浅析应用环境生物技术治理水污染改善淮河水环境的研究

赵辉

浅析应用环境生物技术治理水污染改善淮河水环境的研究

赵辉

淮河是我国最早进行水污染治理的重点河流之一，经过多年治理，淮河水质有了比较明显的改善。随着社会经济的高速发展，流域内高密度的人口分布和高强度的工农业生产带来了严重的水体污染。在“十五”和“十一五”流域水污染防治期间，采取了一系列治理措施，有效地遏制了淮河水污染的加剧。但从目前情况来看，淮河流域水污染防治形势仍然不容乐观，水环境污染问题严重威胁人类的生存环境，制约着社会经济的进一步发展。因此，有必要通过开展环境技术创新和水环境治理实用技术的研究与应用，进一步遏制和治理淮河水污染，改善水环境质量，使其更好地为流域经济发展服务。

在目前的水处理技术中，生物处理法已成为世界各国控制水污染的主要手段，尤其是环境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，主要应用于废水处理、生物修复以及微生物水处理剂等方面。环境生物技术在处理水污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显著优点，加之其技术开发所预示的广阔的市场前景，受到了各国政府、科技工作者和企业家的高度重视。随着生物技术研究的进展和人们对环境问题认识的深入，人们已越来越意识到，环境生物技术的发展，为从根本上解决水环境污染和改善水环境质量提供了无限的希望。

一、环境生物技术的内容与特点

生物技术用于污染治理已有悠久的历史，但由现代生物技术和环境工程技术相结合的环境生物技术，是20世纪80年代才诞生于欧美。环境生物技术是利用生物的生理活动有效净化污染环境以及将污染物转化为资源的人工技术系统。作为一门新型的边缘学科，主要涉及生物技术、工程学、环境学和生态学等学科，不仅包含了生物技术所有的特点，还融合了环境污染防治以及其他工程技术。近10年来，环境生物技术发展迅速，研究领域不断扩大，工程实践表明其已成为解决复杂环境污染问题的有效手段之一。

环境生物技术的特点大致有：①以生物为对象，不依赖地球上的有限资源，而是着眼于再生资源的利用；②在常温、常压下进行，过程简单，可连续化操作，并可节约能源，减少环境污染；③开辟了采用微生物和植物来降解、吸收污染的生物复原机制的新途径；④可解决常规技术和传统方法不能解决的问题；⑤可定向地按人们的需要创造新品种和其他有经济价值的生命类型。环境生物技术以其独特的功能和优越性显示出旺盛的活力，向人类展现出它在防治污染方面所具有的无限前景。

二、环境生物技术在水污染治理方面的发展

目前，环境生物技术应用于水污染治理中主要是利用微生物、植物作为环境污染控制的技术手段。环境生物技术已是水污染治理中应用最广的、最为重要的单项技术，其在水污染控制方面发挥着极为重要的作用。应用环境生物技术处理污染物时，最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质，如二氧化碳、水和氮气。利用生物方法处理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次转移，因此是一种消除污染安全而彻底的方法。

环境生物技术不仅单纯适用于环境污染治理，如今已相当广泛地应用于环境监测，尤其是以生物传感器为核心的环境生物监测技术，可在线在位迅速地提供水环境质量参数，成为水环境质量预报和报警中的重要组成部分。因此，环境生物技术如果大量地运用于淮河水污染治理中，将有效地提高水环境质量。

三、环境生物技术在水污染治理中的应用

水污染生物处理是利用微生物的生命活动过程对污水中的污染物进行转移和转化，从而使污水得到净化的处理方法。水污染生物处理技术发展迅速，好氧法、厌氧生物法以及生物发酵法已趋于成熟，因此，本文重点阐述固定化微生物等新兴技术。

1.固定化微生物技术

固定化微生物技术是生物工程领域中的一项新技术。进入20世纪80年代后，国内外开始应用这种具有独特优点的新技术来处理工业废水和分解水污染物中难生物降解的有机物质，一些具有特异性的优势菌种不断得到改造或创造，将这些高效专性菌如脱色菌、脱氮、脱磷菌假单胞菌等进行固定化后，菌体密度提高，大大提高了处理效率，尤其是对难降解有毒物质有明显优势。

2.生物强化处理技术

为了提高水污染治理的效果，而向污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。②生物—铁法，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，产生协同增效作用。

3.生物反应器技术

是环境生物技术发展的主要方向。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。

4.环境生物制剂技术

环境生物制剂包括新型微生物菌剂、生物吸附剂、微生物絮凝剂、生物催化剂、生物破乳剂、特种环境微生物菌种等用微生物强化处理的微生物菌剂及材料或通过微生物转化制备用于改善环境的产品，这是目前水污染生物处理技术最具有发展潜力的方面。

四、环境生物技术存在的问题和发展趋势

尽管环境生物技术相对安全，但在应用当中还存在一定的问题与困难，主要表现在：一是在应用过程中反应速度不如化学方法快，因而需要较大的反应器和占地面积；二是对原水水质有一定的要求，否则会妨碍微生物的生长；三是运行中有时会产生污泥膨胀和流失，剩余污泥也难处理；四是对于一些人工合成物，特别是难生化降解物质，通常的微生物尚显得无能为力；五是大规模工程微生物的应用对原生态系统会产生一定的不利影响。目前，科学家们正在努力解决这些问题并开始控制这种潜在的危险性。

随着社会经济的不断发展和人类环保意识的持续增强，环境生物技术的研究和发展显得越来越重要，为进一步改善淮河目前的水环境现状，应在充分调研的基础上和大量实践应用中不断摸索经验和总结，以生态修复为指导，与其他现代科学技术相结合，根据水污染物的特征，优先考虑利用现代生物技术，实现区域环境污水的净化；同时，利用生态学原理，充分利用地理、水文条件，在保护水资源的基础上，坚持污染修复和景观建设相结合，构建适宜的生态环境体系■

（作者单位：安徽中环环境科学研究院有限公司 233000）