生物技术在环保工程中的运用

2020-03-02余阿梅

绿色环保建材 2020年10期

张宁余阿梅

1.重庆一可环保工程有限公司；2.重庆资源与环境交易中心

1 前言

随着经济的不断发展，环境恶化问题也越来越严重，在如今，追求可持续发展和环保工作的经济模式已经成为社会发展的主要研究内容与方向，而且国家也加强了对这方面管理的力度，并大面积开展环保工程，对于环保工程来说，其主要的内容就是对生态环境进行保护与治理，而在工程开展的过程中采用生物技术，不仅可以实现环境保护的目的，也不会造成二次污染，符合我国可持续发展的观念。

2 生物技术的相关概述

对于生物技术而言，其主要指的就是利用生物或生物的成分，并对其进行合理的利用与改造的一种技术，生物技术是基于DNA分子技术所发展起来的，其中主要包括细胞工程、微生物工程以及基因工程等。结合实际情况进行分析，生物技术的发展与运用时间仍然比较短，所以生物技术属于一种新兴的学科。目前，由于人们的环保理念越来越强烈，也进一步拓展了生物技术的应用范围，具体来说生物技术在医学、工业、农业以及畜牧业等方面都有非常广泛地运用，从而有效地保护了生态环境[1]。而在环保工程中运用生物技术，主要的原理就是利用酶促反应实现处理污染物的目的，在没促反应中，最为主要的就是活性蛋白质，将活性蛋白质作为反应酶，其在常温下就可以发挥作用，从而简化生物工程的处理过程。比如在对废弃物进行处理时采用生物技术，改变物质的内部结构，从而达到降解垃圾物质的目的，减少对生态环境的破坏与影响，也能够有效地避免二次污染[2]。

3 环保工程中应用生物技术的重要意义

3.1 实现能源的循环利用，实现环境保护的目的

国家与社会的发展都离不开能源的支持，对于我国来说，我国属于能源消耗大国，如果缺乏足够的能源供应，则会阻碍到整个社会的发展，尤其是对于石油与煤炭资源这种不可再生资源来说，在对其进行开采与利用的过程中，很有可能会对环境造成污染。而且我国的能源分布也比较分散，各个地区的能源分布情况不均匀表现为西多东少的局面，而在人口分布方面，则呈现为东多西少的局面，这样一来也就增加了能源有效利用的问题。随着生物技术的广泛推广与应用，也进一步改善了这一局面，利用生物燃料可以充分地满足人们日常生活中的一部分需要，比如生物柴油、沼泽发电等技术。利用这些技术可以有效地节省能源的消耗，为社会的可持续发展提供充足的能源支持，促进国家的健康发展[3]。

3.2 节省资源的消耗

利用生物技术处理处理污染物所生成的产物，除了少部分不可以进行降解的物质，大多数都属于对环境无公害的物质，比如水、烃类以及无机盐等。同时在生物技术的作用下，也可以将废弃物中的部分组成元素转化成为人们日常生活中可以实际利用的物质，这样一来就可以实现资源的循环利用，真正地做到物尽其用，有效地减少与降低能源的消耗。除此之外，生物技术也可以将人们日常所需要的消耗物，从自然界获取的方式改变成为人工养殖或种植的方式[4]，比如，培育速生植物、高产农作物等，而且在生物技术的运用下，也可以促进农业、畜牧业的发展，以此最大限度地满足人们对物质的需求，降低对天然资源的消耗。

3.3 减少白色污染

塑料袋是人们日常生活中经常使用的一个工具，而每天丢弃的塑料袋数量更是数不胜数，但是更多的人却不了解废弃塑料袋的处理时间，人们生产垃圾的速度远大于处理塑料袋的速度，在这样的情况下就会对生态环境造成严重的污染，而且也会对人们的日常生活造成影响。对于废弃塑料袋来说，不仅会引发水污染，而且也会对农作物造成非常大的恶性影响，使整个生态系统无法进行健康循环，所以必须要重视白色污染，加强对白色污染的治理，经过相关的实验研究结果表明，采用生物技术可以对塑料袋进行充分地将解，其主要原理就是利用微生物对废弃塑料袋进行改造，制作与塑料袋相应地降解菌，并将克隆降解基因进行分离，在特定的条件下，将克隆降解物质微生物内，使其快速对塑料袋进行降解[5]。

