生物技術在廢水處理中的應用

王昭元

摘 要：廢水無害化處理問題一直是困擾著城市發展的關鍵問題所在。生物技術在廢水處理的過程中運用十分的廣泛，主要包括傳統生物技術，厭氧處理，生物膜處理，活性酶物質催化。以及以基因編輯為核心的現代生物技術，微藻，植物等改造。為此，本文對生物技術在廢水無害化處理中的應用展開深入探討，以便人們對生物技術的進一步了解。

關鍵詞：廢水無害化;傳統生物技術;現代生物技術

廢水無害化處理的方式多種多樣，包括物理方法，比如活性炭過濾去除雜質及其有害色素;化學方法，化學沉淀有致病性物質等方式。但是它們要么太昂貴，要么勞動強度大。例如，化學修復具有能耗低，成本低，見效快的優點。然而，其缺點是化學試劑可能會增加水體的毒性，化學試劑可能會造成水體的二次污染。生物技術在廢水處理中的運用，主要包括傳統生物技術厭氧處理，生物膜處理，活性酶物質催化等?，F代的生物技術主要通過篩查特定的菌種，基因編輯，條件性篩查等方式進行菌種優化，具有成本低，減少二次污染等優點得到了廣泛地應用。

一、傳統生物技術

傳統生物技術處理廢水主要包括厭氧技術，生物膜處理，活性酶催化，主要利用特定菌種本身的天然屬性，通過發酵，催化等方式對有害物質進行降解，回收有益物質，達到去除廢水雜質，保護環境的目的。

1.厭氧技術

采用厭氧技術進行廢水處理， 主要是通過在特定的營養環境下包括富含尿素，厭氧等，接種厭氧細菌進行生物發酵，對廢水中的有害物質進行降解，分解為醇，生物酸，最后再轉化為無害的甲烷以及二氧化碳，達到廢水無害化的目的。該方法成本低，操作簡單，設備結構簡便，運用范圍廣。主要的影響因素包括菌種，培養環境PH等。其中菌種是最重要的關鍵影響因素，目前運用于厭氧技術處理的厭氧菌種，包括硫酸鹽還原菌厭氧生物法作為一種高效地脫硫技術，厭氧氨氧化菌進行生物脫氮。除此之外，厭氧反應器也在不斷地更新，目前已經發展到第3代，處理能力更加強大，更加方便。

2.生物膜技術

生物膜工藝廣泛用于生物廢水處理。在生物膜廢水處理過程中，生物膜附著在生物載體和基質上，并從液體輸送到界面。然后，將提供的營養物用于合成新一代微生物并用于代謝消耗。目前已經開發了各種各樣的生物膜反應器并將其應用于處理生活污水和各種工業廢水，例如生物接觸氧化罐，生物轉盤，生物曝氣濾池，生物流化床，移動床生物膜反應器和集成固定式膜活性污泥反應器。通常，生物膜反應器具有多種優勢，例如適應性強，有機物和氮的去除率高，污泥過量產生少，操作管理方便等。除此之外，對于懸浮固體，營養物，糞大腸菌群，病原體去除效率非常高，是減少廢水中微生物和化學污染物的較有發展前途處理技術。

3.生物酶技術

某些藥物活性化合物的頑固性，常規廢水處理無法有效去除它們。生物催化轉化是一種對環境無害的替代方法，其中涉及使用活生物體或其酶。與其他常規技術相比，這種處理方法所需的能量輸入較低，在中等條件下工作且產生的毒副產物更少或沒有。近年來，許多研究人員研究了用酶法處理廢水的方法，特別是用氧化還原酶，因為它們具有氧化難降解污染物的潛力，可以利用自由基機制催化多種微量污染物的降解。

二、現代生物技術

現代生物技術以基因工程為基礎，通過人為的，有目的的改造植物，細菌基因等手段，篩查對環境具有一定目的性質的工程生物。其蘊含的內容及探討對象也是十分的廣闊，主要包括微藻基因改造，水生植物基因改造等基因編輯。

1.微藻培養技術

微藻細胞作為生產各種增值產品的強大生物技術平臺而聞名。例如顏料，多糖，生物塑料和有機化合物。微藻還被提出用于生物精煉模型，其中可以從收獲的微藻生物質中同時生產多種化合物。長期以來，人們一直認為在廢水中培養微藻是可持續生物質生產和廢水處理的可行選擇。但是微藻本身也存在一定的局限性，包括廢水營養條件，PH值，藻類本身耐受能力等，都是限制微藻進一步運用的關鍵點所在。

基因工程以提高微藻菌株的耐應力水平是一種潛在的研究途徑?；蚬こ碳夹g已被廣泛用于增強微藻物種的脂質生產。這包括參與脂質/脂肪酸合成途徑的某些關鍵酶的過表達，微藻全基因組測序的最新進展將為進一步了解微藻的遺傳構成（包括不同菌株的耐受性和修復能力）鋪平平臺?？茖W家使用根癌農桿菌介導的基因轉移技術在微藻細胞中成功表達了真菌漆酶基因，開發了具有CO 2隔離和重金屬修復等應用的基因工程菌株。據報道，轉基因微藻對污染的廢水和沉積物表現出更高的重金屬敏感性和結合特異性。Halder提出，通過在微藻細胞中過表達金屬硫蛋白和植物螯合素的基因，可以生產具有更高金屬結合能力的轉基因微藻細胞。給人以巨大的期待。

2.基因工程植物

植物修復，可在植物生長和去除植物材料過程中吸收大量的氮和磷，從而避免富營養化，也可以通過自身的吸附重金屬特性，對廢水重金屬物質進行清除。不同的水生植物種類，例如水葫蘆，鴨雜草，水萵苣，香根草和蘆葦，已被廣泛地用于去除污染的河水或廢水。但是依賴植物本身的自然特性進行廢水處理存在一定的局限性，包括效率低下，耐受性差等缺點。為了克服植物本身的缺點，科學家通過基因工程編輯轉基因植物，增強植物在廢水處理中的能力發揮。Pasquale 等人通過構建表達真菌漆酶的轉基因煙草植物以此減少橄欖油廠廢水中的苯酚含量，取得很好地效果。

三、結論

生物技術在廢水無害化的處理已經得到了很大的應用，也取得了巨大的成功。目前主要包括厭氧技術，生物膜處理，活性酶催化，微藻，轉基因植物等都是有力的生物技術手段。為解決日益嚴重的環境污染問題，科學家將投入更大的精力以及心血研究更加先進的生物技術手段。

參考文獻：

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[2]陳濤， 陳薇薇， 孫成勛. 硫酸鹽還原菌（SRB）厭氧生物技術處理脫硫廢水的可行性探討[J]. 中國農村水利水電， 2014， 000（002）：18-22.