取水泵房—混凝沉淀—过滤—加氯加胺消毒—清水池—提升泵房—管网

1 预处理技术与工艺

在水源水进入以混凝—沉淀—过滤为核心的常规处理之前，通过一定的处理方法，去除那些常规处理所难以去除的有机物，或者改变这些污染物的性质，使其能够通过后续的处理进行有效的去除。预处理要完全去除某种污染物往往很难，其处理目的是改变污染物的性质使其易于被后续工艺去除。常用技术有化学预氧化技术，生物预处理技术，粉末活性炭吸附技术。

2 强化常规处理技术与工艺

采用各种新型、高效净化技术优先或强化常规处理工艺，充分发挥其处理能力，极大提高其净水效果，特别是对藻类和有机物的处理效果。包括强化混凝技术，强化沉淀技术，强化气浮技术，强化过滤技术。

3 臭氧-活性炭深度处理工艺

该工艺是采用臭氧氧化和生物活性炭滤池联用的方法，将臭氧化学氧化、活性炭物理化学吸附、生物氧化降解几种技术合为一体。主要目的是去除原水中微量有机物和氯消毒副产物的前体物等有机物指标，提高饮用水的安全性

4 膜分离技术与工艺

饮用水中常用的膜可以分为四类，即微滤膜，超滤膜、纳滤膜和反渗透滤膜。四中膜在分离过程中的动力是压力，在压力作用下溶剂和定量的溶质能够透过膜，而其余组分被截留。超滤膜分离原水中悬浮颗粒、胶体杂志的效果极好，出水稳定，但去除溶解性有机物效果较差。

5 饮用水安全消毒技术

基本目的是使饮用水中不含有活的致病微生物，以便达到安全饮用的卫生要求。有自由氯消毒，氯胺消毒，二氧化氯消毒，紫外消毒和臭氧消毒等。

17.微生物吸附剂吸附金属离子的机理及应用

目前，国内外关于微生物吸附剂的研究还处于实验室研究阶段，通常采用的是人工模拟废水，探究各种微生物对不同重金属的吸附特性和规律，主要研究集中在细胞壁对金属离子的吸附过程，并揭示了细胞内部对金属离子也有吸附作用。生物媳妇的机理主要有配合、螯合、离子交换、转化、吸收和无机微沉淀等。一般金属的生物吸附是以许多金属结合机理为基础的，这些机理可以是单独起作用的，也可以与其他机理结合在一起起作用，这取决于过程的条件和环境。

（1）表面配合机理

当微生物体暴露在金属溶液中时，首先与金属离子接触的是细胞壁，细胞壁的化学组分和结构决定着金属离子与它的相互作用特性。细胞壁是金属离子的主要积累场所。细胞壁主要由甘露糖、葡聚糖、蛋白质和甲壳质组成，这些组成中可与金属离子相结合的主要官能基团有羧基、磷酰基、羟基、硫酸脂基等。其中氮、氧、磷硫等原子都可以提供孤对电子与金属离子配位，形成金属离子配合物。

（2）离子交换机理

研究发现非活性少根根霉对Sr2+、Mn2+、Zn2+、Cd2+的吸附，也发现Ca2+、Mg2+、H+从生物量上被交换下来进入溶液。金属离子的吸附量越大，释放出的Ca2+、Mg2+、H+的总量也越大。然而这些交换下来的离子总量与金属离子的总吸附量相比只是少了一部分，说明离子交换并非主要的吸附机理。

（3）氧化还原机理

某些菌类本身具有氧化还原能力，能改变吸附在其上的金属离子的价态，使之变成挥发性和毒性都已改变了的物质。例如吸附在普通小球藻上的Au3+先被还原为Au+，然后又被还原为元素金。

（4）酶促机理

非活性和活性的生物量都能吸收重金属，活性生物细胞对金属的吸收可能与细胞上某种酶的活性有关。如Volesky 等用活性啤酒酵母吸附Cd2+，通过能谱仪的分析得知，Cd2+是以磷酸盐的形式沉淀下来，且酵母细胞的细胞壁上没有镉的磷酸盐沉淀物，而在细胞内的液泡中有大量的镉沉淀物。

