趙輝

淺析應(yīng)用環(huán)境生物技術(shù)治理水污染改善淮河水環(huán)境的研究

趙輝

淮河是我國最早進行水污染治理的重點河流之一，經(jīng)過多年治理，淮河水質(zhì)有了比較明顯的改善。隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，流域內(nèi)高密度的人口分布和高強度的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重的水體污染。在“十五”和“十一五”流域水污染防治期間，采取了一系列治理措施，有效地遏制了淮河水污染的加劇。但從目前情況來看，淮河流域水污染防治形勢仍然不容樂觀，水環(huán)境污染問題嚴(yán)重威脅人類的生存環(huán)境，制約著社會經(jīng)濟的進一步發(fā)展。因此，有必要通過開展環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新和水環(huán)境治理實用技術(shù)的研究與應(yīng)用，進一步遏制和治理淮河水污染，改善水環(huán)境質(zhì)量，使其更好地為流域經(jīng)濟發(fā)展服務(wù)。

在目前的水處理技術(shù)中，生物處理法已成為世界各國控制水污染的主要手段，尤其是環(huán)境生物技術(shù)將成為水污染控制領(lǐng)域重點開發(fā)和應(yīng)用的技術(shù)手段，主要應(yīng)用于廢水處理、生物修復(fù)以及微生物水處理劑等方面。環(huán)境生物技術(shù)在處理水污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反應(yīng)條件溫和以及無二次污染等顯著優(yōu)點，加之其技術(shù)開發(fā)所預(yù)示的廣闊的市場前景，受到了各國政府、科技工作者和企業(yè)家的高度重視。隨著生物技術(shù)研究的進展和人們對環(huán)境問題認(rèn)識的深入，人們已越來越意識到，環(huán)境生物技術(shù)的發(fā)展，為從根本上解決水環(huán)境污染和改善水環(huán)境質(zhì)量提供了無限的希望。

一、環(huán)境生物技術(shù)的內(nèi)容與特點

生物技術(shù)用于污染治理已有悠久的歷史，但由現(xiàn)代生物技術(shù)和環(huán)境工程技術(shù)相結(jié)合的環(huán)境生物技術(shù)，是20世紀(jì)80年代才誕生于歐美。環(huán)境生物技術(shù)是利用生物的生理活動有效凈化污染環(huán)境以及將污染物轉(zhuǎn)化為資源的人工技術(shù)系統(tǒng)。作為一門新型的邊緣學(xué)科，主要涉及生物技術(shù)、工程學(xué)、環(huán)境學(xué)和生態(tài)學(xué)等學(xué)科，不僅包含了生物技術(shù)所有的特點，還融合了環(huán)境污染防治以及其他工程技術(shù)。近10年來，環(huán)境生物技術(shù)發(fā)展迅速，研究領(lǐng)域不斷擴大，工程實踐表明其已成為解決復(fù)雜環(huán)境污染問題的有效手段之一。

環(huán)境生物技術(shù)的特點大致有：①以生物為對象，不依賴地球上的有限資源，而是著眼于再生資源的利用；②在常溫、常壓下進行，過程簡單，可連續(xù)化操作，并可節(jié)約能源，減少環(huán)境污染；③開辟了采用微生物和植物來降解、吸收污染的生物復(fù)原機制的新途徑；④可解決常規(guī)技術(shù)和傳統(tǒng)方法不能解決的問題；⑤可定向地按人們的需要創(chuàng)造新品種和其他有經(jīng)濟價值的生命類型。環(huán)境生物技術(shù)以其獨特的功能和優(yōu)越性顯示出旺盛的活力，向人類展現(xiàn)出它在防治污染方面所具有的無限前景。

二、環(huán)境生物技術(shù)在水污染治理方面的發(fā)展

目前，環(huán)境生物技術(shù)應(yīng)用于水污染治理中主要是利用微生物、植物作為環(huán)境污染控制的技術(shù)手段。環(huán)境生物技術(shù)已是水污染治理中應(yīng)用最廣的、最為重要的單項技術(shù)，其在水污染控制方面發(fā)揮著極為重要的作用。應(yīng)用環(huán)境生物技術(shù)處理污染物時，最終產(chǎn)物大都是無毒無害的、穩(wěn)定的物質(zhì)，如二氧化碳、水和氮氣。利用生物方法處理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次轉(zhuǎn)移，因此是一種消除污染安全而徹底的方法。

環(huán)境生物技術(shù)不僅單純適用于環(huán)境污染治理，如今已相當(dāng)廣泛地應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測，尤其是以生物傳感器為核心的環(huán)境生物監(jiān)測技術(shù)，可在線在位迅速地提供水環(huán)境質(zhì)量參數(shù)，成為水環(huán)境質(zhì)量預(yù)報和報警中的重要組成部分。因此，環(huán)境生物技術(shù)如果大量地運用于淮河水污染治理中，將有效地提高水環(huán)境質(zhì)量。

