术,仍在不断强化和改进,已为控制现时的环境质量起到了极其重要 的作用。低层次主要包括氧化塘、人工湿地和农业生态工程等,其特 点是最大限度地发挥自然界的生物环境功能,投资运行费用少,易于 操作管理。应该指出的是,环境生物技术中的三个层次没有重要与 不重要之分。 在英国现代生物学公司出版的《生物技术现代观点》( Current Opinion in Biotechnology)杂志中,每年的第三期为环境生物技术专 刊,其中的每篇文章均为环境生物技术某一专题的研究综述。统计 1992至1997年该专刊上的所有文章并将内容分为四部分,即降解 污染物的工程菌和抗污染型转基因植物的相关研究,无害化或无污 染生物产品生产工艺的相关研究,危险性化合物的降解和污染场地 的生物修复研究,和废水强化处理技术研究,结果如表1-1所示 此表可作为环境生物技术研究内容的一个说明。 豪1-1《生物技术现代观点》杂志中环境生物技术内容的分类 内容所属范畴 文章数目占总数的百分比/% 降解污染物的工程菌和抗污染型转基因 植物的相关研究 无害化或无污染生物产品生产工艺的相 关研究 危险性化合物的降解和污染场地的生物 修复研究 废水强化处理技术研究 从国内外的研究与应用现状可以发现,目前环境生物技术最有 应用前景的领域是高效的废物生物处理技术污染事故的现场补救 和污染事故的现场修复技术以及可降解材料的生物合成技术。为了 更清楚地了解环境生物技术在这些领域的研究内容,这里以污染场 地的生物恢复为例进行介绍。生物恢复是一种采用生物技术,对已 被污染物污染或由于生态系统的管理不善而被破坏的区域进行恢复 的救急方法。目前,生物恢复的优先研究内容包括五个方面 (1)探讨在环境变化和新的生存压力下微生物系统在结构和动 力学方面的反应; 10
(2)确定生化机理,包括参与污染物好氧,特别是厌氧降解的酶 的作用途径; (3)深人了解微生物遗传学,以提高微生物降解污染物的能力; (4)对新的生物补救技术进行微观和宏观系统的实践研究,从 成本和效率角度确定技术的实际可行性,并建立长期区域性研究的 基地; (5)不断开发、试验和评价一些创新的生物技术,如用于现场监 测生物补救的传感器,生物补救中的生物过程模型以及生物补救效 能的可靠评价方法。 第五节环境生物技术的进展 关于环境生物技术的进展,可以从最近刚刚召开的国际专题学 术讨论会加以分析。2000年7月9~13日,在日本京都,国际环境 生物技术学会和日本环境生物技术学会共同组织召开了第五届国际 环境生物技术学术研讨会( Fifth International Symposium on Envi ronmental biotechnology)。来自美国、英国、德国、日本、韩国、加拿 大、中国及台湾等20多个国家和地区的专家学者参加了会议。会议 除9个专题讲座外,口头发表论文163篇,墙报论文226篇,具体各 专题标题和论文情况见表1-2。 表1-2第五届国际环境生物技术学术研讨会论文分布 专题题目 口头发表论文数篇籍墙报发表论文数篇总数/篇 生物监测 30 重金属去除 植物补救 48B1261250 17 生物可降解聚合物 固体废物处理 11 石油污染的生物补救 废水生物处理 氯代有机化合物的生物降解 N和P的代谢和去除 自然衰减和补敦
续表 专题题目 口头发表论文數/篇墙报发表论文数{篇总数篇 O2SO和NO的固定或去除 生态系统的分析方法 12 生物共生作用 7555 775626 0 清洁技术 清洁能源 8 再生资源 厌氧条件下化合物的降解 环境分析的免疫测定技术 用于化合物降解的腺的代谢 65559 其他(政府法规、危险评价、 13 合和循环系统等) 从上表可以看出,氯代有机化合物的生物降解、石油污染的生物 补救废水生物处理生物监测是研究者最感兴趣的课题,其次有重金 属去除N和P的代谢和去除、生物可降解聚合物以及固体废物处 理,等等。 我国的环境生物技术处于刚刚起步阶段。目前,我国环境生物 技术的主要内容在以下几个方面 (1)高效降解污染物的基因工程菌和抗污染型转基因植物的 研究; (2)无害化或无污染生物生产工艺技术研究; (3)生物反应器和固定化技术高效处理废水的工业应用研究 4)废物资源化工程研究 (5)引人DNA扩增和其他生物技术的环境监测方法研究。 主要参考文獻 [1] National Science and Technology Council, USA. Biotechnology for the 21 Century: New horizons. 1995 [2] Timmis K N. Environmental biotechnology. Current Opinion in Biotechnolo gy,1992,3:225-226 [3]程树培.环境生物技术南京:南京大学出版社,1994
[4]蒋展鹏.环境工程学北京:高等教育出版社,199 [5]顾夏声等水处理工程北京:清华大学出版社,1985 [6]刘大均.生物技术南京:江苏科学技术出版社,1992 [7]Proceedings of Fifth Intemational Symposium on Environmental Biotechnolo gy, Kyoto, Japan, July, 2000 [8]张自杰环境工程手册(水污染防治卷)北京:高等教育出版社,1996
第二章废水好氧生物处理 工程设计与应用 第一节概述 废水生物处理是一种在生物反应器水平上模拟水体自净作用的 强化过程。其基本原理是利用微生物分解有机物,同时合成身细胞 (即活性污泥)的过程。从生物工程角度来说,它是目前工业化规模 最大的发酵工程。根据微生物在反应器中存在的形式和供氧方式 好氧生物处理工艺可分为悬浮生物型的活性污泥法和附着生长型的 生物膜法。 活性污泥法是世界各国普遍采用的传统废水生物处理工艺,其 在防治水环境污染中已经发挥了重要的作用。近一个世纪以来, 方面随着社会的发展,不断产生关于废水处理工艺的新课题;另一方 面,科学技术的飞速发展,推动了废水处理理论的研究。自20世纪 80年代以来,废水生物处理新工艺新技术的研究、开发和应用,已在 全世界范围内得到了长足的进展,并出现了许多新型废水生物处理 技术,有的已显示出了其良好的应用和发展前景。它们的共同特点 是高效、稳定,并具有对污染物去除的多功能性。 为了适应好氧生物处理技术的研究和应用不断发展的需要,在 总结分析国内外文献资料的基础上,结合多年的研究成果和实际工 程经验,重点介绍近10年发展速度最快的AB处理技术、SBR处理 技术,详细介绍了两种典型工艺的基本原理、工艺特点、设计和运行 控制方法,并对其实际应用情况和今后的研究和发展方向进行了阐 述