《污染控制绪论》PPT课件.ppt

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1、污染控制微生物工程 选修课程（选修课程（32学时）学时）考核方式：考核方式：1 1、平时、平时、平时、平时:随堂测验、提问、考勤、课后作业等随堂测验、提问、考勤、课后作业等随堂测验、提问、考勤、课后作业等随堂测验、提问、考勤、课后作业等2 2、考试：课程结束后的考查成绩、考试：课程结束后的考查成绩、考试：课程结束后的考查成绩、考试：课程结束后的考查成绩天津科技大学天津市制浆造纸重点实验室天津科技大学天津市制浆造纸重点实验室刘廷志、张红杰刘廷志、张红杰第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论(了解，了解，了解，了解，2 2 2 2学时学时学时学时)第二章第二章第二章第二章 微生物对污染物的降解

2、和转化微生物对污染物的降解和转化微生物对污染物的降解和转化微生物对污染物的降解和转化 (掌握，掌握，掌握，掌握，6 6 6 6学时学时学时学时)第三章第三章第三章第三章 污染控制工程中微生物学基本知识污染控制工程中微生物学基本知识污染控制工程中微生物学基本知识污染控制工程中微生物学基本知识 (重点掌握，重点掌握，重点掌握，重点掌握，6 6 6 6学时学时学时学时)第四章第四章第四章第四章 微生物技术在污染控制工程中的应用微生物技术在污染控制工程中的应用微生物技术在污染控制工程中的应用微生物技术在污染控制工程中的应用 (重点掌握自学，重点掌握自学，重点掌握自学，重点掌握自学，16161616学时

3、学时学时学时)第五章第五章第五章第五章 污染控制工程微生物学方法污染控制工程微生物学方法污染控制工程微生物学方法污染控制工程微生物学方法 (自学自学自学自学)全书内容学时分配与重点参考书目：参考书目：1 污染控制微生物工程污染控制微生物工程，徐亚同等编著，化学工业出版社，徐亚同等编著，化学工业出版社，20012 污染控制微生物学（第四版）污染控制微生物学（第四版），任南琪等编著，哈尔滨工业大任南琪等编著，哈尔滨工业大学出版社，学出版社，2011第一章第一章 绪绪 论论n n第一节第一节 污染控制微生物工程的由来污染控制微生物工程的由来污染控制微生物工程的产生污染控制微生物工程的产生 人人人人们

4、们们们设设设设想想想想模模模模仿仿仿仿自自自自然然然然界界界界的的的的污污污污染染染染物物物物（包包包包括括括括生生生生物物物物自自自自身身身身的的的的排排排排泄泄泄泄物物物物、遗遗遗遗体体体体及及及及其其其其它它它它外外外外来来来来污污污污染染染染物物物物）在在在在生生生生态态态态系系系系统统统统中中中中循循循循环环环环迁迁迁迁移移移移转转转转化化化化的的的的规规规规律律律律，通通通通过过过过工工工工程程程程学学学学上上上上的的的的措措措措施施施施，为为为为污污污污染染染染物物物物的的的的分分分分解解解解者者者者微微微微生生生生物物物物提提提提供供供供合合合合适适适适的的的的环环环环境境境境

5、条条条条件件件件（温温温温度度度度、pHpH值值值值、营营营营养养养养、溶溶溶溶解解解解氧氧氧氧等等等等），以以以以强强强强化化化化微微微微生生生生物物物物对对对对环环环环境境境境污污污污染染染染物物物物的的的的降降降降解解解解和和和和转转转转化化化化作作作作用用用用，达达达达到消除环境污染的目的。到消除环境污染的目的。到消除环境污染的目的。到消除环境污染的目的。第二节第二节 微生物的特点及其与污染微生物的特点及其与污染控制工程的关系控制工程的关系uu1.种类多、分布广、代谢类型多种类多、分布广、代谢类型多uu2.生长旺盛、繁殖快生长旺盛、繁殖快uu3.体积小，比表面积大（代谢强度大）体积小，

