微生物在水污染控制工程中的应用

环境生物技术在水污染控制中的应用【摘要】：日益严重的环境污染是目前摆在我们面前的重要问题之一,因此环境保护已经引起全世界人民的关注。随着环境生物技术的迅猛发展,生物技术在环保领域中的应用也越来越广泛,当今的水处理技术中生物处理法已成为水污染控制的主要方法，尤其是现代生物技术将成为水污染控制领域重点开发和应用的技术手段【关键词】:现代生物技术；废水生物处理；生物修复；水处理剂TheapplicationofenvironmentalbiologicaltechnologyinwaterpollutiondispositionAbstract:Theincreasinglyseriousenvironmentalpollutionsareoneofthemajorproblemswearefacedwith，Thereforeenvironmentalprotectionhasattractattentionalloveroftheworld.Withtherapiddevelopmentofenvironmentalbiotechnology,theapplicationsonthefieldofenvironmentalprotectionarebecomingwiderandwider.Today'swatertreatmenttechnologyinthebiologicaltreatmenthasbecomethemainmethodofwaterpollutioncontrol,especiallythemodernbiologicaltechnologywillbecomethekeyareasofwaterpollutioncontroltechnologydevelopmentandapplication.Keywords:modernbiologicaltechnology;biologicaltreatmentofwastewater;bioremediation;watertreatmentagent0引言随着工业的进步，经济的高速发展，水污染问题变得越来越严重，制约了社会和经济的进一步提高。因此，水污染控制成为全世界共同关注的主要问题之一。目前的水处理技术中，微生物处理废水已成为世界各国控制水污染的主要方法，尤其是现代生物技术将成为水污染控制领域重点开发和应用的技术手段，主要应用于废水处理生物修复以及微生物水处理剂等方面[1]。生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显著优点。随着生物技术研究的进展和人们对环境问题认识的深入，人们已越来越意识到，现代生物技术的发展，为从根本上解决环境问题提供了希望。1环境生物技术的内容和特点1.1环境生物技术环境生物技术是一门由现代生物技术与环境工程相结合的新兴交叉学科，是直接或间接利用完整的生物体或生物体的某些组成部分或某些机能，建立降低或消除污染物产生的生产工艺，或者能够高效净化环境污染以及同时生产有用物质的人工技术系统。1.2环境生物技术的内容现代生物技术是指以DNA技术为先导,包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、微生物工程、蛋白质工程和生物修复技术在内的一系列生物高新技术的统称[2.3]目前生物技术应用于环境保护中主要是利用微生物，少部分利用植物作为环境污染控制的生物。生物技术已是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术，其在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、污染环境的修复和污染严重的工业企业的清洁生产等环境保护的各个方面，发挥着极为重要的作用。应用环境生物技术处理污染物时，最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质，如二氧化碳、水和氮气。利用生物方法处理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次转移，因此它是一种消除污染安全而彻底的方法。特别是现代生物技术的发展，近一、二十年来,现代生物技术与信息技术的结合,使人类在基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等方面取得了新的突破[4]。这大大强化了上述环境生物处理过程，使生物处理具有更高的效率，更低的成本和更好的专一性，为生物技术在环境保护中的应用展示了更为广阔的前景。1.3环境生物技术的特点生物与环境之间既有对立的一面，又有统一的一面，生物体靠体内调节和变异来适应环境变化，同时通过自身来影响和改变环境。环境生物技术拥有许多其他方法不可比拟的优势，如微生物对各类污染物均有较强、较快的适应性，并可将其作为代谢底物降解和转化，具有效果好、运行费用低、无二次污染等优势。用生物方法处理污染物的最终产物大都是无毒无害、稳定的物质,如二氧化碳、水、氮气和甲烷等，通常可一步到位，避免了污染物的多次转移，因此它又是一种安全而彻底消除污染的手段。另外，生物处理技术的产物或副产品，大多可以较快的被生物降解，并可作为资源加以利用，有助于把人类活动产生的环境污染减到最小程度。生物技术还易于进行大规模操作，生物曝气池、生物滤池的容积之大，是其他工艺不能比拟的。生物方法还可以利用天然水塘或土壤层作为污染物处理场所，大大降低处理费用，因此生物技术在环境领域的应用具有深远的发展前景，特别是对于寻求用低成本解决发展中国家的环境问题具有极大潜力[5]2环境生物技术在水污染处理中的应用及前景运用现代环境生物技术进行水污染治理，是目前污水处理中采用的主要技术措施，它具有以下优点：1，强吸附性和沉降性；2，生物降解能力较强；3，工艺探索时间长，较成熟；4，成本低，无二次污染。