1、第第7 7章章 生物技術與環境生物技術與環境 污水處理污水處理 大氣凈化大氣凈化 固體廢棄物的生物處理固體廢棄物的生物處理 生物技術與環境污染監測生物技術與環境污染監測地球總水量地球總水量13.913.9億立方千米，三分之二被水覆蓋。億立方千米，三分之二被水覆蓋。咸水咸水97.5%2.5%冰帽和冰川冰帽和冰川地下水地下水易得的江河湖易得的江河湖淡水不到總淡淡水不到總淡水量水量1%中國水資源問題：中國水資源問題：南多北少，東多西少、時多時少、南多北少，東多西少、時多時少、總量多人均少畝均少?？偭慷嗳司佼€均少。水水 資資 源源 問問 題題一一. . 污水處理污水處理表示水污染的幾個指標：表示水污

2、染的幾個指標：p (1)(1)生化需氧量生化需氧量(BOD)(BOD)：表示在有氧條件下，好氧微生物氧化分解單位體積表示在有氧條件下，好氧微生物氧化分解單位體積水中有機物所消耗的游離氧的數量，常用單位為水中有機物所消耗的游離氧的數量，常用單位為mgmgL L，這是一種間接表示這是一種間接表示水被有機污染物污染程度的指標。水被有機污染物污染程度的指標。在在2020和在和在BODBOD的測定條件的測定條件( (氧充足、不攪動氧充足、不攪動) )下，以五日作為測定下，以五日作為測定BODBOD的標的標準時間，稱之為五日生化需氧量，以準時間，稱之為五日生化需氧量，以BODBOD5 5表示。表示。p (

3、2)(2)化學需氧量化學需氧量(COD)(COD)：用強氧化劑用強氧化劑重鉻酸鉀，在酸性條件下能夠將重鉻酸鉀，在酸性條件下能夠將有機物氧化為有機物氧化為H H2 2OO和和COCO2 2，此時所測出的耗氧量稱為化學需氧量，此時所測出的耗氧量稱為化學需氧量(COD)(COD)。CODCOD能夠比較精確地表示有機物含量，而且測定需時較短，不受水質限制，能夠比較精確地表示有機物含量，而且測定需時較短，不受水質限制，因此多作為工業廢水的污染指標。因此多作為工業廢水的污染指標。p (3)(3)總需氧量總需氧量(TOD)(TOD)：有機物主要是由碳有機物主要是由碳(C)(C)、氫、氫(H)(H)、氮、氮(

4、N)(N)、硫、硫(S)(S)等元素等元素所組成。當有機物完全被氧化時，所組成。當有機物完全被氧化時，C C、H H、NN、S S分別被氧化為分別被氧化為COCO2 2、H H2 2OO、NONO和和SOSO2 2，此時的需氧量稱為總需氧量，此時的需氧量稱為總需氧量(TOD)(TOD)。1. 1. 氧化塘法氧化塘法(Oxidation Pond)(Oxidation Pond)又稱穩定塘，是利用藻類又稱穩定塘，是利用藻類和細菌兩類生物間功能上的協同作用處理污水的一種生態和細菌兩類生物間功能上的協同作用處理污水的一種生態系統。系統。氧化塘的凈化原理是利用了細菌與藻類氧化塘的凈化原理是利用了細菌與

5、藻類的互生關系。的互生關系。p 藻類進行光合作用釋放氧氣；藻類進行光合作用釋放氧氣；p 細菌利用藻類產生的氧氣分解流入塘內的有機物；細菌利用藻類產生的氧氣分解流入塘內的有機物；p 分解產物中的分解產物中的COCO2 2、NN、P P等無機物以及一部分小分子有機等無機物以及一部分小分子有機物成物成 為藻類的營養源；為藻類的營養源；p 增殖的細菌和藻類細胞為微型動物所捕食。增殖的細菌和藻類細胞為微型動物所捕食。氧化塘內的生物學過程氧化塘內的生物學過程藻類細菌衰亡細胞CO2、NH3H2O、PO43O2流入污水能沉淀的固體處理出水O2 風陽光（厭氧性）（兼性）有機物微生物有機酸、醇等微生物CH4CO2

