)境污染治理酶學(xué)工程與環(huán)境污染治理發(fā)酵工程與環(huán)境污染治理生態(tài)工程與污水處理系統(tǒng)共六十一頁(yè)第一節(jié) 現(xiàn)代(xindi)生物技術(shù)的概述共六十一頁(yè)7.1.1、現(xiàn)代(xindi)生物技術(shù)概述一、生物技術(shù)(jsh) 生物技術(shù)（Biotechnology）是指利用生物有機(jī)體或組成部分發(fā)展新產(chǎn)品或新工藝的一種技術(shù)體系?；蚬こ蹋汉怂岬姆蛛x、提取、體外剪切、拼接重組以及擴(kuò)增與表達(dá)等技術(shù)。細(xì)胞工程：細(xì)胞的離體培養(yǎng)、繁殖、再生、融合，細(xì)胞核、質(zhì)、器的移植改建。酶工程：利用酶的特異催化功能，借助固定化，生物反應(yīng)器

2、等新技術(shù)生產(chǎn)特定產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)酵工程：為微生物提供最適宜的發(fā)酵條件，生產(chǎn)特定產(chǎn)品的技術(shù)生物技術(shù)共六十一頁(yè)生物技術(shù)的依據(jù)和出發(fā)點(diǎn)：生物在生長(zhǎng)、發(fā)育(fy)與繁殖過(guò)程中進(jìn)行物質(zhì)合成、降解和轉(zhuǎn)化的能力。生物技術(shù)的核心基礎(chǔ)是基因工程和細(xì)胞工程。優(yōu)越性：不可取代快速、精確低耗、高效副產(chǎn)物、副作用小安全性好 共六十一頁(yè)二、現(xiàn)代(xindi)生物技術(shù)的發(fā)展 目前發(fā)達(dá)國(guó)家中經(jīng)營(yíng)石油，化工，醫(yī)藥，釀造和種子等產(chǎn)業(yè)的公司無(wú)一例外地都競(jìng)相開(kāi)展生物技術(shù)的研究和發(fā)展生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)。 我國(guó)生物技術(shù)目前發(fā)展的重點(diǎn)：為進(jìn)一步發(fā)展農(nóng)業(yè)培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和抗逆的動(dòng)植物新品種：為防治嚴(yán)重疾病研制新型(xnxng)疫苗和藥物：為醫(yī)藥、食品化工

3、和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)開(kāi)辟新途徑開(kāi)發(fā)蛋白質(zhì)工程技術(shù)。共六十一頁(yè)7.1.2、現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境科學(xué)(kxu)中的應(yīng)用前景 環(huán)境生物技術(shù) 就是應(yīng)用于認(rèn)識(shí)和解決環(huán)境問(wèn)題過(guò)程的生物技術(shù)體系、包括對(duì)環(huán)境污染效應(yīng)的認(rèn)識(shí)、環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)和環(huán)境污染的生物處理技術(shù)等。生物技術(shù)最早應(yīng)用于環(huán)境污染治理的是利用農(nóng)業(yè)廢物漚制堆肥(dufi)。廢水生物處理主要方法活性污泥法已經(jīng)過(guò)80余年的歷程。共六十一頁(yè)第二節(jié) 基因工程(jyn gngchng)與環(huán)境污染生物治理共六十一頁(yè)7.2.1、基因工程(jyn gngchng)分子生物學(xué)基礎(chǔ)遺傳物質(zhì)分子脫氧核糖核酸DNADNA是由大量的脫氧核糖核苷酸組成的生物大分子。可變部分是其堿基序列(xl

4、i)，嘌呤和嘧啶堿基攜帶遺傳信息,糖和磷酸基則起結(jié)構(gòu)作用。（四種堿基：腺嘌呤A、鳥(niǎo)嘌呤G、胸腺嘧啶T、胞嘧啶C）基因基因是DNA分子上的一個(gè)特定的片段，不同基因的遺傳信息有各自片段的堿基排列順序所決定?；蛲ㄟ^(guò)轉(zhuǎn)錄出的信息是核糖核酸指導(dǎo)mRNA合成特定的蛋白質(zhì)，使基因的以表達(dá)，完成特定的生命活動(dòng)。共六十一頁(yè)7.2.2、基因工程(jyn gngchng)的基本過(guò)程 一、基因工程的工具酶 要進(jìn)行基因片段的剪切和拼接，首先需要能在特定位置上切割DNA分子的限制性內(nèi)切酶核能將DNA片段連接在一起的DNA連接酶。 每種限制酶只能識(shí)別特定的核苷酸序列，并在其中特定的切點(diǎn)(qidin)上切割DNA分子，把兩

