2013復習題 環(huán)境生物技術(新) 2

1、1.怎樣理解環(huán)境生物技術是一種污染物消除技術而不是分離技術，列舉當前主要的環(huán)境生物技術？答：環(huán)境生物技術應包括以下兩方面的內容。（）生物凈化 直接或間接地利用生物體的某些組織或某些功能，去除環(huán)境中已經存在的一些污染物質和有毒物質，使得環(huán)境得以凈化的生物技術。（）生物生產 利用生物體作為反應器或利用活體生物的某些功能進行生物生產，以提供人類生產和生活所需產品和服務的生物技術。以上兩方面可以看成環(huán)境生物技術改善環(huán)境質量的直接的和間接的兩個方面。 從廣義上說，環(huán)境生物技術在諸如以較低的環(huán)境成本生產食品、為化學加工工業(yè)提供較少毒性的化合物、或產生較少污染的生產工藝 從環(huán)境中消除毒性化合物、控制人類傳染

2、性疾病等方面發(fā)揮重大作用。但最直接地看，以環(huán)境生物技術中的污染物去除和污染場地的生物恢復技術應用到環(huán)境工程中尤為重要，因為在沒有更好的可替代工藝被開發(fā)利用的情況下，控制污染物進入環(huán)境及清除已經進入環(huán)境中的污染物質是保證環(huán)境質量的重要手段。當目前主要的環(huán)境生物技術：環(huán)境生物技術可按技術的難易程度，劃分為高、中和低三個層次，其中高層次環(huán)境生物技術指以分子生物學技術為主體、以基因工程為主導的污染控制與監(jiān)測技術，中層次環(huán)境生物技術是以目前大量應用的、經過工藝改革與技術創(chuàng)新的生物處理技術，低層次環(huán)境生物技術則指各類自然凈化系統(tǒng)。2.對于礦山導致農業(yè)土壤被重金屬污染，根據(jù)本專業(yè)已學的知識，如何對該污染區(qū)域

3、進行治理？答：農業(yè)土壤被重金屬污染的主要治理方法（1）工程治理方法工程治理是指用物理或物理化學的原理來治理土壤重金屬污染。主要有：客土、換土、翻土、去表土等。此外還包括淋洗法、熱處理法、電解法、。（2）生物治理方法生物治理是指利用生物的某些習性來適應、抑制和改良重金屬污染。主要有：動物治理、微生物治理、重金屬的植物吸收、超積累植物。（3）化學治理方法化學治理就是向污染土壤投入改良劑、抑制劑，增加土壤有機質、陽離子代換量和粘粒的含量，改變pH、Eh和電導等理化性質，使土壤重金屬發(fā)生氧化、還原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低重金屬的生物有效性。其中主要有沉淀法、有機質法、吸附法。（4）農業(yè)治

4、理方法農業(yè)治理是因地制宜的改變一些耕作管理制度來減輕重金屬的危害，在污染土壤上種植不進入食物鏈的植物。主要有：控制土壤水分、選擇化肥、增施有機肥、選擇農作物品種、控制土壤重金屬污染。<綜合>可對該污染區(qū)域采取植物修復技術：重金屬的植物修復技術主要有植物固定/植物揮發(fā)和植物吸收三種形式，其中以植物吸收作用最大。重金屬的植物吸收是利用重金屬超積累植物實現(xiàn)的。同時，微生物與重金屬有很強的親和性，也能富集重金屬，同時，微生物能夠對重金屬產生還原作用或者氧化作用，改變重金屬的價態(tài)，使重金屬鈍化或者減輕毒性。因此，土壤重金屬污染也可以考慮采用微生物方法進行修復或者作為協(xié)同手段與植物修復技術一起

