污染環(huán)境的生物修復(fù)

污染環(huán)境的生物修復(fù)生物修復(fù)的概念及其原理生物修復(fù)工程技術(shù)生態(tài)工程與污水處理系統(tǒng)當前1頁，總共80頁。國家環(huán)境保護總局

新化學(xué)物質(zhì)申報表

毒理學(xué)項目急性毒性短期重復(fù)毒性亞慢性毒性慢性毒性生殖/發(fā)育毒性神經(jīng)毒性致突變性致畸性致癌性毒代動力學(xué)其他

當前2頁，總共80頁。生態(tài)毒理項目藻類生長抑制毒性溞類急性毒性魚類急性毒性鳥類毒性高等植物種子發(fā)芽和生長毒性蚯蚓急性毒性活性污泥呼吸抑制毒性吸附/解吸性降解性生物蓄積性其他

當前3頁，總共80頁。當前4頁，總共80頁。當前5頁，總共80頁。第一節(jié)生物修復(fù)的概念及其原理當前6頁，總共80頁。一生物修復(fù)的基本原理和特點生物修復(fù)（Bioremediation）指利用生物將土壤、地表及地下水或海洋中的危險性污染物現(xiàn)場去除或降解的工程技術(shù)系統(tǒng)。生物修復(fù)的基本指導(dǎo)思想凈化速度緩慢由于三方面的原因生物修復(fù)技術(shù)系統(tǒng)中添加氮、磷等營養(yǎng)鹽接種、馴化高效菌自然條件下DO不足營養(yǎng)鹽缺乏高效菌生長緩慢供氧快速去除污染物當前7頁，總共80頁。生物修復(fù)技術(shù)的特點優(yōu)點：投資費用省，對環(huán)境影響小，能有效降低污染物濃度，適用于在其他技術(shù)難以應(yīng)用的場地，而且能同時處理受污染的土壤和地下水。局限性：需對具體地點的狀況和污染物進行詳細而昂貴的考察，微生物活性受溫度和其他環(huán)境條件的影響，某些情況下，生物修復(fù)不能去除全部的污染物。與生物處理的區(qū)別：兩者原理一致，但生物修復(fù)側(cè)重于受污區(qū)域的原位生物處理。當前8頁，總共80頁。二.生物修復(fù)種主要生物種類及修復(fù)原理1.環(huán)境污染的微生物修復(fù)通過微生物的降解和轉(zhuǎn)化，將有機污染物轉(zhuǎn)化為無害的小分子化合物和二氧化碳與水微生物修復(fù)的生物類型土著微生物：環(huán)境中固有的微生物外來微生物：需大量接種的高效菌基因工程菌（GEM）當前9頁，總共80頁。微生物對物質(zhì)降解與轉(zhuǎn)化的特點:微生物個體微小，比表面積大，代謝速率大；種類繁多，分布廣泛，代謝類型多樣；微生物具有多種降解酶；微生物繁殖快，易變異，適應(yīng)性強；微生物具有巨大的降解能力；質(zhì)粒（Plasmid）：染色體外遺傳物質(zhì)，是在原核微生物中除染色體外，還存在的一種較小的攜帶少量遺傳基因的環(huán)狀DNA分子。質(zhì)?？捎脕砼嘤齼?yōu)良菌種，或用作基因工程中基因轉(zhuǎn)移的載體。例如：多功能超級細菌的構(gòu)建當前10頁，總共80頁。ABBACABC圖3－1多質(zhì)粒超級菌的構(gòu)建示意簡圖質(zhì)粒細胞的染色體注：當前11頁，總共80頁。共代謝（Co－Metabolism）微生物在利用生長基質(zhì)A時（從中獲得能量、碳源或其他任何營養(yǎng)），同時非生長基質(zhì)B（不能從中獲得能量或營養(yǎng)）也伴隨著發(fā)生氧化或其它反應(yīng)。