5、種來(lái)源不同的DNA用同一種限制酶來(lái)切，然后讓兩者的末端粘起來(lái)，在用DNA連接酶將其連接起來(lái)，就可以組成重組DNA分子共六十一頁(yè)二、基因工程載體要將一個(gè)外源的基因送入受體細(xì)胞，需要有運(yùn)輸工具，這就是載體。常用載體有：質(zhì)粒，噬菌體，動(dòng)植物病毒。質(zhì)粒是基因工程最常用的載體，首先由于其上有某一限制(xinzh)酶的單一切點(diǎn)，用同種酶切斷的外源DNA片段插入該質(zhì)粒的切口，就組成了重組DNA分子。其次由于質(zhì)粒上有選擇性標(biāo)記，可以根據(jù)受體細(xì)胞是否具有該種標(biāo)記來(lái)判斷受體細(xì)胞是否獲得了該重組質(zhì)粒。因此質(zhì)粒在基因工程中得以廣泛應(yīng)用。共六十一頁(yè)三、目的基因的分離1、從基因組直接分離目的基因常用鳥(niǎo)槍法，用限制酶將某種

6、生物的DNA切成片段并分別加入載體，對(duì)受體細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)化，讓外源DNA所有的片段都在宿主細(xì)胞中大量擴(kuò)增，在篩選出有目的基因的轉(zhuǎn)化細(xì)胞。該法有一定的盲目性，工作量大。2、酶促合成法將真核細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄的全部(qunb)RNA提取出來(lái)，在體外經(jīng)反轉(zhuǎn)錄酶的作用，生成與mRNA互補(bǔ)的DNA，即cDNA，再將cDNA酶切后載入載體，建立cDNA文庫(kù)，篩選出目的基因?；?qū)σ阎塑账犴樞虻哪康幕?，通過(guò)聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）技術(shù)直接合成。共六十一頁(yè)四、目的基因與載體的重組工藝用同一種限制酶切割含有目的基因的外源DNA和載DNA,產(chǎn)生相同的粘性末端，在DNA連接酶的作用下，形成完整(wnzhng)的重組DNA分子

7、。五、將目的基因?qū)胧荏w在體外完成的DNA的重組后，一般將重組的DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞讓目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)?；蚬こ讨谐Ｓ玫氖荏w細(xì)胞是大腸桿菌、枯草桿菌、酵母菌和動(dòng)植物細(xì)胞。共六十一頁(yè)六、對(duì)目的基因的篩選和檢測(cè)將目的基因在入載體，導(dǎo)入受體細(xì)胞后，必須對(duì)目的基因進(jìn)行檢測(cè)，確認(rèn)細(xì)胞中以攝入重組的DNA分子。檢測(cè)方法一般有遺傳學(xué)方法、原位雜交法和免疫學(xué)方法。七、目的基因在受體細(xì)胞中的表達(dá)目的基因在受體細(xì)胞中的表達(dá)，受到許多因素的表達(dá)。目的基因的閱讀框架必須與載體DNA的啟示密碼相吻合。要有適當(dāng)?shù)膯?dòng)子保證目的基因的正確轉(zhuǎn)錄。基因的蛋白產(chǎn)物有時(shí)還需要經(jīng)過(guò)修飾和加工才能(cinng)成為有活性的功