5、使用。3.簡述好氧和厭氧生物處理的區(qū)別答：1）好氧不同之處在于厭氧過程不以分子氧為受氫體，厭氧過程的受氫體可以是有機物，也可以是含氧有機物。2） 負荷高 好氧法的有機容積負荷為2-4 kgBOD/(m3d)，而厭氧法為2-10 kgBOD/(m3d)，高的可達50 kgBOD/(m3d)。3） 能耗低 好氧法需要消耗大量能量供氧，曝氣費用隨著有機物濃度的增大而增加，而厭氧法不需要充氧，而且產生的沼氣可作為能源。4） 剩余污泥量少且易于處理 好氧法每去除1 kg BOD將產生0.4-0.6 kg生物量，而厭氧法除去1 kg BOD只產生0.02-0.1 kg生物量，其剩余污泥量只有好氧法的5-2

6、0。同時，消化污泥在衛(wèi)生學上和化學上都是穩(wěn)定的。因此，剩余污泥處理和處置簡單、運行費用低，甚至可作為肥料、飼料或餌料利用。5） 營養(yǎng)物質需要量較少 好氧法一般要求BOD:N:P為100:5:1，而厭氧法的BOD:N:P為100:2.5:0.5，在處理氮、磷缺乏的工業(yè)廢水時所需投加的營養(yǎng)鹽量較少。6） 有殺菌作用 可以殺死廢水和污泥中的寄生蟲卵、病毒等。7） 污泥易貯存 厭氧活性污泥可以長期貯存，厭氧反應器可以季節(jié)性或間歇性運轉。5.“水花”或“赤潮”形成的主要原因？如何進行預防和控制？水華與赤潮的形成原因：大量未經處理的工業(yè)和生活廢水，由于氮/磷含量過高造成水體富營養(yǎng)化，在適宜的條件下, 一些

7、藻種能夠迅速增長或聚集, 使海水中藻細胞密度增加, 導致海水顏色改變, 并有可能造成海洋生物的死亡, 這就是赤潮/水華現(xiàn)象。水體中P的來源有兩個，一是人工合成洗滌劑，另一來源是大量磷肥的使用，隨農業(yè)污水和灌溉排水而污染水體。防治對策：控制N、P總量，主要的途徑有：逐步減少直至完全停止使用含P洗滌劑；合理使用化肥，防止流失，開發(fā)生物肥料減輕污染；降低工業(yè)廢水N、P的排放量；糞便等有機廢棄物中的N、P可考慮制造沼氣后作有機肥；生活污水可先進行污水灌溉或污水養(yǎng)殖水生植物以吸收N、P；在湖泊、海灣及飲用地下水源帶進行監(jiān)測、預報。6. 如何判斷活性污泥法是否成熟？答：(1)活性污泥的結構活性污泥的污泥絮

8、粒大、邊緣清淅、結構緊密,呈封閉狀、具有良好的吸附和沉降性能。絮粒以菌膠團細菌為骨架,穿插生長一些絲狀菌,但絲狀菌數(shù)量遠少于菌膠團細菌,未見游離細菌、微型動物以固著類纖毛蟲為主,還可見到木盾纖蟲在絮粒上爬動,偶爾還可看到少量的游動纖毛蟲等,輪蟲生長活躍。這是運行正常的污水處理設施的活性污泥生物相,表明污泥沉降及凝聚性能較好,它在二沉池能很快和徹底地進行泥水分離,處理出水效果好。(2)同一種生物數(shù)量增減對于運行正常的污水處理系統(tǒng)的活性污泥中的微生物種類、數(shù)量以及它們之間的數(shù)量比均保持相對恒定,在處理系統(tǒng)環(huán)境發(fā)生變化時,污泥中的微生物種類、數(shù)量以及它們之間的數(shù)量比會進行相應變化,以達到新的生態(tài)平衡

9、。7.某一房地產商打算在一個報廢的加油站周圍建房子，需要對該污染區(qū)域進行處理以達到環(huán)評標準，根據(jù)本專業(yè)已學的知識，如何對該污染區(qū)域進行治理？ 對該污染物可采用植物修復技術。作用機理主要體現(xiàn)在以下三個方面：A有機污染物的直接吸收和降解植物對淺層土壤中的中度憎水有機物有很高的去除率，這些有機物可與植物根系表面緊密結合，在植物體內不能轉移，而水溶性物質不會充分吸著根上，迅速通過植物膜轉移，被吸收的有機物可以轉化為無毒和木質素，通過礦化作用轉化為二氧化碳和水或者揮發(fā)。B植物酶的作用植物酶可以使得相關的有機污染物降解速度大大加快，使化學污染物從土壤中的解吸和質量轉移成為限速步驟。C樹際的生物降解作用植物

