環(huán)境生物學(xué) 第七章2

第七章現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理復(fù)習(xí)題1.下列哪句對原生質(zhì)體特性的描述是錯誤的？A.失去了細(xì)胞的剛性而呈球形。B.對滲透壓十分敏感。C.有細(xì)胞壁。D.容易吸收外來的DNA、蛋白質(zhì)等物質(zhì)。E.對外界理化因子比較敏感。參考答案：C.有細(xì)胞壁第七章復(fù)習(xí)題-單項選擇題2.下列哪句對固定化酶特點的描述是錯誤的？A.比水溶酶穩(wěn)定。B.為水溶性酶。C.可以設(shè)計成酶片。D.可以設(shè)計成酶柱玻璃珠。E.可以回收、再生和重復(fù)使用。參考答案：

B.為水溶性酶第七章復(fù)習(xí)題-單項選擇題3.下列哪句對轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)生的環(huán)境問題不是第七章課件所提過的？A.昆蟲產(chǎn)生抗藥性。B.對于一個生態(tài)系統(tǒng)來說，轉(zhuǎn)基因植物的進(jìn)入就相當(dāng)于外來種的侵入。C.可能對人畜產(chǎn)生傷害。D.昆蟲間的食物競爭加劇。E.影響植物傳粉。參考答案：

B.對于一個生態(tài)系統(tǒng)來說，轉(zhuǎn)基因植物的進(jìn)入就相當(dāng)于外來種的侵入第七章復(fù)習(xí)題-單項選擇題4.下列哪句對微衛(wèi)星DNA特點的描述是錯誤的？A.在人群中高度多態(tài)。B.具有遺傳連鎖不平衡現(xiàn)象。C.種類少、分布窄。D.屬于不穩(wěn)定的DNA序列。E.均可被轉(zhuǎn)錄。參考答案：C.種類少、分布窄第七章復(fù)習(xí)題-單項選擇題5.實驗證明，甲蟲經(jīng)繁殖17代后，對蘇云金桿菌毒蛋白抗藥性增加