在純培養(yǎng)下，共代謝只是一種截止式轉(zhuǎn)化，但在混合培養(yǎng)和自然環(huán)境條件下，轉(zhuǎn)化可為其它微生物進行的共代謝或其他生物對某種物質(zhì)的降解鋪平道路，使其代謝產(chǎn)物可繼續(xù)降解，故污染物在有合適的底物和環(huán)境條件下可通過共代謝作用而降解。ABCDE1E2E2E1當前12頁，總共80頁。微生物對污染物降解與轉(zhuǎn)化的途徑自然界中化學(xué)物質(zhì)的降解的3種方式：這三種方式往往綜合交叉進行。光降解化學(xué)降解生物降解（Biodegradation）：指由于生物的作用，把污染物大分子轉(zhuǎn)會為小分子，實現(xiàn)污染物的分解或降解。其中微生物所起的降解作用最大，故也稱為微生物降解。微生物代謝活動中的化學(xué)作用（實質(zhì)是酶反應(yīng)）氧化作用還原作用脫羧作用水解作用脫氨基作用等當前13頁，總共80頁。影響微生物對物質(zhì)降解轉(zhuǎn)化作用的因素（1）微生物的代謝活性不同種類微生物對同一底物的反應(yīng)不同；微生物在不同的生長時期的活性是不相同的，在對數(shù)期代謝最旺盛，活性最強。微生物的種類組成決定化合物降解的方向和速度，同時微生物的種類組成又與環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)有關(guān)。微生物的適應(yīng)性馴化（Domestication）：是一種定向選育微生物的方法與過程，通過人工措施使微生物逐步適應(yīng)某特定條件，最后獲得具有較高耐受力和代謝活性的菌株。當前14頁，總共80頁。影響微生物對物質(zhì)降解轉(zhuǎn)化作用的因素（2）化合物的結(jié)構(gòu)烴類：鏈烴的易降解性大于環(huán)烴，直鏈烴大于支鏈烴，不飽和烴大于飽和烴，支鏈烷基越多，越不易被降解當主鏈上的C被S、N、O取代時，對生物氧化的阻抗上升當C原子上的H被烷基或芳基取代時，會生成生物氧化的阻抗物。官能團的性質(zhì)和數(shù)量分子量大小環(huán)境因素溫度酸堿度營養(yǎng)氧底物濃度當前15頁，總共80頁。微生物分解有機物的作用微生物分解有機物的作用可總括成如下圖式：復(fù)雜有機物簡單有機物需氧微生物胞內(nèi)酶厭氧微生物胞內(nèi)酶微生物胞外酶CO2、H2OCO2、H2O、H2、CH4、H2S及有機酸、醇、酮、醛等未完全氧化產(chǎn)物圖3－2微生物分解有機物的作用示意圖當前16頁，總共80頁。微生物對常見污染物的降解與轉(zhuǎn)化生物大分子的降解糖類：以纖維素和淀粉的分解為例，見圖5－4，5－5脂肪蛋白質(zhì)脂肪＋H2O脂肪酶甘油＋高級脂肪酸蛋白質(zhì)肽氨基酸蛋白酶肽酶當前17頁，總共80頁。丁酸、CO2、H2等CO2、H2、有機酸等淀粉葡萄糖需氧微生物胞內(nèi)酶厭氧微生物胞內(nèi)酶微生物淀粉酶CO2、H2O圖3－5淀粉分解途徑示意圖纖維素葡萄糖需氧微生物胞內(nèi)酶厭氧微生物胞內(nèi)酶＋H2O纖維素酶CO2、H2O圖3－4纖維素分解途徑示意圖纖維二糖＋H2O纖維素酶當前18頁，總共80頁。烴類石油類人工合成有機物農(nóng)藥合成洗滌劑增塑劑多氯聯(lián)苯當前19頁，總共80頁。危險性化合物危險性化合物（HazardousChemicals）的概念微生物具有降解自然界產(chǎn)生的有機化合物的代謝機制，從而促使地球有機碳平衡，而在自然界具有新穎結(jié)構(gòu)的合成化合物（異型生物質(zhì)，又稱非生物性物質(zhì)，xenobiotics）往往對微生物的降解表現(xiàn)出抗逆性，其原因可能是這些化合物進入自然界的時間比較短，微生物界還未進化出降解此類難降解化合物的代謝機制。