6、比表面积大（代谢强度大）uu4.数量多数量多uu5.适应强，易变异适应强，易变异微生物的重要特点：微生物的重要特点：钟形虫钟形虫纤毛虫纤毛虫线虫线虫累枝虫累枝虫吸管虫吸管虫第三节第三节 污染控制微生物工程的进展污染控制微生物工程的进展n n目前，各种目前，各种目前，各种目前，各种好氧、厌氧微生物污染处理技术好氧、厌氧微生物污染处理技术好氧、厌氧微生物污染处理技术好氧、厌氧微生物污染处理技术广泛应用，广泛应用，广泛应用，广泛应用，生物修复技术生物修复技术生物修复技术生物修复技术的概念逐渐为人们所接受，各种污水、的概念逐渐为人们所接受，各种污水、的概念逐渐为人们所接受，各种污水、的概念逐渐为人们所

7、接受，各种污水、固态污染物、气态污染物的处理以及微污染物的处理固态污染物、气态污染物的处理以及微污染物的处理固态污染物、气态污染物的处理以及微污染物的处理固态污染物、气态污染物的处理以及微污染物的处理技术迅速发展。技术迅速发展。技术迅速发展。技术迅速发展。第四节第四节 污染控制微生物工程的内容污染控制微生物工程的内容n n1.1.微生物对污染物的降解和转化微生物对污染物的降解和转化微生物对污染物的降解和转化微生物对污染物的降解和转化 （微生物分解能力、有机污染物的生物降解性和降解途径等（微生物分解能力、有机污染物的生物降解性和降解途径等（微生物分解能力、有机污染物的生物降解性和降解途径等（微生

8、物分解能力、有机污染物的生物降解性和降解途径等第二章第二章第二章第二章）n n2.2.污染控制工程中的微生物学基础知识污染控制工程中的微生物学基础知识污染控制工程中的微生物学基础知识污染控制工程中的微生物学基础知识 （废水处理中的好氧和厌氧微生物、微生物生长环境和生长（废水处理中的好氧和厌氧微生物、微生物生长环境和生长（废水处理中的好氧和厌氧微生物、微生物生长环境和生长（废水处理中的好氧和厌氧微生物、微生物生长环境和生长曲线等曲线等曲线等曲线等第三章第三章第三章第三章）n n3.3.微生物技术在污染控制工程中的应用微生物技术在污染控制工程中的应用微生物技术在污染控制工程中的应用微生物技术在污染

9、控制工程中的应用 （核心部分，核心部分，核心部分，核心部分，废水的厌氧和好氧生物处理、生物脱氮、生废水的厌氧和好氧生物处理、生物脱氮、生废水的厌氧和好氧生物处理、生物脱氮、生废水的厌氧和好氧生物处理、生物脱氮、生物脱磷、固体废料的生物处理等物脱磷、固体废料的生物处理等物脱磷、固体废料的生物处理等物脱磷、固体废料的生物处理等第四章第四章第四章第四章）n n4.4.污染控制工程中的微生物学检测技术和研究技术污染控制工程中的微生物学检测技术和研究技术污染控制工程中的微生物学检测技术和研究技术污染控制工程中的微生物学检测技术和研究技术 （生物相的分离与检测、污染物的毒性检测等（生物相的分离与检测、污染

10、物的毒性检测等（生物相的分离与检测、污染物的毒性检测等（生物相的分离与检测、污染物的毒性检测等第五章第五章第五章第五章）第五节第五节 污染控制微生物工程的污染控制微生物工程的学习方法学习方法n n1.注重微生物自身特性和降解有机物一般注重微生物自身特性和降解有机物一般规律的学习；规律的学习；n n2.掌握必需的工程学掌握必需的工程学基础知识基础知识；n n3.注重比较各种生物技术在不同污染物处注重比较各种生物技术在不同污染物处理过程中应用特点；理过程中应用特点；n n4.了解最新技术、设备发展动态。了解最新技术、设备发展动态。（一）概念（一）概念n n生物体与非生物体生物体与非生物体在一定的时

11、间和空间在一定的时间和空间内进行能量和物质交换，相互作用、相内进行能量和物质交换，相互作用、相互制约所形成的动态平衡、相对稳定的互制约所形成的动态平衡、相对稳定的统一体统一体，是，是组成生物圈的基本功能单位组成生物圈的基本功能单位。一、生态系统一、生态系统n n生生生生态态态态系系系系统统统统的的的的类类类类型型型型：自自自自然然然然界界界界的的的的生生生生态态态态系系系系统统统统大大大大小小小小不不不不一一一一、多多多多种种种种多多多多样样样样。小小小小如如如如一一一一滴滴滴滴湖湖湖湖水水水水，培培培培养养养养着着着着细细细细菌菌菌菌的的的的平平平平皿皿皿皿、小小小小沟沟沟沟、小小小小池池池

