1、2016 环境生物修复技术复习题一、名词解释1、原位生物修复 指在污染的原地点采用一定的工程措施进行生物修复。采用工程措施但不挖掘或抽取地下水等方法。 2、环境生物技术直接或间接利用完整的生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，或者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，称之为环境生物技术。3、膜污染 膜污染是指在膜过滤过程中，水中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。4、稳定塘处理技术稳定塘旧称氧化塘或生物塘，是一种
2、利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。其净化过程与自然水体的自净过程相似。通常是将土地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物来处理污水。主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。5、植物促进 也称之为植物提取，植物根系将土壤中重金属或有机污染物从污染的土壤中转移到植物的地上部分。一般指那些能累积超过叶子干重 1.0%的 Mn，或者 0.1%的 Co、Cu、Pb、 Ni、Zn ，或者 0.01%的 Cd 的植物。目前世界上有 50
3、0 多种这样的植物。6、湿地处理系统人工湿地处理系统是由人工优化模拟湿地系统而建造的具有自然生态系统综合降解净化功能，且可认为监督控制的废水处理系统，是一种集物理，化学，生化反应于一体的废水处理技术；一般由人工基制和生长在其上的水生植物组成，是一个独特的土壤，植物，微生物综合生态系统。7、土地处理技术 利用土壤-植物系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能对被污染的河水进行异位处理的技术。 8、矿化作用指有机污染物在一种或多种微生物的作用下彻底分解为 H2O、CO2 和简单的无机化合物如含氮化合物、含磷化合物、含硫化合物和含氯化合物等的过程。9、生物强化 是指通过向传统的生物处理系统中引入具
4、有特定功能的微生物，提高有效微生物的浓度，增强对难降解有机物的降解能力，提高其降解速率，并改善原有生物处理体系对难降解有机物的去除效能。10、生物冶金 生物冶金技术，又称生物浸出技术，通常指矿石的细菌氧化或生物氧化，由自然界存在的微生物进行。这些微生物被称作适温细菌，大约有 0.5-2.0 微米长、 0.5 微米宽，只能在显微镜下看到，靠无机物生存，对生命无害。这些细菌靠黄铁矿、砷黄铁矿和其他金属硫化物如黄铜矿和铜铀云母为生。12、颗粒污泥颗粒污泥是指 UASB 工艺中起净化污水作用的污泥颗粒。 好氧颗粒污泥 是通过微生物自凝聚作用形成的颗粒状活性污泥，与普通活性污泥相比，它具有不易发生污泥膨
5、胀、抗冲击能力强、能承受高有机负荷，集不同性质的微生物（好氧、兼氧和厌氧微生物）于一体等特点，近年的研究成果表明 AGS 能用于处理高浓度有机废水、高含盐度废水及许多工业废水。13、生物表面活性剂 生物表面活性剂主要是指微生物生长过程中在特定条件下所产生的具有表面活性的代谢产物，它是一种天然表面活性剂，一方面广泛分布于动植物等生命体内，另一方面微生物在其菌体外较大量的产生、积储。14、土壤净化是指土壤本身通过吸附、分解、迁移、转化，而使土壤污染的浓度降低而消失的过程。15、堆肥腐熟度 就是堆肥的腐熟程度，即堆肥中的有机质经过矿化、腐殖化过程最后达到稳定的程度。堆肥腐熟度是反映有机物降解和生物化