8、能蛋白。共六十一頁(yè)7.2.3基因工程在環(huán)境生物(shngw)處理中的應(yīng)用應(yīng)用基因工程菌處理污染物的主要優(yōu)勢(shì)：集中與創(chuàng)造(chungzo)與目的基因，提供綜合性代謝新污染的通路和雜種細(xì)胞。提高代謝通路結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)，針對(duì)新的污染物，改變表達(dá)的調(diào)節(jié)方式?？刂平到馔緩降南拗菩圆襟E，提高分解代謝酶的合成或其他生化反應(yīng)過(guò)程效率防止有毒中污染物的產(chǎn)生，防止非需要產(chǎn)品的出現(xiàn)，用確定的基因?qū)崿F(xiàn)最初的目的。共六十一頁(yè)主要(zhyo)應(yīng)用：降解鹵代芳烴的基因工程菌分解尼龍寡聚物的基因工程菌分解多糖的基因工程菌抗金屬基因工程菌除草劑降解基因工程菌殺蟲劑降解基因工程菌共六十一頁(yè)第三節(jié) 細(xì)胞工程與環(huán)境污染生物(shng

9、w)處理共六十一頁(yè)7.3.1 細(xì)胞工程概述(i sh)細(xì)胞工程細(xì)胞工程是利用細(xì)胞學(xué)技術(shù)，有計(jì)劃地改造細(xì)胞遺傳結(jié)構(gòu)，從而培育出人們所需要的生物品種或具有(jyu)某些新性狀的細(xì)胞群體。細(xì)胞工程的內(nèi)容細(xì)胞培養(yǎng)：即使細(xì)胞在繼續(xù)體外生長(zhǎng)和繁殖。細(xì)胞融合：在一定條件下，將兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞融合為一個(gè)細(xì)胞的過(guò)程，又稱細(xì)胞雜交。共六十一頁(yè)細(xì)胞重組：在體外條件下，運(yùn)用試驗(yàn)技術(shù)從活細(xì)胞中分離出各種細(xì)胞的結(jié)構(gòu)或組件，再根據(jù)需要把它們?cè)诓煌募?xì)胞之間重新進(jìn)行裝配，成為具有生物活性的細(xì)胞。遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移(zhuny)：基因在細(xì)胞水平上的轉(zhuǎn)移。共六十一頁(yè)7.3.2 細(xì)胞融合構(gòu)建(u jin)環(huán)境工程菌一、原生質(zhì)體的制備與融合

10、方法1.概念：原生質(zhì)體（Protoplast）細(xì)胞質(zhì)壁分離后去掉細(xì)胞壁所余下的那部分結(jié)構(gòu)稱為原生質(zhì)體。原生質(zhì)體具有原有細(xì)胞全部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與生理性能，但無(wú)細(xì)胞壁，細(xì)胞呈球形，對(duì)滲透壓敏感，對(duì)外界理化因子(ynz)比較敏感。共六十一頁(yè)在外界理化融合因子的誘導(dǎo)下，不同物種間的原生質(zhì)體的質(zhì)膜相互融合雜交，并在適當(dāng)?shù)臈l件下，融合的原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁并恢復(fù)原來(lái)(yunli)完整的細(xì)胞形態(tài)與群落形態(tài)，構(gòu)成具有多種遺傳性狀的新物種。故可利用原生質(zhì)體融合來(lái)構(gòu)建新物種。2.原生質(zhì)體融合方法親本的選擇：選擇兩種合適于充足的親本菌株，選定適宜的遺傳標(biāo)記。共六十一頁(yè)原生質(zhì)體的制備：選用合適的酶系，在等滲溶液中溶解細(xì)胞

11、壁。原生質(zhì)體的再生：酶解后得到的原生質(zhì)體能夠在等滲的培養(yǎng)基中重建細(xì)胞壁，恢復(fù)細(xì)胞完整(wnzhng)形態(tài)，并能生長(zhǎng)、分裂的過(guò)程稱為再生。原生質(zhì)體的融合與融合子的檢出：化學(xué)誘導(dǎo)法：在得到兩親本原生質(zhì)體后，等量混合兩親本的原生質(zhì)體，加入適量的PEG（聚乙二醇）和鈣離子溶液，保溫后，洗去多余的PEG，在選擇培養(yǎng)基上篩選出融合子。電融合法：借助電場(chǎng)的作用，引發(fā)細(xì)胞融合。共六十一頁(yè)二、原生質(zhì)體融合來(lái)構(gòu)建(u jin)環(huán)境工程菌原生質(zhì)體融合構(gòu)建苯環(huán)化合物降解菌原生質(zhì)體融合構(gòu)建纖維素降解菌聚已二醇誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合制備(zhbi)細(xì)菌殺蟲劑電融合誘導(dǎo)選育利用木糖和纖維二糖產(chǎn)乙醇的菌株。共六十一頁(yè)第四節(jié) 酶學(xué)工