12、池、花花花花丛丛丛丛、草草草草地地地地，大大大大至至至至湖湖湖湖泊泊泊泊、海海海海洋洋洋洋、河河河河流流流流、森森森森林林林林、草草草草原原原原，以以以以至至至至包包包包罗罗罗罗地地地地球球球球上上上上一一一一切切切切生生生生态态态态系系系系统统统统的的的的生生生生物物物物圈圈圈圈。按按按按类类类类型型型型分分分分：有有有有水水水水生生生生生生生生态态态态系系系系统统统统，如如如如湖湖湖湖泊泊泊泊、沼沼沼沼泽泽泽泽、河河河河流流流流、海海海海洋洋洋洋等等等等生生生生态态态态系系系系统统统统；陆陆陆陆生生生生生生生生态态态态系系系系统统统统，如如如如草草草草原原原原、森森森森林林林林、沙沙沙沙漠

13、漠漠漠、农农农农田田田田等生态系统。等生态系统。等生态系统。等生态系统。（二）生态系统的组成（二）生态系统的组成n n1.非生物部分（周围环境）非生物部分（周围环境）n n2.生物部分（生物群落）生物部分（生物群落）1)生产者生产者2)消费者消费者3)分解者分解者n n1生态系统的组成n n四个基本要素：生产者、消费者、分解者和无机环境。n n生生产产者者：指绿绿色色植植物物及某些能进行光合作用的和化化能能合合成成的的细细菌菌。它们通过光合作用，把从周围环境中摄取的简单无机物（CO2、H2O和无机盐）合成复杂的有机物，把太阳能转化为化学能贮存起来。这不仅供生产者自身生长发育的需要，也是其他生物

14、种群和人类的能量来源。初级生产者是自养生物。n n消费者消费者：指所有的动物及人类动物及人类，是异养生物。它们依靠生产者制造的有机物而生存。只以植物为食的，叫食草动物或初级消费者；以食草动物为食的，叫食肉动物或次级消费者；植物、动物都食的，叫杂食动物。n n分分解解者者：指细细菌菌、真真菌菌等等微微生生物物，它们以死有机体为营养，把植物的枯枝落叶及动物的尸体分解为简单的无机物，如CO2、H2O和无机盐，释放回环境，供初级生产者再用。n n无无机机环环境境：指太阳能、大气、水、土壤、二氧化碳等。生产者生产者消费者消费者分解者分解者由无机物由无机物到有机物到有机物由有机物由有机物到无机物到无机物（

15、三）生态系统的功能（三）生态系统的功能uu1.能量流动能量流动uu2.生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环uu3.生态平衡与自净能力生态平衡与自净能力1、能量流动、能量流动2、物质循环、物质循环n n生态系统的物质循环包括：生态系统内（主要是植物群落和土壤之间）的生物循环和地球化学大循环。n n包括水循环、碳循环和氮循环（水循环、气体型循环和沉积型循环）。水的循环水的循环的主要过程：的主要过程：蒸发、蒸腾、降雨、径流。蒸发、蒸腾、降雨、径流。w水对生命的作用水对生命的作用w生命重要的组成生命重要的组成部分部分w生命的活动介质生命的活动介质w生命体中物质和生命体中物质和能量传递的溶剂能量传递

16、的溶剂w参与光合作用和参与光合作用和呼吸作用呼吸作用w维持体温维持体温碳的循环碳的循环wCO2对环境的作用对环境的作用大气和海洋的起源和演化大气和海洋的起源和演化地表岩层的形成和变异地表岩层的形成和变异生命诞生生命诞生地表热量的收支地表热量的收支水体中的碳酸平衡水体中的碳酸平衡绿色植物自养者的光合作用和生产力绿色植物自养者的光合作用和生产力有机物氧化有机物氧化（呼吸作用、燃料燃烧、有机体腐烂分解）（呼吸作用、燃料燃烧、有机体腐烂分解）n n地球上的碳主要集中在岩石中地球上的碳主要集中在岩石中uu石灰石石灰石uu白云石白云石n n大气中的碳形式大气中的碳形式uuCOuuCO2uuCH43、生态系

