第十章 生物技术与环境 生物圈2号 人类社会的发展创造了前所未有的文明，但同时也带来了许多生态环境问题。由于人口爆炸，自然资源的大量消耗，全球环境状况正急剧恶化：水资源短缺、土壤荒漠化、有毒化学品污染、臭氧层空洞、酸雨肆虐、物种的灭绝、森林的大面积消失等等。人类的生存和发展正面临严峻的挑战。所以这些迫使人类进行一场环境革命来拯救人类自身。

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1 第十章 生物技术与环境 生物圈2号 人类社会的发展创造了前所未有的文明，但同时也带来了许多生态环境问题。由于人口爆炸，自然资源的大量消耗，全球环境状况正急剧恶化：水资源短缺、土壤荒漠化、有毒化学品污染、臭氧层空洞、酸雨肆虐、物种的灭绝、森林的大面积消失等等。人类的生存和发展正面临严峻的挑战。所以这些迫使人类进行一场环境革命来拯救人类自身。 环境生物技术是生物技术应用于环境污染防治一门新兴边缘学科。20世纪80年代末在欧美经济发达国家和地区出现。涉及众多学科领域，主要由分子生物学、生物化学、基因工程、酶工程、发酵工程、环境生物学、环境毒理学、工程学、环境学和生态学等组成。它是生物技术与环境污染防治及其他工程技术的结合，既有较强的基础理论，又具有鲜明的技术特点。 环境生物技术指的是直接或间接利用生物体或生物体的某些部分或某些机能，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同时又生产有用物质的工程技术。

2 福建上杭县政府以一斤6元的价格回收死鱼 大量受污染死亡的鱼 2010年7月3日16时许，紫金山铜矿湿法厂岗位人员发现污水池的污水水位异常下降，且有废水自废水池下方的排洪涵洞流入汀江。据初步判断，是由于废水池防渗膜垫层异常扰动，导致防渗膜局部破损，废水渗透到废水池下方的排洪涵洞，流入汀江。据统计，本次废水渗漏量为9100立方米，仅棉花滩库区死鱼和鱼中毒约达378万斤。 7月12日下午，福建省龙岩市上杭县于12日召开新闻发布会，通报上杭紫金矿业集团股份有限公司紫金山铜矿湿法厂污水渗漏事故。

3 2010.07.16 大连石油泄露 海上漂浮的泄漏出的石油 泄漏的石油冲上了海岸（绿色和平组织拍摄） 一位绿色和平的成员在海滩上做调查
中国工人在大连近海上舀起漂浮的石油 泄漏的石油冲上了海岸（绿色和平组织拍摄） 一位绿色和平的成员在海滩上做调查

4 One night in Beijing 2006-04-16，夜，北京下土了。
生物修复可以分为微生物修复、植物修复、动物修复和生态修复四大类，其中微生物修复就是我们通常所称的狭义上的生物修复。 ，夜，北京下土了。 唐代诗人王之涣的“出塞”：“黄沙远上白云间，一片孤城万仞山”

5 污水处理 大气净化 固体废弃物的生物处理 污染环境的生物修复 环境污染监测与评价的生物技术
是80年代以来出现和发展的清除和治理环境污染的生物工程技术，其主要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。在该技术的萌芽阶段，主要应用于环境中石油烃污染的治理，并取得成功。实践结果表明，生物修复技术是可行的、有效的和优越的，此后该技术被不断扩大应用于环境中其他污染类型的治理。欧洲各国如德国、丹麦、荷兰对生物修复技术非常重视，全欧洲从事该项技术的研究机构和商业公司大约有近百个，他们的研究证明，利用微生物分解有毒有害物质的生物修复技术是治理大面积污染区域的一种有价值的方法。美国国家环保局、国防部、能源部都积极推进生物修复技术的研究和应用。美国的一些州也对生物修复技术持积极态度，如新泽西州、威斯康星州规定将该技术列为净化受储油罐泄漏污染土壤治理的方法之一。美国能 源部制定了90年代土壤和地下水的生物修复计划，并组织了一个由联邦政府、学术和实业界人员组成的“生物修复行动委员会 ”(Bioremediation Action Committee)来负责生物修复技术的研究和具体应用实施。生物修复是采用诸如提高通气效率、补充营养(对石油污染而言，主要是补充N、P)，投加优良菌种、改善环境条件等办法来提高微生物的代谢作用和降 解活性水平，以促进对污染物的降解速度，从而达到治理污染环境的目的。生物修复技术最 成功的例子是Jon E. Llidstrom等人在1990年夏到1991年应用投加营养和高效降解菌对阿拉斯加Exxon Valdez 王子海湾由于油轮泄漏造成的污染进行的处理，取得非常明显的效果， 使得近百公里海岸的环境质量得到明显改善。 生物修复（Bioremediation）是环境工程领域刚刚兴起的一门新技术，用一种或多种微生物来降解土壤中的有机毒物，如农药、石油烃类和有机磷、有机氯等，使这类物质变成无毒的或变成二氧化碳，这个过程国际上叫“生物修复工程”。 5

