水污染治理中生物強化技術(shù)的應(yīng)用

吳濤 李祥 楊芬芬 劉天成 董鑫

摘? 要：隨著我國水污染程度的日益加深，新技術(shù)在水污染治理中的應(yīng)用越來越普遍，而在此過程中，最常用的一項技術(shù)就是生物強化技術(shù)。相比于其他類型的技術(shù)，在使用生物強化技術(shù)進行水污染治理的過程中，其雖然會受到多種外部因素的影響，但是，治理效果十分明顯。本次研究中，本文就針對水污染治理工作的開展過程中生物強化技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)問題進行了具體探討。

關(guān)鍵詞：水污染治理? 生物強化技術(shù)? 環(huán)境測試? 應(yīng)用

中圖分類號：X52? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）10（a）-0107-03

Abstract： With the deepening of the degree of water pollution in China， the application of new technology in water pollution treatment is more and more common， and in this process， the most commonly used technology is the biological reinforcement technology. Compared with other types of technologies， in the process of water pollution treatment with biofortification technology， although it is affected by various external factors， the treatment effect is very obvious. In this study， the paper discusses the problems related to the application of bioreinforcement technology in the process of water pollution control.

Key Words： Water pollution control; Bioaugmentation technology; Environmental testing; Application

伴隨我國工業(yè)的發(fā)展速度持續(xù)加快，污染物的數(shù)量也在持續(xù)增加，部分類型污染物的降解難度整體較高，如果直接將這些污染物排放到水體中，就會對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，并使周邊地區(qū)的正常用水受到嚴(yán)重影響。有一部分化工污染物具有濃度高、成分復(fù)雜、數(shù)量大的特點，采用傳統(tǒng)的生物菌劑以及生物處理系統(tǒng)則很難發(fā)揮作用，其處理效果也很難達到現(xiàn)實要求，因此，在對水污染物進行處理的過程中，就需要選擇新型的降解方法和技術(shù)。與傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)不同，生物強化技術(shù)在處理污染物的過程中具有更高的效率，能夠使水中污泥的性能得到有效改善，在此基礎(chǔ)上，使生物體處理系統(tǒng)在實際運行的過程中，穩(wěn)定性能夠得到大大增強，因此，在水污染治理工作的開展過程中，生物強化技術(shù)也得到了十分廣泛的應(yīng)用。

1? 生物強化技術(shù)的內(nèi)涵

生物強化技術(shù)是投菌法的一個重要分支，與此同時，也被稱作生物增強技術(shù)，它的主要作用在于對可能污染水源的排放物進行預(yù)處理，這項技術(shù)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代，在20世紀(jì)90年代后期，這項技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛。

所謂生物強化技術(shù)，主要指的就是通過相應(yīng)的渠道，在傳統(tǒng)生物處理系統(tǒng)中加入具備一定功能的微生物，在此基礎(chǔ)上，有效提升水體內(nèi)微生物的濃度，當(dāng)水體內(nèi)具備一定程度濃度的微生物的時候，水體內(nèi)的微生物就能充分發(fā)揮自己的分解作用，在此基礎(chǔ)上，使水體內(nèi)一些降解難度較高的有機物得到有效分解[1]。

在水污染治理中應(yīng)用這項技術(shù)的時候，主要的操作流程如下：首先，在被污染的水中投入一定數(shù)量的特殊菌種，在此基礎(chǔ)上，使自然菌群的濃度能夠得到有效升高，在此過程中，自然菌群的生物力量也能得到充分增強并發(fā)揮，由于自然菌群自身具備較強的新陳代謝能力，因此，它們能夠?qū)⑺械奈廴疚镞M行有效吸收并分解，進而使被污染的水源得到清潔，凈化水質(zhì)。

2? 水污染治理工作的開展過程中生物強化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 生物強化技術(shù)具有成本低的優(yōu)勢

在實際進行水污染治理的過程中，生物強化技術(shù)有著諸多優(yōu)勢，其中，最重要的一個優(yōu)勢就是治理成本低，經(jīng)濟方面的優(yōu)勢十分明顯。在實際操作的過程中，根據(jù)水污染治理的現(xiàn)實需要，合理選育微生物，在此基礎(chǔ)，能夠有效避免生物菌群退化的情況出現(xiàn)，與此同時，也能有效避免傳統(tǒng)水污染治理過程中反復(fù)投加菌群或是進行試驗的情況出現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上，使實際治理水污染的成本能夠得到較大幅度的降低[2]。而在此過程中，也可以嘗試將生物強化技術(shù)與傳統(tǒng)的活性污泥法有機地結(jié)合到一起，進而使降解污染物的過程能夠得到進一步簡化，切實達到控制污染成本的目標(biāo)。

