探析現(xiàn)代生物技術(shù)在凈化水質(zhì)污染中的應(yīng)用

文/陳孌（中山市環(huán)境保護(hù)技術(shù)中心）

一、前言

現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展，使得環(huán)境污染問(wèn)題愈發(fā)凸顯，其中就包括水污染。水污染形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻，嚴(yán)重威脅著廣大人民群眾的正常生產(chǎn)生活，干擾可持續(xù)發(fā)展，因此必須高度重視水污染控制工作，針對(duì)已經(jīng)受到污染的水質(zhì)，則需要做好凈化工作。當(dāng)前階段，處理污染水質(zhì)的技術(shù)相當(dāng)豐富，例如化學(xué)處理法、生物處理法等，其中生物處理法憑借自身的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，儼然成為污染水質(zhì)凈化的主要手段。深入研究現(xiàn)代生物技術(shù)在污染水質(zhì)凈化中的應(yīng)用現(xiàn)實(shí)意義突出。

二、關(guān)于現(xiàn)代生物技術(shù)的基本概述

（一）現(xiàn)代生物技術(shù)的基本內(nèi)容

現(xiàn)代生物技術(shù)的主導(dǎo)為DNA技術(shù)，該技術(shù)是一系列生物高新技術(shù)的統(tǒng)稱，這些技術(shù)形成了現(xiàn)代生物技術(shù)體系。

1.酶工程

酶在生物體內(nèi)發(fā)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(yīng)效率佳，其產(chǎn)物沒(méi)有太大污染，同時(shí)能耗不高，控制難度低。以酶為催化作用轉(zhuǎn)化而成的物質(zhì)，滿足人們實(shí)際需要。酶工程與化學(xué)工程結(jié)合起來(lái)，在諸多領(lǐng)域取得顯著成績(jī)，例如醫(yī)療、醫(yī)藥等。

2.細(xì)胞工程

細(xì)胞工程包括細(xì)胞融合、基因移植、細(xì)胞培養(yǎng)、核質(zhì)移植等。其中以細(xì)胞融合尤為重要。將融合劑添加到不同細(xì)胞中，待某一條件滿足后，融合之后的細(xì)胞構(gòu)成雜交細(xì)胞，使原來(lái)親本細(xì)胞基因直接表達(dá)出來(lái)，遠(yuǎn)緣生物之間的雜交成為現(xiàn)實(shí)。

3.發(fā)酵工程

發(fā)揮微生物特定形狀優(yōu)勢(shì)，借助現(xiàn)代工程技術(shù)，通過(guò)生物反應(yīng)器生產(chǎn)有用物質(zhì)。發(fā)酵技術(shù)漸漸成為生物工程的重要組成，覆蓋了微生物學(xué)、基因工程、細(xì)胞工程等多學(xué)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(lái)，實(shí)現(xiàn)DNA重組，最后在重組之后的DNA中引入某種細(xì)胞，DNA片段能夠表達(dá)的受體細(xì)胞被順利挑選出?；蚬こ探⒃诜肿铀街贤瓿刹僮鳎搅宋锓N之間的不親和性，同時(shí)物種間的遺傳弊端也得到很好的突破。

（二）現(xiàn)代生物技術(shù)的基本特征

現(xiàn)代生物技術(shù)的基本特征體現(xiàn)在以下幾方面。首先，現(xiàn)代生物技術(shù)的對(duì)象是生物，正是由于此，才使得其對(duì)地球上有限的不可再生資源不會(huì)過(guò)分依賴，對(duì)可再生資源的關(guān)注度較高；其次，現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用條件簡(jiǎn)單，一般情況下常溫常壓下即可實(shí)現(xiàn)，整個(gè)操作過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，同時(shí)連續(xù)程度高，對(duì)環(huán)境造成的污染較輕；現(xiàn)代生物技術(shù)純度高、安全性強(qiáng)，不會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)太大影響；可以解決大部分傳統(tǒng)工藝和方法無(wú)法解決的問(wèn)題；具體問(wèn)題具體分析，結(jié)合實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)新物種的定向創(chuàng)造，獲得巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

