水污染治理中生物強(qiáng)化技術(shù)的應(yīng)用

王麗毛

摘 要：生物強(qiáng)化技術(shù)是近些年來在我國興起的一種水污染治理技術(shù)，具有作用直接、效果顯著、成本低廉的特點。是目前非常值得推廣的技術(shù)種類。我國現(xiàn)階段的水污染問題嚴(yán)重，針對污染現(xiàn)狀，合理運用生物強(qiáng)化技術(shù)，不僅能夠達(dá)到治理水污染的目的，還能夠促進(jìn)城市水生態(tài)體系的循環(huán)發(fā)展。同時這種技術(shù)的前景十分廣闊，是我國未來生化處理技術(shù)的主要趨勢。

關(guān)鍵詞：生物強(qiáng)化技術(shù)；水污染治理；應(yīng)用

所謂生物技術(shù)，就是通過生物強(qiáng)化技術(shù)、投放菌類的方法，達(dá)到水污染治理的目的。生物強(qiáng)化技術(shù)雖然在上個世界中后葉開始興起，但是直至近些年才開始在我國普及和發(fā)展。生物技術(shù)能夠有效講解水系統(tǒng)中的菌，可以將其中毒物去除。從目前我國生物強(qiáng)化技術(shù)的情況來看，生物強(qiáng)化技術(shù)的發(fā)展前景十分廣闊，在我國得到了眾多學(xué)者的青睞和研究，是未來我國水污染治理的主要技術(shù)種類。

一、概述生物強(qiáng)化技術(shù)

生物強(qiáng)化技術(shù)的作用機(jī)理主要包括了：直接作用、共代謝作用以及基于水平轉(zhuǎn)移作用。（1）直接作用：即微生物直接利用分解底物。（2）共代謝作用：某些有毒有害污染物不能被微生物直接降解，但在有其他底物下，微生物能改變這些有毒有害物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到降解目標(biāo)物的目的。（3）基因水平轉(zhuǎn)移作用：通過生物強(qiáng)化技術(shù)引入具有特定特征代謝基因的微生物后，在基因水平上加速其與自然基因的交換和代謝途徑的構(gòu)建，提高降解有機(jī)污染物的能力。

二、利用生物強(qiáng)化技術(shù)，有效開展水污染治理

1.生物強(qiáng)化技術(shù)在水污染治理中的應(yīng)用現(xiàn)狀生物強(qiáng)化技術(shù)可起到高效去除目標(biāo)污染物，改善污泥性能，加速系統(tǒng)啟動，提高系統(tǒng)抗負(fù)荷沖擊能力和穩(wěn)定性，并與其他生物修復(fù)技術(shù)相結(jié)合，提高了運轉(zhuǎn)效率等作用，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于：（1）治理高濃度有機(jī)廢水；（2）有毒、有害難降解污染物的治理；（3）脫氮除磷；（4）改善系統(tǒng)污泥特性，降低污泥產(chǎn)量；（5）強(qiáng)化廢水中油脂的液化和降解；（6）江河湖泊等的水體修復(fù)；（7）地下水生物修復(fù)等方面的甲苯，12.7%濃度為6.1 mg/L的二甲苯，投菌后BTX降解速率比原系統(tǒng)提高212.5%。

2.改善污泥性能，增強(qiáng)污泥活性，減少污泥產(chǎn)量生物強(qiáng)化技術(shù)能有效消除污泥膨脹，改善污泥沉降性能，顯著減少污泥總量，一般可使污泥容積降低17%～30%。王艷芬等向序批式活性污泥反應(yīng)器中投加降解苯酚的混合濕菌體做為試驗組進(jìn)行生物強(qiáng)化實驗，并設(shè)置未加入濕菌體的反應(yīng)器作為對比組進(jìn)行比較。在整個運行過程中，試驗組MLVSS平均值比對照組高17.7%；試驗組MLSS下降速率和幅度均大于對照組，沉降性能差的活性污泥被快速洗出，整體活性污泥沉降性能良好；試驗組SV30平均值比對照組低24.6%，且整體呈下降趨勢，對照組則明顯上升；試驗組SVI下降速率大于對照組，生物強(qiáng)化后活性污泥絮凝沉降性能改善，鏡檢發(fā)現(xiàn)，污泥絮凝體變得邊緣清晰、規(guī)則，逐漸形成圓形或橢圓形、粒徑均勻的顆粒狀污泥。