倍？甲蟲繁殖17代在自然狀態(tài)下需

年時間？A.50倍和8年；B.100倍和7年；C.150倍和6年；D.200倍和5年；E.250倍和4年。參考答案：D.200倍和5年第七章復(fù)習(xí)題-單項選擇題6.轉(zhuǎn)基因植物可能影響傳粉動物，下列哪類昆蟲可能不是傳粉動物或傳粉很少？A.蜜蜂；B.蛾；C.甲蟲；D.螞蟻；E.搖蚊。參考答案：E.搖蚊（搖蚊成蟲幾乎不取食，或攝食少量含有糖分的液體。）第七章復(fù)習(xí)題-單項選擇題第七章現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理第一節(jié)現(xiàn)代生物技術(shù)的概況第二節(jié)基因工程與環(huán)境污染生物治理第三節(jié)細(xì)胞工程與環(huán)境污染生物治理第四節(jié)酶學(xué)工程與環(huán)境污染生物治理第五節(jié)發(fā)酵工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用第六節(jié)生態(tài)工程與污水處理系統(tǒng)第四節(jié)酶學(xué)工程與環(huán)境污染生物處理一、酶學(xué)工程基本概念及研究現(xiàn)狀酶工程（EnzymaticEngineering）是在20世紀(jì)70年代初國際第一屆酶工程會議上命名的一項技術(shù)。酶工程是指利用生物有機(jī)體內(nèi)酶所具有的某些特異催化功能，借助固定化生物反應(yīng)器和生物傳感器等新技術(shù)、新裝置，高效優(yōu)質(zhì)地生產(chǎn)特定產(chǎn)品的一種新技術(shù)。酶工程是將酶學(xué)原理與化學(xué)工程相結(jié)合的應(yīng)用技術(shù)。篩選具有耐高溫、耐低溫等特性的酶已取得進(jìn)展。如已篩選出耐110oC~115oC高溫的糖化酶、耐100oC的纖維素酶、耐70oC的乳糖酶的生產(chǎn)菌株。第四節(jié)酶學(xué)工程與環(huán)境污染生物處理清潔生產(chǎn)工藝的運用：如酶法氧化乙烯或丙烯，生產(chǎn)環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷。傳統(tǒng)化學(xué)方法：環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷是合成纖維、合成洗滌劑、環(huán)氧脂的原料，過去用傳統(tǒng)化學(xué)方法生產(chǎn)，需要高溫、高壓，容易爆炸，而且污染發(fā)生量較高。酶法生產(chǎn)：將由葡萄糖轉(zhuǎn)變成葡萄糖醛酮的酶反應(yīng)，與生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的酶反應(yīng)偶聯(lián)起來，利用酶法生產(chǎn)。此法不僅避免了傳統(tǒng)化學(xué)方法的缺點，而且投資少，省原料，副產(chǎn)品果糖也是重要的生產(chǎn)原料，成本降低一半，更有意義的是污染物排放量減少，資源的利用率提高。第四節(jié)酶學(xué)工程與環(huán)境污染生物處理二、固定化酶（一）固定化酶（ImmobilizedEnzymes）及其特點固定化酶又稱水不溶酶，是通過物理吸附法或化學(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留催化活性的衍生物。固定化酶具有以下特點：固定化酶比水溶酶穩(wěn)定。固定化酶適合于連續(xù)化、自動化和管道化工藝，還可以回收、再生和重復(fù)使用。固定化酶可以設(shè)計成不同形式。如酶片、酶布、酶柱玻璃珠等。第四節(jié)酶學(xué)工程與環(huán)境污染生物處理二、固定化酶（二）酶的提取和保存酶是生物界普遍存在的物質(zhì)?？梢詮膭游?、植物和微生物中提取酶制品。酶易受許多環(huán)境因素的影響而破壞，所以要長期保持酶的活性，就必須將酶制品濃縮、結(jié)晶，并在低溫下保存。常用的方法是：保持濃縮的酶溶液；將去鹽分的酶溶液冷凍干燥成酶粉，存放于冰箱。濃縮的酶溶液加入等體積的甘油于零下20oC保存。第四節(jié)酶學(xué)工程與環(huán)境污染生物處理二、固定化酶（三）酶固定化方法載體結(jié)合法：將酶結(jié)合在非水溶性的載體上。有共價結(jié)合法、離子結(jié)合法、物理吸附法和生物特異結(jié)合法。第四節(jié)酶學(xué)工程與環(huán)境污染生物處理二、固定化酶（三）酶固定化方法交聯(lián)法：利用雙功能試劑或多功能試劑的作用，使酶與酶發(fā)生交聯(lián)而進(jìn)行固定的方法，這種方法可以使酶與帶有兩個以上的多功能基團(tuán)試劑分子之間形成共價鍵，從而使酶固定。交聯(lián)法不用載體。