6、NH3等位于氧化塘的表層，常見的有：小球藻屬、位于氧化塘的表層，常見的有：小球藻屬、衣藻屬、眼蟲藻屬等。衣藻屬、眼蟲藻屬等。大量存在于氧化塘下層，在好氣狀態下，無大量存在于氧化塘下層，在好氣狀態下，無色桿菌、假單胞菌、芽孢桿菌等優勢生長；在氧化塘色桿菌、假單胞菌、芽孢桿菌等優勢生長；在氧化塘底部的厭氧層還有硫酸還原菌和甲烷細菌。底部的厭氧層還有硫酸還原菌和甲烷細菌。存在多種原生動物、輪蟲、以及甲殼類存在多種原生動物、輪蟲、以及甲殼類等。等。2. 2. 人工濕地處理系統法人工濕地處理系統法每年在足夠長的時間內均具有前的表面水層每年在足夠長的時間內均具有前的表面水層,能能維持大型水生植物生長的生態

7、系統。維持大型水生植物生長的生態系統。根據自然濕地模擬的人工生態系統，用于處理根據自然濕地模擬的人工生態系統，用于處理廢水。廢水。凈化效率優于氧化塘；運轉費用低；對廢水處凈化效率優于氧化塘；運轉費用低；對廢水處理廠難以去除的營養元素凈化效果好。理廠難以去除的營養元素凈化效果好。蘆葦濕地處理系統蘆葦濕地處理系統3. 3. 污水土地處理系統污水土地處理系統(Land Treatment System)(Land Treatment System)利用土地及其中的微生物和植物根系對污染物的凈化利用土地及其中的微生物和植物根系對污染物的凈化能力來處理已經經過預處理的污水或廢水，同時利用能力來處理已經經

8、過預處理的污水或廢水，同時利用其中的水分和肥分促進農作物、牧草或樹木生長的工其中的水分和肥分促進農作物、牧草或樹木生長的工程設施。程設施。污水的預處理設施，污水的調節與儲存設施，污水的污水的預處理設施，污水的調節與儲存設施，污水的輸送、布水和控制系統，土地處理面積，排出水收集輸送、布水和控制系統，土地處理面積，排出水收集系統。系統。凈化機理包括：土壤的過濾截留、物理和化凈化機理包括：土壤的過濾截留、物理和化學的吸附、化學分解、生物氧化以及植物和微學的吸附、化學分解、生物氧化以及植物和微生物的攝取等作用。生物的攝取等作用。v 土地處理系統要求對污水進行必要的預處理，去除污水中有害物土地處理系統要

9、求對污水進行必要的預處理，去除污水中有害物質。質。v 土地處理系統是按照全年連續運行的污水處理設施；污灌則是按土地處理系統是按照全年連續運行的污水處理設施；污灌則是按照農作物的需要進行灌溉。照農作物的需要進行灌溉。v 土地處理系統有完整的工程系統并可以調控，其底層防滲系統，土地處理系統有完整的工程系統并可以調控，其底層防滲系統，有效的控制了污水對地下水可能造成的污染。有效的控制了污水對地下水可能造成的污染。v 土地處理系統地面上種植的植物，以有利于污水處理的牧草、林土地處理系統地面上種植的植物，以有利于污水處理的牧草、林木、青飼料等經濟作物為主，不中直接食用的農作物；污灌的土木、青飼料等經濟作

10、物為主，不中直接食用的農作物；污灌的土地常以糧食、蔬菜等農作物為主。地常以糧食、蔬菜等農作物為主。4. 4. 活性污泥處理法活性污泥處理法 活性污泥活性污泥 污水經過一段時間的曝氣后，水中會產生一種污水經過一段時間的曝氣后，水中會產生一種以好氧菌為以好氧菌為主體主體的茶褐色絮凝體，其中含有大量的活性微生物，這種污泥絮的茶褐色絮凝體，其中含有大量的活性微生物，這種污泥絮體就是體就是活性污泥活性污泥?；钚晕勰嗍且约毦鷦游锖秃笊鷦游锼M?；钚晕勰嗍且约毦鷦游锖秃笊鷦游锼M成的活性微生物為主體，此外還有一些無機物，未被微生物分解成的活性微生物為主體，此外還有一些無機物，未被微生物分解的有機