三、現(xiàn)代生物技術(shù)在水污染控制中的應(yīng)用特征

（一）應(yīng)用范圍廣

凈化污染水質(zhì)的方法較多，其中現(xiàn)代生物技術(shù)受到的關(guān)注度尤為高。結(jié)合水質(zhì)污染情況選擇恰當(dāng)?shù)默F(xiàn)代生物技術(shù)展開控制，取得的效果更為顯著。應(yīng)用范圍廣是現(xiàn)代生物技術(shù)在水污染控制中的應(yīng)用特征之一。治理水污染的對(duì)象為生物，所以并不會(huì)對(duì)有限資源產(chǎn)生依賴，重點(diǎn)選擇可再生資源?，F(xiàn)代生物技術(shù)在水污染治理領(lǐng)域的應(yīng)用廣度不斷提升，例如生物污水、農(nóng)藥廢水、印染廢水、石油廢水等均可借助該類技術(shù)展開治理，取得的成效比較理想。

（二）應(yīng)用效果好

選擇現(xiàn)代生物技術(shù)展開廢水治理工作，支持常溫、常壓狀態(tài)下展開，并且整個(gè)治理過(guò)程是連續(xù)進(jìn)行的，所以大大節(jié)省了能源資源。積極開辟運(yùn)用高純、優(yōu)質(zhì)、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(guò)程不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。

（三）應(yīng)用創(chuàng)新性

對(duì)比其他技術(shù)，統(tǒng)籌考慮廢水處理的具體要求，結(jié)合人們對(duì)廢水處理提出的具體要求，實(shí)現(xiàn)新物種、新品種以及其他具有環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性的生物類別，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代生物技術(shù)在廢水處理中的創(chuàng)新應(yīng)用。積極開辟更加高效、優(yōu)質(zhì)、安全、可靠的生物制品新途徑，促進(jìn)傳統(tǒng)工藝技術(shù)無(wú)法解決問(wèn)題的有效突破。

四、現(xiàn)代生物技術(shù)在凈化水質(zhì)污染中的具體應(yīng)用

結(jié)合水污染實(shí)際，選擇恰當(dāng)?shù)默F(xiàn)代生物技術(shù)展開污染控制，發(fā)揮生物凈化廢水的功效。根本原理是運(yùn)用微生物生命過(guò)程，做好待處理廢水污染物轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化工作，以達(dá)到水質(zhì)凈化的目的?，F(xiàn)代生物技術(shù)在生活廢水、石油廢水、制藥廢水等水處理中有著廣泛應(yīng)用，也取得了令人驚喜的成效。尤其是生物發(fā)酵處理技術(shù)、好氧處理技術(shù)、厭氧處理技術(shù)、缺氧處理技術(shù)更是發(fā)展得比較成熟。

（一）生物強(qiáng)化處理技術(shù)

進(jìn)一步提升污染水質(zhì)的凈化成效，篩選出自然界中的優(yōu)勢(shì)菌種，將其投加到待處理廢水中，或者運(yùn)用基因組成技術(shù)來(lái)生成更強(qiáng)效的菌種，將廢水中某一種或者某一類有毒有害物質(zhì)有效去除。常用的生物強(qiáng)化處理技術(shù)包括高濃度活性污泥法、生物聯(lián)合活性炭法、生物聯(lián)合鐵法等。例如生物聯(lián)合活性炭法，在印染廢水深度處理環(huán)節(jié)的應(yīng)用，能夠有效降低廢水色度、ss以及COD。通過(guò)小試試驗(yàn)表明，利用生物活性炭法處理印染廢水，能夠?qū)⑽廴緩U水處理到國(guó)家一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，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(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)也是常用的凈化污染水質(zhì)的現(xiàn)代生物技術(shù)。該技術(shù)借助生物、微生物來(lái)將污染水體內(nèi)的污染物降解成二氧化碳及水，或者將污染物轉(zhuǎn)變?yōu)椴痪哂形：π缘奈镔|(zhì)。雖然運(yùn)用生物修復(fù)技術(shù)無(wú)法將重金屬降解，但是卻可以有效降低其毒性或?qū)⒔饘俚亩拘杂行мD(zhuǎn)移。污水生物處理技術(shù)又可以進(jìn)一步細(xì)分為好氧生物修復(fù)技術(shù)和厭氧生物修復(fù)技術(shù)。