這些化合物大多數(shù)對環(huán)境具有毒害作用，故稱之危險性化合物。危險性化合物來源人工合成的農(nóng)藥、殺蟲劑、除草劑、防腐劑、溶劑、增塑劑等當前20頁，總共80頁。危險性化合物的降解特點和研究盡管其在自然界可能會有部分緩慢降解，微生物有可能通過多種途徑來改變自身的結(jié)構(gòu)信息以獲得對這類化合物的降解能力，但這需要一個漫長的過程來實現(xiàn)，依靠微生物的自然進化過程遠不能滿足要求，而且長此以往將會造成生態(tài)系統(tǒng)的失衡。因此，研究一些可以使微生物群體在較短時間內(nèi)獲得最大的降解該物質(zhì)能力的方法顯得愈加重要和迫切。當前21頁，總共80頁。危險性化合物的降解特點和研究近年來科學(xué)工作者做了大量工作，包括：通過長時間的馴化來得到具有一定降解能力的微生物群體；通過基因工程手段來改造微生物使其具有特定的降解能力；此外在對危險性化合物的降解研究中發(fā)現(xiàn)，混合培養(yǎng)比純培養(yǎng)具有潛在的優(yōu)勢，徹底礦化往往需要一個或一個以上的營養(yǎng)菌群（如發(fā)酵－水解菌群、產(chǎn)硫菌群、產(chǎn)乙酸菌群、產(chǎn)甲烷菌群等）通過多步反應(yīng)將有毒化合物轉(zhuǎn)化為礦化最終產(chǎn)物。研究人員依據(jù)不同的代謝作用至少可以將微生物群落中的微生物分為7種類型：①提供特殊營養(yǎng)物；②去除生長抑制產(chǎn)物；③改善單個微生物的基本生長參數(shù)；④對底物協(xié)調(diào)攻擊；⑤共代謝；⑥氫（電子）轉(zhuǎn)移；⑦提供一種以上初級底物利用者。當前22頁，總共80頁。有機污染物的生物可降解性及其評價方法什么是生物可降解性？所有化合物根據(jù)微生物對它們的降解性可分成可生物降解、難生物降解和不可生物降解。評價生物可降解性的方法：測定生物氧化率測呼吸線測定相對耗氧速度曲線測BOD5與CODCr之比測COD30培養(yǎng)法當前23頁，總共80頁。時間（h）耗氧量（mg/g）內(nèi)呼吸線生化呼吸線②生化呼吸線時間（h）耗氧量（mg/g）內(nèi)呼吸線③圖3－6生化呼吸線與內(nèi)呼吸線比較時間（h）耗氧量（mg/g）內(nèi)呼吸線生化呼吸線tabc當前24頁，總共80頁。底物濃度D、有毒，不能被利用C、有毒，能被利用A、無毒，不能被利用B、無毒，能被利用相對耗氧速度（以內(nèi)呼吸的％表示）100％圖3－7相對耗氧速率曲線當前25頁，總共80頁?；蚬こ淘诃h(huán)境生物處理中的應(yīng)用應(yīng)用基因工程菌處理污染物的主要優(yōu)勢：集中與創(chuàng)造與目的基因，提供綜合性代謝新污染的通路和雜種細胞。提高代謝通路結(jié)構(gòu)基因的表達，針對新的污染物，改變表達的調(diào)節(jié)方式。控制降解途徑的限制性步驟，提高分解代謝酶的合成或其他生化反應(yīng)過程效率防止有毒中污染物的產(chǎn)生，防止非需要產(chǎn)品的出現(xiàn)，用確定的基因?qū)崿F(xiàn)最初的目的。當前26頁，總共80頁。主要應(yīng)用：降解鹵代芳烴的基因工程菌分解尼龍寡聚物的基因工程菌分解多糖的基因工程菌抗金屬基因工程菌除草劑降解基因工程菌殺蟲劑降解基因工程菌轉(zhuǎn)基因植物???