環(huán)保工程中生物技術(shù)應(yīng)用的研究

姜 威

（鐵嶺市中藍(lán)環(huán)保咨詢有限公司，山東 威海 264200）

在環(huán)境保護(hù)的新興領(lǐng)域，生物技術(shù)具有比較明顯的整體優(yōu)勢。生物核心技術(shù)能夠更有效地應(yīng)對當(dāng)前形勢下各種生存環(huán)境危機(jī)所帶來的挑戰(zhàn)，在未來具有良好的應(yīng)用和發(fā)展前景。許多研究者認(rèn)為，傳統(tǒng)的生物技術(shù)由四部分組成：微生物工程、酶工程、組織細(xì)胞工程和基因工程。各種技術(shù)都有各自的科學(xué)理論特點和適用范圍，但它們并不是相對獨立的，而是緊密聯(lián)系在一起，相互補(bǔ)充，逐漸形成了一個完整的體系。

1 生物技術(shù)在環(huán)保工程中的具體應(yīng)用策略

1.1 生物技術(shù)在控制和廢氣凈化中的應(yīng)用

空氣污染是環(huán)境污染的重要組成部分。生物技術(shù)應(yīng)用于空氣污染中，可以有效降解空氣中的有害污染物，凈化空氣，并且無污染和副作用。但是，目前我國大氣污染防治措施不到位，生物技術(shù)在大氣污染中的應(yīng)用還不完善和成熟，依然存在一些問題。生物洗滌和生物吸附是比較成熟的方法。

1.2 生物技術(shù)在環(huán)境污染修復(fù)中的應(yīng)用

通過檢測我們可以了解環(huán)境污染狀況，并及時實施污染治理。環(huán)境污染整治工作是繼前兩步之后的工作。通過做好環(huán)境污染整治，可使環(huán)境保護(hù)工作更加完善，從而促進(jìn)環(huán)境的良性發(fā)展。生物技術(shù)在環(huán)境污染修復(fù)中的應(yīng)用是指利用相應(yīng)的動植物進(jìn)行修復(fù)，由于該技術(shù)的應(yīng)用還處于發(fā)展階段，實際應(yīng)用并不普遍。這種技術(shù)通常用于土地恢復(fù)過程中[1]。

2.3 生物技術(shù)在廢水凈化處理中的應(yīng)用

水資源作為人們生活中不可缺少的重要資源，因此保護(hù)水資源是環(huán)境保護(hù)的重點工作。近年來，水污染形勢日益嚴(yán)峻，有效的治理和改善做事至關(guān)重要。廢水是造成水污染的主要因素，因此，如何解決廢水污染問題是環(huán)境保護(hù)工作的重中之重。利用生物技術(shù)中微生物的生命活動凈化和處理廢水效果良好，可以使水質(zhì)達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 生物技術(shù)處理固體廢物

微生物處理主要利用微生物的吸附特性和代謝活性，將土壤中重金屬等有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無污染物質(zhì)，調(diào)節(jié)土壤pH值，提高土壤污染治理效果。同時，人們可以將微生物處理方法與植被恢復(fù)方法有效地結(jié)合起來，綜合利用微生物和植物的雙重作用，改善土壤環(huán)境。微生物處理可以有效地將土壤中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無機(jī)肥料，促進(jìn)植物生長；植被恢復(fù)可以利用植物的凈化功能，降低污染物在土壤中的擴(kuò)散能力，有效避免二次污染。兩者的相互作用可以有效改善土壤環(huán)境，減少二次污染，最終保證固體廢物處理的效果[2]。

3 工業(yè)污水處理中的污水處理技術(shù)

3.1 工業(yè)廢水特性

工業(yè)廢水往往濃度高、體積小、分類多、成分復(fù)雜，因此選擇合適的廢水處理工藝是十分必要的。本文介紹了生物活性炭法、生物流化床法、生物輪蟲法、厭氧載體顆粒污泥法、短程硝化反硝化法等新型生物處理技術(shù)。

3.2 生物活性炭法

本方法利用活性炭的微孔結(jié)構(gòu)，將微生物固定在活性炭的微孔中，然后將活性炭裝入特定的容器中。近年來，在半導(dǎo)體工業(yè)中，由于終端使用點的超純水水質(zhì)對總有機(jī)碳的要求很高，傳統(tǒng)的反滲透膜、紫外燈和離子交換法很難去除具有代表性的小分子尿素。因此，除了開發(fā)生物活性炭處理技術(shù)，將硝化細(xì)菌固定在活性炭表面外，自來水中殘留的尿素也可通過硝化細(xì)菌的硝化作用轉(zhuǎn)化為硝酸鹽或亞硝酸鹽，再通過離子交換從水中去除。

