探析現代生物技術在凈化水質污染中的應用

文/陳孌（中山市環境保護技術中心）

一、前言

現代社會的高速發展，使得環境污染問題愈發凸顯，其中就包括水污染。水污染形勢越來越嚴峻，嚴重威脅著廣大人民群眾的正常生產生活，干擾可持續發展，因此必須高度重視水污染控制工作，針對已經受到污染的水質，則需要做好凈化工作。當前階段，處理污染水質的技術相當豐富，例如化學處理法、生物處理法等，其中生物處理法憑借自身的應用優勢，儼然成為污染水質凈化的主要手段。深入研究現代生物技術在污染水質凈化中的應用現實意義突出。

二、關于現代生物技術的基本概述

（一）現代生物技術的基本內容

現代生物技術的主導為DNA技術，該技術是一系列生物高新技術的統稱，這些技術形成了現代生物技術體系。

1.酶工程

酶在生物體內發揮著重要作用，扮演著新陳代謝催化劑的角色。酶的形成需要既定條件，該反應效率佳，其產物沒有太大污染，同時能耗不高，控制難度低。以酶為催化作用轉化而成的物質，滿足人們實際需要。酶工程與化學工程結合起來，在諸多領域取得顯著成績，例如醫療、醫藥等。

2.細胞工程

細胞工程包括細胞融合、基因移植、細胞培養、核質移植等。其中以細胞融合尤為重要。將融合劑添加到不同細胞中，待某一條件滿足后，融合之后的細胞構成雜交細胞，使原來親本細胞基因直接表達出來，遠緣生物之間的雜交成為現實。

3.發酵工程

發揮微生物特定形狀優勢，借助現代工程技術，通過生物反應器生產有用物質。發酵技術漸漸成為生物工程的重要組成，覆蓋了微生物學、基因工程、細胞工程等多學科工程。

4.基因工程

基因工程的展開有著特定步驟，第一步獲取滿足既定要求的DNA片段，然后將DNA片段與病毒DNA連接起來，實現DNA重組，最后在重組之后的DNA中引入某種細胞，DNA片段能夠表達的受體細胞被順利挑選出。基因工程建立在分子水平之上完成操作，超越了物種之間的不親和性，同時物種間的遺傳弊端也得到很好的突破。

（二）現代生物技術的基本特征

現代生物技術的基本特征體現在以下幾方面。首先，現代生物技術的對象是生物，正是由于此，才使得其對地球上有限的不可再生資源不會過分依賴，對可再生資源的關注度較高；其次，現代生物技術的應用條件簡單，一般情況下常溫常壓下即可實現，整個操作過程相對簡單，同時連續程度高，對環境造成的污染較輕；現代生物技術純度高、安全性強，不會對環境帶來太大影響；可以解決大部分傳統工藝和方法無法解決的問題；具體問題具體分析，結合實際需求實現新物種的定向創造，獲得巨大的經濟價值。

三、現代生物技術在水污染控制中的應用特征

（一）應用范圍廣

凈化污染水質的方法較多，其中現代生物技術受到的關注度尤為高。結合水質污染情況選擇恰當的現代生物技術展開控制，取得的效果更為顯著。應用范圍廣是現代生物技術在水污染控制中的應用特征之一。治理水污染的對象為生物，所以并不會對有限資源產生依賴，重點選擇可再生資源。現代生物技術在水污染治理領域的應用廣度不斷提升，例如生物污水、農藥廢水、印染廢水、石油廢水等均可借助該類技術展開治理，取得的成效比較理想。

（二）應用效果好

選擇現代生物技術展開廢水治理工作，支持常溫、常壓狀態下展開，并且整個治理過程是連續進行的，所以大大節省了能源資源。積極開辟運用高純、優質、安全、可靠的生物制品完成水污染的控制路徑，使水污染控制過程不會對環境造成二次污染。

（三）應用創新性

對比其他技術，統籌考慮廢水處理的具體要求，結合人們對廢水處理提出的具體要求，實現新物種、新品種以及其他具有環保性和經濟性的生物類別，實現現代生物技術在廢水處理中的創新應用。積極開辟更加高效、優質、安全、可靠的生物制品新途徑，促進傳統工藝技術無法解決問題的有效突破。

四、現代生物技術在凈化水質污染中的具體應用

結合水污染實際，選擇恰當的現代生物技術展開污染控制，發揮生物凈化廢水的功效。根本原理是運用微生物生命過程，做好待處理廢水污染物轉移、轉化工作，以達到水質凈化的目的。現代生物技術在生活廢水、石油廢水、制藥廢水等水處理中有著廣泛應用，也取得了令人驚喜的成效。尤其是生物發酵處理技術、好氧處理技術、厭氧處理技術、缺氧處理技術更是發展得比較成熟。

