探討水污染治理中生物強化技術(shù)的應(yīng)用

艾文靜

（河北省廊坊市生態(tài)環(huán)境局三河市分局，河北 廊坊 065200）

工業(yè)化發(fā)展在提高生產(chǎn)效率及社會經(jīng)濟水平方面起到了非常重要作用，但早期的粗放發(fā)展模式帶來的污染問題也逐漸顯現(xiàn)出來。在水污染的治理過程中，傳統(tǒng)的化學(xué)處理技術(shù)方法容易導(dǎo)致二次污染，處理效率也偏低[1]。生物強化技術(shù)的出現(xiàn)及應(yīng)用，如采用生物手段進行菌種培養(yǎng)及投放，并借助微生物作用來分解污水中的富營養(yǎng)化物質(zhì)，這樣可以更方便地實現(xiàn)水體凈化效果。

1 生物強化技術(shù)概述

生物強化技術(shù)從類型上看，屬于新型生物技術(shù)范疇，主要應(yīng)用范圍是水污染治理。具體應(yīng)用原理為通過配置菌種，發(fā)揮菌種自身的特殊能力，如更強的新陳代謝功能等，將其投放到污染水源內(nèi)，借助微生物及菌群對污水中的污染物進行分解處理，實現(xiàn)污染有機物向無污染無機物的轉(zhuǎn)化，最終達(dá)到污水凈化處理目的。生物強化技術(shù)在處理污水水體方面的作用主要表現(xiàn)在以下幾方面：第一，不會產(chǎn)生二次污染。這一優(yōu)勢主要是相對于傳統(tǒng)水污染的化學(xué)治理方式而言。在采用化學(xué)治理技術(shù)時極易引起水體的二次污染，主要是由于化學(xué)試劑中可能添加藥劑成分，藥劑會對未受污染的水體帶來結(jié)構(gòu)上的改變。第二，高效性。這主要基于生物強化技術(shù)與傳統(tǒng)治理技術(shù)的區(qū)別，該技術(shù)相關(guān)參數(shù)更高，由此會縮短污水治理時間。生物強化技術(shù)手段不具備過于復(fù)雜的操作步驟，較為簡單，是將經(jīng)過制備的強化生物菌投放到待處理的污水中，并通過微生物的快速代謝及降解，完成對污水的凈化過程，從而極大地降低人工作業(yè)的時間成本，可以實時治理污水水體[2]。為了對污水治理的效果進行控制，在應(yīng)用生物強化技術(shù)時要配套使用自動監(jiān)測技術(shù)，以進一步提高污水治理效率。第三，廣泛適用性及低成本性。生物強化技術(shù)能夠在高濃度及高鹽污水水體中應(yīng)用，并能夠保持較強的活性，此外，在處理具有較大毒性的污水中，也可應(yīng)用生物強化技術(shù)，不會產(chǎn)生污染物轉(zhuǎn)移問題。從生物強化技術(shù)的應(yīng)用成本優(yōu)勢上看，在應(yīng)用微生物選育技術(shù)模式下，降低了試驗次數(shù)，且可以規(guī)避微生物菌群的退化，并結(jié)合同活性污泥法的使用，可以簡化污染物的降解過程，從而降低污水治理成本。

2 生物強化技術(shù)的主要組成及其來源

生物強化技術(shù)主要使用生物強化菌劑，借助菌劑作用實現(xiàn)對污水的治理。在生物強化菌劑的來源渠道上，主要有如下幾種：一是來源于自然界。自然界中篩選菌種時，需要充分考慮各類環(huán)境因素，較為重要的是土壤及水，并進行分離篩選。在得到菌株后，應(yīng)查驗并測試其降解性能，確保菌株性能的穩(wěn)定高效。菌株接受突變劑，然后發(fā)酵培養(yǎng)單一菌株。二是商業(yè)菌劑。在挑選商業(yè)菌劑時，應(yīng)對干化菌劑及液體菌劑的特定降解功能進行確認(rèn)，確保在高濃度污染物的消除上，自養(yǎng)菌、異養(yǎng)菌及兼性菌能夠發(fā)揮自身的作用。商業(yè)菌劑的使用能夠縮短微生物培養(yǎng)時間，同時在微生物濃度指標(biāo)上得到提高。三是基因工程菌。基因工程菌需要特定基因，要獲取多質(zhì)粒新菌種，對微生物及病毒質(zhì)粒重新組合至關(guān)重要[3]。一種微生物可以對水體中多個污染物進行降解，兼而發(fā)揮抗重金屬性能。也可使用兩種及兩種以上微生物，在細(xì)胞融合技術(shù)支持下，將其置于恒化器內(nèi)進行培養(yǎng)，從而可以提高新菌種的生長速度。

3 水污染治理中生物強化技術(shù)的應(yīng)用要點

3.1 生物強化技術(shù)的常規(guī)利用模式

當(dāng)微生物具備較強的新陳代謝能力時，生物強化技術(shù)的水污染治理作用才能得到完好發(fā)揮。在獲取微生物時，應(yīng)圍繞新陳代謝這一指標(biāo)，采用誘變微生物及篩選微生物的方式復(fù)制新陳代謝功能強的微生物，然后在污染水體中投放，借助微生物快速對污水中的污染成分進行降解。在該模式的具體應(yīng)用上，除了在污水中投放高效降解微生物之外，還可同時投入碳源，此時在水中會有微生物處于依附狀態(tài)或游離狀態(tài)，從而實現(xiàn)對污水中污染物的同步分解。

