論生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

郭艷霞

摘 要：主要闡述了生物技術(shù)在廢氣治理、污水治理、固體垃圾治理等方面的應(yīng)用，并介紹了生物技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及其在環(huán)境領(lǐng)域的前景。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)；環(huán)境治理；污水處理；固體廢棄物

中圖分類(lèi)號(hào)：X172 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.21.119

第三次科技革命以來(lái)，生物技術(shù)一直在農(nóng)作物改良、醫(yī)藥產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等方面發(fā)揮著重要的作用。隨著環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重，通過(guò)生物技術(shù)來(lái)檢測(cè)、治理環(huán)境污染變得越來(lái)越普遍。

1 生物技術(shù)在廢氣治理中的應(yīng)用

隨著工業(yè)的發(fā)展，大氣污染越來(lái)越嚴(yán)重，工廠排出的有機(jī)廢氣如果不經(jīng)過(guò)處理直接排放到大氣中，將對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生很大的影響，嚴(yán)重危害人類(lèi)的健康。目前對(duì)有機(jī)廢氣的處理方法是通過(guò)物理、化學(xué)、生物技術(shù)加以改良，而生物法則是在雙膜理論的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的新技術(shù)。與傳統(tǒng)廢氣處理方式相比，其顯著特征是成本低、效率高，且安全，杜絕了二次污染，所以使用生物技術(shù)來(lái)處理廢氣將不可替代。

通過(guò)生物技術(shù)治理廢氣的方法有多種，其中生物濾池法、生物洗滌法、生物吸附法是較為常用的三種。這三種常用的方法消除大氣污染的過(guò)程也很相似，大致要經(jīng)過(guò)氣液轉(zhuǎn)化、生物吸收、生物分解三個(gè)階段。例如某公司利用微生物分解治理該廠排除的惡臭氣體，取得了良好的效果，二次污染概率大大降低；美國(guó)某公司利用生物濾池處理硫化氫氣體，使得95%以上排出的硫化氫被去除。

這些新興的技術(shù)不但大大降低了成本，而且能耗少、效率高。但生物處理技術(shù)存在一些不足，如生物法處理濃度較高的廢氣效果不太理想，只能處理濃度較低的有機(jī)廢氣；生物過(guò)濾法的孔隙容易被大氣污染物堵塞，而在當(dāng)前科技水平下，高孔隙率的填料方面的產(chǎn)品還較少，有待相關(guān)科研人員繼續(xù)研發(fā)。

2 生物技術(shù)在處理污水中的應(yīng)用

2.1 生物強(qiáng)化處理法

生物治理污水的主要方向是提高系統(tǒng)微生物濃度和加大生物強(qiáng)化材料的投入量。

高濃度去污法：培養(yǎng)顆粒污泥，提高生物系統(tǒng)中的污泥濃度，延長(zhǎng)泥齡，加強(qiáng)對(duì)難分解物質(zhì)的處理，從而提高效率。如果水質(zhì)污染較嚴(yán)重，應(yīng)使用這一方法，并把有效微生物數(shù)量提高到常規(guī)數(shù)量的5倍左右，降低污泥負(fù)荷的同時(shí)，提高處理污水效果。

化學(xué)生物絮凝法：這一方法興起于20世紀(jì)80年代，通常是在污泥中加入氯化鐵、聚合氯化鋁等混凝劑，形成生物鐵或絮凝體。這種方法的優(yōu)勢(shì)是沉降性好，避免污泥的膨脹松散，在除磷效果更為顯著。

生物活性炭法：這種方法誕生于20世紀(jì)70年代初，是一種生物強(qiáng)化處理法，在處理廢水過(guò)程中效果顯著。這種方法的原理是利用活性炭的吸附能力和微生物的分級(jí)能力，雙管齊下，協(xié)同增效，提高了污染物的去除率。由于此種方法應(yīng)用最為廣泛，因此在此不做詳細(xì)表述。

2.2 固定微生物法

這種方法也是從20世紀(jì)70年代開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的，是將微生物固定到某個(gè)載體上，從而提高排污系統(tǒng)中的微生物數(shù)量，還可以富集泥齡較長(zhǎng)的微生物。這種方法對(duì)固體、液體的分離效果好、占地面積小，從而能使得水順暢通過(guò)，減少了堵塞、決口現(xiàn)象。這種方法是其他常規(guī)方法效果的6倍左右，同時(shí)還可以取得50%左右的脫氮效果。