蛋白酶學(xué)模型（三）酶固定化方法包埋法：將酶包裹在凝膠格子中或由半透膜組成的膠囊中。格子型是將酶包埋在聚丙烯酰胺凝膠、硅膠等網(wǎng)格子中，使酶固定。微膠囊型是一種以尼龍、乙基纖維素、硝酸纖維素等薄膜包裹固定酶的技術(shù)，使酶存在于類似細(xì)胞內(nèi)，不脫落于囊外，而小分子底物及其作用產(chǎn)物又能迅速通過透膜。（三）酶固定化方法逆膠束酶反應(yīng)系統(tǒng)中酶以逆膠束的形式被“固定”。所謂“逆膠束”是表面活性劑等兩性分子在有機(jī)溶劑中自發(fā)形成的集聚體。兩性分子的親水性一端連續(xù)成逆膠囊束的極性核，水分子可插入核中；而疏水性一端則進(jìn)入主體有機(jī)溶劑中。（三）酶固定化方法復(fù)合法：此法是將以上幾種方法的交叉使用，彼此取長補短。如先行包埋再行交聯(lián)處理等。二、固定化酶（四）可逆可溶性固定化酶固定化酶優(yōu)點：能在水中呈不溶狀態(tài)而進(jìn)行酶反應(yīng)。缺點：當(dāng)?shù)孜锸歉叻肿踊蛘叩孜锖彤a(chǎn)物不溶于水時，反應(yīng)效率顯著降低。思路：如果使酶在可溶狀態(tài)下反應(yīng)，反應(yīng)后經(jīng)簡單操作使其沉淀、回收利用，即制備成所謂“可逆可溶性固定化酶”，那么上述缺點就可克服。方法：通過改變pH、溫度等理化參數(shù)，或由金屬離子的添加、去除等法來獲得可溶、不溶兩種狀態(tài)的天然及合成高分子物質(zhì)，再將酶共價鍵合于這些物質(zhì)中，即可產(chǎn)生“可逆可溶性固定化酶”。二、固定化酶（五）固定化酶反應(yīng)器批量反應(yīng)器將固定化酶與需處理廢水分批加入反應(yīng)器中混合反應(yīng)，廢水達(dá)到處理要求的標(biāo)準(zhǔn)時，用過濾或離心法分離固定化酶，回收的固定化酶可供反復(fù)使用。此法裝備簡單，但不能進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)，只適于少量廢水的處理。連續(xù)反應(yīng)器主要有填充床反映器、混合連續(xù)流反應(yīng)器以及由兩種方法相結(jié)合的流化床反應(yīng)器。它們的共同特點是都能進(jìn)行連續(xù)進(jìn)、出廢水，效率較高。第四節(jié)酶學(xué)工程與環(huán)境污染生物處理三、固定化細(xì)胞（一）固定化細(xì)胞（ImmobilizedCells）的特點細(xì)胞就是反應(yīng)器：微生物細(xì)胞自身就是一個天然的固定化酶反應(yīng)器。用制備固定化酶的方法直接將細(xì)胞加以固定，即可催化一系列的生化反應(yīng)。優(yōu)點：固定化細(xì)胞比游離細(xì)胞穩(wěn)定性高；催化效率也比離體酶高；又比固定化酶操作簡便，成本低廉，能完成多步酶反應(yīng)，通常能保留某些酶促反應(yīng)所必須的ATP、Mg、NAD等，因此，在參與反應(yīng)時無需補加這些輔助因子。不足：固定化細(xì)胞內(nèi)含有龐大而復(fù)雜的酶系，其中有些酶對于人們所要求的某些催化反應(yīng)則是不需要的，有時甚至是有害的，這是它的不足之處。（二）細(xì)胞的固定化方法自溶酶滅活法微生物細(xì)胞所具有的酶，從廣義上講是酶的一種固定化形式。只要使細(xì)胞自溶酶失活，細(xì)胞即可反復(fù)使用。用65oC高溫或β-射線照射處理白色鏈酶菌可以使其自溶酶失活，但其葡萄糖異構(gòu)酶仍可保持原有活性的80-90%。這些處理方法往往使細(xì)胞中其他酶系和自溶酶一起失活而不能廣泛地應(yīng)用。（二）細(xì)胞的固定化方法絮凝吸附法多聚電解質(zhì)等絮凝劑有絮凝微生物細(xì)胞的作用。這類絮凝劑有聚丙烯酰胺、聚磺化苯乙烯、聚羧酸、聚乙基胺、聚賴氨酸和活性硅膠等。