生物强化技术在水污染治理中的使用

　　摘    要：　生物强化技术在水污染治理中发挥着重要的作用,治理效率高、耗费资金低。因此,生物强化技术在水污染治理中被广泛应用。本文主要基于该技术在水污染治理中的具体应用,分析生物强化技术的作用以及机理,并深刻探讨了该技术在水污染治理中的应用模式,分析其具体应用效果,希望可以为相关企业的水污染治理提供经验借鉴。

　　关键词 :     水污染治理;生物强化技术;污染物;污泥活性;

　　0 、引言

　　生物强化技术又被称为生物增强技术，最早出现在20世纪70年代，在80年代后被广泛应用到企业污水治理之中。如今的生物增强技术在传统生物处理系统上增强，并具备相应的降解、去菌功能，该技术的核心是培养菌以及投放菌的环节，是一项污水预处理技术。从应用范围以及应用价值上看，生物增强技术研究十分重要。

　　1 、生物强化技术作用及机理

　　生物强化技术主要应用微生物直接分解污水中的底物，并应用共代谢技术降解污水中的其他微生物。该技术应用机理包括三类：(1)直接作用类；(2)共代谢作用类；(3)水平转移类。直接作用类直接利用微生物分解功能，共代谢类中某些微生物不能被微生物直接降解的情况下，在其他底物的共同作用下实现降解目标物，改变污染物结构，实现治理目标。水平转移类通过引入特定基因微生物的方法，使其可以与自然基因产生交换以及代谢途径，进而实现对污水中有机物的科学降解。该技术主要应用生物强化菌剂实现污水治理，是一种预处理方法，如何培养以及投放菌剂是关键环节。
 

　　2 、生物强化菌剂的培养

　　2.1 、自然筛选

　　菌剂需要从特定的环境中获取，经过培养手段获得，也可以通过基因技术的应用，按照使用目的添加相应的化学药剂，将其投入处理系统中。按照类别进行划分，菌剂主要包含液体以及粉剂两种性质。通常情况下，菌剂可以从自然环境中获取，在自然环境以及污染场地中直接对菌剂进行筛选，利用技术获取所需的微生物。该方法具有广泛应用性，取得菌剂比较简单，具体步骤为选择适当的环境，进而分离适应性的菌株，通过选择培养基的程序选择特殊的具有降解性的菌株，通过分离以及纯化的过程选择高效菌，在接受突变剂之后进一步筛选，最终培养单一的菌株[1]。

　　2.2 、基因工程菌

　　通过在微生物细胞中导入繁殖能力比较强的菌株，提高菌体的适应性以及处理效率。在污水处理系统中，主要通过质粒介导的转移以及融合方式获取。基因转移中的质粒是指可以复制DNA分子的染色体，在特定的条件下，可以赋予相应化学物以及药物相应的生存能力。将具有特定功能的质粒注入受体细胞，可以有效增强菌体的降解能力。此外，原生质体融合也是基因工程菌的获取办法之一，通过人为手段将性状不同的两类细胞进行原生质融合，获取更加稳定的重组子。该技术的应用打破了传统微生物的界限，通过基因技术而进行遗传物质的传递，实现污水降解、治理的目标。该技术所获取的菌剂并不来自于自然界，通过基因技术获得的菌剂可能存在一定的安全性问题，在污水处理中的应用尚处于实验阶段，无法在污水治理中得到广泛应用。

　　2.3 、商业菌剂

　　直接购买的商业菌剂也是从自然接种筛选而得的，企业将具有降解功能的细菌制作试剂，售卖给需要的企业。商业菌剂的形成大致分为三种，分别是自养菌剂、导养菌剂、兼性菌剂。商业菌剂符合国家安全标准，使用比较方便，可实现对污水的实时处理。此类菌剂缩短了污水治理微生物培养时间，微生物浓度也可以得到相应的保障。但商业菌剂使用范围需要进行控制，应格外重视菌剂在低温或者高温环境下的反应，在合适的温度内，才可以更好地实现微生物的新陈代谢。此外，还要注重菌剂的抗污染能力，其抗污染能力对污染物处理具有直接影响。另外，也要注重菌剂的抗金属能力、在广泛环境中的适应能力、表面活性分泌能力以及亲水性等。

　　3、 生物强化技术在水污染治理中的应用

　　3.1、 菌剂在水污染治理中效果分析

　　3.1.1 、去除效果

　　菌剂在水污染治理中的应用可以有效提高系统对目标物的去除效果。相比其他方法而言，生物增强技术在污水生物处理上更具有针对性，将降解菌投入活性污泥反应器之中，菌剂在反应器中的作用时间长达2个月，对苯酚等物质的降解率可以达到95%以上。对比没有加入菌剂的反应器，污水中苯酚去除效率仅仅在40%左右，并处于持续降低的状态。将生物接触氧化技术与生物强化技术结合，投入降解菌以及其他的菌类，并对其进行挂膜处理，等系统趋于稳定之后，控制水的停留时间并考查菌类对污水苯酚物质的去除率，发现降解速率比原本系统中的降解速率提升2倍以上[2]。