12、程(gngchng)與環(huán)境污染生物治理共六十一頁(yè)7.4.1 酶學(xué)工程基本概念與研究(ynji)現(xiàn)狀酶工程（Enzymatic Engineering）指利用生物有機(jī)體內(nèi)酶所具有的特異催化功能，借助固定化生物反應(yīng)器和生物傳感器等技術(shù)、裝置，高效優(yōu)質(zhì)地生產(chǎn)特定產(chǎn)品的技術(shù)。目前酶工程主要研究酶的生產(chǎn)、純化(chn hu)和固定化技術(shù)以及在環(huán)境污染治理、工業(yè)、醫(yī)藥、衛(wèi)生和理論探索等方面的應(yīng)用。共六十一頁(yè)7.4.2 固定化酶一、固定化酶及其特點(diǎn)固定化酶（Immobilized Enzyme）又稱水不溶酶，是通過(guò)物理吸附(xf)法或化學(xué)鍵合法將水溶性酶和固態(tài)的不溶性載體相結(jié)合，使酶變成不溶于水但仍保持催化

13、活性的衍生物。固定化酶的特點(diǎn)：比較穩(wěn)定，可長(zhǎng)時(shí)間保持酶的活性；可回收、再生、重復(fù)使用，適合于連續(xù)化、自動(dòng)化和管道化工藝；共六十一頁(yè)可制成酶布、酶片、酶柱等多種形式。二、酶的分離提純根據(jù)需要篩選產(chǎn)酶量高并已于培養(yǎng)和分離提取的優(yōu)良菌株。按照微生物生長(zhǎng)和生產(chǎn)的最適條件進(jìn)行培養(yǎng)，即發(fā)酵過(guò)程。用鹽析、等電電沉淀等方法對(duì)發(fā)酵液提純。將酶制品濃縮、結(jié)晶(jijng)，并在低溫下保存。共六十一頁(yè)三、酶固定化方法載體結(jié)合法包括共價(jià)結(jié)合法、離子結(jié)合法、物理吸附法、生物特異(ty)結(jié)合法四種。常用載體有：活性炭、多孔玻珠、高嶺土、氧化鋁等交聯(lián)法利用戊二醛等交聯(lián)劑使酶與酶發(fā)生交聯(lián)而進(jìn)行固定。共六十一頁(yè)包埋法將酶包裹在

14、凝膠格子或由半透明膜組成的膠囊中。逆膠束酶法逆膠束指表面活性劑等兩性分子(fnz)在有機(jī)溶劑中自發(fā)形成的聚集體。逆膠束酶法指將酶以逆膠束的形式固定。復(fù)合法共六十一頁(yè)四、可逆可溶性固定化酶酶在可溶狀態(tài)下反應(yīng)，反應(yīng)后經(jīng)簡(jiǎn)單操作可沉淀，回收利用。通過(guò)改變pH、溫度等理化參數(shù)(cnsh)，或由金屬離子的添加、去除等方法可獲得可溶、不溶兩種狀態(tài)的天然及合成高分子物質(zhì)，將酶共價(jià)鍵合于這些物質(zhì)中即可產(chǎn)生可逆可溶性固定化酶。共六十一頁(yè)五、固定化酶反應(yīng)器批量反應(yīng)器裝備簡(jiǎn)單、不能進(jìn)行連續(xù)(linx)反應(yīng)。連續(xù)反應(yīng)器能進(jìn)行連續(xù)進(jìn)、出廢水，效率高。共六十一頁(yè)7.4.3 固定化細(xì)胞(xbo)一、固定化細(xì)胞的特點(diǎn)固定化細(xì)