3.4 减少重金属毒性，降低土地污染

重金属毒性是对土壤造成污染的元凶，因此为了能够解决好这一污染，达到改善土壤的目的，应重点降低重金属的毒性。采用植物修复技术可以有效地降低重金属毒性，在这一过程中主要就是利用植物具有的某些化学元素使其吸收重金属所产生的毒性[6]，这样一来就可以达到净化土壤的目的，同时植物修复技术不仅过程简单，而且成本也比较低廉，最重要的是植物修复技术不会对环境造成恶劣的影响。一般情况下，植物修复技术主要包括4种类型，分别为植物提取、植物稳定、根系过滤以及植物挥发。植物提取指的就是将土壤中含有的重金属污染物进行吸取，而后再进行集中化的处理，从而达到减少重金属毒性的目的；植物稳定指的就是降低重金属活性，避免重金属移动或者扩散到空气内；根据过滤就是利用水生植物具有的吸附能力，将水体中含有的重金属进行过滤与沉淀，从而达到减轻水污染的目的；植物挥发指的就是将重金属转化为气态物质，而后发挥到大气中，这样也可以实现改善土壤的目的。

4 生物技术在环保工程中的实际应用

4.1 生物技术应用于固体垃圾治理

在固体垃圾处理工程中应用生物技术，主要包括两个方面，分别为好氧堆肥法和厌氧发酵法两种。一方面，对于好氧堆肥法来说，具体指的就是利用有氧的自然环境中所含有的微生物，将固体垃圾中含有的有机物进行分解，使其腐烂变质，最终将其制成为农业生产所需的肥料。在实际操作时，将一定比例的填充料与有机物进行混合，并将其放置于适宜的生长环境内，而后让其自行腐烂，采用这种方法，可以有效地降低固体垃圾的存放量与堆放量。另一方面，对于厌氧发酵法来说，具体指的就是使微生物在缺氧的环境下，对固体垃圾进行降解，使其可以生成为对环境不造成污染的气体，比如二氧化碳等，而后对这些气体进行有效、合理的运用，这样不仅可以达到能源回收的目的，也可以有效地保护环境，解决环境污染问题，从而进一步提高环保工程的经济效益。

4.2 生物技术应用于水污染治理

将生物技术应用于水污染治理中，主要分为三个方面，分别为生物膜法、生物与生态修复法以及活性污泥法。

首先，生物膜法具体指的就是利用固体表面原有的微生物，而后对有机污水进行处理的一种方法。生物膜由密度高的厌氧菌、好氧菌以及真菌等微生物共同组成的一种生态系统，以一种固体介质的形态，发挥载体与媒介的作用，实现污水处理目的。再利用生物膜法对污水进行治理时，主要的原则就是，当生物膜的表面与液体中的有机物进行接触时，生物膜表面具有的微生物就可以将有机物进行分解，将其转换成为气体，而后再对气体进行再次分解，使气体可以转化成为有益气体或者是其他有利用价值的物质[7]。同时，因为水的作用，也可以使生物膜得到不断地更新，在这种情况下就可以利用生物膜，对污水进行持续化的处理。对于生物膜法来说，其主要的优点就是适应能力强，而且其自身也会随着水质、水文以及水量的变化而发生变化，具有非常强的消化能力与处理能力，而且生物膜法的运用不需要特别高的动力支持，成本低廉，经济效益良好，也正是因为如此，该技术被广泛地应用于污水处理工程中[8]。

其次是生物及生态的修复，具体指的就是利用植物和微生物等生物具有的自然规律与生长特性，将污水中含有的污染物进行分解、转移与转化，而后创造出更加利于自身生长的水域环境，这样就能够实现净化水体、水质的效果，使整个水域的生态系统都可以得到恢复。在生物及生态修复法中，根据法的芦苇床系统具有的处理效果最佳，而且其还具有成本低廉、实用性强等优势，具体的处理方法包括植物系统处理法、沼泽塘法等。对于生物及生态修复法来说，其主要的优势就是处理效果好、成本低廉、原材料来源广泛以及消耗性小等，从而该技术被广泛地应用于污水治理工程中。