在凝絮過程中加入吸附劑或助濾劑能促進(jìn)絮凝效果。被絮凝的細(xì)胞再經(jīng)冷凍或干燥處理后，可提高酶活性的穩(wěn)定性和改善細(xì)胞壁的機(jī)械性能，使得固定化細(xì)胞可以反復(fù)使用，降低成本。（三）固定化技術(shù)處理廢水固定化酵母細(xì)胞降解酚研究用海藻酸鈣包埋固定熱帶假絲酵母菌，在三相流化床反應(yīng)器中連續(xù)處理含酚廢水，酚的最大容積負(fù)荷比活性污泥法高1倍，其污泥發(fā)生量僅為活性污泥法的十分之一。其特點是傳質(zhì)傳熱效果好，流化能耗低。啤酒酵母（正在裂殖）面包酵母（長有芽孢）（三）固定化技術(shù)處理廢水固定化混合菌細(xì)胞對印染廢水脫色研究以多孔陶珠作為固定化載體，固定一類具備脫色功能的細(xì)菌細(xì)胞，對脫色條件及連續(xù)脫色的效果進(jìn)行試驗。試驗采用的脫色混合菌WD-1是從印染廢水污泥中選獲得的。印染廢水第四節(jié)酶學(xué)工程與環(huán)境污染生物處理三、固定化細(xì)胞（三）固定化技術(shù)處理廢水固定化藻細(xì)胞氮和磷過量是水體富營養(yǎng)化、對魚類等生物產(chǎn)生毒性的主要原因。氨氮去除可用吹脫、氯化、離子交換、臭氧化、反滲透、電滲析等物化方法，也可利用微生物等生化方法，如氧化塘法。而以固定藻代替懸浮藻細(xì)胞則可解決目前氧化塘中藻體流失問題，穩(wěn)定并強(qiáng)化氧化塘的工作性能。第四節(jié)酶學(xué)工程與環(huán)境污染生物處理三、固定化細(xì)胞（三）固定化技術(shù)處理廢水固定化藻細(xì)胞將軟性填料或人工水草置于氧化塘中，通過天然掛膜將藻細(xì)胞固定在填料上，形成的固定藻在自然光照條件下，以空氣和水中的CO2作碳源，水中的氨氮作氮源進(jìn)行光合作用并釋放出O2，在去除氨氮的同時藻類增殖。過量（或老化）的藻類可作為食藻水生生物的餌料而被去除，也可通過微單元A/O系統(tǒng)分解。第四節(jié)酶學(xué)工程與環(huán)境污染生物處理四、廢水凈化生物強(qiáng)化技術(shù)生物強(qiáng)化技術(shù)（Bioaugmentation）或生物增強(qiáng)技術(shù)就是為了提高廢水處理系統(tǒng)的處理能力，而向該系統(tǒng)投加自然界中篩選的優(yōu)勢種群并通過基因組合技術(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。菌種：自然界篩選出來，或經(jīng)處理的變異菌株或經(jīng)遺傳工程構(gòu)建的菌株。菌種保存：可以通過熱風(fēng)干燥、冷卻干燥或添加抑制劑加以保存。第四節(jié)酶學(xué)工程與環(huán)境污染生物處理四、廢水凈化生物強(qiáng)化技術(shù)（一）廢水凈化生物強(qiáng)化技術(shù)概述普遍存在理論：認(rèn)為細(xì)菌無處不在，在某特定環(huán)境中只要給予足夠的時間，就會自然產(chǎn)生最適應(yīng)這種環(huán)境的菌群，并成為在這種環(huán)境下生存的優(yōu)勢種。投菌法理論：認(rèn)為在某特定環(huán)境中，自然生成的菌群雖能很好適應(yīng)這種環(huán)境，但并不一定是這種環(huán)境中的優(yōu)勢種。因此，有必要投加經(jīng)過篩選的具有特殊分解能力的菌種。（一）廢水凈化生物強(qiáng)化技術(shù)概述1.生物添加劑的生產(chǎn)方法選擇環(huán)境（水或土壤）分離適應(yīng)性菌株選擇特殊降解性菌株接受突變劑進(jìn)一步篩選選擇高效菌株發(fā)酵培養(yǎng)單一菌株增強(qiáng)酶活性增強(qiáng)胞外酶活性增強(qiáng)效應(yīng)因子分子作用降低阻礙分子作用