15、胞比游離細(xì)胞穩(wěn)定性高，催化效率高于離體酶；比固定化酶操作簡(jiǎn)便，成本(chngbn)低廉；能完成多步酶反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)無(wú)需補(bǔ)加輔助因子；但固定化細(xì)胞內(nèi)含有龐大而復(fù)雜的酶系，其中有些酶是不需要的，甚至對(duì)反應(yīng)是有害的，這是其不足之處。共六十一頁(yè)二、細(xì)胞的固定化方法自溶酶滅菌法：使細(xì)胞自溶酶失活，細(xì)胞及可重復(fù)使用。往往使細(xì)胞中其它酶系和自溶酶一起失活而不能廣泛應(yīng)用。絮凝吸附法：加入絮凝劑，被絮凝后的細(xì)胞再經(jīng)冷凍或干燥處理后，可提高酶活性的穩(wěn)定性和改善(gishn)細(xì)胞壁的機(jī)械性能，是固定化細(xì)胞可以反復(fù)使用。共六十一頁(yè)固定化技術(shù)處理廢水的優(yōu)點(diǎn)處理效能高，成本低，穩(wěn)定性高；可通過(guò)再培養(yǎng)恢復(fù)酶的相對(duì)活力。固定化

16、技術(shù)處理廢水目前存在的問(wèn)題載體成本較高；固定化材料(cilio)對(duì)傳質(zhì)過(guò)程有阻礙，使酶活性大多低于游離細(xì)胞。三、固定化技術(shù)(jsh)處理廢水共六十一頁(yè)工程實(shí)例用海藻酸鈣包埋固定熱帶(rdi)假絲酵母菌處理含酚廢水運(yùn)用多孔陶珠固定具脫色功能的混合菌細(xì)胞處理印染廢水固定化藻細(xì)胞共六十一頁(yè)7.3.4 廢水(fishu)進(jìn)化生物強(qiáng)化技術(shù)一、廢水凈化生物(shngw)強(qiáng)化技術(shù)概述生物強(qiáng)化技術(shù)（Bioaugmentation）或生物增強(qiáng)技術(shù)就是為了提高處理系統(tǒng)的處理能力，而向該系統(tǒng)中投加從自然界中篩選的優(yōu)勢(shì)種群并通過(guò)基因組合技術(shù)產(chǎn)生的高效菌種，以去除某一種或某一類有害物質(zhì)，促進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)生物處理效率的方法。普

17、遍存在理論投菌法理論共六十一頁(yè)二、生物活液（Living Liquor Microorganism）生物活液：含有經(jīng)過(guò)篩選的天然菌種或人工培植的變異菌種的生物制劑。生物活液的組成：芽孢桿菌、假單胞菌、亞硝化單胞菌、硝化桿菌、纖維單胞菌、氣桿菌、紅色假單胞菌。（以美國(guó)GES公司的LLMO為例）使用方法：將生物活液投在進(jìn)廠的截流(ji li)干管或進(jìn)水井內(nèi)。投加量根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)并經(jīng)過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。共六十一頁(yè)三、使用生物添加劑工程實(shí)例對(duì)生活(shnghu)污水的生物處理對(duì)印染廢水的生物處理共六十一頁(yè)第五節(jié) 發(fā)酵工程在環(huán)境污染治理(zhl)中的應(yīng)用共六十一頁(yè)7.5.1 發(fā)酵(f jio)的基本概念一、發(fā)酵

18、（Fermentation）在微生物的產(chǎn)能代謝中，發(fā)酵指微生物細(xì)胞將有機(jī)物氧化釋放的電子直接交給(jio i)底物本身未完全氧化的某種中間產(chǎn)物，同時(shí)釋放能量并產(chǎn)生各種不同的代謝產(chǎn)物。在發(fā)酵條件下，有機(jī)物只是部分被氧化，故發(fā)酵的結(jié)果只是積累某些有機(jī)物，產(chǎn)生多種多樣的發(fā)酵產(chǎn)品。共六十一頁(yè)可發(fā)酵的底物有糖類、有機(jī)酸等，其中以微生物發(fā)酵葡萄糖（即乙醇發(fā)酵）最為重要。在微生物工業(yè)中，發(fā)酵術(shù)語(yǔ)指的是任何大規(guī)模過(guò)程，不管微生物代謝有或沒(méi)有外源最終電子受體的情況下發(fā)生的氧化作用，可在有氧或無(wú)氧的條件下進(jìn)行。微生物的工業(yè)發(fā)酵就是(jish)利用各種微生物不同的發(fā)酵特性，發(fā)酵生產(chǎn)眾多有價(jià)值的發(fā)酵產(chǎn)品。共六十一頁(yè)二

