關于生物工程技術與水污染控制的思考

戴燕寧

（沈陽匯凌門窗有限公司技術部，遼寧 沈陽 110172）

隨著人們生活水平的日益提高，相應產生越來越多的廢氣、廢水等對城市生活環境有不良影響的污染物質。一些發達國家于20世紀50年代開始治理環境，經過近20年的治理，已見成效。我國于20世紀60年代末開始認識到環境污染的危害，首先在一些大城市如上海、北京、天津等地開始不同程度地處理廢氣、廢水，繼而也廣泛地開展了環境保護、環境污染的治理工作。實踐證明，生物工程技術在治理廢氣、廢水和保護環境等方面發揮的作用越來越大。

生物工程技術，是利用生物體系和工程學原理，在工業化生產新的生物類型所組成的科學。在治理環境污染的處理中以其獨有的特點發揮著至關重要的作用。其作用主要包括：利用生物固氮避免化肥污染；利用生物防治取代化學農藥；培育有利于環境的生物新品種；環境污染的生物凈化；廢棄物的生物綜合利用；環境污染的生物監測。

1 利用生物工程技術處理固體廢物的方法

1.1 堆肥法

堆肥法是指在控制條件下，利用微生物的生化作用，將廢棄物中的有機物質分解、腐熟并轉化成穩定腐殖土的微生物過程，不同于有機廢物的自然腐化與腐爛。堆肥法的微生物作用原理主要包括：發熱階段（主發酵前期，1～3 d）；高溫階段（主發酵、一次發酵，3～8 d）；降溫和腐熟保肥階段（后發酵、二次發酵，需時20～30 d）。

1.2 填埋法

填埋法是廢棄物的中間處理及最終處置方法。根據美國土木工程學會的定義：“垃圾衛生填埋是指一種不產生公害，或對公眾健康及安全不產生危害的廢棄物處置方法。該法使用工程原理將廢棄物局限在最小的區域內，每日廢棄物傾倒處理完畢后加覆土壤”。

與有機垃圾堆肥生物處理不同的是，垃圾衛生填埋法是一種自然生物處理法。它是在自然條件下構建特殊的人工生態系統，利用土壤微生物將固體廢物中有機物質分解，使其體積減小而漸趨穩定的過程。填埋場的種類主要有：反應式填埋場；殘余式填埋場；惰性材料填埋場；地下填埋場。

2 利用生物工程技術處理廢氣的生物處理法

廢氣的生物處理法主要是指利用微生物吸附分解有機物能力降解惡臭物質與有機廢物的方法。主要分生物過濾法和活性污泥法兩種。生物過濾按濾料及過濾方式不同又分為生物濾池法和生物滴濾池法；活性污泥法則按氣液接觸方式不同又可分為生物暴氣法和生物洗滌法。生物過濾法的特點是微生物處于固著態，實際上屬于生物膜法。活性污泥法與廢水處理的活性污泥類似，微生物處于懸浮態。廢氣生物處理具有處理徹底、成本低等特點。

3 利用生物工程技術處理水污染的方法

3.1 廢水處理的主要任務

廢水處理的主要任務是去除廢水中的懸浮固體和BOD，一般分為三級處理。一級處理，又稱物理處理，主要去除水中懸浮狀態的固體污染物質，經過一級處理后的城市廢水BOD僅能去除30%。二級處理，又稱生化處理，一級處理是二級處理的預處理，二極處理能大幅度地去除水中呈膠體和溶解狀態的有機污染物，BOD處理可達90%以上，BOD降低至20～30 mg/L，污水處理量達到國家規定的排放標準。三級處理，又稱深度處理，其目的在于進一步去除二級處理未能去除的污染物質，其中包括微生物未能降解的有機物和磷、氮等。