6 污水处理 废水的生物处理方法就是采取一定的人工措施，创造有利于微生物生长、繁殖的环境，使微生物大量繁殖，从而提高微生物氧化、分解有机污染物的一种技术。 生物处理法主要是用于去除废水中呈溶解状态和胶状态的有机污染物。 对人类而言，水是一种不可或缺的资源，也是环境的重要组成部分。地球上供水类生命活动所必需的淡水是很有限的，而在占总量不到3%的淡水中，又有3/4存在于冰川和冰盖之中。 在水的社会循环中，人类的活动会使大量的工业、农业和生活废弃物排入水体当中，使水受到污染。水污染分为两类：自然污染和人为污染。后者是人类生活和生产活动中产生的废物对水的污染，包括废水、废渣和废气，即俗称的“三废”。 6

7 稳定塘法 人工湿地处理系统法 污水处理土地系统 活性污泥处理法 生物膜处理法
生物治理后，废水变清，可以循环再用，达到废水再生的目的，经费也比较便宜。生物治理技术，现在普遍使用的是活性污泥法、生物膜法、氧化塘法。 7

8 11.1 稳定塘法 是一些适宜的自然池塘、经人工改造的自然池塘、或是人工修建的池塘。工作原理和净化机理各不相同，诸如厌氧、好氧、兼性生物处理、水生生物净化、水生态系统净化、封闭式贮流、调贮控制排放等。 以塘为主要构筑物利用自然生物群体（好氧、兼氧、厌氧）净化污水的处理设施 因是利用水塘中的微生物和藻类对污水和有机废水进行生物处理，故也称生物塘 构造简单、易于管理、处理效果稳定可靠 这种废水处理方法古老，适小城镇 也称为氧化塘或生物塘 稳定塘法是自然生物处理的一种方法，是一种人工修整的池塘。污水在塘内停留时间较长，有机物通过水中微生物的代谢活动而被降解。我国从50年代初就开展了应用生物塘处理城市污水和工业废水的探索性研究。 据有关材料说明,到1984年,我国就有38座生物塘。 生物塘根据处理后达到的水质标准可分为常规处理塘和深度处理塘。 常规处理塘：作为一般生物处理设施的稳定塘。 深度处理塘：通常指与一般生物处理设施连用的生物塘或常规二级处理设施之后做进一步去除病原菌和降低氮磷含量之后的塘亦称熟化塘。 8

9 生物塘 水生植物塘：种植水生维管束植物或高等水生植物的稳定塘
养鱼塘：利用养殖鱼类摄食水中藻类及各种浮游生物以净化污水并可回收资源获得经济效益的稳定塘 生态塘：利用菌藻浮游生物底栖动物鱼虾鸭鹅等形成多条食物链以达到净化污水目的的稳定塘 分为水生植物塘、养鱼塘和生态塘 9

10 11.2 人工湿地处理系统法 模拟天然湿地来处理污水的一项技术，具有低投资、低能耗、低运行费用、高生态环境效益等诸多优点。
自上个世纪70年代开始，人工湿地污水处理技术在发达国家开始广泛应用。美国现有大中规模的人工湿地污水处理系统1万多座，丹麦则有800多座，甚至于国外的许多别墅都利用自己的花园绿地来建一个日处理量仅为几百升的小型处理系统。现在，我国的北京、上海、深圳、沈阳、四川、云南、山东等许多省、市也已开始选择此项技术来处理城市污水。 10

