探讨水污染治理中生物强化技术的应用

2021-11-30艾文静

皮革制作与环保科技 2021年14期

艾文静

（河北省廊坊市生态环境局三河市分局，河北廊坊 065200）

工业化发展在提高生产效率及社会经济水平方面起到了非常重要作用，但早期的粗放发展模式带来的污染问题也逐渐显现出来。在水污染的治理过程中，传统的化学处理技术方法容易导致二次污染，处理效率也偏低[1]。生物强化技术的出现及应用，如采用生物手段进行菌种培养及投放，并借助微生物作用来分解污水中的富营养化物质，这样可以更方便地实现水体净化效果。

1 生物强化技术概述

生物强化技术从类型上看，属于新型生物技术范畴，主要应用范围是水污染治理。具体应用原理为通过配置菌种，发挥菌种自身的特殊能力，如更强的新陈代谢功能等，将其投放到污染水源内，借助微生物及菌群对污水中的污染物进行分解处理，实现污染有机物向无污染无机物的转化，最终达到污水净化处理目的。生物强化技术在处理污水水体方面的作用主要表现在以下几方面：第一，不会产生二次污染。这一优势主要是相对于传统水污染的化学治理方式而言。在采用化学治理技术时极易引起水体的二次污染，主要是由于化学试剂中可能添加药剂成分，药剂会对未受污染的水体带来结构上的改变。第二，高效性。这主要基于生物强化技术与传统治理技术的区别，该技术相关参数更高，由此会缩短污水治理时间。生物强化技术手段不具备过于复杂的操作步骤，较为简单，是将经过制备的强化生物菌投放到待处理的污水中，并通过微生物的快速代谢及降解，完成对污水的净化过程，从而极大地降低人工作业的时间成本，可以实时治理污水水体[2]。为了对污水治理的效果进行控制，在应用生物强化技术时要配套使用自动监测技术，以进一步提高污水治理效率。第三，广泛适用性及低成本性。生物强化技术能够在高浓度及高盐污水水体中应用，并能够保持较强的活性，此外，在处理具有较大毒性的污水中，也可应用生物强化技术，不会产生污染物转移问题。从生物强化技术的应用成本优势上看，在应用微生物选育技术模式下，降低了试验次数，且可以规避微生物菌群的退化，并结合同活性污泥法的使用，可以简化污染物的降解过程，从而降低污水治理成本。

2 生物强化技术的主要组成及其来源

生物强化技术主要使用生物强化菌剂，借助菌剂作用实现对污水的治理。在生物强化菌剂的来源渠道上，主要有如下几种：一是来源于自然界。自然界中筛选菌种时，需要充分考虑各类环境因素，较为重要的是土壤及水，并进行分离筛选。在得到菌株后，应查验并测试其降解性能，确保菌株性能的稳定高效。菌株接受突变剂，然后发酵培养单一菌株。二是商业菌剂。在挑选商业菌剂时，应对干化菌剂及液体菌剂的特定降解功能进行确认，确保在高浓度污染物的消除上，自养菌、异养菌及兼性菌能够发挥自身的作用。商业菌剂的使用能够缩短微生物培养时间，同时在微生物浓度指标上得到提高。三是基因工程菌。基因工程菌需要特定基因，要获取多质粒新菌种，对微生物及病毒质粒重新组合至关重要[3]。一种微生物可以对水体中多个污染物进行降解，兼而发挥抗重金属性能。也可使用两种及两种以上微生物，在细胞融合技术支持下，将其置于恒化器内进行培养，从而可以提高新菌种的生长速度。

3 水污染治理中生物强化技术的应用要点

3.1 生物强化技术的常规利用模式

当微生物具备较强的新陈代谢能力时，生物强化技术的水污染治理作用才能得到完好发挥。在获取微生物时，应围绕新陈代谢这一指标，采用诱变微生物及筛选微生物的方式复制新陈代谢功能强的微生物，然后在污染水体中投放，借助微生物快速对污水中的污染成分进行降解。在该模式的具体应用上，除了在污水中投放高效降解微生物之外，还可同时投入碳源，此时在水中会有微生物处于依附状态或游离状态，从而实现对污水中污染物的同步分解。

