水污染治理中生物強化技術的應用研究

彭修輝

（山東博魯環(huán)?？萍加邢薰荆瑵?250101）

在眾多治理環(huán)境問題的生物技術中，生物強化技術以其靈活性和針對性脫穎而出。在對水污染問題治理的過程中，生物強化技術相較于傳統(tǒng)的生物技術擁有更高效的效果[1]。基于此，本文主要研究了水污染治理中生物強化技術的應用，具有十分重要的現實意義。

1 生物強化技術概述

結合我國生物強化技術的應用現狀來看，其通常應用于我國水污染治理中，它的原理主要是通過在水污染區(qū)域投放具有特殊作用的微生物，借助微生物的力量來促使污染區(qū)域中的菌種與水域底質產生代謝作用，進而對水污染區(qū)域中的雜質以及相關有害物質進行分解與吸收，最終起到水質保護和處理污水的作用[2]。這樣能夠有效解決水污染問題，為水資源的循環(huán)利用和健康發(fā)展打下基礎。

生物強化技術的主要作用體現在以下幾個方面：一是生物強化技術對于污染水域能夠直接進行降解處理。二是利用生物強化技術能夠使污染水域中的微生物產生代謝作用，有效改變污染水域中有害物體的自身結構，最終使無法降解的毒物降低毒性，能夠降解的直接降解，為提高水域質量打下基礎。三是基因水平轉移作用，利用生物強化技術能夠對污染水域中的微生物進行篩選，找到具有強大代謝功能的微生物，加速微生物與自然基因之間的代謝，使得微生物降解污染物的能力提高，最終使降解效率得到提高。四是固定化生物強化作用，想要實現固定化生物強化作用，可以采用交聯(lián)法、吸附法以及包埋法。包埋法指的是在凝膠作用下，將微生物放入載體內，在這三種方法中，此方法最為便捷，并且對于微生物的細胞活性影響不大，通常采用此方法較多。交聯(lián)法指的是利用交聯(lián)反應，使載體與微生物能夠互聯(lián)形成密集的網狀結構，最終使微生物固定化[3]。吸附法指的是利用物理吸附等方式，將微生物固定在載體內部或者表面，進而為微生物的繁殖和成長提供場所。

2 生物強化技術的特點

2.1 成本低

生物強化技術具有一定的經濟優(yōu)勢，使用生物強化技術不僅能夠有效防止微生物菌群的退化，在進行水污染防治過程中還無需進行反復試驗，使得治理費用大大降低，再加上傳統(tǒng)的活性淤泥法，最終水污染中的污染物得以降解[4]。

2.2 適用范圍較廣

使用生物強化技術能夠有效保證微生物在高鹽度等惡劣環(huán)境中存活，該技術可以用于處理污染濃度較高的水域。在治理水污染時，人們可以利用微生物有效降解水中的污染物，其間不會有污染物發(fā)生轉移，使得水域不會發(fā)生二次污染。與此同時，利用生物強化技術治理水污染，其效率是傳統(tǒng)技術的幾倍，治理時間更短，治理效果更佳。

3 影響生物強化技術治理水污染問題的因素

3.1 菌種的投放量

在治理水污染時，在一定的污染區(qū)域投放的菌種量越大，治理效果越佳，但是，由于菌種的穩(wěn)定性和活性難以測定，因此在投放過程中應該結合水污染的實際情況和污染物的實際含量，結合生物強化技術，對菌種進行合理投放。

3.2 菌種的投放方式

在治理水污染問題時，如果直接使用具有高效降解能力的菌種或者高代謝能力的菌種，雖然會使操作過程簡化，但是極易使污染水域產生微生物被其他原生動物吞噬的情況，最終造成微生物流失，水污染處理效率低下。

3.3 營養(yǎng)物質的多少

在水域中，微生物的成長離不開營養(yǎng)物質。因此，在對污染水域投放微生物時，除了要保證水域中的碳源符合微生物的需求之外，還應為微生物的成長提供氮、磷等元素，并且應該針對微生物的生長狀況，及時調整水中的營養(yǎng)物質，以便為微生物創(chuàng)造更好的生長條件。

4 生物強化技術在水污染治理領域的應用

結合我國當前的使用情況來看，生物強化技術通常被應用于高濃度的有機廢水處理中，對污水進行脫氮除磷，對污染水域中的淤泥特性進行有效改善，最終使污泥產量得以降低。除此之外，還能夠使廢水區(qū)域中的油脂降解或液化，使地下水體修復、江海湖泊的水體修復等[5]。

