生物技術(shù)在水污染治理中的應(yīng)用

1、生物技術(shù)在水污染治理中的應(yīng)用摘要： 隨著城市化進(jìn)程的加快和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展， 城市污水排放量也迅速增長(zhǎng)， 大量未 經(jīng)處理的污水的任意排放， 不僅造成城市及水環(huán)境的污染， 更加危害百姓身體健康， 同時(shí)也 制約了城市各方面的發(fā)展速度。本文分析和論述了影響城市污水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題 著重綜述了現(xiàn)代生物技術(shù)在廢水生物處理、 生物修復(fù)以及微生物水處理劑等方面的研究與應(yīng) 用狀況，在此基礎(chǔ)上提出今后現(xiàn)代生物技術(shù)在水污染控制領(lǐng)域中的研究方向。關(guān)鍵詞：城市污水，現(xiàn)代生物技術(shù)，廢水生物處理，生物修復(fù)，水處理隨著工業(yè)的高速發(fā)展， 水環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重地威脅著人類(lèi)的生存環(huán)境， 制約著社會(huì)和 經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展

2、。因此，水污染控制成為全世界共同關(guān)注的問(wèn)題。目前的水處理技術(shù)中， 生物處理法已成為世界各國(guó)控制水污染的主要手段， 尤其是現(xiàn)代生物技術(shù)將成為水污染控制 領(lǐng)域重點(diǎn)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的技術(shù)手段， 主要應(yīng)用于廢水處理、 生物修復(fù)以及微生物水處理劑等方 面。1、城市排污的現(xiàn)狀自從 20 世紀(jì) 80 年代，我國(guó)城市污水處理已經(jīng)在各方面有了很大的進(jìn)展，但是其形勢(shì)仍然 極其嚴(yán)峻。我國(guó)目前淡水資源相當(dāng)短缺 ,人均擁有量 2300 立方米，列世界 100 多位，等同于 世界人均水平的 1/4。由此來(lái)看， 我國(guó)目前的水污染形勢(shì)較嚴(yán)峻 ,特別是城市污水的排放對(duì)地 表水和地下水水質(zhì)的影響非常突出。我國(guó)的經(jīng)濟(jì)體制從計(jì)劃經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型過(guò)

3、來(lái)。 在這種經(jīng)濟(jì)體制下， 我國(guó)城市污水處理的管理機(jī)構(gòu)和 管理方式等方面一直沿襲舊的經(jīng)營(yíng)管理模式， 對(duì)污水處理設(shè)施方面的建造、 設(shè)備運(yùn)行和價(jià)費(fèi) 行使統(tǒng)一管理、分級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的體制，給城市污水處理相關(guān)行業(yè)導(dǎo)致了很多弊端。我國(guó)污水處理面臨著水污染嚴(yán)重，污水處理起步較晚、基礎(chǔ)較差、 要求高的嚴(yán)峻形勢(shì)。 近年 來(lái)，我國(guó)城市污水處理方面有了很大發(fā)展。 但絕大多數(shù)城市的污水處理能力滿足不了實(shí)際需 要1 環(huán)境生物技術(shù)是環(huán)境保護(hù)的理想武器生物技術(shù)用于污染治理已有悠久的歷史。但是,由現(xiàn)代生物技術(shù)和環(huán)境工程技術(shù)相結(jié)合的環(huán)境生物技術(shù) ,是 20 世紀(jì) 80 年代才誕生于歐美。環(huán)境生物技術(shù)是利用生物的生理活動(dòng),效凈化污染環(huán)境

4、以及將污染物轉(zhuǎn)化為資源的人工技術(shù)系統(tǒng)。作為一門(mén)新型的邊緣學(xué)科,主要涉及生物技術(shù)、工程學(xué)、環(huán)境學(xué)和生態(tài)學(xué)等學(xué)科,不僅包含了生物技術(shù)所有的特點(diǎn) ,還融合了環(huán)境污染防治以及其他工程技術(shù) 1。近 10 年來(lái) ,環(huán)境生物技術(shù)發(fā)展迅速 ,研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大 工程踐表明其已成為解決復(fù)雜環(huán)境污染問(wèn)題的有效手段之一。 由于用生物方法處理污染物的 最終轉(zhuǎn)化產(chǎn)物大毒無(wú)害、穩(wěn)定的物質(zhì) ,如二氧化碳、水、氮?dú)夂图淄榈?。且可一步到?避免了污染物的多次轉(zhuǎn)移 ,因此生物技術(shù)又是一種消除污染安全而徹底的手段。生物過(guò)程是以酶 促反應(yīng)為基礎(chǔ)為催化劑的酶是一種活性蛋白質(zhì),所以 ,大多數(shù)場(chǎng)合下的反應(yīng)過(guò)程是在常溫常壓和接近中性的條件下進(jìn)