三、環(huán)境生物技術(shù)在水污染治理中的應(yīng)用

水污染生物處理是利用微生物的生命活動過程對污水中的污染物進行轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，從而使污水得到凈化的處理方法。水污染生物處理技術(shù)發(fā)展迅速，好氧法、厭氧生物法以及生物發(fā)酵法已趨于成熟，因此，本文重點闡述固定化微生物等新興技術(shù)。

1.固定化微生物技術(shù)

固定化微生物技術(shù)是生物工程領(lǐng)域中的一項新技術(shù)。進入20世紀(jì)80年代后，國內(nèi)外開始應(yīng)用這種具有獨特優(yōu)點的新技術(shù)來處理工業(yè)廢水和分解水污染物中難生物降解的有機物質(zhì)，一些具有特異性的優(yōu)勢菌種不斷得到改造或創(chuàng)造，將這些高效專性菌如脫色菌、脫氮、脫磷菌假單胞菌等進行固定化后，菌體密度提高，大大提高了處理效率，尤其是對難降解有毒物質(zhì)有明顯優(yōu)勢。

2.生物強化處理技術(shù)

為了提高水污染治理的效果，而向污水中投加從自然界中篩選的優(yōu)勢菌種或通過基因組合技術(shù)產(chǎn)生的高效菌種，以去除某一種或某一類有害物質(zhì)。主要強化方法有：①高濃度活性污泥法，以高污泥濃度和長泥齡來促進對難分解物質(zhì)的處理，加快反應(yīng)速度。②生物—鐵法，在普通活性污泥中加入無機鹽，多用鐵鹽（氫氧化鐵或氧化鐵粉），形成生物鐵絮凝體活性污泥，具有高濃度活性污泥法的特點，主要用來提高除磷效果。③生物—活性炭法，綜合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力，產(chǎn)生協(xié)同增效作用。

3.生物反應(yīng)器技術(shù)

是環(huán)境生物技術(shù)發(fā)展的主要方向。新型生物膜反應(yīng)器其共同特點是反應(yīng)器內(nèi)裝有比表面大的載體，有利于微生物附著生長形成生物膜，供氣或供給的其他反應(yīng)條件優(yōu)越，污染物具有充分的時間與微生物接觸，有利于增強微生物的分解代謝能力。

4.環(huán)境生物制劑技術(shù)

環(huán)境生物制劑包括新型微生物菌劑、生物吸附劑、微生物絮凝劑、生物催化劑、生物破乳劑、特種環(huán)境微生物菌種等用微生物強化處理的微生物菌劑及材料或通過微生物轉(zhuǎn)化制備用于改善環(huán)境的產(chǎn)品，這是目前水污染生物處理技術(shù)最具有發(fā)展?jié)摿Φ姆矫妗?/p>

四、環(huán)境生物技術(shù)存在的問題和發(fā)展趨勢

盡管環(huán)境生物技術(shù)相對安全，但在應(yīng)用當(dāng)中還存在一定的問題與困難，主要表現(xiàn)在：一是在應(yīng)用過程中反應(yīng)速度不如化學(xué)方法快，因而需要較大的反應(yīng)器和占地面積；二是對原水水質(zhì)有一定的要求，否則會妨礙微生物的生長；三是運行中有時會產(chǎn)生污泥膨脹和流失，剩余污泥也難處理；四是對于一些人工合成物，特別是難生化降解物質(zhì)，通常的微生物尚顯得無能為力；五是大規(guī)模工程微生物的應(yīng)用對原生態(tài)系統(tǒng)會產(chǎn)生一定的不利影響。目前，科學(xué)家們正在努力解決這些問題并開始控制這種潛在的危險性。

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和人類環(huán)保意識的持續(xù)增強，環(huán)境生物技術(shù)的研究和發(fā)展顯得越來越重要，為進一步改善淮河目前的水環(huán)境現(xiàn)狀，應(yīng)在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上和大量實踐應(yīng)用中不斷摸索經(jīng)驗和總結(jié)，以生態(tài)修復(fù)為指導(dǎo)，與其他現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，根據(jù)水污染物的特征，優(yōu)先考慮利用現(xiàn)代生物技術(shù)，實現(xiàn)區(qū)域環(huán)境污水的凈化；同時，利用生態(tài)學(xué)原理，充分利用地理、水文條件，在保護水資源的基礎(chǔ)上，堅持污染修復(fù)和景觀建設(shè)相結(jié)合，構(gòu)建適宜的生態(tài)環(huán)境體系■

（作者單位：安徽中環(huán)環(huán)境科學(xué)研究院有限公司 233000）