3.3 生物流動床法

此種方法是通過在曝氣池中投加生物填料作為微生物的載體，此種載體也是由具有巨量微孔結(jié)構(gòu)的塑料所制成。主要目的是利用微孔結(jié)構(gòu)作為微生物附著的場所，從而達(dá)到提高表面積，增大污泥濃度的目的。

另外，由于采用單邊局部曝氣，大量載體在水中相互摩擦，流動劇烈。污泥齡較長的污泥首先從載體上脫落，成為剩余污泥。因此，曝氣池的泥齡將保持在一個相對較強(qiáng)的階段，這將有效提高污泥負(fù)荷、容積負(fù)荷和有機(jī)物的降解效率。由于曝氣池中的污泥濃度保持穩(wěn)定，因此無需污泥回流。

3.4 生物輪蟲法

傳統(tǒng)意義的活性污泥法中的微生物主體為絲狀菌和球狀菌，主要利用絲狀菌作為骨架，由球狀菌組成菌膠團(tuán)。其污泥轉(zhuǎn)化率為CODcr的30%左右，城市污水處理廠大部分的運(yùn)行成本為電費以及污泥處理費，因此找到一種能夠減少污泥轉(zhuǎn)換率的生物處理方法迫在眉睫，因此輪蟲法應(yīng)運(yùn)而生。

研究證明在曝氣系統(tǒng)將污水中的有機(jī)物降到很低程度時，會先出現(xiàn)原生動物，原生動物將會以活性污泥細(xì)菌作為食物。隨著水質(zhì)的持續(xù)改善，后生動物也將慢慢出現(xiàn)，它們會將活性污泥細(xì)菌作為食物，即二次捕食者。通過原生動物和后生動物吞噬細(xì)菌的機(jī)理，我們能夠大幅度減少剩余污泥的產(chǎn)生。有研究證明，通過培植輪蟲（原生動物的一種），可以將剩余污泥的產(chǎn)生率降低50%左右，這在城鎮(zhèn)污水處理廠中具有較高的經(jīng)濟(jì)價值。

3.5 短程硝化反硝化

生物脫氮包括硝化和反硝化兩個反應(yīng)過程，第一步是由亞硝化菌將NH4-N氧化為NO2-N的亞硝化過程；第二步是由硝化菌將NO2-N氧化為NO3-N的過程；然后通過反硝化作用將產(chǎn)生的NO3-N經(jīng)由NO2-N轉(zhuǎn)化為N2，NO2-N是硝化和反硝化過程的中間產(chǎn)物[3]。1975年Voets在處理高濃度氨氮廢水的研究中，發(fā)現(xiàn)了硝化過程中NO2-N積累的現(xiàn)象，首次提出了短程硝化反硝化脫氮的概念，直接由NH4-N通過硝化菌轉(zhuǎn)化為NO2-N，然后再通過反硝化菌直接轉(zhuǎn)化為N2，省去了中間轉(zhuǎn)化為NO3-N，再反硝化為NO2-N的步驟。

4 環(huán)境監(jiān)測中生物技術(shù)的應(yīng)用

4.1 生物傳感器

在物質(zhì)生成過程中，主載體上的大分子與檢測方法對象之間的相互作用被轉(zhuǎn)換為生物波信號。在相關(guān)的檢測軟件系統(tǒng)處理后，可放大電子信號，我們可以獲得有關(guān)生活環(huán)境中與其他生物傳感器，或生物技術(shù)研究集成電路相互作用的各種物質(zhì)的相關(guān)信息。這種常見的檢測方法具有高靈敏度，高分辨度和快速的檢測結(jié)果。

4.2 物種疾病免疫測定法

我們可以通過測試物種體內(nèi)功能的免疫能力來檢測系統(tǒng)的功能，并且可以通過環(huán)境測試來檢測各種毒性以及具有不同抗原特異性或抗體的物質(zhì)。在檢測過程中，該法具有反應(yīng)強(qiáng)，靈敏度高，特異性高，操作更方便，成本低等特點。目前，它已被廣泛用于環(huán)境污染物實時動態(tài)監(jiān)測的領(lǐng)域。

4.3 Ames測試

1975年，加利福尼亞大學(xué)的Ames提出這一實驗，并被后人廣泛應(yīng)用于相關(guān)研究。Ames測試真實地反映數(shù)十種污染氣體的誘變作用的綜合分析，是對環(huán)境中潛在的點突變體更好的檢測方法。

5 結(jié)論

日后環(huán)境保護(hù)工作的開展勢必要有效結(jié)合生物技術(shù)，并保生物技術(shù)的價值能夠真正得到發(fā)揮，最終促進(jìn)社會效益和經(jīng)濟(jì)效益的有效提升。