城市水污染控制的應(yīng)用

梁 潔

（河北省石家莊市水利水電工程處，石家莊 050031）

城市水污染控制的應(yīng)用

梁 潔

（河北省石家莊市水利水電工程處，石家莊 050031）

當(dāng)今的水處理技術(shù)中，生物處理法已成為城市水污染控制的主要方法，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，包括固定化微生物技術(shù)、生物強(qiáng)化處理技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)、微生物水處理。現(xiàn)代生物技術(shù)在水污染控制領(lǐng)域已顯示出獨(dú)特的魅力和應(yīng)用前景。

現(xiàn)代生物技術(shù)；廢水生物處理；生物修復(fù)；水處理劑

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。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)城市控制水污染的主要手段，并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，應(yīng)用于廢水處理、生物修復(fù)及微生物水處理劑等方面。

1 生物技術(shù)的特點(diǎn)

生物技術(shù)是以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他基礎(chǔ)科學(xué)、采用先進(jìn)、科學(xué)技術(shù)手段，按照預(yù)先的設(shè)計(jì)改造生物體或加工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達(dá)到某種目的。

生物技術(shù)的主要內(nèi)容有：基因工程、細(xì)胞工程、酶工程（也有稱作蛋白質(zhì)工程）和發(fā)酵工程。所以，也有人將生物技術(shù)稱作生物工程。

隨著生物技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代生物技術(shù)在以上4大基礎(chǔ)工程上穩(wěn)步發(fā)展，最明顯的特點(diǎn)是由以前的研究型向現(xiàn)在的應(yīng)用型發(fā)展。比如，以前是通過(guò)生物技術(shù)的手段去研究染色體上某位點(diǎn)基因的功能，而現(xiàn)在，則是在以前的基礎(chǔ)上對(duì)這個(gè)基因進(jìn)行改良或者創(chuàng)造新的基因來(lái)完善或加強(qiáng)生物的某些功能。總之，它具有進(jìn)步性的特點(diǎn)。

1.1 更加注重實(shí)際應(yīng)用

實(shí)際生產(chǎn)決定研究方向，更多的人把精力放在了優(yōu)良技術(shù)的創(chuàng)造上。

1.2 操作先進(jìn)化

以往的生物技術(shù)往往以酶工程和發(fā)酵工程為代表，獲得的都是一些蛋白或者微生物產(chǎn)物，如青霉素。但是現(xiàn)在更加注重基因工程和細(xì)胞工程，從微觀去創(chuàng)新。

1.3 理論基礎(chǔ)的多樣化

現(xiàn)在學(xué)生物技術(shù)，不是掌握微生物學(xué)、動(dòng)物學(xué)就可以了，還要有更多的如生化、分子生物學(xué)的基礎(chǔ)才行。

2 現(xiàn)代生物技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

廢水生物處理是利用微生物的生命活動(dòng)過(guò)程對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，從而使廢水得到凈化的處理方法。廢水生物處理技術(shù)發(fā)展迅速，好氧法、厭氧生物法及生物發(fā)酵法已趨于成熟。

2.1 固定化微生物技術(shù)

污水中的有毒物質(zhì)包括各種酚類、氰化物、重金屬、有機(jī)磷、有機(jī)汞、有機(jī)酸、醛、醇及蛋白質(zhì)等等。微生物通過(guò)自身的生命活動(dòng)可以解除污水的毒害作用，從而使污水中的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有益的無(wú)毒物質(zhì)，使污水得到凈化。當(dāng)今固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)處理污水就是生物凈化污水的方法之一，固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是酶工程技術(shù)。固定化酶又稱水不溶性酶，是通過(guò)物理吸附法或化學(xué)鍵合法使水溶性酶和固態(tài)的不溶性載體相結(jié)合，將酶變成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物細(xì)胞是一個(gè)天然的固定化酶反應(yīng)器，用制備固定化酶的方法直接將微生物細(xì)胞固定，即催化一系列生化反應(yīng)的固定化細(xì)胞。運(yùn)用固定化酶和固定化細(xì)胞可以高效處理廢水中的有機(jī)污染物、無(wú)機(jī)金屬毒物等，此方面國(guó)內(nèi)外成功的例子很多。近幾年我國(guó)在應(yīng)用固定化細(xì)胞技術(shù)降解合成洗滌劑中的表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)方面取得較大進(jìn)展，對(duì)于含100mg/L廢水，降解率和酶活性保存率均在90%以上；利用固定化酵母細(xì)胞降解含酚的廢水也已實(shí)際應(yīng)用于廢水處理。

2.2 生物強(qiáng)化處理技術(shù)

為了提高廢水處理的效果，向廢水中投加從自然界中篩選的優(yōu)勢(shì)菌種或通過(guò)基因組合技術(shù)產(chǎn)生的高效菌種，以去除某一種或某一類有害物質(zhì)。主要強(qiáng)化方法有：①高濃度活性污泥法，以高污泥濃度和長(zhǎng)泥齡來(lái)促進(jìn)對(duì)難分解物質(zhì)的處理，加快反應(yīng)速度。日本用該法處理難分解的聚乙烯醇和糞便污水取得顯著效果。②生物—鐵法，是在普通活性污泥中加入無(wú)機(jī)鹽，多用鐵鹽(氫氧化鐵或氧化鐵粉)，形成生物鐵絮凝體活性污泥，具有高濃度活性污泥法的特點(diǎn)，主要用來(lái)提高除磷效果。③生物—活性炭法，綜合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力，使二者產(chǎn)生協(xié)同增效作用。在該系統(tǒng)中，每g活性炭去除1～3gCOD，分解廢水毒性能力明顯增強(qiáng)，同時(shí)提高脫氮水平。

