生物技術(shù)在環(huán)保工程中的應(yīng)用探討

李海，沈澤璇，王夏燕，鄭文輝

（廣州怡和生物科技有限公司，廣東廣州 510663）

隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，給人們的生產(chǎn)生活帶來了翻天覆地的變化，一方面工業(yè)高度發(fā)達(dá)給人們的生產(chǎn)生活帶來了便利，另一方面由此帶來的環(huán)境污染問題也越來越嚴(yán)重，人們逐漸意識(shí)到環(huán)境保護(hù)的重要性。近幾年來，環(huán)保工程發(fā)展迅速，而將生物技術(shù)運(yùn)用于環(huán)保工程中已經(jīng)成為時(shí)下較為熱門的研究課題。

1 在環(huán)保工程中應(yīng)用生物技術(shù)的意義

生物技術(shù)主要包含三大技術(shù)，即微生物技術(shù)、基因工程技術(shù)與細(xì)胞工程技術(shù)。隨著時(shí)間的推移，我國的生物技術(shù)獲得了進(jìn)一步的發(fā)展，并逐步在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、畜牧業(yè)各領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，與此同時(shí)，生物技術(shù)在環(huán)保工程中的應(yīng)用有著非常重要的意義。首先，運(yùn)用生物技術(shù)處理環(huán)保工程中的應(yīng)用生物的固體廢物時(shí)，其主要通過改變物質(zhì)的內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)，進(jìn)而將廢物分解，最終減少污染。其次，運(yùn)用生物技術(shù)可以將被污染氣體轉(zhuǎn)化成氧氣、氮?dú)猓约肮┯谌藗兩娴钠渌麣怏w。另外，應(yīng)用生物技術(shù)具有直接性，主要通過酶促反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的直接處理，流程簡單，操作難度小，不僅降低了重復(fù)污染的概率，而且還節(jié)約了環(huán)保的經(jīng)濟(jì)成本[1]。

2 生物技術(shù)在環(huán)保工程中的應(yīng)用

2.1 固體垃圾治理中的應(yīng)用

在環(huán)保工程中，固體垃圾處理技術(shù)一般有好氧堆肥法和厭氧發(fā)酵法兩種，兩者都得到了高度的認(rèn)可，且運(yùn)用廣泛。然而這兩種生物技術(shù)是有區(qū)別的，其在處理固體垃圾工作方面是無法切換。因此，針對(duì)不同的環(huán)境所依附的不同特征，選擇相應(yīng)的生物技術(shù)。

2.1.1 好氧堆肥法

好氧堆肥法是指通過人為的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)大自然中微生物種類及數(shù)量的有效控制，使固體廢棄物中易于生物降解的有機(jī)物在微生物的作用下被不斷分解，轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)。在標(biāo)準(zhǔn)的條件下，根據(jù)一定的比例對(duì)填料和待處理的有機(jī)廢物進(jìn)行充分混合，然后利用化學(xué)反應(yīng)，微生物通過不斷的生長和繁衍，進(jìn)而有效降解有機(jī)物。總體來說，在結(jié)合高溫、紫外等殺菌的情況下，通過好氧堆肥處理可以實(shí)現(xiàn)有機(jī)固體廢物的減量化、穩(wěn)定化、無害化。因此可以看出，該項(xiàng)生物技術(shù)能夠最大程度地減低固體污染對(duì)環(huán)境所造成的危害。

2.1.2 厭氧發(fā)酵法

和好氧肥堆法相反，厭氧發(fā)酵法在氧氣較少的情況下使用較為合適，厭氧發(fā)酵法通過降解處理固體污染物，然后使固體污染物轉(zhuǎn)化為環(huán)境的中性氣體，其危害程度低。而厭氧發(fā)酵法針對(duì)轉(zhuǎn)化之后的氣體其還可以再度回收，這不僅可以循環(huán)利用轉(zhuǎn)化的氣體，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境所造成危害的有效控制，高度體現(xiàn)了環(huán)保工程的價(jià)值。然而，事物都有兩面性，厭氧發(fā)酵法也存在一定的缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中，工藝水平較低且配套設(shè)備跟不上等原因，限制了厭氧發(fā)酵法的應(yīng)用規(guī)模發(fā)展。

2.2 水污染治理中的應(yīng)用

對(duì)于水污染的治理，一般使用三種方法居多，即生物膜法、生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)、活性污泥法。

