环境生物技术复习要点答案

环境生物技术复习要点第一章1环境生物技术的概念？环境生物技术的概念:南大程树培教授：直接或间接利用完整的生物物体或生物体的某些组成部分或某些机能，建立降低或消除污染物产生的生产工艺，或能够高效净化环境污染以及同时生产有用物质的人工技术系统德国Timmis博士：应用生物圈的某部分使环境得以控制，或治理预定要进入生物圈的污染物的生物技术密歇根州立大学Tiedje教授：环境生物技术的核心是微生物学过程通俗定义：应用于环境污染治理方面的生物技术2分为哪三个层次，分别是什么？分为高、中、低三个层次高层次是指以基因工程为主导的现代污染防治生物技术，如降解杀虫剂、基因工程菌的构建等中层次是指传统的生物处理技术，如活性污泥法等低层次是指利用天然处理系统进行废物处理的技术，如氧化塘系统等，特点是发挥自然界的生物环境功能三个层次没有重要与不重要之分，不同层次间是相互渗透和交叉应用3基因工程菌是?将目的基因导入细菌体内使其表达、产生所需要的蛋白的细菌4活性污泥法？将空气连续鼓入大量溶解有机污染物的废水中，经一定时间后，形成由好氧性微生物繁殖而形成的活性污泥。活性污泥具有很强的吸附与氧化能力，能分解去除污水中的有机污染物5氧化塘？利用天然净化能力对污水进行处理(塘水中自然繁育的微生物在其自身的代谢作用下，氧化分解废水中的有机物的)的构筑物。净化过程与自然水体的自净过程相似。以太阳能为初始能量，通过在塘中种植水生植物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统，在太阳能（日光辐射提供能量）作为初始能量的推动下，通过氧化塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化，将进入塘中污水的有机污染物进行降解和转化。第二章1废水生物处理是什么？概念：通过微生物的新陈代谢作用，将废水中的有机物的一部分转化为微生物的细胞物质，另一部分转化为比较稳定的化学物质（无机物或简单有机物）的方法2好氧生物处理原理，代谢作用？原理：在提供游离氧的前提下，以好氧微生物为主，使有机物降解的方法包括两种代谢：分解代谢和合成代谢3BOD5、COD指什么？为什么BOD5/COD是可化降解的指标？BOD5：五日生物耗氧量，指的是水中的微生物可以降解的有机物被降解后消耗的氧的量；也就是说用生物降解水中有机物5天所消耗的氧的总量。COD：用化学氧化剂(如高锰酸钾、重铬酸钾)氧化水中需氧污染物质时所消耗的氧气量，常以符号COD表示，计量单位为mg／L，BOD5/COD指标是5日生化耗氧量与化学耗氧量的比值，是污水可生化降解性的指标，可反映污水可生化降解性的功能。4BOD5/COD是可化降解的指标：5好氧生物处理对水质的要求？溶解氧：废水中的溶解氧应在0.3～2mg/L之间，此时好氧菌和兼性菌都能进行好氧呼吸pH值：对好氧的处理，pH值应在6～9之间温度：水温在20℃～40℃之间最为合适微生物生长必须的营养：微生物生长所需的六大营养元素：碳、氮、能源、生长因子(维生素)、无机盐(钾、钙、镁、铁等)毒性物质：多数重金属，如锌、铜、铅、铬等均含毒性，不利于微生物的成活。但如逐步提高有毒物质的浓度，则有可能在一定程度上，使其适应新环境，而提高处理效率进水有机物的浓度：进水BOD5浓度一般在100～600mg/L废水的可生化性：废水的可生化性一般用BOD5/COD值表示。当BOD5/COD＞0.5，采用生物处理效果明显；BOD5/COD＜0.3，则不宜采用生物法处理6活性污泥指什么？包括什么微生物？反应过程是什么？增值规律是怎样？（增值曲线包括···，特点）活性污泥：将空气连续鼓入大量溶解有机污染物的废水中，经一定时间后，形成由好氧性微生物繁殖而形成的活性污泥。