3.2 生物强化技术的共代谢模式

微生物在快速降解污染物的同时，因污染物污染程度高，污染成分有可能无法实现全部降解。此时，如污水中存在底物，可将部分微生物添加至所需治理的水中，借助微生物的作用改变污水中污染物的结构。这一模式称为共代谢模式或共协同模式。例如，在待处理的污水中添加共代谢物质，可以降解氨、酚、二氯苯、乙烷等物质。当污染物完成降解后，在微生物的作用下还可以产生氧化酶，而氧化酶能够促进污染物结构的转变，达到对污染物的降解效果[4]。

3.3 生物强化技术的固定化应用模式

生物强化技术在污水治理中的应用，如采取固定化生物强化模式，其效果较为理想。在固定化生物强化手段的构成上，交联法、包埋法及吸附法是最常见的方式。其中，交联法主要是指应用关联，通过微生物细胞与固定化载体之间发生联系，形成治污体系，来固化微生物。包埋法需要发挥凝胶作用原理，在污水载体中引进微生物，确保微生物的高活性。吸附法在离子结合作用及物理吸附手段支撑下，选择能够具备吸附属性的污水载体，在其中固定投放微生物，让微生物能够吸附在载体表层，提供最佳的微生物繁殖环境。需要注意的是，在采用生物强化技术固定化应用模式时，需要确保菌种能够处于极高的活性状态，为此，一方面要强化微生物的抗毒性及依附性，降低微生物脱落几率，另一方面还要避免菌种大范围流失或死亡。在污水治理过程中，要合理控制菌种类型及搭配比例，对菌种的降解作用进行效果观测，并延长其降解及存留时间。

3.4 生物强化技术的基因转移应用模式

生物强化技术在不同污染程度的污水范围区间中应用模式不完全相同。在对污染物进行初步筛选后，确定具备特定代谢基因的微生物，然后将其与具备较强代谢功能的微生物进行结合，在微生物中通过生物强化技术进行融合，从而提高微生物基因转移交换的速率，加快微生物降解功能及速率。在污水处理难度及范围同步增大的背景下，通过基因转移作用对污水进行降解及稀释已经成为当下污水处理实践的重点关注内容。在该模式的具体应用上，应对污水区域的各类参数进行分析，然后界定出微生物基因转移功能的适用区间，这样才能有针对性地展开污水治理工作，提高污水治理效果。

4 水污染治理中生物强化技术应用的注意事项

4.1 恰当使用EM菌

污染水体中如存在大量污泥，在对其进行处理时，通过采用有效微生物菌群（EM菌），然后在其中增加渗透液，并处理生物膜，可以得出确定的实验结论。加入EM菌剂后，生物强化技术的效果更为明显，治污系统的启动速度更快，可以将系统响应的时间压缩到15 d。此外，采用EM菌，还能够对污染水体的污泥性能进行改善，在调控污泥性能的过程中，可以借助生物强化技术对照组及实验组的相关数据，验证污泥浓度（MLVSS）数值，从而实现污泥沉降性能的大幅提升。为此，在具体采用生物强化技术时，应对EM菌的性能参数及表现进行观察，以确保污染水体能够得到有效治理。

4.2 把控菌种的投放方式及投放量

在菌种的投放上，尽管相应的操作方式较为简单，但还是较易因人为因素导致菌种及微生物的作用发挥受限[5]。为此，应根据水污染的比例及范围，确定是否采用菌种直接投放或共代谢物质模式，考虑到微生物投放后的流失比率，确定菌种投放方式，尽量提高菌种的存活率。而在菌种投放量数值的控制上，如污染较大的区域，应大量投放菌种，但考虑到菌种具备的活动参数不尽相同，且菌种不具备统一的稳定性表现，所以应结合生物强化技术的具体类型及水污染程度大小等因素确定需要投放的菌种数量。