2.生物添加劑的使用方法將干燥的生物制劑置于27-38oC的溫水中浸漬一段時間（1-12h不等），使其活化后，以漿狀添加到處理系統(tǒng)中。生物制劑與溫水的比例，以及投入量等均按使用需要而定。如為液態(tài)成品生物制劑，則可直接投入處理系統(tǒng)中，毋需活化。使用時應(yīng)注意廢水處理系統(tǒng)的pH、溫度、碳氮磷比例等是否適宜，因為生物制劑必須在合理的處理系統(tǒng)中才能生長并發(fā)揮其效能。

生物制劑浸漬活化投入處理系統(tǒng)碳氮磷比例pH溫度第四節(jié)酶學(xué)工程與環(huán)境污染生物處理四、廢水凈化生物強(qiáng)化技術(shù)（二）生物活液（LivingLiquorMicroorganism）生物活液：就是含有經(jīng)過篩選的天然菌種或人工培殖的變異菌種的生物制劑。1.生物活液的組成生物活液內(nèi)含多種細(xì)菌，彼此可以它方的代謝產(chǎn)物為營養(yǎng)。這多種菌株經(jīng)篩選分離后，按一定比例混合，在30oC好氣條件下培養(yǎng)22小時，添加硫化鈉，然后在溫度35oC下，再培養(yǎng)一段時間而制成的。第四節(jié)酶學(xué)工程與環(huán)境污染生物處理四、廢水凈化生物強(qiáng)化技術(shù)2.生物活液的使用方法采用投加LLMO（LiquidLiquorMicroorganism）生物活液，可顯著節(jié)約能源，提高出水水質(zhì)和處理水量，減少污泥和油脂以及消除臭味等。處理廠的污水是不停地從一構(gòu)筑物流入下一構(gòu)筑物的。為充分發(fā)揮生物活液的效用，最佳方法是將生物活液投在進(jìn)廠的截流干管或進(jìn)水井內(nèi)。投加量應(yīng)根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)（包括BOD濃度和懸浮物量等）并經(jīng)過試驗來確定，這樣可節(jié)約生物活液的用量。也可以細(xì)菌計數(shù)器監(jiān)測池內(nèi)細(xì)菌總數(shù)來控制LLMO投加量，一般以進(jìn)水量的1~2mg/L計。第四節(jié)酶學(xué)工程與環(huán)境污染生物處理四、廢水凈化生物強(qiáng)化技術(shù)（三）使用生物添加劑工程簡介1.對生活污水的生物處理由美國能源部投資興建的麻省春田地區(qū)污水處理廠，對使用LLMO生物活液的效果作了生產(chǎn)性試驗。試驗共分兩個階段，每一個階段均有一對照池（未投LLMO）和一投菌池平行運轉(zhuǎn)，并以硝酸根濃度作為控制曝氣量的指標(biāo)。第一階段控制在0.5~1.0mg/L，第二階段控制硝酸根濃度小于0.5mg/L。試驗結(jié)果表明，投菌池的出水BOD比對照組低22~33%。出水懸浮物濃度低13~50%，能耗節(jié)省13~20%。第四節(jié)酶學(xué)工程與環(huán)境污染生物處理四、廢水凈化生物強(qiáng)化技術(shù)（三）使用生物添加劑工程簡介2.對印染廢水的生物處理使用化學(xué)混凝、活性碳吸附，臭氧或氯化等方法處理印染廢水，費用較大，并易引起二次污染。一般的好氧生物處理方法雖然對有機(jī)物指標(biāo)有較好的去除效果，但色度去除往往不夠理想。為提高處理印染廢水的效果，可用高效菌和活性污泥接種處理印染廢水。第五節(jié)發(fā)酵工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用一、發(fā)酵的基本概念（一）發(fā)酵（Fermentation）的定義發(fā)酵是微生物分解有機(jī)物，產(chǎn)生乳酸或乙酸和二氧化碳的過程。（二）發(fā)酵工程的基本原理發(fā)酵的基本原理是單一的菌種在培養(yǎng)基中的純培養(yǎng)，因此所采用的菌種極為重要，培養(yǎng)與保存優(yōu)良的生產(chǎn)菌種是發(fā)酵工藝的首要任務(wù)。發(fā)酵工程過程一般可以分成四個階段：發(fā)酵原料的預(yù)處理發(fā)酵過程的準(zhǔn)備發(fā)酵過程產(chǎn)品的分離與純化第五節(jié)發(fā)酵工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用二、發(fā)酵工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用（一）亞硫酸鹽紙漿廢液乙醇發(fā)酵紙漿廢液預(yù)處理通入空氣，SO2揮發(fā)堿性溶液中和酸性廢液硫酸鈣沉淀，除去澄清液中添加氮磷發(fā)酵罐中加入酵母通氣進(jìn)行乙醇發(fā)酵澄清液回流到發(fā)酵罐沉淀的酵母蒸餾，生產(chǎn)乙醇第五節(jié)發(fā)酵工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用二、發(fā)酵工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用（二）酵母循環(huán)系統(tǒng)酵母集合體。酵母能有效地處理廢水，那么處理后的剩余污泥是酵母的集合體，其中含有大量的蛋白質(zhì)、維生素和脂肪等多種物質(zhì)，完全可以用來制作飼料或肥料，從而一舉解決了活性污泥法剩余的污泥問題。酵母循環(huán)系統(tǒng)是指利用酵母菌-活性污泥二段式好氧處理廢水的系統(tǒng)。（三）廢纖維素的資源化