微生物：好氧微生物和兼性厌氧微生物、兼有少量的专性厌氧微生物；细菌：动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等原生动物：钟虫、小口钟虫、肾形虫、草履虫、盖纤虫、变形虫后生动物：线虫、轮虫反应过程：吸附阶段：污水中的污染物在与活性污泥微生物接触过程中，被由微生物形成的絮凝体吸附及粘连氧化阶段：在有氧条件下，微生物利用部分被吸附摄入体内的有机物为营养，合成细胞物质，另一部分有机物被分解代谢，并释放能量絮凝体的形成与凝聚沉淀阶段：氧化阶段合成的菌体絮凝形成絮凝体，通过重力沉淀从水中分离出来，使水得到净化活性增殖规律：活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝气池内发生反应、有机物被降解的必然结果，而微生物增殖的结果则是活性污泥的增殖增殖曲线：对数增殖期：F/M值高(2.2)，有机物丰富，营养物质不是微生物增殖的控制因素微生物的增值速率与有机基质浓度无关，仅由微生物本身特有的最小世代时间所控制，即只受微生物自身生理机能的限制微生物以最高速率对有机物进行摄取，以最高速率增殖，合成新细胞活性污泥具有高的能量水平，微生物的活动能力很强，污泥质地松散，不易形成较好的絮凝体，沉淀性能不佳活性污泥的代谢速率极高，需氧量大减速增殖期：F/M值下降到一定水平后，有机物的浓度成为微生增殖的控制因素微生物的增殖速率与残存的有机物呈正比有机底物的降解速率开始下降微生物的增殖速率逐渐下降，直至最终下降为零，但活性污泥的量仍持续增长并最终达到最高絮凝体开始形成，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均较好出水水质有较大改善，且整个系统运行稳定内源呼吸期：内源呼吸的速率在本期之初首次超过了合成速率，从整体上来说，活性污泥的量在减少，最终所有的活细胞将消亡，而仅残留下内源呼吸的残留物，而这些物质多是难于降解的细胞壁等污泥的无机化程度较高，沉降性能良好，但凝聚性较差；有机物基本消耗殆尽，处理水质良好7F/M值是什么？在温度适宜、溶解氧充足、且不存在抑制物质的条件下，活性污泥微生物的增殖速率主要取决于微生物与有机基质的相对数量，即有机基质(Food)与微生物(Microorganism)的比值，即F/M值。F/M值是影响有机物去除速率、氧利用速率的重要因素。8活性污泥的性能指标：MLSS、MLVSS、SV、SVI的定义。固体物质：活细胞Ma、微生物内源代谢的残留物Me、由原废水夹入，难以生物降解的有机物Mi、由原废水夹入，附着在活性污泥上的无机物质Mii、混合液悬浮固体浓度（MLSS）：MLSS=Ma+Me+Mi+Mii混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）：MLVSS=Ma+Me+Mi污泥沉降比（SV）定义：将曝气池中的混合液在量筒中静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示污泥体积指数（SVI）定义：曝气池出口处混合液经30分钟静沉后，1g干污泥所形成的污泥体积，(ml/g)9活性污泥运行的影响因素？溶解氧（OD）供氧不足：溶解氧浓度过低、微生物代谢受阻、净化功能下降、易于滋生丝状菌、产生污泥膨胀现象溶解氧浓度过高：氧的利用效率降低、增加动力费用水温最适温度：15—35℃；20～30℃，效果好，活动旺盛；＜15℃，＞35℃，效果↓，活动弱；＜5℃，＞45℃，效果很差营养物质碳源：组成生物细胞的主要物质，对碳源的需求量较大，一般BOD5≥100mg/L氮源：组成细胞的重要元素，其需要按BOD:N=100:5考虑盐类主要的无机盐类：P：按BOD5:N:P=100:5:1考虑，它是微生物需要量最多的无机元素，约占全部无机盐元素的50%；还有K、Ca、Fe、S无机元素；微量无机元素对于生活污水，BOD5:N:P的比值为100:5:1，但经沉淀池处理后，其BOD5:N:P=100:20:25pH：最适pH介于6.5~8.5之间；低于4.5：原生动物消失，丝状菌占优势；高于9.0，微生物的代谢受抑制有毒和有抑制物质主要是重金属，H2S、CN－、酚等，当超过一定浓度时，就破坏细胞结构，抑制代谢有机负荷率有机负荷率（BOD污泥负荷）F/M：表示曝气池内单位质量的活性污泥在单位时间内承受的有机基质的量。10活性污泥法的工艺流程？主要组成成分？