淺談生物膜技術(shù)在污染河流原位修復(fù)中的應(yīng)用

鄧博元

摘要：生物膜技術(shù)是一種新型技術(shù)，在多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)生物膜技術(shù)的概念、原理進(jìn)行分析，并探討了生物膜技術(shù)在污染河流原位修復(fù)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：生物膜技術(shù)；污染河流；原位修復(fù)；應(yīng)用

我國(guó)工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和城市化的提速導(dǎo)致了環(huán)境污染的加劇，大量工業(yè)廢水的排放，引發(fā)了河流等地表水的污染，而化肥、農(nóng)藥的使用使得諸多具有毒副作用的有機(jī)化合污染物進(jìn)入土壤系統(tǒng)后，對(duì)地下水和地表水造成了二次污染，加劇了水源污染的程度，對(duì)人們的正常生活和身體健康帶來(lái)了很大的危害。雖然我們采取了一定的物理和化學(xué)修復(fù)方法，但是這些費(fèi)用高昂且操作程序復(fù)雜的方法并不安全。如何對(duì)被污染的河流進(jìn)行原位修復(fù)已經(jīng)成為對(duì)人民生活和環(huán)境保護(hù)具有重大影響的問(wèn)題。本文論述了生物膜技術(shù)的內(nèi)涵及應(yīng)用原理，提出了應(yīng)用生物膜技術(shù)開(kāi)展被污染河流的原位修復(fù)的倡議，對(duì)污染河流的治理工作提供了一種可行性方案，具有很高的參考價(jià)值。

一、生物膜技術(shù)的內(nèi)涵

生物膜技術(shù)是一種廢水好氧生物處理技術(shù)，它采用固定膜法，實(shí)現(xiàn)了污水水體自?xún)暨^(guò)程的人工化，能有效去除廢水中具有溶解性和膠體狀的各種有機(jī)污染物。其核心處理技術(shù)有：生物濾池處理技術(shù)、生物轉(zhuǎn)盤(pán)處理技術(shù)、生物接觸氧化處理技術(shù)和生物流化床技術(shù)等。這種新興的環(huán)境生物技術(shù)對(duì)排入河流的耗氧有機(jī)物、氮、磷等有毒物質(zhì)有很好的處理效果，且不會(huì)產(chǎn)生任何毒副作用，不會(huì)引發(fā)對(duì)河流的二次污染，安全可靠。

二、生物膜技術(shù)的應(yīng)用原理

生物膜技術(shù)主要是利用了生物尤其是微生物的分解或者吸附功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)河流等地表水、地下水以及海洋中的危險(xiǎn)性污染物現(xiàn)場(chǎng)去除或降解的生物工程技術(shù)。其工作原理及流程如下：（1）篩選具有特殊生理生化功能的植物或特異性微生物來(lái)修復(fù)受污染的水體；（2）設(shè)計(jì)應(yīng)用生物膜技術(shù)來(lái)治理被污染水體的過(guò)程并使之科學(xué)合理。同時(shí)，采取有效措施，阻斷或減少污染源向環(huán)境的直接排放。

三、生物膜技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

生物膜修復(fù)技術(shù)具有其他工程措施所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)：（1）可以對(duì)河流進(jìn)行原位修復(fù)和污染物的就地處理，操作流程簡(jiǎn)便，修復(fù)時(shí)間短，不會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成很大干擾；（2）造價(jià)較低；（3）對(duì)河流無(wú)二次污染，不會(huì)產(chǎn)生其他遺留問(wèn)題。

四、生物膜技術(shù)在污染河流原位修復(fù)中的應(yīng)用

生物膜技術(shù)需在充分供氧的條件下應(yīng)用，篩選自然界或者應(yīng)用其他生物技術(shù)改良的高密度好氧菌、兼性菌、厭氧菌、真菌、原生動(dòng)物以及藻類(lèi)等附著于濾料或載體等固體介質(zhì)上，形成狀態(tài)良好的生物群落，自濾料向外依次分為厭氧層、好氧層、附著水層、運(yùn)動(dòng)水層等不同生物膜，用于穩(wěn)定和澄清廢水。