當前27頁，總共80頁。小結(jié):微生物修復(fù)的影響因素營養(yǎng)鹽：需添加氮、磷營養(yǎng)元素電子受體：可通過對土壤鼓氣或添加產(chǎn)氧劑的方式來提供DO作為有機物降解的電子受體；此外，硝酸根、硫酸根、鐵離子也可作為有機物降解的電子受體。共代謝基質(zhì)當前28頁，總共80頁。污染現(xiàn)場和土壤特性：土壤特性影響污染物和微生物的相對活性，最終影響生物修復(fù)的速度和程度。有毒有機污染物的物理化學(xué)性質(zhì)微生物菌株(基因工程菌)當前29頁，總共80頁。案例:廢水生物處理作用機理:廢水生物處理實際是水體的自凈原理在水污染治理中的應(yīng)用，即模擬天然水體自凈作用的生物過程。在特定構(gòu)筑物中人工創(chuàng)造適宜條件，充分發(fā)揮微生物的作用以高速度、高效率凈化污水，通過微生物代謝產(chǎn)生的酶來降解轉(zhuǎn)化有機物，將有機物最終轉(zhuǎn)化為無害的二氧化碳和水，從而使廢水得到凈化。當前30頁，總共80頁。污水處理中的生化過程O2、CO2、SO42－、NO3－等細胞構(gòu)成物C、H、O、N、維生素等能源受氫體微生物微生物細胞合成生物污泥分解能量代謝產(chǎn)物＋熱能CO2、H2O、SO42－、NO3－、NH4＋、PO43－、H2S、CH4、有機酸、醇等排水排出不可降解殘留物內(nèi)源呼吸圖3－8污水處理中的生化過程當前31頁，總共80頁?；钚晕勰喾ê蜕锬し壳白畛Ｓ玫纳锾幚矸椒ㄊ腔钚晕勰喾ê蜕锬し?。活性污泥和生物膜的概念活性污泥是由細菌、原生動物等微生物與懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)混雜在一起形成的具有吸附分解有機物能力的絮狀體?；钚晕勰嗍蔷哂泻軓姷奈椒纸庥袡C物能力的、充滿微生物的污泥；生物膜是附著在填料上呈薄膜狀的活性污泥。當前32頁，總共80頁。當前33頁，總共80頁?；钚晕勰嗪蜕锬さ奶攸c具有很強的吸附能力具有很強的分解、氧化有機物的能力圖具有較強的食物鏈食物鏈越長，作為能量消耗的比例就越大，在系統(tǒng)中存在的生物量就比較少，所剩余的污泥量就相應(yīng)較少，可減輕生物處理后污泥處理的負擔。具有良好的沉降性能處理水易與污泥分離，最終達到廢水凈化的目的。當前34頁，總共80頁。廢水生物處理的類型按所利用的微生物種類好氧處理：活性污泥法厭氧處理：污泥消化兼性處理：生物膜法按處理系統(tǒng)中微生物存在的狀態(tài)懸浮生長系統(tǒng)固定膜系統(tǒng)按反應(yīng)器的形式完全混合式反應(yīng)器間歇式反應(yīng)器完全推流式反應(yīng)器固定填充床式反應(yīng)器流化床式反應(yīng)器當前35頁，總共80頁。2.環(huán)境污染的植物修復(fù)植物的生態(tài)功能?植物修復(fù)的特點可同時去除有機污染物和重金屬、放射性核素，適用于大面積、低污染的位點。當前36頁，總共80頁。蜈蚣草（PterisvittataLinn.）

東南景天

寶山堇菜（Violabaoshanensis）