6、学稳定度的指标。腐熟度判定对堆肥工艺和堆肥产品的质量控制以及堆肥使用后对环境的影响都具有重要意义。 16、微生物固定化技术微生物固定化技术是在固定化酶技术的基础上发展起来的新技术，即利用化学或物理方法将游离细胞(微生物)或酶定位于限定的空间区域内，并使其保持活性且能反复使用的技术。17、生物监测利用生物的组分、个体、种群或群落对环境污染或环境变化所产生的反应，从生物学的角度，为环境质量的监测和评价提供依据，称为生物监测。 18、生物传感器生物传感器是一类特殊形式的传感器，由生物分子识别元件与各类物理、化学换能器组成，用于各种生命物质和化学物质的分析和检测。19、环境微生物制剂 环境微生物制剂是
7、指由生物法生产的或把生物机体作为产品的生物化工产品，具有针对性强，产品多样化，用途广泛，使用安全，操作简单方便并可以随时随地地处理污染等特点。 20、生物化工生物化工是生物学、化学、工程学等多学科组成的交叉学科，研究有生物体或生物活性物质参与的过程中的基本理论和工程技术。它是一级学科“化学工程与技术”中的一个重要分支和重点发展的二级学科，在生物技术产业化过程中起着关键作用。二、问答题1、环境修复与“三废” 治理有什么不同？传统“三废”(废水、废气、废渣 )治理是环境工程的核心内容，强调的是点源治理。而环境修复是最近几十年才发展起来的环境工程技术， 它强调的是面源治理， 即对人类活动的环 境进行
8、治理，传统的环境工程（即“三废”治理工程）则侧重于将污染物通过转化或再利用 的方法进行消减。环境修复和“三废”处理都是控制环境污染，只不过“三废”处理属于环 境污染的产中控制， 环境修复属于产后控制， 而我们通常所说的污染预防则应该属于产前控 制，他们三者共同构成污染控制的全过程体系，是可持续发展在环境中的重要体现。2、生物修复的特点与原则是什么？ 生物修复的特点：优点：投资费用省，对环境影响小，能有效降低污染物浓度，适用于在其他技术难以应用的场地，而且能同时处理受污染的土壤和地下水。局限性：需对具体地点的状况和污染物进行详细而昂贵的考察，微生物活性受温度和其他环境条件的影响，某些情况下，生物
9、修复不能去除全部的污染物。生物修复四原则：使用适合的微生物、 在适合的地点、适合的环境条件和适合的技术费用下进行。（1）适合的微生物（先决条件）：它是指具有正常生理和代谢能力，并能以较大的速率降解或转化污染物，并在修复过程中不产生毒性产物的生物体系。在多数情况下，则要加入外源微生物。（2）适合的地点（场所）：是指要有污染物和合适的微生物相接触的地点，污染场地不含对降解菌种有抑制作用的物质且目标化合物能够被降解。（3）适合的环境条件：是指要控制或改变环境条件，使微生物的代谢和生长活动处于最佳状态。环境因子包括温度、湿度、O2、pH 值、无机养分、电子受体等。（4）适合的技术费用：是指生物修复技术
10、费用必须尽可能低，至少低于同样可以消除该污染物的其他技术。3、什么是生物修复，狭义、广义如何理解？生物修复技术主要是利用生物特有的分解有毒有害物质的能力，去除污染环境如土壤中的污染物，达到清除环境污染的目的。广义的生物修复通常是指利用各种生物（包括微生物，动物和植物）的特性，吸收、降解、转化环境中的污染物，使受污染的环境得到改善的治理技术，一般分为植物修复、动物修复和微生物修复和生态修复四大类。狭义的生物修复通常是指在自然或人工控制的条件下，利用特定的微生物降解、清除环境中污染物的技术。4、MRB 作为一种新的废水处理技术与其他处理技术相比优势明显，它有那些突出优点？请阐述。1）固液分离率高。