廢纖維素生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白（SingleCellProtein,SCP）的工藝流程：廢纖維素預(yù)處理可利用態(tài)原料礦物營養(yǎng)pH-溫度種子擴(kuò)大培養(yǎng)斜面菌種培養(yǎng)液發(fā)酵罐培養(yǎng)通氣攪拌上清液菌體分離蛋白質(zhì)抽取分離水解食品干燥純化動物飼料干燥洗滌或水解第五節(jié)發(fā)酵工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用二、發(fā)酵工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用（四）有機(jī)固體廢物的快速堆肥傳統(tǒng)的靜態(tài)發(fā)酵堆肥法：有機(jī)廢棄物厭氧發(fā)酵有機(jī)肥料耗時至少1個月有機(jī)廢棄物后發(fā)酵期主發(fā)酵期2~4d10~11d達(dá)諾式（DANO）回轉(zhuǎn)圓筒型發(fā)酵倉工藝：第六節(jié)生態(tài)工程與污水處理系統(tǒng)一、生態(tài)工程（EcologicalEngineering）簡介（一）生態(tài)工程的定義及其應(yīng)用生態(tài)工程一般指人工設(shè)計的、以生物種群為主要結(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)。濕地生態(tài)工程第六節(jié)生態(tài)工程與污水處理系統(tǒng)（二）生態(tài)工程類型物質(zhì)能量多層利用生態(tài)工程：模擬不同種類生物群落的互生功能，包含分級利用和各取所需的生物結(jié)構(gòu)。物質(zhì)轉(zhuǎn)化與再生生態(tài)工程：食物鏈?zhǔn)巧鷳B(tài)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，通過初級生產(chǎn)、次級生產(chǎn)、分解等完全代謝過程，完成物質(zhì)在系統(tǒng)中的循環(huán)。無污染生態(tài)工程：兼顧工業(yè)生產(chǎn)和保護(hù)環(huán)境的工藝，被稱為無污染工藝，若干此種工藝所構(gòu)成的工程體系，被稱為無污染工程。污染自凈多功能生態(tài)工程：模擬生態(tài)系統(tǒng)中自凈功能的工程。工農(nóng)業(yè)聯(lián)合生態(tài)工程：在工農(nóng)業(yè)發(fā)展中相互補償原料，保持穩(wěn)定生產(chǎn)體系，減少廢物，并改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的生態(tài)工程稱之。第六節(jié)生態(tài)工程與污水處理系統(tǒng)二、氧化塘（OxidationPond）法

生物氧化塘，又稱穩(wěn)定塘，是利用藻類、細(xì)菌和微型動物間功能上的協(xié)同作用處理污水的一種生態(tài)系統(tǒng)。（一）凈化原理利用藻類與細(xì)菌的互生關(guān)系，來分解有機(jī)污染物。細(xì)菌主要利用藻類產(chǎn)生的氧，分解流入塘內(nèi)的有機(jī)物；分解產(chǎn)物中的CO2、N、P等無機(jī)物，以及一部分小分子有機(jī)物又成為藻類的營養(yǎng)源。增殖的菌體與藻類細(xì)胞又為微型動物所捕食（見下圖）。第六節(jié)生態(tài)工程與污水處理系統(tǒng)陽光O2

風(fēng)流入污水微生物能沉淀的固體好氧細(xì)菌O2

CO2

，NH3H2O，PO43-藻類處理出水衰亡細(xì)胞（厭氧性）（兼性）微生物有機(jī)物有機(jī)酸、醇等CH4+CO2+NH3等圖7-5氧化塘內(nèi)的生物學(xué)過程氧化有機(jī)物降解有機(jī)物吸收釋放提供第六節(jié)生態(tài)工程與污水處理系統(tǒng)（二）氧化塘內(nèi)的生物組成藻類：氧化塘表層主要為藻類生物，其中常見的藻類有小球藻屬等。細(xì)菌：氧化塘細(xì)菌大量存在于下層。微型動物：輪蟲類出現(xiàn)頻度較高。在負(fù)荷高的氧化塘，常大量出現(xiàn)波多蟲、屋滴蟲等鞭毛蟲類原生動物。在氧化塘底泥中還存在著搖蚊幼蟲，它以藻類和底泥的微生物為食，成長，羽化而離開池塘，所以也起著去除廢水中營養(yǎng)物質(zhì)的作用。搖蚊成蟲搖蚊

蟲卵搖蚊

幼蟲蛹二、氧化塘法（三）氧化塘的分類與功能兼性塘（FaculativePond）：深度通常在1.0~2.5m，在塘的上層陽光能透入，藻類的光合作用旺盛，釋氧多，故塘中溶解氧充足，此處是好氧微生物對有機(jī)物的氧化和代謝區(qū)域；塘的中層陽光不能透入，溶解氧不足，兼性微生物占優(yōu)勢；塘的底部主要是厭氧微生物占主導(dǎo)，對沉淀于塘底的底泥進(jìn)行厭氧發(fā)酵。厭氧塘（AnaerobicPond）：塘內(nèi)主要為厭氧生物。曝氣塘（AeratedPond）：具有攪拌和充氧雙重功能。精致塘（MaturationPond）：一般用來改進(jìn)生物濾池法、活性污泥法以及其它類型生物塘排放的出水，目的是降低可沉降固體、BOD5、微生物以及氨的濃度。

