水污染治理中生物強化技術的應用研究

彭修輝

（山東博魯環保科技有限公司，濟南 250101）

在眾多治理環境問題的生物技術中，生物強化技術以其靈活性和針對性脫穎而出。在對水污染問題治理的過程中，生物強化技術相較于傳統的生物技術擁有更高效的效果[1]。基于此，本文主要研究了水污染治理中生物強化技術的應用，具有十分重要的現實意義。

1 生物強化技術概述

結合我國生物強化技術的應用現狀來看，其通常應用于我國水污染治理中，它的原理主要是通過在水污染區域投放具有特殊作用的微生物，借助微生物的力量來促使污染區域中的菌種與水域底質產生代謝作用，進而對水污染區域中的雜質以及相關有害物質進行分解與吸收，最終起到水質保護和處理污水的作用[2]。這樣能夠有效解決水污染問題，為水資源的循環利用和健康發展打下基礎。

生物強化技術的主要作用體現在以下幾個方面：一是生物強化技術對于污染水域能夠直接進行降解處理。二是利用生物強化技術能夠使污染水域中的微生物產生代謝作用，有效改變污染水域中有害物體的自身結構，最終使無法降解的毒物降低毒性，能夠降解的直接降解，為提高水域質量打下基礎。三是基因水平轉移作用，利用生物強化技術能夠對污染水域中的微生物進行篩選，找到具有強大代謝功能的微生物，加速微生物與自然基因之間的代謝，使得微生物降解污染物的能力提高，最終使降解效率得到提高。四是固定化生物強化作用，想要實現固定化生物強化作用，可以采用交聯法、吸附法以及包埋法。包埋法指的是在凝膠作用下，將微生物放入載體內，在這三種方法中，此方法最為便捷，并且對于微生物的細胞活性影響不大，通常采用此方法較多。交聯法指的是利用交聯反應，使載體與微生物能夠互聯形成密集的網狀結構，最終使微生物固定化[3]。吸附法指的是利用物理吸附等方式，將微生物固定在載體內部或者表面，進而為微生物的繁殖和成長提供場所。

2 生物強化技術的特點

2.1 成本低

生物強化技術具有一定的經濟優勢，使用生物強化技術不僅能夠有效防止微生物菌群的退化，在進行水污染防治過程中還無需進行反復試驗，使得治理費用大大降低，再加上傳統的活性淤泥法，最終水污染中的污染物得以降解[4]。

2.2 適用范圍較廣

使用生物強化技術能夠有效保證微生物在高鹽度等惡劣環境中存活，該技術可以用于處理污染濃度較高的水域。在治理水污染時，人們可以利用微生物有效降解水中的污染物，其間不會有污染物發生轉移，使得水域不會發生二次污染。與此同時，利用生物強化技術治理水污染，其效率是傳統技術的幾倍，治理時間更短，治理效果更佳。

3 影響生物強化技術治理水污染問題的因素

3.1 菌種的投放量

在治理水污染時，在一定的污染區域投放的菌種量越大，治理效果越佳，但是，由于菌種的穩定性和活性難以測定，因此在投放過程中應該結合水污染的實際情況和污染物的實際含量，結合生物強化技術，對菌種進行合理投放。

3.2 菌種的投放方式

在治理水污染問題時，如果直接使用具有高效降解能力的菌種或者高代謝能力的菌種，雖然會使操作過程簡化，但是極易使污染水域產生微生物被其他原生動物吞噬的情況，最終造成微生物流失，水污染處理效率低下。

3.3 營養物質的多少

在水域中，微生物的成長離不開營養物質。因此，在對污染水域投放微生物時，除了要保證水域中的碳源符合微生物的需求之外，還應為微生物的成長提供氮、磷等元素，并且應該針對微生物的生長狀況，及時調整水中的營養物質，以便為微生物創造更好的生長條件。

4 生物強化技術在水污染治理領域的應用

結合我國當前的使用情況來看，生物強化技術通常被應用于高濃度的有機廢水處理中，對污水進行脫氮除磷，對污染水域中的淤泥特性進行有效改善，最終使污泥產量得以降低。除此之外，還能夠使廢水區域中的油脂降解或液化，使地下水體修復、江海湖泊的水體修復等[5]。