11、混合液中的微生物和废水中的悬浮物质以及蛋白质等大分子有机物不能透过膜，而与净化了的出水分开。2）因为不用二沉池，该系统设备简单，占地空间小。3）系统微生物质量浓度高、容积负荷高。由于不用二沉池，泥水分离率与污泥的V 值无关。好氧和厌氧反应器中最大混合液悬浮固体（MLSS）质量浓度分别达到40g/L 和 43g/L ,远远高于传统的生物反应器。这是膜生物反应器去除率较传统生物处理技术高的重要原因。MLSS 质量浓度的增大，其结果是系统的容积负荷提高，使得反应器的小型化成为可能。4）污泥停留时间长。传统生物技术中系统的水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）很难分别控制，由于使用了膜分离技术
12、，该系统可在 HRT 很短而 SRT 很长的工况下运行，延长了废水中生物难降解的大分子有机物在反应器中的停留时间，最终达到去除目的。5）污泥发生量少。由于系统的 SRT 长，对世代时间较长的硝化菌的生长繁殖有利，所以该系统还有一定的硝化功能。由于该系统的泥水分离率与污泥的 SVI 值无关，可以尽量减少生物反应器的 F/M 比，在限制基质条件下，反应器中的营养物质仅能维持微生物的生存，其比增长率与衰减系数相当，则剩余污泥量很少或零。6）耐冲击负荷。由于生物反应器中微生物浓度高，在负荷波动较大的情况下，系统的去除效果变化也不大，处理的水质稳定。7）由于系统结构简单，容易操作管理和实现自动化。8）出
13、水水质好。由于膜的高分离率，出水中 SS 浓度低，大肠杆菌数少。由于膜表面形成了凝胶层，相当于第二层膜，它不仅能截留大分子物质而且还能截留尺寸比膜孔径小得多的病毒，出水中病毒数少。这种出水可直接再利用。5、简述被污染地下水的主要修复方法？（1）生物注射法它是在传统气提技术的基础上加以改进形成的新技术。它主要是将加压后的空气注射到污染地下水的下部，气流加速地下水和土壤中有机物的挥发和降解。这种方法主要是抽提、通气并用，并通过增加及延长停留时间促进生物降解，提高修复效率。局限性：这项技术的使用会受到场所的限制，它只适用于土壤气提技术可行的场所。生物注射法的效果亦受到岩相学和土层学的影响，空气在进入
14、非饱和带之前应尽可能远离粗孔层，避免影响污染区域。另外它在处理粘土层方面效果不理想。（2）有机粘土法：利用人工合成的有机粘土有效去除有毒化合物(3)抽取地下水系统和回注系统相结合法：将抽取地下水系统和回注系统（注入空气或H2O2、营养物和已驯化的微生物）结合起来，促进有机污染物的生物降解。（4）生物反应器法：抽取地下水系统和回注系统相结合法的改进，就是将地下水抽提到地上部分用生物反应器加以处理的过程。这种处理方法包括四个步骤，自然形成一闭路环：将污染地下水抽提至地面；在地面生物反应器内对其进行好氧降解，生物反应器在运转过程中要补充营养物和氧气；处理后的地吸水通过渗灌系统回灌到土壤内；在回灌过程
15、中加入营养物和已驯化的微生物，并注入氧气，使生物降解过程在土壤及地下水层内亦得到加速进行。（版本二：物理法、水动力控制法、原位修复：监控条件下的自然衰减法（MNA） 、渗透性反应墙（PRB） ；异位修复：抽出处理法（P 中温消化：30-35; 高温消化：50-56 。实际上，在 0-56的范围内，产甲烷菌并没有特定的温度限制，然而在一定温度范围内被驯化以后，温度稍存升降(2) ，都可严重影响甲烷消化作用，尤其是高温消化，对温度变化更为敏感。因此，在厌氧消化操作运行过程中，应尽量保持温度不变。2、污泥投配率投配率系指每月加入消化池的新鲜污泥体积与消化池体积的比率，以百分煎计。根据经验. 中温消化