當前37頁，總共80頁。植物組織積累植物排斥植物固定植物降解植物揮發(fā)植物修復(fù)重金屬污染土壤的機理示意圖當前38頁，總共80頁。植物在土壤修復(fù)中的應(yīng)用A。環(huán)境中金屬污染的去除已有方案：場外修復(fù)，先將土壤挖掘、轉(zhuǎn)移，再去除金屬離子；微生物修復(fù)：生物量小，從而吸收量小，同時生物體過小難以進行后處理；植物修復(fù)特點：生物量大，從而吸收量大，同時易于進行后處理。當前39頁，總共80頁。植物修復(fù)金屬污染的方式1）植物固定適應(yīng)重金屬脅迫的植物不吸收或少吸收重金屬將吸收的金屬鈍化在植物的地下部分大量吸收金屬的同時正常生長可在金屬污染土壤中生產(chǎn)符合環(huán)境標準的農(nóng)產(chǎn)品通過栽種植物積累金屬，收獲后進行植物提取當前40頁，總共80頁。指利用植物和其他一些添加物使環(huán)境中的金屬流動性降低，生物可利用性下降，降低金屬對生物的毒性。該法只是暫時將金屬固定，并沒有徹底去除環(huán)境中的金屬。2）植物揮發(fā)指植物將污染物吸收到體內(nèi)后又將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)，釋放到大氣中。該法只適用于揮發(fā)性污染物。當前41頁，總共80頁。3）植物吸收指利用能耐受并可過量積累金屬的植物吸收環(huán)境中的金屬離子，將它們輸送并貯存在植物體的地上部分。需要選擇能耐受并可過量積累金屬的植物種類。B環(huán)境中有機物的降解與去除去除機理植物對有機污染物的直接吸收作用植物釋放分泌物和酶強化根區(qū)的礦化作用當前42頁，總共80頁。C、環(huán)境中放射性核素的去除已有的方法：將土壤從污染未點搬移，然后用分散劑或鰲合劑進行處理。植物可從污染的土壤中吸收并累積大量的放射性核素，因此植物去除是一個值得研究的方法。植物對放射性核素的吸收與植物種類及土壤的性質(zhì)有關(guān)。土壤的粒子交換能力越強，植物吸收放射性核素的能力越大。當前43頁，總共80頁。植物在富營養(yǎng)化水體的水質(zhì)凈化中的應(yīng)用（1）富營養(yǎng)化水體水華和赤潮防治水體富營養(yǎng)化的對策：控制外源性營養(yǎng)物質(zhì)的輸入；減少內(nèi)源性營養(yǎng)物質(zhì)的負荷。防治水體富營養(yǎng)化的措施：工程性措施：挖走底泥、水底深層曝氣等；化學(xué)法：凝聚沉降、化學(xué)藥劑殺藻等；當前44頁，總共80頁。生物法：即生物修復(fù)，利用水生生物吸收氮、磷進行代謝活動從而除去水體中的營養(yǎng)物質(zhì)。（2）高等水生植物凈化水體的特點以大型植物為主體，植物和根區(qū)微生物共生，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，經(jīng)過植物直接吸收、微生物轉(zhuǎn)化、物理吸附和沉降作用除去氮、磷和懸浮顆粒，同時對重金屬元素也有去除效果。當前45頁，總共80頁。第二節(jié)生物修復(fù)工程技術(shù)當前46頁，總共80頁。一、生物修復(fù)工程技術(shù)可行性研究數(shù)據(jù)調(diào)查技術(shù)查詢選擇技術(shù)路線可處理性試驗實際工程設(shè)計當前47頁，總共80頁。二、地表水生物修復(fù)技術(shù)微生物修復(fù)針對流動的河道水體，可采用直接曝氣、生物膜法等；對于淺水湖泊，可添加營養(yǎng)鹽、采用曝氣機攪拌混合等法；大型水生植物對水體的凈化當前48頁，總共80頁。