5、行的。與需要高溫高壓的化工過(guò)程相比,反應(yīng)條件大大簡(jiǎn)化 ,直接帶來(lái)的就是投資省、費(fèi)用少、消耗低、效過(guò)程穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。生物處理技術(shù)的產(chǎn)物或副 產(chǎn)物 ,原則上都是可以較快生物降解的 ,并都可作為資源加以利用 ,有助于把人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的 環(huán)境污染減輕到最小程度。生物處理技術(shù)還易于進(jìn)行大規(guī)模操作,一些生化曝氣池、生物濾 池的容積之大 ,也是其他工藝過(guò)程所望塵莫及的。生物方法還可以因陋就簡(jiǎn)地利用天然水塘 或土壤層作為污染物理場(chǎng)所 ,這都可大大降低處理費(fèi)用。2、生物技術(shù)在環(huán)境中的應(yīng)用和進(jìn)展2.1 水污染的生物治理技術(shù) 好氧活性污泥法，好氧活性污泥法是利用含有大量需氧型微生物的 活性污泥，在強(qiáng)力通風(fēng) 條

6、件下使污水凈化的生物技術(shù)。 傳統(tǒng)的好氧活性污泥法的缺點(diǎn)是廢水中污染物濃度變化， 特 別是一些有抑制作用的污染物對(duì)細(xì)菌活性有明顯的抑制作用。 使用馴化后的活性污泥可以抗 拒高濃度污染物的抑制作用，如用馴化后的混合菌課連續(xù)降解有毒有機(jī)氯化物。生物膜法。 他是以生物膜為凈化主體的生物處理技術(shù)。 比活性污泥法具有生物濃度大、 動(dòng)力 消耗小等優(yōu)點(diǎn)， 但處理水質(zhì)不如活性污泥法好， 所以常將二者結(jié)合使用。 具有代表的是旋轉(zhuǎn) 式接觸生物膜反應(yīng)器，用它處理 2-氯化酚、 2,4-二氯化酚、 2，4,6-三氯化酚、無(wú)氯化酚等有 毒有機(jī)物時(shí)，去除率分別為 68.2%，88。 7%，85.6%，COD 去除率為 87

7、.7%?？梢?jiàn)其凈化難 降解有機(jī)物的效果顯著。厭氧處理法。此法是在缺氧條件下，利用厭氧性微生物（包括兼性）分解污水中有機(jī)質(zhì)的 方法。該處理技術(shù)中，可通過(guò)改良菌株和改進(jìn)生物處理各主要流程來(lái)提高污染物去除效率。90 年代以來(lái)開(kāi)發(fā)了新型混合膨脹床顆?；钚蕴糠磻?yīng)器，用它處理含抑制生物降解有機(jī)物的 廢水比傳統(tǒng)顆?；钚蕴糠磻?yīng)器有較高的生物去除效率。 此外， 還有氧化塘法、 土地處理法及 酶處理技術(shù)等污水的生物處理技術(shù)。環(huán)境生物制劑廢水處理。環(huán)境生物制劑包括新型微生物菌劑、生物吸附劑、微生物絮凝劑、 生物催化劑、 生物破乳劑、 特種環(huán)境微生物菌種等用微生物強(qiáng)化處理的微生物菌劑及材料或 通過(guò)微生物轉(zhuǎn)化制備用于改

8、善環(huán)境的產(chǎn)品， 這是目前廢水生物處理技術(shù)最具有發(fā)展?jié)摿Φ姆?面。 1）新型微生物菌劑采用獨(dú)特的發(fā)酵工藝把好氧性微生物和厭氧性微生物按一定的比例 加以混合， 培養(yǎng)出多種多樣的微生物群落形成有效的微生物生態(tài)系統(tǒng)。 在對(duì)污水凈化中， 取 得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益； 2）微生物絮凝劑是通過(guò)細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物的發(fā) 酵培養(yǎng)、浸取、精制而得到含蛋白子或多糖類(lèi)生物聚合物等的微生物制劑；3）生物破乳劑主要用于處理乳液狀含油廢水， 對(duì)石油廢水進(jìn)行生物破乳預(yù)處理后有利于氣浮， 課去除以乳 狀形式存在的難降解有機(jī)污染物。目前在國(guó)外已成為研究開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)；4）環(huán)境生物吸附劑是近年來(lái)廢水生物處理的一個(gè)嶄新的發(fā)展方向