（三）生物反應(yīng)器技術(shù)

生物反應(yīng)器技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展的大方向。該項(xiàng)技術(shù)依托新型生物膜反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)裝入比表面大的載體，從而實(shí)現(xiàn)微生物在生物膜上附著的目的。促進(jìn)微生物與污染物之間有效接觸，達(dá)到強(qiáng)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(yīng)用原理，膜生物反應(yīng)器可以進(jìn)一步細(xì)分為分體式膜生物反應(yīng)器及一體式膜生物反應(yīng)器、好氧膜生物反應(yīng)器、厭氧膜生物反應(yīng)器等。伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的提升，膜生物反應(yīng)器技術(shù)也在不斷發(fā)展，應(yīng)用廣度與深度進(jìn)一步提升，大型膜生物反應(yīng)器在廢水處理工程中的應(yīng)用，更是有效地降低了處理費(fèi)用，提升了處理水平，同時(shí)也降低了工程管理難度系數(shù)。

（四）固定化微生物技術(shù)

20世紀(jì)80年代，固定化微生物技術(shù)初次引入工業(yè)廢水處理工程中，在生物降解難度大的有機(jī)廢水中也嶄露頭角。通過(guò)改造或者創(chuàng)造的方式，獲得更為高效同時(shí)特異性優(yōu)勢(shì)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(jìn)一步提升菌體的密度，以達(dá)到增強(qiáng)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(shù)可以達(dá)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(zhì)凈化中的應(yīng)用也十分廣泛。主要包括微生態(tài)制劑、生物吸附劑及微生物絮凝劑。其中微生物制劑通過(guò)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的微生物菌群、繁殖促進(jìn)劑、活化劑配制形成的活性微生物制劑，在保健領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。環(huán)境凈化微生態(tài)制劑應(yīng)用廣泛同時(shí)使用安全，沒(méi)有毒副作用，為區(qū)域環(huán)境保護(hù)提供全新手段。西方發(fā)達(dá)國(guó)家在這方面的研究工作愈發(fā)深入，借助微生態(tài)制劑原位修復(fù)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(shù)，實(shí)現(xiàn)金屬的解析回收及重復(fù)再利用。微生物絮凝劑借助生物技術(shù)，發(fā)揮微生物發(fā)酵功能，已得到具備生物分解性及安全性的新型、高效、無(wú)毒的水處理劑，此類水處理劑的生產(chǎn)成本較低，可以廣泛應(yīng)用，這些優(yōu)勢(shì)是無(wú)機(jī)絮凝劑或有機(jī)合成高分子絮凝劑不具備的。伴隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的進(jìn)一步成熟與發(fā)展，微生物水處理劑的開發(fā)以及應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊。

（六）生物瀝濾技術(shù)

借助生物法有效去除污泥中重金屬的機(jī)理是活性污泥中廣泛存在還原性硫?yàn)樯L(zhǎng)質(zhì)的細(xì)菌，在進(jìn)行金屬瀝濾的時(shí)候金屬硫化物受到鐵氧化細(xì)菌的作用還原成為金屬硫酸鹽，二價(jià)鐵被氧化成三價(jià)鐵，三價(jià)鐵同金屬硫化物反應(yīng)產(chǎn)生金屬離子及硫單質(zhì)，硫單質(zhì)被硫細(xì)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(yīng)用，但是反應(yīng)控制方法還有待于進(jìn)一步試驗(yàn)與完善。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，伴隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，水污染問(wèn)題日漸突出，人們?cè)陉P(guān)注水資源保護(hù)工作的同時(shí)也不能忽略污染水質(zhì)的凈化工作，尋求更加高效、實(shí)用、安全的水質(zhì)凈化技術(shù)?，F(xiàn)代生物技術(shù)得益于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷發(fā)展。借助細(xì)胞工程、酶工程、基因工程等一系列生物新技術(shù)，提升污水處理水平，保護(hù)水環(huán)境，貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。