點源污染控制城鎮(zhèn)生活污水治理除磷脫氮禁用含磷洗滌劑分散性生活污水治理工業(yè)廢水治理含氮工業(yè)廢水治理含磷工業(yè)廢水治理面源污染控制農(nóng)村村落污染控制村落廢水控制村落固體廢棄物處理村落環(huán)境管理農(nóng)田污染控制田間污染控制坡耕地改造水土保持農(nóng)業(yè)生態(tài)農(nóng)業(yè)小流域生態(tài)治理工程前置庫工程強侵蝕區(qū)污染控制湖內(nèi)污染源治理網(wǎng)箱養(yǎng)魚控制污染底泥疏浚與處置湖內(nèi)旅游控制船舶污染控制湖內(nèi)藻類控制生態(tài)工程治理湖內(nèi)水生生態(tài)修復(fù)工程陸生生態(tài)恢復(fù)工程湖泊富營養(yǎng)化治理的長期性復(fù)雜性湖濱防護帶當前49頁，總共80頁。糧食生活排水人類生活太陽光旱地糧食肥料畜舍風能太陽能可再生能源的有效利用居民、行政部門的循環(huán)利用體系石化能源配合飼料監(jiān)測系統(tǒng)和水環(huán)境改善的評價根據(jù)氮磷自動監(jiān)測系統(tǒng)的評價環(huán)保型施肥管理體系通過水生植物栽培法對氮磷進行資源回收河流水處理系統(tǒng)評價法高溫好氧發(fā)酵裝置情報網(wǎng)絡(luò)湖泊治理技術(shù)的確立節(jié)能、小型、省資源、經(jīng)濟性適合地球環(huán)境、地域特性創(chuàng)造未來的最佳處理系統(tǒng)有機生活垃圾資源化污泥磷酸鹽處理水簡易高效水處理裝置養(yǎng)殖廢水湖泊污染治理和生態(tài)恢復(fù)建立可持續(xù)發(fā)展的流域體系湖泊污染治理的復(fù)雜性與長期性建設(shè)當前50頁，總共80頁。三、土壤的污染修復(fù)（一）土壤自凈作用污染物進入土壤后，通過在土壤環(huán)境中發(fā)生的物理、物理化學(xué)、化學(xué)和生物化學(xué)等一系列反應(yīng)過程，土壤使污染物分解和消失的能力。污染物進入土壤后，其自凈過程大致為：污染物在土壤內(nèi)經(jīng)擴散、稀釋、揮發(fā)等物理過程降低其濃度；經(jīng)生物和化學(xué)降解為無毒或低毒物質(zhì)，或通過化學(xué)沉淀、配合或螯合作用、氧化還原作用轉(zhuǎn)化為不溶性化合物。當前51頁，總共80頁。1.影響凈化作用的因素土壤的組成、土壤環(huán)境、污染物種類和性質(zhì)2.土壤自凈作用的應(yīng)用如土壤處理槽裝置，如用于廢水處理設(shè)法使土壤中異養(yǎng)微生物有機碳污染物降解為CO2、H2O、CH4

氨化細菌、硝化細菌有機氮污染物N2（逸散至空氣中）脫氮菌等作用和CH4細菌作用當前52頁，總共80頁。土壤污染的治理方法制定相應(yīng)的政策法令，使土壤降低污染外：常用方法：1.沉淀法：以除去水中的污染物引入土壤的天然水先進入沉淀池沉淀后再用于灌溉2.稀釋法：用清凈水稀釋污染的灌溉水3.排土法：移動污染土層4.鋪墊客土法：在受污染的土壤上鋪墊一層非污染客土。5.混層法和倒轉(zhuǎn)層法（污染土與清潔土混合）（上、下土層易位法）6.土壤改良法如向土壤投加石灰、磷酸鹽、硅酸鹽，使土壤改良。當前53頁，總共80頁。圖3.1熱處理示意圖(由南開大學(xué)陳威教授提供)當前54頁，總共80頁。土壤生物修復(fù)主導(dǎo)技術(shù)原位處理特點：原地進行，無需挖出土壤和運輸，采用土著微生物或經(jīng)馴化的微生物處理。包括兩方面內(nèi)容：對受油污染的土壤進行修復(fù)對礦山廢棄地進行植被恢復(fù)挖掘堆置處理當前55頁，總共80頁。特點：可在受污染初期限制污染物的擴散和遷移，減少受污染范圍，但運輸、挖掘費用較高，運輸過程中可能引發(fā)新的污染或因挖掘造成土壤生態(tài)結(jié)構(gòu)的破壞。