环境修复

第六章污染环境的生物修复大学课件.ppt

环境微生物修复机理 环境微生物修复机理 4.2 环境修复微生物生态学原理 环境修复微生物生态学原理 4.3 影响生物修复的污染物特征 影响生物修复的污染物特征 4.4 生物修复概述 生物修复概述 4.14.14.1 生物修复生物学概念修复概念 4.1.1 生物修复的产生和发展 生物修复的产生和发展 4.1.2 生物修复的特点 生物修复的特点 4.1.3 生物修复的类型 生物修复的类型 4.1.4 生物修复原理和可处理性实验 生物修复原理和可处理性实验 4.1. 5 生物修复工程设计生物修复工程设计4.1.64.1.14.1.1 生物修复(BioremediationBioremediation)利用可生物降解有机污染物对利用后的可生物降解有机污染物进行修复。 修复被污染的环境或消除环境中污染物的过程。 污染环境或从环境中去除污染物的过程。 4.1.14.1.1 生物有机体 微生物 微生物 植物 植物 动物 动物 广义 狭义 4.1.14.1.14.1.24.1.2 生物修复源于有机污染物的管理。 最初,生物修复源于有机污染物的管理。 最初的生物修复始于微生物的利用。 最好的生物修复始于微生物的使用。 微生物环境管理的研究已引起各国的重视。 微生物环境管理的研究已引起各国的重视。 它的发展非常迅速,研究也非常活跃。

发展非常迅速,研究非常活跃。 强化微生物代谢是解决污染物降解问题的关键技术,具有广阔的前景。 该关键技术前景广阔。 微生物发酵食品已有数千年的历史。 微生物发酵食品已有数千年的历史。 微生物利用(微生物利用(微生物处理污水,微生物处理污水已有100100多年的历史))污水处理与微生物。 废水处理与微生物生物处理根据处理过程中的氧状况可分为好氧处理系统和厌氧处理系统。 在有氧条件下,微生物吸附环境中的有机物并将其氧化分解为无机物,同时净化污水并合成细胞材料。 微生物在污水净化过程中使用活性污泥(也称为曝气法)。 它是利用含有好氧微生物的活性污泥在曝气条件下净化污水的生物法。 该方法是目前处理有机废水最有效的方法。 主要方法。 它利用某些微生物在生长繁殖过程中形成大表面积的菌胶团簇,絮凝和吸附污水中的大量有机物,并在氧气的作用下将这些物质同化为细菌的成分。 或分解成CO水等物质,达到减少污水中有机污染物的目的。)和生物膜法(生物膜法是一种模拟自然界土壤自净作用的污水处理方法,利用微生物群体附着在固体上一种通过在填料表面形成生物膜来处理污水的方法,因此生物膜法也称为固定膜法。

生物膜一般具有蓬松的絮状结构,微孔多,表面积大,吸附力强。 当废水中的有机物流入时,被膜上的微生物吸附并发生生物降解,从而净化废水)并以主要成分的形式存在。 在缺氧条件下利用厌氧细菌(包括兼性厌氧细菌)分解污水中有机污染物的方法也称为厌氧消化或厌氧发酵。 由于发酵产物产生甲烷,故又称甲烷发酵。 这种方法不仅可以消除环境污染,而且可以开发生物能源,因此备受关注。 10 现场有机污染物生物处理 仅现场有机污染物生物处理已有3030年的历史 111972 1972年美国宾夕法尼亚州汽油泄漏的清理是有记录以来生物修复技术的首次应用。 历史记录了生物修复技术的首次应用。 1989年,生物修复技术首次得到大规模应用。 生物修复技术首次大规模应用。 阿拉斯加水域污染后生物修复的成功得到了环保部门的认可。 这是生物修复史上的一个里程碑。 这一认可是生物修复史上的一个里程碑。 1991年,美国开始对土壤、地下水、海滩等环境污染物实施大规模生物处理。 海滩等环境污染物的生物处理。

12 20世纪80年代中期以来,欧洲各发达国家开展了生物修复的初步研究,并完成了一些实用的修复项目。 工艺工程。 工程。 生物修复技术能够与美国并驾齐驱的国家是德国。 生物修复技术能与美国并驾齐驱的国家有德国、荷兰等。荷兰有近千家欧洲机构和商业公司从事这项研究。 数百个。 数百个。 13 生物修复尚处于起步阶段。 过去,生物修复还处于起步阶段。 过去1010年,我们主要关注行业的发展,大规模应用的例子很少。 开发和大规模应用的例子还很少。 最初的生物修复主要利用细菌来处理石油、农药等有机污染。 最初的生物修复主要利用细菌来处理石油、农药等有机污染。 的有机污染。 随着研究的深入,生物修复已应用于地下水、土壤等环境的污染治理。 环境污染治理。 生物修复已从细菌修复扩展到真菌、植物和动物。 生物修复已从细菌修复扩展到真菌、植物和动物。 生物修复已从有机污染物的生物修复扩展到无机污染物的生物修复。 生物修复从有机污染物的生物修复扩展到无机污染物的生物修复。 接种耐寒微生物处理北极冻油滴污染土壤,接种耐寒微生物处理北极冻油滴污染土壤。 一年后,土壤中的石油浓度下降至初始处理浓度的两倍。 十一年后,土壤中的石油浓度降至初始处理浓度的二十分之一。