4.1 能夠有效改善水污染內的污泥性能

相關試驗表明，在治理水污染問題時，在水域內投放適量的降解苯酚的菌種，能夠有效改善污染水域內的沉降性能，使污染水域內的污泥總量減少，相關結果顯示，在一定的污染水域內，這樣能夠使污泥容積減少30%。與傳統(tǒng)的生物技術相比，其減少量高出18%[6]。除此之外，利用生物強化技術能夠使水污染區(qū)域內淤泥活性增加，提高污泥自身的沉降性能[7]。

4.2 生物強化技術能夠有效提高污泥系統(tǒng)的穩(wěn)定性與抗負荷沖擊能力

根據以往實踐來看，在活性污泥系統(tǒng)中投放一定量的具有降解苯酚性質的菌株后，此系統(tǒng)內部降解苯酚的效能最多只能持續(xù)20 d，20 d后，降解苯酚的能力只能維持在40%，系統(tǒng)中的微生物降解能力會逐漸降低，最終失效。但是，此系統(tǒng)投放具有混合高效苯酚分解噬菌體后，微生物的降解能力大大提升，穩(wěn)定性也有所提升。

4.3 生物強化技術能夠提高污水處理系統(tǒng)的啟動速度

結合當前我國應用生物強化技術的情況來看，該技術能夠有效縮短生物系統(tǒng)的啟動時間，進而降低水污染處理成本，使電能消耗降低。

5 生物強化技術在水污染治理過程中的應用效果評價

5.1 提高降解效果

相關生物強化技術試驗結果表明，將一株具有高效率降解功能的菌種放入生物反應容器中，觀察發(fā)現，此菌種在降解苯酚方面具有良好的效果，降解速率始終保持在95%以上，在沒有投放此菌種的反應器中，在降解苯酚的過程中效果十分不理想，最終降解苯酚的速率降到40%，并且還在不斷降低[8]。除此之外，Chin等人還進行了混合優(yōu)勢菌的試驗，此菌種能夠針對苯、甲苯等物進行有效降解，在試驗過程中，在生物床投放適量的混合優(yōu)勢菌，在相同的時間內，添加了混合優(yōu)勢菌的生物床有效降解了10 mg/L的苯與甲苯等物，但是沒有添加混合優(yōu)勢菌的生物床，對于苯以及甲苯的降解量只有3.2 mg/L。由此可知，在降解苯和甲苯的過程中，添加混合優(yōu)勢菌的生物床降解效率最佳[9-10]。

5.2 改善淤泥性能

在對生物強化技術改善淤泥性能方面進行應用效果評價時，Chamber等人通過在氧化溝、延時曝氣與曝氣塘三種生物系統(tǒng)中應用生物強化技術發(fā)現，在氧化溝中采用此種技術，使得溝中的淤泥膨脹在四周時間內便消除，但是在接種了生物強化劑后，只用了三周便使膨脹淤泥得以消除，效果十分明顯。

5.3 增強耐負荷沖擊能力與系統(tǒng)穩(wěn)定性

在對生物強化劑增加耐負荷中間能力與系統(tǒng)穩(wěn)定性進行評價時，Belia和Smith在活性污泥中投放了10%的能夠降解磷的菌種，研究發(fā)現，此次試驗中的脫磷率高達90%，整個過程只用了14 d，如果采用傳統(tǒng)的污泥馴化方式，脫磷過程需要進行58 d，由此可見，使用生物強化技術能夠有效提升降解磷的速率。

6 生物強化技術失敗及原因分析

在利用生物強化技術進行污水處理時，經常會出現最終效果沒有達到預期效果的情況。通過探究其根本原因，筆者發(fā)現，待處理的廢水成分十分復雜，導致試驗中應用生物增強技術，難以對污染物進行有效去除，除此之外，廢水不能為微生物的生長提供足夠的可生長因素，使微生物難以成長，最終影響生物強化技術的有效實施[11]。影響生物強化技術的原因還有系統(tǒng)中原生動物等因素，原生動物對于菌種的捕食造成污水中菌含量減少，最終導致試驗效果不理想。

在治理水污染的過程中，廢水中往往存在較多的抑制性基質，它們嚴重影響菌種的生長代謝，最終會使污水處理效果受到影響，降低了生物強化技術的應用效果[12]。除了上述因素之外，溫度、氣壓等都因素會直接影響生物強化技術的使用效果。

7 結語

在日益嚴峻的環(huán)境問題前，人們在治理水污染問題時對于生物強化劑的應用十分認可，生物強化劑在治理環(huán)境問題方面具有良好的發(fā)展前景，它不僅能夠有效改善污泥性能，還能針對地下水、湖泊水等水資源進行修復。因此，接下來，降低生物強化技術成本和保障技術使用安全性等，會成為生物強化技術的研究重點。