11 湿地——“地球之肾” 是指地球表层上由水、土和挺水或湿生植物(可伴生其它生物)相互作用构成，其内部过程长期为水控制的自然综合体
分为天然湿地和人工湿地 世界湿地日：2月2日 湿地是陆地自然带中生命物质高密度聚集的自然生态系统。水是主宰湿地生态系统最重要的因子。 截至2006年，我国目前共有10个国家级湿地公园，荣成市桑沟湾城市湿地公园，北京市海淀区翠湖国家城市湿地公园，唐山市南湖国家城市湿地公园，无锡市长广溪国家城市湿地公园，常熟市尚湖国家城市湿地公园，绍兴市镜湖国家城市湿地公园，东营市明月湖国家城市湿地公园，东平县稻屯洼国家城市湿地公园，常德市西洞庭湖青山湖国家城市湿地公园，淮北市南湖国家城市湿地公园。 三江湿地 中国湿地网 11

12 湿地的类型 从人类干扰的角度 从系统的分类角度 从水分含盐量的角度 自然湿地 人工湿地 沼泽湿地 湖泊湿地 河流湿地 淡水湿地 浅海滩涂湿地
半咸水湿地 咸水湿地 从系统的分类角度 沼泽湿地 湖泊湿地 河流湿地 浅海滩涂湿地 人工湿地

13 这个定义包括海岸地带地区的珊瑚滩和海草床、滩涂、红树林、河口、河流、淡水沼泽、沼泽森林、湖泊、盐沼及盐湖。
“湿地”一词源自英文wetland。 《湿地公约》对湿地的定义是国际公认的，即：不问其为天然或人工、长久或暂时性的沼泽地、泥炭地或水域地带、静止或流动、淡水、半咸水、咸水体，包括低潮时水深不超过6米的水域。 这个定义包括海岸地带地区的珊瑚滩和海草床、滩涂、红树林、河口、河流、淡水沼泽、沼泽森林、湖泊、盐沼及盐湖。 湿地对于不同的人有不同的含义，通常大约有50种定义。这些定义可分为两大类——广义的和狭义的。 13

14 狭义的定义通常把湿地视为生态交错带；是陆地和水域之间的过渡区域，由于土壤浸泡在水中，所以特征植物得以生长
因此，在湖泊的情况下，生长有挺水植物的湖滨地区应被看作是湿地，相反，面积大的开阔水体却不属于湿地。由于滨岸地区和开阔水体是紧密联系的，所以就管理而言，用这种方法将二者分割开来，是会出现问题的。  14

15 “自然之肾” 作为自然环境中自净能力最强的生态系统之一，天然湿地中存在着多种植物和微生物，具有强大的净化水质功能，被称为“自然之肾”
当被排入一些工农业或生活污水时，湿地可以利用生物过程及化学转换将污水中的有毒有害成分储存或者转运，从而对污水起到较强的过滤作用，使流出的水质得到净化 人工湿地污水处理技术就是模拟了天然湿地的结构，人为选择适合在污染环境条件下生存的生物种类来构建湿地生态系统，利用其生理功能来处理污水的一项技术 人工建造的、可控制的和工程化的湿地系统，其设计和建造是通过对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合来进行污水处理 15

16 人工湿地(Constructed Wetland)
1974年西德首先建造 一般由人工基质和生长在其上的水生植物(如芦苇、香蒲等)组成，是一个独特的土壤(基质)-植物-微生物生态系统 选择合适的植物品种还有美化周边环境的作用（挺水、沉水和浮水等水生植物多为人工湿地植物的首选，最常用的植物种类是芦苇、香蒲和灯芯草） 20世纪七八十年代发展起来的一种污水生态处理技术。当污水通过系统时，其中污染物质和营养物质被系统吸收、转化或分解，从而使水质得到净化。 植物是人工湿地污水处理系统的一个重要组成部分，科学的选择植物种类是人工湿地污水处理系统能否高效运转的关键。   通常，挺水、沉水和浮水等水生植物多为人工湿地植物的首选。大型挺水植物在湿地系统中主要起固定床体表面、提供良好的过滤条件、防止湿地被淤泥淤塞、为微生物提供良好根区环境等作用。湿地植物对污染物都具有吸收、代谢、累积作用，对Al、Fe、B、Cu、P、Pb、Zn均有富集作用，一般植物的长势越好、密度越大，净化水质的能力越强。目前国内外最常用的植物种类是芦苇、香蒲和灯芯草，此外，凤眼莲、黑三棱、水葱、香根草、茭白、苔草、大米草、小叶浮萍、菹草、池杉等植物也比较常用。现在人们对美人蕉、水稻等陆生植物在净化水质方面的研究也越来越深入，其应用也越来越广泛。 根据实验表明地表流式人工湿地宜选用芦苇；潜流式人工湿地宜选用水葵、美人蕉、芦苇；地表流式与潜流式共存型人工湿地宜选用芦苇、水葱、水葵、黄昌蒲，视具体情况，可选用一种或几种混合种植。 16