9、， 主要有兩大類(lèi)： 一類(lèi)是高比表生長(zhǎng)的厭氧或兼 性微生物的代謝作用處理廢物，其主要降解產(chǎn)物是甲烷和二氧化碳等，一般需要保證溫度、 無(wú)氧或低溶解氧濃度。準(zhǔn)好氧處理。 準(zhǔn)好氧處理填埋場(chǎng)的蛀牙設(shè)計(jì)與運(yùn)行思想是使?jié)B濾液集水溝水位低于滲濾液集 水干管管底高程， 使大氣可以通過(guò)集水干管上部空間和排氣通道， 使填埋場(chǎng)具有某種好氧條 件。準(zhǔn)好氧處理靠垃圾分解產(chǎn)生的發(fā)酵熱造成內(nèi)外溫差， 使空氣流自然通過(guò)填埋體， 促進(jìn)垃 圾的分解和穩(wěn)定。準(zhǔn)好氧填埋有如下優(yōu)點(diǎn)：一，它不需要強(qiáng)制通風(fēng)，節(jié)省能量；二，滲濾液 產(chǎn)生后被迅速收集，減少了對(duì)地下水的污染；三，相對(duì)于厭氧處理，垃圾穩(wěn)定得更快，危險(xiǎn) 氣體，如甲醛等的產(chǎn)量降低。3、

10、環(huán)境生物技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和存在的問(wèn)題3.1 存在的問(wèn)題 盡管生物技術(shù)相對(duì)安全， 但在其應(yīng)用當(dāng)中還存在一定的問(wèn)題與困難，主要表現(xiàn)是： 一，反應(yīng) 速度不如化學(xué)方法快，因而需要較大的反應(yīng)器和戰(zhàn)地面積；二，對(duì)原水水質(zhì)有一定的要求，否則會(huì)妨礙微生物的生長(zhǎng)； 三，運(yùn)行中有事會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹和流失， 剩余污泥也難處理； 四， 對(duì)于一些人工合成物，特別是難生化降解物質(zhì)，通常的微生物尚顯得無(wú)能為力；五，活的有 害菌體從實(shí)驗(yàn)室泄露到環(huán)境中； 六， 大規(guī)模工程微生物的應(yīng)用可能影響生態(tài)系統(tǒng)。目前，科學(xué)家們正在努力解決這些問(wèn)題和開(kāi)始控制這種潛在的危險(xiǎn)性。3.2 在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用前景 生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中已獲得廣泛的應(yīng)用，并

11、取得了顯著成效。隨著經(jīng)濟(jì)的騰飛、人口的 膨脹、 資源的短缺、 環(huán)境狀況的惡化以及人類(lèi)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)， 生物技術(shù)的環(huán)境保護(hù)功能顯 得越來(lái)越重要。與其他現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相結(jié)合。 隨著生物工程技術(shù)的不斷發(fā)展， 人們不僅能對(duì)現(xiàn)有的微生物進(jìn) 行改造，而且還創(chuàng)造出具有新的特殊功能的微生物，從而更好的治理水污染，保護(hù)環(huán)境。從 治理污染到預(yù)防污染， 世界各國(guó)已人死到環(huán)境保護(hù)的重要性， 生物技術(shù)對(duì)環(huán)境保護(hù)的作用將 由單純治理發(fā)展到防治結(jié)合，以防為主，最終實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。4 結(jié)束語(yǔ)水是我們?nèi)祟?lèi)所共有的、 有限的資源。 大氣中的水分變成雨水降到地表， 其中一部分蒸發(fā)或 者滲入地下，而大部分泄入江河，流到大海，再通過(guò)江、海、河、湖返回大氣中，形成完整 的大自然水循環(huán)體系。 在這一循環(huán)過(guò)程中， 人類(lèi)所利用的水被污染， 而被污染的水只有經(jīng)過(guò) 處理得到凈化，才能重新回到大自然的水循環(huán)體系中。因此,污水處理的作用是極為重要的，是保護(hù)人類(lèi)水環(huán)境， 提供舒適的生活空間及作為資源有效利用所必