活性污泥法、生物膜法、生物流化床技术、生物脱氮技术、生物絮凝技术中均广泛应用了现代生物技术。2.1活性污泥法该法是在人工充氧条件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养，形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。不溶性有机污染物先被转化成可溶性有机物，然后被代谢利用[6]。2.2生物膜法生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为厌气层、好气层、附着水层、运动水层。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。MBR工艺在处理医药废水中，出水达到了生活用水的标准[7]。Dvorak等[8]采用移动床生物膜反应器处理含苯胺}氰化物和二苯基胍废水，该方法处理这种难降解的工业废水去除效率高.生物膜法已经在污水处理厂得到了普及，对处理污水具有重要作用。2.3生物流化床技术生物流化床是指为提高生物膜法的处理效率，以砂（或无烟煤、活性炭等）作填料并作为生物膜载体，废水自下向上流过砂床使载体层呈流动状态，从而在单位时间加大生物膜同废水的接触面积和充分供氧，并利用填料沸腾状态强化废水生物处理过程的构筑物。彭喜花等[9]以凹土炭粉和聚乙烯泡沫为主要原料制备悬浮空心凹土载体，应用于三相生物流化床处理低浓度有机废水，结果表明：COD和氨氮值降低率最大值分别为91.5%和93.4%。生物流化床工艺效率高、占地少、投资省，在美、日等国已用于污水硝化、脱氮等深度处理和污水二级处理及其他含酚、制药等工业废水处理。2.4生物脱氮技术氨氮是国家实现水污染控制总量控制的污染物，水体中氨氮含量过高会引起水质富营养化，导致水体中某些藻类过度繁殖，其它生物生长受到影响，从而破坏了水生生态系统，导致水质恶化并影响到其使用功能。我国治理太湖、滇池等富营养化水体的经验表明，水体一旦富营养化，即使投入巨资治理，也很难恢复到以前的生态系统，而对污水排放到水体前进行脱氮处理是解决问题的根本方法。随着科学的发展，近年来发现了好氧反硝化菌和异养硝化菌，硝化反应不仅由自养菌完成，某些异养菌也可以进行硝化作用，反硝化不只在厌氧条件下进行，某些细菌也可在好氧条件下进行反硝化；许多好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌，并能把NH3一氧化成NO：一后直接进行反硝化反应；氨的氧化不仅可以在好氧条件下进行，也可以在厌氧条件下进行。虽然Gou等[10]采用分步SBR技术生物脱氮除去废水溶液中NH3-N，去除率高达98%，但是目前城市污水厂脱氮效果不好，而新型的生物脱氮技术大多仍在小试和中式阶段，离实际运用还有一定的距离。所以仍需大家努力研究高效方法。2.4微生物絮凝技术微生物絮凝剂是一类由微生物或其分泌物产生的代谢产物，它是利用微生物技术，通过细菌、真菌等微生物发酵、提取、精制而得的，是具有生物分解性和安全性的高效、无毒、无二次污染的水处理剂。限于条件及技术的限制，到目前为止，人们对微生物絮凝剂的絮凝机理尚缺少一个较为清楚的解释。现今人们对微生物絮凝剂的作用机理存在着多种假说，包括：以生枝动胶菌可积累聚羟基丁酸为依据的PHB聚合学说；以胞外纤维丝可聚合形成絮凝物为基础的菌外纤丝纤维素学说，此外还有But-terfield提出的粘质假说、Strantford提出的病毒假说以及吸附架桥学说和电性中和学说等。由于微生物絮凝剂可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的缺陷，最终实现无污染排放，因此微生物絮凝剂的研究正成为当今世界絮凝剂方面研究的重要课题。3.结论水是我们人类所共有的、有限的资源。环境生物技术以其独特的功能和优越性显示出旺盛的活力，向人类展现出它在防治污染方面所具有的无限前景。目前，环境生物技术在水污染控制工程领域蓬勃发展，我国是一个发展中国家，在经济基础还比较薄弱的条件下，很有必要加强研究和大力开发保护环境的生物治理及修复技术。参考文献[1]吴琼.浅议环境噪声自动监测技术[J].中国科技信息,2007(6):30-31.[2]HJ/T2005)195,环境自动监测系统技术规范[S].[3]李国刚.环境在线自动监测技术与仪器设备的发展动态[J].生命科学仪器,2003(1):x.[4]丁黄达.浅谈大气污染连续自动监测系统在苏州市环境中的应用[J].科技信息,2007(29):312.[5]郎春雷.现代环境生物技术的特点及应用[J].环境卫生工程,2009(10):28[6]丁玲.焦化废水处理技术及其应用研究进展[J].工业水处理，2011,31(3):6-9[7]郭妍.生物膜法在医药废水处理中的应用[J].长春工业大学学报(自然科学版),2008,29(6):653-656[8]L.Dvoraka.T.Lederer.V.Jirku.etRemovalofanilinefromindustrialwastewaterusingafull[J].ProcessBiochemistry,2014(49):102-109[9]彭喜花，陈静，彭定国5悬浮型凹土载体的制备及其在水处理中的应用[J].非金属矿.2013.36(1):64-67[10]王秀英等,环境生物技术在污染治理方面的应用[J]青岛理工大学学报.2005.26(1):42-43