王菁

摘要：生物強化技術是為了提高廢水處理系統(tǒng)的處理能力，而向該系統(tǒng)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產(chǎn)生的高效菌種，以去除某一種或某一類有害物質的方法。這種處理方法通過微生物的新陳代謝作用，將廢物分解、吸收，從而達到治理污染的目的。生物強化技術因能在不擴充現(xiàn)有的水處理設施基礎上，提高其水處理的范圍和能力，因此近年來在難降解、高毒性廢水治理中的應用日益受到重視。

Abstract： Biological enhancement technology is to increase the waste water processing and the processing capacity of the system， and to the system of investment and dominant strains screened from nature or produced by gene combination technology of high efficient strains to remove one or a kind of harmful substances. This treatment method through the metabolism of microorganisms， the waste decomposition， absorption， so as to achieve the purpose of pollution control. In recent years， the application of biological technology in the treatment of coking wastewater has been paid more and more attention because it can not expand the existing water treatment facilities and improve the scope and capacity of water treatment.

關鍵詞：生物強化技術；廢水治理；應用

Key words： biological enhancement technology；wastewater treatment；application

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）06-0213-03

0 引言

隨著化學合成工業(yè)的不斷發(fā)展，生活有機污染物當中濃度高、降解難度大的污染成分正逐步上升，若采用常規(guī)的生物處理系統(tǒng)及生物菌劑對其進行處理，其處理周期較長、降解效率較低。而生物強化技術通過改善生物處理系統(tǒng)結構及優(yōu)化微生物菌劑配置，可提高度生活有機污染物難降解物質的降解效率、改善污泥性能、縮短生物處理系統(tǒng)的啟動時間，增強生物處理系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

1 生物強化技術定義

生物強化技術是一種利用生物金屬進行廢水處理的高效技術，在污水處理中具有十分廣闊的應用前景。生物強化技術具有操作簡單、針對性強、低成本、高效率等優(yōu)點，因此成為近期污水處理領域的重要研究方向。該工藝是通過將特殊菌種投放到污水當中，加強自然菌群的生物力量，通過微生物的新陳代謝分解并吸收污水中的污染物來凈化水質。生物強化工藝可以分為直接作用與共代謝作用兩種方式。直接作用是通過馴化、篩選、誘變、基因重組等一系列技術獲得微生物，然后復制一定數(shù)量對污染物進行降解。共代謝則是針對廢水中的一些有害物質，在一定條件下降解，從而改變其化學結構，降低污水的危害性，可以分為二級基質共同氧化、微生物協(xié)同、休眠細胞降解三中類型。生物強化技術在焦化廢水、印染廢水、染料廢水、農(nóng)藥廢水和制藥廢水等難降解廢水幾個領域。

2 生物制劑的優(yōu)點

生物強化制劑具有很多優(yōu)點：

①能夠將污染物徹底分解，沒有污染物轉移，不會造成二次污染；

②結合傳統(tǒng)活性污泥法，降解過程簡單，成本低；

③特殊的選育技術能防止均群退化，不需反復投加，運行成本低廉；

④不同于傳統(tǒng)模式的參數(shù)設計大大提高了系統(tǒng)處理效率（達到了傳統(tǒng)模式的幾倍），實現(xiàn)了高效處理；

⑤在高鹽、高濃度惡劣運行條件下，生物強化技術保持了微生物的活性，適用于毒性大、濃度高、難降解工業(yè)污水的處理；

⑥系統(tǒng)啟動周期短；

⑦系統(tǒng)抗沖擊負荷較高，可有效抑制污泥膨脹，污水處理系統(tǒng)運行更穩(wěn)定可靠。

3 生物強化技術的作用機理

毒性大、濃度高且難降解的工業(yè)廢水，一般無法通過傳統(tǒng)活性污泥法進行徹底處理，生物強化技術可以起到很好的效果。首先按照工業(yè)要求對微生物菌群進行初步篩選，設定工藝參數(shù)，加入生物催化劑以維持生物活性。然后按照普通的活性污泥處理工藝處理工業(yè)廢水即可。生物活性劑和特殊的工藝參數(shù)是該技術不同于普通活性污泥處理技術的一個特點。

采用生物強化技術處理高濃度工業(yè)污水不僅工藝流程簡單，投資少，運行費用低廉、對外部環(huán)境沒有特殊要求（在常溫、常壓條件下實施即可），而且能規(guī)避焚燒法、催化氧化法等產(chǎn)生的潛在威脅，也不會造成二次污染，經(jīng)濟又環(huán)保。

4 生物強化技術的實現(xiàn)

我們可以通過從自然界中篩選菌株，構建基因工程菌，購買商業(yè)菌劑來實現(xiàn)來獲得高效的菌株。

4.1 高效菌株的培育

4.1.1 從自然界中篩選菌株

在自然界中，處理污染所需要的菌株與其它微生物混雜在一起，為了獲取高效菌株，就必須將其從混雜的微生物群體中分離出來，進行進一步的發(fā)酵培養(yǎng)。要篩選出高效菌株，在長期馴化或受污染環(huán)境中，通過選擇性培養(yǎng)基分離具有特定降解性的微生物，同歸富集營養(yǎng)、多次分離純化得到高效微生物用于生物強化。當前，這種通過篩選分離高效菌的方法始終是一種主流的生物強化技術，但是其實施效果主要取決于生態(tài)環(huán)境和菌株質量，因此在實踐應用過程中必須對這兩項關鍵因素加強控制。

