【摘 要】隨著國家對(duì)環(huán)保的重視，環(huán)保科技得到長足發(fā)展，生物工程技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在工業(yè)污水處理領(lǐng)域，生物工程有十分明顯的優(yōu)勢，例如節(jié)能降耗、安全穩(wěn)定、綠色高效等，作者將結(jié)合巴陵石化污水處理現(xiàn)狀，就生物工程在污水處理中的應(yīng)用進(jìn)行分析與探討。

【關(guān)鍵詞】生物工程;環(huán)境保護(hù);應(yīng)用

前言

生物工程又稱生物技術(shù)，在狹義上，指將工程知識(shí)應(yīng)用于生物學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，利用生物體的機(jī)能生產(chǎn)物質(zhì)，以提供商品為人類服務(wù)的一項(xiàng)技術(shù)，包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程和發(fā)酵工程四個(gè)技術(shù)體系。生物工程應(yīng)用到環(huán)境保護(hù)方面有兩類，一類是直接應(yīng)用，比如廢棄物生物利用、雜交水稻等等;一類是間接應(yīng)用，比如把化肥用生物固氮替換，或者把化學(xué)農(nóng)藥用生物農(nóng)藥替換等等，與直接應(yīng)用相比，間接應(yīng)用的領(lǐng)域與空間則廣泛的多。

一、巴陵石化污水治理現(xiàn)狀及生物工程的特點(diǎn)

2015年9月10日發(fā)布的《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，要求從2017年7月1日起，石化企業(yè)開始執(zhí)行新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其中，外排廢水總氮控制在40毫克每標(biāo)準(zhǔn)立方米以下，總磷控制在1毫克每標(biāo)準(zhǔn)立方米以下。巴陵石化己內(nèi)酰胺生產(chǎn)的生化裝置脫氮、除磷污水處理工藝不完善，預(yù)處理能力有限，外排廢水總氮、總磷達(dá)標(biāo)排放面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。

為按期實(shí)現(xiàn)污水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，巴陵石化通過源頭至末端的全流程治理，將原先己內(nèi)酰胺生產(chǎn)部進(jìn)入生化裝置的高氨氮蒸發(fā)冷凝液收集后，送至熱電部進(jìn)行綜合利用，減少進(jìn)入生化裝置廢水量;改變離子交換再生廢水的去向，將高硝態(tài)氮的再生廢水濃縮處理后，進(jìn)入廢堿焚燒爐處理，減少進(jìn)入生化裝置的總氮含量;建設(shè)投用全苯蒸餾項(xiàng)目，在提高產(chǎn)品品質(zhì)的同時(shí)，減少了離子交換廢水總量，為3條己內(nèi)酰胺生產(chǎn)線滿負(fù)荷運(yùn)行提供了條件;對(duì)現(xiàn)有設(shè)施進(jìn)行改造，對(duì)3套污水處理裝置實(shí)行聯(lián)動(dòng)，減少鷹山生化裝置總氮處理負(fù)荷;實(shí)施循環(huán)水無磷配方，加強(qiáng)對(duì)源頭各股污水的總磷監(jiān)測分析。同時(shí)，對(duì)含磷高的廢水及可生化性差的廢水進(jìn)行分治，對(duì)部分難處理的廢水先進(jìn)行預(yù)處理，再進(jìn)入后續(xù)處理單元。

但通過以上措施，僅能在現(xiàn)有的正常波動(dòng)范圍內(nèi)對(duì)污水進(jìn)行處置，處理能力有限，加上己內(nèi)酰胺產(chǎn)業(yè)搬遷、云溪片化工產(chǎn)業(yè)集中，污水處理在規(guī)模和難度大幅度提升，現(xiàn)有的裝置和技術(shù)需要借助新的工藝技術(shù)與時(shí)俱進(jìn)。不少研究學(xué)者認(rèn)為，現(xiàn)代生物技術(shù)應(yīng)由四個(gè)部分組成，分別是微生物工程、酶工程以及細(xì)胞與基因工程，每個(gè)工程都有各自的理論特點(diǎn)與使用范圍。現(xiàn)代生物技術(shù)特征有五點(diǎn)：第一，借助微生物的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用;第二，操作環(huán)境為常溫常壓，操作方式簡單方便，而且能夠持續(xù)性操作;第三，可以根據(jù)需求要培育與創(chuàng)造新的微生物品種;第四，效率高，節(jié)能降耗;第五，安全環(huán)保，現(xiàn)代生物技術(shù)處理污染物的最終轉(zhuǎn)化產(chǎn)物為無毒無害、穩(wěn)定的物質(zhì)，如二氧化碳、水、氮?dú)夂图淄?。正是因?yàn)檫@些特點(diǎn)，讓生物工程從20世界末出現(xiàn)以來就廣受關(guān)注，而其帶來的巨大經(jīng)濟(jì)利益與潛力讓不少傳統(tǒng)企業(yè)也開始涉及這一領(lǐng)域。

