生物技術的背后力量

梁家瑞

摘要：本文介紹了現(xiàn)代生物技術的內容與特點，著重綜述了現(xiàn)代生物技術在廢水生物處理、生物修復以及微生物水處理劑等方面的研究與應用狀況，在此基礎上提出今后現(xiàn)代生物技術在水污染控制領域中的研究方向。

關鍵詞：生物技術；廢水生物；生物修復

隨著工業(yè)的高速發(fā)展，水環(huán)境污染問題越來越嚴重地威脅著人類的生存環(huán)境，制約著社會和經濟的進一步發(fā)展。因此，水污染控制成為全世界共同關注的問題。目前的水處理技術中，生物處理法已成為世界各國控制水污染的主要手段，尤其是現(xiàn)代生物技術將成為水污染控制領域重點開發(fā)和應用的技術手段，主要應用于廢水處理、生物修復以及微生物水處理劑等方面。

1、現(xiàn)代生物技術的內容與特點

現(xiàn)代生物技術是指以DNA技術為先導，包括微生物工程、細胞工程、酶工程、基因工程、蛋白質工程和生物修復技術在內的一系列生物高新技術的統(tǒng)稱。其中每個方面都有其特定的理論基礎和不同的應用領域，但它們之間又相互補充和銜接，形成一個完整的體系。

生物技術的特點大致有：①以生物為對象，不依賴地球上的有限資源，而是著眼于再生資源的利用；②在常溫、常壓下進行，過程簡單，可連續(xù)化操作，并可節(jié)約能源，減少環(huán)境污染；③開辟了生產高純度、優(yōu)質、安全可靠的生物制品的新途徑；④可解決常規(guī)技術和傳統(tǒng)方法不能解決的問題；⑤可定向地按人們的需要創(chuàng)造新物種、新品種和其他有經濟價值的生命類型。

2、現(xiàn)代生物技術在廢水處理中的應用

廢水生物處理是利用微生物的生命活動過程對廢水中的污染物進行轉移和轉化，從而使廢水得到凈化的處理方法。廢水生物處理技術發(fā)展迅速，好氧法、厭氧生物法以及生物發(fā)酵法已趨于成熟，所以，這里只介紹固定化等新興技術。

2.1固定化微生物技術固定化微生物技術是生物工程領域中的一項新技術。進Jk80年代后國內外開始應用這種具有獨特優(yōu)點的新技術來處理工業(yè)廢水和分解難生物降解的有機物質，一些具有特異性的優(yōu)勢菌種不斷得到改造或創(chuàng)造，將這些高效專性菌如脫色菌、脫氮、脫磷菌假單胞菌等進行固定化后，菌體密度提高，大大提高了處理效率，尤其是對難降解有毒物質有明顯優(yōu)勢。王增長等人利用新研制的聚集一交聯(lián)固定化細胞技術，將篩選的高效優(yōu)勢脫色菌種固定在活性污泥上，投加于“厭氧一好氧一生物濾池”工藝流程中，處理印染廢水，結果表明：出水色度極低，處理后的水可回用。

2.2生物強化處理技術為了提高廢水處理的效果，而向廢水中投加從自然界中篩選的優(yōu)勢菌種或通過基因組合技術產生的高效菌種，以去除某一種或某一類有害物質。主要強化方法有：①高濃度活性污泥法，以高污泥濃度和長泥齡來促進對難分解物質的處理，加快反應速度。日本用該法處理難分解的聚乙烯醇和糞便污水取得顯著效果。②生物一鐵法，是在普通活性污泥中加入無機鹽，多用鐵鹽（氫氧化鐵或氧化鐵粉），形成生物鐵絮凝體活性污泥，具有高濃度活性污泥法的特點，主要用來提高除磷效果。③生物一活性炭法，綜合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力，使二者產生協(xié)同增效作用。在該系統(tǒng)中，每g活性炭去除1～3gCOD，分解廢水毒性能力明顯增強，同時提高脫氮水平。