17 特别适用于饮用水源保护和景观用水及污水回用工程，处理后的水可以排入饮用水源保护区、景观用水的湖泊、水库与河流中，为这些水体提供清洁的水源。
也可以处理生活污水后作为小区的绿化用水和景观用水。是一种污水深度处理技术。 17

18 人工湿地污水处理系统通常由适合的湿地植物、植物生长其中的基质、调控污水的阀门和管道、防止污水渗入地下的衬套等四部分组成
基本原理：在一定的填料上种植芦苇、美人蕉、水葱等特定的植物，当污水流过时，经砂石、土壤过滤，植物的富集吸收，植物根际微生物活动等多种作用，使水质得到净化 人工湿地污水处理系统通常由适合的湿地植物、植物生长其中的基质、调控污水的阀门和管道、防止污水渗入地下的衬套等四部分组成 主要有两种类型：地表流式和潜流式 目前，我国应用较多的人工湿地污水处理技术主要有两种类型：地表流式和潜流式。地表流式又称为渗滤式，是把污水直接排进湿地，停留若干天后再排出的一种方法。这种方法成本及运行费用较低，但它的缺点是污水直接暴露在大气中，导致污水中的细菌等污染物直接通过气体散播，容易造成二次污染，而且在寒冷地区由于污水易结冰而影响处理效果。潜流式则是将污水通过管道输送到人工土壤介质中，在水床最低位运行，表面种植植物，类似于微灌、滴灌，用这种方法处理污水，污染物去除率高、不滋生蚊虫、无臭味，而且在寒冷的北方也可以正常运行。另外，加上聚氯乙烯制成的防渗膜，还可防止污染地下水。 18

19 万科公司从保护环境，节约水资源的角度出发，将度假区内的生活污水处理后，作为人工湖的补充用水和绿化用水。

20 深圳大梅沙度假区：万科公司2003年委托深圳环境科学研究所设计修建了一套湖水循环处理系统，以稳定湖水水质。

21 为与“生态”、“绿色”、“环保”和“节能”的居住环境相协调，结合小区环境景观，深圳招商房地产有限公司将泰格公寓生活污水处理后作为小区绿化用水。

22 湖北省洪湖人工湿地系统 系统设计规模为1000吨/天。
深圳市环境科学研究所于1999年初开始设计和修建了湖北省的“洪湖人工湿地系统水质净化工程”， 从布吉河取水经系统净化后为洪湖补充清洁水量 ，同时截去洪湖周边的污水排入，从而达到改善洪湖水质的目的。 系统设计规模为1000吨/天。 22

23 洪湖人工湿地系统出水池                                                                                                                                                        

24 洪湖人工湿地系统出水沟                                                                                                                                                          

25 污水回用于景观生态工程之人工复合草地                                                                                                                                                                                           

26 左：人工湿地试验点小试系统 下：人工湿地试验点中试系统

27 优点 投资低、出水水质好、抗冲击力强、增加绿地面积、改善和美化生态环境、视觉景观优异、操作简单、维护和运行费用低廉等优点，十分适合我国国情，具有极其广阔的应用前景 人工湿地的工程建设投资大约是城市污水处理厂的2/3，运行管理费则是1/8至1/10 湿地生态系统的引入还能够使人们形成节约资源，尊重自然的新的生态观念。 目前，我国的污水处理还主要依赖于传统污水处理厂，其普遍存在处理水平低、投资和运行费用高、易产生二次污染等问题，而且不少污水处理厂不是因为资金短缺而闲置就是不能满负荷运转，据统计，全国约有超过半数的城市污水处理厂不能正常运转。 而人工湿地建设成本及运行管理费用低廉。 具有强大的生态修复功能。它不仅具有涵养水源、均化洪水、降解污染物、保护生物多样性的特点，还具有吸收SO2、CO2、氮氧化物、增加氧气、净化空气、消除城市热岛效应、光污染和吸收噪声等环境调节功能。 保护野生动物和提高景观美学价值。人工湿地能够控制土壤侵蚀、防风护堤，是众多野生濒危动植物特别是珍稀水禽的栖息、繁殖、迁徙、越冬集聚之地，对保护野生动物和提高局部地区景观的美学价值有很大的益处。 27