19、、發(fā)酵過(guò)程的四個(gè)階段第一階段：發(fā)酵原料的預(yù)處理發(fā)酵原料可以是薯類、谷類、有機(jī)廢棄物等，預(yù)處理包括粗選、除雜、粉碎、蒸煮、水解等過(guò)程。第二階段：發(fā)酵過(guò)程的準(zhǔn)備發(fā)酵前必須進(jìn)行微生物菌種種子的制備和發(fā)酵原料的無(wú)菌消毒。第三階段：發(fā)酵過(guò)程包括厭氧發(fā)酵（如乙醇發(fā)酵和乳酸(r sun)發(fā)酵等）和好氧發(fā)酵（如氨基酸發(fā)酵和抗生素發(fā)酵等）兩種方法。共六十一頁(yè)第四階段：產(chǎn)品的分離與純化指從發(fā)酵液中制取符合質(zhì)量指標(biāo)的制品，可采用過(guò)濾、離心除雜、吸附(xf)、沉淀、蒸餾等方法對(duì)發(fā)酵液中的產(chǎn)品做進(jìn)一步的提煉。共六十一頁(yè)7.5.2 發(fā)酵(f jio)工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用亞硫酸鹽紙漿廢液乙醇發(fā)酵酵母循環(huán)系統(tǒng)廢纖維素的

20、資源化有機(jī)(yuj)固體廢物的快速堆肥共六十一頁(yè)第六節(jié) 生態(tài)(shngti)工程與污水處理系統(tǒng)共六十一頁(yè)7.6.1 生態(tài)工程(gngchng)簡(jiǎn)介一、生態(tài)工程的定義及其應(yīng)用生態(tài)工程（Ecological Engineering）指由人工設(shè)計(jì)的、以生物種群(zhn qn)為主要結(jié)構(gòu)組分、具有一定功能的、宏觀的、人為參與調(diào)控的工程系統(tǒng)。它可以是人工設(shè)計(jì)的一個(gè)群落、生態(tài)系統(tǒng)或更宏觀的地域性生態(tài)空間。生態(tài)工程構(gòu)建和運(yùn)行的主要理論依據(jù)是生態(tài)學(xué)原理，同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)還必須遵循社會(huì)規(guī)律和經(jīng)濟(jì)規(guī)律。共六十一頁(yè)環(huán)境生態(tài)工程的主要目的是為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，也有可能在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)(tngsh)，通過(guò)良好的物質(zhì)循環(huán)和能量

21、流動(dòng)過(guò)程，獲得經(jīng)濟(jì)效益。二、生態(tài)工程的類型物質(zhì)能量多層利用生態(tài)工程物質(zhì)轉(zhuǎn)化與再生生態(tài)工程無(wú)污染生態(tài)工程污染自凈多功能生態(tài)工程工農(nóng)業(yè)聯(lián)合生態(tài)工程共六十一頁(yè)7.6.2 氧化(ynghu)塘法生物氧化塘（Oxidation Pond）又稱穩(wěn)定塘，是利用藻類和細(xì)菌兩類生物間功能上的協(xié)同作用處理污水的一種生態(tài)系統(tǒng)。一、凈化原理氧化塘的凈化原理氧化塘的凈化原理是利用了細(xì)菌與藻類的互生關(guān)系。藻類進(jìn)行光合作用釋放氧氣(yngq)；細(xì)菌利用藻類產(chǎn)生的氧氣分解流入塘內(nèi)的有機(jī)物；共六十一頁(yè)分解產(chǎn)物中的CO2、N、P等無(wú)機(jī)物以及一部分小分子有機(jī)物成為藻類的營(yíng)養(yǎng)源；增殖的細(xì)菌和藻類細(xì)胞為微型動(dòng)物所捕食(b sh)。氧化