反應(yīng)器處理特點：此法類似于污水生物處理，受污染的土壤挖出與水混合后在接種了微生物的反應(yīng)器內(nèi)進行處理，處理速度較快，但工程復(fù)雜，費用較高。當前56頁，總共80頁。廢水處理系統(tǒng)營養(yǎng)鹽空氣污染區(qū)抽水井地下水位注水井觀測井圖生物修復(fù)原位處理方式示意圖當前57頁，總共80頁。四、地下水生物修復(fù)工程技術(shù)原位處理特點：與土壤原位處理基本相同。物理攔阻指使用暫時的物理屏障以減緩并阻滯污染物在地下水中的進一步遷移。地上處理又稱抽?。幚砑夹g(shù)，將受污染的地下水從地下水層中抽取出來，在地面上用一種或多種工藝處理之后，再將水注入地層。+當前58頁，總共80頁。第三節(jié)生態(tài)工程與污水處理系統(tǒng)當前59頁，總共80頁。1生態(tài)工程簡介(1)生態(tài)工程的定義及其應(yīng)用生態(tài)工程（EcologicalEngineering）指由人工設(shè)計的、以生物種群為主要結(jié)構(gòu)組分、具有一定功能的、宏觀的、人為參與調(diào)控的工程系統(tǒng)。它可以是人工設(shè)計的一個群落、生態(tài)系統(tǒng)或更宏觀的地域性生態(tài)空間。生態(tài)工程構(gòu)建和運行的主要理論依據(jù)是生態(tài)學(xué)原理，同時在設(shè)計時還必須遵循社會規(guī)律和經(jīng)濟規(guī)律。當前60頁，總共80頁。環(huán)境生態(tài)工程的主要目的是為了保護生態(tài)環(huán)境，也有可能在保護環(huán)境的同時，通過良好的物質(zhì)循環(huán)和能量流動過程，獲得經(jīng)濟效益。(2)生態(tài)工程的類型物質(zhì)能量多層利用生態(tài)工程物質(zhì)轉(zhuǎn)化與再生生態(tài)工程無污染生態(tài)工程污染自凈多功能生態(tài)工程工農(nóng)業(yè)聯(lián)合生態(tài)工程當前61頁，總共80頁。2氧化塘法生物氧化塘（OxidationPond）又稱穩(wěn)定塘，是利用藻類和細菌兩類生物間功能上的協(xié)同作用處理污水的一種生態(tài)系統(tǒng)。(1)凈化原理氧化塘的凈化原理氧化塘的凈化原理是利用了細菌與藻類的互生關(guān)系。藻類進行光合作用釋放氧氣；細菌利用藻類產(chǎn)生的氧氣分解流入塘內(nèi)的有機物；當前62頁，總共80頁。分解產(chǎn)物中的CO2、N、P等無機物以及一部分小分子有機物成為藻類的營養(yǎng)源；增殖的細菌和藻類細胞為微型動物所捕食。氧化塘內(nèi)的反應(yīng)過程藻類和光合細菌的光合放氧過程；好氧反應(yīng)：氧化作用、氮氧化作用、硫氧化作用等；厭氧反應(yīng)：硝酸鹽還原反應(yīng)、硫酸鹽還原反應(yīng)、發(fā)酵反應(yīng)等；當前63頁，總共80頁。氧化塘內(nèi)的生物學(xué)過程藻類細菌衰亡細胞CO2、NH3H2O、PO43－O2流入污水能沉淀的固體處理出水O2風陽光（厭氧性）（兼性）有機物微生物有機酸、醇等微生物CH4＋CO2＋NH3等當前64頁，總共80頁。(2)氧化塘內(nèi)的生物組成藻類：位于氧化塘的表層，常見的有：小球藻屬、衣藻屬、眼蟲藻屬等；細菌：大量存在于氧化塘下層，在好氣狀態(tài)下，無色桿菌、假單胞菌、芽孢桿菌等優(yōu)勢生長；在氧化塘底部的厭氧層還有硫酸還原菌和甲烷細菌。