17、统的调节能力、生态系统的调节能力n n生态系统具有自动调节、恢复稳定态的能力。系统的组成成分愈多样，能量流动和物质循环的途径愈复杂，这种调节能力就愈强。4、生态平衡、生态平衡n n影响因素有自然的和人为的。n n在正常的生态系统中，一定条件下，生产者、消费者、分解者之间的能量与物质循环保持动态平衡，具有一定的抗干扰和自我调节能力的状态，称为生生态态平平衡衡。通常表现为生生物物的的种种类类和和数数量量相对稳定。5 5、环境的自净能力与环境污染、环境的自净能力与环境污染环境的自净能力环境的自净能力：生态系统自动调节保：生态系统自动调节保持动态平衡的能力持动态平衡的能力环境污染环境污染人类各种活动的

18、冲击环境人类各种活动的冲击环境的自净能力的自净能力环境容量环境容量：环境对污染物的净化能力：环境对污染物的净化能力TOC(Total Organic Carbon)TOD(Total Oxygen Demand)BOD(Biochemical Oxygen Demand)BOD5,BOD20COD(Chemical Oxygen Demand)CODCr,CODMn有机指标有机指标：BOD COD TOC TOD等等6、废水水质指标、废水水质指标物理指标：物理指标：色度、浊度、固形物含量等色度、浊度、固形物含量等Turbidity,TSS(Total Suspended Solid),TS(T

19、otal Solid),DS(Dissolved Solid)etc.生物性指标生物性指标：细菌总数：细菌总数 大肠菌群大肠菌群废水有机指标 生化需氧量（生化需氧量（BOD）水中有机物被好氧微生物分解时所需要水中有机物被好氧微生物分解时所需要的氧量称为生化需氧量；的氧量称为生化需氧量；BOD 与温度、时间有关；与温度、时间有关；现在国际上大多采用现在国际上大多采用20、5天的生化需天的生化需氧量即氧量即BOD5。化学需氧量化学需氧量(COD)用化学氧化剂氧化水中有机物时所消用化学氧化剂氧化水中有机物时所消耗的氧的量。耗的氧的量。常用的氧化剂有重铬酸钾和高锰酸钾，常用的氧化剂有重铬酸钾和高锰酸钾

20、，分别对应的分别对应的COD值为：值为：CODCr 和和CODMn。(1)意大利塞维索化学污染事故。意大利塞维索化学污染事故。1976年年7月月10日意大利北部日意大利北部塞维索地区的一家农药厂爆炸，导致剧毒化学品二恶英的污染，塞维索地区的一家农药厂爆炸，导致剧毒化学品二恶英的污染，使许多人中毒，附近居民被迫迁走，几年内当地畸形儿的出生率使许多人中毒，附近居民被迫迁走，几年内当地畸形儿的出生率大为增加。大为增加。(2)美国三里岛核电站泄露事故。这次事故发生在美国三里岛核电站泄露事故。这次事故发生在1979年年3月月28日，直接经济损失达日，直接经济损失达10多亿美元。多亿美元。(3)墨西哥的液

21、化气爆炸事故。墨西哥的液化气爆炸事故。1984年年11月月19日，墨西哥国日，墨西哥国家石油公司所属的液化气供应中心发生爆炸，死亡家石油公司所属的液化气供应中心发生爆炸，死亡1000多人，伤多人，伤400多人，多人，3万多人无家可归。万多人无家可归。(4)印度博帕尔农药泄漏事故。印度博帕尔农药泄漏事故。1984年年12月月3日，美国联合碳日，美国联合碳化物公司设在博帕尔市的农药厂的剧毒化学品异氰酸甲酯罐爆裂化物公司设在博帕尔市的农药厂的剧毒化学品异氰酸甲酯罐爆裂外泄，受害人数外泄，受害人数20万，死亡万，死亡3000人以上。人以上。近年来，全世界平均每年约发生近年来，全世界平均每年约发生200