11、物和微生物自身代謝的殘留物。的有機物和微生物自身代謝的殘留物。 根據生物反應器中微生物存在狀態根據生物反應器中微生物存在狀態( (懸浮，附著懸浮，附著) )可將污水生可將污水生物處理技術分為物處理技術分為活性污泥法活性污泥法( (懸浮的有活性的生物絮體懸浮的有活性的生物絮體) )和和生物膜生物膜法法( (附著的有活性的生物膜附著的有活性的生物膜) )，及后來的，及后來的復合式復合式( (懸浮，附著懸浮，附著) )生物生物處理、技術。處理、技術。 基本流程基本流程 污水污水格柵格柵泵間泵間沉砂池沉砂池初沉池初沉池活性污泥曝氣池活性污泥曝氣池二沉池二沉池消毒消毒1.曝氣池曝氣池：微生物降解有機：微

12、生物降解有機 物的反應場所物的反應場所2.二沉池二沉池：泥水分離：泥水分離3.污泥回流污泥回流：確保曝氣池內：確保曝氣池內 生物量穩定生物量穩定4.曝氣曝氣：為微生物提供溶解：為微生物提供溶解 氧，同時起到攪拌氧，同時起到攪拌 混合的作用。混合的作用。曝氣系統與空曝氣系統與空氣擴散裝置氣擴散裝置活性污泥反應器活性污泥反應器來自空壓來自空壓機的空氣機的空氣剩余污泥剩余污泥污泥井污泥井混合液混合液回流污回流污泥系統泥系統二沉池二沉池處理水處理水進水進水活性污泥法的基本工藝流程活性污泥法的基本工藝流程活性污泥法的基本流程活性污泥法的基本流程 1. 1.污水中有足夠的可溶解性易降解有機物污水中有足夠的

13、可溶解性易降解有機物 2.2.混合液中含有足夠的溶解氧混合液中含有足夠的溶解氧 3. 3. 活性污泥再曝氣池中呈懸浮狀態活性污泥再曝氣池中呈懸浮狀態 4.4.活性污泥連續回流活性污泥連續回流 5.5.及時排除剩余污泥及時排除剩余污泥 6.6.沒有對微生物有毒害作用的物質進入沒有對微生物有毒害作用的物質進入活性污泥法處理系統有效運行得基本條件活性污泥法處理系統有效運行得基本條件活性污泥凈化污水的過程活性污泥凈化污水的過程 活性污泥凈化污水的作用是由吸附和氧化兩個階段完成的，活性污活性污泥凈化污水的作用是由吸附和氧化兩個階段完成的，活性污泥在與廢水初期接觸的泥在與廢水初期接觸的202030min3

14、0min內，就可以去除內，就可以去除75%75%以上的以上的BODBOD，在，在于活性污泥具有巨大的表面積于活性污泥具有巨大的表面積(200010000m(200010000m2 2/m/m3 3), ),且其表面具有多糖且其表面具有多糖類粘液層。氧化分解在吸附階段之后，所需時間比吸附時間長的多，可類粘液層。氧化分解在吸附階段之后，所需時間比吸附時間長的多，可見暴氣池的大部分容積是在進行有機物的氧化和微生物的合成。見暴氣池的大部分容積是在進行有機物的氧化和微生物的合成?？山到饪山到庥袡C物有機物氧化氧化合成合成1/32/3無機物能量無機物能量新細胞新細胞物質物質無機物能量無機物能量殘留物質殘留物

15、質8020內源代謝內源代謝厭氧生物處理的特點厭氧生物處理的特點 與廢水的好氧生物處理工藝相比，廢水的厭氧生物處理工藝具有與廢水的好氧生物處理工藝相比，廢水的厭氧生物處理工藝具有以下主要優點：以下主要優點： 能耗降低，而且還可以回收生物能能耗降低，而且還可以回收生物能( (沼氣沼氣) )；因為厭氧生物處；因為厭氧生物處 理工藝無需為微生物提供氧氣，所以不需要鼓風曝氣，減少了理工藝無需為微生物提供氧氣，所以不需要鼓風曝氣，減少了 能耗，而且厭氧生物處理工藝在大量降低廢水中的有機物的同能耗，而且厭氧生物處理工藝在大量降低廢水中的有機物的同 時，還會產生大量的沼氣。時，還會產生大量的沼氣。 污泥產量很