28 11.3 污水处理土地系统 主要是利用土地以及其中的微生物和植物的根系对污染物的净化能力来处理污水或废水，同时利用其中的水分和肥分来促进农作物、牧草或树木生长的工程设施。 污水处理土地系统具有投资少、能耗低、易管理和净化效果好的特点。 污水处理土地系统是60年代后期在各国相继发展起来的。主要分为三种类型，即慢速渗滤系统（SR）、快速渗滤系统（RI）和地表漫流系统（OF）。常采用将上述两种系统结合起来使用的复合系统。 28

29 污水处理土地系统一般由污水的预处理设施，污水的调节与储存设施，污水的输送、分流及控制系统，处理用地和排出水收集系统等组成。
该处理工艺是利用土地生态系统的自净能力来净化污水。 土地生态系统的净化能力包括土壤的过滤截留、物理和化学的吸附、化学分解、生物氧化以及植物和微生物的吸收和摄取等作用。 主要过程是：污水通过土壤时，土壤将污水中处于悬浮和溶解状态的有机物质截留下来，在土壤颗粒的表面形成一层薄膜，这层薄膜里充满着细菌，能吸附污水中的有机物，并利用空气中的氧气，在好氧菌的作用下，将污水中的有机物转化为无机物，如二氧化碳、氨气、硝酸盐和磷酸盐等；土地上生长的植物，经过根系吸收污水中的水分和被细菌矿化了的无机养分，再通过光合作用转化为植物体的组成成分，从而实现有害的污染物转化为有用物质的目的，并使污水得到利用和净化处理。

30 污水处理土地系统源自传统的污水灌溉，但又不同于传统的污水灌溉。
1、处理系统要求对污水进行必要的预处理，对污水中的有害物质进行控制，避免对周围环境造成污染。 2、处理系统是按照要求进行精心施工，有完整的工程系统可以调控。 3、处理系统地面上种植的植物以有利于污水处理为主，多为牧草和林木等；而污灌土地常以粮食蔬菜等农作物为主。 30

31 BOD越大，表示水体中的有机物越多，污染越严重。它是水体当中有机物含量多寡的一个指标。
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32 11.4 活性污泥处理法 当前应用最为广泛的废水好氧生物处理技术
利用自然界中存在的微生物，把微生物进行驯化，使它能在废水中生存。同时，能把废水中大量的、高浓度的有机物或有毒物分化，使之转化为稳定的无毒物质。 1916年英国出现第一座人工处理的曝（pu）气池后，生化处理废水技术迅速地发展起来，成为20世纪最佳治理技术之一 32

33 活性污泥 人工培养的生物絮凝体，具有很强的吸附和氧化分解有机物的能力。
发育良好的活性污泥在外观上呈黄褐色的絮绒颗粒状，也称为生物絮凝体或“菌胶团”。 含水率一般为99%。 有机污染物从废水中被去除的实质就是有机底物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过程，这一过程的结果是污水得到了净化，微生物获得了能量而合成新的细胞，活性污泥得到了增长。 它是利用悬浮生长的微生物絮凝体处理有机污水的一种好氧生化处理方法。 活性污泥主要由有机物及无机物两部分组成。有机成分主要是生长在活性污泥中的微生物，这些微生物群体构成了一个相对稳定的生态系统和食物链。在活性污泥的生物群体中，起作用的主要是细菌及原生动物两类。原生动物可以捕食游离细菌，使出水更清澈，因而原生动物有助于出水水质的提高。 33

34 去除污染物的基本原理 活性污泥与废水充分接触混合后，由于活性污泥颗粒有较大的比表面积，其表面的粘液层能迅速吸附大量的有机或无机污染物。
吸附过程约在30min内即可完成，可去除废水中70％以上的污染物。 被吸附的有机或无机污染物又在微生物酶的作用下，进行分解或合成代谢作用，实现了物质的转化，从而使废水或污水得以净化。 活性污泥吸附能力的大小与很多因素有关： ① 废水的性质、特性：对于含有较高浓度呈悬浮或胶体状有机污染物的废水，具有较好的效果； ② 活性污泥的状态：在吸附饱和后应给以充分的再生曝气，使其吸附功能得到恢复和增强。 34