22、多起严重公害多起严重公害事件。世界瞩目的有下面事件。世界瞩目的有下面7起起 博帕尔农药厂毒气泄漏而毙命的牲畜 (5)原苏联切尔诺贝利核电站泄露事故。原苏联切尔诺贝利核电站泄露事故。1986年年4月月26日位于日位于基辅地区的切尔诺贝利核电站四号反应堆爆炸，造成重大放射性基辅地区的切尔诺贝利核电站四号反应堆爆炸，造成重大放射性污染，周围十多万居民被疏散，伤数百人，死亡污染，周围十多万居民被疏散，伤数百人，死亡31人。人。(6)莱茵河污染事故。莱茵河污染事故。1986年年11月月1日，瑞士巴塞赞德兹化学日，瑞士巴塞赞德兹化学公司的仓库起火，使大量有毒化学品随灭火用水流进莱茵河，造公司的仓库起火，使

23、大量有毒化学品随灭火用水流进莱茵河，造成西欧成西欧10年来最大的污染事故。年来最大的污染事故。(7)海湾战争造成的环境污染。海湾战争造成的环境污染。1991年的海湾战争历时年的海湾战争历时42天，天，期间油井大火昼夜燃烧，是迄今历史上最大的石油火灾及海洋石期间油井大火昼夜燃烧，是迄今历史上最大的石油火灾及海洋石油污染事故，也是人类历史上最严重的一次环境污染，其污染程油污染事故，也是人类历史上最严重的一次环境污染，其污染程度超过切尔诺贝利核电站发生的核泄漏事故。这次战争所造成的度超过切尔诺贝利核电站发生的核泄漏事故。这次战争所造成的环境污染是灾难性的，已给世界带来了影响。环境污染是灾难性的，已给

24、世界带来了影响。近年来，全世界平均每年约发生近年来，全世界平均每年约发生200多起严重公害多起严重公害事件。世界瞩目的有下面事件。世界瞩目的有下面7起起淤泥中的淤泥中的淤泥中的淤泥中的DDTDDTDDTDDT含量含量含量含量浓度为浓度为浓度为浓度为0.016*100.016*100.016*100.016*10-6-6-6-6DDTDDTDDTDDT在体内积累到万分之五时就会在体内积累到万分之五时就会在体内积累到万分之五时就会在体内积累到万分之五时就会引起肝细胞坏死并损害神经系统引起肝细胞坏死并损害神经系统引起肝细胞坏死并损害神经系统引起肝细胞坏死并损害神经系统虾体内则为虾体内则为0.44*1

25、00.44*100.44*100.44*10-6-6-6-6吃虾的动物体内又吃虾的动物体内又吃虾的动物体内又吃虾的动物体内又把浓度提高把浓度提高把浓度提高把浓度提高10101010倍倍倍倍人吃动物人吃动物人吃动物人吃动物环境问题的全球共识环境问题的全球共识 随着环境问题的日益严重，人类对环随着环境问题的日益严重，人类对环境问题的认识也在不断提高。在当今世界境问题的认识也在不断提高。在当今世界上，人们越来越清楚地看到，环境问题已上，人们越来越清楚地看到，环境问题已不再是某个国家和局部地区的事情。不再是某个国家和局部地区的事情。酸酸雨雨、温室效应温室效应、臭氧层破坏臭氧层破坏 等已远等已远远超出国

26、家和地区的局限而成为全球性的远超出国家和地区的局限而成为全球性的问题。这些问题严重威胁着人类的生存和问题。这些问题严重威胁着人类的生存和发展，成为世界各国关心的大问题，也成发展，成为世界各国关心的大问题，也成为国际社会注意的热点。为国际社会注意的热点。在过去的三十年中：在过去的三十年中：n n地球上的资源地球上的资源地球上的资源地球上的资源 “自然财富自然财富自然财富自然财富”被消耗殆尽被消耗殆尽被消耗殆尽被消耗殆尽n n正在以每年的速度失去淡水生态系统正在以每年的速度失去淡水生态系统正在以每年的速度失去淡水生态系统正在以每年的速度失去淡水生态系统n n正在以每年的速度失去海洋生态系统正在以每