2.2.1 生物膜法

生物膜法主要利用某些固體表面生長的微生物，來實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)污水的處理。生物膜實(shí)質(zhì)上是各類微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)，其主要包括厭氧菌、好氧菌、真菌等，是以固體介質(zhì)作為載體和媒介對(duì)污水進(jìn)行處理。關(guān)于生物膜法的原理，當(dāng)液態(tài)的有機(jī)物吸附在生物膜表面時(shí)，其表面的微生物通過降解有機(jī)物，然后分解成氣體，實(shí)現(xiàn)回收利用，變成有益的氣體，老化的生物膜在水作用下“如獲新生”，從而對(duì)污染做凈化處理。在處理污水過程中，生物膜法的適應(yīng)能力很強(qiáng)，能夠根據(jù)水質(zhì)、水文、水量的變化而發(fā)生變化，其消化能力與處理能力非常良好，低消耗，高效益，因此在污水處理中非常受青睞[2]。

2.2.2 生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)

生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)主要利用微生物、植物等生命體的生命活動(dòng)，然后轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化和降解水中的污染物，以凈化水質(zhì)和重塑水生態(tài)系統(tǒng)。該技術(shù)一般包含根區(qū)法、沼澤塘法和自然的植物系統(tǒng)等，而根區(qū)法凈化水體的水果最為顯著，其主要通過蘆葦、茭白以及香蒲等植物的根區(qū)特點(diǎn)達(dá)到凈化目的，尤其是針對(duì)含有較高氮、磷等元素的水體，根區(qū)法能夠產(chǎn)生特殊的功效。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)非常顯著，即能耗低、運(yùn)行成本低、不需要另外向水體投放藥劑等，且廢水處理中充分考慮和結(jié)合了當(dāng)?shù)氐木坝^和綠化，因此生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)將成為治理水污的發(fā)展方向之一[3]。

2.2.3 活性污泥法

目前處理污水主要使用活性污泥法，其原理在于通過污泥微生物來處理和去除廢水有害成分，然后將廢水凈化。通常情況下，活性污泥是一種絮凝體，其構(gòu)成部分包括各類有機(jī)物和無機(jī)物，好氧微生物以及代謝產(chǎn)物等，其中微生物主要將水中有機(jī)物作為營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行代謝。該方法既可以除磷脫氮，又能實(shí)現(xiàn)廢水中有機(jī)物的降解，因此在運(yùn)用過程中廣受好評(píng)。另外，在使用該方法過程中，不僅考慮降解要求，關(guān)注曝氣池內(nèi)活性污泥量達(dá)標(biāo)與否，而且還要防止污泥膨脹問題的發(fā)生。

2.3 廢氣污染治理中的應(yīng)用

通常情況下，主要使用兩種方法進(jìn)行廢氣污染治理，即生物膜法和生物過濾法。這兩項(xiàng)技術(shù)在廢氣污染治理中被廣泛運(yùn)用的原因在于其治理污染的效果好，同時(shí)操作簡單。

2.3.1 生物膜法

生物膜法主要是以微生物附著的多孔性為介質(zhì)和載體，然后降解空氣中的有害物質(zhì)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成二氧化碳、中性鹽或者水等無害物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)廢氣的治理，達(dá)到凈化空氣的效果[4]。在現(xiàn)實(shí)中，生物膜法除臭功效顯著，其主要是通過生物膜把有害的化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體，液態(tài)的有害物質(zhì)被吸附固定，隨后擴(kuò)散到生物膜中，填料中的微生物通過代謝來氧化有害物質(zhì)，從而剔除掉有異味的氣體分子，達(dá)到除臭的目的。

2.3.2 生物過濾法

生物過濾法是通過長滿微生物的固體載體來吸收所收集到的氣體，接著利用填料上的微生物對(duì)這些氣體進(jìn)行分解，以實(shí)現(xiàn)廢氣的除臭。附著在固體載體上的微生物具有轉(zhuǎn)化物質(zhì)的功能，其生長需要一定的營養(yǎng)物質(zhì)做支撐，因此固體載體所具備的有機(jī)成分較高。在選擇載體填料時(shí)，載體為微生物種類豐富、表面積較大，且具有良好的吸水性，同時(shí)自身不能有異味，結(jié)構(gòu)均勻更佳。常用的填料有半軟性塑料、干樹皮、干草等。

3 結(jié)語

在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展中，生態(tài)環(huán)境污染問題亟待解決，保護(hù)生態(tài)環(huán)境是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和社會(huì)和諧的重要保障。因此，環(huán)保工程的發(fā)展是時(shí)代進(jìn)步的必然要求。總體而言，在處理工業(yè)“三廢”中，生物技術(shù)在環(huán)保工程中的應(yīng)用發(fā)揮著重要的價(jià)值，不僅可以為環(huán)保工程的發(fā)展保駕護(hù)航，同時(shí)還能創(chuàng)造更大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，具有良好的應(yīng)用前景。