35 曝气池：反应主体 充氧：向活性污泥微生物提供足够的溶解氧，以满足其代谢过程中所需要的氧量，混合液的溶解氧浓度应在2mg/L左右
搅拌、混合，使活性污泥在曝气池内处于剧烈搅动的悬浮状态，能够与废水充分接触 曝气系统含空气或氧气的加压设备、管道系统和空气扩散装置。 35

36 BOD 吸附 降解 曝气过程 由于有机物全部分解稳定所需的时间很长，可达100天以上，实际应用上采用20度下5天的生化需氧量作为衡量污染水体中的有机物浓度，通常表示为BOD5。 BOD（生化需氧量）： 表示在有氧的情况下，由于微生物的活动，可降解有机物稳定化所需的氧量。BOD越大，表示水体中的有机物越多，污染越严重。它是水体当中有机物含量多寡的一个指标。 36

37 11.5 生物膜处理法 又称固定膜法，是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术
主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物，同时对废水中的氨氮还具有一定的硝化能力 废水连续流经固体填料（碎石、塑料填料等），在填料上就会生成污泥状的生物膜。膜上繁殖着大量的微生物，起到与活性污泥同样的净化效果 生物膜法，它比污泥曝气池更先进了一步。 37

38 生物膜法净化污水的基本原理 生物膜结构示意图
让废水流过转盘或生物滤池的塔板，使废水中的悬浮物被截留，胶体物质被吸附，形成一层似膜非膜的物体(生物膜)。微生物以此为生活场所，它将废水的污染物为养料，在膜上进行繁殖。同时，细菌将废水中的污染物转化为无机或无毒物质，使废水的质量得到改善。 生物膜是不断发展变化、不断进行新陈代谢的 与活性污泥中的大致相同，但在生物膜中丝状菌很多。丝状菌的净化有机物的能力很强，且能够使生物膜形成立体结构，密度疏松，增大了表面积。 水的整个净化过程十分复杂，包括污水中氧的扩散和吸收、有机物的分解和微生物的新陈代谢等各种过程。在这些过程的综合作用下，污水中有机物的含量大大减少，因此水质就得到了净化。 生物膜结构示意图 38

39 从好氧微生物对有机物降解过程的基本原理上分析，生物膜法和活性污泥法是相同的，
两者主要的不同在于活性污泥法是靠曝气池当中悬浮流动着的活性污泥来分解有机物， 而生物膜法则是主要依靠固着于载体表面的微生物膜来净化有机物。

40 主要的生物膜法 常见的是生物转盘和生物滤池 ① 生物滤池：其中又可分为普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等 ② 生物转盘
③ 生物接触氧化法 常见的是生物转盘和生物滤池 40

41 生物滤池 分为一般生物滤池和塔式生物滤池。 塔式生物滤池占地少，治理负荷大，因此在发达国家使用得比较广泛。
生物转盘是60年代发明的，30年来有了显著发展。欧洲目前有2000个生产转盘处理厂在运转。 我国因经济力量有限，在毛纺行业处理染色废水时，广泛采用此法。目前在几十个污水处理厂里使用生物转盘治理方法。

42 生物滤池工作原理 含有污染物的废水从上而下从长有丰富生物膜的滤料的空隙间流过，与生物膜中的微生物充分接触，其中的有机污染物被微生物吸附并进一步降解，使得废水得以净化；主要的净化功能是依靠滤料表面的生物膜对废水中有机物的吸附氧化作用。 通过布水器的作用，污水均匀地分布在滤池表面，滤池中装满了石子等滤料，污水沿着滤料的空隙从上向下流动到池底，通过集水沟、排水沟，流出池外。 通过滤池时，滤料截留了污水中的悬浮物，同时把污水中的胶体和溶解性物质吸附在自己表面，其中的有机物使微生物很快繁殖起来，这些微生物又进一步吸附了污水中呈悬浮、胶体和溶解状态的物质，逐渐形成了生物膜。栖息在生物膜上的微生物摄取污水中的有机污染物作为营养，对污水中的有机物进行吸附氧化作用，因而污水再通过生物滤池时就得到了净化。 42