2.2 生物強化技術(shù)具有適用面廣的優(yōu)勢

在實際應(yīng)用生物強化技術(shù)進行水污染治理的過程中，由于這項技術(shù)具有更廣泛的適用范圍，處理的效率也相對更高[3]。通過利用生物強化技術(shù)，即使是處于高鹽或是高濃度等惡劣的環(huán)境中，微生物的活性依然能夠得到有效的保證，因此，在實際針對毒性較大、污染物較高的污水進行處理的過程中，也能夠收到較好的效果。在針對水中的污染物進行降解的過程中，通過合理利用微生物，在整個水污染治理的過程中，不會出現(xiàn)污染物隨著水流動發(fā)生轉(zhuǎn)移的情況，因此，這項技術(shù)有效地避免了水污染治理中二次污染問題的出現(xiàn)，與此同時，在實際使用生物強化技術(shù)進行水污染治理的過程中，由于治理的啟動周期較短，與此同時，相比于傳統(tǒng)模式來說，由于這一模式的參數(shù)要相對較高，因此，處理等量污染物的過程中用時更少，能夠最大限度地保證處理效率。

3? 在水污染治理中應(yīng)用生物強化技術(shù)的作用

3.1 在常規(guī)方面的作用

通過誘變、篩選的方式對相應(yīng)種類的微生物進行培育，使所選擇的微生物類型能夠具有更強的新陳代謝能力，在此基礎(chǔ)上，對相應(yīng)的微生物類型進行復(fù)制操作，在被污染的水體內(nèi)投入所培育的微生物，以此為基礎(chǔ)，達到借助所培育的微生物對水體中的污染物進行降解的目的[4]。在實際應(yīng)用生物強化技術(shù)進行水污染治理的過程中，這種方式本質(zhì)上屬于常規(guī)操作，工作人員一方面將具備較強降解能力的微生物投入到被污染的水體中，另一方面，將所獲取的碳源投入到水體中，在此基礎(chǔ)上，使被投入到污染水體中的微生物能夠通過游離的狀態(tài)或是依附的狀態(tài)在水面漂浮，進而真正達到對水中的污染物進行分解的目的。

3.2 在共代謝方面的作用

在實際進行水污染治理的過程中，并非所有的污染物都能被微生物所降解，事實上，能夠被微生物降解的水污染物只是所有污染物中的一部分，但是，在這樣的情況下，若水中同時含有其余底物，則可以嘗試將一些微生物添加到水體中，借助微生物自身的轉(zhuǎn)化力量，使污染物的內(nèi)在結(jié)構(gòu)能夠得到有效轉(zhuǎn)化，其中，最常見的一個反應(yīng)就是污染物協(xié)同，在此基礎(chǔ)上，確保水中的污染物能夠切實得到有效降解，使水污染治理的工作目標(biāo)能夠真正得以達成。實際操作過程中，可以嘗試將一些微生物共代謝物質(zhì)以及營養(yǎng)物質(zhì)加入到被污染的水體中，在此基礎(chǔ)上，在這些物質(zhì)的作用下，使水中的原始底物能夠被全面降解，水中最常見的原始底物主要包含氨、二氯苯、乙烷、酚等物質(zhì)，通過對這些原始底物進行降解，能夠使微生物生長過程中所需要的能量得到全面滿足[5]。微生物在實際將相關(guān)的底物進行全面降解之后，會進一步生成氧化酶，進而使污染物的結(jié)構(gòu)能夠得到徹底轉(zhuǎn)換，在此基礎(chǔ)上，確保水體中的污染物能夠得到全面降解。

3.3 在基因轉(zhuǎn)移方面的作用

通過對水體中的污染物進行全面篩選，有針對性地選擇相應(yīng)類型的微生物，確保所選擇的微生物的代謝性能和代謝基因?qū)τ谒w中的污染物能夠具備較強的降解作用，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用生物強化技術(shù)對所選擇的微生物進行培育，在此基礎(chǔ)上，使微生物構(gòu)建以及自然基因之間的交換速度能夠得到有效增加，使微生物的降解能力能夠得到有效加強，從根本上實現(xiàn)水體中的污染物整體降解效率的提升。

