城市水污染控制的应用

梁 洁

（河北省石家庄市水利水电工程处，石家庄 050031）

城市水污染控制的应用

梁 洁

（河北省石家庄市水利水电工程处，石家庄 050031）

当今的水处理技术中，生物处理法已成为城市水污染控制的主要方法，尤其是现代生物技术将成为水污染控制领域重点开发和应用的技术手段，包括固定化微生物技术、生物强化处理技术、生物修复技术、微生物水处理。现代生物技术在水污染控制领域已显示出独特的魅力和应用前景。

现代生物技术；废水生物处理；生物修复；水处理剂

随着工业的高速发展，水环境污染问题越来越严重地威胁着人类的生存环境，制约着社会和经济的进一步发展。因此，水污染控制成为全世界共同关注的问题。目前的水处理技术中，生物处理法已成为世界各国城市控制水污染的主要手段，并将成为水污染控制领域重点开发和应用的技术手段，应用于废水处理、生物修复及微生物水处理剂等方面。

1 生物技术的特点

生物技术是以现代生命科学为基础，结合其他基础科学、采用先进、科学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。

生物技术的主要内容有：基因工程、细胞工程、酶工程（也有称作蛋白质工程）和发酵工程。所以，也有人将生物技术称作生物工程。

随着生物技术的发展，现代生物技术在以上4大基础工程上稳步发展，最明显的特点是由以前的研究型向现在的应用型发展。比如，以前是通过生物技术的手段去研究染色体上某位点基因的功能，而现在，则是在以前的基础上对这个基因进行改良或者创造新的基因来完善或加强生物的某些功能。总之，它具有进步性的特点。

1.1 更加注重实际应用

实际生产决定研究方向，更多的人把精力放在了优良技术的创造上。

1.2 操作先进化

以往的生物技术往往以酶工程和发酵工程为代表，获得的都是一些蛋白或者微生物产物，如青霉素。但是现在更加注重基因工程和细胞工程，从微观去创新。

1.3 理论基础的多样化

现在学生物技术，不是掌握微生物学、动物学就可以了，还要有更多的如生化、分子生物学的基础才行。

2 现代生物技术在废水处理中的应用

废水生物处理是利用微生物的生命活动过程对废水中的污染物进行转移和转化，从而使废水得到净化的处理方法。废水生物处理技术发展迅速，好氧法、厌氧生物法及生物发酵法已趋于成熟。

2.1 固定化微生物技术

污水中的有毒物质包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用，从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质，使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一，固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶，是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合，将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器，用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定，即催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等，此方面国内外成功的例子很多。近几年我国在应用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)方面取得较大进展，对于含100mg/L废水，降解率和酶活性保存率均在90%以上；利用固定化酵母细胞降解含酚的废水也已实际应用于废水处理。

2.2 生物强化处理技术

为了提高废水处理的效果，向废水中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种，以去除某一种或某一类有害物质。主要强化方法有：①高浓度活性污泥法，以高污泥浓度和长泥龄来促进对难分解物质的处理，加快反应速度。日本用该法处理难分解的聚乙烯醇和粪便污水取得显著效果。②生物—铁法，是在普通活性污泥中加入无机盐，多用铁盐(氢氧化铁或氧化铁粉)，形成生物铁絮凝体活性污泥，具有高浓度活性污泥法的特点，主要用来提高除磷效果。③生物—活性炭法，综合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力，使二者产生协同增效作用。在该系统中，每g活性炭去除1～3gCOD，分解废水毒性能力明显增强，同时提高脱氮水平。

2.3 生物反应器技术

生物反应器技术，是现代生物技术发展的一个主要方向。现代化的新型生物膜反应器，其共同特点是反应器内装有比表面大的载体，有利于微生物附着生长形成生物膜，供气或供给的其他反应条件优越，污染物具有充分的时间与微生物接触，有利于增强微生物的分解代谢能力。目前，2000m3的反应器已经问世。虽然其处理能力较低，造价较高，但其管理方便，运行费用低，所以欧美地区约有 7%的污水处理厂采用该技术。

3 生物修复技术

生物修复技术是利用生物，特别是微生物将土壤、地下水或海洋中污染物现场降解为CO2和H2O或转化为无害物质的工程技术系统。这项技术正被用于清除地下水、废水中的污染物。金属虽然不能被生物降解，但微生物可将其转移或降低其毒性。为了加快去除污染物的进程，常常采用许多强化措施，使自然生态系统维持原状的前提下，使受污染的环境得以修复。研究表明 ，生物修复与传统的物化法相比具有以下优点：①经济，仅为物化法30%～50%；②对环境影响小，不产生二次污染，遗留问题少；③最大限度地降低污染物的浓度；④修复时间较短，就地修复，操作方便。

生物修复中主要涉及两大问题，即有效性和安全性评价。为提高有效性今后将应用分子微生物学分离、鉴别、制造更高效降解和聚集有害有毒化合物的微生物。为提高生物修复的安全性评价水平，需发展鉴定微生物的分子生物技术，以确定微生物在环境中的去留。

4 微生物水处理剂

微生物水处理剂主要集中在以下几个方面：①微生态制剂。它是一种由优势互补的微生物菌群、繁殖促进剂和活化剂配制而成的活性微生物制剂，已经在保健领域发挥重要作用。用于环境净化的微生态制剂由于其应用范围广、使用安全、无副作用，为区域环境保护提供了新的重要手段。欧美近年来加快了这方面的研究开发，已有采用微生态制剂原位修复水体的成功实例。②生物吸附剂。它是废水生物处理的一个新的发展方向，主要有两大类：一类是高比表面积和高吸附率的生物体吸附水中的污染物；另一类是集生物吸附和生物降解能力为一体净化废水中的污染物的生物吸附剂。目前生物吸附剂的固定化技术使生物与离子交换树脂一样能解吸回收金属和重复利用。③微生物絮凝剂。它是利用生物技术，通过微生物发酵，抽提精制而得到的一种具有生物分解性和安全性的新型、高效、无毒、廉价的水处理剂，这些是无机或有机合成高分子絮凝剂所不具备的。其特点是降解性能好，成本低，无二次污染等。目前，已筛选出19种具有絮凝能力的微生物，其中霉菌8种，细菌5种，放线菌5种，酵母菌1种。随着生物技术的发展，微生物水处理剂的开发与应用将会具有良好的前景。

现代生物技术在水污染控制领域已显示出独特的魅力和应用前景。今后应从4个方面进行深入研究：①分离、筛选和培养高效降解菌，利用微生物共代谢作用、多菌种协同作用降解难降解污染物；②构建高效反应器，优化运行条件，探索新技术新方法；③开发高效、无毒、廉价、可大批量生产的微生物水处理剂；④着力实践和推广生物修复示范工程，为生态环境建设提供有力的技术支持。

［1］李亚一.生物技术［M］.北京：中国科学技术出版社，1994.

［2］王凯军.发达国家环境生物技术研究规划简介［J］.给水排水.1996，22（9）：7－9.

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［4］王增长，牛志卿.利用生物工程治理印染废水及回用中试研究［J］.中国环境科学，1996（16）.

X703

A

1672-9900（2010）S0-0109-02

2010-09-27

梁洁（1977－）， 女（汉族），河北鹿泉人，工程师，主要从事水利工程工作，（Tel）13831147900。