4.1.2 構建基因工程菌

構建基因工程菌，也就是運用微生物遺傳學來改進微生物的遺傳性狀，提高其生物活性和耐毒性，使之適應高濃度、高毒性的應用環(huán)境，從而提高污水處理效率。高效降解基因工程菌不僅能充分降解高濃度、高毒性的污染物，還可以顯著提高處理系統(tǒng)的抗沖擊負荷性能，以確保生物強化處理達到預期的效果。

4.1.3 購買商業(yè)菌劑

微生物制劑是通過自然篩選或人工培育得到一種具有降解功能的微生物，令其附著在載體上制作成干粉，或用其制配成菌液制劑，通過其生物強化功能來改善目標環(huán)境，再通過菌群構建獲得的一種具有特殊功用的生物制品。商業(yè)菌劑中通常含有處理污染所需要的完整的微生物群落，由自養(yǎng)、異養(yǎng)、兼性菌構成。

選擇購買商業(yè)菌劑時注意一下事項：①在較低或較高溫度下生長的能力；②抵抗高濃度污染物的能力；③抗重金屬的能力；④在較寬泛的環(huán)境和介質中生存的能；⑤產(chǎn)生生物表面活性劑，更利于與污染物接觸。

4.2 高效菌種在投加系統(tǒng)內(nèi)的保持

當生態(tài)環(huán)境中不具備使微生物維持生物活性及正常代謝功能因素時，生物強化技術就難以發(fā)揮作用。盡管在生態(tài)系統(tǒng)中加入菌株能夠促進生物降解，但收效甚微。原生、后生動物捕食，占用土著微生物賴以生存的電子受體和營養(yǎng)物質，最終，環(huán)境的溫濕度、酸性、DO、污染物濃度、毒性、微量元素等各類因素都可能對生物強化的功效產(chǎn)生決定性的作用。鑒于此，為了使外源微生物正常發(fā)揮作用，首先綜合運用生物強化與生物刺激為外援微生物提供足夠的營養(yǎng)和微量元素，提高其生命力，再對接種微生物進行固化處理，對直接捕食進行控制，以防微生物流失。

5 生物強化技術的應用

生物強化處理技術在石油化工行業(yè)應用——大港石化公司1.5wt/a柴油堿渣項目。

5.1 基礎情況介紹

裝置處理水量：50m3/d

水質特點：高COD

主要污染物：硫酸鈉、硫化物和少量硫醇及硫醚組成的硫化物、未完全提取出的環(huán)烷酸、過量的硫酸、噻酚、苯、酚、五環(huán)烷、六環(huán)烷。

5.2 工藝流程框圖

石油化工行業(yè)堿渣廢水是由于堿液在堿洗液化氣、柴油、汽油時，與其中的S，N，O等化合物相互反應，使得影響其安定性的物質及部分含硫化合物脫除，反應后生成含有過量污染物的堿渣，其CODcr含量達到了幾萬，并且含有有害、有毒的污染物。

運用生物強化技術處理堿渣廢水，先通過酸化將柴油堿渣所含的環(huán)烷酸提取出來，再將剩下的堿渣置于生物強化反應器中進行生物強化處理，并對處理后的污水進行無害化處理，確保其達標后再排放。具體的工藝流程詳見圖1。

5.3 裝置運行數(shù)據(jù)

如表1所示，通過應用生物強化技術石油化工廢水中需要去除的各種有害物質幾乎被去除干凈，應用效果非常理想。

6 效果及評價

6.1 提高目標污染物的去除效果

生物增強作用比一般的廢水處理方法更能提高系統(tǒng)對BOD5、COD、TOC或某種特定難降解物的去除效果。

6.2 改善污泥性能，減少污泥產(chǎn)量

生物強化技術能防止污泥膨脹，它運用較低的能耗提高了污泥的沉降性能，大大降低污泥產(chǎn)量（通常能使污泥容積降低17%～30%）。經(jīng)過生物強化處理后的水質基本達標。

6.3 縮短系統(tǒng)的啟動時間，增強耐沖擊負荷的能力和系統(tǒng)的穩(wěn)定性

投加一定量的高效菌種，增大處理系統(tǒng)中有效菌種的比率，可縮短系統(tǒng)的啟動時間，達到較高的快速處理效果，同時還可增強系統(tǒng)的耐沖擊負荷能力以及處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

7 結束語

由于生物強化技術在污染物高效降解方面具有明顯優(yōu)勢，因此該方法在難解、高毒性有機污染物處理中將發(fā)揮巨大的作用。通過對該方法進行深入探索與研究，不斷挖掘其環(huán)境治理的潛力，可實現(xiàn)以盡可能小的環(huán)境代價，獲得最大的經(jīng)濟發(fā)展效益。該技術的應用適應了我國節(jié)能減排和促進資源循環(huán)再生利用的要求，具有廣闊的應用空間和發(fā)展前景。

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