二、氧化塘法（四）綜合生物塘（MultiplicateBiologicalPond）是運用生態(tài)學(xué)原理，將各具特點的生態(tài)單元，按一定的比例和方式組合起來的具有污水凈化和污水資源化雙重功能的新穩(wěn)定塘技術(shù)。它占地面積相對較小，凈化效果較高，能做到“以塘養(yǎng)塘”，適合于中小城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和管理水平。綜合生物塘1.綜合生物塘凈化生物學(xué)基礎(chǔ)（1）水生維管束植物生態(tài)凈化功能：在自然條件下6種植物對COD的凈化率：植物中文名植物拉丁文對COD的凈化率鳳眼蓮EichhorniacrassipeSolms95.1%香蒲Typhaorientalispresl92.9%水花生AltrenantheraphiloxeroidesGriseb94.5%水浮蓮PistiastratintesL.94.5%蘆葦PhragmitescommunisTrin.92.7%茭白ZixaniacaducifloraHand.88.8%鳳眼蓮（EichhorniacrassipesSclms）簡介鳳眼蓮又稱水葫蘆，水浮蓮（俗稱），為雨久花科鳳眼蓮屬多年生宿根草本。原產(chǎn)熱帶美洲，喜生于向陽溫暖的富含有機(jī)質(zhì)的靜水中，不耐寒。鳳眼蓮漂浮水面或生于淺水泥中。鳳眼蓮簡介鳳眼蓮根狀莖粗短，密生多數(shù)須根，葉基生成叢，蓮座狀；葉片寬卵心形至近扁圓形，濃綠而有光澤，葉柄基部膨大成葫蘆形，內(nèi)部具海綿質(zhì)的通氣組織。夏秋開藍(lán)紫色花，集成穗狀花序，亭亭玉立，與碧翠的綠葉叢顯示出豐腴的身姿，端莊而艷麗，成為園林中裝飾湖面、河溝、水體的良好花卉。二十世紀(jì)七十年代，人們把水浮蓮（水葫蘆）當(dāng)作家畜的飼料養(yǎng)殖，由于它的口味極差，過了一段時間，連豬都不吃，人們棄之不取。由于水浮蓮的繁殖能力極強(qiáng)，現(xiàn)在已經(jīng)成了惡性雜草，成為我國大多數(shù)水體的心腹之患。漳州浦頭港古碼頭水浮蓮瘋狂地生長，覆蓋了每一寸水面，缺氧的水體和腐爛的水葫蘆發(fā)出一陣陣的臭味。圖為九龍江口水浮蓮和垃圾漂浮的景象水浮蓮的極快速生長說明水體富營養(yǎng)化，大量的水浮蓮又使水體流速下降，耗盡水中的氧氣，水生物大量死亡，水質(zhì)加速度惡化。它成了水質(zhì)惡化的象征和催化劑。香蒲香蒲科只有香蒲屬（Typha）一屬，現(xiàn)有16種，我國有11種。世界各大洲皆有分布。我國南北皆有分布。特別是長江以南的廣大地區(qū)，由于湖泊、水渠、溝塘較多，香蒲分布更廣，多呈野生狀態(tài)。在我國作為蔬菜食用有很強(qiáng)的地域性，其他國家或地區(qū)主要作為水生觀賞植物，或凈化水質(zhì)用或藥用。