22、塘內(nèi)的反應(yīng)過(guò)程藻類和光合細(xì)菌的光合放氧過(guò)程；好氧反應(yīng)：氧化作用、氮氧化作用、硫氧化作用等；厭氧反應(yīng)：硝酸鹽還原反應(yīng)、硫酸鹽還原反應(yīng)、發(fā)酵反應(yīng)等；共六十一頁(yè)氧化(ynghu)塘內(nèi)的生物學(xué)過(guò)程藻類細(xì)菌衰亡細(xì)胞CO2、NH3H2O、PO43O2流入污水能沉淀的固體處理出水O2 風(fēng)陽(yáng)光（厭氧性）（兼性）有機(jī)物微生物有機(jī)酸、醇等微生物CH4CO2NH3等共六十一頁(yè)二、氧化塘內(nèi)的生物組成藻類：位于氧化塘的表層，常見(jiàn)的有：小球藻屬、衣藻屬、眼蟲藻屬等；細(xì)菌：大量存在于氧化塘下層，在好氣狀態(tài)下，無(wú)色桿菌、假單胞菌、芽孢(y bo)桿菌等優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)；在氧化塘底部的厭氧層還有硫酸還原菌和甲烷細(xì)菌。微型動(dòng)物：存在多種

23、原生動(dòng)物、輪蟲、以及甲殼類等。共六十一頁(yè)三、氧化塘的分類與功能兼性塘（Facultative Pond）塘深1.02.5m，上層DO充足，好氧微生物占優(yōu)勢(shì)；中層DO不足，兼性微生物占優(yōu)勢(shì)；下層厭氧微生物占優(yōu)勢(shì)?？蓱?yīng)用于處理工業(yè)、農(nóng)業(yè)廢水和生活(shnghu)污水。厭氧塘塘深2m以上，厭氧微生物占主導(dǎo)，可接納預(yù)處理各種高濃度有機(jī)工業(yè)廢水。它后面通常還置有兼性塘和好氧塘。共六十一頁(yè)曝氣塘塘深25m。機(jī)械曝氣充氧。精制塘四、綜合生物塘綜合生物塘是運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理，將個(gè)具體特點(diǎn)的生態(tài)單元，按照(nzho)一定的比例和方式組合起來(lái)的具有污水凈化和無(wú)水資源化雙重功能的新型穩(wěn)定塘技術(shù)綜合生物塘凈化生物學(xué)基礎(chǔ)水

24、生維管束植物生態(tài)凈化功能藻-菌呼聲生態(tài)系統(tǒng)代謝活性提高出水水質(zhì)的生態(tài)學(xué)措施共六十一頁(yè)綜合(zngh)生物塘工藝流程進(jìn)水流程(lichng)：處理BOD5150200mg/L的污水，包括全部的生態(tài)單元，水力停留時(shí)間16.3d；流程：處理BOD5100150mg/L的污水，水力停留時(shí)間 11.5d ；流程或 ：處理BOD570100mg/L的污水，水力停留時(shí)間45d；沉砂厭氧植物藻菌生態(tài)修飾養(yǎng)殖灌溉出水植物藻菌共六十一頁(yè)7.6.3 水生植物一、以水生大型(dxng)植物為基礎(chǔ)的處理系統(tǒng)污水(w shu)格柵二級(jí)水生生物曝氣塘砂濾反滲透粒狀炭柱臭氧消毒出水二、全年運(yùn)轉(zhuǎn)途徑選擇適宜的高等水生植物種類營(yíng)

25、養(yǎng)膜技術(shù)共六十一頁(yè)7.6.4 人工濕地處理(chl)系統(tǒng)濕地每年在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)均具有前的表面(biomin)水層，能維持大型水生植物生長(zhǎng)的生態(tài)系統(tǒng)人工濕地根據(jù)自然濕地模擬的人工生態(tài)系統(tǒng)，用于處理廢水。共六十一頁(yè)人工濕地處理系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)凈化效率優(yōu)于氧化塘；運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低；對(duì)廢水處理廠難以(nny)去除的營(yíng)養(yǎng)元素凈化效果好。應(yīng)用實(shí)例蘆葦濕地處理系統(tǒng)共六十一頁(yè)7.6.5 污水(w shu)土地處理系統(tǒng)污水土地處理系統(tǒng)（Land Treatment System）利用土地及其中的微生物和植物根系對(duì)污染物的凈化能力來(lái)處理已經(jīng)經(jīng)過(guò)(jnggu)預(yù)處理的污水或廢水，同時(shí)利用其中的水分和肥分促進(jìn)農(nóng)作物、牧草或樹(shù)木生長(zhǎng)的工程設(shè)施。一、污水土地處理系統(tǒng)的組成與類型污水土地處理系統(tǒng)