李宗碩 李宗范
1.新疆新能源集團環(huán)境發(fā)展有限公司2.甘肅省古浪縣黑松驛初級中學
水污染治理中生物強化技術(shù)的應(yīng)用
李宗碩1李宗范2
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本文首先從含義和應(yīng)用優(yōu)點兩個方面,概述生物強化技術(shù);接著介紹實現(xiàn)生物強化技術(shù)的途徑,也就是生物強化工藝有哪些,并說明其具體的應(yīng)用方法和應(yīng)用優(yōu)劣;最后指出影響生物強化技術(shù)在水污染治理中的應(yīng)用效率的因素。
水污染;治理;生物強化技術(shù);應(yīng)用
我國工業(yè),特別是化學合成工業(yè)在快速發(fā)展的同時,產(chǎn)生了更多更難降解的污染物,并將這些污染物排入水中,嚴重破壞了生態(tài)環(huán)境,并污染了周邊地區(qū)的正常用水。由于這些污染物的成分更加復雜、濃度更高、量更大,傳統(tǒng)的生物處理系統(tǒng)或者生物菌劑已經(jīng)不能夠適應(yīng)水污染處理的需求,必須要借助于新型生物技術(shù)和降解方法。生物強化技術(shù)不同于傳統(tǒng)生物處理技術(shù),它具有更好的污染物處理效率,還能夠改善污泥的性能,并增強生物處理系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性,因此在水污染治理工作中得到了日益廣泛的應(yīng)用。
生物強化技術(shù)也被稱作生物增強技術(shù),或者投菌法,它是一種預(yù)處理技術(shù),出現(xiàn)于20世紀90年代中期,80年代后被廣泛應(yīng)用于污水處理中。
指的是利用一定的渠道,將某些具有特定功能的微生物引到傳統(tǒng)生物處理系統(tǒng)中,使微生物的濃度升高,當微生物的濃度達到一定程度后時,其分解作用能夠得到充分得發(fā)揮,以降解某些難以降解的有機物。
當期被應(yīng)用于水污染治理中時,指的就是:把特殊菌種投入被污染的水中,升高自然菌群的濃度、增強自然菌群的生物力量后,借助其強大的新陳代謝能力分解和吸收水里的污染物,達到清潔水污染,凈化水質(zhì)的目的。
(1)成本低,具有經(jīng)濟優(yōu)勢:使用的微生物選育技術(shù),不僅能夠有效防止菌群的退化,還無需進行反復的試驗和菌群投加,大大降低了水污染的治理成本;如果再結(jié)合傳統(tǒng)活性污泥法,還能夠進一步簡化污染物降解的過程,降低治理成本。
(2)適用范圍更廣,處理效率更高:生物強化技術(shù)保證了微生物在高濃度或者高鹽等惡劣的污水中,也能夠維持較大的活性,可以被應(yīng)用于處理污染物濃度高、毒性大的污水;利用微生物降解水中的污染物,整個處理過程不會發(fā)生污染物轉(zhuǎn)移,也就不會對水源造成二次污染,同時,生物強化技術(shù)應(yīng)用時的啟動周期短,并且該系統(tǒng)模式的參數(shù)要達到傳統(tǒng)模式的幾倍,處理時間消耗的時間更少,處理效率更高。
通過對微生物進行篩選、馴化、誘變、基因重組等一系列手段獲取具有較強新陳代謝能力的微生物,對這部分微生物進行一定數(shù)量的復制,并將其投入受污染的水中,利用這部分微生物去分解污染物。
這是最普遍的一種做法,工作人員將得到的以目標物為唯一碳源,和能源的高效降解微生物直接投入水中,這些微生物以游離或者依附的狀態(tài)存在于水中,降解污染物。
有些污染物不能被微生物完全降解,但是在水中有其他底物的情況下,可以在水中加入微生物,借助微生物改變這些污染物的化學結(jié)構(gòu),比如微生物協(xié)同、二級基質(zhì)共同氧化、休眠細胞降解等,從而將水里的有害物質(zhì)降解,達到處理水污染的目的。
工作人員向水中投放微生物共代謝基質(zhì)類物,以及一些輔助營養(yǎng)物質(zhì),這些微生物會降解一些原始底物,比如酚、氨、甲烷、乙烷、二氯苯及氧乙酸等,以獲得自身生長所需要的能量。微生物降解后還能夠產(chǎn)生氧化酶,從而改變水中目標污染物的結(jié)構(gòu),以完成對污染物的降解。
對微生物進行篩選,找到具有較強代謝功能,和具有特定代謝基因的微生物,并將生物強化技術(shù)引入這些微生物中,加速微生物構(gòu)建與自然基因進行交換和代謝途徑的速度,增強微生物降解污染物的能力,提高降解效率。
主要分為三種,包埋法、交聯(lián)法和吸附法,第一種指的是借助凝膠作用,把微生物包埋入載體材料的內(nèi)部。這種方法操作較簡單,且對微生物細胞活性的影響不大,是一種較廣泛的使用方法;第二種指的是利用交聯(lián)反應(yīng),實現(xiàn)微生物細胞和固定化載體之間的互聯(lián),并形成較密集的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),以對微生物進行固定化;第三種指的則是借助離子結(jié)合或者物理吸附的方法,把微生物固定到那些具有吸附特性的載體的表面或者內(nèi)部,為微生物的成長繁殖提供場所和營養(yǎng)物質(zhì)。
增強微生物對載體的依附性,以及自身的抗毒性,避免微生物輕易脫落,并保證菌種的活性,以此提高菌種的存活度,也就不容易流失。菌種的數(shù)量不斷增加,并逐漸成為污水中的主要菌種,不僅降低了其被水中原生動物捕食干凈的幾率,還延長了其在水中的存留時間和降解時間,提高水污染處理效率。
在一定的范圍內(nèi),投放的菌種量越大,水污染治理的效率越高,但由于菌種,特別是高活性菌種的穩(wěn)定和活性都不好測定,因此需要結(jié)合水污染的程度、污染物的實際含量,以及生物強化技術(shù)的應(yīng)用階段來判斷菌種的投放量。
如果使用直接投放高效降解菌或者共代謝物質(zhì)的方式,雖然操作簡單,但是容易出現(xiàn)微生物被水中其他原生動物或者微生物吞噬,微生物流失等現(xiàn)象,水污染處理效果不是很理想。如果使用固定化技術(shù)則能夠很好地解決前種方法中存在的弊端,避免菌體流失,提高菌體的存活時間和處理效率。
微生物的成長離不開營養(yǎng)物質(zhì),向水中投放微生物時,除了要保證微生物的碳源,還要為微生物的生長提供磷、氮等微量元素,并及時調(diào)整污水中的營養(yǎng)物質(zhì)的比例,為微生物成長提供更有力的環(huán)境。
了解生物強化技術(shù)的內(nèi)容和優(yōu)勢,把握其應(yīng)用工藝和應(yīng)用方法,掌握影響其應(yīng)用效果的因素,改善應(yīng)用工藝,提高應(yīng)用措施,以更好地治理水污染,保護生態(tài)環(huán)境和人們的用水安全。
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