（5）无机微沉淀机理

无机微沉淀是金属离子在细胞壁上或细胞内形成无极沉淀物的过程。微生物细胞壁结合金属离子的能力不仅与功能基团的数量、类型和接近方式有关，而且与细胞壁网络的孔径、细胞壁骨架的空隙决定沉淀的形状和数量。

微生物吸附吸附效果的主要影响因素有吸附剂粒径、温度、pH值、共存离子、碳源等。细菌和真菌都是发酵工业广泛应用的菌种，利用发酵工业产生的飞起菌体来生产微生物吸附剂具有成本低、来源丰富，品种多等优点，并为这些“废物”的合理利用开辟了以废治废，变废为宝的新途径。

18.基因工程菌的构建原理及在环境污染治理中的应用

基因工程是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质DNA分子提取出来，在离体条件下进行“切割”，获得代表某一性状的目的基因，把该目的基因与作为载体的DNA分子连接起来，然后导入某一受体细胞中，让外来的目的基因在受体细胞中进行正常的复制和表达，从而获得目的产物。由于该受体细胞既包含了原有的一整套遗产信息，同时也含有外来基因的遗传信息，是一个“杂交体”，因此它是一个自然演化中根本不存在的全新物种。基因工程的主要过程以下几个步骤：①目的基因的获得；②载体的选择与准备；③目的基因与载体连接成重组DNA；④重组体的筛选

环境微生物尤其是细菌中的污染物降解基因、降解途径等许多污染物降解机制的阐明为构建具有高效降解性能的基因工程菌提供了可能。基因工程菌在环境污染治理中的应用可以显著提高污染物的降解速率，它为解决生物修复周期长等问题提供了崭新的途径。主要表现在以下三个方面：

（1）优化污染物的降解途径

① 重组互补代谢途径

由于不同来源、不同种属的细菌降解污染物的种类、方式以及能力存在显著差异，因此若能对这些细菌的降解基因进行重组，即将不同细菌的污染物代谢途径组合起来以构建具有特殊功能的超级降解菌，可以有效地提高微生物的降解能力，从而提高生物修复效率。目前，运用互补降解途径重组策略已构建出越来越多的超级降解工程菌。运用互补代谢途径重组策略可以极大地扩展细菌的污染物降解范围，增强细菌对污染物特别是难降解污染物的降解能力，这对于提高生物修复的效率无疑具有重要意义。

② 改变污染物代谢产物流向

由于抑制性中间代谢产物的生成或中间产物进入截止式代谢产物途径造成的污染物降解效率不高或降解不彻底的问题，除了可以采用上述重组互补代谢途径来解决外，还可考虑将细菌对污染物的中间代谢产物流向进行某些改进，使抑制中间产物不生成或尽快得到转化，从而提高污染物降解效率。

③ 设计复合代谢途径

新的复合代谢途径利用对不同底物具有降解活性的酶而组合构建，现已应用于卤代芳烃、烷基苯乙酸的降解。通过引入编码新酶的活性基因，或对现有的基因物质进行改造、重组、构建新的菌种，可用于多种芳香烃混合物的降解。

（2）利用质粒突变筛选高效降解菌

对于受质粒控制的有机污染物的降解，降解质粒可以通过接合进行种内、种间转移或降解基因片段转座造成突变质粒，也可将质粒作为外来基因的载体，按人们的意愿，把不同降解能力的基因克隆，构建新的杂种质粒，导入合适的受体。无论质粒转移、突变智力筛选等遗产工程技术的应用，在清除石油污染、农药有毒废物降解、微生物育种方面，均有不少成功的报道。

（3） 增强细菌的环境适应性

① 增强细菌的抗毒能力

分离出细胞内抗毒机制的相关编码基因，将污染物降解基因转入到此类细菌中，可构建出对有毒污染物具有更强耐受力的基因工程菌，为提高细菌的降解能力提供了有效途径。

② 增强细菌的放射线耐受性

研究发现，Deinococcaceae属细菌具有一些与众不同的特性，如繁殖体具有高的放射线耐受性，基因在不发生突变的前提下可完整地表达，无致病性，易分离培养等。这些特性使其能够应用于放射性环境下的生物修复。因此，若将污染物降解基因转化到这类菌体中便有可能构建出耐放射环境的污染物降解菌。另外，一些其他的耐受重金属及极寒或极热环境条件的相关编码基因也被克隆分离出来。