16、低。污泥產量很低。 厭氧微生物可以使生物不能降解的一些有機物進行降解或部分厭氧微生物可以使生物不能降解的一些有機物進行降解或部分 降解；對于某些含有難降解有機物的廢水，利用厭氧工藝進行降解；對于某些含有難降解有機物的廢水，利用厭氧工藝進行 處理可以獲得更好的處理效果。處理可以獲得更好的處理效果。 厭氧生物處理過程中所涉及到的生化反應過程較為復雜。厭氧生物處理過程中所涉及到的生化反應過程較為復雜。 厭氧微生物特別是其中的產甲烷細菌對溫度、厭氧微生物特別是其中的產甲烷細菌對溫度、pHpH等環境因素等環境因素非常非常 敏感。敏感。 厭氧生物處理出水水質仍通常較差，一般需要利用好氧工藝厭氧生物處理出水

17、水質仍通常較差，一般需要利用好氧工藝進行進一步的處理；進行進一步的處理； 厭氧生物處理的氣味較大；厭氧生物處理的氣味較大； 對氨氮的去除效果不好，還可能由于原廢水中含有的有機氮對氨氮的去除效果不好，還可能由于原廢水中含有的有機氮在厭氧條件下的轉化導致氨氮濃度的上升。在厭氧條件下的轉化導致氨氮濃度的上升。主要缺點：主要缺點：5. 5. 生物膜處理法生物膜處理法生物濾池的構造生物濾池的構造 生物濾池由生物濾池由濾床濾床、布水裝置布水裝置和和排水系統排水系統三部分組成。三部分組成。n池壁池壁n濾料濾料n布水系統布水系統n排水系統排水系統二二. . 大氣凈化大氣凈化p什么是大氣污染物的微生物處理？什么

18、是大氣污染物的微生物處理？ 指利用微生物的生物化學作用，使大氣污染物分解。轉指利用微生物的生物化學作用，使大氣污染物分解。轉化為無害或少害物質。目前主要用來凈化有機污染物特化為無害或少害物質。目前主要用來凈化有機污染物特別是脫除臭味。別是脫除臭味。p廢氣微生物處理的特點廢氣微生物處理的特點 設備簡單、能耗低、不消耗有用的原料、安全可靠、無設備簡單、能耗低、不消耗有用的原料、安全可靠、無二次污染等。二次污染等。p廢氣生物處理的兩個階段廢氣生物處理的兩個階段 污染物由氣相轉入液相或固相表面的液膜中；污染物由氣相轉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降解。污染物在液相或固相表面

19、被微生物降解。煤炭的微生物脫硫煤炭的微生物脫硫p 細菌浸出法細菌浸出法 利用微生物把煤炭中不同類型的硫分解成可溶性鐵利用微生物把煤炭中不同類型的硫分解成可溶性鐵鹽和硫酸后濾出煤粉。鹽和硫酸后濾出煤粉。p 表面改性法表面改性法 利用細菌的氧化作用或附著作用改變黃鐵礦表面性利用細菌的氧化作用或附著作用改變黃鐵礦表面性質質( (疏水性疏水性) )，提高分離能力，從而將黃鐵礦從煤中，提高分離能力，從而將黃鐵礦從煤中脫除。脫除。微生物對無機廢氣的處理微生物對無機廢氣的處理 微生物對無機廢氣的處理主要利用一些化能自微生物對無機廢氣的處理主要利用一些化能自養菌如硝化細菌、硫化細菌和氫細菌等。養菌如硝化細菌、

20、硫化細菌和氫細菌等。 適合于微生物處理的無機廢氣污染組分主要有：適合于微生物處理的無機廢氣污染組分主要有：氨和硫化氫。氨和硫化氫。 例如：硫化氫的生物處理例如：硫化氫的生物處理微生物對有機廢氣的處理微生物對有機廢氣的處理p 微生物吸收法微生物吸收法(Microorganism Absorption)(Microorganism Absorption) 原理：利用微生物、營養物和水組成的吸收液處理廢氣，適原理：利用微生物、營養物和水組成的吸收液處理廢氣，適合于處理可溶性的氣態污染物。合于處理可溶性的氣態污染物。 裝置：由吸收器裝置：由吸收器( (物理溶解過程物理溶解過程) )和廢水反應器和廢水反