活性污泥法的工艺流程：活性污泥法通常是由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排除系统所组成主要组成成分：曝气池：反应的主体，有机物被降解，微生物得以增殖二次沉淀池：泥水分离，保证出水水质；浓缩污泥，保证污泥回流，维持曝气池内的污泥浓度。回流系统：维持曝气池内的污泥浓度；回流比的改变，可调整曝气池的运行工况剩余污泥：去除有机物的途径之一；维持系统的稳定运行供氧系统：为微生物提供溶解氧11曝气的作用、类型？曝气的作用：向液相供给溶解氧，并起搅拌和混合作用鼓风曝气：曝气系统由加压设备（鼓风机）、空气扩散装置和管道三部分组成。空气以气泡的形式扩散到混合液，使气泡中的氧迅速转移到液相供微生物需要并搅拌混合液机械曝气：是以装在曝气池水面的表面曝气机的快速转动，进行表面充氧12活性污泥系统的主要运行方式······八种各自的特点？比较？传统活性污泥法(又称推流式活性污泥法)特征：有机物的吸附与代谢在一个曝气池中连续进行活性污泥经历了一个生长周期：对数增长期→减速增长期→内源呼吸期。经历了吸附与代谢二个阶段有机物由多→少，耗氧量由大→小池首往往供氧不足，后段供氧过剩，池前段DO(溶解氧)浓度较低，沿池长逐渐增高完全混合活性污泥法特征：可以方便地通过对F/M的调节，使反应器内的有机物降解反应控制在最佳状态进水一进入曝气池，就立即被大量混合液所稀释，所以对冲击负荷有一定的抵抗能力适合于处理较高浓度的有机工业废水优点和缺点：池内水质均匀一致，各点相同池内需氧均匀，动力消耗小于推流式微生物对有机物的降解动力低，易产生污泥膨胀；处理水水质较差阶段曝气活性污泥法(又称多点进水法)特点：分段多点进水，负荷分布均匀，均化了需氧量，避免了前段供氧不足，后段供氧过剩的缺点废水分段注入，提高了曝气池对冲击负荷的适应能力吸附-再生活性污泥法(又称生物吸附法或接触稳定法)特点：有机污染物去除过程的两个阶段即吸附阶段和降解阶段在空间上分开，使这两个反应在不同的反应器中进行吸附时间较短(30～60min)，吸附池池容较小，节省基建费用，再生池只对回流污泥再生具有一定的耐冲击负荷的能力，当吸附池的活性污泥遭到破坏时，可由再生池的污泥予以补充处理效果低于普通活性污泥法不宜处理溶解性有机物较多的污水延时曝气活性污泥法特点：有机负荷率非常低，延长曝气时间到1～3d，使微生物处于内源呼吸阶段。污水中有机物全部用于微生物能量代谢，转化为二氧化碳，不产生剩余污泥或只产生很少的剩余污泥优点和缺点：此工艺可以认为是污水好氧处理和污泥好氧消化同时处理处理出水出水水质稳定性较好，对废水冲击负荷有较强的适应性缺点是池容大、曝气时间长，占地面积大；建设费用和运行费用高高负荷活性污泥法特点：有机负荷率高，曝气时间短，对废水的处理效果较低在系统和曝气池的构造等方面与传统法相同纯氧曝气活性污泥法特点：纯氧中氧的分压比空气约高5倍，纯氧曝气可大大提高氧的转移效率氧的转移率可提高到80-90%，而一般的鼓风曝气仅为5~25%左右可使曝气池内活性污泥浓度高达40007000mg/l，能够大大提高曝气池的容积负荷剩余污泥产量少，SVI值也低，污泥膨胀较少发生13活性污泥法中常见的问题······？污泥膨胀的种类···？解决方法？污泥膨胀：正常的活性污泥沉降性能良好，其污泥体积指数SVI在50—150之间。由于某种原因导致活性污泥比重减轻，SVI值不断增加，在沉淀池沉淀不下来，导致出水水质变差和污泥流失，这种现象称之为污泥膨胀种类：丝状菌膨胀:由于丝状菌大量繁殖，菌丝体相互交织，使污泥内部结构松散，同时菌丝体伸出污泥外相互接触架桥，支撑着污泥絮凝体，使污泥体积膨胀，密度变小，难于沉降非丝状菌膨胀:由于积累了大量的高黏度亲水性多糖物质，从而结合了大量的水分子，结合水可占污泥干重的350％(正常的恬性污泥结合水为污泥千重的90％左右)。大量的结合水使活性污泥容重减轻，不易沉降，体积膨胀。这种活性污泥膨胀不是由于大量的丝状菌存在，所以叫非丝状菌膨胀，又叫结合水膨胀或高黏性膨胀解决方法：投加适量的絮凝剂，增加活性污泥的比重：比较常用的絮凝剂有三氯化铁、明矾和硅藻土等，有时候也投加适量的厌氧消化污泥来改