基于環境治理中生物技術的應用與分析

摘 要：環保生物技術作為一門新興的環保技術，具有廣闊的發展前景。環保生物技術是我國實施可持續發展戰略的重要組成部分，將對我國的環境監測、清潔生產和環境治理等方面起到不可替代的作用，同時也將產生巨大的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：生物技術 環境治理 分析

目前，中國人口龐大，經濟處于高速增長的態勢，環境的壓力愈益加大，再加上中國技術和管理水平低下，經濟增長方式比較粗放，能源、資源的消耗量大，資源效率低，污染物排放嚴重，土地資源利用不合理，生態破壞更加嚴重。中國的經濟高速增長據預測在未來的10-20年還將持續；技術和管理水平的提高還需要較長的時期，這就決定了中國經濟增長方式由粗放型向集約型方式的轉變在短期內不可能得到大的改觀，生態環境惡化的趨勢還要延續，而且遏制的難度將越來越大。

1 環保生物技術環境治理的影響

1.1 污水的生物處理技術及影響

面對我國日益嚴峻的水污染現象，污水處理的生物技術融合了微生物本身吸附力好，降解能力強，沉降性高等特點。提高了污水處理的效率，改善了污水處理的效果，簡化了污水處理的過程，而且符合生態學及可持續發展的觀點，同時其技術要求也比較簡單。污水處理生物技術的主要原理是：根據水體自凈的原理，利用微生物所具有的催化作用和代謝特性，根據對氧氣的需求，分為好氧或厭氧兩種情況來分解和轉化污水中的污染物后，配合物理和化學的法使污水得到凈化。近些年來，我國應用生物技術處理廢水的水平已日趨成熟， 目前我國在固定化細胞技術的應用上獲得了較大成就，在降解存在于合成洗滌劑表面的活性劑時，可以達到接近100％的降解率和酶活性保存率，目前，我國利用固定化細胞技術處理含酚廢水也已廣泛應用到實際的廢水處理中。

1.2 廢氣的生物處理技術及影響

廢氣的生物處理是利用微生物新陳代謝過程中需要營養物質這一特點，把廢氣中的有害物質轉化成無害的物質。微生物對各類污染物均有較強、較快的適應性，并可將其作為代謝底物降解、轉化。同常規的有機廢氣處理技術相比，生物處理技術具有效果好、投資及運行費用低、安全性好、無二次污染、易于管理等優點，尤其在處理低濃度、生物降解性好的有機廢氣時更顯其優越性。應用生物技術來處理廢氣和凈化空氣是控制大氣污染的一項新技術，代表了大氣處理凈化處理技術的未來發展方向。“十二五”期間，我國對廢氣排放提出更加嚴格的標準，廢氣處理是我國當前發展經濟、解決環境污染的重大任務。因此，結合我國的經濟、技術水平，研究開發出投資運行費用低、工藝技術流程簡單的新型高效環境友好的生物處理技術，具有重大的環境意義和經濟效益。

2 生物技術在環境治理中的應用

2.1 生物技術在廢水處理中的應用

我們在培養得到光合細菌、氨化菌、硝化菌、反硝化菌和磷細菌的優勢菌群，進行復合后再對試驗污水進行處理，可以取得較好的效果。結果表明，配比為1:1，投加量為5％的復合菌群對污水的處理效果最好，對CODcr、NH4+-N和磷酸鹽的去除率分別達到79.7％、98.6％和78.1％。用固定化光合細菌(S)和(NR-3)處理含油生活廢水。實驗表明，經過6d間歇式處理后，S菌、NR-3菌和對照組細菌對油的去除率分別為74.2％、58.2％、15.8％。用瓊脂包埋S菌，在稀釋率為0.4/d的條件下，對含油生活廢水進行連續式處理。結果表明，廢水中油脂的去除率96％，油脂的最大去除率可達到3.38 kg/m/d。用復合菌劑對大菱鲆養殖廢水進行處理，復合菌對COD去除率為68.4％～73.1％，氨氮的降解率為80％，且有害中間產物亞硝酸氮始終維持在較低水平。