3.2 污水處理中的生物處理技術

污水處理，就是采用各種生物工程技術和手段，將污水中所含有的各種污染物質分離、去除，或將其轉化為無害物質，使污水得以凈化。

現代的生物工程處理污水技術，按其工作原理可分為物理處理法、化學處理法和物理化學處理法。

3.2.1 物理處理法

借助于物理作用，分離和去除污水中非溶解的懸浮固體（包括油膜、油品）的污水處理法。這種處理法，設備簡單、操作方便、分離效果良好，使用廣泛。

根據物理作用的不同，物理處理法可分為篩濾截留法、重力分離法和離心分離法。

（1）篩濾截留法。使污水流過留有孔眼或孔隙的裝置。污水中的固體污染物被裝置截留，污水得到某種程度的凈化。使用的裝置有格柵和篩網。

（2）重力分離法。污水中的固體污染物在其本身重力的作用下與水分離的過程。使污水靜置或以緩速流動，污水中比重大于1的固體污染物即下沉，而小于1的固體污染物則上浮，沉淀與上浮是污水處理使用最廣泛的處理單元。沉淀設備有沉砂池、沉淀池、污泥濃縮池。上浮設備為除油池，各種設備都有多種多樣的構造形式。

（3）離心分離法。使注有污水的容器高速旋轉，形成離心力場。固體顆粒在離心力的作用下被甩向外側，污水則留在內側，各自通過不同的出口排出，使固體顆粒從污水中分離出來。

3.2.2 化學處理法

通過化學反應改變污水中污染物的化學形態或物理形態，消除其毒性，或使其從溶解、膠體或懸浮狀態轉變為沉淀物或漂浮物，或從固體形態轉變為氣態，而從污水中去除，使污水得到凈化的污水處理法。

屬于污水化學處理法的有：中和、化學沉淀、氧化還原、電解等。化學處理法主要用于工業廢水的處理。

（1）中和。酸和堿相互反應生成鹽和水的過程稱為中和。中和法用以處理酸性廢水和堿性廢水，還可以調節被處理污水的pH值，使其形成中性。

（2）化學沉淀。向污水中投放某些化學藥劑，使污水中的污染物發生直接的化學反應，形成難溶的固體生成物（沉淀物），然后通過固液分離，使污水得到凈化。工業廢水中的重金屬離子（如汞、鎘、鉛、鋅、鉻、銅等）均可以通過化學沉淀法去除。

（3）氧化還原。通過藥劑與污水中污染物的氧化還原反應，將污水中有毒害的污染物轉化為無毒或微毒物質的方法稱為氧化原還法。在污水處理中常用的氧化劑有：空氣、臭氧、氯氣（Cl2）、高錳酸鉀（KMnO4）等，作為還原劑的是硫酸亞鐵、亞硫酸鹽等。

（4）電解。電解質溶液在直流電流作用下，在兩電極上分別產生氧化反應和還原反應。

3.2.3 物理化學處理法

運用物理和化學的綜合作用，使污水得到凈化的污水處理技術。屬于物理化學處理法的處理技術有：混凝、氣浮、吸附、離子交換、電滲析、反滲透、超濾等。

4 結束語

由于我國環境保護工作起步較晚，同時過去環保工作大都著重在硬件工程設備建立，對環保技術的要求較少注意。但是隨著環保法規日愈嚴格，未來環保管制標準將大幅提高，因此惟有進一步提升環保技術，才能根本解決面臨的環保問題。

目前，我國的環境生物技術處于起步階段，該技術的進一步開發需要得到社會同行及主管部門的廣泛支持，大力開展生物工程技術研究并發揮其作用，將推進生物技術在環境保護中的應用，并將通過生物高技術的發展帶動整個環保科技的發展，這對解決我國目前和未來面臨的嚴峻的環境保護問題并為環保市場提供高品質的環境保護技術發揮更大的作用。

1 吳婉娥.廢水生物處理技術［M］.北京：化學工業出版社，2003.

2 郭銀松.水凈化微生物學［M］.武漢：武漢水利電力大學出版社，2000.