21、應器( (生物處理過程生物處理過程) )兩部分組成。兩部分組成。p 微生物洗滌法微生物洗滌法(Microorganism Wash)(Microorganism Wash) 利用污水廠剩余污泥配制混合液作為吸收劑處理廢氣，對脫利用污水廠剩余污泥配制混合液作為吸收劑處理廢氣，對脫除復合型臭氣效果較好。除復合型臭氣效果較好。p 微生物過濾法微生物過濾法(Microorganism Adsorption)(Microorganism Adsorption) 利用含有微生物的固體顆粒吸收廢氣中的污染物。利用含有微生物的固體顆粒吸收廢氣中的污染物。 包括以下類型：堆肥濾池、土壤濾池、微生物過濾箱包括以下

22、類型：堆肥濾池、土壤濾池、微生物過濾箱吸收設備填料塔吸收設備填料塔三三. . 固體廢棄物的生物處理固體廢棄物的生物處理 生物處理就是以固體廢物中的可降解有機物或生物處理就是以固體廢物中的可降解有機物或其它組分為對象，利用生物對其作用，轉化為穩定其它組分為對象，利用生物對其作用，轉化為穩定產物、能源和其他有用物質的一種處理技術。產物、能源和其他有用物質的一種處理技術。有機物是固體廢物污染的重要來源有機物是固體廢物污染的重要來源p固體廢棄物的分類固體廢棄物的分類p固體廢棄物處理的基本原則：固體廢棄物處理的基本原則： 無害化、減量化、資源化無害化、減量化、資源化p固體廢棄物的微生物處理的主要方法：固

23、體廢棄物的微生物處理的主要方法： 堆肥法堆肥法 衛生填埋法衛生填埋法 厭氧發酵法厭氧發酵法( (厭氧堆肥化厭氧堆肥化) )p堆肥化是利用自然界廣泛存在的微生物，有控堆肥化是利用自然界廣泛存在的微生物，有控制地促進固體廢物中可降解有機物轉化為穩定制地促進固體廢物中可降解有機物轉化為穩定的腐殖質的生物化學過程。的腐殖質的生物化學過程。( (一一) )堆肥法堆肥法 堆肥化堆肥化 好氧堆肥化是以好氧菌為主對廢物中的有機好氧堆肥化是以好氧菌為主對廢物中的有機物進行吸收、氧化、分解及轉化，微生物把物進行吸收、氧化、分解及轉化，微生物把一部分有機物氧化成簡單的無機物，并釋放一部分有機物氧化成簡單的無機物，并

24、釋放出能量，把另一部分有機物轉化合成為新的出能量，把另一部分有機物轉化合成為新的細胞物質，使微生物生長繁殖，產生更多的細胞物質，使微生物生長繁殖，產生更多的生物體。生物體。好氧堆肥化微生物好氧堆肥化微生物 堆肥中含有的微生物堆肥中含有的微生物種類主要有種類主要有細菌、真細菌、真菌和放線菌菌和放線菌，堆肥過，堆肥過程中，隨有機物的降程中，隨有機物的降解，堆肥微生物在數解，堆肥微生物在數量和種群上會發生變量和種群上會發生變化。高溫階段會出現化。高溫階段會出現較多的真菌。較多的真菌。(1)(1)中溫階段中溫階段p嗜溫性微生物比較活躍，主要利用堆肥中可嗜溫性微生物比較活躍，主要利用堆肥中可溶性有機物進

25、行繁殖，并釋放出能量，溫度溶性有機物進行繁殖，并釋放出能量，溫度不斷上升。不斷上升。p當堆溫升高到當堆溫升高到4545以上即進入高溫階段，嗜熱性微生物以上即進入高溫階段，嗜熱性微生物逐漸代替了嗜溫性微生物，復雜的有機物如半纖維素、逐漸代替了嗜溫性微生物，復雜的有機物如半纖維素、纖維素和蛋白質等也開始被強烈分解。纖維素和蛋白質等也開始被強烈分解。(2)(2)高溫階段高溫階段p在此階段，只剩下部分較難降解的有機物和新形成在此階段，只剩下部分較難降解的有機物和新形成的腐殖質，此時微生物活性下降，發熱量減少，溫的腐殖質，此時微生物活性下降，發熱量減少，溫度下降至中溫，并最終過渡到環境溫度度下降至中溫，