　　3.1.2 、泥性改善效果

　　生物强化技术通过投菌的方式可以有效改善污水处理系统的污泥性能，在增强活性的同时减少产量，减少污泥膨胀发生率。采用生物强化技术的污泥系统可降低20%以上容积，最高可以达到30%。向活性污泥反应器之中加入混合湿菌体，与未加入湿菌体的污水进行比较。实验结果表明，使用生物强化技术的反应器沉降性能良好，且下降速率明显大于对照组。可以了解到，生物强化技术在污水治理中的应用可以有效改善活性污泥的沉降功能与絮凝功能，使用该技术的污泥边缘清晰，颗粒均匀，效果良好。

　　3.1.3、 系统改善效果

　　在活性污泥中加入苯酚降解菌株，系统获取了苯酚降解能力。在20 d之内可以一直保持高效的降解功能，系统经过驯化之后也获得了一定的降解功能。但经过对比之后发现，20 d之后的系统降解效率仅仅可以达到40%，生物强化系统的效率可以达到100%。通过增加进水苯酚质量浓度之后，试验结果仍可以在6 h之内完全降解，原本的系苯酚降解已经下降了0.4%左右。因此，生物强化技术提高了系统的抗负荷能力，稳定性也得到了一定程度的增加。

　　3.1.4 、系统启动速度

　　比较已经采用生物强化技术的系统与未增加生物强化技术的系统，在反应系统之中添加EM菌剂，发现该菌剂可以有效增加污水处理系统的启动时间，普通的活性污泥组为常规启动时间，采用生物强化技术的污泥组系统启动时间缩短了16 d左右，生物膜系统时间也得到了一定程度的缩减。在生物膜脱落之后，原本加入菌剂的系统挂膜速度也得到了一定程度的增加。通过在系统中投入活化菌液以及生物菌剂的方式，在常温条件下仅仅使用12 d的时间便启动了污水处理生化池系统，系统的时间得到一定程度的缩减，且节省了大量的电能以及投料成本[3]。

　　3.2、 投菌参数

　　3.2.1 、投菌量

　　生物强化技术应用需要考虑到投菌量等参数，根据系统不同的运行阶段，需要投入不同分量的菌剂。通常情况下，投菌量的增长会增强系统污水处理效果，但由于菌剂的活性以及稳定性无法考证，不同的菌剂投入效果也会产生明显的不同。在普通的系统之中应用生物强化技术，在24 h后，油脂降解率仅有9%，但随着菌剂量的不断加入，油脂的降解率速度有了明显的提升。投菌量在40%、60%、80%的情况下，所耗费的时间分别为1 d、16 h、12 h。

　　3.2.2 、投菌方式

　　投菌方式按照常规划分为直接投加、固定化技术两种。直接投加的方式比较简单、方便，但系统之中其他的微生物可能会对污水处理效果产生影响，可能会造成微生物流失以及微生物吞噬的情况，强化效果并不明显。而采用固定化的方式投菌，则将菌剂封闭在特定的空间载体上，菌体的脱落比较少，活性也比较高，相比直接投菌方式而言，该方式可以有效降低菌体的流失，并使得原本系统中的优势菌剂浓度增强，停留时间、抗毒性均有所提高。

　　3.2.3、 应用工艺

　　不同的应用工艺对系统污水处理强化效果相差比较大。传统污水处理中最常用的应用工艺包括活性污泥法、氧化法、曝气池、悬浮污泥法等。目前，很多企业污水治理将其应用到生物膜法、厌氧污泥床以及生物流化床之中。在应用生物强化技术期间，不仅要考虑该技术的效率以及效益，也要考虑其在不同污水治理工艺中的适应性，目前，企业所应用的工艺在技术适应性上更强，可以节省大量的时间以及成本，提高污水治理效率。

　　3.2.4 、营养物质

　　微生物的生长需要以营养物质作为依托，除了碳源之外，还需要很多其他的微量元素。采用投菌的方式实现污水治理，需要格外注意系统废水之中的微生物营养物质成分以及影响物质含量，通过调整比例的方式可以有效增强微生物的活性，进而起到更好的污水治理效果。

　　4 、结论

　　总而言之，生物强化技术在水污染治理中已经逐渐普及，具有广阔的应用前景。但其在规模化应用上仍存在一定的难题，在可持续发展理念下应用此技术，应进一步加强对基因工程的研究，加强生物强化技术的净化功能以及安全性，并在满足低能耗、高效率的基础上，普及该技术。此外，废水中的成分比较复杂，依靠生物强化技术无法达到预期的目标，可能会导致失败，需要相关人员进一步加强对生物强化技术的研究。

　　参考文献

　　[1]卫雪晴河长制背景下流域协同治理问题探讨:基于共容利益理论[J]四川环境,2021 40(1):223-227.
　　[2]翟建，姜春华信息化背景下高职课程项目化教学改革与实践以水污染治理与资源化技术课程为例[J]辽宁高职学报,2021,23(2):41-44,74.
　　[3]陈颖,张明胡韬.基于虚拟治理成本法在水污染环境损害量化评估的案例研究与分析[J].广东化工,2021,48(2):101-102.