水污染治理中生物强化技术的应用

李宗硕 李宗范

1.新疆新能源集团环境发展有限公司2.甘肃省古浪县黑松驿初级中学

水污染治理中生物强化技术的应用

李宗硕1李宗范2

1.新疆新能源集团环境发展有限公司2.甘肃省古浪县黑松驿初级中学

本文首先从含义和应用优点两个方面，概述生物强化技术；接着介绍实现生物强化技术的途径，也就是生物强化工艺有哪些，并说明其具体的应用方法和应用优劣；最后指出影响生物强化技术在水污染治理中的应用效率的因素。

水污染；治理；生物强化技术；应用

1 引言

我国工业，特别是化学合成工业在快速发展的同时，产生了更多更难降解的污染物，并将这些污染物排入水中，严重破坏了生态环境，并污染了周边地区的正常用水。由于这些污染物的成分更加复杂、浓度更高、量更大，传统的生物处理系统或者生物菌剂已经不能够适应水污染处理的需求，必须要借助于新型生物技术和降解方法。生物强化技术不同于传统生物处理技术，它具有更好的污染物处理效率，还能够改善污泥的性能，并增强生物处理系统运行的稳定性，因此在水污染治理工作中得到了日益广泛的应用。

2 生物强化技术概述

2.1 含义

生物强化技术也被称作生物增强技术，或者投菌法，它是一种预处理技术，出现于20世纪90年代中期，80年代后被广泛应用于污水处理中。

指的是利用一定的渠道，将某些具有特定功能的微生物引到传统生物处理系统中，使微生物的浓度升高，当微生物的浓度达到一定程度后时，其分解作用能够得到充分得发挥，以降解某些难以降解的有机物。

当期被应用于水污染治理中时，指的就是：把特殊菌种投入被污染的水中，升高自然菌群的浓度、增强自然菌群的生物力量后，借助其强大的新陈代谢能力分解和吸收水里的污染物，达到清洁水污染，净化水质的目的。

2.2 优点

（1）成本低，具有经济优势：使用的微生物选育技术，不仅能够有效防止菌群的退化，还无需进行反复的试验和菌群投加，大大降低了水污染的治理成本；如果再结合传统活性污泥法，还能够进一步简化污染物降解的过程，降低治理成本。

（2）适用范围更广，处理效率更高：生物强化技术保证了微生物在高浓度或者高盐等恶劣的污水中，也能够维持较大的活性，可以被应用于处理污染物浓度高、毒性大的污水；利用微生物降解水中的污染物，整个处理过程不会发生污染物转移，也就不会对水源造成二次污染，同时，生物强化技术应用时的启动周期短，并且该系统模式的参数要达到传统模式的几倍，处理时间消耗的时间更少，处理效率更高。

3 生物强化技术的应用工艺

3.1 直接作用

通过对微生物进行筛选、驯化、诱变、基因重组等一系列手段获取具有较强新陈代谢能力的微生物，对这部分微生物进行一定数量的复制，并将其投入受污染的水中，利用这部分微生物去分解污染物。

这是最普遍的一种做法，工作人员将得到的以目标物为唯一碳源，和能源的高效降解微生物直接投入水中，这些微生物以游离或者依附的状态存在于水中，降解污染物。

3.2 共代谢作用

有些污染物不能被微生物完全降解，但是在水中有其他底物的情况下，可以在水中加入微生物，借助微生物改变这些污染物的化学结构，比如微生物协同、二级基质共同氧化、休眠细胞降解等，从而将水里的有害物质降解，达到处理水污染的目的。

工作人员向水中投放微生物共代谢基质类物，以及一些辅助营养物质，这些微生物会降解一些原始底物，比如酚、氨、甲烷、乙烷、二氯苯及氧乙酸等，以获得自身生长所需要的能量。微生物降解后还能够产生氧化酶，从而改变水中目标污染物的结构，以完成对污染物的降解。

3.3 基因水平转移作用

对微生物进行筛选，找到具有较强代谢功能，和具有特定代谢基因的微生物，并将生物强化技术引入这些微生物中，加速微生物构建与自然基因进行交换和代谢途径的速度，增强微生物降解污染物的能力，提高降解效率。

3.4 固定化生物强化

主要分为三种，包埋法、交联法和吸附法，第一种指的是借助凝胶作用，把微生物包埋入载体材料的内部。这种方法操作较简单，且对微生物细胞活性的影响不大，是一种较广泛的使用方法；第二种指的是利用交联反应，实现微生物细胞和固定化载体之间的互联，并形成较密集的网状结构，以对微生物进行固定化；第三种指的则是借助离子结合或者物理吸附的方法，把微生物固定到那些具有吸附特性的载体的表面或者内部，为微生物的成长繁殖提供场所和营养物质。

增强微生物对载体的依附性，以及自身的抗毒性，避免微生物轻易脱落，并保证菌种的活性，以此提高菌种的存活度，也就不容易流失。菌种的数量不断增加，并逐渐成为污水中的主要菌种，不仅降低了其被水中原生动物捕食干净的几率，还延长了其在水中的存留时间和降解时间，提高水污染处理效率。

4 影响应用效果的因素

4.1 菌种的投放量

在一定的范围内，投放的菌种量越大，水污染治理的效率越高，但由于菌种，特别是高活性菌种的稳定和活性都不好测定，因此需要结合水污染的程度、污染物的实际含量，以及生物强化技术的应用阶段来判断菌种的投放量。

4.2 菌种的投放方式

如果使用直接投放高效降解菌或者共代谢物质的方式，虽然操作简单，但是容易出现微生物被水中其他原生动物或者微生物吞噬，微生物流失等现象，水污染处理效果不是很理想。如果使用固定化技术则能够很好地解决前种方法中存在的弊端，避免菌体流失，提高菌体的存活时间和处理效率。

4.3 营养物质的多少

微生物的成长离不开营养物质，向水中投放微生物时，除了要保证微生物的碳源，还要为微生物的生长提供磷、氮等微量元素，并及时调整污水中的营养物质的比例，为微生物成长提供更有力的环境。

5 结语

了解生物强化技术的内容和优势，把握其应用工艺和应用方法，掌握影响其应用效果的因素，改善应用工艺，提高应用措施，以更好地治理水污染，保护生态环境和人们的用水安全。

[1]金宁通.浅析生物强化技术及其在水污染治理中的应用[J].《经济管理:全文版》,2016(7):146.

[2]王菁.生物强化技术在废水治理中的应用研究[J].《价值工程》,2016(6):213～215.

[3]姜阅,孙石,邹平等.生物法污染治理的生物强化技术研究进展[J].《环境科学导刊》,2015,34(2):1～10.