3.4 在固定化生物強化方面的作用

在實際進行水污染治理的過程中，應(yīng)用生物強化技術(shù)能夠達到固定化生物強化的作用。在實際操作過程中，最常用的操作方法主要包含以下三種，第一種是交聯(lián)法，第二種是包埋法，第三種是吸附法。首先，從交聯(lián)法的角度來講，借助交聯(lián)操作，使微生物細胞以及固定化的載體之間能夠?qū)崿F(xiàn)互相聯(lián)系，在此基礎(chǔ)上，建立具有一定密集度的網(wǎng)絡(luò)體系，對相應(yīng)的微生物進行固化處理[6]。其次，從包埋法的角度來講，其主要是在凝膠的作用下進行，在此基礎(chǔ)上，在載體內(nèi)部引進微生物。這種方式具有操作簡單的特點，與此同時，能夠使微生物自身的生物活性得到最大限度的保護，不僅具有高效的特點，同時也是一種常規(guī)的方法。最后，從吸附法的角度來講，其基本原理是離子結(jié)合或物理吸附，通過在具有吸附能力的載體表層或是載體內(nèi)部進行微生物鋪墊，能夠有效促進微生物繁殖，使微生物的繁殖具有良好的條件。

通過采用固定化生物強化的方式，能夠使微生物的抗毒性和依附性均得到有效提升，在此基礎(chǔ)上，有效避免微生物從載體上脫落的情況出現(xiàn)，使菌種能夠具備較強的活性，進而實現(xiàn)菌種成活率的提升，避免菌種流失的情況出現(xiàn)。隨著菌種數(shù)量的持續(xù)增加，其在污水內(nèi)微生物類型中的占比也會相應(yīng)增加，在此基礎(chǔ)上，能夠有效避免微生物在水體中存活期間被其他類型水中生物食用的情況出現(xiàn)，使其在污水中的存留時間能夠最大限度得到延長，在此基礎(chǔ)上，切實保證水污染治理工作的開展質(zhì)量。

4? 在水污染治理工作的開展過程中應(yīng)用生物強化技術(shù)效果的影響因素

4.1 投放菌種數(shù)量的影響

通常情況下，在對被污染的水域進行菌種投放的過程中，越大的投放量，往往能夠收到越明顯的水污染治理效果，但是，在實際操作的過程中，由于不同類型菌種之間的活性也存在較大的差異，尤其是對于一些活性較高的菌種來說，由于通過技術(shù)手段很難測定菌種的穩(wěn)定性，因此，在實際對菌種投放量進行判斷的過程中，可以嘗試將生物強化技術(shù)以及需要治理水域的水污染程度相結(jié)合進行考量，在此基礎(chǔ)上，使所投放的菌種數(shù)量能夠最大限度地保證合理，一方面避免菌種量投放過多影響水域內(nèi)的生態(tài)平衡的情況出現(xiàn)，另一方面也能有效解決投放量過少達不到治理效果的問題。

4.2 投放菌種方法的影響

在實際進行菌種投放的過程中，若采用直接投放的方式或是共代謝投放的方式，雖然能夠在一定程度上有效降低操作的難度，但是，在這樣的操作模式下，微生物的流失概率相對較高，非常容易被水體中的原生動物吞噬，在水污染治理過程中很難收到良好的效果。為了有效解決這一問題，可以嘗試采用固定化技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，使上述操作方式中存在的不足能夠得到有效改善，減少菌體流失問題的發(fā)生概率，使菌種在水體中的存活時間能夠得到有效延長，實現(xiàn)菌體處理效率的提升。

4.3 水體中營養(yǎng)物質(zhì)含量的影響

通常情況下，微生物在水體中能否實現(xiàn)快速生長以及繁殖，一個十分重要的因素就是水體中營養(yǎng)物質(zhì)的含量能否滿足微生物在繁殖以及生長過程中的需要，在向被污染的水體內(nèi)投放微生物的過程中，一方面要確保碳源的數(shù)量，另一方面還要保證水體中微生物繁殖以及生長過程中所必須的微量元素，例如，磷和碳就都是微生物生長以及繁殖過程中所必須的微量元素，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)實際需要對水體中營養(yǎng)物質(zhì)的占比進行調(diào)節(jié)，使微生物能夠在良好的環(huán)境中生長以及繁殖。

5? 結(jié)語

綜上所述，在對被污染的水源進行治理的過程中，生物強化技術(shù)發(fā)揮了十分重要的作用，其不僅能夠使人民大眾的用水安全得到有效保障，與此同時，也能實現(xiàn)水污染治理效果的提升，因此，相關(guān)人員也需要加大對這項技術(shù)的應(yīng)用力度，使其對于水污染治理的積極作用能夠得到充分發(fā)揮，為我國社會的可持續(xù)發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

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