3.2 生物強化技術(shù)的共代謝模式

微生物在快速降解污染物的同時，因污染物污染程度高，污染成分有可能無法實現(xiàn)全部降解。此時，如污水中存在底物，可將部分微生物添加至所需治理的水中，借助微生物的作用改變污水中污染物的結(jié)構(gòu)。這一模式稱為共代謝模式或共協(xié)同模式。例如，在待處理的污水中添加共代謝物質(zhì)，可以降解氨、酚、二氯苯、乙烷等物質(zhì)。當(dāng)污染物完成降解后，在微生物的作用下還可以產(chǎn)生氧化酶，而氧化酶能夠促進污染物結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，達(dá)到對污染物的降解效果[4]。

3.3 生物強化技術(shù)的固定化應(yīng)用模式

生物強化技術(shù)在污水治理中的應(yīng)用，如采取固定化生物強化模式，其效果較為理想。在固定化生物強化手段的構(gòu)成上，交聯(lián)法、包埋法及吸附法是最常見的方式。其中，交聯(lián)法主要是指應(yīng)用關(guān)聯(lián)，通過微生物細(xì)胞與固定化載體之間發(fā)生聯(lián)系，形成治污體系，來固化微生物。包埋法需要發(fā)揮凝膠作用原理，在污水載體中引進微生物，確保微生物的高活性。吸附法在離子結(jié)合作用及物理吸附手段支撐下，選擇能夠具備吸附屬性的污水載體，在其中固定投放微生物，讓微生物能夠吸附在載體表層，提供最佳的微生物繁殖環(huán)境。需要注意的是，在采用生物強化技術(shù)固定化應(yīng)用模式時，需要確保菌種能夠處于極高的活性狀態(tài)，為此，一方面要強化微生物的抗毒性及依附性，降低微生物脫落幾率，另一方面還要避免菌種大范圍流失或死亡。在污水治理過程中，要合理控制菌種類型及搭配比例，對菌種的降解作用進行效果觀測，并延長其降解及存留時間。

3.4 生物強化技術(shù)的基因轉(zhuǎn)移應(yīng)用模式

生物強化技術(shù)在不同污染程度的污水范圍區(qū)間中應(yīng)用模式不完全相同。在對污染物進行初步篩選后，確定具備特定代謝基因的微生物，然后將其與具備較強代謝功能的微生物進行結(jié)合，在微生物中通過生物強化技術(shù)進行融合，從而提高微生物基因轉(zhuǎn)移交換的速率，加快微生物降解功能及速率。在污水處理難度及范圍同步增大的背景下，通過基因轉(zhuǎn)移作用對污水進行降解及稀釋已經(jīng)成為當(dāng)下污水處理實踐的重點關(guān)注內(nèi)容。在該模式的具體應(yīng)用上，應(yīng)對污水區(qū)域的各類參數(shù)進行分析，然后界定出微生物基因轉(zhuǎn)移功能的適用區(qū)間，這樣才能有針對性地展開污水治理工作，提高污水治理效果。

4 水污染治理中生物強化技術(shù)應(yīng)用的注意事項

4.1 恰當(dāng)使用EM菌

污染水體中如存在大量污泥，在對其進行處理時，通過采用有效微生物菌群（EM菌），然后在其中增加滲透液，并處理生物膜，可以得出確定的實驗結(jié)論。加入EM菌劑后，生物強化技術(shù)的效果更為明顯，治污系統(tǒng)的啟動速度更快，可以將系統(tǒng)響應(yīng)的時間壓縮到15 d。此外，采用EM菌，還能夠?qū)ξ廴舅w的污泥性能進行改善，在調(diào)控污泥性能的過程中，可以借助生物強化技術(shù)對照組及實驗組的相關(guān)數(shù)據(jù)，驗證污泥濃度（MLVSS）數(shù)值，從而實現(xiàn)污泥沉降性能的大幅提升。為此，在具體采用生物強化技術(shù)時，應(yīng)對EM菌的性能參數(shù)及表現(xiàn)進行觀察，以確保污染水體能夠得到有效治理。

4.2 把控菌種的投放方式及投放量

在菌種的投放上，盡管相應(yīng)的操作方式較為簡單，但還是較易因人為因素導(dǎo)致菌種及微生物的作用發(fā)揮受限[5]。為此，應(yīng)根據(jù)水污染的比例及范圍，確定是否采用菌種直接投放或共代謝物質(zhì)模式，考慮到微生物投放后的流失比率，確定菌種投放方式，盡量提高菌種的存活率。而在菌種投放量數(shù)值的控制上，如污染較大的區(qū)域，應(yīng)大量投放菌種，但考慮到菌種具備的活動參數(shù)不盡相同，且菌種不具備統(tǒng)一的穩(wěn)定性表現(xiàn)，所以應(yīng)結(jié)合生物強化技術(shù)的具體類型及水污染程度大小等因素確定需要投放的菌種數(shù)量。

5 結(jié)語

水污染治理是一項長期的工作，在治理污水時，生物強化技術(shù)愈加顯示出其先進性及有效性。在具體應(yīng)用時，應(yīng)結(jié)合生物強化技術(shù)的類型及作用功能，找準(zhǔn)污水治理的核心要素，然后因地制宜地采取生物強化技術(shù)手段，確保水污染治理的針對性，切實解決工業(yè)化進程中的水污染問題。