16、的新鲜污泥投配率以 6%-8%为宜。在设计时，新鲜污泥投配率可在 5%-12%之间选用。若要求产气量多，采用下限值;若以处理污泥为主.则可采用上限值。一般来说，投配率大，则有机物分解程度减少，产气量下降，所需消化池容积小;反之，则产气量增加. 所需消化池容积大。3、营养与碳氮比消化池的营养由投配污泥供给，营养配比中最重要的是 C/N 比。C/N 比太高，细菌氮量不足，消化液缓冲能力降低，pH 值容易下降;C/N 比太低，含氮量过多， pH 值可能上升到 8.0 以上，脂肪酸的铵盐发生积累，使有机物分解受到抑制。据研究，对于污泥消化处理来说， C/N 比以(10-20)：l 较合适，因此，初沉池
17、污泥的消化较好，剩余活性污泥 C/N 比约为 5：1，所以不宜单独进行消化处理。4、搅拌搅拌操作可以使鲜污泥与熟污泥均匀接触，加强热传导，均匀地供给细菌以养料，打碎液面上的浮渣层，提高消化池的负荷。20 世纪 40 年代的消化池设有搅拌设施，称标准消化池，其消化时间长，需 30-60d。有搅拌设备的消化池消化时间为 l0-15d。5、酸碱度酸碱度影响消化系统的 pH 值和消化液的缓冲能力，因此消化系统中有一定的碱度要求。若碱度不足，可投加石灰、无水氨或碳酸铵进行调节。但大量投加石灰，常使碱度偏高，泥量增加，应尽量合理利用。甲烷菌的最佳 pH 值为 7.0-7.5。6、有毒物质含量有毒物质主耍包
18、括重金属、Na+、K+、Ca2+、Mg2+ 、NH4+、表面活性剂以及 SO42-、NO2-、NO3-等。重金属离子能与酶及蛋白质结合，产生变性物质，对酶有混凝沉淀作用;多种金属离子共存时，对甲烷细菌的毒性有互相对抗作用;NH4+的毒性主要是 C/N 比起作用;表面活性剂 ABS(硬性洗涤剂)允许质量浓度为 400-700mg/L，软性洗涤剂 LAS 允许浓度可更高些。阴离子的抑制作用主要来自 SO42-和 NO3-。因硫酸还原和 NO3-反硝化都在厌氧条件下进行，且都是微生物的作用过程，反硝化菌和硫酸还原菌与产甲烷菌相比有争夺电子供体的优势，所以厌氧消化产气中可能有 H2S 和 N2 存在。
19、当消化池中 SO42-(5000mg/L)和 NO3-(COD/NO3-N4.1)浓度过高时，会对产甲烷过程产生抑制作用。13、植物对土壤中重金属污染环境进行原位修复的特点和优势？与传统的污染土壤修复技术相比，植物修复有如下优点：（1）植物修复的成本低。 （2）植物修复不会破坏土壤的生态环境，可以增加土壤的有机质含量和提高土壤的肥力，并激发微生物的活动。 （3）集中处理的收获物，可有效避免二次污染，还可以从富含重金属的植物残体中回收贵重金属获得直接的经济效益。 （4）原位处理土壤污染，对环境扰动少，避免对土壤结构的破坏。植物修复还有助于固定土壤，可以控制风蚀、水蚀等。尽管如此，植物修复也有其局
20、限性，主要表现在：（1）目前大部分超积累植物个体矮小、生长缓慢，生物量小，修复速度慢，不易于大规模商业运用。 （2）大多数超积累植物只能积累某种重金属，而土壤污染大多是重金属的复合污染。 （3）植物修复受到土壤类型、温度、湿度、营养等环境条件限制。14、生物催化的优缺点？生物催化是用生物催化剂来对底物进行催化反应，生物催化剂通常是完整细胞或酶。 1）优点：作用条件温和，基本上在常温、中性、水等环境中完成； 独特、高效的底物选择性（因为催化过程中的酶具有专一性的特点，即一种酶只能催化一种特定的底物发生反应，但是一种底物则可能被多种酶催化） ； 对于手性活性药物成分的合成具有独特的优点。2）缺点：
