淺談生物工程在水資源保護(hù)中的應(yīng)用

鄧博元

摘要：隨著社會的發(fā)展，對水資源的用量也變得越來越大，這也從一個角度上制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在這一背景下，如何加強水資源保護(hù)成為各個國家關(guān)注的重點。本文針對生物工程技術(shù)在水資源保護(hù)中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：生物工程技術(shù)；水資源保護(hù)；應(yīng)用

社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活用水量的需求量逐年增加，而環(huán)境污染的加劇則導(dǎo)致水資源保護(hù)成為經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展的制約性因素。如何保證水資源的清潔和經(jīng)濟(jì)，成為黨和政府亟待解決的問題。本文論述了生物工程技術(shù)的內(nèi)涵和特點，提出了應(yīng)用生物工程技術(shù)來解決水資源短缺和水質(zhì)污染問題的策略，不失為一種解決水資源保護(hù)問題的有效方法。

一、生物工程技術(shù)的內(nèi)涵

生物工程是自20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一門新興的綜合性應(yīng)用學(xué)科，它建立在生物學(xué)、遺傳學(xué)、生物化學(xué)和細(xì)胞學(xué)理論和技術(shù)的基礎(chǔ)，融合了化工、機械、電子和計算機等現(xiàn)代工程技術(shù)，以發(fā)展生物學(xué)、改造生物物種為己任，大量應(yīng)用生物遺傳技術(shù)，培養(yǎng)具有某種特定功能的“工程菌”或“工程細(xì)胞株”，以遺傳工程、細(xì)胞工程、微生物工程、生化工程和蛋白質(zhì)工程為主要研究領(lǐng)域，形成了一個相互補充和銜接的完整體系。

生物工程技術(shù)以生物為研究對象，著眼于利用再生資源，能夠在常溫、常壓下進(jìn)行連續(xù)的操縱，解決常規(guī)方法和傳統(tǒng)技術(shù)不能解決的問題，同時節(jié)省資源并保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

二、應(yīng)用生物工程技術(shù)保護(hù)水資源的策略

生物工程技術(shù)可以被應(yīng)用于污水處理以保護(hù)水資源不受環(huán)境的侵害。

（1）應(yīng)用固定化微生物技術(shù)來進(jìn)行廢水處理

固定化微生物技術(shù)是二十世紀(jì)八十年代后期研發(fā)的用于工業(yè)廢水處理和生物降解的生物工程新技術(shù)，它主要改造某些特異性的上風(fēng)菌種對諸如脫色菌、脫氮菌、脫磷菌和假單胞菌等高效專性菌種進(jìn)行固定化處理，加強菌體的密度和處理效率，對難降解的有毒物質(zhì)作用明顯。例如，當(dāng)我們利用固定化微生物技術(shù)把上風(fēng)脫色菌種固定在活性污泥上，經(jīng)“厭氧-好氧-生物濾池”工藝處理后，新產(chǎn)生的微生物會對印染廢水具有高效的處理效果，有效地降低了廢水的色度，保證了廢水的回收利用。

（2）應(yīng)用生物強化處理技術(shù)處理工業(yè)廢水

應(yīng)用生物強化處理技術(shù)可以鞏固并加強工業(yè)廢水的處理效果。一般人們都會選用天然的上風(fēng)菌種或借用基因組合技術(shù)創(chuàng)造新的高效菌種，采用某種強化的方法來消除工業(yè)廢水中存在的有害物質(zhì)。常見的強化方法如下：

①高濃度活性污泥法：通過生物技術(shù)提高活性污泥的濃度和泥齡長度來加快其反應(yīng)速度，加強對難分解物質(zhì)的降解處理效果。例如，人們利用高濃度活性污泥法處理難降解的聚乙烯醇和糞便污水，效果明顯

②生物-鐵法：在普通活性污泥中加入適量的氫氧化鐵或氧化鐵粉等含鐵無機鹽，大幅提高了活性污泥的濃度，所形成的生物鐵絮凝體活性污泥具有較好的除磷效果。

③生物-活性炭法：生物-活性炭法融合了微生物的氧化能力和活性炭優(yōu)良的吸附能力，能夠有效增強廢水的毒性和廢水的脫氮能力。

（3）生物反應(yīng)器技術(shù)

生物反應(yīng)器技術(shù)是在反應(yīng)器內(nèi)裝配比表面大的載體以改善反應(yīng)器內(nèi)的供氣或其他反應(yīng)條件，讓污染物與微生物充分接觸，促進(jìn)微生物的附著生長能力和生物膜的形成，增強微生物的分解和代謝能力。目前，承載能力達(dá)到2000立方米的大型生物反應(yīng)器已經(jīng)問世，雖然其廢水處理能力還有待提高且價格昂貴，但是這種新型生物膜反應(yīng)器技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代生物工程技術(shù)發(fā)展的趨勢。

（4）生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)是自二十世紀(jì)80年代以來研發(fā)出來的，利用生物尤其是微生物所特有的對有毒、有害物質(zhì)的分解能力，去除環(huán)境中如土壤和水源中的污染物來達(dá)到治理環(huán)境污染的生物工程技術(shù)。研究證明，生物修復(fù)技術(shù)能夠充分借助微生物的分解能力把地下水以及海洋中的污染物降解為C02和H20或轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，降低金屬化合物的毒性，對被污染的環(huán)境進(jìn)行有效修復(fù)，且這種生物修復(fù)技術(shù)一般不會造成對環(huán)境的二次污染，應(yīng)用的安全度較高。

（5）微生物水處理劑

微生物水處理劑包括微生態(tài)制劑、生物吸附劑和微生物絮凝劑等。微生態(tài)制劑由上風(fēng)互補的微生物菌群、繁殖促進(jìn)劑和活化劑等配制而成，是一種活性微生物制劑，主要應(yīng)用于保健領(lǐng)域和環(huán)境的凈化，具有無毒副作用，安全可靠的特點。生物吸附劑經(jīng)常被用來處理工業(yè)廢水，不僅可以利用高比表面積和高吸附率的生物體來吸附廢水中的污染物；而且可以融合生物吸附和生物降解能力制成高效的生物吸附劑來實現(xiàn)污水的凈化。高科技的生物吸附劑能夠借助生物與離子交換的固化技術(shù)回收金屬，實現(xiàn)了金屬的二次利用。微生物絮凝劑是利用生物技術(shù)，經(jīng)微生物發(fā)酵并提純精制成的新型、高效、安全無毒副作用的廉價的水處理劑，具有無機或有機合成高分子絮凝劑所無法具備的優(yōu)勢。

綜上所述，生物工程技術(shù)不僅能夠利用微生物技術(shù)來篩選和培養(yǎng)高效降解菌，提高微生物的代謝和分解能力，增強多菌種的協(xié)同降解作用，提高降解難降解污染物的能力，且具有安全可靠的性能，在水污染治理方面已經(jīng)顯示出非常優(yōu)異的處理效果，應(yīng)用前景十分廣闊。

（作者單位：四川大學(xué)附屬中學(xué)）