水污染治理中生物强化技术的应用研究

彭修辉

（山东博鲁环保科技有限公司，济南 250101）

在众多治理环境问题的生物技术中，生物强化技术以其灵活性和针对性脱颖而出。在对水污染问题治理的过程中，生物强化技术相较于传统的生物技术拥有更高效的效果[1]。基于此，本文主要研究了水污染治理中生物强化技术的应用，具有十分重要的现实意义。

1 生物强化技术概述

结合我国生物强化技术的应用现状来看，其通常应用于我国水污染治理中，它的原理主要是通过在水污染区域投放具有特殊作用的微生物，借助微生物的力量来促使污染区域中的菌种与水域底质产生代谢作用，进而对水污染区域中的杂质以及相关有害物质进行分解与吸收，最终起到水质保护和处理污水的作用[2]。这样能够有效解决水污染问题，为水资源的循环利用和健康发展打下基础。

生物强化技术的主要作用体现在以下几个方面：一是生物强化技术对于污染水域能够直接进行降解处理。二是利用生物强化技术能够使污染水域中的微生物产生代谢作用，有效改变污染水域中有害物体的自身结构，最终使无法降解的毒物降低毒性，能够降解的直接降解，为提高水域质量打下基础。三是基因水平转移作用，利用生物强化技术能够对污染水域中的微生物进行筛选，找到具有强大代谢功能的微生物，加速微生物与自然基因之间的代谢，使得微生物降解污染物的能力提高，最终使降解效率得到提高。四是固定化生物强化作用，想要实现固定化生物强化作用，可以采用交联法、吸附法以及包埋法。包埋法指的是在凝胶作用下，将微生物放入载体内，在这三种方法中，此方法最为便捷，并且对于微生物的细胞活性影响不大，通常采用此方法较多。交联法指的是利用交联反应，使载体与微生物能够互联形成密集的网状结构，最终使微生物固定化[3]。吸附法指的是利用物理吸附等方式，将微生物固定在载体内部或者表面，进而为微生物的繁殖和成长提供场所。

2 生物强化技术的特点

2.1 成本低

生物强化技术具有一定的经济优势，使用生物强化技术不仅能够有效防止微生物菌群的退化，在进行水污染防治过程中还无需进行反复试验，使得治理费用大大降低，再加上传统的活性淤泥法，最终水污染中的污染物得以降解[4]。

2.2 适用范围较广

使用生物强化技术能够有效保证微生物在高盐度等恶劣环境中存活，该技术可以用于处理污染浓度较高的水域。在治理水污染时，人们可以利用微生物有效降解水中的污染物，其间不会有污染物发生转移，使得水域不会发生二次污染。与此同时，利用生物强化技术治理水污染，其效率是传统技术的几倍，治理时间更短，治理效果更佳。

3 影响生物强化技术治理水污染问题的因素

3.1 菌种的投放量

在治理水污染时，在一定的污染区域投放的菌种量越大，治理效果越佳，但是，由于菌种的稳定性和活性难以测定，因此在投放过程中应该结合水污染的实际情况和污染物的实际含量，结合生物强化技术，对菌种进行合理投放。

3.2 菌种的投放方式

在治理水污染问题时，如果直接使用具有高效降解能力的菌种或者高代谢能力的菌种，虽然会使操作过程简化，但是极易使污染水域产生微生物被其他原生动物吞噬的情况，最终造成微生物流失，水污染处理效率低下。

3.3 营养物质的多少

在水域中，微生物的成长离不开营养物质。因此，在对污染水域投放微生物时，除了要保证水域中的碳源符合微生物的需求之外，还应为微生物的成长提供氮、磷等元素，并且应该针对微生物的生长状况，及时调整水中的营养物质，以便为微生物创造更好的生长条件。

4 生物强化技术在水污染治理领域的应用

结合我国当前的使用情况来看，生物强化技术通常被应用于高浓度的有机废水处理中，对污水进行脱氮除磷，对污染水域中的淤泥特性进行有效改善，最终使污泥产量得以降低。除此之外，还能够使废水区域中的油脂降解或液化，使地下水体修复、江海湖泊的水体修复等[5]。