最后是活性污泥法，活性污泥法指的就是利用在水体表面悬浮的微生物絮体，采用好氧生物的处理方法，对有机废水进行处理，活性污泥具体指的就是好氧性微生物以及好氧性生物代谢与吸附的有机物和无机物所形成的微生物絮体，颜色表现为黄褐色。现如今，活性污泥法已经成为城市污水处理中最常用的工艺与方法之一，利用微生物中含有的细菌与真菌，对可溶性微生物进行降解，从而实现污水处理的目的，而且也能够达到脱氮除磷的效果，正是因为如此，该方法在污水处理中得到了广泛地应用。但是需要注意的是，在使用活性污泥法对污水进行处理时，不仅要确保活性污泥量的充足性，而且需要采用有效地措施，防止污泥出现膨胀的情况。

4.3 生物技术应用于废气污染治理

利用生物技术处理废气污染时，主要所采用的方法就是生物膜处理法，该方法的具体原理就是利用多孔疏松材料比表面积大这一特点，利用这一材料，将微生物固定在洞孔的表面，而后使用特定的输送设备，将对污染的气体，按照规定的流速，输送到材料上，这样一来就能够将气体分子进行氧化，从而达到废气污染治理的效果。同时，也可以采用生物过滤法对废气污染进行治理，生物过滤法指的就是将有害的气体进行收集，而后使用长满微生物的固体进行吸收，并利用微生物对气体进行分解，从而达到净化废气的目的。一般情况下，在环保工程中应用的生物过滤法包括活性炭、干树皮等，对于微生物来说，随着环境条件的变化，也会影响到其生长与繁殖的效果，所以在采用生物过滤法时，必须要时刻关注工程的变化情况，考虑微生物的适应期[9]。

4.4 生物监测技术

生物监测技术指的就是利用生物个体、生物种群或生物群落对环境的污染情况和变化情况所产生的反应进行定点、定期的分析与预测，以此体现出环境污染的具体情况，对于生物监测技术来说其具有直观性、连续性、保护性以及灵敏性等多个优点，现如今生物监测技术已经被广泛地应用于水体监测、大气监测以及土壤监测等多个方面，相比于化学监测和物理监测法，生物监测技术不会对生态环境造成影响与破坏，而且生物监测技术的成本也比较低，不会造成资源浪费的情况[10]，通常情况下常用的生物监测技术，包括粪便污染致菌监测水质、藻类生长对水质的酶性进行监测，以及利用发光细菌对环境中存在的毒物进行监测等。

4.5 生物能源技术

生物能源技术具体指的就是利用淀粉质的生物，比如作物秸秆等，将其作为生产原料，利用其代替石油等油料，从而达到节约能源的目的。对于生物能源技术而言，艺术是在生物质本身存在的基础上实现的，而生物质则属于太阳能的一种，具体来说生物质的种类非常多，其中植物类包括农作物、杂草、木材以及藻类等，而非植物类则包括动物的尸体、动物的粪便、垃圾中含有的有机成分以及废水中含有的有机成分等。应用生物能源技术，不仅可以达到降低环境污染的目的，也可以减少对石油、煤等资源的依赖性，有利于农业的进一步发展。

4.6 生物制浆与漂白技术

在造纸业中表白与制浆技术，都会对环境造成严重的污染，而有效地处理木质素则是造纸业中提高纤维素利用效率的最大障碍，而将生物漂白技术应用到造纸业中，可以利用木聚糖酶对纸浆进行预票白处理，这种技术不仅污染，而且处理效率也非常高，相信在不久的将来，生物漂白技术和生物制浆技术将被广泛地应用于造纸业中，帮助造纸业摆脱环境污染。

4.7 绿色植被混凝土技术

绿色植被混凝土属于一种生态性的混凝土材料，具体指的就是在无沙大孔混凝土的基础上，设计环保型绿色植被混凝土骨架结构。对于该技术来说，必须要满足孔隙率的适宜性、充填材料的适宜性、表层客土的适宜性以及改善孔隙内环境，这四个条件才可以确保植被健康生长。采用该技术，不仅可以满足防洪挡土的要求，确保建筑工程的基础功能能够得到实现，同时也具有一定的生态景观性，从而实现绿化的目的。