43 生物滤池一般主要由滤床(池体与滤料)、布水装置和排水系统等三部分组成。
旋转布水器 滤料：碎石、矿渣、焦炭等 滤层 排水沟 滤料： ① 大的表面积，有利于微生物的附着； ② 能使废水以液膜状均匀分布于其表面； ③ 有足够大的孔隙率，使脱落的生物膜能随水流到池底，同时保证良好的通风； ④ 适合于生物膜的形成与粘附，且应该既不被微生物分解，又不抑制微生物的生长； ⑤ 有较好的机械强度，不易变形和破碎。 生物滤池示意图 43

44 旋转布水器 在三四十年代常是方形或巨矩形的，但自从创造了旋转布水器之后，新设计的普通生物滤池大多采用圆形设计，主要是便于运行。 44

45 生物膜法与活性污泥法的比较 项目 生物膜法 活性污泥法 基建费 低 较低 运行费 较高 气候的影响 较大 较小 技术控制 较易控制 要求较高
灰蝇和臭味 蝇多、味大 无 最后出水 负荷低时,硝化程度较高,但悬浮物较高 悬浮物较少,但硝化程度不高 剩余污泥量 少 大 泡沫问题 很少 较多 生物滤池早于活性污泥法；活性污泥法的发明之初是以生物滤池的替代工艺出现的；但生物滤池至今仍有大量应用。 45

46 生物转盘 也称为浸没式生物滤池 净化机理：以一系列转动的盘片代替固定的滤料。当圆盘浸没在污水当中时，污水中的有机物被盘片上的生物膜所吸附；当圆盘离开污水时，盘片表面形成一层薄薄的水膜。水膜从空气中吸收氧气，同时在生物酶的催化下，被吸附的有机物在生物膜上被氧化分解。这样，圆盘每转动一圈，就进行一次吸附、吸氧、氧化分解的过程。转盘不断转动，如此反复循环，使得污染物不断分解氧化。 生物转盘也称为浸没式生物滤池，是从传统生物滤池演变而来的一种生物膜法污水处理技术。 废水处于半静止状态，而微生物则在转动的盘面上；转盘40%的面积浸没在废水中，盘面低速转动；盘面上生物膜的厚度与废水浓度、性质及转速有关，一般0.1~0.5mm。 其生物膜的形成、生长以及降解有机物的机理，与生物滤池基本相同，主要区别就在于它是 同时，圆盘转出液面的盘面部分经过空气时，氧气就进到盘片上的液膜达到饱和状态，当这部分盘片再回到氧化槽中时，使槽内污水中的溶解氧含量增加。 生物膜在运行过程中会逐渐增长其长度和厚度，但圆盘在水中不停的转动，产生了恒定的剪切力，使得生物膜不断脱落，因此生物膜厚度大体上不变。 46

47 生物转盘的主要组成单元有：盘片、接触反应槽、转轴与驱动装置等
1、盘片： ① 盘片的形状： 外缘：圆形、多角形及圆筒形；盘面：平板、凹凸板、波形板、蜂窝板、网状板等以及各种组合。 ② 盘片的厚度与材质：要求质轻、薄、强度高，耐腐蚀，同时还应易于加工、价格低等；一般厚度为0.5~1.0cm；常用材料有聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯以及玻璃钢等。 ③ 转盘的直径：一般直径为2.0、2.5、3.0、3.5m等，常用的是3.0m。 ④ 盘片间的间距：一般为30mm，高密度型则为10~15mm。 2、接触反应槽： ① 一般可以用钢板或钢筋混凝土制成，横断面呈半圆形或梯形； ② 槽内水位一般达到转盘直径的40%，超高为20~30cm； ③ 转盘外缘与槽壁之间的间距一般为20~40cm。 47

48 旋转生物转盘

49 年中国突发环境事件基本情况.

50 Further Reading 陈坚主编。1999。环境生物技术。北京：中国轻工业出版社。
蒋辉主编。环境工程技术。2003。北京：化学工业出版社。  2010年7月3日福建上杭资金矿业废水泄露事故 2010年7月16日晚间18时左右，大连新港附近中石油一条输油管道起火爆炸。之后大连附近海域至少50平方公里的海面被原油污染。