魚塘水花生（Alternanehcaphiloxeroides）水花生又名喜旱蓮子草、空心蓮子草，是畜、禽、魚優(yōu)良的水生青飼料。在蟹池內(nèi)種植水花生，其面積不能超過蟹池面積的20%，并要在蟹池中成塊成片地種植，全部漂浮在蟹池的水面上。蟹池內(nèi)種植水花生后，蟹就能經(jīng)常攝食水花生的根須和部分葉片，以及附在水花生上的絲狀藻、硅藻等藻類和鐘形蟲、聚縮蟲、輪蟲等小動物。同時，水花生能引誘水絲蚓、小魚、小蝦及水生昆蟲等。這樣，豐富了蟹的飼料，可減少飼喂成本。綠萍并非“水葫蘆”水生綠肥——綠萍，又名滿江紅，是一種萍藻共生的水生蕨類植物。它的光合效率、繁殖系數(shù)和固氮強(qiáng)度都很高。而水葫蘆學(xué)名為“鳳眼蓮”，由于在每個葉柄中部都有一個膨大似葫蘆的球狀體而得名。兩者并不是同一植物，但有相似的生長習(xí)性：整個植株都能漂浮在水面上，喜歡高溫濕潤，在攝氏25～35度下生長最快，而且速度驚人，被認(rèn)為是生長最快的兩種水生植物。綠萍蕨類植物蘆葦是多年生草本植物，在我國分布很廣，幾乎遍及全國各地。具有較強(qiáng)的抗逆性和適應(yīng)性，能在重鹽堿地上生長，因而是濱海灘涂、沼澤、港灣等潮濕地植被的優(yōu)勢種群。綜合生物塘1.綜合生物塘凈化生物學(xué)基礎(chǔ)（2）藻-菌互生生態(tài)系統(tǒng)代謝活性與環(huán)境因子的關(guān)系藻菌密度：藻或菌的起始密度一定時，有機(jī)碳的代謝速率隨菌或藻的密度增加而增加。光照度：黑暗條件下藻-菌系統(tǒng)代謝有機(jī)碳的速率較光照下高12.3%。無機(jī)磷和氨氮的代謝速率則是黑暗條件下較光照條件下要低。深度：在不同深度的水層中，藻-菌系統(tǒng)的光合放氧和呼吸耗氧這一代謝過程的層化現(xiàn)象十分明顯，10~30cm水層代謝活動最為旺盛，30cm以下各項指標(biāo)均逐漸下降，70~90cm處，光合放氧量小于呼吸量，可能出現(xiàn)厭氧條件。1.綜合生物塘凈化生物學(xué)基礎(chǔ)（3）提高出水水質(zhì)的生態(tài)學(xué)措施穩(wěn)定塘出水一般會出現(xiàn)藻類增多現(xiàn)象，導(dǎo)致COD、BOD、TSS等指標(biāo)也會相應(yīng)升高，影響出水水質(zhì)。通過生態(tài)學(xué)途徑對藻類增殖進(jìn)行控制可達(dá)到改善水質(zhì)的目的。在天然條件下的模擬生態(tài)系統(tǒng)中種植鳳眼蓮、水浮蓮、水花生及紫萍，每天可使藻類細(xì)胞密度分別下降5.2%、4.27%、0.82%、0.6%（原理？）；每千克褶紋冠蚌（Cristariaplicata）平均每日可濾食水中14.48g物質(zhì)。綜合生態(tài)塘水質(zhì)生態(tài)修飾區(qū)對水質(zhì)的修飾效果明顯。藻類年平均去除率42.4%，COD、BOD、TSS、總氮、氨態(tài)氮、總磷、無機(jī)磷等指標(biāo)也明顯改善。綜合生物塘2.綜合生物塘工藝流程及污水凈化效果（1）工藝流程：流程Ⅰ：處理BOD5150–200mg/L的污水；流程Ⅱ：處理BOD5100–150mg/L的污水；流程Ⅲ

、Ⅳ

：處理BOD570–100mg/L的污水。進(jìn)水沉砂厭氧植物生態(tài)修飾藻-菌灌溉養(yǎng)殖藻菌植物出水ⅠⅡⅢ

Ⅳ

圖7-6綜合生物塘工藝流程示意圖綜合生物塘2.綜合生物塘工藝流程及污水凈化效果（2）污水凈化效果：COD(mg/L)BOD5(mg/L)TSS(mg/L)進(jìn)水179.668193流程Ⅲ出水29.066.8210.77流程Ⅳ出水36.189.020.85福壽螺3.綜合生物塘資源化研究污水綜合生物塘浮游生物NH4+PO43-NCO2水生植物養(yǎng)魚蚌肉珍珠蚌綜合生物塘資源化方案設(shè)計太陽福壽螺鴨鵝豬米糠養(yǎng)蟹、甲魚蚌殼粉珍珠水稻第六節(jié)生態(tài)工程與污水處理系統(tǒng)三、水生植物塘水生植物塘（AquaticPlantPond）處理廢水的工藝流程：原污水反滲透砂濾二級水生生物曝氣塘格柵出水臭氧消毒粒狀炭柱水生生物：水生植物采用鳳眼蓮和浮蓮并在水下設(shè)置具有高表面積的微生物載體，并增設(shè)曝氣裝置。運行結(jié)果是BOD和SS去除率良好，停留時間只有2d，終年處理效果相當(dāng)穩(wěn)定，不受季節(jié)影響。對大腸桿菌和病毒有極高的處理效果。好氧區(qū)：用顯微鏡觀察到鳳眼蓮根上的微生物都是嚴(yán)格的好氧微生物。鳳眼蓮的供氧能力的存在，形成了根系好氧區(qū)，促進(jìn)分解作用。四、人工濕地處理系統(tǒng)（一）人工濕地生態(tài)系統(tǒng)