（一）生物強化處理技術

進一步提升污染水質的凈化成效，篩選出自然界中的優勢菌種，將其投加到待處理廢水中，或者運用基因組成技術來生成更強效的菌種，將廢水中某一種或者某一類有毒有害物質有效去除。常用的生物強化處理技術包括高濃度活性污泥法、生物聯合活性炭法、生物聯合鐵法等。例如生物聯合活性炭法，在印染廢水深度處理環節的應用，能夠有效降低廢水色度、ss以及COD。通過小試試驗表明，利用生物活性炭法處理印染廢水，能夠將污染廢水處理到國家一級A排放標準，平均色度控制在40倍以下，COD控制在20mg/L以下，處理效果理想。

（二）生物修復技術

生物修復技術也是常用的凈化污染水質的現代生物技術。該技術借助生物、微生物來將污染水體內的污染物降解成二氧化碳及水，或者將污染物轉變為不具有危害性的物質。雖然運用生物修復技術無法將重金屬降解，但是卻可以有效降低其毒性或將金屬的毒性有效轉移。污水生物處理技術又可以進一步細分為好氧生物修復技術和厭氧生物修復技術。

（三）生物反應器技術

生物反應器技術是現代生物技術發展的大方向。該項技術依托新型生物膜反應器，在反應器內裝入比表面大的載體，從而實現微生物在生物膜上附著的目的。促進微生物與污染物之間有效接觸，達到強化微生物分解代謝作用的目的。綜合考慮不同膜組件特征以及應用原理，膜生物反應器可以進一步細分為分體式膜生物反應器及一體式膜生物反應器、好氧膜生物反應器、厭氧膜生物反應器等。伴隨著現代科學技術水平的提升，膜生物反應器技術也在不斷發展，應用廣度與深度進一步提升，大型膜生物反應器在廢水處理工程中的應用，更是有效地降低了處理費用，提升了處理水平，同時也降低了工程管理難度系數。

（四）固定化微生物技術

20世紀80年代，固定化微生物技術初次引入工業廢水處理工程中，在生物降解難度大的有機廢水中也嶄露頭角。通過改造或者創造的方式，獲得更為高效同時特異性優勢顯著菌種的專用菌，例如除磷菌、脫色菌等，完成這些專性菌的固定工作之后，進一步提升菌體的密度，以達到增強處理成效的目的，尤其是毒害性較大的污水，講解難度較大，使用固定化微生物技術可以達到有效降解的目的。

（五）微生物水處理劑

微生物水處理劑在污染水質凈化中的應用也十分廣泛。主要包括微生態制劑、生物吸附劑及微生物絮凝劑。其中微生物制劑通過優勢互補的微生物菌群、繁殖促進劑、活化劑配制形成的活性微生物制劑，在保健領域應用廣泛。環境凈化微生態制劑應用廣泛同時使用安全，沒有毒副作用，為區域環境保護提供全新手段。西方發達國家在這方面的研究工作愈發深入，借助微生態制劑原位修復水體的成功案例較多。生物吸附劑作為生物處理廢水的全新方向，借助生物吸附劑固定技術，實現金屬的解析回收及重復再利用。微生物絮凝劑借助生物技術，發揮微生物發酵功能，已得到具備生物分解性及安全性的新型、高效、無毒的水處理劑，此類水處理劑的生產成本較低，可以廣泛應用，這些優勢是無機絮凝劑或有機合成高分子絮凝劑不具備的。伴隨著現代生物技術的進一步成熟與發展，微生物水處理劑的開發以及應用前景相當廣闊。

（六）生物瀝濾技術

借助生物法有效去除污泥中重金屬的機理是活性污泥中廣泛存在還原性硫為生長質的細菌，在進行金屬瀝濾的時候金屬硫化物受到鐵氧化細菌的作用還原成為金屬硫酸鹽，二價鐵被氧化成三價鐵，三價鐵同金屬硫化物反應產生金屬離子及硫單質，硫單質被硫細菌氧化成硫酸，污泥下降溶出金屬。生物瀝濾法在去除活性污泥中的重金屬離子方面有著廣泛應用，但是反應控制方法還有待于進一步試驗與完善。

五、結語

綜上所述，伴隨著現代社會的發展，水污染問題日漸突出，人們在關注水資源保護工作的同時也不能忽略污染水質的凈化工作，尋求更加高效、實用、安全的水質凈化技術。現代生物技術得益于現代科學技術的發展不斷發展。借助細胞工程、酶工程、基因工程等一系列生物新技術，提升污水處理水平，保護水環境，貫徹落實可持續發展戰略。