分解或者吸附能力較好的生物膜的形成離不開(kāi)相應(yīng)的載體，也就是在污水處理構(gòu)筑物內(nèi)所設(shè)置的能夠促進(jìn)微生物生長(zhǎng)聚集的填料。在充分供氧的條件下，微生物聚附在填料表面并形成生物膜，污水以一定的流速流經(jīng)充氧的填料時(shí)，生物膜中的微生物會(huì)吸收并分解水中的有機(jī)物，起到凈化污水的作用。隨著微生物的增殖，生物膜也會(huì)隨之增厚。一旦生物膜增長(zhǎng)到一定厚度足以限制生物膜內(nèi)部擴(kuò)散的氧氣時(shí)，生物膜表面雖呈現(xiàn)好氧狀態(tài)，但其內(nèi)層卻處于缺氧甚至厭氧狀態(tài)，久而久之，就會(huì)導(dǎo)致生物膜脫落以便于填料表面生長(zhǎng)出新的生物膜，從而源源不斷地產(chǎn)生凈化能力。

生物膜形成后，會(huì)在填料表面產(chǎn)生吸附作用并留存薄薄的一層水汽，水層中的有機(jī)物被生物膜分解后，濃度會(huì)降低，當(dāng)廢水流經(jīng)生物膜表面時(shí)，附著于生物膜表面的水層會(huì)吸引運(yùn)動(dòng)中存在于廢水中的有機(jī)物，并進(jìn)一步被生物膜所吸附、分解，從而達(dá)到廢水不斷得到凈化的目的。

在生物膜降解污水的同時(shí)，空氣中的氧經(jīng)由廢水進(jìn)入生物膜水層并實(shí)現(xiàn)內(nèi)部轉(zhuǎn)移。有溶解氧存在的條件下，生物膜上的微生物實(shí)現(xiàn)了對(duì)有機(jī)物的分解和機(jī)體自身的新陳代謝，所產(chǎn)生的二氧化碳等無(wú)機(jī)物會(huì)經(jīng)過(guò)附著于生物膜的水層轉(zhuǎn)移到流動(dòng)的廢水或空氣中。

五、生物膜技術(shù)與活性污泥技術(shù)的主要區(qū)別

與活性污泥技術(shù)相比較，生物膜法的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）生物膜技術(shù)具有多樣化的生物相

生物膜是固定生長(zhǎng)的，具有很高的生態(tài)穩(wěn)定性，適宜棲息增殖速度慢的細(xì)菌和較高級(jí)的微生物，如硝化菌等。這些生物種群所產(chǎn)生的脫氮能力較強(qiáng)。而且，聚附于填料上的生物膜可以依附的生物種類(lèi)遠(yuǎn)多于活性污泥中生存的生物，如，部分真菌、藻類(lèi)以及大型無(wú)脊椎生物就難以在活性污泥中生存。

（2）生物膜技術(shù)所用設(shè)備具有較強(qiáng)的污水處理能力

生物膜具有較低的含水率，單位體積內(nèi)的生物量存量是活性污泥的5-20倍，具有更為強(qiáng)大的污水處理能力。

（3）運(yùn)行管理更方便

生物膜技術(shù)無(wú)需污泥回流，不用承擔(dān)調(diào)整污泥量和污泥排除量，更便于維護(hù)和管理。而活性污泥法易引發(fā)污泥膨脹問(wèn)題，影響污水處理效果。

綜上所述，河流污染是水污染的重要組成部分，對(duì)人們的生產(chǎn)和生活具有重大的影響。生物膜技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)污染河流的原位修復(fù)且不會(huì)造成水體的二次污染，操作簡(jiǎn)單，成本較低，是一種高效的污水治理技術(shù)，值得推廣。

（作者單位：四川大學(xué)附屬中學(xué)）