26、并最終過渡到環境溫度(3)(3)降溫階段降溫階段p一般采用露天強制通風垛，一般采用露天強制通風垛，當一批物料堆積成垛后，不當一批物料堆積成垛后，不再添加新料和翻堆，直至物再添加新料和翻堆，直至物料腐熟后運出。料腐熟后運出。p缺點是有機物和微生物分布缺點是有機物和微生物分布不均勻，局部會發生厭氧。不均勻，局部會發生厭氧。p采用間歇翻堆的強制采用間歇翻堆的強制通風垛或間歇進出料通風垛或間歇進出料的發酵倉，將物料批的發酵倉，將物料批量地進行發酵處理。量地進行發酵處理。p堆肥裝置有垛體、長堆肥裝置有垛體、長方形池式發酵倉、立方形池式發酵倉、立筒形發酵倉等。筒形發酵倉等。p 是一種發酵時間更短的動態二次

27、發酵技術，采取連續是一種發酵時間更短的動態二次發酵技術，采取連續進料和連續出料的方式進行，物料在發酵裝置內處于進料和連續出料的方式進行，物料在發酵裝置內處于連續翻動狀態下，組分易于混合均勻，形成空隙利于連續翻動狀態下，組分易于混合均勻，形成空隙利于通風、水分蒸發迅速，使發酵周期縮短。堆肥裝置有通風、水分蒸發迅速，使發酵周期縮短。堆肥裝置有達諾筒和漿葉式發酵塔等。達諾筒和漿葉式發酵塔等。 厭氧消化是指在厭氧狀態下，利用厭氧微生物，厭氧消化是指在厭氧狀態下，利用厭氧微生物，有控制地使廢物中可生物降解的有機物轉化為有控制地使廢物中可生物降解的有機物轉化為CHCH4 4、COCO2 2和穩定物質的生物

28、化學過程。和穩定物質的生物化學過程。1 1、第一階段、第一階段( (水解階段水解階段) )：在水解與發酵細菌作用下，大在水解與發酵細菌作用下，大分子有機物如碳水化合物、蛋白質、脂肪，經水解與發酵分子有機物如碳水化合物、蛋白質、脂肪，經水解與發酵轉化為單糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及二氧化碳、氫等。轉化為單糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及二氧化碳、氫等。p水解與發酵細菌水解與發酵細菌 ：纖維素分解菌、淀粉分解菌、蛋白纖維素分解菌、淀粉分解菌、蛋白質分解菌、脂肪分解菌質分解菌、脂肪分解菌p原生動物：原生動物：鞭毛蟲、纖毛蟲、變形蟲鞭毛蟲、纖毛蟲、變形蟲p真菌：真菌：毛霉、根霉、曲霉毛霉、根霉、曲霉2 2、第

29、二階段、第二階段( (產酸階段產酸階段) )：在產氫、產乙酸菌和同型乙酸菌在產氫、產乙酸菌和同型乙酸菌作用下，把第一階段產物轉化成氫、二氧化碳和乙酸。作用下，把第一階段產物轉化成氫、二氧化碳和乙酸。p產氫、產乙酸菌產氫、產乙酸菌：將丙酮酸及其它脂肪酸轉化為乙酸、二氧將丙酮酸及其它脂肪酸轉化為乙酸、二氧化碳、氫氣?；?、氫氣。p 同型乙酸菌同型乙酸菌：將二氧化碳、氫氣轉化為乙酸；將甲酸、甲將二氧化碳、氫氣轉化為乙酸；將甲酸、甲 醇轉化為乙酸。醇轉化為乙酸。3. 3. 第三階段第三階段( (產甲烷階段產甲烷階段) )：通過兩組不同的產甲烷菌作用，通過兩組不同的產甲烷菌作用，將氫和二氧化碳轉化為甲烷