2.3生物反應器技術生物反應器技術，是現(xiàn)代生物技術發(fā)展的一個主要方向?，F(xiàn)代化的新型生物膜反應器，其共同特點是反應器內裝有比表面大的載體，有利于微生物附著生長形成生物膜，供氣或供給的其他反應條件優(yōu)越，污染物具有充分的時間與微生物接觸，有利于增強微生物的分解代謝能力。目前，2000m3的反應器已經問世。雖然其處理能力較低，造價較高，但其管理方便，運行費用低，所以歐美地區(qū)約有7%的污水處理廠采用該技術。

3、生物修復技術

生物修復技術是利用生物，特別是微生物將土壤、地下水或海洋中污染物現(xiàn)場降解為C02和H20或轉化為無害物質的工程技術系統(tǒng)。這項技術正被用于清除地下水、廢水中的污染物。金屬雖然不能被生物降解，但微生物可將其轉移或降低其毒性。為了加快去除污染物的進程，常常采用許多強化措施，使自然生態(tài)系統(tǒng)維持原狀的前提下，使受污染的環(huán)境得以修復。研究表明，生物修復與傳統(tǒng)的物化法相比具有以下優(yōu)點：①經濟，僅為物化法30%-50%；②對環(huán)境影響小，不產生二次污染，遺留問題少；③最大限度地降低污染物的濃度；④修復時間較短，就地修復，操作方便。

生物修復中主要涉及兩大問題，即有效性和安全性評價。為提高有效性今后將應用分子微生物學分離、鑒別、制造更高效降解和聚集有害有毒化合物的微生物。為提高生物修復的安全性評價水平，需發(fā)展鑒定微生物的分子生物技術，以確定微生物在環(huán)境中的去留和基因。

4、微生物水處理劑

微生物水處理劑主要集中在以下幾個方面：微生態(tài)制劑。微生態(tài)制劑是一種由優(yōu)勢互補的微生物菌群、繁殖促進劑和活化劑配制而成的活性微生物制劑，已經在保健領域發(fā)揮重要作用。用于環(huán)境凈化的微生態(tài)制劑由于其應用范圍廣、使用安全、無副作用，為區(qū)域環(huán)境保護提供了新的重要手段。歐美近年來加快了這方面的研究開發(fā)，已有采用微生態(tài)制劑原位修復水體的成功實例生物吸附劑。生物吸附劑是廢水生物處理的一個新的發(fā)展方向，主要有兩大類：一類是高比表面積和高吸附率的生物體吸附水中的污染物；另一類是集生物吸附和生物降解能力為一體凈化廢水中的污染物的生物吸附劑。目前生物吸附劑的固定化技術使生物與離子交換樹脂一樣能解吸回收金屬和重復利用 微生物絮凝劑。微生物絮凝劑是利用生物技術，通過微生物發(fā)酵，抽提精制而得到的一種具有生物分解性和安全性的新型、高效、無毒的廉價的水處理劑，這些是無機或有機合成高分子絮凝劑所不具備的。其特點是降解性能好，成本低，無二次污染等。目前，已篩選出19種具有絮凝能力的微生物，其中，霉菌8種，細菌5種，放線菌5種，酵母菌1種。隨著生物技術的發(fā)展，微生物水處理劑的開發(fā)與應用具有良好的前景。

結語：

現(xiàn)代生物技術在水污染控制領域已顯示出獨特的魅力和應用前景。但筆者認為，今后應從四個方面進行深入研究：①分離、篩選和培養(yǎng)高效降解菌，利用微生物共代謝作用、多菌種協(xié)同作用降解難降解污染物；②構建高效反應器，優(yōu)化運行條件，探索新技術新方法；③開發(fā)高效、無毒、廉價、可大批量生產的微生物水處理劑；④著力實踐和推廣生物修復示范工程，為生態(tài)環(huán)境建設提供有力的技術支持。

參考文獻

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