3.提高了系統(tǒng)的抗負(fù)荷沖擊能力和穩(wěn)定性朱永光等在活性污泥系統(tǒng)中加入苯酚降解菌株Candida sp后使該系統(tǒng)獲得了苯酚降解能力，且在實驗的20 d內(nèi)一直保持這種較高的降解性能；活性污泥系統(tǒng)經(jīng)過馴化也獲得了一定的苯酚降解性能，但是經(jīng)過20 d的馴化后其降解性能只能達(dá)到40%左右，較生物強(qiáng)化系統(tǒng)的低60%。王艷芬等對比了接種Pseudomonas sp.ZWl2、Acineobacters sp.UW7、Plesiomonas sp.AW28和Brevibacteriumssp.SW34混合高效苯酚分解濕菌體的強(qiáng)化系統(tǒng)與非強(qiáng)化系統(tǒng)受到苯酚沖擊時的降解速率。當(dāng)進(jìn)水苯酚質(zhì)量濃度增加到1 000 mg/L時，試驗組保持在2 h內(nèi)快速降解苯酚的能力，而對照組降解率下降至42.7%；而當(dāng)進(jìn)水苯酚質(zhì)量濃度提高至2 080 mg/l，時，試驗組6 h內(nèi)仍能達(dá)到苯酚完全降解，而對照組的苯酚降解率已下降至0.4%。

4.加快系統(tǒng)的啟動速度。丁雪梅通過EM菌劑培養(yǎng)生物膜和活性污泥處理垃圾滲濾液，并同未投加該菌劑的系統(tǒng)進(jìn)行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：EM菌劑能夠縮短系統(tǒng)啟動時間，活性污泥組比對照組啟動時間縮短了14～16天，生物膜系統(tǒng)縮短了6～8天，同時生物膜脫落后，EM處理組重新掛膜速度較快。趙立軍等采取活化菌液、生物菌劑和生物污泥聯(lián)合投加的方法，在低溫條件下僅用了12 d時間即成功啟動了污水廠生化池，有效縮短了生化系統(tǒng)的啟動時間，并節(jié)約了投料成本和電耗支出。

5.應(yīng)用失敗及原因探究生物強(qiáng)化技術(shù)在水處理應(yīng)用中有明顯的效果，但由于廢水處理系統(tǒng)性質(zhì)多樣，成分復(fù)雜，水質(zhì)水量、投菌量、投菌方式、氧耗、營養(yǎng)物質(zhì)、工藝、水力停留時間等的變化都會給系統(tǒng)帶來不可預(yù)測的影響。綜合學(xué)者們的研究，生物強(qiáng)化技術(shù)在水污染治理中應(yīng)用失敗及原因包括：（1）廢水成分復(fù)雜，用生物強(qiáng)化技術(shù)本身很難達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)和效果；（2）系統(tǒng)的底質(zhì)不足以維持優(yōu)勢菌的生長所需；（3）共存生物通過捕食、競爭營養(yǎng)源等方式抑制了優(yōu)勢菌的生長繁殖；（4）投菌量以及投菌方式的不當(dāng)導(dǎo)致了菌體的流失；（5）pH值、環(huán)境溫度等不利環(huán)境因素的影響。

三、結(jié)語

從近些年我國生物強(qiáng)化技術(shù)的應(yīng)用情況來看，生物強(qiáng)化技術(shù)的大多數(shù)研究僅局限于實驗室對降解物的目標(biāo)評價，為了實現(xiàn)其規(guī)?；瘧?yīng)用，使此項技術(shù)更具可持續(xù)發(fā)展的意義，今后的研究重點和方向還應(yīng)集中在以下幾方面：（1）培養(yǎng)新的特效物種并進(jìn)一步提高其應(yīng)用效率、降低應(yīng)用成本；（2）從實驗室進(jìn)入模擬系統(tǒng)和工程應(yīng)用中，進(jìn)一步加強(qiáng)基因工程菌的遺傳性、凈化功能及安全性研究；（3）運用各種相關(guān)技術(shù)加以優(yōu)化組合，尤其是高效、低能耗、易普及的特種微生物與特殊工藝的最佳結(jié)合；（4）進(jìn)一步探討影響生物強(qiáng)化技術(shù)在水治理系統(tǒng)中的主要控制參數(shù)和生態(tài)學(xué)機(jī)制，建立相關(guān)數(shù)學(xué)模型，為指導(dǎo)實踐操作提供依據(jù)。

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