30、或者乙酸脫羧產生甲烷。將氫和二氧化碳轉化為甲烷或者乙酸脫羧產生甲烷。三階段厭氧消化模式三階段厭氧消化模式( (二二) )衛生填埋法衛生填埋法(Sanitary Landfill)(Sanitary Landfill)p 什么是衛生填埋法？什么是衛生填埋法？ 指將垃圾在填埋場里分層填埋的處理方法。由廢物層指將垃圾在填埋場里分層填埋的處理方法。由廢物層( (一般厚度一般厚度2.52.53.0m)3.0m)和覆土層和覆土層( (一般厚度為一般厚度為0.20.20.3m)0.3m)構成一個填埋單元，構成一個填埋單元，由一系列填埋單元構成一個填埋層，當填埋至設計高度后再蓋上由一系列填埋單元構成一個填埋層

31、，當填埋至設計高度后再蓋上一層一層0.90.91.2m1.2m的土壤，壓實后就得到了一個完整的衛生填埋場。的土壤，壓實后就得到了一個完整的衛生填埋場。覆土層廢物層第二層第一層不透水層夯實粘土衛生填埋場示意圖衛生填埋場示意圖p 好氧好氧分解階段分解階段 微生物利用垃圾空隙中的空氣進行好氧分解。微生物利用垃圾空隙中的空氣進行好氧分解。p 厭氧分解不產甲烷階段厭氧分解不產甲烷階段 微生物利用硝酸根和硫酸根作為氧源，產生硫化物、氮微生物利用硝酸根和硫酸根作為氧源，產生硫化物、氮氣和二氧化碳，硫酸鹽還原菌和反硝化細菌的繁殖速度氣和二氧化碳，硫酸鹽還原菌和反硝化細菌的繁殖速度大于產甲烷細菌。大于產甲烷細菌

32、。p 厭氧分解產甲烷階段厭氧分解產甲烷階段 當還原狀態達到一定程度時開始產甲烷，坑內溫度升至當還原狀態達到一定程度時開始產甲烷，坑內溫度升至5555時，進入穩定產氣階段。時，進入穩定產氣階段。p 穩定產氣階段穩定產氣階段 此階段穩定地產生二氧化碳和甲烷。此階段穩定地產生二氧化碳和甲烷。填埋坑內微生物活動過程的四個階段填埋坑內微生物活動過程的四個階段四四. . 生物技術與環境污染監測生物技術與環境污染監測 生物與其生存環境之間存在著相互影響，相互制約，相生物與其生存環境之間存在著相互影響，相互制約，相互依存的密切關系，生物需要不斷地直接或間接從環境互依存的密切關系，生物需要不斷地直接或間接從環境

33、中吸取營養，進行新陳代謝，維持自身生命。中吸取營養，進行新陳代謝，維持自身生命。 當環境受到污染后，生物在吸收營養的同時，也吸收了當環境受到污染后，生物在吸收營養的同時，也吸收了污染物質，并在體內遷移、積累，從而遭受污染，受到污染物質，并在體內遷移、積累，從而遭受污染，受到污染的生物，在生態、生理和生化指標，污染物在體內污染的生物，在生態、生理和生化指標，污染物在體內的行為等方面會發生變化，出現不同的癥狀或反應，可的行為等方面會發生變化，出現不同的癥狀或反應，可以利用這些變化來反映和度量環境污染的程度。以利用這些變化來反映和度量環境污染的程度。1. 1. 指示生物指示生物 (Indicator

34、 Organism)(Indicator Organism)p被用來監測評價環境質量及其變化、污染程度的生物被用來監測評價環境質量及其變化、污染程度的生物稱作指示生物。稱作指示生物。p已用指示生物作為監測氣象、水土、周圍環境污染程已用指示生物作為監測氣象、水土、周圍環境污染程度。度。p現在所指的指示生物包括自然指示生物、活性污泥指現在所指的指示生物包括自然指示生物、活性污泥指示生物和有毒物質指示生物等。示生物和有毒物質指示生物等。 發光細菌在適當條件下能發射出肉眼可見的藍綠色光，當發發光細菌在適當條件下能發射出肉眼可見的藍綠色光，當發光細菌與水樣中有毒物質接觸時，可影響或干擾細菌的新陳光細菌與