二、生物工程在污水處理中的應(yīng)用分析

1.生物技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

污水中含有許多的有毒物質(zhì)，成分十分復(fù)雜，其中包括重金屬、有機(jī)磷、酚類、氰化物、有機(jī)酸、醛及蛋白質(zhì)等等。利用微生物自身的新陳代謝等生命活動(dòng)，能夠?qū)⑺w中的部分有毒有害物質(zhì)很好的去除，從而使得水體中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，使水體得到凈化。根據(jù)《水污染控制工程》分類，污水處理方法可以分為四大類：活性污泥法，如SBR、AO、AAO、氧化溝等;生物膜法，如生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化池等;酶工程法，如厭氧菌、脫氮菌、甲烷菌的應(yīng)用等;自然條件下的生物處理法，如穩(wěn)定塘、生態(tài)系統(tǒng)塘、土地處理法等，其中活性污泥法、生物膜法的應(yīng)用比較廣，酶工程屬于新興技術(shù)，其優(yōu)劣如下

（1）活性污泥法

主要列舉巴陵石化云溪生化、鷹山生化、七里山生化車間以及兄弟單位應(yīng)用較多的A/O、A2O和SBR工藝。A/O是Anoxic/Oxic的縮寫，它的優(yōu)越性是除了使有機(jī)污染物得到降解之外，還具有一定的脫氮除磷功能，是將厭氧水解技術(shù)用為活性污泥的前處理，所以A/O法是改進(jìn)的活性污泥法，已在公司水務(wù)部云溪生化車間應(yīng)用。

A2O是Anaeroxic-Anoxic-Oxic的英文縮寫，A2O 生物脫氮除磷工藝是傳統(tǒng)活性污泥工藝、生物消化及反硝化工藝和生物除磷工藝的綜合，能同時(shí)具有去除有機(jī)物、脫氮除磷的功能，在同時(shí)脫氧除磷去除有機(jī)物的工藝中，該工藝流程最為簡單，總的水力停留時(shí)間也少于同類其他工藝，不會(huì)發(fā)生污泥膨脹。

SBR工藝的過程是按時(shí)序來運(yùn)行的，一個(gè)操作過程分五個(gè)階段：進(jìn)水、曝氣、沉淀、潷水、閑置。SBR工藝雖然占地面積小，具有良好的脫氮除磷效果，但連續(xù)進(jìn)水時(shí)，對(duì)于單一SBR反應(yīng)器需要較大的調(diào)節(jié)池，對(duì)于多個(gè)SBR反應(yīng)器，其進(jìn)水和排水的閥門自動(dòng)切換頻繁，設(shè)備的閑置率較高，污水提升水頭損失較大。如果需要后處理，則需要較大容積的調(diào)節(jié)池。

結(jié)論：活性污泥法工藝簡單、技術(shù)成熟，但處理技術(shù)經(jīng)過幾十年的使用，存在的問題也日趨顯著。例如：活性污泥易受毒害損害;厭氧環(huán)境難以控制;氮、磷去除率低;曝氣池生物濃度低，生化反應(yīng)速度慢，池容積大;存在污泥膨脹問題和大量剩余污泥的處理等難題。

（2）生物膜法

膜生物反應(yīng)器工藝（MBR工藝）是現(xiàn)代膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的一種新型廢水生物處理技術(shù)，分為循環(huán)式和浸沒式兩種。它利用膜分離裝置將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物質(zhì)有效截留，替代二沉池，使生化反應(yīng)池中的活性污泥濃度（生物量）大大提高;實(shí)現(xiàn)水力停留時(shí)間（HRT）和污泥停留時(shí)間（SRT）的分別控制，將難降解的大分子有機(jī)物質(zhì)截留在反應(yīng)池中不斷反應(yīng)、降解。

結(jié)論：與傳統(tǒng)的生物處理工藝相比，具有生化效率高、抗負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)、出水水質(zhì)好且穩(wěn)定、占地面積小、排泥周期長、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，是目前在高濃度有機(jī)廢水處理、中水回用處理等領(lǐng)域最有前途的廢水生物處理技術(shù)之一，但投資費(fèi)用較高，在使用過程中存在膜污染等問題，一定程度上限制了其應(yīng)用。

三、展望

生物工程技術(shù)以其成本低、產(chǎn)出高、無二次污染等諸多優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)境保護(hù)中已獲得了廣泛的應(yīng)用，并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。公司云溪生化車間處理的污水以環(huán)氧樹脂事業(yè)部的環(huán)化污水為主，其中CODCr=2500mg/L（最高可達(dá)2800 mg/L）、PH=11-12，污水中CaCl2=20000-30000 mg/L，含石灰的懸浮物也較高，尤其是城區(qū)己內(nèi)酰胺產(chǎn)業(yè)鏈搬遷到云溪工業(yè)園后，污水的復(fù)雜程度更高、處理難度更大、環(huán)保影響更廣。為滿足污水達(dá)標(biāo)排放要求，生物工程技術(shù)在污水治理中的應(yīng)用必不可少，雖然目前生物工程技術(shù)不如化學(xué)技術(shù)快速、效率高，但是隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的快速發(fā)展，以及經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展導(dǎo)致的資源短缺、環(huán)境狀況惡化情況的加劇，生物工程的環(huán)境保護(hù)功能顯得越來越重要，在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域也將得到更高的重視和推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高廷耀、顧國維、周琪.《水污染控制工程》第四版，高等教育出版社，2015.4.193

[2] 高艷玲，馬達(dá).污水生物處理新技術(shù)[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2006：49，220

[3] 崔力拓 李志偉.生物工程在廢水凈化中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢，中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2003.12

作者簡介：

瞿智能（1984-），男，漢族，湖南，中級(jí)政工師，助理工程師，本科，研究方向：污水處理。

（作者單位：巴陵石化公司水務(wù)部）