21、生物催化剂在反应介质中往往不稳定； 目前可用于工业化应用的生物催化剂还太少； 生物催化剂开发的周期较长。15、微生物脱除二苯噻吩的途径？煤炭中的有机硫主要是指芳香族和脂肪族组分，其中的二本噻吩（简称 DBT）是煤炭中含量最高的有机硫。目前的研究认为微生物脱除 DBT 有两条途径：一条是开环途径，即微生物不直接作用于 DBT 中的硫原子，而是通过氧化分解碳骨架，将不溶于水的 DBT 转化成水溶性物质，该途径也叫做 kodamakht 途径；另一条途径特定硫途径，即微生物仅对 DBT 中的硫原子起作用，而不破坏碳骨架，其结果是硫变成了硫酸，叫做 4S 途径。后一条途径由于没有破坏碳骨架，没有损失热
22、量，因而具有较大的经济价值。而前者以 DBT中的碳骨架为代谢对象，有机硫原子仍留在代谢产物中，芳环的破坏和溶出，使煤中的碳含量下降，煤质结构发生变化，且热量损失较大。16、微生物烟气脱硫原理？17、UBF、EGSB、IC 的优缺点分别是什么？UBF 的优缺点：具有很高的生物固体停留时间并能有效地降解有毒物质；是处理高浓度有机废水的一种有效技术；效能高，占地少。挂膜效果不好，没有三相分离器，以填料代替；填料对污泥的隔离效果不好；污泥损失大。EGSB 的优点：(1) 处理能力大，处理效率好，运行稳定，构造简单；（2）更易形成颗粒污泥且分布均匀，污泥床内生物量多；非常适用于中高浓度有机污水处理。（3
23、）容积负荷率高，停留时间较短，因此所需容积大大缩小；反应器容积负荷率高出普通 UASB 反应器 2-3 倍以上。（4）运行方便，采用旋混布水方式，布水均匀，传质较果好，而且不存在堵塞问题；（5）设置外回流系统，厌氧反应器运行中碱度可以实现自动调节控制，碱液成本可大大降低。（6）占地面积小，便于管理。EGSB 的缺点：不耐悬浮物高 IC 的优点：（1）容积负荷高： IC 反应器内污泥浓度高，微生物量大，且存在内循环，传质效果好，进水有机负荷可超过普通厌氧反应器的 3 倍以上。（2）节省投资和占地面积：IC 反应器容积负荷率高出普通 UASB 反应器 3 倍左右，其体积相当于普通反应器的 1/41
24、/3 左右，大大降低了反应器的基建投资；而且 IC 反应器高径比很大（一般为 48） ，所以占地面积少。（3）抗冲击负荷能力强：处理低浓度废水（COD=20003000mg/L）时，反应器内循环流量可达进水量的 23 倍；处理高浓度废水（COD=1000015000mg/L）时，内循环流量可达进水量的 1020 倍。大量的循环水和进水充分混合，使原水中的有害物质得到充分稀释，大大降低了毒物对厌氧消化过程的影响。（4）抗低温能力强：温度对厌氧消化的影响主要是对消化速率的影响。IC 反应器由于含有大量的微生物，温度对厌氧消化的影响变得不再显著和严重。通常 IC 反应器厌氧消化可在常温条件（2025
25、 ）下进行，这样减少了消化保温的困难，节省了能量。 （5 ）具有缓冲 pH 值的能力：内循环流量相当于第 1 厌氧区的出水回流，可利用 COD 转化的碱度，对 pH 值起缓冲作用，使反应器内 pH 值保持最佳状态，同时还可减少进水的投碱量。（6）内部自动循环，不必外加动力：普通厌氧反应器的回流是通过外部加压实现的，而 IC 反应器以自身产生的沼气作为提升的动力来实现混合液内循环，不必设泵强制循环，节省了动力消耗。（7）出水稳定性好：利用二级 UASB 串联分级厌氧处理，可以补偿厌氧过程中 K s高产生的不利影响。反应器分级会降低出水 VFA 浓度，延长生物停留时间，使反应进行稳定。（8）启动周期短： IC 反应器内污泥活性高，生物增殖快，为反应器快速启动提供有