35、水樣中有毒物質接觸時，可影響或干擾細菌的新陳代謝，使細菌的發光強度下降或熄滅，在一定毒物濃度范圍代謝，使細菌的發光強度下降或熄滅，在一定毒物濃度范圍內，有毒物質濃度與發光強度呈負相關線性關系，因為可使內，有毒物質濃度與發光強度呈負相關線性關系，因為可使用生物發光光度計測定水樣的相對發光強度來監測有毒物質用生物發光光度計測定水樣的相對發光強度來監測有毒物質的濃度。的濃度。 發光細菌作為毒性檢測的生物學方法，因其簡便、快速、靈發光細菌作為毒性檢測的生物學方法，因其簡便、快速、靈敏且成本較低而受到重視。敏且成本較低而受到重視。 市場上已有專門利用發光細菌法原理的生物毒性市場上已有專門利用發光細菌法原

36、理的生物毒性( (污染污染) )測定測定儀儀 。應用舉例：應用舉例：發光細菌發光細菌 細菌回復突變試驗簡稱細菌回變試驗，使用細菌回復突變試驗簡稱細菌回變試驗，使用鼠沙門氏鼠沙門氏傷寒桿菌傷寒桿菌稱為稱為AmesAmes試驗，這種細菌的野生型即原養型試驗，這種細菌的野生型即原養型能自行合成能自行合成組氨酸組氨酸或或色氨酸色氨酸和和乳糖乳糖，其突變體則缺乏，其突變體則缺乏這些能力，在相應的營養缺乏培養基中不能生長，若這些能力，在相應的營養缺乏培養基中不能生長，若在受試物的作用下，能生長成菌株，則說明受試物使在受試物的作用下，能生長成菌株，則說明受試物使之發生了回變。之發生了回變。 應用舉例：應用舉

37、例：AmesAmes試驗試驗S.t.his回變回變S.t.his 吸入吸入濾紙片濾紙片保溫保溫可疑可疑“三致三致”試樣試樣 鼠鼠肝勻肝勻漿漿（含羥化酶）（含羥化酶）陽性陽性陰性陰性 利用回變檢測致癌劑利用回變檢測致癌劑 艾姆斯試驗法艾姆斯試驗法鼠傷寒沙門氏菌的鼠傷寒沙門氏菌的組氨酸營養缺陷型組氨酸營養缺陷型2. 2. 核酸探針和核酸探針和PCRPCR技術技術p全世界每年有2億5千萬人感染水源性疾病，而不同的的微生物病原體具有不同的致病劑量，因此確定水樣中病原體的數量，提高檢測的準確度顯得十分重要。p已經發現PCR對星狀病毒的檢測靈敏度比電鏡更高，并可鑒定這一病毒的不同血清型。p利用多鏈PCR技

38、術可檢測非人源性E. coli的甘氨酸羧酶基因，從而可快速鑒定河流是否受到人糞便的污染。p英國人開發了一種基于PCR的E. coli檢測方法可以在24小時完成對99種不同的環境水樣的檢測，與標準方法100%相吻合，現已列為泰晤士河的例行項目?；诨赑CRPCR技術的生物監測技術的生物監測3. 3. 生物芯片生物芯片p 生物芯片主要指通過平面微細加工技術在固體芯片表生物芯片主要指通過平面微細加工技術在固體芯片表面構建的微流體分析單元和系統，以實現對細胞蛋白面構建的微流體分析單元和系統，以實現對細胞蛋白質、核酸以及其他生物組分的準確、快速、大信息量質、核酸以及其他生物組分的準確、快速、大信息量的

39、檢測。的檢測。p 他是繼大規模集成電路他是繼大規模集成電路 之后的又一次具有深遠之后的又一次具有深遠 意義的科學技術革命。意義的科學技術革命。生物芯片的種類生物芯片的種類Comparison of DNA Chip TechnologiesComparison of DNA Chip Technologies Sensitivity of DNA chip based assays is a function of:Sensitivity of DNA chip based assays is a function of:Probe and target DNA/RNA (Complexity)Chip surface (autofluorescence & non-spec. bkg)Attachment chemistry/methodology (hyb. efficiency & crosshyb.)Hybridization efficiency (lots of factors)Detection technology (signal type, efficiency, noise)4. 4. 生物傳感器生物傳感器轉換器轉換器敏感元件敏感元件待測物待測物是一門由生物、化學、物理、醫學、電子技術等多種是一門由生物、化學、物理、醫學、電子技術等