27、年的速度失去海洋生态系统正在以每年的速度失去海洋生态系统正在以每年的速度失去海洋生态系统 全世界每一种生命系统的衰退正在不断的加速，全世界每一种生命系统的衰退正在不断的加速，全世界每一种生命系统的衰退正在不断的加速，全世界每一种生命系统的衰退正在不断的加速，并已开始失去其维持生命过程的能力和延续能并已开始失去其维持生命过程的能力和延续能并已开始失去其维持生命过程的能力和延续能并已开始失去其维持生命过程的能力和延续能力。力。力。力。过去半个世纪：过去半个世纪：全世界已丧失了全世界已丧失了在我们的寿命年在我们的寿命年限内将失去限内将失去寄生着的海洋生物寄生着的海洋生物Paracitise表土层表土

28、层表土层表土层(topsoil)(topsoil)森林覆盖森林覆盖(timberland)珊瑚礁珊瑚礁珊瑚礁珊瑚礁(coral reef)(coral reef)我国造纸工业生产技术水平n n我国造纸工业生产技术装备水平发生质的飞跃 世界最先进的各类纸机几十台（纸板机20-75万吨/年，文化纸机1035万吨/年，卫生纸机0.5-7万吨/年）岳阳纸业8号纸机1450米/分,网宽6950毫米南平纸业公司引进的新闻纸机1600米/分,18万吨/年 先进制浆生产线百条以上（废纸6.8-35万吨/年，废纸脱墨纸5-15万吨/年）岳阳纸业脱墨车间(300吨/日脱墨浆)一、造纸工业发展及污染状况一、造纸工业

29、发展及污染状况n n1造纸工业发展现状n n2造纸工业污染状况1.造纸工业发展现状2011年度n n造纸企业：3500家，大中型企业425家，小型3200多家；利润大中型66%，小型34%n n从业人数：71.00万人n n人均纸品消费量：73公斤n n生产量：9930万吨n n消费量：9752万吨造纸工业发展现状n n2001-2011纸和纸板生产和消费情况造纸工业发展现状n n2001-2011造纸工业总产值造纸工业发展现状n n2001-2011年造纸工业纸浆消耗情况造纸工业污染状况n n2008年度造纸工业污染状况n n用水量：108.9亿吨，新鲜水用量48.84亿吨，相当于工业用水总

30、量的8.89%；n n万元工业总产值用水量：94吨，2006年山东省为21吨；n n造纸废水排放量：40.77亿吨，占全国总排放量的18.76%；造纸工业污染状况n n2008年度造纸工业污染状况n nCOD排放量128.8万吨，占全国总排放量的31.82%；n n万元工业产值COD排放强度：25公斤，污染强度大三、造纸工业废水处理1.1.1.1.水体污染及水质指标水体污染及水质指标2.2.2.2.造纸工段废水的来源和特征；造纸工段废水的来源和特征；3.3.3.3.制浆造纸废水厂内、厂外处理的一般原则，制浆造纸废水厂内、厂外处理的一般原则，4.4.4.4.废水处理方法废水处理方法 一级处理：一

31、级处理：沉淀、絮凝、过滤等沉淀、絮凝、过滤等沉淀、絮凝、过滤等沉淀、絮凝、过滤等 生物处理：生物处理：厌氧、好氧、专用微生物及生物酶处理厌氧、好氧、专用微生物及生物酶处理厌氧、好氧、专用微生物及生物酶处理厌氧、好氧、专用微生物及生物酶处理 深度处理：深度处理：氧化处理、膜处理、固定化生物处理等氧化处理、膜处理、固定化生物处理等氧化处理、膜处理、固定化生物处理等氧化处理、膜处理、固定化生物处理等非生物处理非生物处理物理处理物理处理：过滤：过滤 重力沉降重力沉降 气浮法气浮法化学处理化学处理：中和：中和 化学混凝化学混凝 化学沉淀化学沉淀 氧化还原氧化还原物化处理物化处理：吸附法：吸附法 离子交换法离子交换法 膜分离法膜分离法生物处理生物处理好氧生物处理好氧生物处理：活性污泥法：活性污泥法 生物膜法生物膜法厌氧生物处理厌氧生物处理思考题思考题1、生态系统、生态平衡、环境自净能力等概、生态系统、生态平衡、环境自净能力等概念。念。2、微生物具有哪些生态特点？这些特点对于、微生物具有哪些生态特点？这些特点对于污染控制工程有何影响？污染控制工程有何影响？