19.PCR技术在环境微生物检测中的应用

聚合酶链反应是近年来分子生物学领域中迅速发展和广泛应用的一种技术，PCR是在细胞外快速扩增特定DNA序列的技术，其原理类似于DNA的天然复制过程，其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。PCR由模板DNA的变性、模板DNA与引物的退火、引物的延伸三个基本反应步骤构成。

应用PCR技术检测环境样品中特定的微生物类群，基本步骤包括：

（1）从环境样品中提取微生物遗传物质DNA或RNA

（2）以从环境微生物中提取的DNA或RNA核酸作为模板进行PCR扩增反应

（3）PCR反应产物的检测与分析

应用：

（1）应用PCR技术检测环境中的致病菌与指标菌

土壤、水和大气环境中都存在着多种多样的致病菌和病毒，它们与许多传染性疾病的传播和流行密切相关。因此，定期检测环境中中致病菌的动态（种类、数量、变化趋势等）具有重要的实际意义

（2）利用PCR技术检测环境中的基因工程菌株

科技工作者在研究遗传工程中，改造或构建了许许多多的基因工程菌，其中有一些将不可避免地进入人类环境。处于研究工作本身的需要和安全因素，检测环境中基因工程菌的动态显得十分重要。应用PCR技术可对已经知道基因组结构和功能的基因工程菌进行检测，是非常方便的。

（3）PCR技术在环境微生物基因克隆中的应用

通过PCR技术，可以既简单又方便地克隆和分析突变基因，或从不同的生物中克隆类似的基因，或对已知核苷酸序列的基因进行再克隆，或从自然环境中直接分离基因，或用来直接构建新的基因序列与表达序列。

20.生物传感器在环境监测中的应用

生物传感器是一类特殊的化学传感器，它是用生物活性物质（酶、抗原、抗体、细胞、微生物核酸等）作为生物敏感元件，配以适当的换能器所构成的分析系统。与传统的化学传感器和离线分析技术相比，有许多优势，如高选择性、高灵敏度，较好的稳定性，低成本，能在复杂的体系中进行快速在线连续监测。在环保领域有着广阔的应用前景。

（1） 生物传感器在水环境监测中的应用

1 水体中BOD测定

生物传感器测BOD只涉及初始氧化速率，两者之间的相关性可以通过对标准溶液的测定来获得。可以将测定的时间缩短至15min左右，且重复性提高。

2 微生物传感器快速测定酚

微生物传感器是快速准确测定焦化、炼油、化工等企业废水中酚的有效方法。

3 微生物传感器检测阴离子表面活性剂和水体富营养化

生物传感器可实现对水体富营养化的在线监测。由于氰基细菌的细胞体内有藻青蛋白存在，其显示出的荧光光谱不同于其他的微生物，用这种对荧光敏感的生物传感器是检测这种浮游生物或氰基细菌特殊的荧光光谱来测其浓度，预报藻类急剧繁殖的情况。

（2） 生物传感器在大气环境监测中的应用

如自养微生物和氧电极制成的电位传感器，可抗各种离子和挥发性酸的干扰，传感器对体积分数在3%-12%的CO2有线性响应，灵敏度高，寿命长于一个月，能进行连续自动在线分析，同时，也可监测SO2和NOx。

（3）生物传感器在其他环境监测方面的应用

残留有毒有害物的检测，如用生物传感器检测农药残留物，用竞争性酶免疫检测法测五氯酚，用胆碱酯酶-电化学生物传感器检测有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂。

21.基因芯片技术在环境保护方面的应用

环境中可能存在有多种能够引起人类疾病的细菌。准确快速地检测与鉴定环境中的致病菌是及时有效地控制与预防致病菌传播和保护环境的前提。现有的检测技术如免疫学技术、探针杂交技术、PCR技术等，往往只能针对一种或少数几种细菌，而环境中可能存在的致病菌种类很多，可能涉及到众多属、种和型别的细菌。而基因芯片技术的建立能同时检测多种环境中常见的致病菌，并能同时解决检测的问题。另外，采用毒物检测芯片可对环境中众多化学物质对人类基因的潜在毒性进行筛选，探查毒物“开启”或“关闭”哪些基因，研究“环境如何改变我们的基因”。可见，基因芯片检测技术可以推广应用于感染性疾病诊断、环境监测、食品卫生监督、商品检查检疫等许多领域。