4.1 能夠有效改善水污染內的污泥性能

相關試驗表明，在治理水污染問題時，在水域內投放適量的降解苯酚的菌種，能夠有效改善污染水域內的沉降性能，使污染水域內的污泥總量減少，相關結果顯示，在一定的污染水域內，這樣能夠使污泥容積減少30%。與傳統的生物技術相比，其減少量高出18%[6]。除此之外，利用生物強化技術能夠使水污染區域內淤泥活性增加，提高污泥自身的沉降性能[7]。

4.2 生物強化技術能夠有效提高污泥系統的穩定性與抗負荷沖擊能力

根據以往實踐來看，在活性污泥系統中投放一定量的具有降解苯酚性質的菌株后，此系統內部降解苯酚的效能最多只能持續20 d，20 d后，降解苯酚的能力只能維持在40%，系統中的微生物降解能力會逐漸降低，最終失效。但是，此系統投放具有混合高效苯酚分解噬菌體后，微生物的降解能力大大提升，穩定性也有所提升。

4.3 生物強化技術能夠提高污水處理系統的啟動速度

結合當前我國應用生物強化技術的情況來看，該技術能夠有效縮短生物系統的啟動時間，進而降低水污染處理成本，使電能消耗降低。

5 生物強化技術在水污染治理過程中的應用效果評價

5.1 提高降解效果

相關生物強化技術試驗結果表明，將一株具有高效率降解功能的菌種放入生物反應容器中，觀察發現，此菌種在降解苯酚方面具有良好的效果，降解速率始終保持在95%以上，在沒有投放此菌種的反應器中，在降解苯酚的過程中效果十分不理想，最終降解苯酚的速率降到40%，并且還在不斷降低[8]。除此之外，Chin等人還進行了混合優勢菌的試驗，此菌種能夠針對苯、甲苯等物進行有效降解，在試驗過程中，在生物床投放適量的混合優勢菌，在相同的時間內，添加了混合優勢菌的生物床有效降解了10 mg/L的苯與甲苯等物，但是沒有添加混合優勢菌的生物床，對于苯以及甲苯的降解量只有3.2 mg/L。由此可知，在降解苯和甲苯的過程中，添加混合優勢菌的生物床降解效率最佳[9-10]。

5.2 改善淤泥性能

在對生物強化技術改善淤泥性能方面進行應用效果評價時，Chamber等人通過在氧化溝、延時曝氣與曝氣塘三種生物系統中應用生物強化技術發現，在氧化溝中采用此種技術，使得溝中的淤泥膨脹在四周時間內便消除，但是在接種了生物強化劑后，只用了三周便使膨脹淤泥得以消除，效果十分明顯。

5.3 增強耐負荷沖擊能力與系統穩定性

在對生物強化劑增加耐負荷中間能力與系統穩定性進行評價時，Belia和Smith在活性污泥中投放了10%的能夠降解磷的菌種，研究發現，此次試驗中的脫磷率高達90%，整個過程只用了14 d，如果采用傳統的污泥馴化方式，脫磷過程需要進行58 d，由此可見，使用生物強化技術能夠有效提升降解磷的速率。

6 生物強化技術失敗及原因分析

在利用生物強化技術進行污水處理時，經常會出現最終效果沒有達到預期效果的情況。通過探究其根本原因，筆者發現，待處理的廢水成分十分復雜，導致試驗中應用生物增強技術，難以對污染物進行有效去除，除此之外，廢水不能為微生物的生長提供足夠的可生長因素，使微生物難以成長，最終影響生物強化技術的有效實施[11]。影響生物強化技術的原因還有系統中原生動物等因素，原生動物對于菌種的捕食造成污水中菌含量減少，最終導致試驗效果不理想。

在治理水污染的過程中，廢水中往往存在較多的抑制性基質，它們嚴重影響菌種的生長代謝，最終會使污水處理效果受到影響，降低了生物強化技術的應用效果[12]。除了上述因素之外，溫度、氣壓等都因素會直接影響生物強化技術的使用效果。

7 結語

在日益嚴峻的環境問題前，人們在治理水污染問題時對于生物強化劑的應用十分認可，生物強化劑在治理環境問題方面具有良好的發展前景，它不僅能夠有效改善污泥性能，還能針對地下水、湖泊水等水資源進行修復。因此，接下來，降低生物強化技術成本和保障技術使用安全性等，會成為生物強化技術的研究重點。