微型動物：存在多種原生動物、輪蟲、以及甲殼類等。當前65頁，總共80頁。(3)氧化塘的分類與功能兼性塘（FacultativePond）塘深1.0～2.5m，上層DO充足，好氧微生物占優(yōu)勢；中層DO不足，兼性微生物占優(yōu)勢；下層厭氧微生物占優(yōu)勢?？蓱?yīng)用于處理工業(yè)、農(nóng)業(yè)廢水和生活污水。厭氧塘塘深2m以上，厭氧微生物占主導(dǎo)，可接納預(yù)處理各種高濃度有機工業(yè)廢水。它后面通常還置有兼性塘和好氧塘。當前66頁，總共80頁。曝氣塘塘深2～5m。機械曝氣充氧。精制塘(4)綜合生物塘綜合生物塘是運用生態(tài)學(xué)原理，將個具體特點的生態(tài)單元，按照一定的比例和方式組合起來的具有污水凈化和無水資源化雙重功能的新型穩(wěn)定塘技術(shù)綜合生物塘凈化生物學(xué)基礎(chǔ)水生維管束植物生態(tài)凈化功能藻-菌呼聲生態(tài)系統(tǒng)代謝活性提高出水水質(zhì)的生態(tài)學(xué)措施當前67頁，總共80頁。綜合生物塘工藝流程進水流程Ⅰ：處理BOD5150～200mg/L的污水，包括全部的生態(tài)單元，水力停留時間16.3d；流程Ⅱ：處理BOD5100～150mg/L的污水，水力停留時間11.5d；流程Ⅲ或Ⅳ：處理BOD570～100mg/L的污水，水力停留時間4～5d；沉砂厭氧植物藻－菌生態(tài)修飾養(yǎng)殖灌溉出水ⅠⅡⅢⅣ植物藻菌當前68頁，總共80頁。3水生植物為基礎(chǔ)的處理系統(tǒng)(1)以水生大型植物為基礎(chǔ)的處理系統(tǒng)污水格柵二級水生生物曝氣塘砂濾反滲透粒狀炭柱臭氧消毒出水(2)全年運轉(zhuǎn)途徑選擇適宜的高等水生植物種類營養(yǎng)膜技術(shù)當前69頁，總共80頁。4人工濕地處理系統(tǒng)濕地每年在足夠長的時間內(nèi)均具有前的表面水層，能維持大型水生植物生長的生態(tài)系統(tǒng)人工濕地根據(jù)自然濕地模擬的人工生態(tài)系統(tǒng)，用于處理廢水。當前70頁，總共80頁。人工濕地處理系統(tǒng)優(yōu)點凈化效率優(yōu)于氧化塘；運轉(zhuǎn)費用低；對廢水處理廠難以去除的營養(yǎng)元素凈化效果好。應(yīng)用實例蘆葦濕地處理系統(tǒng)當前71頁，總共80頁。5污水土地處理系統(tǒng)污水土地處理系統(tǒng)（LandTreatmentSystem）利用土地及其中的微生物和植物根系對污染物的凈化能力來處理已經(jīng)經(jīng)過預(yù)處理的污水或廢水，同時利用其中的水分和肥分促進農(nóng)作物、牧草或樹木生長的工程設(shè)施。(1)污水土地處理系統(tǒng)的組成與類型污水土地處理系統(tǒng)的組成污水的預(yù)處理設(shè)施，污水的調(diào)節(jié)與儲存設(shè)施，污水的輸送、布水和控制系統(tǒng)，土地處理面積，排出水收集系統(tǒng)。當前72頁，總共80頁。土地處理的凈化機理凈化機理包括：土壤的過濾截留、物理和化學(xué)的吸附、化學(xué)分解、生物氧化以及植物和微生物的攝取等作用。土地處理系統(tǒng)主要類型地表漫流系統(tǒng)慢速滲濾系統(tǒng)快速滲濾系統(tǒng)自然濕地系統(tǒng)復(fù)合污水土地處理系統(tǒng)當前73頁，總共80頁。