关于生物工程技术与水污染控制的思考

戴燕宁

（沈阳汇凌门窗有限公司技术部，辽宁 沈阳 110172）

随着人们生活水平的日益提高，相应产生越来越多的废气、废水等对城市生活环境有不良影响的污染物质。一些发达国家于20世纪50年代开始治理环境，经过近20年的治理，已见成效。我国于20世纪60年代末开始认识到环境污染的危害，首先在一些大城市如上海、北京、天津等地开始不同程度地处理废气、废水，继而也广泛地开展了环境保护、环境污染的治理工作。实践证明，生物工程技术在治理废气、废水和保护环境等方面发挥的作用越来越大。

生物工程技术，是利用生物体系和工程学原理，在工业化生产新的生物类型所组成的科学。在治理环境污染的处理中以其独有的特点发挥着至关重要的作用。其作用主要包括：利用生物固氮避免化肥污染；利用生物防治取代化学农药；培育有利于环境的生物新品种；环境污染的生物净化；废弃物的生物综合利用；环境污染的生物监测。

1 利用生物工程技术处理固体废物的方法

1.1 堆肥法

堆肥法是指在控制条件下，利用微生物的生化作用，将废弃物中的有机物质分解、腐熟并转化成稳定腐殖土的微生物过程，不同于有机废物的自然腐化与腐烂。堆肥法的微生物作用原理主要包括：发热阶段（主发酵前期，1～3 d）；高温阶段（主发酵、一次发酵，3～8 d）；降温和腐熟保肥阶段（后发酵、二次发酵，需时20～30 d）。

1.2 填埋法

填埋法是废弃物的中间处理及最终处置方法。根据美国土木工程学会的定义：“垃圾卫生填埋是指一种不产生公害，或对公众健康及安全不产生危害的废弃物处置方法。该法使用工程原理将废弃物局限在最小的区域内，每日废弃物倾倒处理完毕后加覆土壤”。

与有机垃圾堆肥生物处理不同的是，垃圾卫生填埋法是一种自然生物处理法。它是在自然条件下构建特殊的人工生态系统，利用土壤微生物将固体废物中有机物质分解，使其体积减小而渐趋稳定的过程。填埋场的种类主要有：反应式填埋场；残余式填埋场；惰性材料填埋场；地下填埋场。

2 利用生物工程技术处理废气的生物处理法

废气的生物处理法主要是指利用微生物吸附分解有机物能力降解恶臭物质与有机废物的方法。主要分生物过滤法和活性污泥法两种。生物过滤按滤料及过滤方式不同又分为生物滤池法和生物滴滤池法；活性污泥法则按气液接触方式不同又可分为生物暴气法和生物洗涤法。生物过滤法的特点是微生物处于固着态，实际上属于生物膜法。活性污泥法与废水处理的活性污泥类似，微生物处于悬浮态。废气生物处理具有处理彻底、成本低等特点。

3 利用生物工程技术处理水污染的方法

3.1 废水处理的主要任务

废水处理的主要任务是去除废水中的悬浮固体和BOD，一般分为三级处理。一级处理，又称物理处理，主要去除水中悬浮状态的固体污染物质，经过一级处理后的城市废水BOD仅能去除30%。二级处理，又称生化处理，一级处理是二级处理的预处理，二极处理能大幅度地去除水中呈胶体和溶解状态的有机污染物，BOD处理可达90%以上，BOD降低至20～30 mg/L，污水处理量达到国家规定的排放标准。三级处理，又称深度处理，其目的在于进一步去除二级处理未能去除的污染物质，其中包括微生物未能降解的有机物和磷、氮等。

3.2 污水处理中的生物处理技术

污水处理，就是采用各种生物工程技术和手段，将污水中所含有的各种污染物质分离、去除，或将其转化为无害物质，使污水得以净化。

现代的生物工程处理污水技术，按其工作原理可分为物理处理法、化学处理法和物理化学处理法。

3.2.1 物理处理法

借助于物理作用，分离和去除污水中非溶解的悬浮固体（包括油膜、油品）的污水处理法。这种处理法，设备简单、操作方便、分离效果良好，使用广泛。

根据物理作用的不同，物理处理法可分为筛滤截留法、重力分离法和离心分离法。

（1）筛滤截留法。使污水流过留有孔眼或孔隙的装置。污水中的固体污染物被装置截留，污水得到某种程度的净化。使用的装置有格栅和筛网。

（2）重力分离法。污水中的固体污染物在其本身重力的作用下与水分离的过程。使污水静置或以缓速流动，污水中比重大于1的固体污染物即下沉，而小于1的固体污染物则上浮，沉淀与上浮是污水处理使用最广泛的处理单元。沉淀设备有沉砂池、沉淀池、污泥浓缩池。上浮设备为除油池，各种设备都有多种多样的构造形式。

（3）离心分离法。使注有污水的容器高速旋转，形成离心力场。固体颗粒在离心力的作用下被甩向外侧，污水则留在内侧，各自通过不同的出口排出，使固体颗粒从污水中分离出来。

3.2.2 化学处理法

通过化学反应改变污水中污染物的化学形态或物理形态，消除其毒性，或使其从溶解、胶体或悬浮状态转变为沉淀物或漂浮物，或从固体形态转变为气态，而从污水中去除，使污水得到净化的污水处理法。

属于污水化学处理法的有：中和、化学沉淀、氧化还原、电解等。化学处理法主要用于工业废水的处理。

（1）中和。酸和碱相互反应生成盐和水的过程称为中和。中和法用以处理酸性废水和碱性废水，还可以调节被处理污水的pH值，使其形成中性。

（2）化学沉淀。向污水中投放某些化学药剂，使污水中的污染物发生直接的化学反应，形成难溶的固体生成物（沉淀物），然后通过固液分离，使污水得到净化。工业废水中的重金属离子（如汞、镉、铅、锌、铬、铜等）均可以通过化学沉淀法去除。

（3）氧化还原。通过药剂与污水中污染物的氧化还原反应，将污水中有毒害的污染物转化为无毒或微毒物质的方法称为氧化原还法。在污水处理中常用的氧化剂有：空气、臭氧、氯气（Cl2）、高锰酸钾（KMnO4）等，作为还原剂的是硫酸亚铁、亚硫酸盐等。

（4）电解。电解质溶液在直流电流作用下，在两电极上分别产生氧化反应和还原反应。

3.2.3 物理化学处理法

运用物理和化学的综合作用，使污水得到净化的污水处理技术。属于物理化学处理法的处理技术有：混凝、气浮、吸附、离子交换、电渗析、反渗透、超滤等。

4 结束语

由于我国环境保护工作起步较晚，同时过去环保工作大都着重在硬件工程设备建立，对环保技术的要求较少注意。但是随着环保法规日愈严格，未来环保管制标准将大幅提高，因此惟有进一步提升环保技术，才能根本解决面临的环保问题。

目前，我国的环境生物技术处于起步阶段，该技术的进一步开发需要得到社会同行及主管部门的广泛支持，大力开展生物工程技术研究并发挥其作用，将推进生物技术在环境保护中的应用，并将通过生物高技术的发展带动整个环保科技的发展，这对解决我国目前和未来面临的严峻的环境保护问题并为环保市场提供高品质的环境保护技术发挥更大的作用。

1 吴婉娥.废水生物处理技术［M］.北京：化学工业出版社，2003.

2 郭银松.水净化微生物学［M］.武汉：武汉水利电力大学出版社，2000.