10、根系不僅能夠給微生物提供生境，還可以強化根際的礦化作用，通過細根的迅速腐解可向土壤中補充有機碳，有利于有機物的降解。8、試述以下(1-7)生物脫氮除磷的流程步驟，并解釋生物脫氮除磷不成功的可能原因12367451.厭氧池 2.缺氧池 3.好氧池 4.回流 5. NO3-回流 6.污泥回流 7.剩余污泥 8.二沉池污水首先進入?yún)捬鯀^(qū)，在厭氧段，兼性厭氧菌可將有機物轉化為VFAs，聚磷菌分解其體內的磷酸鹽，釋放的能量供好氧性聚磷菌在厭氧環(huán)境下維持生存，另一部分供聚磷菌吸收環(huán)境的VFAs類低分子有機物，并以PHB的形式儲存起來；隨后，污水進入缺氧區(qū)，反硝化細菌利用好氧區(qū)回流的混合液中的硝酸鹽及污水中

11、可以生物降解的有機物進行反消化，達到同時去除BOD5和脫氮的目的之后，污水進入曝氣池，此時聚磷菌通過釋放體內的PHB維持其生長繁殖，并可吸收利用污水中殘剩的可生物降解有機物，同時，聚磷菌進行好氧聚磷作用，過量攝取周圍環(huán)境中的溶解磷在其體內聚集，使出水中磷濃度達到最低。值得一體的是，經過前面厭氧段聚磷菌和反硝化菌的作用后，進入好氧區(qū)中的有機物濃度已相當?shù)?，這樣有利于自養(yǎng)消化菌的生長。脫氮除磷不成功的原因：除磷效果受污泥齡/回流污泥中含有溶解氧和NO3-N限制，可能不十分理想；脫氮效果取決于混合液的回流比，該工藝中混合液的回流不能太高（200%），因此脫氮效果不能滿足較高的要求。9.廣州市很多河涌

12、都發(fā)臭發(fā)黑，可能的原因在哪里，如何來改善？答：原因:（1） 河涌發(fā)黑發(fā)臭原因水體發(fā)生黑臭主要原因如下：1. 有機污染物發(fā)生生物化學作用的結果，微生物利用污水中大量有機物進行新陳代謝大量繁殖，產生一些惡臭氣體逸出。2. 排入到河涌中工業(yè)廢水和一些含有特殊成分的污染物也會產生揮發(fā)性的臭味。3. 河流兩岸工廠向水體排放的高溫廢水,給一些微生物提供了適宜的生長環(huán)境，新陳代謝加快。4. 垃圾、糞便等污染物的排放，以及一些重金屬（主要是鐵錳）的排放也是河涌發(fā)黑發(fā)臭的原因。（2）惡臭污染控制措施 1.廢水處理 解決水質污染的最有效方法是提高污水處理能力，防止污水未經處理直接排放。同時優(yōu)化

13、管網(wǎng)結構，真正將雨水與污染了的管道分開。2.工業(yè)廢水的預處理 預處理對于確保市政污水處理工程的正常運行至關重要。環(huán)境保護部門對工業(yè)污染源實行實時監(jiān)控對于污染源的有效控制很關鍵。 3.微生物強化凈化 生物強化技術實際上是外源微生物投放技術，向水體中添加一定量的微生物制劑，能夠加速水體中污染物降解，增強水體的自凈功能.4.水生植物凈化 利用水生植物的自然凈化原理達到凈化污水降低污染負荷之目的。5.生態(tài)工程綜合性修復技術 5.1河道曝氣生態(tài)凈化 5.2污水穩(wěn)定塘（氧化塘）處理技術6.底泥生物氧化技術 7.要加強河涌保護的宣傳與執(zhí)法