2.2 生物技術在土壤修復中的應用

通過盆栽皺葉狗尾草、香根草、辣蓼、百喜草，試驗篩選吸收重金屬Cd、As和Pb的超富集植物的實驗。結果表明，4種植物地上部重金屬含量均未超過臨界指標含量，其中辣蓼地下部Cd含量、香根草地下部Ph含量和皺葉狗尾草地下部Pb含量超過臨界指標含量，具有修復污染土壤的潛能。用黃豆、苜蓿和混合菌對石油污染土壤進行植物-微生物聯合修復試驗。結果表明，20d，苜蓿、黃豆試驗田污染土壤中的石油烴減少46.83％和41.27％；當施加外源混合菌時，可使兩種植物的降解率分別提高到67.14％和56.92％。苜蓿或黃豆-土著微生物-外源混合菌聯合修復石油污染土壤效果顯著。通過田間試驗研究了玉米和向日葵兩種植物聯合外源菌(DX-9)對石油污染土壤的修復作用。結果表明，在10000mg/kg污染濃度下，150d，“DX-9-玉米”和“DX-9-向日葵”試驗區石油烴降解率分別達到72.8％和76.4％，較同期單獨植物修復的降解率提高了71.3％和64.7％。500d各試驗區土壤中石油烴降解率分別為95.5％ 、96.1％ 、97.6％和98.9％，土壤中石油烴含量均低于國家標準規定限量(<500 mg／kg)。結果表明：玉米、向日葵與節細菌對石油污染土壤的聯合生物修復效果顯著；經過兩年修復，污染土壤恢復健康狀態。

2.3 生物技術在固體廢棄物堆肥中的應用

用復合微生物菌劑對剩余污泥進行堆肥試驗，研究了復合微生物菌劑在剩余污泥堆肥系統中的作用。結果表明：接種復合微生物菌劑進行剩余污泥堆肥，與對照組相比，不但能夠提高堆肥溫度，而且高溫持續時間長，腐熟時間縮短，堆肥反應速率加快，當接種量為7％(體積比)時，腐熟時間比對照組提前了12d。以氣味、CODcr的去除率、NH4+-N的變化、種子發芽率等指標為依據，篩選了由5株細菌、3株放線菌、2株霉菌和1株酵母菌組成的高效復合降解菌劑，用于城市糞便堆肥處理。為驗證所得高效菌劑的腐化效果，與空白對照堆相比較，加入高效菌劑后，在相同時問內，有機質降解速率快10％ 以上，氨氮含量低13％以上，微生物含量可高出一個數量級，種子發芽率高7％以上。通過對影響糞便好氧堆肥工藝主要參數的實驗研究表明：堆肥碳氮比為30、含水率為60％～65％時腐熟速率最大。

3 結 論

生物技術除了應用在廢水、廢氣和固體廢棄物的處理、以及土壤、水體等的生物修復，還可以進行環境污染的快速監測、粘泥的控制、污泥脫水、油脂分解、農業環境保護等。因此，生物技術在環境保護與污染治理中將發揮巨大的作用。

目前，中國人口龐大，經濟處于高速增長的態勢，環境的壓力愈益加大，再加上中國技術和管理水平低下，經濟增長方式比較粗放，能源、資源的消耗量大，資源效率低，污染物排放嚴重，土地資源利用不合理，生態破壞更加嚴重。中國的經濟高速增長據預測在未來的10-20年還將持續；技術和管理水平的提高還需要較長的時期，這就決定了中國經濟增長方式由粗放型向集約型方式的轉變在短期內不可能得到大的改觀，生態環境惡化的趨勢還要延續，而且遏制的難度將越來越大。

1 環保生物技術環境治理的影響

1.1 污水的生物處理技術及影響

面對我國日益嚴峻的水污染現象，污水處理的生物技術融合了微生物本身吸附力好，降解能力強，沉降性高等特點。提高了污水處理的效率，改善了污水處理的效果，簡化了污水處理的過程，而且符合生態學及可持續發展的觀點，同時其技術要求也比較簡單。污水處理生物技術的主要原理是：根據水體自凈的原理，利用微生物所具有的催化作用和代謝特性，根據對氧氣的需求，分為好氧或厭氧兩種情況來分解和轉化污水中的污染物后，配合物理和化學的法使污水得到凈化。近些年來，我國應用生物技術處理廢水的水平已日趨成熟， 目前我國在固定化細胞技術的應用上獲得了較大成就，在降解存在于合成洗滌劑表面的活性劑時，可以達到接近100％的降解率和酶活性保存率，目前，我國利用固定化細胞技術處理含酚廢水也已廣泛應用到實際的廢水處理中。

1.2 廢氣的生物處理技術及影響

廢氣的生物處理是利用微生物新陳代謝過程中需要營養物質這一特點，把廢氣中的有害物質轉化成無害的物質。微生物對各類污染物均有較強、較快的適應性，并可將其作為代謝底物降解、轉化。同常規的有機廢氣處理技術相比，生物處理技術具有效果好、投資及運行費用低、安全性好、無二次污染、易于管理等優點，尤其在處理低濃度、生物降解性好的有機廢氣時更顯其優越性。應用生物技術來處理廢氣和凈化空氣是控制大氣污染的一項新技術，代表了大氣處理凈化處理技術的未來發展方向。“十二五”期間，我國對廢氣排放提出更加嚴格的標準，廢氣處理是我國當前發展經濟、解決環境污染的重大任務。因此，結合我國的經濟、技術水平，研究開發出投資運行費用低、工藝技術流程簡單的新型高效環境友好的生物處理技術，具有重大的環境意義和經濟效益。