2.3 投加特種菌法

選取對(duì)污染物有分解功能的微生物直接投入到生物系統(tǒng)中，從而使生物系統(tǒng)中的特定細(xì)菌處于最佳狀態(tài)，這種方法叫投菌法。該方法適用于難降解的廢水或者有毒性廢水，最大優(yōu)勢(shì)是成本低，但是效果不太理想，特別是由于水的流動(dòng)作用，常常把投入的原料沖走。這種方法如果能與固定微生物法配合使用，效果更佳。

2.4 廢水生物除磷脫氮技術(shù)

水中藻類(lèi)之所以會(huì)大規(guī)模地生長(zhǎng)，是因?yàn)樗械?、磷等營(yíng)養(yǎng)元素過(guò)量所致，這種水體被稱為富營(yíng)養(yǎng)化水體。這種富營(yíng)養(yǎng)化水體會(huì)導(dǎo)致水生態(tài)平衡失調(diào)，喪失其生態(tài)功能。生物脫氮技術(shù)是通過(guò)硝化和反硝化過(guò)程實(shí)現(xiàn)的，主要借助于硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌。研究發(fā)現(xiàn)，在硝化段停留5 h左右，會(huì)去除80%以上的氮、磷。山西汾西礦業(yè)集團(tuán)焦化廠采用這一工藝處理焦化廢水，發(fā)現(xiàn)水解酸化可以改善碳源的生化性，去除率高達(dá)70%.

3 生物技術(shù)在固體廢棄物處理中的應(yīng)用

隨著城市化的發(fā)展，城市固體廢棄物與日俱增，這成為我國(guó)政府目前最為頭疼的問(wèn)題之一，因?yàn)檫@種固體廢棄物不好降解，燃燒所產(chǎn)生的污染又極大。在發(fā)達(dá)國(guó)家，從20世紀(jì)70年代開(kāi)始便著手研究對(duì)固體廢棄物的處理方法，進(jìn)入20世紀(jì)80年代，美國(guó)等更發(fā)達(dá)的國(guó)家引入了避免垃圾過(guò)多產(chǎn)生的理念，把垃圾處理的方式定格在循環(huán)利用層面。21世紀(jì)以后，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，人們開(kāi)始尋找一種新型的能源轉(zhuǎn)化的解決辦法。

中科院的一項(xiàng)研究表明，垃圾里面有50%以上是有機(jī)垃圾，是可以循環(huán)再利用的寶貴資源?？茖W(xué)家把它們轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥料，加強(qiáng)了城市固體垃圾的循環(huán)利用。這種變廢為寶的方法是一種無(wú)害、減量的有效途徑。但是，由于我國(guó)在這一方面的研究起步較晚，而直接引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)并不能在我國(guó)得到有效的利用，尤其是資金方面的投入不足，尋求適合我國(guó)國(guó)情的生物降解技術(shù)更具有現(xiàn)實(shí)意義。

4 生物技術(shù)在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用

除上所述外，生物技術(shù)還可以在污泥處理、農(nóng)業(yè)環(huán)保、場(chǎng)地修復(fù)等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。目前，農(nóng)藥的普遍使用直接影響到了整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，甚至影響到了地下水系統(tǒng)和海洋系統(tǒng)。當(dāng)前，世界各國(guó)都致力于利用生物技術(shù)修復(fù)環(huán)境，例如丹麥，該國(guó)利用生物技術(shù)分解有害、有毒物質(zhì)，用該技術(shù)修復(fù)大面積的污染區(qū)域，取得了良好效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

生物技術(shù)以其成本低、效果好、無(wú)二次污染等特點(diǎn)備受各國(guó)青睞，并取得了較為顯著的效果。該技術(shù)雖然不如化學(xué)技術(shù)見(jiàn)效快、效率高，但是我們應(yīng)該堅(jiān)信，隨著社會(huì)和科技的不斷進(jìn)步，生物技術(shù)的這一瓶頸必將被打破，在環(huán)境保護(hù)中受到應(yīng)有的重視與推廣。

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〔編輯：王霞〕