14、 10.當前的廢水處理工藝總存在不同的局限性，如果讓你“設計”一種“超級微生物”用于污水處理，你會期望這個“超級微生物”具有什么特征？如何獲得這些特征并進行構建？期望“產甲烷超級微生物”具有高速利用底物產甲烷并且生長迅速的特征，擬用以下方法構建這種超級微生物：(1)分離出某種產甲烷速率較快的產甲烷菌純種(2)利用代謝組學方法分析代謝產物和甲烷產量的關系，找出關鍵性代謝產物(3)通過代謝產物找出控制代謝產物的對應基因(4)利用轉基因技術將控制產甲烷速率的的基因轉接到能快速生長的某種厭氧菌中進行外源性表達，監(jiān)測產甲烷速率(5)將純種接種到常規(guī)厭氧顆粒污泥中，監(jiān)測厭氧顆粒污泥產甲烷性能11

15、.如何理解流水不腐？答：江河中的水含有各種微生物，細菌也分為兩大類，一類叫“需氧菌”，它的生長、繁殖都需要氧氣，在新陳代謝過程中還能吞食水中的污染物質，凈化水體。另一類叫“厭氧菌”，在新陳代謝中會產生氯化氫及其它一些具有特殊臭味的物質。 水的不斷流動，能把空氣中的氧氣帶入水中，增加水中的含氧量，為需氧菌的生長繁殖創(chuàng)造了有利條件，同時可抑止厭氧菌的生存。這樣，流水也就不腐了。12、如何從微生物優(yōu)勢種群的變化判斷活性污泥法處理廢水的質量？答： 1、活性污泥良好時出現(xiàn)的微生物主要有：鐘蟲類、盾纖蟲、蓋纖蟲、累枝蟲、聚縮蟲、內管蟲、獨縮蟲等吸附性原生動物 2、活性污泥處于惡劣狀況時出現(xiàn)的微生物主要：波

16、豆蟲、豆型蟲、草履蟲、彈跳蟲、屋滴蟲（大多數(shù)為游泳型），可以判斷為絮凝體細碎。嚴重惡化時原生動物和后生動物消失。 3、在活性污泥分散解體時出現(xiàn)微生物：輻射變形蟲、多核變形蟲、扇形變形蟲等肉足類。 4、在活性污泥出現(xiàn)恢復時出現(xiàn)的微生物主要有：漫游蟲、徐葉蟲、徐管蟲、尖毛等（全毛類） 5、在活性污泥膨脹時出現(xiàn)的微生物主要有：絲壯菌 6、進水負荷低時出現(xiàn)的微生物主要有：游仆蟲、狹甲蟲等生物。7、溶解氧不足時出現(xiàn)的微生物主要有；扭頭蟲、絲壯菌等8、曝氣過量時出現(xiàn)的微生物主要有：肉足類及輪蟲類，包括阿米巴蟲9、高負荷和毒物流入時：盾纖蟲和鐘蟲的銳減是負荷過高和毒物流入的征兆，大多數(shù)微生物滅絕時活性污泥已

17、被破壞，必須進行恢復。 13、在廢水處理中，為什么要先脫碳、后脫氮？答：硝化菌的碳源是消碳菌的代謝產物，有機碳豐富時，脫碳菌世代周期短，生長迅速，硝化菌氧利用不足，生長緩慢。因此先異氧菌脫碳再由自養(yǎng)菌脫氮，可以達到：A防止自養(yǎng)菌反馴化，利用有機物，不再利用氨氮；B有機物為主時自養(yǎng)菌生長慢競爭不過異氧菌；C異氧菌分解蛋白質等產生氨再被自養(yǎng)菌利用D異氧菌分解有機物產生碳酸鹽作為自養(yǎng)菌碳源。14、有人說當前的生物修復技術在污染土壤治理中應用范圍非常有限，而且更多地是用于有機污染物的處理，對重金屬污染則處理效果不好，這種看法對嗎，請解釋并舉例說明？ 答： 這種說法是片面的，生物修復同樣可以用于重金屬污