一部分。 堆肥过程中添加驯化降解菌对堆肥中的多环芳烃具有显着的降解效果。 其中的多环芳烃具有明显的降解作用。 154.1.34.1.31。 可就地进行,节省成本 2.环境影响小 3.最大限度降低污染物浓度 4.处理其他技术难以应用的场地 5.同时处理受污染土壤和地下水 1.可在现场进行2. 环境影响小 3. 污染物浓度最小化 4. 处理其他技术难以应用的场地 5. 同时处理受污染土壤和地下水 1. 耗时 2. 条件恶劣 3. 不适用所有污染物 4. 特定生物体只能降解特定物质 1. 耗时较长 2. 条件恶劣 3. 并非所有污染物都能生物修复 4. 特定生物体只能降解特定物质 16 成本为物理和化学修复成本为物理和化学修复的30%~50%。 以日本污染土壤处理为例,比较生物修复方法。 以日本污染土壤处理为例,比较生物修复与其他修复方法的处理成本: 与其他修复方法的处理成本:生物修复的成本约为40004000日元/m2 冲洗或加热的成本约为4000日元日元/m3 漂洗或加热的费用约为5~1.05~10万日元/m17 最终产物为二氧化碳、水和脂肪酸等,最终产物为二氧化碳、水、脂肪酸、等,不会造成二次污染,不会造成二次污染。 18 生物修复技术可将BTXBTX(生物二甲苯苯(苯-甲苯-二甲苯)污染土壤)污染土壤中污染物残留浓度降至最低,经生物修复处理后总浓度降至0.05~0.10mg/L,甚至低于检测限。

甚至低于检测限。 19 如果污染土壤位于建筑物或公路下,无法开挖搬出,可采用原位生物修复技术开挖搬出。 20 生物修复与其他处理技术的结合使用 生物修复与其他处理技术可以结合使用来处理复杂的污染。 21 生物修复的机制在于生物体的新陈代谢。 22 生物体的代谢活动容易受到环境条件变化的影响 23 某些污染物的生物有效性、利用性和降解性某些污染物的生物利用度、利用率和降解性 24 同一生物酶不能破坏的化合物 同一生物酶不能破坏的化合物 25 4.1.4 4.1.4 压修复 按恢复对象分类 按恢复地点分类 按恢复地点分类 分类按恢复受体分类 按恢复受体分类26 微生物修复 利用微生物催化降解作用去除环境中的污染物。 污染物。 微生物的降解速度很慢,可以通过提供氧气、添加营养物质、驯化培养来加强。

添加养分、驯化等方法进行强化。 研究最多、研究最多的 28 29 植物能够耐受和积累某些化学元素,利用植物耐受和积累某些化学元素,利用植物去除环境中的污染物。 植物从环境中去除污染物。 重金属、有机物污染土壤修复。 重金属、有机物污染土壤修复。 水体净化。 水体净化。 去除放射性元素。 去除放射性元素。 植物修复过程缓慢,可以筛选出超积累植物。 植物修复过程缓慢。 可筛选出超积累植物,培育高效植物。 去除污染物的植物。 材料和培育能够有效去除污染物的植物。 30 土壤动物如蚯蚓、线虫、跳虫、蜈蚣、蜘蛛等 土壤动物如蚯蚓、线虫、跳虫、蜈蚣、蜘蛛等,能吸收或富集土壤中的残留农药,蜘蛛等,能吸收或富集农药残留,通过代谢将农药分解成低毒或无毒产物。 并通过代谢将农药分解成低毒或无毒产物。 国外的研究历史悠久,国外的研究也有悠久的历史,而国内的研究还处于探索阶段。 内部的研究还处于探索阶段。 31 利用培养生物或微生物的生命活动,利用培养生物或微生物的生命活动降解环境中的污染物。 环境污染物的降解。 加强大自然按照自身规律的自净能力。 改造大自然的自净能力。 32 土壤生物修复 土壤生物修复 水生物修复 水生物修复 大气生物修复 大气生物修复 固体废物生物修复 固体废物生物修复 33 原位生物修复((ex ex-site bioremediation 现场生物修复) in situ–异位联合生物修复 组合生物修复 组合生物修复((combined bioremediation 组合生物修复)) 34 概念 如果该概念基本上不损害土壤和地下水,则否 如果处理或运输基本上不损害土壤和地下水,则不进行处理或运输,直接对污染环境进行原位生物修复。

受污染环境的原位直接生物修复。 分类 分类 原位工程生物修复 原位工程生物修复 原位自然生物修复 原位自然生物修复 特点 成本低但修复效果差,适合大面积、低污染 成本低但修复效果差,适合大面积、低污染-污染环境 环境 35 概念 采取工程措施有目的地运行环境系统中的生物过程,加速环境恢复的概念。 加速环境修复的生物过程。 Pathway 11 bioaugmented remediation 生物增强修复:提供营养,改善环境,增加:提供营养,改善环境,增加微生物的数量、活性和降解能力; 增加微生物的数量、活性和降解能力; 路径22 生物接种修复 生物接种修复:添加实验室培养的抗污染:添加实验室培养的对污染物有亲和力的微生物。 对事物有亲和力的微生物。 36 概念 该概念利用环境中原有的微生物,在自然条件下对污染区域进行自然修复。 污染地区的自然恢复。 37 Concept 概念:借助生物反应器,将受污染的环境物体运往其他地方进行集中修复。 有助于生物反应器的集中修复。 特点 修复效果好但成本高,适用于面积小 修复效果好但成本高,适用于面积小、高污染环境。 环境污染严重。 38 概念 该概念结合了原位生物修复和异位修复。 将原位生物修复和异位修复相结合。