2 生物技術在環境治理中的應用

2.1 生物技術在廢水處理中的應用

我們在培養得到光合細菌、氨化菌、硝化菌、反硝化菌和磷細菌的優勢菌群，進行復合后再對試驗污水進行處理，可以取得較好的效果。結果表明，配比為1:1，投加量為5％的復合菌群對污水的處理效果最好，對CODcr、NH4+-N和磷酸鹽的去除率分別達到79.7％、98.6％和78.1％。用固定化光合細菌(S)和(NR-3)處理含油生活廢水。實驗表明，經過6d間歇式處理后，S菌、NR-3菌和對照組細菌對油的去除率分別為74.2％、58.2％、15.8％。用瓊脂包埋S菌，在稀釋率為0.4/d的條件下，對含油生活廢水進行連續式處理。結果表明，廢水中油脂的去除率96％，油脂的最大去除率可達到3.38 kg/m/d。用復合菌劑對大菱鲆養殖廢水進行處理，復合菌對COD去除率為68.4％～73.1％，氨氮的降解率為80％，且有害中間產物亞硝酸氮始終維持在較低水平。

2.2 生物技術在土壤修復中的應用

通過盆栽皺葉狗尾草、香根草、辣蓼、百喜草，試驗篩選吸收重金屬Cd、As和Pb的超富集植物的實驗。結果表明，4種植物地上部重金屬含量均未超過臨界指標含量，其中辣蓼地下部Cd含量、香根草地下部Ph含量和皺葉狗尾草地下部Pb含量超過臨界指標含量，具有修復污染土壤的潛能。用黃豆、苜蓿和混合菌對石油污染土壤進行植物-微生物聯合修復試驗。結果表明，20d，苜蓿、黃豆試驗田污染土壤中的石油烴減少46.83％和41.27％；當施加外源混合菌時，可使兩種植物的降解率分別提高到67.14％和56.92％。苜蓿或黃豆-土著微生物-外源混合菌聯合修復石油污染土壤效果顯著。通過田間試驗研究了玉米和向日葵兩種植物聯合外源菌(DX-9)對石油污染土壤的修復作用。結果表明，在10000mg/kg污染濃度下，150d，“DX-9-玉米”和“DX-9-向日葵”試驗區石油烴降解率分別達到72.8％和76.4％，較同期單獨植物修復的降解率提高了71.3％和64.7％。500d各試驗區土壤中石油烴降解率分別為95.5％ 、96.1％ 、97.6％和98.9％，土壤中石油烴含量均低于國家標準規定限量(<500 mg／kg)。結果表明：玉米、向日葵與節細菌對石油污染土壤的聯合生物修復效果顯著；經過兩年修復，污染土壤恢復健康狀態。

2.3 生物技術在固體廢棄物堆肥中的應用

用復合微生物菌劑對剩余污泥進行堆肥試驗，研究了復合微生物菌劑在剩余污泥堆肥系統中的作用。結果表明：接種復合微生物菌劑進行剩余污泥堆肥，與對照組相比，不但能夠提高堆肥溫度，而且高溫持續時間長，腐熟時間縮短，堆肥反應速率加快，當接種量為7％(體積比)時，腐熟時間比對照組提前了12d。以氣味、CODcr的去除率、NH4+-N的變化、種子發芽率等指標為依據，篩選了由5株細菌、3株放線菌、2株霉菌和1株酵母菌組成的高效復合降解菌劑，用于城市糞便堆肥處理。為驗證所得高效菌劑的腐化效果，與空白對照堆相比較，加入高效菌劑后，在相同時問內，有機質降解速率快10％ 以上，氨氮含量低13％以上，微生物含量可高出一個數量級，種子發芽率高7％以上。通過對影響糞便好氧堆肥工藝主要參數的實驗研究表明：堆肥碳氮比為30、含水率為60％～65％時腐熟速率最大。

3 結 論

生物技術除了應用在廢水、廢氣和固體廢棄物的處理、以及土壤、水體等的生物修復，還可以進行環境污染的快速監測、粘泥的控制、污泥脫水、油脂分解、農業環境保護等。因此，生物技術在環境保護與污染治理中將發揮巨大的作用。