18、染土壤的修復，而且效果也是非常好的。主要包括植物修復、微生物修復和動物修復。（1） 植物修復：以植物忍耐和超量積累某種或某些化學元素的理論為基礎，利用植物及其共存微生物體系清除環(huán)境中污染物的一門環(huán)境污染治理技術A、 植物提?。豪靡恍┲参飳χ亟饘俚奈蘸偷厣喜康男罘e，并通過收獲地上部達到減少土壤重金屬的目的B、 植物揮發(fā)：利用一些植物來促進重金屬轉變?yōu)榭蓳]發(fā)的形態(tài)，揮發(fā)出土壤和植物表面的過程C、 根系過濾：利用超積累植物或者耐重金屬植物從污水中吸收、沉淀和富集有毒金屬的技術。D、 植物固化-穩(wěn)定：利用一些植物來促進重金屬轉變?yōu)榈投拘孕螒B(tài)的過程（2） 微生物修復目前, 微生物修復技術方法主要有

19、3種: 原位修復技術、 異位修復技術和原位-異位修復技術。原位修復有投菌法、 生物培養(yǎng)法和生物通氣法等, 主要用于被有機污染物污染的土壤修復。異位修復主要技術包括預制床技術、生物反應器技術、 厭氧處理和常規(guī)的堆肥法。（3）動物修復：土壤中某些低等動物能吸附土壤中的重金屬，因而能一定程度地降低污染土壤中重金屬的含量。15.當前能源緊缺，而生物能源由于其可再生、二次污染少越來越受到關注，環(huán)境中哪種微生物可作為生物能源的來源同時又可凈化環(huán)境？舉例說明答：產甲烷菌，是一種在厭氧活性污泥法中比較常見的一種微生物，它將降解的有機物轉化為以甲烷為主的生物氣，而甲烷是一種清潔能源，在凈化環(huán)境的同時產生潔凈的能

20、源。產氫菌，也是一種常見的菌種，可以將有機物降解產生氫氣，氫氣是一種清潔能源。16、如何從環(huán)境中得到某種有機污染物高效降解菌？答：1）污染的土壤或者環(huán)境中取土著微生物，這樣可認為微生物對該種污染物有一定的耐受性，然后進行富集、分離，判斷微生物的生長狀態(tài)，培養(yǎng)液是否渾濁，溶液pH是否發(fā)生改變2）采用特征培養(yǎng)基進行分離、純化，對降解特性進行研究，馴化，適應高濃度有機污染物條件下是否正常生產，考慮耐受性；3）采用誘變技術，進一步提高降解效率。17、某一化工廠生產廢水，分別采用活性污泥法和生物膜法處理，這兩種處理方法所形成的微生物種群是否一樣？試解釋原因。答：不一樣?；钚晕勰喾ê蜕锬し??；钚晕勰嗍怯?/p>

21、多種多樣的好氧微生物和兼性厭氧微生物（兼有少量的厭氧微生物）與污（廢）水中有機和無機固體物質混凝交織在一起，形成的絮狀體或稱絨粒。好氧活性污泥（絨粒）的結構和功能的中心是能起絮凝作用的細菌形成的細菌團塊，稱菌膠團。其上生長著其他微生物，如酵母菌、霉菌、放線菌、藻類、原生動物和某些微型后生動物（輪蟲及線蟲等）。好氧生物膜是由多種多樣的好氧微生物和兼性厭氧微生物粘附在生物濾池濾料上或粘附在生物轉盤盤片上的一層粘性、薄膜狀的微生物混合群體。生物膜生物是以菌膠團為主要組分，輔以浮游球衣菌、藻類等。它們起凈化和穩(wěn)定污（廢）水水質的功能。18、現(xiàn)在地下水污染越來越嚴重，請列出地下水主要的污染物，并給出相應的治理辦法答：地下水污染物種類繁多,按性質可分為三類:1）化學污染物 地下水中有機化合物主要有二氯乙烯,三氯乙烯,四氯乙烯等,含量甚微.最普遍的無機污染物是NO,其次是Cl, 微金屬主要有C