2.3 生物反應(yīng)器技術(shù)

生物反應(yīng)器技術(shù)，是現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要方向。現(xiàn)代化的新型生物膜反應(yīng)器，其共同特點(diǎn)是反應(yīng)器內(nèi)裝有比表面大的載體，有利于微生物附著生長(zhǎng)形成生物膜，供氣或供給的其他反應(yīng)條件優(yōu)越，污染物具有充分的時(shí)間與微生物接觸，有利于增強(qiáng)微生物的分解代謝能力。目前，2000m3的反應(yīng)器已經(jīng)問(wèn)世。雖然其處理能力較低，造價(jià)較高，但其管理方便，運(yùn)行費(fèi)用低，所以歐美地區(qū)約有 7%的污水處理廠采用該技術(shù)。

3 生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)是利用生物，特別是微生物將土壤、地下水或海洋中污染物現(xiàn)場(chǎng)降解為CO2和H2O或轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)的工程技術(shù)系統(tǒng)。這項(xiàng)技術(shù)正被用于清除地下水、廢水中的污染物。金屬雖然不能被生物降解，但微生物可將其轉(zhuǎn)移或降低其毒性。為了加快去除污染物的進(jìn)程，常常采用許多強(qiáng)化措施，使自然生態(tài)系統(tǒng)維持原狀的前提下，使受污染的環(huán)境得以修復(fù)。研究表明 ，生物修復(fù)與傳統(tǒng)的物化法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：①經(jīng)濟(jì)，僅為物化法30%～50%；②對(duì)環(huán)境影響小，不產(chǎn)生二次污染，遺留問(wèn)題少；③最大限度地降低污染物的濃度；④修復(fù)時(shí)間較短，就地修復(fù)，操作方便。

生物修復(fù)中主要涉及兩大問(wèn)題，即有效性和安全性評(píng)價(jià)。為提高有效性今后將應(yīng)用分子微生物學(xué)分離、鑒別、制造更高效降解和聚集有害有毒化合物的微生物。為提高生物修復(fù)的安全性評(píng)價(jià)水平，需發(fā)展鑒定微生物的分子生物技術(shù)，以確定微生物在環(huán)境中的去留。

4 微生物水處理劑

微生物水處理劑主要集中在以下幾個(gè)方面：①微生態(tài)制劑。它是一種由優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的微生物菌群、繁殖促進(jìn)劑和活化劑配制而成的活性微生物制劑，已經(jīng)在保健領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。用于環(huán)境凈化的微生態(tài)制劑由于其應(yīng)用范圍廣、使用安全、無(wú)副作用，為區(qū)域環(huán)境保護(hù)提供了新的重要手段。歐美近年來(lái)加快了這方面的研究開(kāi)發(fā)，已有采用微生態(tài)制劑原位修復(fù)水體的成功實(shí)例。②生物吸附劑。它是廢水生物處理的一個(gè)新的發(fā)展方向，主要有兩大類：一類是高比表面積和高吸附率的生物體吸附水中的污染物；另一類是集生物吸附和生物降解能力為一體凈化廢水中的污染物的生物吸附劑。目前生物吸附劑的固定化技術(shù)使生物與離子交換樹(shù)脂一樣能解吸回收金屬和重復(fù)利用。③微生物絮凝劑。它是利用生物技術(shù)，通過(guò)微生物發(fā)酵，抽提精制而得到的一種具有生物分解性和安全性的新型、高效、無(wú)毒、廉價(jià)的水處理劑，這些是無(wú)機(jī)或有機(jī)合成高分子絮凝劑所不具備的。其特點(diǎn)是降解性能好，成本低，無(wú)二次污染等。目前，已篩選出19種具有絮凝能力的微生物，其中霉菌8種，細(xì)菌5種，放線菌5種，酵母菌1種。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，微生物水處理劑的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將會(huì)具有良好的前景。

現(xiàn)代生物技術(shù)在水污染控制領(lǐng)域已顯示出獨(dú)特的魅力和應(yīng)用前景。今后應(yīng)從4個(gè)方面進(jìn)行深入研究：①分離、篩選和培養(yǎng)高效降解菌，利用微生物共代謝作用、多菌種協(xié)同作用降解難降解污染物；②構(gòu)建高效反應(yīng)器，優(yōu)化運(yùn)行條件，探索新技術(shù)新方法；③開(kāi)發(fā)高效、無(wú)毒、廉價(jià)、可大批量生產(chǎn)的微生物水處理劑；④著力實(shí)踐和推廣生物修復(fù)示范工程，為生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供有力的技術(shù)支持。

［1］李亞一.生物技術(shù)［M］.北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，1994.

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A

1672-9900（2010）S0-0109-02

2010-09-27

梁潔（1977－）， 女（漢族），河北鹿泉人，工程師，主要從事水利工程工作，（Tel）13831147900。