4.1 能够有效改善水污染内的污泥性能

相关试验表明，在治理水污染问题时，在水域内投放适量的降解苯酚的菌种，能够有效改善污染水域内的沉降性能，使污染水域内的污泥总量减少，相关结果显示，在一定的污染水域内，这样能够使污泥容积减少30%。与传统的生物技术相比，其减少量高出18%[6]。除此之外，利用生物强化技术能够使水污染区域内淤泥活性增加，提高污泥自身的沉降性能[7]。

4.2 生物强化技术能够有效提高污泥系统的稳定性与抗负荷冲击能力

根据以往实践来看，在活性污泥系统中投放一定量的具有降解苯酚性质的菌株后，此系统内部降解苯酚的效能最多只能持续20 d，20 d后，降解苯酚的能力只能维持在40%，系统中的微生物降解能力会逐渐降低，最终失效。但是，此系统投放具有混合高效苯酚分解噬菌体后，微生物的降解能力大大提升，稳定性也有所提升。

4.3 生物强化技术能够提高污水处理系统的启动速度

结合当前我国应用生物强化技术的情况来看，该技术能够有效缩短生物系统的启动时间，进而降低水污染处理成本，使电能消耗降低。

5 生物强化技术在水污染治理过程中的应用效果评价

5.1 提高降解效果

相关生物强化技术试验结果表明，将一株具有高效率降解功能的菌种放入生物反应容器中，观察发现，此菌种在降解苯酚方面具有良好的效果，降解速率始终保持在95%以上，在没有投放此菌种的反应器中，在降解苯酚的过程中效果十分不理想，最终降解苯酚的速率降到40%，并且还在不断降低[8]。除此之外，Chin等人还进行了混合优势菌的试验，此菌种能够针对苯、甲苯等物进行有效降解，在试验过程中，在生物床投放适量的混合优势菌，在相同的时间内，添加了混合优势菌的生物床有效降解了10 mg/L的苯与甲苯等物，但是没有添加混合优势菌的生物床，对于苯以及甲苯的降解量只有3.2 mg/L。由此可知，在降解苯和甲苯的过程中，添加混合优势菌的生物床降解效率最佳[9-10]。

5.2 改善淤泥性能

在对生物强化技术改善淤泥性能方面进行应用效果评价时，Chamber等人通过在氧化沟、延时曝气与曝气塘三种生物系统中应用生物强化技术发现，在氧化沟中采用此种技术，使得沟中的淤泥膨胀在四周时间内便消除，但是在接种了生物强化剂后，只用了三周便使膨胀淤泥得以消除，效果十分明显。

5.3 增强耐负荷冲击能力与系统稳定性

在对生物强化剂增加耐负荷中间能力与系统稳定性进行评价时，Belia和Smith在活性污泥中投放了10%的能够降解磷的菌种，研究发现，此次试验中的脱磷率高达90%，整个过程只用了14 d，如果采用传统的污泥驯化方式，脱磷过程需要进行58 d，由此可见，使用生物强化技术能够有效提升降解磷的速率。

6 生物强化技术失败及原因分析

在利用生物强化技术进行污水处理时，经常会出现最终效果没有达到预期效果的情况。通过探究其根本原因，笔者发现，待处理的废水成分十分复杂，导致试验中应用生物增强技术，难以对污染物进行有效去除，除此之外，废水不能为微生物的生长提供足够的可生长因素，使微生物难以成长，最终影响生物强化技术的有效实施[11]。影响生物强化技术的原因还有系统中原生动物等因素，原生动物对于菌种的捕食造成污水中菌含量减少，最终导致试验效果不理想。

在治理水污染的过程中，废水中往往存在较多的抑制性基质，它们严重影响菌种的生长代谢，最终会使污水处理效果受到影响，降低了生物强化技术的应用效果[12]。除了上述因素之外，温度、气压等都因素会直接影响生物强化技术的使用效果。

7 结语

在日益严峻的环境问题前，人们在治理水污染问题时对于生物强化剂的应用十分认可，生物强化剂在治理环境问题方面具有良好的发展前景，它不仅能够有效改善污泥性能，还能针对地下水、湖泊水等水资源进行修复。因此，接下来，降低生物强化技术成本和保障技术使用安全性等，会成为生物强化技术的研究重点。